Tasojyrsintä

Erilaisia tasojyrsintätöitä ovat esim:

• Yleinen tasojyrsintä
• Jyrsintä suurella syötöllä
• Raskas tasojyrsintä
• Viimeistely wiper-terillä

Yleinen tasojyrsintä

Tuottavan tasojyrsinnän edellytykset

Tasojyrsintä on kaikkein yleisin jyrsintämenetelmä, ja siihen voidaan käyttää hyvin monenlaisia jyrsimiä. Yleisimpiä ovat asetuskulmaltaan 45°:n jyrsimet, mutta tietyissä olosuhteissa käytetään myös pyöreäteräisiä jyrsimiä, kulmajyrsimiä ja kiekkojyrsimiä. Parhaan tuottavuuden varmistamiseksi työhön on valittava juuri oikea jyrsin (ks. alta lisätietoa jyrsimen valinnasta).

Työkalun valinta

Tasojyrsinten yleisesittely

Alla olevasta kaaviosta näkyvät erimallisten jyrsimien pääasialliset käyttöalueet määriteltynä lastuamissyvyydellä, a_p, ja teräsyötöllä, f_z.

Lastuamisvoimien suunnat eri asetuskulmilla.

10–65°:n taso- ja pistojyrsimet

Tämä laaja jyrsinryhmä soveltuu lähinnä tasojyrsintään, mutta siihen kuuluu myös pistojyrsintään sopivia, asetuskulmaltaan erittäin pieniä jyrsimiä.

45°:n jyrsimet

• Ensisijainen valinta yleiskoneistukseen
• Vähäinen värinäalttius, kun käytetään pitkiä vapaapituuksia tai kun tukevuus on heikko
• Ohuiden lastujen ansiosta hyvä tuottavuus

90°:n jyrsimet

• Ohutseinäiset työkappaleet
• Työkappaleen kiinnitys heikko
• 90°:n kulmien koneistukseen

Pyöreäteräiset ja isosäteiset jyrsimet

Pyöreäteräiset jyrsimet ovat erittäin monikäyttöisiä, ja ne sopivat hyvin vinoon sisäänsyöttöön. Niitä käytetään sekä vaativaan tasojyrsintään että muotojyrsintään.

• Yleisjyrsin
• Vahvin teräsärmä
• Useita käyttökelpoisia särmiä terää kohti
• Sopii varsinkin kuumalujien superseosten koneistukseen, ISO S
• Lastuaa juohevasti

Menetelmän valinta – esimerkki

Tasojyrsintä

Käyttö

Katkeavien pintojen hakkaava tasojyrsintä

Vältä katkeavien pintojen yli jyrsimistä

• Katkeavia pintoja (reiät, urat) tulisi mahdollisuuksien mukaan välttää. Hakkaava lastuaminen on terille vaativaa, koska sisäänmenoja ja epäedullisia ulostuloja tulee jatkuvasti peräkkäin.
• Vaihtoehtoisesti syöttöä voi pienentää 50 % katkosten kohdalla, jotta lastu pysyy ohuena terän ulostulossa.

Ohutseinäisten ja taipuisien kappaleiden tasojyrsintä

• Ota huomioon lastuamisvoimien pääsuunnat suhteessa työkappaleen ja kiinnityksen tukevuuteen.
• Jyrsittäessä aksiaalisuunnassa heikkoja kappaleita käytä 90°:n kulmajyrsintä, koska se suuntaa pääosan lastuamisvoimista aksiaalisuuntaan.
• Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kevyesti lastuaavaa tasojyrsintä.
• Vältä aksiaalivoimien minimoimiseksi alle 0.5–2 mm:n aksiaalista lastuamissyvyyttä.
• Käytä harvaa teräjakoa, jotta mahdollisimman vähän teriä lastuaisi yhtä aikaa.
• Minimoi lastuamisvoimat käyttämällä teräviä, positiivisia teriä (-L).
• Terien differentiaalijako voi toimia ongelmanratkaisijana.

