Uvod U procesu transformacje polaznog materijala ili pripremka u gotove delove (izradke) u pogonima metaloprera metaloprerađivačke industrije koriste se proizvodne mašine, alati i pribori. Oblikovanje delova ostvaruje se posebnom kombinacijom kretanja odgovaraju ćih organa mašine uz primenu alata najrazli čitijih oblika. Pored mašina i ogovaraju ćih alata u procesu izrade pripremaka i oblikovanja delova učestvuju i pomoćni pribori, čija je uloga da odrede i definišu položaj obradka u odnosu na alat i mašinu i stezni pribori koji služe za stezanje reznog alata. Mašine alati i pribori predstavljaju tehnološku celinu i sa obradkom čine mašinski sistem. U ovo materijalu biće definisane i obrađene osnove mašina za obradu rezanjem i obradu deformacijom, kao rezervni alati, pomoćni pribori i alati za obradu deformacijom (alati za probijanje i prosecanje, alati za izvlačenje, alati za savijanje itd. ) .
1. 0. MAŠINE U OBRADI METALA REZANJEM Mašine su namenjene za izradu i obradu delova razli čitih oblika i dimenzija po čev od najednostavnijih do najsloženijih. Upravo ova činjenica uslovljava pojavu alatnih mašina razli čitih po obliku, strukturi i konstrukciji, dimenzijama, eksploatacijskim karakteristikama i nameni. Klasifikacija mašina se naj češće izvodi prama nameni, proizvodnoj operaciji na: strugove, bušilice, glodalice, rendisaljke, testere, brusilice, mašine za provla čenje, obradne centre, fleksibilne tehnološke sisteme itd.
Slika 1. Šematski prikaz univerzalnog struga
Slika 2. Struktura osnovnih (glavnih) sistema alatnih mašina Strukturni elementi univerzalnih i specijalizovanih alatnih mašina razvrstavaju se na glavne ili osnovne elemente gradnje i montaže i elemente upravljanja. upravljanja. Glavni ili osnovni (sl. 2. ) su:nose ći sistem, sistem vo đenja i pogonski sistem. Pogonski sistemi glavnog obrtnog i pravolinijskog kretanja obezbe đuju neophodne momente i brzine rezanja za nastanak procesa rezanja datog spektra materijala i dimenzija obradka. Sastoje se od pogonskog elektromotora, prenosnika, vreteništa kod glavnog obrtnog kretanja (sl. 3. )
2 odnosno pogonskog elektromotora, prenosnika, mehanizma mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvršnog organa kod glavnog pravolinijskog (sl. 3b)
Slika 3. Struktura pogonskog sistema glavnog obrtnog kretanja (a) i pravolinijskog kretanja (b)
Slika 4. Blok šema zavisnih i nezavisnih pogonskih sistema pomo ćnog kretanja Pogonski sistemi pomo ćnog kretanja obezbe đuju neophodne momente i brzine kretanja za nastanak procesa rezanja. Zavisno od koncepcijskog rešenja i vrste alatne mašine mogu biti zavisni (sl. 4a) i nezavisni (sl. 4b) kontinualni ili periodični. Sastoje se od prenosnika pomo ćnog kretanja, mehanizma za pretvaranja obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvršnog organa. Kod zavisnih prenosnika pogon se obezbe obezbe đuje dopunskim prenosnikom između prenosnika glavnog i pomo ćnog kretanja, a kod nezavisnih posebnim elektromotorom.
1. 0. 1. PRENOSNICI ALATNIH MAŠINA Mehanizmi koji obezbe đuju izmenu parametara kretanja izvršnih organa alatnih mašina (broja obrtaja, broja duplih hodova, koraka, brzine pomo ćnog kretanja i sl. ) su prenosnici alatnih mašina (sl. 1) i dele se na prenosnike: -glavnog kretanja i -pomoćnog kretanja. Prenosnici alatnih mašina prema principu gradnje mogu biti: -mehanički -električni -hidraulički -pneumatski
2 odnosno pogonskog elektromotora, prenosnika, mehanizma mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvršnog organa kod glavnog pravolinijskog (sl. 3b)
Slika 3. Struktura pogonskog sistema glavnog obrtnog kretanja (a) i pravolinijskog kretanja (b)
Slika 4. Blok šema zavisnih i nezavisnih pogonskih sistema pomo ćnog kretanja Pogonski sistemi pomo ćnog kretanja obezbe đuju neophodne momente i brzine kretanja za nastanak procesa rezanja. Zavisno od koncepcijskog rešenja i vrste alatne mašine mogu biti zavisni (sl. 4a) i nezavisni (sl. 4b) kontinualni ili periodični. Sastoje se od prenosnika pomo ćnog kretanja, mehanizma za pretvaranja obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvršnog organa. Kod zavisnih prenosnika pogon se obezbe obezbe đuje dopunskim prenosnikom između prenosnika glavnog i pomo ćnog kretanja, a kod nezavisnih posebnim elektromotorom.
1. 0. 1. PRENOSNICI ALATNIH MAŠINA Mehanizmi koji obezbe đuju izmenu parametara kretanja izvršnih organa alatnih mašina (broja obrtaja, broja duplih hodova, koraka, brzine pomo ćnog kretanja i sl. ) su prenosnici alatnih mašina (sl. 1) i dele se na prenosnike: -glavnog kretanja i -pomoćnog kretanja. Prenosnici alatnih mašina prema principu gradnje mogu biti: -mehanički -električni -hidraulički -pneumatski
3 Prema vrednosti izlaznih parametara kretanja odnosno na činu regulisanja raznih parametara -kontinualni -stupnjeviti Mehanički stupnjeviti prenosnici, izvedeni su naj češće kao kaišni ili zupčasti prenosnici (sl. 5. 0) obezbeđuju diskretne vrednosti parametara kretanja unutar oblasti izmene parametara kretanja (od min do max vrednosti)
Slika 4. 0. Mehanički stupnjeviti prenosnici
Kontinualni prenosnici se izvode naj češće kao mehanički u vidu varijatora (sl. 5. a), električni (sl. 5. b), hidraulički ili kombinovani. Obezbeđuju bilo koju vrednost parametara kretanja unutar oblasti regulisanja.
Slika 5. 0. Mehani čki i električni kontinualni prenosnici
Zakonitosti promene parametara parametara kretanja Broj obrtaja alata ili obradka: 1000 V = f (V, D) °min n= D je funkcija brzine (V) ( V) i prečnika alata ili predmeta obrade (D) . Jedna te ista vrednost brzine rezanja V, pri razli čitim vrednostima prečnika, se može ostvariti samo različitim brojevima obrta alata ili obratka.
Slika 6. 0. Geometrijska promena broja obrta
4 Kako se prečnik kontinualno menja u granicama D min do D max to se utvr đena brzina rezanja može ostvariti prenosnicima sa kontinualnom promenom broja obrta u granicama n minnmax. Kontinualnih prenosnika je veoma malo, a sre ću se majčešće u labaratorijskim uslovima, jer su složene konstrukcije i visoke cene. Ve ćina alatnih mašina ima prenosnike sa stupnjevitom promenom broja obrta. obrta. Oni mogu biti sa: -aritmetičkom -geometrijskom -dvostrukogeometrijskom -dvostrukogeometrijskom i -logaritamskom promenom Najčešće se od pomenutih koristi geometrijska promena (sl. 6. 0) . To je promena koju karakteriše konstantan odnos dva susedna broja obrta: n n n2 = 3 =. . . . = m = =const n1 n2 nm1
odnos brojeva obrta (ili koraka) se naziva geometrijskim faktorom promeme prenosnika mašine . Relativni gubitak brzine rezanja: n D2 n2 V V = = = 2 = n1 D2 n1 V1 V V odnosno: V V 1 1 = = = 1- = f () Ve V = V
V
1
100 zavisi od vrednosti geometrijskog faktora promene.
Standardni brojevi obrta i koraci U uslovima pojedinačne prozvodnje koriste se uglavnom, univerzalne mašine kod kojih je oblast promene broja obrta (koraka) veliki. Npr. R m =
nmax = 100 , nmin
odnosno n1 = nmin = 20°min do nm = nmax = 2000 °min U serijskoj i masovnoj proizvodnji dijapazon promene broja obrta i koraka je znatno manji. Kod prenosnika mašina za glavno i pomo ćno kretanje koriste se standardne vrednosti brojeva obrta i parametara pomoćnog kretanja. Standardne vrednosti se formiraju za geometrijsku promenu korišćenjem osnovnog rada, zasnovanog na geometrijskom faktoru promene prenosnika: 20 R 20 10 = 1. 1. 12 12 20 = Pored ovog osnovnog reda koriste se i izvedeni redovi: 10 R 10 1. 25 25 10 = 10 = 1. 20 / 3 R 20/3 10 = 1. 1. 4 20/3 = R 5 = 5 10 = 1. 1. 6 10 / 3 R 10/3 10 = 2. 2. 0 10/3 = Na osnovu navedenih vrednosti geometrijskih faktora promene formiraju se tabele standardnih vrednosti brojeva obrta i koraka.
Prikazivanje prenosnika alatnih mašina Struktura prenosnika (sl. 7. 0) se prikazuje kinematskom šemom, strukturnim (Germerova šema) i dijagramom broja obrta ili koraka (Šlezingerov dijagram)
5
Sl. 7. Načini prikazivanja prenosnika alatnih mašina
Kinematska šema prenosnika je šematski prikaz elemenata prenosnika (vratila, zup čanici, ležišta, spojnice) i tako prenose kretanja od ulaznog do izlaznog vratila. Strukturni dijagram definiše opštu strukturu sliku prenosa kretanja od ulaznog (pogonskog) do izlaznog vratila prenosnika (radnog vretena mašine) . Sadrži podatke o broju prenosnih blokova, prenosnih sklopova i prenosnika u sklopu, broju vratila, ležajeva i spojnica i broju stupnjeva promene pojedinih vratila i prenosnika u celini. Šlezingerov dijagram pored karakteristika koje se identifikuju strukturnim dijagramom, definiše prenosne odnose, pojedinih prenosnika i obezbe đuje izračunavanje broja obrta, obrtnih momenata, faktora prenosa i brojeva zuba zup čanika (kod zupčastih prenosnika) .
1. 1. MAŠINE U OBRADI STRUGANJEM Mašine u obradi struganjem (strugovi) se u zavisnosti od obima proizvodnje, razvrstavaju na strugove za: -pojedinačnu proizvodnju, -serijsku proizvodnju i -masovnu proizvodnju.
1.1.1. Strugovi za pojedinačnu proizvodnju Strugovi za pojedina čnu proizvodnju su strugovi koji se lako mogu prilagoditi sa jedne konfiguracije predmeta obrade na drugu, sa jednih dimenzija na druge. To su univerzalni strugovi, strugovi sa vučnim vretenom, strugovi sa vode ćim vretenom, strugovi za leđno struganje, strugovi za poprečnu obradu i sl.
Sl. 8. Šematski prikaz univerzalnog struga
6 Univerzalni strugovi (sl. 8) su strugovi namenjeni realizaciji razli čitih proizvodnih operacija. Osnovne elemente čine pogonski elektromotor (1) prenosnik glavnog kretanja (2) izmenjiva grupa zupčanika (3), prenosnik pomoćnog kretanja (4), glavno vreteno (5), vu čno vreteno (6), vodeće vreteno (7), nosač alata (8) i konjić (9). Obrtno kretanje se od elektromotora prenosi na glavno vreteno i predmet obrade (10), a preko izmenjive grupe zupčanika, prenosnika za pomo ćno kretanje i mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje nosa ča alata dobija pomo ćno pravolinijsko kretanje. Na nosa č se postavlja rezni alat. Vodeće vreteno se, umesto vu čnog, uključuje pri izradi navoja na strugu. Primera radi na (sl. 9) prikazana je šema kinematskog sistema jednog univerlzalnog struga. Pogon za glavno i pomo ćno kretanje uzima se od istog pogonskog agregata odnosno elektromotora. Ovaj pogon se preko prenosnika za glavno kretanje, koji mora da obezbedi ne samo prenos snage, odnosno obrtnog momenta, ve ć i promenu broja obrtaja, prenosi do glavnog vratila (radnog vretena) na čijem se kraju nalazi steza č obradka.
Sl. 9. Kinematski sistem univerzalnog struga Obzirom na potrebu strogu zavisnost izme đu glavnog i pomoćnog kretanja, pogon za pomoćno kretanje uzima se direktno sa glavnog vratila odnosno iz prenosnika za glavno kretanje. Strugovi za le đno struganje se, najčešće koriste za izradu glodala sa le đno struganim (1) . Alat (2) izvodi dopunsko, periodi čno oscilatorno kretanje za vreme obrtnog kretanja obradka (sl. 10)
Sl. 10. Princip rada struga za le đno struganje
Strugovi za poprečnu obradu su namenjeni isključivo, za poprečnu obradu (obrada čeonih površina, usecanje, odsecanje i td. ) Osnovne eksploatacijske karakteristike strugova za pojedina čnu proizvodnju (značajne i pri izboru i nabavci strugova) su: koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti mašine C pmk, pogonska snaga mašine Pm i stepen iskorišćenja , raspon broja obrta nmin-nmax i geometrijski faktor promene prenosnika n,
7 i geometrijskih faktora promene prenosnika pomo ćnog prenosnika
raspon Smin –Smax pomoćnog kretanja s, gabariti obradka (max prečnik obrade i raspon šiljka–maksimalna dužina) i sl.
1.1.2. Strugovi za serijsku proizvodnju Strugovi za serijsku proizvodnju se koriste za izradu ve ćeg broja istih delova ili izvođenje većeg broja operacija na istom obradku. To su: višese čni strugovi, kopirni strugovi, revolver strugovi sa horizontalnom i vertikalnom revolver glavom i sl. Višesečni strugovi imaju nosač alata sa većim brojem reznih alata. Time je obezbe đena istovremena obrada ve ćeg broja površina (sl. 11. a) . Kod kopir strugova na nosaču alata se nalazi i šablon. Strugarski nož se u procesu obrade, kreće u skladu sa kretanjem pipka šablona (sl. 11. b) i kopira oblik šablona na obradku.
Sl. 11. Princip rada višese čnog i kopir struga
Kod revolver strugova osnovu konstrukcije čini revolver glava (sl. 12) sa ve ćim brojem alata poređanih prema redosledu izvođenja operacija-zahvata. Pred revolver glave strugovi imaju i dodatne nosa če alata (2). Time je obezbe đena kompletna izrada delova različite konfiguracije.
Sl. 12. Šematski prikaz revolver strugova Osnovne eksploatacije karakteristike strugova za serijsku proizvodnju obuhvataju, pored karakteristika strugova za pojedinačnu proizvodnju, i broj nosača alata i broj alata koji prihvata revolver glava.
8 1. 1. 3. Strugovi za masovnu proizvodnju Strugovi za masovnu proizvodnju su strugovi koji obezbe đuju smanjenje komadnog vremena, smanjenjem pomoćnog vremena. To su strugovi namenski projektovani i izra đeni za konkretne proizvode (sl. 13) ili grupu sli čnih proizvoda:automatski strugovi, automati za duga čke delove, revolver-automatski strugovi i sl.
Sl. 13. Šematski prikaz izrade tela ventila na automatskom strugu
2. 1. MAŠINE U OBRADI BUŠENJEM Mašine u obradi bušenjem-bušilice mogu se razvrstati na razli čite načine. Prema položaju glavnog vretena na horizontalne i vertikalne bušilice, a prema broju glavnih vretena na: jednovretene, viševretene.
2. 1. 1. Jednovretene bušilice Jednovretene bušilice su namenjene pojedina čnoj i serijskoj proizvodnji. U ovu grupu bušilica spadaju: stone, stubne, radijalne, univerzalne radijalne i koordinatne bušilice. Stona bušilica (sl. 14) se sastoji od nosećeg stuba (1), konzole (2) sa pogonskim agregatom (elektromotor 3 i prenosnika za glavno kretanje) i radnog stola (5). Ru čicom (4) se ostvaruje ru čno aksijalno pomoćno pravolinijsko kretanje radnog (7) sa reznim alatom. Predmet obrade (6) se postavlja na radni sto bušilice (5) .
Sl. 14. Šema stone bušilice Stubna bušilica (sl. 15) je bušilica kod koje se na nose ćem stubu (1) nalaze konzola radnog stola (2) i konzola pogonskog agregata (3) sastavljenog od elektromotora (4) i prenosnika za glavno i pomoćno kretanje. Posredstvom ru čice (7) se obezbe đuje automatsko ili ručno
9 pravolinijsko pomoćno kretanje radnog vretena (8) sa alatom. Radni predmet (6) se postavlja na radni sto mašine (5) .
Sl. 15. Šema stubne bušilice
Radijalna bušilica (sl. 16a) se sastoji od nose ćeg stuba (1) na kome se nalazi vertikalno pomerljiva konzola (2) sa pogonskim agregatom (elektromotorom, prenosnicima za glavno i pomoćno kretanje i radnim vretenom 3). Bušilica obezbe đuje zaokretanje konzole u horizontalnoj ravni, vertikalno pomeranje konzole duž nose ćeg stuba i horizontalno pomeranje pogonskog agregata duž konzole, čime je obezbeđeno dovođenje alata u radnu poziciju pri bušenju obradka (4) postavljenog na radni sto mašine (5). To je posebno zna čajno kod bušenja predmeta ve ćih gabarita. Univerzalna radijalna bušilica (sl. 16b) je slična radijalnoj bušilici, stom razlikom što obezbe đuje i zaokretanje konzole oko svoje ose, čime je obezbeđeno bušenje otvora pod uglom. Koordinatna bušilica obezbeđuje bušenje odnosno obradu prema zadatim koordinatama centra otvora u skladu sa programom utvr đenim koordinatama. zahteva posebne uslove, u pogledu mikroklime i obezbeđuje visok kvalitet obrade. Osnovne eksploatacijske karakteristike jednovretenih bušilica su: -koeficijenat Cmp i tačnosti mašine Cmpk , -pogonska snaga mašine P m i stepen iskorišćenja , -raspon brojeva obrta nmin-nmax i faktor promene n, -raspon koraka Smin-Smax i faktor promene s, -gabariti obratka (maksimalni prečnik i dubina bušenja).
