OBRADA BRUŠENJEM UVOD Brušenje je najčešći postupak završne obrade rezanjem mada se koristi i za grubu obradu. Kao završna obrada javlja se u svim slučajevima kada je potrebno obradjene površine posle grube obrade ako su delovi termički obradjeni.
poboljšati kvalitet
Gruba obrada se koristi pri obradi odlivaka i otkovaka, kao i pri obradi predmeta bez prethodne obrade struganjem ili glodanjem. Bušenjem se mogu obradjivati svi materijali bez obzira na njihovu tvrdoću. Brušenjem se mogu obradjivati spoljašnje i unutrašnje površine, ravne i profilne površine, a koristi se i za oštrenje alata.
PRINCIP BRUŠENJA Tocilo izvodi glavno obrtno kretanje obimnom brzinom vt (m/s) koja predstavlja brzinu rezanja. Obradak izvodi dva pomoćna kretanja.
Pomoćna kretanja kod BRUŠENJA OKRUGLOG su: - obrtno kretanje odredjeno brzinom vro (m/min) ili brojem obrta nr(o/min); i - translatorno kretanje sa aksijalnim korakom sa (mm/o); ili radijalno kretanje (kretanje prodiranja) odredjeno radijalnim korakom sr,(mm/o).
1
Pomoćna kretanja kod brušenja ravnog su: - translatorno uzdužno kretanje odredjeno brzinom vru (m/min) ili brojem prostih hodova nL (hod/min); i - translatorno poprečno kretanje odredjeno korakom sa (mm/hod).
VRSTE BRUŠENJA Brušenje može biti: a) Prema obliku obradjivane površine: - okruglo; - ravno; i - profilno. b) Prema smeru okretanja tocila i obradka: - suprotnosmerno; i - istosmerno. c) Prema položaju obradjivane površine: -spoljašnje; i -unutrašnje; d) Prema pomoćnom kretanju: -uzdužno (aksijalno); i -radijalno; e) Prema stezanju obradka: -brušenje sa šiljcima; i -brušenje bez šiljaka
2
BRUŠENJE OKRUGLO SPOLJAŠNJE
1. Tocilo 2. Obradak 3. Sistem za dovođenje rashladnog sredstva(emuljzije) 4. Zaštitni poklopac
BRUŠENJE OKRUGLO UNUTRAŠNJE
1. Stezna glava, 2. Obradak, 3. Tocilo sa drškom za unutrašnje brušenje, 4. Vreteno brusilice, 5. Nosač vretena 3
BRUSILICE Brusilice su alatne mašine namenjen za brušenje rotacionih, ravnih i profilnih površina. Brusilice namenjene za oštrenje alata nazivaju se oštrilice. Za brušenje navoja, brušenje zuba zupčanika i dr. koriste se specijalne brusilice. Brusilice se mogu podeliti, prema nameni, na: - brusilice za spoljašnje okruglo brušenje izmedju šiljaka; - brusilice za spoljašnje okruglo brušenje bez šiljaka; - brusilice za unutrašnje brušenje; - univerzalne brusilice (za spoljašnje i unutrašnje brušenje); - brusilice za ravno brušenje; - brusilice za oštrenje alata (oštrilice); - specijalne brusilice (za brušenje navoja, zuba zupčanika, profilne itd.)
ALATI ZA BRUŠENJE - TOCILA Tocilo je rezni alat za brušenje. Tocila se sastoje od velikog broja abrazivnih zrna koja su medjusobno povezana vezivnim materijalom u jednu celinu odredjenog oblika i dimenzija. Abrazivna zrna imaju po svom obimu veći broj oštrih ivica (sečiva) koja u zahvatu sa obradkom skidaju materijal u obliku strugotine. Tocilo je mnogosečni alat. U procesu rezanja istovremeno učestvuje veći broj abrazivnih zrna, te se pomoću njih odvaja mnoštvo sitnih strugotina. Abrazivna zrna imaju vrlo veliku tvrdoću (kod običnih abrazivnih materijala ona iznosi od oko 22.000 do 31.000 N/mm2, a kod prirodnog dijamanta i do 100.000 N/mm2) Tvrdoća abraziva je dva i više puta veća od tvrdoće materijala obradka (kaljeni čelik ima tvrdoću oko 9.000 do 10.000 N/mm2).
KARAKTERISTIKE TOCILA Karakteristike tocila su: - oblik i dimenzije; - brusni i vezivni materijal; - finoća; -tvrdoća; i -struktura tocila.
SASTAV TOCILA Tocila se sastoje od: - abrazivnog materijala (sredstva za brušenje); - vezivnog materijala (veziva).
4
Komponente se mešaju, presuju u kalupe i peku na visokoj temperaturi da bi dobili neophodnu čvrstoću. Struktura tocila je porozna (npr. 5-% zapremine čini abraziv, 10% vezivo i 40% pore-šupljine).
ABRAZIVNI MATERIJAL Abrazivni materijal je u obliku zrnaca različtitog oblika i dimenzija. Može biti prirodnog i veštačkog porekla. Prirodni abrazivni materijali su: korund, kvarc i dijamant. Veštački abrazivni materijali su: elektrokorund, silicijumkarbid, borkarbid, sintetički dijamant i kubni nitrid bora.
VEZIVNI MATERIJAL Vezivni materijal povezuje zrna brusnog materijala u kompaktnu celinu-tocilo. Definiše čvrstoću i tvrdoću tocila kao i oblast primene. Prema poreklu, vezivni materijal može biti: organski i neorganski. Neorganska veziva su: keramička, sislikatna i magnezitna. Organska veziva su: gumena, kaučuk i prirodna smola.