Ohuiden kappaleiden sivujyrsintä tasojyrsimellä

• Ohuiden muotojen sivupintojen tasojyrsinnässä jyrsin kannattaa paikoittaa sivuun koneistettavan pinnan keskiöstä. Näin lastuaminen on jouhevampaa ja lastuamisvoimat suuntautuvat yhtenäisemmin seinämän suuntaisesti, jolloin värinäalttius vähenee.
• Valitse teräjako siten, että useampi kuin yksi terä lastuaa jatkuvasti.
• Käytä mahdollisimman kevytleikkuista geometriaa (kevyt mieluummin kuin keskiraskas ja keskiraskas mieluummin kuin raskas).
• Valitse ohutseinäisiä kappaleita koneistettaessa värinäalttiuden vähentämiseksi pieni nirkonsäde ja kapea tasoviiste.
• Valitse pienet lastuamisarvot: pieni lastuamissyvyys, a_p, ja pieni teräsyöttö, f_z.

Tarkistuslista ja vinkkejä

Kaareva sisäänmeno

• Ota huomioon koneen tukevuus, karan koko ja malli (pysty- vai vaakakara) ja teho.
• Jyrsimen halkaisijan tulee olla 20–50 % isompi kuin lastuttavan pinnan leveys.
• Ota jyrsintä paikoittaessa huomioon maksimilastunpaksuus, jotta voidaan käyttää mahdollisimman isoa syöttöä.
• Älä paikoita jyrsintä kappaleen keskelle, jotta lastut olisivat mahdollisimman ohuita terien ulostulokohdassa.
• Myötäjyrsinnällä saadaan paras lastunmuodostus, ts. paksusta ohueen.
• Ohjelmoi työstörataan kaareva lähestymisliike tai pienennä syöttöä sisäänmenovaiheessa.

Laadi rata niin, että jyrsin lastuaa jatkuvasti.

• Myötäjyrsinnällä saadaan paras lastunmuodostus, ts. paksusta ohueen.
• Pidä sisäänmenojen ja irrotusten määrä minimissä.
• Työstörata kannattaa ohjelmoida niin, että jyrsin joutuu mahdollisimman harvoin lähestymään kappaletta ja irtoamaan siitä. Liian tiheät sisäänmenot ja irtoamiset voivat kuormittaa teriä liiaksi tai aiheuttaa viiveitä ja värinäalttiutta. Hyvässä työstöradassa jyrsin lastuaa koko ajan pikemmin kuin ottaa useita rinnakkaisia ylimenoja. Suunnanmuutosten yhteydessä työstörataan kannattaa ohjelmoida lyhyt radiaaliliike, jotta jyrsin pysyy koko ajan liikkeessä ja kiinni kappaleessa.

Jyrsintä suurella syötöllä

Tuottavan jyrsinnän edellytykset isoilla syötöillä Koneistettaessa alumiinia ja joskus myös valurautaa CBN- tai keraamiterillä lastuamisnopeus voi olla yli 1000 m/min, jolloin myös pöytäsyöttö, vf, on erittäin suuri. Tällöin puhutaan suurnopeuskoneistuksesta.

Jyrsittäessä lyhytlastuisia aineita, kuten harmaata valurautaa, voidaan käyttää teräjaoltaan erittäin tiheää tasojyrsintä, jolloin pöytäsyöttö kasvaa suureksi. Myös yleensä pientä lastuamisnopeutta vaativia kuumalujia superseoksia jyrsittäessä erittäin tiheä teräjako kasvattaa pöytäsyötön suureksi.

Tasojyrsinnässä päästään erittäin suureen teräkohtaiseen syöttöön (jopa 4 mm/terä) käyttämällä pientä asetuskulmaa tai pyöreitä teriä, jolloin lastut ohenevat. Lastuamissyvyys tosin rajoittuu alle 2.8 mm:iin, mutta ison syötön ansiosta menetelmä on silti erittäin tuottava. Suurta syöttöä ja pientä aksiaalista lastuamissyvyyttä hyödyntävään jyrsintään on kehitetty optimoituja jyrsinmalleja. Kevyen ja nopean jyrsinnän ja suuren syötön edellytys on pieni asetuskulma.