Sl. 16. Šematski prikaz radijalne i univerzalne radijalne bušilice
10
2. 1. 2. Viševretene bušilice Viševretene bušilice su namenjene masovnoj proizvodnji. To su:redne, bušilice sa viševretenom glavom i viševretene bušilice. Redne bušilice (sl. 17) su bušilice sa ve ćim brojem radnih jedinica za istovremenu obradu, u skladu sa tehnološkim postupkom izrade i obrade otvora (na primer, na prvoj bušenje otvora, drugoj proširivanje, trećoj razvrtanje, četvrtoj izrada navoja itd. ) Bušilice sa viševretenom glavom su bušilice koje obezbe đuju istovremenu izradu ili obradu većeg broja otvora. Na radno vreteno bušilice postavlja se viševretena glava, sa ve ćim brojem radnih vretena raspoređenih u skladu sa rasporedom otvora na predmetu obrade.
Sl. 17. Šematski prikaz redne bušilice Viševretene bušilice (sl. 18) su bušilice sa ve ćim brojem radnih vretena raspore đenih u zavisnosti od namene (konfiguracije obradka). Posebna grupa viševretenih bušilica su agregatne bušilice koje se sastoje od više nezavisnih agregata sa sopstvenim pogonom koji se montiraju na zajedničko postolje zavisno od oblika obradka. Mogu biti jednovretene ili viševretene razli čito postavljenih agregata (sl. 19).
Sl. 18. Viševretena bušilica Sl. 19. Tipovi agregatnih bušilica U osnovne eksploatacijske karakteristike viševretenih bušilica se, pored karakteristika jednovretenih bušilica, ubrajaju i broj radnih vretena, broj agregata itd.
11
3. 1. MAŠINE U OBRADI GLODANJEM Mašine u obradi glodanjem ili glodalice dele se prema konstrukcijskim rešenjima na
Konzolne (horizontalne, vertikalne i univerzalne) Bezkonzolne (horizontalne, vertikalne i univerzalne) Glodalice za specijalne namene (alatne, kopirne, agregatne, programske, odvalne, glodalice za navoje). U zavisnosti od sistema upravljanja razlikuju se: konvencionalne i programske glodalice. Prema položaju glavnog vretena glodalice se dele na: horizontalne i vertikalne, a prema broju glavnih vretena na: jednovretene i viševretene.
3.1.1. Horizontalne glodalice Horizontalne glodalice (sl. 20) se koriste za obradu ravnih površina, površina specijalnog oblika, izradu zupčanika pojedinačnim rezanjem, izradu dugohodnih zavojnica i sl.
Sl. 20. Neki tipovi horizontalnih glodalica Osnovni elementi horizontalnih glodalica su radno vreteno (1), radni sto (2), jedinica za glavno kretanje (pogonski elektromotor i prenosnik glavnog kretanja-3), jedinica za pomo ćno kretanje (pogonski elektromotor i prenosnik pomo ćnog kretanja i sistem prenosnika tipa navojnovreteno-navrtka, 4), postolje (5), sistem upravljanja (komandna tabla, ru čice, poluge i sl. )sistem za podmazivanje, sistem za hla đenje i podmazivanje i sl. Osnovne eksploatacijske karakteristike glodalica su: koeficijenat preciznosti Cmp i tačnosti Cmpk , pogonska snaga Pm i stepen iskorišćenja , raspon brojeva obrta nmin - nmax i faktor n, raspon brzina pomo ćnog kretanja Vmin-Vmax i faktor s maksimalna dužina hoda radnog stola u pravcu sve tri ose
3. 1. 3. Vertikalne glodalice Kod vertikalnih glodalica (sl. 21) položaj radnog vretena je vertikalan, mada se sve češće izrađuju glodalice sa radnim vretenima koja se zakre ću za odgovarajuće ugao. Obezbeđuju obradu ravnih površina, površina specijalnog oblika, izradu zavojnih žljebova, zup čanika i sl. Osnovni
12 elementi glodalice su isti kao i kod horizontalnih glodalica, uz činjenicu da su konstruktivni prilagođeni.
Sl. 21. Neki tipovi vertikalnih glodalica
3. 1. 3. Univerzalne glodalice Univerzalne glodalice su koncepcijski tako oblikovane da mogu raditi kao horizontalne ili vertikalne. Pored toga ve ćina glodalica obezbe đuje i zakretanje radnog stola. Time se stvaraju uslovi za realizaciju velikog broja proizvodnih operacija, pa i za izradu zavojnih žljebova i dugohodnih zavojnica primenom podeonog aparata. 3. 1. 4. Univerzalne alatne glodalice Ove glodalice sa horizontalnim i vertikalnim radnim vretenom se koriste za izradu reznih alata, alata za kovanje, presovanje i sl. Konstruktivno su tako formirane da obezbe đuju obrtanje radnog stola oko jedne ili dve ose i obrtanje nosa ča alata (glavnog vretena) u cilju postavljanja vertikalnog radnog vretena pod odre đenim uglom. Snabdevene su i ure đajima za bušenje i rendisanje, tako da mogu raditi i kao bušilice ili rendisaljke, što znatno proširuje asortiman proizvodnih operacija. 3. 1. 5. Kopirne glodalice Namenjene su za obradu krivolinijskih kontura i profilisanih površina (sl. 22)
13
Sl. 22. Kpirna glodalica Poseduju dva paralelna vretena od kojih je vreteno (1) glavno vreteno sa glodalom, a vreteno (2) se koristi za smeštaj kopirnog šiljka. Kopirni ure đaj radi na hidrauličnom ili električnom principu i obezebeđuje prenos kretanja od kopirnog šiljka do alata, tako ta alat izvidi kretanje kao i kopirni šiljak.
3. 1. 6. Programske glodalice Suština programskog upravljanja se sastoji u automatskom upravljanju radnim organom mašine po unapred zadatom redosledu kretanja, bez u češća radnika. Redosled rada pojedinih organa mašine je definisan programom koji se unosi u upravlja čku jedinicu glodalice (1) (sl. 23)
Sl. 23. Programske NC i CNC glodalice
3. 1. 7. Specijalne glodalice U grupu specijalnih glodalica svrstavaju se agregatne glodalice (glodalice sa više radnih vretena, karusel glodalice, glodalice-bušilice i sl.) Namenjene su masovnoj proizvodnji tipiziranih delova, sličnih po obliku i dimenzijama. Agregatne glodalice (sl. 24) imaju ve ći broj agregata za obradu glodanjem u cilju stvaranja uslova za istovremenu obradu ve ćeg broja površina na obradcima većih gabarita i složenije konfiguracije.
14
Sl. 24. Agregatne glodalice
4. 1. MAŠINE U OBRADI TESTERISANJEM Obrada testerisanjem se koristi prvostepeno za realizaciju proizvodnih operacija se čenja materijala, mada se može koristiti i za izvo đenje operacija isecanja i usecanja. Mašine u obradi testerisanjem dele se na: okvirne - lisnate kružne i trakaste testere
4.1.1. Okvirne lisnate testere Okvirne lisnate testere (sl. 25a) su testere kod kojih se alat (2) postavlja na nosa č alata (1). Alat izvodi pravolinijsko oscilatorno kretanje i istovremeno visinsko pomeranje, kao i odizanje pri povratnom hodu, okretanjem oko osovine A. Time se ostvaruje pomoćno kretanje alata ka obradku (3) uz istovremeno smanjenje trenja materijala i alata pri povratnom hodu. 4. 1. 2. Kružna testera Kod kružnih testera (sl. 25b) alat (1) izvodi glavno i pomo ćno kretanje pravolinijsko, čime se ostvaruje primicanje alata i obradka (2).
15
Sl. 25. Okvirna-lisnata i kružna testera
4. 1. 3. Trakasta testera Trakasta testera (sl. 26.) ima pogonski (3) i vo đeni točak (4), preko kojih je preba čena testera (1) u vidu beskona čne trake. Pomoćno pravolinijsko kretanje se ostvaruje pomeranjem obradka (2) prema testeri.
Sl. 26. Trakasta testera Osnovne eksploatacijske karakteristike mašina za testerisanje su: koeficijenat preciznosti Cmp i tačnosti Cmpk , pogonska snaga Pm i stepen iskorišćenja , raspon brojeva obrta nmin - nmax, duplih hodova raspon koraka S min-Smax gabariti predmeta obrade i sl.
5. 1. MAŠINE U OBRADI RENDISANJEM Mašine u obradi rendisanjem-rendisaljke se prema dužini hoda, na činu ostvarivanja kretanja dele na: kratkohode i dugohode. a prema pravcu glavnog kretanja na horizontalne i vertikalne. Pored ovih, univerzalnih rendisaljki, posebnu grupu čine specijalne mašine namenjene izradi zupčanika i specijalnih alata i sl.
16
5. 1. 1. Kratkohode rendisaljke Kod kratkohodnih rendisaljki (sl. 27) od pogonskog elektromotora (1) kretanje se posredstvom prenosnika (2) i mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje, prenosi na noseću konzolu (3). Na konzoli se nalazi nosa č alata (4) koji prihvata rezni alat (5). Time je obezbe đeno glavno pravolinijsko kretanje. Na radnom stolu (6), koji posredstvom mehanizma pomoćnog kretanja obezbe đuje izvođenje pomoćnog kretanja, nalazi se obradak (7).
Sl. 27. Šema kratkohodne rendisaljke
5. 1. 2. Dugohode rendisaljke Kod dugohodih rendisaljki (sl. 28) princip rada je sli čan, stom razlikom što glavno pravolinijsko kretanje izvodi radni sto (1) sa obradkom (2), a pomoćno nosač alata (3).
Sl. 28. Šema dugohodne rendisaljke
5. 1. 3. Vertikalne rendisaljke Vertikalna rendisaljka (sl. 29) spada u grupu kratkohodih rendisaljki. Nosa č alata (4) sa alatom se posredstvom kliza ča (3) kreće naniže pri radnom i naviše pri povratnom hodu. Obradak (1) se postavlja na radni sto (2), koji je na češće izveden kao obrtni sto na kliza ču sa mogućnošću uzdužnog i poprečnog pomeranja.
17
Sl. 29. Šema vertikalne rendisaljke
6. 1. MAŠINE U OBRADI PROVLAČENJEM Mašine u obradi provla čenjem-provlakačice se razvrstavaju prema nameni na provlaka čice za:
unutrašnje spoljašnje provlačenje a prema pravcu kretanja alata i nameni na: - horizontalne - vertikalne 6. 1. 1. Vertikalne provlaka čice Vertikalne provlakačice za unutrašnje provla čenje (sl. 30) su naj češći vid konstrukcije mašina za unutrašnje provla čenje.
Sl. 30. Šema vertikalne provlaka čice za unutrašnje provla čenje Predmet obrade (7) se postavlja na radni sto mašine (2), a alat se u po četnoj fazi obrade, postavlja u zadnji vodeći deo mašine (1). Alat se posredstvom zadnjeg vode ćeg dela dovodi u radnu poziciju, kada prednji prihvati deo (4) prihvata alat. Zahvaljuju ći pogonskom sistemu mašina (elektromotoru -5, prenosnom sistemu -6 i mehanizmu za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje) prednji vodeći deo mašine dobija neophodna kretanja i vu čnu silu mašina potrebnu za realizaciju procesa obrade. Po završetku procesa rezanja, predmet obrade se skida sa radnog stola i alat vra ća u početnu poziciju.
18 Osnovne eksploatacijske karakteristike mašina u obradi provla čenjem su: koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti Cmpk maksimalna vučna sila mašine maksimalna brzina provla čenja maksimalni hod alata gabariti predmeta obrade i sl.
6. 1. 2. Horizontalne provlaka čice Horizontalne provlakačice za unutrašnje provla čenje (sl. 31) rade na sli čnom principu, stom ratlikom što je kretanje alata (2) u horizontalnom pravcu i što je neophodno obezbediti odgovarajući sistem za prihvatanje i stezanje predmeta obrade (1). Horizontalne mašine za provlačenje obezbeđuju mogućnost kontinualnog rada nepokretnim alatom, ako se predmeti obrade postave na obrtni sto ili beskona čnu traku (sl. 32).
Sl. 31. Šema horizontalne provlaka čice za unutrašnje provla čenje
Sl. 32. Šema provlačenja na mašinama sa obrtnim stolom i beskona čnom trakom
7. 1. MAŠINE U OBRADI BRUŠENJEM Mašine u obradi brušenjem se naj češće dele prema nameni na brusilice za: spoljašnje i u nutrašnje kružno brušenje ravno brušenje brušenje bez šiljaka specijalno brušenje (oštrenje alata, brušenje navoja, brušenje zup čanika i sl.)
7. 1. 1. Brusilice za spoljašnje kružno brušenje Kod brusilica za kružno spoljašnje brušenje (sl. 33) tocilo (1) se nalazi na nosa ču glavnog vretena. Tocilo izvodi glavno obrtno kretanje i ima mogu ćnost radijalnog primicanja ka obradku (2). Predmet obrade se steže izme đu šiljaka, pri čemu nosač levog šiljka ima ugrađen prenosnik za proemenu broja obrtaja obratka. Nosači šiljaka se nalaze na uzdužnom kliza ču radnog stola (3) koji ostvaruje aksijalno pomoćno kretanje. Uzdužni kliza č ima mogućnost zaokretanja u horizontalnoj ravni čime je obezbe đeno brušenje i koni čnih površina. Ove brusilice obezbe đuju kružno spoljašnje brušenje sa asijalnim i radijalnim korakom.
19
Sl. 33 Brusilice za spoljašnje kružno brušenje
7. 1. 2. Brusilice za unutrašnje brušenje Kod brusilica za unutrašnje brušenje (sl. 34) na nosa ču glavnog vretena (1) nalazi se glavno vreteno sa tocilom (2), dok se obradak (3) postavlja u steznu glavu (4) agregata za pomoćno kretanj (5). Kod ovog tipa brusilica obradak izvodi pomo ćno obrtnio kretanje, a nosa č glavno vretena pomoćno pravolinijsko kretanje.
Sl. 34. Brusilice za unutrašnje brušenje
7. 1. 3. Brusilice za brušenje bez šiljaka Brusilica za brušenje bez šiljaka (sl. 35) spada u brusilice za spoljašnje kružno brušenje. Radno tocilo (1) obezbeđuje uklanjanje viška materijala, dok vode će tocilo (2) obezbeđuje potrebnu brzinu (koči obradak da se nebi okretao brzinom tocila) i aksialno pomeranje obradka (3). Obradak je postavljen izme đu radnog i vodećeg tocila na podupirač (4).
20
Sl. 35. Brusilice za brušenje bez šiljaka
7. 1. 4. Brusilice za ravno brušenje Brusilice za ravno brušenje koturastim tocilom (sl. 36) koristi koturasto tocilo (1) postavljeno na nosač alata (2), koji obezbe đuje vertikalno pomeranje tocila radi primicanja tocila obradku (3) i regulisanja dubine rezanja. Na uzdužnom kliza ču (4) nalazi se radni sto sa obradkom, postavljenjim obično na elektromagnetni steza č.
Sl. 36. Brusilice za ravno brušenje
7. 1. 5. Brusilice za oštrenje alata Spadaju u specijalne brusilice namenjene brušenju novih i oštrenju pohabanih alata. Kod univerzalne brusilice za oštrenje alata (sl. 37) tocilo (1) se postavlja na nosa č alata (2), koji obezbe đuje zaokretanje tocila oko vertikalne ose i postavljanje tocila u pravcu tangente na rezni klin alata, koji se nalazi izme đu šiljaka (3) i (4). Nosač (5) šiljka (3) može biti izveden i u vidu podeonog aparata koji obezbeđuje deljenje i izvodi lagano obrtno kretanje u zavisnosti od uzdužno aksijalnog kretanja klizača (6).
21
Sl. 37. Univerzalna brusilica za oštrenje alata
7. 1. 6. Mašine za gla čanje Mašine za glačanje se razvrstavaju prema postupku obrade na mašine za: lepovanje i superfiniš, honovanje i poliranje.
Sl. 38. Mašina za lepovanje Kod mašina za lepovanje (sl. 38) izme đu diskova (1) i (2) se nalazi kavez (3) sa predmetima obrade. Pogonski sistem obezbeđuje neophodna kretanja, a potrebna sila priljubljivanja gornjeg diska uz predmete obrade posredstvom hidrauličkog ili mehaničkog uređaja. Kod mašina za superfiniš obradu (sl. 39) osnovni cilj obrade je obezbe đenje visokog kvaliteta površina, a ne i tačnosti obrade. Režim rada se tako definiše da nijedno zrno brusnog materijala ne pređe dva puta isti put do predmeta obrade.
22
Sl. 39. Šema postupka superfiniš obrade Mašina za honovanje (sl. 40) se koristi najfiniju obradu unutrašnjih površina. Kao alat koristi se glava za honovanje (1) u vidu cilindri čnog dela sa umetnutim elementima izra đenim od najfinijeg brusnog materijala.
Sl. 40. Mašina za honovanje Mašine za poliranje su obi čno jednostavne konstrukcije. Na radnom vretenu mašine nalazi se disk za poliranje koji se okre će velikom brzinom. Mašina je opremljena i uređajem za usisavanje prašine nastale u procesu obrade. Pored klasi čnih mašina koriste se i mašine sa dva diska, gde je vode ći disk obložen plutom.
8.1. OBRADNI I FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI SISTEMI U savremenim proizvodnim uslovima spajaju se aktivnosti projektovanja, konstruisanja, tehnološke razrade, pripreme proizvodnje, izrade i kontrole proizvoda u cilju dobijanja potpuno automatizovanih fabrika (sl.41.). Primena ra čunarskih tehnologija (c-tehnologija) na primer CAD, CAPP, CAM CIM tehnologija sistema upravljanja obradnim centrima, savremenih metroloških i manipulacionih sistema predstavnja novi vid, pove ćanja stepena fleksibilnosti i automatizacije pojedinačne, maloserijske i serijske proizvodnje posebno sistema kao što su:
numerički upravljane mašine alatke – NUMA obradni centri fleksibilne tehnološke ćelije, centri i stanice fleksibilni tehnološki sistemi i transfer linije i fleksibilne automatizovane fabrike
23
Sl. 41. Kompjutersko upravljanje procesom izrade proizvoda Fleksibilne automatizovane fabrike su najviši nivo razvoja tehnoloških sistema i predstavljaju tehnološke sisteme budućnosti. To su fabrike građene prema konceptu kibernetske automatizacije, svih funkcija proizvodnog procesa.
