Jyrsinnän laskukaavoja ja määritelmiä

Jyrsintäprosessi – määritelmät

Lastuamisnopeus, v_c​

Teräsärmän pintanopeus suhteessa lastuttavaan kappaleeseen.

Tehollinen/todellinen lastuamisnopeus, v_e

Ilmaisee jyrsimen pintanopeuden tehollisella halkaisijalla (DC_ap). Arvoa tarvitaan todellisten lastuamisarvojen laskemiseen tehollisessa lastuamissyvyydessä (a_p). Arvo on erityisen tärkeä koneistettaessa pyöreäteräisillä jyrsimillä, sädevarsijyrsimillä ja kaikilla jyrsimillä, joissa on iso nirkonsäde, sekä jyrsimillä, joiden asetuskulma on alle 90°.​

Karanopeus, n

Ilmaisee, kuinka monta kertaa jyrsin pyörähtää akselinsa ympäri minuutissa. Karanopeus lasketaan tarvittavan lastuamisnopeuden perusteella.

Hammassyöttö, f_z

Hammassyötön avulla lasketaan pöytäsyöttö. Hammassyöttö lasketaan suositellun maksimilastunpaksuuden perusteella.

Syöttö/kierros, f_n

Apusuure, joka kertoo, kuinka pitkän matkan jyrsin liikkuu yhden pyörähdyksensä aikana. Kierrossyöttöä käytetään varsinkin syöttölaskelmissa. Sen avulla tarkastellaan usein jyrsimen soveltuvuutta viimeistelyyn.

Minuuttikohtainen syöttö, v_f

Tämä lastuamisarvo tunnetaan myös pöytä- ja konesyötön nimellä. Se on liikenopeus, jolla jyrsintä syötetään työkappaleeseen. Syöttö ilmoitetaan etäisyytenä aikayksikköä kohti. Sen kanssa läheisesti yhteydessä olevia parametreja ovat teräkohtainen syöttö eli terä- tai hammassyöttö ja jyrsimen terien lukumäärä. Jyrsimen terien lukumäärä (z_n) vaihtelee huomattavasti. Terien kokonaismäärän perusteella määritellään pöytäsyöttö. Terien tehollinen määrä (z_c) puolestaan kertoo, kuinka monta terää käytännössä kulloinkin lastuaa kappaletta. Kierroskohtainen syöttö (f_n, mm/r tai in/r) on suure, jota käytetään varsinkin syöttölaskelmissa ja josta usein riippuu jyrsimen soveltuvuus viimeistelyyn.

Maksimilastunpaksuus, h_ex

Kuvaa, kuinka syvältä jyrsin lastuaa, koska riippuu arvoista (f_z), (a_e) ja (k_r). Lastunpaksuudella on merkitystä päätettäessä teräkohtaisesta syötöstä, sillä sen avulla voidaan valita mahdollisimman tuottava pöytäsyöttö.

Keskilastunpaksuus, h_m

Hyödyllinen arvo määritettäessä ominaislastuamisvoimaa, jota tarvitaan teholaskelmiin.​

Lastuvirta, Q (cm³/min)

Osoittaa, kuinka monta kuutiomillimetriä (in³/min) ainetta poistetaan minuuttia kohti. Lastuvirta lasketaan lastuamissyvyyden ja -leveyden sekä syötön perusteella.

Ominaislastuamisvoima, k_ct

Materiaalikohtainen vakio, jota käytetään teholaskelmissa. Yksikkö on N/mm2.

Koneistusaika, T_c  (min)

Koneistettava matka (l_m) jaettuna pöytäsyötöllä (v_f).​

Nettoteho, P_c ja hyötysuhde, η_mt

Työstökoneeseen liittyviä arvoja, joiden avulla varmistetaan konetehon riittävyys suunnitellulle jyrsimelle ja työlle.​

Jyrsintämenetelmät – määritelmät

Vino sisäänsyöttö suoralla radalla

Jyrsintä syötetään suoraviivaisesti aksiaali- ja radiaalisuunnassa.

Ympyräinterpolaatio

Jyrsin kiertää ympyränmuotoista työstörataa, Z-taso pysyy samana.

Nousuinterpolaatio

Jyrsin kiertää ympyränmuotoista työstörataa ja sitä syötetään Z-akselilla.

Porrasjyrsintä

Jyrsintä siten, että Z-taso pysyy vakiona.

Kärkijyrsintä

Koneistetaan radiaalisesti pyöreäteräisen jyrsimen tai sädevarsijyrsimen otsapinnalla, pienellä lastuamissyvyydellä, ei kuitenkaan jyrsimen keskiöllä.

Pykälä

Muotojyrsinnässä työkappaleen pintaan jäävä aaltokuvio.