Työkalun valinta

Jyrsimet suurille syötöille:

• Tuottava ratkaisu jyrsintään suurella syötöllä ja 10°:n asetuskulmalla, sallii erittäin ison teräsyötön, f_z.
• Suuri syöttö ja pieni lastuamissyvyys, a_p
• Tarkkoja, karkaistujen terästen suurnopeuskoneistukseen optimoituja jyrsimiä.
• Ei-suoraviivaisten ja epäsymmetristen muotojen koneistus rouhinnasta väliviimeistelyyn erittäin suurilla syötöillä.

Huom: Pyöreäteräisissä jyrsimissä suuri syöttö edellyttää lastuamissyvyyden (a_p) pysymistä reilusti suositellun maksimiarvon alapuolella.

Pyöreäteräiset jyrsimet:

• Pieni aksiaalinen lastuamissyvyys, lastut ohenevat.
• Lastuaa juohevasti
• Yleisjyrsimiä sekä rankkoihin että keveisiin olosuhteisiin.

Käyttö

Pieni asetuskulma

Jos jyrsimen asetuskulma on hyvin pieni, syöttöä f_z voidaan kasvattaa rajusti, koska lastut ohenevat, kun a_p on pieni.

Maksimilastunpaksuus pienenee rajusti, kun asetuskulmaa pienennetään. Näin voidaan käyttää erittäin suuria syöttöjä kuormittamatta teriä liiaksi.

Huom: Vältä 90°:n nurkkien koneistamista, koska tällöin pienen asetuskulman antama etu menetetään ja lastuamissyvyys kasvaa voimakkaasti.

Kuten yleensäkin, syöttöä pitää värinöiden ja terävaurioiden välttämiseksi säätää olosuhteiden mukaan.

Pyöreäteräiset jyrsimet

Lastunpaksuus, hex, vaihtelee pyöreillä terillä riippuen lastuamissyvyydestä, a_p. Kun pyöreäteräisellä jyrsimellä, koneistetaan suurella syötöllä, lastuamissyvyyden tulee pysyä pienenä (maks. 10 % terän halkaisijasta iC, muutoin lastun ohenemisilmiö heikkenee ja syöttöä on pienennettävä, ks. kuva).

Huom: Pyöreäteräisellä jyrsimellä koneistettaessa on tärkeää pienentää syöttöä lähestyttäessä seinämää/olaketta, koska tällöin lastuamissyvyys kasvaa äkillisesti.

Vahvat terät yleisrouhintaan

Pyöreäteräisellä jyrsimellä lastuttaessa lastukuorma ja asetuskulma riippuvat lastuamissyvyydestä. Paras suorituskyky saadaan, kun lastuamissyvyys on alle 25 % terän halkaisijasta, iC.

Raskas tasojyrsintä

Tuottavan raskaan tasojyrsinnän edellytykset

Raskasta tasojyrsintää on esimerkiksi raskaiden taottujen tai kuumavalssattujen aihioiden, valujen ja hitsattujen kappaleiden rouhinta isoilla ja voimakkailla gantrytyyppisillä jyrsinkoneilla tai koneistuskeskuksilla. Lastuttavat ainemäärät ovat suuria, ja koneistuksessa kehittyy korkeita lämpötiloja ja isoja lastuamisvoimia, mikä asettaa jyrsinterille omat vaatimuksensa:

• Pääsärmään kohdistuu raskaita kuormia täydellä lastuamissyvyydellä.
• Lastuamissyvyyden lähestyessä nollaa nirkon kuluminen on abrasiivista.

Raskaan tasojyrsimen optimiasetuskulma on 60°. Sillä saadaan seuraavia etuja:

• Kestää isoa lastuamissyvyyttä, suhteellisen tasaisia lastuamisvoimia ja lastun ohenemista, mikä sallii ison syötön.
• Jyrsimen aksiaalinen säätömahdollisuus sallii leveän tasoviisteen, joka antaa hyvän pinnankarheuden.