8.1.1. Sistemi upravljanja obradnim centrima Savremeni obradni i fleksibilni tehnološki sistemi visokog nivoa automatizacije, su sistemi zasnovani na primeni C-tehnologija.To su sistemi čiju osnovu gradnje čine: NC (Numerical Control)-numeričko upravljanje, CNC (Computer Numerical Control) - kompjutersko numeričko upravljanje, DNC (Direct Numerical Control) - direktno numeričko upravljanje, PLC (Programmabile logic Control) - programabilno logično upravljanje, AC (Adaptive Control) - adaptivno upravljanje, CAD/CAM (Computer Aided Desing / Computer Aided Manufakturing) konstruisanje i proizvodnja pomo ću računara 8.1.2. NC (NU) upravljanje Naziv NC (NU-numeričko upravljanje) alatnih mašina poti če od činjenice da se upravljanje ostvaruje preko programa sastavljenih od naredbi definisani numeri čkim veličinama (0 i 1). NC izvorni program sadrži naredbe za upravljanje kretanjem izvršnih organa mašine i pomo ćnim funkcijama i aktivnostima (režim obrade, obrtanje radnog stola, pozicioniranje, automatska izmena alata, uključenje i isključenje dovoda SHP i td.). NU alatna mašina (sl.42.1.) predstavlja sistem sastavljen od četiri podsistema: alatne mašine mernog sistema pogonskog sistema i upravljačke jedinice.
24
Sl.42.1. Strukturni elementi NU alatne mašine Pogonski sistem, merni sistem i upravlja čka jedinica se, u užem smislu, posmatraju kao sistem upravljanja alatnom mašinom. Upravljanje se izvodi na tri na čina (sl.42.2.): pozicionokoordinatno (tačka po tačka), po pravoj liniji i po konturi ili konturno (funkcionalno) upravljanje.
Sl. 42.2. Principi upravljanja NU mašinama
8.1.3. Obradni centri Obradni centi (sl.43.1.) su bazirani na konceptu koncentracije proizvodnih operacija i odlikuju ih visoka fleksibilnost i produktivnost obrade.Koncentracija operacija podrazumeva mogućnost istovremene obrade struganjem, glodanjem, bušenjem itd. Osnovne karakteristike obradnih centara su obrada delova složene konfiguracije sa minimalnim brojem stezanja, automatski ciklus obrade (izmena alata i izbor režima obrade), paralelno odvijanje različitih zahvata (postavljanje i stezanje predmeta obrade se izvodi u toku obrade), numeričko upravljanje pracesom obrade i sl. Klasifikacija centara se izvodi prema vrsti glavnog kretanja (sa obrtnim i pravolinijskim kretanjem), broju radnih vretena (jednovreteni, dvovreteni i viševreteni), na činu smeštaja alata (sa revolverskom glavom, magacinom alata, magacinom delova i kombinovanim magacinom), na činu izbora alata (sa redoslednim ili automatskim izborom) itd.
25
Sl. 43.1. Obradni centar
Sl. 43.2. Vertikalni obradni centar sa revolverskom glavom
Sl. 43.3. Obradni centar sa magacinom alata u obliku lan čanika
26
Sl. 43.4. Obradni centar sa magacinom alata u obliku doboša
9.1. MAŠINE ZA OBRADU DEFORMACIJOM Obrada deformacijom izvodi se na mašinama čija se podela vrši prema tipovima mašina, a ne prema vrstama obrade;pošto se na jednoj istoj mašini mogu izvoditi razli čite operacije.Tako se na nekim presama može vršiti kovanje, presovanje, probijanje, izvla čenje idr, a u zavisnosti od alata koji se koristi na mašini. Kovanje u kalupima se izvodi na čekićima, presama (krivajne, frikcione i hidrauli čne), i drugim specijalnim mašinama za kovanje.Proces kovanja na kova čkim čekićima i kovačkim presama se razlikuje usled razlike u karakteru dejstva radnih organa mašina, kao posledica razli čite brzine njihovog kretanja (kod čekića oko 10 m/sec, krivajnih presa do 0.5 m/sec i kod hidrauli čkih presa do 0.3 m/sec), kod čekića udarno, a kod presa stati čko dejstvo.
9.1.1. Mašine za obradu kovanjem- čekići Princip rada čekića zasniva se na koriš ćenju mase M (malja čekića).Ova kinetička energija se većim delom pretvara u deformacioni rad, a manjim delom gubi u elasti čnim deformacijama elemenata mašina kao i izazivanju potresa nakovnja i temelja mašine. Čekići za kovanje, prema na činu pokretanja malja mogu biti: čekići sa amortizacijom udara čekići sa vazdušnim pogonom i dr. 9.1.2. Vazdušni čekići Kod ovih čekića vazduh služi za pokretanje malja i za amortizaciju udaraca.Na čin rada vazdušnih čekića sa sopstvenim kompresorom prikazana je na (sl.44.1.) . Za pogon radnog klipa 4 koji se kreće u svom cilindru 3 i tako ostvaruje radni i povratni hod malja čekića 9 koristi se poseban kompresor koji čini celinu ove mašine.
27
Sl.44.1.Vazdušni čekić sopstvenim kompresorom; Klip kompresora 2 koga pokreće krivajni mehanizam 7 kre će se oscilatorno u cilindru 1 sabijajući vazduh i usmeravajući ga u određenom smeru. Pri radnom hodu sabijeni vazduh ulazi u radni cilindar 3 sa gornje strane radnog klipa 4 i tako stvara silu sabijanja. Pri kratanja klipa kompresora 2 na dole sabijeni vazduh ulazi u radni cilindar 3 ispod klipa 4 i tako podiže klip naviše. Upravljanje rada čekića se ostvaruje pritiskivanjem na papu ču 13 i tako preko dvokrake poluge 12 i 11 deluje na rad ventila 5 i 6 pomoću kojih se reguliše režim rada čekića.
Sl. 44.2. Sklopni crtež vazdušnog čekića sa sopstvenim kompresorom
9.1.3. Frikcione prese U zavisnosti od konstrukcije frikcionog prenosnika razlikuju se frikcione prese sa dva diska, sa tri diska i frikcione prese bez diskova. Na (sl.45.) prikazana je kinematska struktura frikcione prese.Sa kaišnog prenosnika prenosi se kretanje na horizontalno vratilo I na kome se nalaze dva frikciona to čka 1 i 2. Prema položaju ovih točkova na šemi (povratni hod), prenosi se kretanje sa frikcionog to čka 2 na horizontalni točak 3. Točak 3 ima veliku masu i obavlja ulogu zamajca. Kretanje sa frikcionog to čka 2 na zamajac 3 prenosi se otporom protiv klizanja.
28
Sl. 45. Kinematska struktura frikcione prese sa dva diska Za zamajac 3 vezano je zavojno vreteno 4 koje se kre će u odgovarajućoj zavojnici na horizontalnom nosaču A tela mašine. Za dalji deo zavojnog vretena pri čvršćen je pritiskivač 5 prese i to tako, da se pri okretanju vretena pritiskivač kreće vertikalno bez okretanja. Hod pritiskivača se ograničava graničnicima 6 i 7 koji se mogu podešavati. Sistemom poluga 8, 9, 10, 11 i 12 vrši se komandovanje rada prese, odnosno priljubljivanje frikcionih to čkova 1 ili 2, čime se ostvaruje radni hod naniže odnosno podizanje u gornji položaj. Ovo se može izvoditi pri automatskom radu ili ručno primenom papučice 12.
9.1.4. Ekscentarske prese Ove prese imaju kao pogonski mehanizam ekscentar sa promenjivim ekscentiricetom. Ekscentarske prese dozvoljavaju promenu hoda u dosta širokim granicama.Važan pogonski element prese je spojnica, koja omogu ćava brže puštanje u rad prese i njeno zaustavljanje. Na (sl.46.) prikazana je dispozicija i izgled ekscentarske prese sa ekscentrom na konzoli glavnog vratila.
Sl. 46. Dispozicija a) i izgled b) ekscentarske prese
29
9.1.5. Hidrauličke prese Prese sa hidrauli čkim pogonom nalaze danas sve ve ću primenu pri obradi materijala deformacijom, a naročito za velike deformacione sile. Princip rada hidrauličnih presa, zasniva se na Paskalovom zakonu, po kome se pritisak, koji deluje u jednom pravcu na te čnost, ravnomerno prenosi na sve strane. Na (sl.47.1.) vidi se primena ovog tipa na hidraulične prese. U cilindru 1 nalazi se klip 2 čiji donji deo prelazi u pritiskivač prese. Cilindar 1 prese vezan je preko cevi 3 sa malim cilindrom 4 u kome je mali klip 5. Ako se na klip 5 deluju relativno malom silom F 1 pritisak na tečnost :
Sl. 47. Princip rada hidrauli čne prese p=
4F F1 F = 21 = 2 1 A1 d1 d1 4
ovaj pritisak po Paskalovom zakonu, delova će na klip 2 na koji će tada delovati sila F2=pA2=F1
d22 d12
Prema tome se sa relativno malom silom F 1 može proizvesti sila deformisanja F 2 koja je veća od F1 u odnosu kvadrata pre čnika (ne uzimajući gubitke). Kod hidrauličnih presa, koje služe za plastičnu deformaciju materijala, proizvodi se sila F 1 na različite načine, te se prema na činu pogona hidraulične prese dele na: prese sa direktnim pogonom prese sa akumulatorom tečnosti pod pritiskom Pogonski sistem za direktan pogon sastoji se iz pumpe visokog pritiska.Pumpa dobija od elektromotora i iz rezervoara te čnosti crpi tečnost i potiskuje je direktno ka presi. Radni fluid na putu ka cilindru prese prolazi kroz sistem ventila kojima se reguliše njen pravac kretanja, protok i sl. Ako su prese sa akumulatorom te čnosti zadatak akumulatora je konstantna vrednost pritiska na izlazu iz akumulatora, odnosno na ulazu u sistem ventila prese.
30
2.0. REZNI ALATI Čovek
je od davnina bore ći se za svoj opstanak bio prinu đen da izrađuje određene predmete, a kasnije i da sa njima obrađuje zemlju (neolit). Kasnije je za ostvarivanje svojih aktivnosti bio prinuđen da koristi odre đena sredstva, kao što su oru đa za obradu zemlje, kamene sekire noževi i td. Razvoj ovih sredstava bio je na nivou čovekovog razvoja. Znači da se razvojem ljudskog društva razvijao asortiman i oblik oru đa za rad za opstanak ljudi. Istorijski razvoj društva uopšte a posebno tehnološki imali su i imaju veliki uticaj na usavršenje oruđa i alata. Progres i usavršenje alata za obradu rezanjem u poslednjih 50 god. doživljava veliki zamah. Ovo se tuma či težnjom da se radi brže bolje i jeftinije što je bez alata nemogu će. U razvoju alata nije samo konstrukcija doživele promene, ve ć i materijal za izradu alata. Radi upoređenja uzimamo primer strugarskog noža, kod koga se postojanost i produktivnost rada povećala za oko 30 puta, pojavom tvrdih metala i kerami čkih pločica. Danas se nijedna proizvidnja veliko serijska, serijska ili maloserijska ne može ni zamisliti bez kvalitetnog alata. Veliki značaj alata u proizvodnji ukazuje na potrebu njegovog osmatranja sa stanovišta u češća u troškovima proizvodnje, koji dostižu cifru od oko 6% vrednosti troškova. Moderniji na čin proizvodnje i u našoj zemlji uslovio je porast primene alata. Pored toga što postoje specijalizovane fabrike za proizvodnju alata u zemlji još uvek se znatan procenat alata uvozi. Ako bi hteli da napravimo rezime o zna čenju alata u industriji moglo bi se reći da kvalitetni alati treba da omoguće: 1. Brži, produktivniji i sigurniji rad uz smanjenje mašinskog i pomo ćnog vremena izrade. 2. Punu zamenjivost urađenih delova koji se proveravaju mernim i kontrolnim alatom. 3. Lak i bezbedan način stezanja i postavljanja dela koji se obra đuje. Oblast reznog alata je veoma širok, ali naše interesovanje u ovoj oblasti odnosi će se isključivo na rezni alat u obradi struganjem tj. strugarski rezni alat. U tom smislu sva razmatranja oko geometrije, kao i u pogledu konstrukcije reznog alata, biće strugarski alati kako standardni tako i specijalni.
2.1. MATERIJALI ZA REZNE ALATE Osnovne karakteristike materijala za rezne alate i njihova podela Rezni alati pri obradi su izloženi mehaničkim i termičkim naprezanjima pod dejstvom otpora rezanja i razvijene toplote u zoni rezanja. Pri tome su naj češće i mehanička i termička naprezanja promenljivog karaktera usled promene veli čine otpora rezanja (npr. radi promene dubine rezanja ili usled prekidnosti procesa kao kod prekidnog rezanja) i promene temperature rezanog dela alata. Promenjiva mehani čka naprezanja izazivaju zamor materijala i krzanje se čiva alata, dok promenjiva termička naprezanja prouzrokuju pojavu zaostalih napona koji tako đe izazivaju naprsline na se čivu alata i njegovo krzanje i razaranje. Usled intezivnig mehani čkog opterećenja i trenja između grudne površine alata i strugotine kao i leđne površine alata i materijala obradka, nastaje u procesu rezanja habanje alata, odnosno zatupljenje reznih elemenata. Materijali za rezne alate treba da imaju slede će osobineu vezi sa pomenutim uslovima rada, da bi obezbedili reznu sposobnost i ogovarajuću postojanost treznim alatima: a) visoku tvrdoću i sposobnost zadržavanja tvrdo će pri povišenim temperaturama rezanja(zadržavanje rezne sposobnosti), b) visoku otpornost na habanje(naro čito pri povišenim temperaturama), c) dovoljnu čvrstoću i žilavost (čvrstoća na savijanje i čvrstoća sečiva), d) dobre tehnološke karakteristike(dobra obradljivost pri obradi deformasijom i rezanjem, posebno pri završnoj obradi brušenjem i pri oštrenju).
31 Sve ove osobine alatnih materijala nemogu će je istovremeno ostvariti kod jednog materijala, a posebno visoku tvrdo ću i istovremeno i dobru žilavost. Me đutim, teži se da alatini materijal ima što veću tvrdoću i otpornost na habanje, uz istovremeno što ve ću žilavost. Danas se za rezne alate primenjuje sledeće četiri grupe materijala: 1) Alatni čelici (ugljenični, niskolegirani i visoko legirani brzorezni čelici), 2) Tvrdi metali, 3) Alatna(rezna) keramika i 4) Super tvrdi materijali (prirodni i sintetički dijamant). Prema stanju u 1975 godini procenjeno je da je težinski udeo pojedinih vrsta alatnih materijala bio: 66% brzorezni čelici, 32% tvrdi metali i 2% alatna keramika i super tvrdi materijali. Međutim, udeo izražen težinom skinute strugotine pri obradi je bio: oko 68% kod tvrdih metala, 28% kod brzoreznog čelika i 4% ostalih alatnih materijala. Kako se vidi, najve ća je primena kod reznih alata dve vrste alatnih materijala-brzoreznih čelika i tvrdih metala, s tim da je primena tvrdih metala u stalnom porastu. Udeo ova dva alatna materijala je različit kod pojedinih vrsta alata:brzorezni čelici se pretežno koriste kod alata za prekinuto rezanje(bušenje, glodanje i rendisanje), odnosno tvrdi metali kod alata za neprekidno rezanje. U tabeli 1.1. prikazan je orijentacioni udeo brzoreznog čelika i tvrdog metala kod pojedinih vrsta obrade. Tabela 1.1
Približna ocena rezne sposobnosti alatnih materijala vrši se preko tvrdo će i žilavosti i njihove zavisnosti od temperature. Tvrdo ća je najmanja kod alatnih čelika a raste idući ka tvrdim metalima, alatni keramici i najveća je kod supertvrdih materijala. Na slede ćoj slici prikazana je zavisnost tvrdoće HV od temperature za pojedine vrste alatnih materijala (1-ugljeni čni alatni čelici, 2-brzorezni čelik, 3, 4, 5-tvrdi metali razli čitog kvaliteta i 6-alatna keramika).
Brzorezni čelici Nelegirani alatni čelici se retko danas primenjuju za izradu reznih alata za obradu metala, izuzev kod alata koji rade sa malim brzinama rezanja (ru čni ureznici, razvrtači). Jedan od tih čelika je npr. Č 1943 (1,2%C) koji ima tvrdoću posle termičke obrade od 6566 HRC. Takođe se i niskolegirani alatni čelici primenjuju ređe, i to kod obrade metala malim brzinama rezanja(burgije, alati za navoj, razvrtači) i kod alata za obradu drveta. Ovi čelici sadrže manje koli čine legirajućih lemenata (Cr, V, W, Mn). Nekoliko doma ćih niskolegiranih alatnih čelika su: Č6840 (1,2%C, 0,2%Cr, 1%W, 0,1%V); Č4141(1,15%C, 0,7%Cr, 0,1%V). U grupi alatnih čelika najvažniji su i najviše u primeni visokolegirani(brzorezni) čelici, koji sadrže veći procenat legirajućih elemenata:hroma (Cr), volframa (W), molibdena (Mo), vanadijuma (V) i kobalta (Co). Pri tome osnovne karakteristika brzoreznog čelika (tvrdoća, otpornost na habanje na povišenoj temperaturi i dr.) zavise od hemijskog sastava. Sadržaj ugljenika u brzoreznim čelicima je u granicama: 0,71,4% a hroma oko 4%, dok se sadržaj pomenutih legirajućih elemenata kreće u granicama 218%W, 19%Mo, 14%V i do 15%Co. Brzorezni čelici sa povišenim sadržajem volframa imaju normalnu otpornost na povišenim
32 temperaturama (klasični brzorezni čelik je sa 18%W, 4%Cr, !%V koji je dominirao do II svetskog rata). U novije vreme su sve šire u primeni molibdenski brzorezni čelici sa smanjenim sadržajem volframa, a među njima je prvi razvijen brzorezni čelik sa 6%W, 5%Mo i 2%V (simboli čka oznaka S6-5-2). Njega tako đe karakteriše normalna otpornost na povišenim temperaturama ali ima veću žilavost od W-brzoriznih čelika. Brzorezni čelici povišene otpornosti na visokim temperaturama sadrže veću količinu vanadijuma(do 4%V), dok brzorezni čelici visoke otpornosti na povišenim temperaturama imaju pove ćan sadržaj Mo; V; Co. Pri tome se istovremeno pove ćava i sadržaj ugljenika (do 1,4%C). Poslednji se nazivaju i brzorezni čelici visoke proizvodnosti (ili super-brzorezni čelici), jer omogućavaju obradu sa povišenim brzinama rezanja. Treba naglasiti da se pri povećanju sadržaja V istovremeno pove ćava i osetljivost na pojavu defekta pri bušenju, dok se sa porastom sadržaja Co pove ćava krtost (smanjuje žilavost) brzoreznog čelika. Iako klasifikacija brzoreznih čelika na volframske, vanadijumske, molibdenske i kobaltove nije danas potpuno opravdana, uočava se moguća podela na četiri podgrupe prema sadržaju legirajućih elemenata: - brzorezni čelici sa 18% W (bez i sa sadržajem Co) - brzorezni čelici sa 12% W i sa povišenim sadržajem V i Co - brzorezni čelici sa oko 6% W i sa povišenim sadržajem Mo i Co - brzorezni čelici sa oko 2% W i sa visokim sadržajem Mo i povišenim sadržajem Co. Brzorezni čelici se koriste za izradu svih vrsta alata, a naj češće kod alata za obradu otvora (burgije, proširivači, razvrtači), alati za navoj, glodala manjih dimenzija, noževa za rendisanje i provlakača. Kvalitet reznih alata od brzoreznog čelika znatno zavisi od pravilnog izvo đenja termičke obrade, a u cilju povišenju rezne sposobnosti alata u primeni su u razli čiti postupci termohemijske obrade (naj češće nitriranje). Poslednjih godina razvijen je postupak proizvodnje brzoreznih čelika na bazi metalurgije praha, kod koga se rastopljeni metal pretvara u prah koji se zatim podvrgava presovanju pri visokom pritisku i temperaturi oko 1150 C. Posle presovanjaizvodi se obrada deformisanjem u cilju dobijanja polufabrikata željenog oblika i dimenzija i poboljšanja osobina, naro čito žilavosti i poboljšanja obradivosti pri bušenju.