Jyrsinkaavoja

Kaavoja jyrsimille, joissa on suorasärmäiset terät

Maks. jyrsimen halkaisija tietyllä lastuamissyvyydellä (mm)

 

Tasojyrsintä (keskitetty työkappale), suora särmä ja sivujyrsintä (a_e > D_cap/2) mm​

 

Sivujyrsintä (a_e < D_cap/2), suora särmä mm

Kaavoja pyöreäteräisille jyrsimille

Maks. jyrsimen halkaisija tietyllä lastuamissyvyydellä (mm)​

 

Tasojyrsintä, pyöreä terä (a_e > D_cap/2) (mm)​

 

Sivujyrsintä (a_e < D_cap/2) ja pyöreä terä (a_p < iC/2) mm​

Sädevarsijyrsimet

Maks. jyrsimen halkaisija tietyllä lastuamissyvyydellä (mm)

 

Teräkohtainen syöttö (mm/terä) jyrsin keskitettynä

 

Teräkohtainen syöttö (mm/terä), sivujyrsintä

Sisäpuolinen nousuinterpolaatio (3 akselia) tai ympyräinterpolaatio (2 akselia)

Laskennallinen versio

 

Kehäsyöttö (mm/min)​

Jyrsimen keskiön syöttö (mm/min)

Radiaalinen lastuamissyvyys (mm)​

Umpinaisessa työkappaleessa, jossa D_w = 0 ja a_{e eff} = D_m/2​

Syöttö/terä (mm)

Reikää väljennettäessä

Syöttö/terä (mm)

Nousuinterpolaatio umpinaiseen työkappaleeseen

Nousu- tai ympyräinterpolaatio reiän väljentämiseksi

Ympyräinterpolaatio, jossa työstörataan on ohjelmoitu kaareva lähestymisliike, D_vf1

Kaavoja ulkopuoliseen nousuinterpolaatioon (3 akselia) ja ympyräinterpolaatioon (2 akselia)​

Laskennallinen versio

Kehäsyöttö (mm/min)

Jyrsimen keskiön syöttö (mm/min)

Syöttö/terä (mm)​

Jyrsinterien määritelmiä

Terägeometria

Teräsärmän geometriaa määrittää kaksi olennaista kulmaa:

• rintakulma (γ)

• teroituskulma (β)

Keveään, keskiraskaaseen ja raskaaseen jyrsintään on kehitetty omat makrogeometriansa:

• L-geometrian (Light, kevyt) särmä on positiivisempi, mutta myös heikompi (iso γ, pieni β)

• H-geometriassa (Heavy, raskas) on lujempi, mutta myös negatiivisempi särmä (pieni γ, iso β)

Makrogeometria vaikuttaa useisiin lastuamisparametreihin. Lujasärmäinen terä kestää suurempaa kuormitusta, mutta kehittää myös isommat lastuamisvoimat ja enemmän lämpöä sekä vaatii enemmän konetehoa. Lastuttavan materiaalin mukaan optimoidut geometriat on merkitty ISO-luokituksen mukaan. Esimerkiksi valuraudoille tarkoitetut geometriat on merkitty seuraavasti: -KL, -KM ja -KH.

Nirkon malli

Jyrsityn pinnan kannalta teräsärmän tärkein osa on tasoviiste b_s1 tai ko. mallisissa terissä kupera wiper-viiste b_s2, tai nirkonsäde r_ε.

Nirkonsäde, r Tasoviiste (b_s1)Wiper-viiste (b_s2)

Jyrsimien määritelmiä

Asetuskulma, (k_r) (astetta)

 

Pääsärmän asetuskulma (k_r) on tärkeimpiä parametrejä, sillä se vaikuttaa lastuamisvoimien suuntiin ja lastunpaksuuteen.​

Jyrsimen halkaisija, D_c (mm)

 

Jyrsimen halkaisija (D_c) mitataan kohdasta PK, jossa pääteräsärmä kohtaa tasoviisteen.

Käytännössä tärkein halkaisija on (D_cap) eli jyrsimen tehollinen halkaisija, joka mitataan lastuamissyvyydeltä (a_p). Sen avulla lasketaan todellinen lastuamisnopeus. D₃ on terän suurin halkaisija ja joissakin jyrsimissä sama kuin D_c.​

Lastuamissyvyys – a_p (mm)

Lastuamissyvyys (a_p) on koneistamattoman ja koneistetun halkaisijan ero aksiaalisuunnassa. Maksimi- a_p-arvoa rajoittavat lähinnä terän koko ja koneen teho.

Rouhinnassa myös koneen vääntökapasiteetti on kriittinen tekijä ja viimeistelyssä värinäalttius.​

Lastuamisleveys, a_e (mm)

Jyrsimen lastuavan osan leveys radiaalisuunnassa (a_e) Tämä on kriittinen parametri pistojyrsinnässä sekä värinäalttiuden kannalta myös nurkkien jyrsinnässä, jossa a_e:n maksimiarvoon tulee kiinnittää erityistä huomiota.

Lastuamisleveyden ja halkaisijan suhde, a_e/D_c

Radiaalisuunnassa mitatun lastuamisleveyden ja jyrsimen halkaisijan välinen suhde (a_e / D_c).

Tehollisten terien lukumäärä, z_c

Tätä arvoa tarvitaan pöytäsyötön (v_f) ja tuottavuuden laskemiseen. Teräluvulla on usein kriittinen vaikutus myös lastunpoistoon ja koneistuksen tukevuuteen.

Terien kokonaislukumäärä, z_n

Lastuavien terien välinen etäisyys, u

Sandvik Coromantin jyrsimiin voidaan valita seuraavat teräjaot: harva (-L), tiheä (-M) ja erittäin tiheä (-H). Jos koodissa on lisäksi X-kirjain, jyrsimessä on hiukan vakiojakoa tiheämpi teräjako.​​

Differentiaalijako

Differentiaalijaossa jyrsimen terien väliset etäisyydet vaihtelevat, mikä ehkäisee tehokkaasti värinää.​