Työkalun valinta

60°:n jyrsimet raskaaseen koneistukseen

• Suunnittelussa kiinnitetty erityistä huomiota käsittelyn tehokkuuteen, joten tuotantokatkokset ovat lyhyitä ja terien kääntö koneessa on nopeaa ja varmaa.
• Maks. lastuamissyvyys on 18 mm: suuri lastuvirta ja hyvät mahdollisuudet koneistaa epätasaisia pintoja.
• Hyvä tuottavuus – syöttö 0.4–0.7 mm/terä.
• Leveä tasoviiste antaa hyvän suorituskyvyn väliviimeistelyyn.
• Vahvanirkkoinen terä kestää abrasiivista hilsettä pienillä lastuamissyvyyksillä.
• Luja jyrsin varmaan koneistukseen vaativimmissakin olosuhteissa.

45–90°:n jyrsimet keskiraskaaseen koneistukseen

• Tasojyrsin keskiraskaaseen koneistukseen, kevyesti lastuava.
• Lastuamissyvyys 6–8 mm ja syöttö 0.2–0.6 mm.
• Vaativiin olosuhteisiin isoissa koneistuskeskuksissa.
• Voidaan käyttää wiper-teriä, kun tarvitaan hyvää pinnankarheutta.
• Ensisijainen valinta keskiraskaaseen taso- ja kulmajyrsintään.

Isot pyöreäteräiset jyrsimet

• Keskiraskaaseen jyrsintään, vahvat terät vaativiin olosuhteisiin, kuten taospintojen jyrsintä ja hakkaava jyrsintä. Pyöreä geometria antaa lastuamiseen juohevuutta.
• Hyvissä olosuhteissa voidaan käyttää kahdeksan särmää per terä.
• Maksimilastuamissyvyys on 10 mm. Suurin suositeltu lastunpaksuus vaihtelee laajasti riippuen terägeometriasta ja lastuamissyvyydestä; jopa 0.55 mm/terä.

Käyttö

Raskaassa jyrsinnässä terät ja jyrsimen halkaisija ovat isokokoisia. Lastuamisnopeus on tavanomainen, mutta a_p, f_z ja a_e ovat suuria, joten jyrsintä on hyvin tuottavaa.

Lastuamisen aloitus

Koska raskaassa jyrsinnässä olosuhteet ovat tyypillisesti rankat, oikeanlaisella sisäänmenolla on usein ratkaiseva merkitys.

• Työstörataan on syytä ohjelmoida mahdollisuuksien mukaan kaareva lähestymisliike.
• Jos se ei ole mahdollista, pienennä syöttöä kunnes jyrsin lastuaa koko mitaltaan.

Jyrsimen paikoitus ja koko

Raskaassa jyrsinnässä koneistetaan usein isoja pintoja, jotka vaativat useita ylimenoja. Seuraavat asiat on syytä pitää mielessä:

• jyrsimen paikoitus ja kosketuspituus
• jyrsimen koko suhteessa koneen tehoon
• työstörata, epäedullisia irrotusliikkeitä on vältettävä

korkeita lämpötiloja on varottava.

Vaativa raskas tasojyrsintä kehittää korkeita lämpötiloja. Jos työkappale on kiinnitetty magneettipöytään, jyrsimen ympärille kertyy usein isoja määriä lastuja. Tästä syystä lastunpoisto voi keskeytyä tai jäädä vaillinaiseksi ja lastut voivat leikkautua uudelleen, mikä lyhentää terien kestoikää. Pidä tämän välttämiseksi pöytä puhtaana lastuista. Vältä arkojen nirkkojen hankautumista abrasiivista valu- tai taospintaa tai valssihilsettä vasten lisäämällä lastuamissyvyyttä niin, että kappaleen pinta lastutaan lähempänä vahvempaa pääteräsärmää.

Huom: Lastuaminen kehittää kovan kuumuuden – käytä teriä kiinnittäessä ja kääntäessä käsineitä.

Viimeistely wiper-terillä

Hyvän pinnakarheuden edellytykset tasojyrsinnässä

Jyrsimällä saadaan erinomainen pinnankarheus, kun vakioterien kanssa käytetään yhtä tai useampaa wiper-terää. Wiper-terät toimivat parhaiten suurilla kierroskohtaisilla syötöillä, f_n, sekä isohalkaisijaisissa jyrsimissä, joissa on erittäin tiheä teräjako ja asetusmahdollisuus.