Tvrdi metali Tvrdi metali kao materijali za rezne alate koristi se u obliku plo čica različitog oblika i dimenzija koje se izra đuju presovanjem mešavine karbida volframa, titana, tantala, niobija (Wc, TiC, TaC, NbC) i cobalta (Co) kao vezivnog sredstva, zatim se sinteruje u zašti ćenoj atmosferi ili u vakumu na temperaturi od 13001600C. Pri tome se sadržaj karbida kre će u granicama 80 95% a sadržaj kobalta od5 20%. Fizičko-mehaničke karakteristike(tvrdoća, žilavost, toplotna izdržljivost, otpornost na habanje i rezna sposobnost) mogu se menjati u relativno širokim granicama u zavisnosti od sastava i strukture tvrdog metala. U odnosu na brzorezne čelike tvrdi metali imaju veću tvrdoću i otpornost na habanje kao i toplotnu izdržljivost(preko 1000 C) ali i manju žilavost. Razlikuju se dve osnovne grupe tvrdih metala u zavisnosti od sadržaja WC i to: tvrdi metali sa velikim sadržajem volframkarbida(WC+Co) i nepoznatim dodatkom ostalih karbida, koji se koriste kod obrade tvrdih i krtih materijala. Tvrdi metali na bazi karbida WC, TiC, TaC(povišen sadržaj karbida TiC i TaC), koji se primenjuje kod obrade žilavih materijala. Prema ISO standardu tvrdi metali su razvrstani na tri osnovne grupe, sa više kvaliteta u svakoj od njih i to: 1. P (P01, P03, P05, P10, P20, P25, P30, P40, P50) 2. M (M10, M20, M30, M40) 3. K (K01, K05, K10, K20, K30, K40). Grupa P je namenjena za obradu žilavih materijala( čelik, mesing i drugi), grupa K za obradu tvrdih i krtih materijala(sivi liv, čelični liv i drugi) grupa M predstavlja prelaznu vrstu. U svim slučajevima, sa pove ćanjem broja u oznaci smanjuje se sadržaj karbida a pove ćava sadržaj kobalta i pri tome se smanjuje tvrdo ća, a povećava žilavost tvrdog metala.
33 Otpornost na habanje raste sa porastom sadržaja karbida TiC i TaC, a pri tome opada žilavost i raste osetljivost na promenjiva termi čka naprezanja. Kvaliteti P sa ve ćim sadržajem karbida TiC + TaC primenjuju se za završnu obradu(velika brzina rezanja a mali presek strugotine, mali korak i dubina rezanja:P01 P10), dok se kvaliteti sa ve ćim sadržajem WC i Co koristi za grubu obradu (mala brzina rezanja i veliki presek strugotine:P20P50). Isto pravilo važi i za grupe K i M(kvaliteti sa velikom tvrdoćom za završnu obradu, a sa manjom tvrdo ćom i velikom žilavošću za grubu obradu). U razvoju tvrdih metala bila je stalna prisutna težnja za pove ćanjem rvrdoće i otpornosti na habanje, uz istovremeno pove ćanje žilavosti. Otpornost na habanje, pri povišenim temperaturama ostvarena je povećanjem sadržaja TiC i TaC kao i smanjivanje veličine zrna. U poslednje vreme su razvijeni i tvrdi metali bez volframa, koji se sastoji od TiC kao karbidne faze i Ni-Mo kao veziva. Posebno zna čajno mesto u razvoju tvrdih metala poslednjih godina pripada oslojenim (presvučenim) tvrdim metalima. Postupak se sastoji u nanošenju na osnovu plo čicu tvrdog metala vrlo tvrdog sloja tvrdog materijala, kao što je: titankarbid (TiC), titannitrid(TiN), titankarbonitrid Ti(C, N) i aluminijum oksid (Al2O3). Radi manjeg koeficijenta pri kretanju strugotine po grudnoj površini alata manji su otpori rezanja i temperatura rezanja, usled čega se smanjuje optere ćenje alata i povećava njegova postojanost. Kvalitet i rezna sposobnost oslojenih plo čica zavisi od kvaliteta osnovne pločice tvrdog metala i vrste i kvaliteta tvrdog sloja. Debljina sloja ne sme da bude velika (510m), da bi njegova veza sa osnovnom plo čicom bila čvrsta. Važna karakteristika oslojenih plo čica tvrdog metala je univerzalnost primene, jer oslojena pločica jednog kvaliteta može da zameni nekoliko kvaliteta konvekcionalnih plo čica tvrdog metala. Svi veći proizvođači tvrdog metala u svetu su razvili oslojenu plo čice tvrdog metala, koji se preporučuju kao zamena za odre đene kvalitete konvekcionalnih tvrdih metala. Na primer:Vrsta tvrdog sloja TiC proizvođač ''Coromant'' oznaka oslojene plo čice GC 1025 zamenjuje kvalitete standardnih tvrdih metala P10 P35, M10 M20, K10K20. Ili prevlaka TiC+Al2O3 iste firme GC 01 zamenjuje P05P30, M10 M20, K01K20. Oslojene pločice tvrdog metala obezbe đuju znatno povećanje brzine rezanja u odnosu na neoslojen pločice od tvrdog metala. Nedostatak im je što se ne mogu preoštravati i što im se čiva moraju biti jače zaobljenje da bi se i na sama se čiva naneo sloj tvrdog materijala, usled čega se sa njima ne može izvoditi obrada sa malom dubinom i malim korakom.
Alatna keramika Alatna keramika (rezna keramika)izra đuje se postupkom presovanja praha Al 2O3 sa dodatkom oksida i karbida nekih metala sa naknadnim sinterovanjem na temperaturi 16001800C. Na ovaj način se izrađuju višesečne pločice različitog oblika, koje se naj češće mehaničkim putem pričvršćuju za držač alata. U primeni su dve vrste alatna keramike:mineralokeramika(čista ili oksidna keramika) i mešana keramika(oksidno karbidna keramika). Mineralo-keramika se sastoji od gotovo čistog Al2O3 sa malim dodatkom oksida magnezijuma Mgo ili Cro, koji spre čavaju porast zrna u toku procesu sinterovanja. Obi čno ima belu boju. Mešana keramika se sastoje naj češće od oko 60% Al 2O3 i 40% karbida volframa(WC), molibdena (Mo2C) ili titan karbida (TiC). Osnovno preimućstva alatne keramike u odnosu na tvrde metale su: bolja toplotna izdržljivost veća tvrdoća veća otpornost na habanje manji afinitet prema metalima Najveći nedostatak im je mala žilavost za 2 4 puta manja od tvrdih metala, radi čega su keramičke pločice veoma osetljive na udarno optere ćenje (prekinuto rezanje). Radi toga se ovaj alatni materijal koristi kod neprekidnog rezanja i na mašinama pove ćane krutosti. Oblast primenjenih brzina rezanja kod mineralo-keramičkih pločica je 100 700 m/min, te je potrebno da i mašine imaju odgovaraju će brojeve obrtaja.
34
Supertvrdi materijali Grupa super tvrdih materijala, koji se primenjuju za rezne alate obuhvata prirodni i sintetički dijamant i kubni nitrid bora(borozan, elbor). Pri tome se ovi materijali odlikuju vrlo velikom tvrdoćom i otpornošću na habanje i niskom žilavoš ću. Prirodni dijamant se primenjuje kod reznih alata u obliku mono kristala i to kod fine obrade na strugu sledećih materijala:laki i obojeni metali i njihove legure, tvrda guma, plasti čne mase, nemetalni materijali. Ne preporučuje se za čelike i sivi liv, kao i legura na bazi nikla i titana. Sintetički dijamant i kubni nitrid bora dobijaju se procesom sinteze (visoki pritisci i temperature) od grafita odnosno nitrida bora. Zahvaljuju ći osvajanju proizvodnje ovih materijala naglo je proširena oblast primene kod obrade teškoobradivih materijala. Pored primene za izradu tocila, koristi se i kod alata sa definisanom geometrijom se čiva (jednosečni i višesečni). Međutim ređe su u primeni monokristalna zrna sinteti čkog dijamanta i kubnog notrida bora, i to samo kod alata za završnu obradu pri neprekidnom rezanju. U poslednje vreme široko se primenjuju polikristalni dijamant i polikristalni kubni nitrid bora, na taj način što se na plo čicu tvrdog metala nanosi procesom sinteze sloj sitnih kristala ovih materijala. Na ovaj način se znatno povećava žilavost te se mogu koristiti i kod obrade sa ve ćim presekom strugotinei pri prekidnom rezanju. Oblast primene polikristalnih dijamanata je ista kao i prirodnog dijamanta. Na tržištu se pojavljuju pod različitim nazivima u zavisnosti od proizvođača (''Combax''-General Elektrik, ''Polybloc'' -Winter, ''Karobonado'' i ''ballas'' – SSSR i drugi). Kubni nitrid bora ima nešto manju tvrdo ću od dijamanta, veću toplotnu izdržljivost i inertan je prema gvož đu i njegovim legurama, te je pogodan za obradu ovih materijala ( čelici, sivi liv) naročito za tocila za brušenje teško obradivih čelika.
2.2. OSNOVNA GEOMETRIJA REZNOG ALATA Opšte je poznata činjenica da eksploatacijski i tehnološke karakteristike reznih alata u velikoj meri zavise od njihove geometrije reznog klina. Zbog toga se pri konstruisanju reznih alata mora posvetiti posebna pažnja njenom pravilnom izboru. Elemente geometrije alata je potrebno održavati nepromenjene u toku eksploatacije odnosno pri preoštravanju pohabanog alata. Često se međutim javlja potreba da se u toku eksploatacije alata menja postoje ća geometrija, bilo zbog poboljšanja njegovih reznih osobina bilo zbog promene uslova obrade. Da bi se ovi uslovi (zahtevi) uspešno ispunili neophodno je poznavati uticaje pojedinih elemenata geometrije alata na procese rezanja, razvoj procesa habanja na tehnološku ta čnost obradka. Ovo je utoliko važnije što pojedini geometrijski elementi imaju u toku procesa rezanja suprotan uticaj na rezne osobine alata i ta čnost obrade, taka da se moraju na ći određeni kompromisi za svaki konkretan slu čaj uzimajući u obzir postavljene zahteve.
Rezni alat Obradak
a) ortogonalno rezanje b) koso rezanje Alati za obradu rezanjem u ve ćini slučajeva u svo osnovnom obliku imaju zajedni čki geometrijski oblik tj. rezni klin što zna či da se osnovni elementi, površine uglovi i drugo postavljaju kod svih vrsta reznih alata. U zavisnosti od položaja rezne ivice u odnosu na pravac kretanja alata imamo: a) ortogonalno normalno rezanje kod koga je rezna ivica upravna na kretanje alata b) koso rezanje kod koga je rezna ivica u odnosu na kretanje alata pod nekim uglom.
35
Glava noža
Telo noža Levi Desni Svaki strugarski nož u osnovi ima dva dela glavu i telo noža. Postoje levi i desni noževi, vrsta se određuje pravcem palca. Palac pokazuje pravac oštrice.
Rezni klin je ograničen dvema osnovnim površinama i to grudnom površinom koja predstavlja površinu po kojoj klizi odvojena strugotina, i le đna površinom koja je okrenuta prema tek obrađenoj površini obradka. Položaj grudne površine reznog klina prema unapred utvr đenoj osnovnoj ravni definisana je grudnim uglom . Leđni ugao definiše položaj leđne površine prema ravni normalnoj na osnovnu ravan. Ugao izme đu grudne i leđne površine naziva se ugao klina i obeležava se sa . U preseku između grudne i leđne površine formira se rezna ivica, odnosno glavno se čivo. Najviše rasprostranjeni oblici vrha reznog klina su oštri ili zatupljeni sa fazetom. Pored uglova , , rezni deo strugarskog noža karakterišu još i sledeći elementi. Pomoćna leđna površina okrenuta prema površini obradka, koji je alat ve ć obradio. Presek A-A
Između ovih uglova može se uspostaviti slede ća zavisnost. tga = tg cos-tgsin tgr = tgsin+tgcos tg = tgacos+tgr sin ctga= ctgcos-tgsin ctgr = ctgsin+tgcos ctg = ctgacos+ctgr sin
36 Ugao može biti negativan i pozitivan. Negativan ugao primenjuje se radi povećanja oštrice kao i povećanje kvaliteta obrađene površine. Može da se kre će (-530) zavisno od vrste materijala.
Negativni grudni ugao primenjuje se radi pove ćanja veka trajanja oštrice, tako da se može vek povećati i tri puta. Pri konstrukciji radnog dela alata konstruktor mora da odredi ta čne uglove rezanja. U tom cilju on utvr đuje tačnu kinematiku rezanja. U osnovi kod struganja postoji kretanje predmeta obrade tj. okretanje i kretanje noža u dva pravca. Relativno kretanje oštrice stvara zavojnicu u predmetu obrade. Posmatrajući ovo kretanje dolazi se do kinematske šeme rezanja a time i do analize stvarnih uglova rezanja. trajektorija
tg
S D
S obzirom na bližu namenu alati se dele na alate za obradu bez odvajanja strugotine i alate za odvajanje strugotina. Alat bez ovajanja strugotine su:liva čki alati, kovački alati, alati za zakivanje i izradu kotlova, alati za se čenje i plastičnih deformacija. Alati za odvajanje strugotine su:strugarski noževi, noževi za rendisanje, turpije, burgije za bušenje i navojne burgije, upuštači, zabušivači, glodala, alat za testerisanje, alat za provla čenje, alat za bušenje, kombinovani alat, specijalni alat. Prema načinu korišćenja i rukovanja alate delimo na: 1. Standardne alate 2. Tipizirane alate 3. Specijalne alate Standardni alat upotrebljava se u proizvodnji opšte svrhe u raznim radionicama za razne proizvode. Odre đenje po dimenzijama i kvalitetu u standardima i vodi se pod oznakama koje ga jednoznačno definiši. Standardni alat se naj češće javlja kao rezni merni i pomo ćni alat. Oblici i demenzije određeni su JUS-om, kao i velikim brojem standarda drugih zemalja. Tipizirani alat ima određene oblike ali može da varira u dimenzijama ili se može sa raznim dodacima ili izmenama primeniti za specijalne slu čajeve. Kao primer mogu se navesti rezni elementi za štancne. Ovi alati nisu definisani stansradima. Specijalni alat posebno se konstruiše za odre đenu namenu i deo. Po pravilu se koristi samo za jedan deo kao celina ozna čava se specijalnim oznakama. Ovakav alat može biti sastavljen od standardnih elemenata.
2.3. OBLICI I KONSTRUKCIJE STRUGARSKIH NOŽEVA Strugarski noževi kao alati za obradu skidanjem strugotine mogu se podeliti na: Standardne za razne namene Noževi za proširivenje
37
Profilni noževi Noževi za izradu navoja S obzirom na materijal od koga se izra đuje radni deo mogu biti od čelika, sa pločicom od tvrdog metala, sa pločicom od mineralokeramike i sa pločicom od dijamanta. S obzirom na vrstu materijala koga obra đujemo razlikujemo: Strugarski alat za obradu drveta Strugarski alat za obradu plasti čnih materijala Strugarski alat za obradu drugih nemetala Osnovnim operacijama obrade struganjem odre đeni su osnovni oblici strugarskih noževa. a) Oblici noževa za grubu obradu
A - Ravni desni za uzdužnu grubu obradu B - Savijeni desni za uzdužnu grubu obradu C - Zaobljeni desni za uzdužnu grubu obradu D - Savijeni desni za popre čnu grubu obradu
b) Oblici noževa za finu obradu
A – Široki nož za uzdužnu finu obradu B – Ravan nož za uzdužnu finu obradu C – Savijeni nož za uzdužnu finu obradu D – Bočni nož za uzdužnu finu obradu E – Bočni nož za poprečnu finu obradu-F
A – Nož za odsecanje B – Nož za ukopavanje u desno C – Nož za ukopavanje u desno D – Nož za rezanje navoja E – Nož za radijuse konkavni F – Nož za radijuse konveksne
38 c) Razni oblici noževa za unutrašnju obradu
A – Nož za grubu obradu rupe B – Nož za unutrašnje usecanje C – Nož za unutrašnje ukopavanje D – Nož za unutrašnji navoj Svaki od prikazanih noževa može biti standardne ili specijalne konstrukcije, zatim od različitih materijala reznog dela alata. Danas se ipak najviše koriste noževi sa plo čicom od tvrdog metala i to tvrdo lemljene ili mehanički pričvršćen.
tvrdo lemljene pločice
Na sledećim slikama dati su razni oblici noževa prema katalozima raznih proizvo đača. Mehani čki pričvršćene pločice:
39
Noževi za proširivanje Otvore izvedene livenjem i bušenjem često treba obrađivati na tačnu meru što se izvodi pomoću osovina za bušenje sa umetnutim noževima (borštangle). Osobine za proširivanje koje se ne okreću upotrebljavaju se na strugovima, revolver strugovima i automatima. Osovine koje se okreću primenjuju se na glodalicama i na bušilicama a može i kod strugova. Kada će se koja primeniti zavisi od konkretnog slučaja. U principu osovina za proširivanje treba da bude izvedena što je moguće kraća da bi se smanjile vibracije. U čvršćivanje osovine izvodi se tako što se na jednom kraju vezuje a na drugom kraju je slobodan ili se vezuje na oba kraja, što omogu ćuje bolje vođenje.
Pokretne, okretne i stabilne nepokretne osovine Razni oblici osovina za proširivanje: Prikaz cilindričnog proširivanja pri čemu je pravac pomeranja u pravcu ose radnog predmeta.
Prikaz poprečnog proširivanja sa primicanjem noža u radijalnom smeru. Uglavnom se primenjuje za unutrašnju obradu.
Prikaz proširivanja konusnog otvora, gde osovina za proširivanje okreće i primiče osi.
40
41
Na ovoj slici je primer osovine za proširivanje stepenastog oblika sa ugradnim drža čima pločica. Pogodna je za serijsku proizvodnju. Ugradni drža či su podesni naro čito za konstrukciju alata kod kojih se ležišta plo čica moraju podesiti na uske tolerancije pri čemu se mogu podešavati radijalno i aksijalno.
42
POMOĆNI PRIBORI Pomoćni pribor je sredstvo za proizvodnju pri obradi delova čiji se zadatak sastoji u tome da deo postavi u pravilan položaj za izvođenje određenih operacija i da ga u tom položaju prisilno zadrži za svo vreme dok se na komadu vrši promena oblika. U metalskim pogonima odvijaju se različiti procesi u cilju trasformacije sirovina iz oblika u oblik. Pri ovima je skoro uvek potrebno da bi se predmet obrađivao da se postavi u odre đeni položaj. U toku obrade izvrši tačno određena operacija u cilju postizanja mera. Ovo se čini uz pomoć različitih mašina i pomoćnih pribora koji su u najviše slučajeva normalni kao što su čeljusti, obrtni šiljak i drugi. Često puta zadatak obrade radnog predmeta zahteva i primenu specijalnog pribora sa ciljem postizanja odre đenog položaja određene površine i mera. Ovo se može posti ći i na drugi na čin kao što su obeležavanja pre obrade van mašine, no se odmah postavlja pitanje racionalnosti takvog postupka. Ispravan odgovor se nalazi u primeni i razvoju razli čitih pomoćnih pribora koji na zadovoljavajući način mogu ispuniti postavljene zahteve u pogledu ta čnosti i ostalih karakteristika. Znači u kategoriju pomoćnih pribora mogu se uvrstiti sva osnovna sredstva za proizvodnju koja služi za odre đivanje položaja i za stezanje radnih predmeta ili alata, pri čemu u mnogim slučajevima istovremeno obezbe đuju vođenje alata u odnosu na radni predmet (alati za bušenje). Pored toga u pomoćne pribore mogu se uvrstiti i razli čiti uređaj za transport radnih predmeta na primer različiti transporteri u linijskoj proizvodnji, mehanizovana sredstva za vođenje trake pri izradi delova iz lima, mehaničke ruke i tako dalje. Kao i specifična oprema. Na primer: stezno kolo to jest delovi male automatizacije. Efekti primene pomoćnih pribora Korišćenje pomoćnih pribora u odnosu na rad bez njih ogleda se u poboljšanju niza tehničkih parametara u proizvodnji i faktora pri čemu se kao osnovni mogu ista ći skraćenje vremena izrade i površine kvaliteta gotovih delova. Govore ći o prednostima koje se postižu pomoćnim priborima mogu se navesti: 1. Ispravan položaj radnog predmeta ili alata u odnosu na radne organe ili na izabrani koordinaatni sistem obradnog sistema (mašine, alat, radni predmet). Čime se izbegava potreba za obeležavanjem i znatno se skra ćuje priprema to jest pomoćno vreme. 2. Najveće mogućno iskorišćenje mogućnosti postojećeg mašinskog parka pri uvođenju nove proizvodnje. 3. Smanjenje uticaja greške pri stvaranju pripremka u radni položaj, na tačnost dimenzije izrade nezavisno od veštine radnika što je jedan od preduslova za uvo đenje principa zamenljivosti delova. 4. Povišenje produktivnosti alatnih mašina. 5. Olakšanje ručnog rada radnika i realnije postavljanje elemenata normativa rada. 6. Uspešnije koordiniranje radnih vremena u funkcionalnoj a posebno u organizovanoj linijskoj proizvodnji. Analizom učinka proizvodnje uz primenu pomo ćnih pribora mogu se navesti sledeći efekti: 1. Skraćenje vremena za odre đivanje radnog položaja (radnog predmeta ili alata). 2. Skraćenje vremena sa stezanje radnog predmeta. 3. Skraćenje vremena obrade. 4. Mogućnost primene radnika niže kvalifikacije uz obezbeđenje potrebnog kvaliteta i proizvodnosti. 5. Smanjenje fizičkog zamora radnika. 6. Sniženje škarta. 7. Ušteda u službi kontrole i smanjenje potreba mernih pribora. 8. Primenom pomoćnih pribora moguće je na univerzalnim mašinama izvoditi operacije koje se inače ne mogu normalno izvesti. Pri odluci o primeni pomoćnog pribora neophodno je izvršiti ispitivanje celishodnosti to jest isplativosti primene istog jer svaka ocena na ose ćaj može da dovede do neracionalnosti primene nekog pomoćnog pribora.
43 Tehnologija – postupak projektovanja pomo ćnih pribora Pretpostavljajući da je obavljeno projektovanje tehnološkog procesa obrade dela na kom su utvr đene bazne površine može se pri ći projektovanju pomoćnog pribora. Tehnologija projektovanja 1. Izučavanje pripremka i gotovog dela 2. Izučavanje tehnološkog procesa 3. Izučavanje tehničkih karakteristika i priključnih mera mašine na kojoj će se deo obra đivati. 4. Izučavanje uslova eksploatacije održavanja i opsluživanje pribora 5. Konstrukcija
OSNOVNI ELEMENTI POMO ĆNIH PRIBORA Sa genetalnom važnoš ću za sve pomo ćne pribore koji služe za odre đivanje položaja i za stezanje radnih predmeta i alata, kao i za montažne pribore prema klasifikaciji napred re čenoj mogu se svi sastavni delovi nekog pribora svrstati u slede ćih sedam klasa: 1. Elementi za oslanjanje (odre đivanje položaja , lokaciju) 2. Elementi (i mehanizmi) za stezanje 3. Dopunski stezni ( i pomo ćni ) elementi 4. Elementi za određivanje položaja (ili vođenje ) alata. 5. Telo pribora 6. Elementi za vezivanje delova pribora u jednu celinu 7. Elementi pneumatskih, hidrauli čnih i drugih sistema za mehanizovanje dejstva pribora. U zavisnosti od namene pribora njegovog stepena razra đenosti i ostalih funkcijskih i eksplatacijskih uslova, dati pribora može biti sastavljen iz komponenti koje pripadaju svim ili samo nekim od nabrojanih klasa. Pritom se i na najjednostavnijim priborima mogu definisati bar četiri klase delova i to onih koji vrše funkcije održavanja položaja, obezbe đenje tog položaja u toku tada, preuzimanja radnih sila i držanja delova pribora u jednoj celini i njihovog povezivanja (6). 1. Elementi za oslanjanje : Podupiranje, određivanje položaja ili lokacija radnog predmeta ili alata imaju za cilj da obezbede definitivan i siguran kontakt sa baznom površinom radnog predmeta a time i oslanjanje, kao i preuzimanje svih sila u radu, ta čnost položaja u odnosu na radne organe i ostale u česnike u obradnom sistemu. 2. Elementi i mehanizmi za stezanje Imaju zadatak da preuzimaju i naj češće multipliciraju spoljnu silu deluju neposredno na radni predmet, i na taj na čin položaj koji je definisan lokacijskim elementima fiksiraju u toku izvođenja operacija, osiguravajući radni predmet od pomeranja usled dejstva radnih sila. 3. Dopunski elementi za stezanje i lokaciju Imaju zadatak da prenesu silu od mehanizma za stezanje na radni predmet, da spre če oštećenja radnog predmeta u slu čaju direktnog dejstva elemenata za stezanje. 4. Elementi za vođenje i određivanje položaja alata Imaju zadatak da, kako im ime i sugeriše, definišu položaj alata prema baznoj površini i priboru, položaj pribora prema alatu i međusobni položaj delova na telu pribora; sem toga, u određenim slučajevima ovi elementi služe i za vo đenje alata u radu naprimer, pri izradi otvora. 5. Telo pribora Vezuje u jedinstvenu konstrukcijsku celinu sve delove pribora, a sem toga preuzima radne sile koje deluje na radni predmet kao i sile stezanja. Obi čno se bogato dimenzioniše, može biti liveno, zavareno ili obrađeno, a postoji i mogu ćnost za vezivanje sastavnih delova tela u jednu celinu rastavljivih vezama. Telo pribora obi čno zahteva najviše materijala i rada pri izradi pribora. 6. Elementi za vezivanje delova pribora u jednu celinu Zadatak proističe direktno iz naziva; re č je o zavrtnjevima navrtkama, čivijama, klinovima i nizu raznovrsnih standardnih tipiziranih i po nuždi specijalnih komponenti.
44 7. Elementi sistema za mahanizaciju pribora Obično se odnose na elemente za transport i razvođenje vazduha ili tečnosti pod pritiskom neophodnih za funkciju pomeranja, kao i na druge sli čne sisteme i kola (vakumsko, elektromagnetno, magnetno, elektromotorno i sl. stezanje).
ELEMENTI ZA LOKACIJU Baze i baziranje Pod terminom baza podrazumeva se površina, linija ili ta čka dela na osnovu kojih se orijentišu drugi delovi ili druge površine određenog dela pri njegovoj obradi ili merenju. Iz prethodne definicije izlazi da je za orjentaciju delova pri montaži i pri izradi delova (potrebna je baza). Na narednoj skici prikazana je klasifikaciona šema baza i baznih površina koje se primenjuju pri konstrukciji, projektovanju tehnoloških procesa i pribora pri mehaničkoj obradi i montaži a takođe i pri analizi tačnosti obrade dela. Konstruktivnom bazom nazivamo skup površina, linija ili tačaka u odnosu na koje se orijentiše proračun i oblikovanje drugih delova proizvoda. Često puta konstruktivna baza materijalna ve ć osna linija otvora, osa simetrije i td. Montažna baza dela je skup površina , linija ili tačaka na osnovu kojih se vrši orjentacija drugih delova pri montaži. Kontrola baza - je skup površina linija ili ta čaka od kojih se vrši čitanje mera ili prema kojima se vrši provera uzajamnog položaja površina (paralelnost upravnost i td.) Tehnološka baza - je skup površina linija ili ta čaka u odnosu na koje se pri izradi dela orijentiše obrada površina u datoj operaciji. Tehnološka baza koja u odnosu na obra đenu površinu ima direktan uticaj na funkciju dela naziva se osnovna tehnološka baza, tehnološka baza koja na osnovnu bazu odrađivanog dela nema direktan uticaj na funkciju dela naziva se pomo ćna tehnološka baza. Iz svega napred iznetog iz osnone svhe baze može se zaklju čiti da se po pravilu tehnološka i kontrolna baza poklapaju sa konstrukcijskom i montažnom bazom.
Uopšte o orjentaciji tela u prostoru Da bi se u potpunosti odredio položaj krutog tela u prostoru neophodno ga je lišiti šest stepeni slobode i to: 1. Tri mogućnosti pomeranja u pravcu osa kordinantnog sistema X, Y, Z. 2. Tri mogućnosti rotacije oko osa kordinantnog sistema X, Y, Z.
45 Postavljanje radnog predmeta S obzirom da se mašinski elementi javljaju kao tela koja imaju pravilne površine ravne cilindri čne, konusne i slične, to se svi slu čajevi postavljanja predmeta mogu analizirati preko nekoliko slučajeva. Prizmatrični radni predmet
Pravilo šest tačaka - Da bi dali radnom predmetu potpuno odre đen položaj u steznom alatu, potrebno je i dovoljno imati šest oslanjanja koje oduzimaju radnom predmetu svih šest stepeni slobode kretanja. Tačke oslanjanja se materijalizuju raznim konstrukcijama elemenata ure đaja. U najprostijem slučaju ti oslonci su sa sferi čnom glavicom i dodiruju se sa radnim predmetom u jednoj tački. Na slici b), šematski je prikazano postavljanje prizmatičnog radnog predmeta na oslonce sa sferičnom glavom sa istim rasporedom kao na slici a) Grupa od tri oslonca 1,2,i 3 postavljena je u xoy ravan koja predstavlja glavnu ravan baziranja, pošto oduzima radnom predmetu tri stepena slobode kretanja: pravolinijsko kretanje u pravcu Z ose i obrtanje oko osa X i Y. Oslonci 4 i 5 postavljeni su u ravan ,,ZOY", koja predstavlja vode ću ravan, ona oduzima dva stepena slobode kretanja: onemogućava pravolinijsko kretanje u pravcu ose X i obrtanje oko ose Z. Oslonac 6 se nalazi u ravni ,,ZOX", koja se naziva ravan oslanjanja ili grani čna baza onemogu ćava pravolinijsko kretanje radnog predmeta u pravcu Y ose. Cilindrični radni predmet Da bi odrediti tačan položaj valjka u prostoru potrbno mu je oduzeti pet stepeni slobode kretanja: mogućnost pomeranja u pravcu osa OX; OY; OZ i obrtanja oko osa ,,OX"i ,,OZ".Šesti stepen slobode, mogu ćnost obrtanja oko sopstvene ,,OY" ose, može se otkloniti pomoću kanala za klin .
Ako valjak postavimo u prizmu i stegnemo silom F dobi ćemo drugi sliku stezanja. Cilindrična površina valjka koja nosi četiri tačke oslanjanja, naziva se dvojno usmeravaju ća
46 površina baziranja, čeona površina je grani čna baza. Za ugaonu orjentaciju radnog predmeta potrebna je baza za klin. Pri baziranju po spoljnoj cilindričnoj površini ili otvoru u raznim samocentrirajućim čaurama, te površine su tako đe dvojno usmeravajuće bazne površine, a čelo radnog predmeta se koristi kao grani čna baza (čiji je položaj određen graničnikom. Odstupanje od principa da se položaj radnog predmeta odre đuje prema površini od koje se meri (tj. od principa zajedni čke tehnološke i merne baze) se dopušta samo u slu čajevima kao što su: - nedovoljna mogućnost za stezanje - stezanje zahteva odviše vremena - nepovoljno je preuzimanje sile u radu - postavljanje radnog komada je komplikovano - rezni alat je nedovoljno krut ili se teško oblikuje - pribor bi bio odviše komplikovan i skup Za određivanje položaja je potrebno da se usvoje površine koje se po pravilu nalaze u jednoj ravni - ako to nije izvodivo, treba da su obrađene u jednom stezanju, pošto je na taj na čin greška manja. Oštre ivice, kao što je nazna čeno za cevast deo centrisan primenom konusa kao na narednoj skici su nepodesne, jer se usled sile stezanja F s Plastično deformiše kontakt i smanjuje se tačnost. Za određivanje uglovnog položaja treba da je elemenat lokacije što udaljeniji od ose zaookretanja, pri čemu su najpovoljnije radijalno raspoređene površine. Pošto po pravilu sile stezanja treba da budu usmerene na elemente lokacije, raspored oslonih tačaka treba da je takav da sile deluju unutar oslonaca: pri bušenju otvora ,,A" to je ispunjeno, dok pri bušenju otvora ,,B" dejstvo aksijalne sile dovodi do nestabilnosti pred -meta.
Kao opšte pravilo teži se da elementi lokacije budu na što je mogu će većem rastojanju. Mogu se pojaviti dva specifična slučaja 1. Kod elastičnih radnih predmeta ( primer limovi, tanki odlivci itd.) kod kojeg i sopstvena težina, a posebno spoljne sile, mogu da pri veoma razmaknutim osloncima dovedu do nedopuštenih deformacija i nestabilnosti pri obradi. 2. Kod pripremaka sa neta čnom površinom oslanjanja (odlivci, otkivci) gde visinski fiksirani elementi oslanjanja mogu da prouzrokuju pogrešno nameštanje i kao posledicu neprihvatljiv radni predmet. Prvi se problem rešava tzv. pomo ćnim osloncima (služe za dopunsko preuzimanje sila, bez remećenja položaja radnog predmeta), a drugi visinski podešljivim elementima lokacije. Za konstrukciju kvalitetnih pribora koji će međutim, biti jednostavnije konstrukcije i jeftiniji je važno utvrditi da li je mogućno za date uslove ostvariti dovoljno pouzdanu lokaciju i sa manje elemenata od šest. Pri definisanju položaja radnog predmeta u priboru treba voditi računa da ne do đe do preodređenosti položaja.
47
Problem baziranja po dve paralelne površine prema slici (a) se može razrešiti alternativno primenom podešljivog oslonca ili određivanjem minimalne visine stepenastog oslonca ili određivanjem minimalne visine stepenastog oslonca tako da se poklapa sa polovinom tolerantnog polja na radnom predmetu. Prema slici (b) nemoguće je istovremeno osloniti deo po cilindri čnoj površini ,,a" i bočnoj površini ,,b"rešenje je da se umesto otvora za lokaciju po ,,a" predvidi odgovarajući žljeb po kome deo može da klizi do priljubvljivanja površine ,,a" sa bo čnim osloncem. Pri lokaciji radnog premeta na čepove primenom prethodno izrađenih otvora na razmaku ,,a" prema sllici (c), zahtev određene varijacije položaja duž ,,a" usled neta čnosti položaja otvora zahteva da jedan čep bude zase čen.
Ako se deo na slici (d) steže iz pravca 1, pritežu ći deo uz oslonu površinu b, b, može se održati kota ,,e", ali ukoliko je stezanje iz pravca 2, dolazi do greške usled momenta koji teži da odvoji radni predmet od ,,b"; rešenje je da se oslonac postavi iznad položaja u kom napada sila.
Oslanjanje po rotacijskim površinama dela tipa motorne poluge u dve prizme prema slici (e) mogućno je samo ako se umesto druge prizme pri zme na unapred fiksiranom razmaku koristi ravan, ili ukoliko je druga prizma pokretna duž pravca ,,a".
48
Lokacija dela prema slici (f) lociranog primenom čepa ,,A" i ravni ,,B" mogu ćna je alternativno primenom zasečenog čepa ili visinski podešljive ravni. Određivanje položaja za ravne površine površine Glavna konstrukcija izvo đenja elemenata za lokaciju za ravne površine su u vidu oslonaca, prema sledećoj skici. Oslonci se utiskivanjem cilindri čnog dela (sklop H/m ili H/n) vezuju za telo pribora (pri češćim izmenama kod pribora sa velikom velikom frekfencijom upotrebe može da se u telo ubaci posebna ležišta čaura), dok se čeona površina izrađuje sa zaravnjenom površinom (a) zaobljenom (b) odnosno nareckanom (c).