Kierroskohtainen syöttö voidaan kasvattaa noin nelinkertaiseksi huonontamatta pinnankarheutta. Wiper-terillä saadaan hyvä pinta useimpiin aineisiin – jopa vaikeissakin olosuhteissa.

Työkalun valinta

Wiper-teriä on saatavissa eri pituuksina (Bs) sekä oikea- ja vasenkätisinä versioina. Useimmille materiaaleille on omat laatunsa. Säädettäviä teräsijoja käytetään tietyissä jyrsinkonsepteissa, jotka on kehitetty nimenomaan viimeistelyyn tai joissa on kasettiratkaisu.

Käyttö

Viimeisteltäessä isolla tasojyrsimellä syötön, f_z, on yleensä oltava pieni. Wiper-terien käyttö kuitenkin sallii 2–3 kertaa suuremman syötön huonontamatta pinnankarheutta.

Hienotyöstö isoilla syötöillä

A : vain vakioterät

B : yksi wiper-terä

C : f_n = syöttö/kierros

• Kun f_n ylittää 80 % vakioterän tasoviisteen, Bs, pituudesta, wiper-terällä saadaan parempi pinta.
• Kun jyrsimen halkaisija ja terämäärä on suuri ja kierroskohtainen syöttö, f_n, kasvaa, myös wiper-terien tarve hyvän pinnankarheuden säilyttämiseksi kasvaa.
• Jyrsimen aksiaaliheitto, joka riippuu karan asennosta, jyrsimen koosta, kiinnityksestä ja asetustarkkuudesta, vaikuttaa koneistetun pinnan aaltomaisuuteen. Pyöristetty wiper-viiste kompensoi nämä tekijät ja antaa tasaisen, pykälättömän pinnan. Tämän takeena on kierroskohtaisen syötön rajoittaminen 60 %:iin wiper-viisteestä.
• Wiper-viiste ulottuu noin 0.05 mm muita teriä alemmas, kun terät kiinnitetään kiinteisiin teräsijoihin. Kasettimallisissa jyrsimissä wiper-terä voidaan usein säätää erittäin tarkasti vastaavaan mittaan. Ulkoneman takia wiper-terä joutuu kovemmalle kuormitukselle kuin vakioterät, mistä voi seurata värinää. Tästä syystä wiper-teriä tulee käyttää kevyeen koneistukseen kohtalaisilla lastuamisnopeuksilla ja pieninä määrinä.
• Lastuamissyvyyden tulee olla pieni, jotta aksiaalivoimat eivät kasva liiaksi ja jotta värinäalttius vähenee. Viimeistelyssä suositeltu aksiaalinen lastuamissyvyys on 0.5 –1.0 mm.
• Wiper-terän pitkän särmän asettaminen oikein vaatii erityistä huolellisuutta.

Esimerkki:

• Tasoviisteen, Bs, leveys on 1,5 mm.
• Jyrsimessä on 10 terää, ja teräsyöttö, f_z, on 0,3 mm. Syöttö/kierros, f_n, on 3 mm eli kaksi kertaa tasoviisteen pituus.
• Kierroskohtaisen syötön tulisi hyvän pinnankarheuden varmistamiseksi olla korkeintaan 80 % 1.5 mm:stä = 1.2 mm.
• Vastaavassa wiper-terässä on myös tasoviiste, jonka leveys on noin 8 mm.
• Kierroskohtaista syöttöä voidaan kasvattaa 1.2 mm:stä 4.8 mm:iin (60 % 8 mm:stä).

Huom: Huomioon on otettava myös mahdolliset muut rajoitukset, kuten koneen teho.

Tarkistuslista ja vinkkejä

Vinkkejä ”peilipinnan” viimeistelyyn:

• Kiiltävä pinta saadaan käyttämällä suurta lastuamisnopeutta ja/tai cermet-laatua.
• Tahmeiden ISO M- ja S-aineiden jyrsintään kannattaa käyttää lastuamisnestettä tai öljysumua.
• Paras pinnankarheus saadaan käyttämällä PVD-pinnoitettuja, teräväsärmäisiä teriä sekä lastuamissyvyyttä (a_p) 0.5–0.8 mm.
• Käytä wiper-terissä mahdollisuuksien mukaan aina samaa laatua kuin muissa terissä.