Oblik (a) i (b) primenjuje se kod poravnatih i čistih površina, dok se kod ne čistih koristi oblik (c). U težnji za krućom konstrukcijom oslonca razvijene su razli čite konstrukcije letvica, pri čemu gornja površina upuštenih zavrtnjeva za pri čvršćivanje treba da je 1-2mm ispod nivoa osanjanja (a), a mogućno je i rešenje sa nižom površinom pri čvršćivanja (b). U cilju smanjenja površine naleganja radnog predmeta na oslonu površinu mogu će je izraditi odgovarajuće žljebove (c).
Pošto je za sigurnost i ta čnost oslanjanja neophodno je da radni predmet definitivno i jednoznačno oslonjen na oslonce treba da je j e oslona površina uvek čista (bez strugotine i otpadaka ), usled čega je potrebno da je ova površina odmaknuta od podloge.Pored krutih (fiksnih) koriste se i podešljivi podešljivi oslonci raznih izvo izvođenja. Primenjuju se kao dodatni specijalni oslonci pri čemu je reč uglavnom o varijantama samo samo podešljivih konstrukcija konstrukcija sa oprugom oprugom ili klinom. Na sledećim slikama posebnog komentara komentara dato dato je nekoliko rešenja rešenja ovih oslonaca.
49
Interesantna je konstrukcija br. 6 . koja kao pokreta č podešljivih oslonaca hidro plasti čnu masu pozicija (4).
50
Problem centrisanja Pojam centrisanja vezan za odre đivanje položaja ose rotacijskih delova u prostoru, ali se u oddređenim slučajevima može odnositi odnositi i na pozicioniranje u odnosu na jednu osu osu simetrije. Nasledećim skicama skicama bez posebnog komentara, dat je naiz rešenja rešenja za odre đivanje položaja prema jednoj ili dve ose simetrije simetrije primenom principa kose kose ravni prizme ili dvokrake poluge. poluge.
51
Određivanje položaja za prstenaste radne predmete Uobičajeno je da se kod prstenastih radnih predmeta zahteva koaksijalnost (saosnost, koncentričnost) spoljnjeg i unutrašnjeg cilindričnog omotača, u dozvoljenim granicama odstupanja. Ukoliko se prvo obra đuje otvor a pri naknadnoj obradi spoljnje površine potrebno ostvariti koaksijalnost, za lokaciju se koristi trn koji se navlači radni predmet. Prema tome, trnovi kao elementi lokacije - po potrebi sa dopunskim osloncima - mogu definisati položaj; ograničavajući četiri do šest stepeni slobode. Istovremeno, slično kao i u prethodnom naslovu, re č je o elementima koji normalno predstaljaju kombinovano rešenje lokacije i stezanja pri čemu se stezanje ostvaruje frikcijom (presovani sklop ili pritezanje ). U principu postoje, prema slede ćim skicama tri mogućnosti za ostvarivanje ovog dvostrukog zahteva:
1. Navlačenje radnog predmeta na konusan (slika ,,a" sa nagibom 1:1500 do 1: 2000) ili cilindričan ( slika ,,b" nazna čen je cilindrični deo za vođenje pri navlačenju trn, uz ostvarenje presovane veze (negativan zazor); u prvom slu čaju nije obezbeđen aksijalni položaj, a u drugom je to mogućno dopunskim elementima lokacije. 2. Navlačenje radnog predmeta na cilindri čan trn do naslona (sa ili bez negativnog zazora), pritezanje navrtkom preko podoške u cilju stezanja primenom frikcije (slika ,,c") i 3. Navlačenje radnog predmeta na ekspandiraju ći trn (slika,,d" i ,,e"- pored naznačenog rešenja širenjem elastičnih segmenata pri aksijalnom pomeranju konusnog elementa, mogu ća je primena tzv. hidroplastičnih masa). Uobičajeno je da se trnovi sa navu čenim radnim predmetima postavljaju u adni položaj između šiljaka, pri čemu, zbog mnogokratne upotrebe, treba izraditi zaštićena gnezda. Takođe se radi smanjena habanja cilindrična površina lokacije kali i brusi.
Elementi i mehanizmi za stezanje Po svom osnovnom zadatku elementi i mehanizmi za stezanje treba da obezbede siguran Dodir radnog predmeta, sa elementima lokacije pribora, i da onemogu ćie da u toku rada do đe do pomeranja. Sila stezanja treba pritom da je usmerena ka elementima lokacije, a valja tako orjentisati pribor da se sile rezanja (odnosno njene komponente) po pravilu superponiraju sa silom stezanja. Pored varijacije u pogledu boja i rasporeda mesta za stezanje kao i konstrukcijskog izvođenja, elementi za stezanje se mogu klasifikovati po tri osnove: 1. Po stepenu mehanizacije - ručni -mehanizovani pri čemu mehanizovni kogu biti, hidraulični, pneumohidraulični, vakumsko, magnetno, ekektromagnetsko ili elektromotorno. 2. Po vrsti stezanja -jednostrano -dvostrano i centrično stezanje 3. Po načinu dejstva steznih elemenata -kruto -eastično -konbinovano Izbor načina stezanja pri konstruisanju pomo ćnih pribora zavisi od uslova obrade: vrste obrade, težine radnog predmeta, veli čine otpora rezanja i proizvodnog programa. Na primer za stezanje malih delova u masovnoj proizvodnji može se koristiti stezanje, dok je kod velikih potrebnih sila pogodnije hidraulično. U pogledu toka sile stezanja, mogu ćno je da se put sile zatvora u samom priboru, ali isto tako i da se prenosi i preko elemenata alatne mašine.
Povoljniji je slučaj ,,a" jer u slu čaju ,,b" može do ći do deformacije elemenata mašine što izaziva netačnu obradu i oštećenje elemenata mašine. Osnovni zahtevi koji se postavljaju na funkciju stezanja kod pomo ćnih pribora kogu se formulisati u četiri tačke: 1.sigurno stezanje 2. malo potrebnog mesta za stezanje 3. mala potrebna sila stezanja 4. kratki putevi stezanja U pogledu vrste stezanja njjednostavnije je da sila deluje neposredno u vidu pritiska na radni predmet ( mogućna je i njena raspodela na više radnih predmeta) na primer direktno pritezanje zavrtnjem ili ekscentrom ovo je međutim uglavnom moguće za manje delove, dok se češće zahteva da se radi predmet stegne na više mesta, u kom su slu čaju najčešća rešenja na principu dvokrake poluge. Na sledećoj slici mogućna su tri rasporeda spoljne sile ,,F" i sile stezanja ,,Fs" i obratne tačke ,,O"Pri čemu je uz odnos krakova l 1=l2=l/2 sila stezanja bez gubitka u zglobovima:
53 a) Fs'=F/2 Fs'=F
b) c)
Fs'=2F Jasno se vidi da je sa stanovišta sile stezanja najpovoljnije treće rešenje, dok je uzimaju ći u obzir i gubitke : l l l1 1 2 r l2 Slučaj b) Fs= F 2 r - koeficijent trenja u zglobu; ovi gubici se kreću u Granicama 1.5 3 %
Između sile rezanja F i sile stezanja Fs mogu nastati slede ći karakteristični slučajevi:
Fr = Fs a) sila stezanja Fs i sila rezanja F deluju u istom pravcu i smeru na oslonac b) sile deluju u istom pravcu ali suporotnog su smera c) sile rezanja i steuanja su normalne jedna na drugu u ovom slučaju se sile rezanja supros-tavljaju silama trenja Fr = Fs
54 U osnovne elemente za stezanje ubrajaju se: -zavrtnji -šape -stezači sa centrisanjem -ekscentri -trnovi -stezači sa klinom -stezači sa primenom plastičnih materijala
ZAVRTNJI U serijskoj a psebno u masovnoj proizvodnji, zavrtnji kao elementi za stezanje radnog predmeta u pomoćne pribore retko deluju dirrektno na radni predmet, ve ć u cilju izbegavanja oštećenja radnog predmeta ili pomeranja koriste različiti dopunski elementi za stezanje.
Zbog habanja i potrebe većih sila za pritezanje zavojnica se kod pribora mnogokratne upotrebe ne izrađuje direktno u telu pribora, ve ć u čeličnoj čauri koja se presuje ili uvr će u telo. Pošto se kao elementi za posluživanje izbegavaju klju čevi, glave ovih zavrtnjeva se izra đuju u vidu nareckanih, krsastih ili zvezdastih ru čica. Sila stezanja zavisi od oblika čeone površine zavrtnja, od kojih su četiri varijante iznete u predhodnim skicama: Mogućno je pri tom postaviti opšti obrazac za silu zasnovan na činjenici da je kod zavrtnjeva prisutan princip kose ravni, k Mt Fs = dm tg( ) c 2 Gde je: Mt Nmm- moment na glavi zavrtnja -ugao zavojnice dmmm-srednji prečnik zavojnice, -ugao trenja, k --koficijent rezerve dok je konstanta C u zavisnosti od oblika pritisne površine prema sledi ćim obrascima : d23 d13 oblik a) c = 0.33 2 d2 d12 oblik b) c = 0.3 d2 oblik c) c = 0 oblik d) c = r ctg/2 Važnu granicu sile stezanja postavlja zahtev da ne do đe do trajnog deformisanja površine naleganja, pa se, samo kao primer za slu čaj (c) može navesti empirijski obrazac Fs 47.5 r 2 Ostali proračuni jačine zavrtnja izvode se prema obrascima iz ,,Mašinskih elemenata". Radne površine zavrtnja često se termički obrađuju na 4050Rc. Glavni nedostaci zavrtnjeva kao elemenata stezanja su mogu ćnost zaribavanja, nedovoljno brz rad, neravnomerna sila stezanja i zamor radnika.
55
ŠAPE Mehanizam se steznim pločicama - šapama, kojima se steže radni predmet pomo ću ekscentra, zavrtnja ili mehani čkim putem predstavlja mehanizam šape. Na slede ćim skicama prikazano je nekoliko različitih konstruktivnih rešenja šape.
Prizmatična šapa sa regulisanjem Visine stezanja.
Konstrukcija šape kod koje se radni predmet nalazi izme đu zgloba -oslonca i zavrtnja, kojim se stvara sila stezanja šapa i zavrtanj su preklopni, tj. mogu se obrtati oko svoje ose i uklanjati radi postavljanja predmeta. Pored prikazanih konstrukcija šapa postaje još i drugi oblici. Šape se izvode kao tipizirane sa unapred utvr đenim merama. Kada će se koja šapa upotrebiti zavisi od konkretnog problema koji se rešava. Podjednako se primenjuju kod svih vrsta alata (strugarskih, gloda čkih, bušačkih, brusčkih i td. Kukasta šapa se izvodi sa zavojnim žljebom koji joj omogućava stezanje i zaokretanje. Proračun šapa i njihovo dimenzionisanje izvodi se pomo ću poznatih obrazaca iz ,,Mašinskih elemenata " a na osnovu dejstva sila pri stezanju.
OPŠTE NAPOMENE PRI KONSTRUKCIJI ŠAPA U principu dejstvo spoljnje sile može se ostvariti pravcem ose a-a ili b-b što zavisi od konkretnog rešenja. Ova sila može biti izazvana preko zavrtnja, ekscentra,hidrauli čnog, pneumatskog ili hidropneumatskog cilindra. Da bi se neutralisao uticajodstupanja visine h i ostvarilo stezanje, konstruktivna rešenja mesta A,B,C su sledeća.
56
Dodirne površine šape moraju biti otvrdnute a sama šapa dovoljno elasti čna, zato se šape centriraju i kale.
57
STEZNE ČAURE Su predstavnik tzv. elastičnih stezača, a izvedene su u obliku razrezanih cevastih tela koja se pri aksijalnom pomeranju, dejstvom konusnih elemenata radijalno primiču, centrirajući i istovremeno fiksirajući položaj radnog predmeta.
Stezne čaure se razlikuju po smeru stezanja: kod čaure (a) telo je pri stezanju napregnuto na istezanje a kod (b) na sabijanje. Aksijalna sila kojom treba dejstvovati na steza č bez postojanja graničnika je Fa = (Fs + F') tg(/2+) gde je : Fa N-spoljnja sila povlačenja (pritiska) na čauru, Fs N -sila stezanja F' N-sila elastične deformacije razrezanih elemenata čaure usled kompezacije radijalnog zazora, -ugao konusa -ugao trenja između konusnog dela čaure i odgovarajućeg sedišta i glavnom vretenu mašine. Kod toga je potrebno da je sila stezanja dovoljna da se suprostavi silama i momentima u radu M t2
Fs =
r
Fa'
2
'
gde je : Mt Ncm-moment rrezanja koji se prenosi na steznu čauru. r cm- poluprečnik stegnute bazne površine Fa' N- aksijalna sila rezanja, deluje na čauru. '--koeficijent trenja između radnog predmeta i stezne površine čaure k --koeficient rezerve. Sila F usled elasti čne deformacije pojedinih elemenata razrezanog dela stezne čaure se nalazi primenom poznatog obrazca za ugib konzole 3E I f F' = j 3 2
l
gde je: EkN/cm -modul elastičnosti čaure Icm4- moment inercije preseka konzolnog elementa f cm-veličina zazora između segmenta i površine stezanja lcm-radna dužina rasečenog sektora (od mesta uklještenja do sredine konusnog steznog dela j -broj sektora na steznoj čauri. U slučaju (b) javlja se dopunsko trenje pa se uvodi još jedna sila trenja tako da je Fa = (Fs+F')tg(/2+)+tg' gde je: '- ugao trenja. Steznim čaurama mogu se, prema slede ćim skicama stezati okrugli (a), kvadrati(b), šestougaoni (c) a isto tako i višeugaoni radni predmeti.
58
Pri konstrukciji čaura važno je voditi ra čuna da segmenti razreza elasti čne čaure budu jadnaki kako bi se ostvarilo jednako radijalno pomeranje. Postoje čitave teorije o broju sektora zavisno od prečnika. Tako na primer za d=60-120mm za okrugle i šestougaone 6 proreza a za osmougaone 8 proreza. Karakteristika steznih čaura jeste kratko vreme stezanja i opuštanja pri čemu se ono može izvesti, u toku obrtanja radnog vremena. Nedostaci su osetljivost pri radu i preciznost pri izradi. Stezanje se može izvršiti silom koja je izazvana ru čno pneumatski, hidraulički elektro mehanički ili na neki drugi na čin.
MENBRANSKI STEZA ČI Koristi se za lociranje i stezanje prvenstveno cilindri čnih delova po spoljnoj i unutrašnjoj površini pri čemu je reč o steznim površinama visokog kvaliteta, o povišenim zahtevima za tačnost, ili opasnosti da se elastičan (prstenastili cevast) radni predmet deformiše usled koncentrisanog dejstva sile stezanja, na primer, u slu čaju korišćenja univerzalne stezne glave sa tri čeljusti. U principu se prema šematskom prikazu spoljnjeg stezanja prikazanog na slede ćoj skici, ovaj stezač sastoji od elastične ploče (menbrane) kruto vezane po obimu za glavno vreteno ili za posebno noseće telo i sa simetri čno raspoređenih šest do 12 steznih elemenata. Dejstvom aksijalno pomerljivog pritiskivača stezni elementi se razmiču, a njegovim vraćanjem oni stežu u međuvremenu uloženi radni prredmet. Određivanje momenta stezanja Ms prredstavlja osnovni proračun kod menbranskih steza ča, pri čemu je kod broja steznih elemenata j, koeficienta trenja=0.150.18,prečnika stezanja d s i izabranog 2 k Ms koeficienta rezerve k, Fs = kN j ds gde je Fs - sila stezanja po jednom steznom elementu. Određivanje ugla rasklapanja ,," neophodno je s jedne strane za ostvarenje elastične sile stezanja Fs a s druge za umetanje radnih predmeta. Ako je tolerancija izrade površine radnog predmeta ,,T" a potreban zazor za postavljanje z=0.01 0.03 mm valja prema sledećoj skici odrediti minimalni ugao otvaranja min s obzirom na minimalni prečnik radnog predmeta, pri kome će biti ostvarena potrebna sila stezanja Fs.
Prema slici je tgmax = mali max = min +
l tg min l
z T
2
2 ili pošto su uglovi
z T gde je l - merodavna dužina steznog 2l 2l
elementa prema slici.
59
Rebraste čaure izvode se u obliku valovitih cevi čime se omogućuje manja pomeranja ali dvoljna da se radni predmet centrira i stegne.
Rebrastim čaurama može se izvršiti stezanje i na dva razli čita prečnika radnog predmeta. Izrađuju se od legiranog čelika tvdoće do 50 HRC. Pove ćanje prečnika pri deformaciji iznosi D0.0015D. Da bi se predmet mogao centrično stezati mora biti obrađen u toleranciji IT7 za prečnike veće od 35mm i u toleranciji IT6 za prečnike manje od 35mm. Bitni podaci o konstrukciji, izvođenju kao i merama rebrastih čaura daju se u priručnicima a pokazani primer je samo princip rada. Na sledećim slikama dato je nekoliko konstruktivnih idejnih membranskih stezača. Takođe je data i slika tanjiraste memebrane sl. b. Kao i dva konstruktivna rešenja stezanja sa ovom membranom gde se obi čno koristi više paralelno postavljenih membrana sl. s i d.
60
EKSCENTRI Ekscentri su uglavnom posredni stezni elementi, pošto se sila stezanja sa ekscentra na steznu površinu radnog predmeta prenosi preko posrednika ( poluge). Zavisno od kraka poluge, sila stezanja na radni predmet može da bude ve ća ili manja. Ekscentri rade na principu kose ravni. Prema načinu ostvarivanja ekscentriciteta, eksentri se dele na kružne i spiralne.
Kružni ekscentri se izrađuju u vidu kružne plo če, a nastaju pomeranjem njihove ose rotacije od ose simetrije za veli činu ekscentriciteta e. Ekscentar mora da bude samoko čiv, tj. ne sme nastati samozaokretanje ekscentra, a u vezi stim nepoželjno opuštanje radnog predmeta. Dejstvo ekscentra može se odrediti prema slede ćoj slici:
Linija ekscentra ,,kn" deli eksccentar na dve simetri čne polovine koje se mogu zamisliti kao dva savijena klina obavijena oko crtkaasto izvu čenog koncentričnog kruga. Prilikom stezanja koristi se obično donji deo ,,mn". Ako sve posmatramo kao elemenat koji ima ru čicu dužine l i poluprečnik r i klin sa trenjem u dve površine: U osovini i u tački A, možemo za slu čaj idealnog mehanizma napisati.
61 Fwidsr = Fa l 1
rsr tg sr
a u stvarnom slu čaju Fwsr = Fa l
1
rsr tg( sr 1 ) tg 2
Vidi se da ru čica izaziva silu F a1 a na klin deluje sila F a2 = Fa1 cos 1 ali kod malih vrednosti cos =1 pa je Fa2= Fa1 pri tome: Fwsr -srednja vrednost sile pritezanja r sr - srednja vrednost polupre čnika mernog od centra odretanja do tačke stezanja sr -srednji ugao uspona ekscentri čnosti u tački A 1,2- ugao trenja klizanja u tački A i na osovini Poluprečnik r može imati najmanju vrednost r min = Najveći poluprečnik r max =
D
D
2
kod stezanja u tački ,,m"
+ e kod stezanja u ta čki ,,n" 2 E - ekscentricitet r sr =
Primeri primene ekscentra:
De
2
62
TRNOVI Trnovi se koiste za istovremeno oslanjanje i stezanje po predhodno obra đenim kružnim otvorima, pri čemu je za ostvarenje potrebne sile stezanja neophodan odgovaraju ći negativni zazor odnosno presovani sklop. Prutim su važni nominalni pre čnik, elastične karakteristike materijala radnog predmeta i trna, kao i moment Mt i aksijalna sila Fa u radu, koje nastaju u procesu obrade. Potrebna aksijalna sila F as i moment Mts koji osigurava radni predmet od promene položaja u radu se ostvaruju presovanim sklopom a odre đuju se iz Mts=k Mt k - koeficijent rrezerve Fas=k Fa Sdruge strane iz uslovapresovanog sklopa 2 ds l Mts=1000 p 2 Fas= 1000 p ds l gde je: =0.080.12- koeficient trenja izme đu radnog predmeta i trna. p kN / cm2 - specifični površinski pritisak na mestu dodira ds cm - nominalni prečnik otvora (prečnik stezanja) l cm - dužina otvora (stezanja) STEZAČI SA PRIMENOM PLASTI ČNE MASE U osnovi to su trnovi ili čaure kod kojih se za stezanje tj. za deformaciju u potrebljavaju hidroplast mase.
Posle stezanja stvara se hidrostati čki pritisak u zatvorenoj šupljini mehanizma i svi klipovi se nalaze u tavnoteži iz uslova ravnoteže klipa 1, koji stvara pritisak je:
d2 p Q= a svakog radnog klipa 2: 4 2 D p F= 4 Ako podelimo jednačinu dva sa jednačinom 1 dobićemo 2 F D odavde je ako uzmemo u obzir trenje Q d 2 D F=Q d Ukoliko se na klipovima nalaze povratne opruge, predhodni izraz dobija sledi ći izgled: 2 D F=Q -q d
63 gde je: F-sila stezanja svakim radnim klipom, u KN. Q-pogonska sila koja se stvara klipom za stvaranje pritiska u KN. D-prečnik radnig klipa u cm. d- prečnik klipa za stvaranje pritiska u cm. -koeficijent koristi dejstva=0.900.95 q-otpor opruge u KN. Veličinu hoda čemo odrediti iz uslova jednakosti zapremina prikazanih pomeranja klipa za stvaranje pritiska i radnih klipova: 2 D d2 SQ SF n V= 4 4 2 D odavde je SQ=SF n d
HIDRAULIČKO STEZANJE Konstrukcija je sa cilindrom i klipom, sli čna pneumatskom stezanju s tim da obično postoji zaseban pogon pumpom, dok kao fluid služi odgovaraju ća vrsta ulja za hidrauli čke instalacije pri radnom pritisku 300400N/cm2, au određenim slučajevima i višem.U odnosu na pneumatsko kolo osnovna prednost je, zahvaljuju ći znatno višim radnim pritiscima fluida, zbijenija konstrukcija koja omogućava lakši smeštaj u radni prostor obradnog sistema, dok su nedostaci znatno komplikovanija konstrukcija (povratni cevni vodovi, zasebni pumpni agregat, gubici ulja kroz procepe i sl.). I kod hidrauličkih kola za stezanje mogu čni su cilindri jednostrukog i dvostrukog dejstva.Na gubitke ulja i smanjenje pritiska u radu uti če razgrevanje ulja, važno je njegovo filtrisanje, a za rad je poasno stvaranje vazdušnih mehurova. Od proračuna koji su značajniji za hidraulička kola i pojedine agregate ovde se odstupa, iz razloga što se normalno konstruktor pribora ne bavi njihovim konstrucijskim razvojem i detaljnim proračunavanjem, već komponuje najpodesnije koponente i agregate u kolo zadanih karakteristika. Za projektovanje su potrebne veli čine: sila na poluzi F N hod klipa h cm vreme radnog hoda t s pa se mogu odrediti potrebne karakteristike pojedinih komponenti kola. Prečnik cilindra se pritom određuje iz relacije 4 F D cm=
p
gde je:p N / cm2 -radni pritisak u cilindru, a potrebni kapacitetpume dobija se iz relacije za protok ulja sekundi, A h F h Q cm3 / s = = t 1 p t 1 gde je:A cm2 =
F -površina preseka cilindra, p
-zapreminski koeficient korisnosti u razvodniku i cilindru, Potrebna snaga pumpe P kW Q p F h P= = 960 2 960 t 1 2 gde je: 2 koeficient korisnosti pumpe motornog pogona i prenosnika. 1
64 PNEUMOHIDRAULIČKO STEZANJE Nedostaci čisto pneumatskih (velike dimenzije) i hidrauli čkih (komplikovanost) kola za stezanje ,pgi se znatnim delom eleminisati kombinovanom primenom ova dva principa, te je šematski na slede ćoj slici prikazan princip pneumohidrauličkog kola za stezanje. Ovo se kolo sastoji od redno vezanog pneumatskog (1) i dva hidraulička (2) i (3) cilindra, od kojih se poslednji može nazvati i multiplikator. Rešenje koje omogučava da se dejstvom vazduha pod pritiskom p1 u cilindru (1) realizuje u hidrauličkom delu instalacije povećani pritisak p2 i da se iste koristi u jednom ili većem broju paraleleno spregnutih multiplikatora 3, pri čemu se povećanje sile kreće u granicama 1020 pa i više puta, zasniva se na sledećem jednostavnom proračunu. Uz poznat pritisak vazduha p1 koji se dobija iz industrijske mrreže primenom komponenti pneumatskog kola, za primenu pogonskog fluida, kao i prečnike d1,d2 i d3. A1 d12 p2=p1 p1 2 A2 d2
gde su: A1 i A2 površine oreseka cilindara pre čnika d1 i d2, dok je sila F: d32 d12 d32 F=p2 =p1 4 4 d22 a uzimajući u obzir gubitke, odnos
d1 se pri zadanim vrednostima F,p 1i d3 (poslednje zbog d2
ugradnih dimenzija multiplikatora) nalazi prema d1 1.13 F d2 d3 p1 gde je: 1 2 3 0.75 - ukupni koeficijent korisnosti svih cilindara.
ELEMENTI ZA VO ĐENJE ALATA Primeri ugradnje različitih vođica za bušenje:
65
66
4.0. ALATI ZA OBRADU LIMA Postupci izrade delova od lima nalaze široku primenu kod proizvodnje delova masina, vozila, uređaja i široke lepeze proizvoda metalo prera đivačke industrije. U većini slučajeva delovi od lima male debljine izra đuju se oblikovanjem materijala u hladnom stanju. Delove karakteriše dobra ta čnost dimenzija, mala potreba za naknadnom obradom, dovoljna čvrstoća i mala tezina.
4.1. VRSTE OPERACIJA OBRADE LIMA Sve operacije se mogu podeliti u dve grupe: 1. Oblikovanje odvajanjem (odsecanje, prosecanje, probijanje i dr.) 2. Oblikovanje plastičnom deformacijom (savijanje, izvlačenje, reljefno oblikovanje i dr.) Kod prve grupe operacije oblikovanja materijala se izvodi na taj na čin, sto se jedan deo materijala odvaja od drugog (po otvorenoj ili zatvorenoj konturi), dok se kod druge grupe operacija oblikovanje vrši lokalnom plasti čnom deformacijom materijala. Na slici 4.1. Šematski su prikazani oblici alata za izvođenje operacija oblikovanja odvajanjem; odsecanjem (a), prosecanjem (b), probijanjem (c), opsecanjem (d), delimi čnim prosecanjem (e) i kalibrisanjem (f) .
Sl. 4.1. Šematski prikaz alata za izvo đenje operacija oblikovanja lima odvajanjem: 1-gornji deo alata, 2-donji deo alata, 3-pripremak 4-deo (izradak), 5-otpadak
4.2. Alati za probijanje i prosecanje Kod probijanja i prosecanja oblik konture radnih organa odgovara obliku konture dela. Pri tome se razlikuju pokretni (gornji) i nepokretni (donji) radni organi: probojci i proseka či i ploča za probijanje odnosno prosecanje. Osnovni oblici reznog dela probojca i proseka ča prikazani su na slici 4.2. sa ravnom čeonom površinom (a) i sa udubljenom čeonom površinom (b) sa jednostranim (c) i sa dvostranim zakošenjem (d) .
Sl. 4.2. Osnovni oblici radnog (reznog) dela prosekača i probojca
Sl. 4.3. Postupci smanjenja sile prosecanja (probijanja)
67 Radi smanjenja sile prosecanja kombinuje se ravni zakošeni oblik radnog dela proseka ča sa zakošenom radnom površinom plo če za prosecanje sl. 4.3. Svojim gornjim krajem probojci i prosekači se postavljaju u otvore drža ča prosekača u toleranciji (H7/n6). Pri tome je potrebno da se celom oslanjaju o me đuploču ili na ploču držača rukavca, i da budu osigurani od izvlačenja pri povratnom hodu. Profil reznog dela otvora u ploči za prosecanje izvodi se naj češće cilindrično na visini h=2 do10mm, a dalje proširenjem pre čnika d+2mm ili cilindrično na visini h ,a dalje koni čno pod uglom = 20 do 40
4.3. Zazor između pokretnih i nepokretnih delova alata Između prosekača (probojca) i otvora u ploči za prosecanje (probijanje) mora postojati zazor. Od njegove veličine zavisi kvalitet obrađenih površina. Veličina zazora zavisi od debljine lima, kvaliteta obrade, vrste materijala lima i uslova rada. Preporučene vrednosti jednostranog zazora sl. 4.4. daje se u vidu tablica kao naprimer Tab. 4.1. u procentima od debljine lima. Veličina jednostranog zazora (Z)
Tabl. 4.1.
Sl. 4.4.
Kod debljina lima do 0,3mm radi se bez zazora (mada ono pozitivno). Dimenzije radnih organa prosekača L pr probojca l pr i otvora u ploči za prosecanje L pl , odnosno ploče za probijanje l pl određuju se po uzimanju u obzir dozvoljenog odstupanja dimenzija dela ( ) i veličine zazora (Z) pri čemu se koriste pravila prema slici 4.5.
68
Sl. 4.5. Šema položaja dozvoljenog odstupanja dimenzija dela, proseka ča (probojca) i otvora u ploči i zazora: kod prosecanja(a) i kod probijanja (b) Pri prosecanju dimenzionisanje se izvodi po obrascima: L pl (L ) pl L pr (L 2Z) pr ; Pri probijanu – dimenzije probojca su jednake najve ćim dimenzijama dela. l pl (l 2Z) pl l pr (l ) pr ; gde su pl i pr dozvoljena odstupanja otvora za prosecanje (probijanje) i proseka ča (probojca). Zbir dozvoljenih odstupanja radnih organa treba da je manji od varijacije tj. pl pr Z max Z min Za manje debljine lima (do 3mm) može se uzeti dozvoljeno odstupanje proseka ča (probojca) h6 odnosno za proseka ča i ploče H7/h6 odnosno H8 i h8 za ve će debljine lima.
4.4. Elementi alata za vođenje i lokaciju pripremaka U ovu grupu spadaju grani čnici za određivanje položaja (lokaciju), vo đice trake i koračni elementi kao i elementi za centriranje. Vođice trake obezbeđuju pravilno vođenje trake i imaju oblik letvica, a nalaze se izme đu ploče za prosecanje i ploče za vođenje sl. 4.6. i sl. 4.7.
Sl. 4.6. Položaj vođica trake (2) između ploče za prosecanje(1) i ploče za vođenje (3) i položaj čepa za odre đivanje koraka trake (4)
Sl. 4.7. Bočni pritiskivači trake
Razmak između vođica trake (B) jednak je zbiru širine trake (b) i zazora Z v koji obično iznosi 0,5 2 mm. Graničnik i bočni nož sluze za odre đivanje koraka trake, pri njenom pomeranju kroz alat. Kod veće širine trake i pravolinijske konture prosecanja koriste se dva grani čnika. Bocni nož (koračni nož sluzi za ta čnije određivanje koraka trake, tako sto se pomo ću njega formira stepenasto suženje trake. Cesto se koristi i rešenje, da se bo čnim noževima formira deo konture obradka. Ovo se naročito koristi najčešće kod kombinovanja operacija prosecanja i savijanja.
69
Sl. 4.8. Određivanje koraka trake pomoću graničnika (a) i bočnog noža (b): 1-skidač lima, 2-prosekač, 3-graničnik, 4-bočni nož, 5-vođica trake
Sl. 4.9. Pomoćni graničnik položaja trake kod izrade prvog dela (za prvi hod trake), sa tri oblika ovog graničnika (a,b,c)
4.5. Određivanje stepena iskorišćenja materijala i centra pritiska alata Ekonomično iskorišćenje materijala pri izradi delova od lima ima veliki uticaj na cenu koštanja dela. Postiže se slede ćim merama: Optimalno krojenje table u trake Iznalaženje optimalnog rasporeda delova na traci Iskorišćenje otpadaka za izradu drugih delova Povećanje tačnosti dimenzija pripremka Prema veličini tehnoloških krojenje trake prema sl. 4.10. može biti trojako: sa normalnim otpacima (a), sa malim otpacima (b) i bez otpadaka (c)
Sl. 4.10. Načini krojenja trake i vrste otpadaka: konstrukcijski (I) i tehnološki otpaci (II) Stepen iskorišćenja materijala predstavlja odnos između površine dela A o i površine trake potrebne za izradu jednog dela A1 (ili ukupnog broja delova koji se izvode od jedne trake i površine trake). A 0 100% A 0 i 100% A 0 N 100% A1 B t BL ; ; ; 2 2 gde su: A 0 mm -efektivna površina dela; A1 mm -površina trake potrebna za jedan deo; Bmm -širina trake; tmm -korak trake; i-broj redova na traci; N-broj delova dobijen iz trake i Lmm -dužina trake.
Vidi se da je ( ) veći ukoliko je veći broj delova koji se izra đuju iz trake N, i sto je ve ći broj redova, što je manja površina trake potrebna za jedan deo. Širina trake je B b 2 m u slučaju da se radi sa bo čnim dodacima sl. 4.10. pri čemu veličina dodataka (m) i (n) zavisi od debljine lima, dimenzija (b) i oblika konture dela prema tabeli T.4.2.
Vrednosti veličine dodataka (m) i (n) u mm
70 Tabl. 4.2.
Na slici 4.11. date su varijante rasporeda delova na traci, gde se vidi da od položaja dela na traci zavisi i stepen iskorišćenja.
Sl. 4.11. Četiri varijante rasporeda na traci dela L-oblika sl. a. =52,3 % ; b: =68 % ; c: =76.5 % ; d: =81.8 % ; Centar pritiska alata ili težišta alata nalazi se na vertikalnoj osi, koja prolazi kroz napadnu ta čku rezultanti sila prosecanja ( i probijanja) i poklapa se sa osom rukavca, što je naro čito vazno kod alata sa pločnim vođenjem. Određuje se računskim i grafičkim putem primenom poznatih metoda iz mehanike, plan sila i verižni poligon. Na slici 4.12. prikazan je grafi čki postupak određivanja položaja težišta s konture sa jednom osom simetrije. Dok je na sl. 4.13. dat je primer grafi čkog određivanja položaja rukavca kombinovanog alata za probijanje i prosecanje sa koračnim nožem.
Sl. 4.12. Primer određivanja težišta konture sa jednom osom simetrije
xs xs
x 1 l1 x 2 l 2 x 3 l 3 x 4 l 4 l1 l 2 l 3 l 4
x l l i
i
i
ys ;
y l l i
x l l i
i
71 i
; ys 0 ;
i
i
Sl. 4.13. Primer određivanja težišta (centra pritiska) kod kombinovanog alata za probijanje i prosecanje sa bočnim nožem: l1 kontura prosekača, l 2 kontura probojca, l 3 i l 4 - kontura bočnog noža
4.6. Primeri konstrukcija alata za probijanje i prosecanje
Alati za probijanje i prosecanje mogu biti prosti i kombinovani. Prosti alati sluze za izvo đenje samo jedne operacije, a kombinovanim izvode se obe operacije. Na sl. 4.14. prikazana je konstrukcija za izradu prosecanjem dela prema skici relativno složene konture.
Sl. 4.14. Alat za izradu prosecanjem dela prema skici
72 Kombinovani alat za probijanje i prosecanje sa paralelnim rasporedom operacija prikazan je na sl. 4.15. Sluzi za izradu dela trapeznog oblika sa dva otvora, pri čemu se u cilju boljeg iskoriš ćenja traka propusta dva puta kroz alat (sa obrtanjem trake). Primer kombinovanog alata za probijanje i prosecanje sa rednim rasporedom operacija dat je na sl.4.16. sluzi za izradu podloški pri troredom rasporedu. Pomeranje trake kroz alat vrši se pomo ću mehanizma za automatsko pomeranje trake. U prvom hodu probojcima 1 probijaju se otvori. Pre drugog hoda traka se pomera i pomo ću centraža 2 odre đuje njen tačan položaj, dok se u trećem hodu prosekačima 3 vrši prosecanje spoljne konture dela. Za donje ku ćište 5 vezana je plo ča za prosecanje 4 dok su za gornje ku ćište vezani probojci i prosekači posredstvom držača 6 i međuploče 7.
Sl. 4.15. Kombinovani alat za probijanje i prosecanje sa paralelnim rasporedom operacija
Sl. 4.16. Kombinovani alat za probijanje i prosecanje uzastopnog dejstva
73
5.0 ALATI ZA SAVIJANJE U ovom kratkom poglavlju obradi će se određivanje dužine pripremka, polupre čnika savijanja i ugla elastičnog vraćanja lima pri savijanju, sa par primera analize i podele konstrukcije alata za savijanje.
5.1. Određivanje dimenzija pripremka poluprečnika savijanja i ugla elastičnog vraćanja lima pri savijanju Oblikovanje materijala pri savijanju ostvaruje se elasti čno - plastičnom deformacijom na mestu savijanja. Pri tome spoljašnji slojevi materijala trpe naprezanje na istezanje a unutrašnji slojevi naprezanje na pritisak, usled čega se na mestu savijanja javlja deformisanje poprečnog preseka sa pomeranjem neutralne linije ka unutrašnjoj ivici 5.1. Poluprečnik krivine neutralnog sloja je = r + k s gde su: r-unutrašnji prečnik savijanja s-debljina lima k-popravni koeficijent kojim se uzima u obzir pomeranje položaja neutralnog sloja i njegove vrednosti zavise od odnosa r/s tab. 5.1.
Na osnovu rečenog proizilazi da se dužina pripremka (razvijena dužina lima) ne podudara sa dužinom srednje linije (odnosno teorijskim položajem neutralne ose). Razvijena dužina lima jednaka je zbiru dužina, pravih delova i dužine neutralnog sloja na mestu savijanja.
Sl.5.1. Pomeranje neutralnog. sloja pri savijanju
5.2. Određivanje dužine pripremka
74 Na primer za deo na sl. 5.2. je 2 r1 k1 s l 2 r k s l3 180 180 2 2 Unutrašnji poluprečnik savijanja potrebno je da bude u granicama r min r r max pri čemu r min poluprečnik savijanja pri kome se javlja kidanje materijala u spoljnim slojevima (što nije dozvoljeno ) a r max poluprečnik savijanja pri kome se javlja elasti čno vraćanje lima r max=E S / 2 v gde je E-modul elastičnosti v -naprezanje na granicu velikih izduženja materijala lima. Vrednost minimalnog poluprečnika zaobljenja može se odrediti pomo ću obrasca. r min= cs gde je C-koeficijent zavistan od vrste materijala i debljine lima. Tako npr. za č lim M = 28 38 daN/mm2 c = 0.50.6 za č lim M = 42 50 daN/mm2 c = 2.za bakarni lim c=0,25, mesingani lim c=0,30,4 za čist aluminijski lim c=1,4 i td. u literaturi. Usled pomenutog karaktera deformisanja na mestu savijanja javlja se elasti čno vraćanje lima posle savijanja (sl.5.3.). Pri tome se povećava ugao savijanja pri vođenju dela iz alata za veli činu =1 - 2 ,čija veličina zavisi od karakteristika materijala, debljine lima i odnosa r/s.
L= l1
1
Npr. u tabeli 5.2. date su veličine za tri vrste materijala i tri različite debljine i odnosa r/s.
Sl. 5.3. Promena ugla savijanja usled elasti čnog vraćanja lima.
5.2. KONSTRUKCIJSKE KARAKTERISTIKR RADNIH ORGANA ALATA ZA SAVIJANJE Konstukcijske karakteristike radnih organa alata za savijanje (gornji i donji oblika č)su sledeći: - poluprečnici zaobljenja (r g , r d) - širina i dubina oblikača (l,h) - zazor između oblikača ( z) i druge veličine Na slici 5.4. prikazani su radni organi (oblikači) alata za savijanje delova V-i U- oblika, sa karakterističnim dimenzijama. Poluprečnici zaobljenja gornjeg oblikača r g zavise od poluprečnika savijanja, i ne mogu biti manji od vrednosti r min za dati lim. Poluprečnici zaobljenja donjeg oblika ča su: r g' = (23) s i r d''= (0.60.8)(r+s) gde je r-unutrašnji poluprečnik savijanja dela. Dubina udubljenja donjeg oblikača kod savijanja dela V-oblika može se odrediti po obrascu H = b cos /2 - r d''(1/sin/2 -1)a razmak između centra krivine ulaznih udubljenja l = 2 b sin /2
gde je veličina b zavisna od dužine kraka L 1 dela debljine lima s. Ukupna visina donjeg oblikača za određenu vrednost je ve ća od dubine udubljenja i treba da je H 20 mm.
75
Sl. 5.4. konstrukcijske karakteristike radnih organa alata za savijanje delova V i U-oblika
ZAZOR između gornjeg i donjeg oblika ča (npr. kod savijanja dela U-oblika) je z = s + s , a može se odrediti i prema obrascu z = s + 0.2 s s - tolerancija debljini lima. Sila potrebna savijanje zavisi od oblika dela, njegove veličine (dimenzije dela, debljine lima, poluprečnici savijanja karakteristika materijala, načina savijanja, konstrukcijskim karakteristika alata. Veličina sile savijanja je razli čita za slobodno savijanje, u alatu sa izbacivanjem i savijanje sa ispravljanjem lima. Određuje se iz uslova jednakosti momenta spoljnih i unutrašnjih sila. Ovde se daju samo gotovi obrasci za odre đivanje sile savijanja delova V i U-oblika pri slobodnom savijanju, savijanju sa peglanjem i savijanju u alatu sa izbaciva čem (tab.5.3.) ostali obrasci u literaturi.
Obrasci za određivanje sile savijanja FdaN Gde su :Bmm-širina dela, pdaN/mm2-površinski pritisak pri savijanju, v-granica razvlačenja daN/mm2 lmm - rastojanje između centra krivine zaobljenja donjeg oblika ča krak a = r d + r g + s Fi -sila izbacivanja Vrednosti površinskog pritiska zavise od debljine lima i vrste materijala, i za delove srednje veli čine date su u tab. 5.4.
76 5.3. KONSTRUKCIJE ALATA ZA SAVIJANJE Alati za savijanje prema konstrukciji mogu biti prosti i složeni, a prema stepenu univerzalnosti univerzalni i specijalni. Njihova podela može se izvesti i prema obliku delova. Delovi koji se izrađuju savijanjem mogu biti prostog ili složenijeg oblika. Pri tome se delovi prostijeg oblika izrađuju u toku jedne operacije primenom prostih alata dok se delovi složenijeg oblika izrađuju u toku više operacija pomoću odgovarajućih prostih alata ili u toku jedne operacije pomoću složenog alata (u više faza, odnosno stupnjeva). Prema tome, tehnološki postupak i konstrukcija alata za savijanje zavisi od složenosti oblika dela i njegovih dimenzija, materijala lima, raspoložive opreme tačnosti izrade i drugih činilaca. Na sledećim slikama data su idejna rešenja alata za razne vrste savijanja.
1-pripremak 2-donji oblikač 3-graničnik 4-gornji oblikač
Sl.5.5. Faze ugaonig savijanja Tipovi alata za savijanje
I-ugaono
II-kružno
III-konbinovan
Sl. 5.6 Primeri delova izrađeni savijanjem
77
Sl. 5.7. Alat za savijanje delova ili oblika sa vođicama Pozicije na prikazanom alatu su: 1-pripremak 2-graničnici 3-donji oblikač 4-držač lima 5-vijak držač opruge
6-opruga 7-osnovna ploča 8-gornji oblikač 9-izradak 10-stubna vođica
78
6.0. ALATI ZA IZVLAČENJE 6.1. Osnovne karakteristike procesa i alata za izvlačenje Oblikovanjem izvlačenjem se od pločastih pripremaka izrađuju delovi sa zatvorenom konturom. Osnovni radni elementi alata za izvla čenje (sl. 6.1.a) su: prsten za izvlačenje 1 (sa zaobljenom ivicom poluprečnika r p) i izvlakač 2 (sa zaobljenom ivicom r i) Da bi se spre čilo nabijanje lima na izratku 4. prilikom izvla čenja primenjuje se držači lima, koji pritiska lim 3 uz površinu prstena za izvlačenje.
Sl. 6.1. Šema procesa izvla čenja (a) i alata za izvla čenje u dve operacije (b,c) Kod delova ve će dubine proces izvla čenja je potrebno podeliti u više operacija (stupnjeva). Na slici b i c šematski su prikazani alati za izradu dela ve će dubine u dve operacije izvla čenja. Izvlačenje može biti bez stanjenja lima i sa stanjenjem lima. U prvom slučaju zazor između prstena za izvlačenje i izvlakača je nešto ve ći od debljine lima, a u drugom manji od debljine lima.
6.2. Određivanje oblika i dimenzija pripremka i broja operacija Pri izvlačenju bez stanjenja lima određivanje dimenzije pripremka vrši se iz uslova jednakosti površina pripremka i gotovog dela, dok kod izvlačenja sa namernim stanjenjem lima polazi se od uslova jednakosti zapremine pripremka i dela. Oblik konture pripremka (koji je pločast) zavisi od oblika gotovog dela. Pri tome se razlikuju dva osnovna oblika delova koji se izra đuju izvlačenjem: a)Rotacioni delovi b)Nerotacioni delovi Dimenzije pripremka se mogu odrediti ra čunskim, grafičkim i grafoanalitičkim putem u zavisnosti od oblika i složenosti dela.
6.2.1. Rotacioni delovi prostog oblika Prečnik pripremka se određuje iz uslova jednakosti površine prepremka i površine dela, tj: D 2
4 Ai
n
= 1.13 Ai Ai , D = 4 l 1 gde su: D (mm) - prečnik pripremka , Ai - ukupna površina gotovog dela , A i (mm2)- površine pojedinih elemenata delova. Za pojedine oblike delova izvedeni su obrasci za odre đivanje prečnika pripremka i sleđeni u vidu tablica tako da nije potrebno izvoditi proračun.
79
Sl. 6.2 Obrasci za odre đivanje prečnika pripremka rotacionih delova Dodatak za opsecanje dodaje se na vrednost visine (kod delova bez venca)odnosno na pre čnik venca dv .Vrednost dodatka zavisi od veličine (h,dv)i odnosa visine prema prečniku dela. Kod veće tačnosti i veće debljine lima treba raditi sa srednjim pre čnikom (d = ds s)
6.2.2. Rotacioni delovi složenog oblika Kod ovih delova prečnik prepremka se odre đuje po već pomenutom obrascu s tim što se površina nalazi pomoću Papas-Guldenovog pravila. Pri čemu je površina rotacionog dela (koje nastaje obrtanjem konture proizvoljnog oblika oko date ose) jednaka proizvodu dužine linije polukonture i 2 rs ( r s-rastojanje težišta te linije od ose obrtanja). D 2 A = 2 rs L , 4 D = 2 2 rs L 2 2 rs li Položaj težišta konture može se na ći grafičkim i grafoanalitičkim putem. Rastojanje od težišne linije do ose simetrije (r s)može se analitički odrediti po obrascu: l r l r ... l n rn r s = 1 1 2 2 l1 l 2 ... l n gde je :l1,l2,ln - dužine pojedinih delova kontura r 1,r 2,r n - rastojanje od težišta delova kontura do ose simetrije proizvoda. L = l1 + l2 + ... + ln - dužina jedne polovine konture Prečnik (D) rondele može se na ći i grafičkom metodom. Ova metoda se zasniva tako đe na korišćenju Guldenovog pravila uz primenu verižnog poligona radi odre đivanja položaja težišta rotacione krive. Naime rotaciona kriva se ucrta u pove ćanoj razmeri i razloži na više elemenata (li). Izgled verižnog poligona i cela grafička metoda data je na (slici 6.3.) Dužina l1 + l2 + ... + ln =
n
l
i
l 1
A = 2 rt L
D 2
4
; Do = 8 rt L
80
Sl. 6.3. Šema određivanja dimenzija ploče po grafičkoj metodi Prečnik razvijene ploče može se odrediti i grafi čki, jer se gornja jedna čina može trasformisati na sledeći način: D02=8 rt L ; (2R 0)2=8(
Dt
)L
R 02=2 r t L = Dt L
2 Koristeći poznatu teoriju da je normala spuštena iz vrha pravog ugla na hipotenuzu ujedno jednaka geometrijskoj sredini između dobijenih odsečaka hipotenuze (R 0= Dt L ),može se na produžetak prave AB naneti veličina Dt,a zatim opisati polukrug iznad duži AC. Odsečak BD će predstavljati poluprečnik razvijene ploče (rondele) R 0=
D0
2
6.2.3. Nerotacioni delovi i delovi složenog oblika Pri određivanju oblika i dimenzije pripremka za nerotacione delove primenjuju se približni postupci, kod kojih se takođe polazi od jednakosti površina dela i pripremka. Pri izvla čenju kutijastih delova kvadratnog i pravougaonog preseka (pri
h 0.6 0.7)može se primeniti b
pripremak kružnog odnosno eliptičnog oblika (sl.6.4.). Prečnik kružnog pripremka (za kvadratne kutije) je: D=1.13 a2 4 a 0.43 rv h 0.43 rh 0.86 rv dok su dimenzije pripremka oblika elipse (za pravougaone kutije): a0= 1.27 A 0.5 f 2 i b0= 1.27 A f 2 gde su: A(površina pripremka) i f a b a b 0.76 rh Pri izradi kutija manje visine (h/b0.6) i pri malim poluprečnicima zaobljenja ćoškova (u vertikalnoj ravni r v)odnosno horizontalnoj ravni r h pripremak ima pravougaoni oblik sa korigovanim ćoškovima prema sl.6.5.
Sl.6.4. Oblici pripremka za kvadratne i pravougaone kutije veće visine.
81 Pri tome je visina potrebna za izvo đenje vertikalnih zidova l=h+0.57 r v i poluprečnik zaobljenja R=2rh(pri r v=r h) odnosno R= rh2 2 rh h 0.86 rv rh 0.16 rv (pri r v r h). Kod odnosa
5 ćošak je ispupčen, a
H rh
H 5 udubljenja. rh
Sl. 6.5. Oblik pripremka za kutijaste delove Određivanje oblika i dimenzija pripremka za složene delove (npr. delovi automobilske karoserije - vrata, poklopac motora i drugi) najtačnije se izvodi putem opita u samom alatu za izvlačenje.
BROJ OPERACIJA (stupnjeva) Broj operacija izvlačenja potrebno je odrediti pre pristupanju konstruisanju alata za izvla čenje , i on zavisi od oblika dela, odnosa krajnje visine i prečnika dela, odnosno debljine lima i pre čnika dela, vrste materijala lima i drugih činilaca. Pri određivanju broja operacija kod izvla čenja rotacionih tela polazi se od koeficijenta stupnjeva m, koji je u principu različit i definiše se odnosom pre čnika u dve uzastopne operacije m1=
d d d1 d , m2= 2 , m3= 3 .... mn= n D d1 d2 dn1
gde je D-prečnik pripremka d1,d2,d3...dn prečnici dela posle prve, druge, tre će i poslednje operacije. Vrednosti koeficijenata stupnjeva zavise od karakteristika materijala pre svega plasti čnosti materijala i jačinu na kidanje. U tabeli 6.2. date su srednje vrednosti koeficijenata stupnjeva za neke materijale, pri izvla čenju cilindričnih delova bez venca.
Vrednosti koeficijenata stupnjeva zavisi od odnosa s/D. Kod ve će veličine poluprečnika zaobljenja prstena za izvla čenje, normalne vrednosti zazora, manje hrapavosti prstena za izvlačenje i izvlakača i primene podmazivanja uzima se manja vrednost koeficijenta m.
82 log dn log(m1 D) log m Tako pri izvlačenju cilindričnih delova bez venca broj operacija može da se odredi prema tabeli 6.3. u zavisnosti od odnosa visine i pre čnika dela (h/d)i debljine lima i prečnika pripremka s/D 100 Ako je m1=m2=....=mn=m onda se broj stupnjeva izvlačenja određuje n=
Veće vrednosti odnosa h/d odgovaraju ve ćem poluprečniku zaobljenja prstena za izvla čenje (r p=8s-15s), manje vrednosti manjem polupre čniku zaobljenja (r p=4s-8s) Detaljnije preporuke za broj operacije date su brojnoj literaturi iz ove oblasti. Na slici 6.6. prikazan je slučaj izvlačenja cilindričnih delova bez venca, sa obrascima za određivanje dubine dela posle svake operacije. h1=0.25( h2 = hn=
D1 r d1 ) + 0.43 1 d1 0.32 r1 m1 d1
d h1 r 0.25 1 d2 0.43 2 d1 d2 m2 d2 m2
d hn1 r 0.25 n1 dn 0.43 n dn1 dn mn dn mn d1=m1 D d2=m2 d1 d3=m3 d2 . . . dn=mn dn-1
Sl 6.6. Redosled operacija pri izvlačenju cilindričnog dela bez venca Kod izvlačenja delova sa malim prečnikom venca
dv 1.1 1.4 venac se formira u poslednjoj d
operaciji. Međutim, kod delova sa vencem velikog pre čnika venac se formira u prvoj operaciji. Pri izvlačenju delova stepenastog oblika najpre se izvla čenjem formira cilindrični deo, a zatim postepeno kontura dela (u toku više operacija).
83
Sl. 6.6.1
Sl. 6.6.2.
Sl. 6.6.1 Primer postupnog izvla čenja cilindričnog dela stepenastog oblika Sl. 6.6.2. Primer višeoperacijskog izvla čenja dela koničnog oblika
6.2.4. Konstrukcijske karakteristike alata za izvla čenje Najvažnije karakteristike radnih organa alata za izvlačenje su: poluprečnici zaobljenja ivice prstena za izvlačenje i izvlakača, zazor izme đu izvlakača i prstena za izvla čenje, oblici površina prstena za izvlačenje i držači lima. Poluprečnici zaobljenja ivice prstena r p i izvlakača r i utiču na naprezanje u materijalu lima, veličinu koeficijenata stupnjeva, pojavu nabora i greški. -za prvu operaciju r p1=0.0550+(D-d) s -za ostale operacije r pn=(0.70.8) r p1 ZAZOR između izvlakača i pstena za izvla čenje treba da je ve ći od debljine lima. Približna vrednost zazora (sa jedne strane ) može se odrediti po obrascu Zo=s+k 10s gde koeficijent K ima vrednosti k=0.07 za čelik k=0.02 za aluminijum k=0.04 za obojene materijale Preporučene vrednosti za meki čelik: -prva operacija Zo=(1.3 1.5)s -za ostale operacije Zo=(1.21.5)s -za tačne spoljne mere d p=ds i di=d p-2Zo -za tačne unutrašnje mere d i=du i d p=di+2Zo Sl. 6.7. Položaj zazora u odnosu na dimenzije radnih organa i dela
6.2.5. Konstrukcije alata za izvla čenje Alati za izvlačenje se mogu podeliti na više na čina prema redosledu izvo đenja operacija-alati za prvu operaciju i alati za izvođenje ostalih operacija; u zavisnosti od vrste prese-alati za prese prostog dejstva, odnosno alati za prese dvostrukog dejstva. Dalja podela je na jednooperacijske i višeoperacijske i td.