FINOĆA TOCILA Finoća brusnog materijala tj. Veličina zrna se meri brojem otvora na dužini jednog cola sita kroz koje zrna propadaju
TVRDOĆA TOCILA Tvrdoća tocila predstavlja otpor vezivnog materijala prema ispadanju zrna brusnog materijala, pod dejstvom spoljašnjih sila pri brušenju.
STRUKTURA TOCILA Pod strukturom tocila podrazumeva se odnos brusnog i vezivnog materijala prema zapremini pora (šupljina) u tocilu.
VRSTE TOCILA Tocila se mogu podeliti: a) Prema obliku na: - koturasta tocila; - lončasta tocila; - konična tocila; - tanjirasta tocila; - tocila sa drškom - tocila sa navrtkom; - segmentna tocila;
5
b) Prema nameni na: - tocila za spoljašnje brušenje; - tocila za unutrašnje brušenje; - tocila za sečenje; - tocila za oštrenje alata; - tocila za glodala i puževe; - tocila za mašinske noževe; - tocila za oštrenje testera; - tocila za navoj; - tocila za zupčanike.
OBLICI TOCILA
Koturasto tocilo
Koturasto tocilo s dvostranim udubljenjem
Koturasto tocilo s jednostranim udubljenjem
Koturasto sa plitkim udubljenjem
Profilno koturasto tocilo
Tanirasto tocilo 6
Lončasto konično tocilo
Lončasto, cilindrično tocilo
OPASNOSTI I MERE ZAŠTITE KOD OBRADE BRUŠENJEM Opasnosti kod brušenja Obradu brušenjem prate brojne opasnosti u toku rada, kao što su: buka, prašina, lom i razletanje tocila. Opasnosti od mehaničkih povreda pri obradi brušenjem uglavnom nastaju usled: ♦ loma tocila i razletanja njegovih delova, ♦ zaglavljivanja obratka i povlačenja štitnika, odnosno radnog oslonca,
ruku
radnika
u
prostor
između
tocila
i
♦ odbacivanja obratka van zone rezanja zbog naglog povećanja brzine rezanja, ♦ nestručnog rukovanja ručnom brusilicom pri promeni broja obrtaja i otpora rezanja, ♦ nepravilno obavljanih pomoćnih radnih operacija, kao što su: manipulacija teškim tocilima, rukovanje električnom instalacijom, rad bez propisanih ličnih zaštitnih sredstava i si. ♦ razletanja strugotine (iskri) i raspršivanja sredstva za hlađenje. Od svih opasnosti koje se događaju pri obradi brušenjem najteže su one koje nastaju pri lomu i razletanju tocila. Lom i razletanje tocila, uglavnom, prouzrokuju unutrašnja naprezanja koja su uslovljena centrifugalnom silom, obimnom brzinom tocila, temperaturnim promenama, otporima rezanja i neuravnoteženošću tocila. Osim unutrašnjih promena u tocilu, njegov lom mogu prouzrokovati i drugi uticaji, kao što •
prekomeran pritisak ili udar o telo tocila,
•
nepravilno montiranje tocila na pogonsko vratilo,
•
pogrešan izbor veličine i oblika prirubnice za učvršćivanje tocila,
•
nepravilno manipulisanje i uskladištenje tocila,
•
neizbalansiranost tocila (prouzrokuje nastajanje ekscentričnih sila i vibracija),
• nepravilan tehnološki izbor tocila, koji podrazumeva pogrešnu primenu za određenu vrstu materijala obratka, dati kvalitet obrade, režim obrade, prekoračenje dozvoljene brzine i slično.
7
Pri obradi brušenjem, najčešće nastaju povrede očiju ili udar od razletanja delova tocila usled loma.
Mere zaštite kod brušenja Zajedničke karakteristike svih zaštitnih uređaja i mera koje se preduzimaju pri obradi brušenjem sastoje se u: •
određivanju dozvoljene obimske brzine tocila,
•
izboru i učvršćivanju tocila na pogonsko vratilo,
•
zaštitnom ograđivanju alata - tocila,
•
uklanjanju strugotine i prašine iz zone rezanja,
•
manipulaciji i uskladištenju alata – tocila
Dozvoljena obimna brzina tocila Obimna brzina tocila je jedan od najvažnijih faktora koji utiče na veličinu unutrašnjih naprezanja u tocilu. Tako da je osnovni kriterijum za određivanje dozvoljene brzine napon raspadanja tocila. Na veličinu dozvoljenih obimnih brzina utiču i: materijal obratka, postupak obrade brušenjem (unutrašnje, spoljašnje i ravno brušenje), karakteristike alata - tocila, itd. Dozvoljene obimne brzine tocila definisane su standardom i mogu biti u rasponu od 8 do 80 m/s. Orijentacione vrednosti obimskih brzina tocila pri brušenju date su u tabeli 2.1. Postoje različiti sistemi za kontrolisanje, regulisanje i ograničavanje obimske brzine tocila. Na primer, promena brzine tocila može da se vrši pomoću elektronskih uređaja za regulisanje broja obrta. Međutim, da bi se onemogućilo postavljanje tocila većeg prećnika od dozvoljenog neke brusilice imaju mehanički uređaj koji to reguliše. Orijentacione vrednosti obimskih brzina pri brušenju Tabela 1 VRSTA BRUŠENJA
MATERIJAL OBRATKA
DOZVOLJENA OBIMSKA BRZINA TOCILA, [m/s]
Spoljašnje i unutrašnje
- čelik - sivi liv - tvrdi metali - legure cinka
(25 - 30) 25 8 (20 - 35)
Ravno
- čelik - sivi liv - tvrdi metali - legure cinka
25 20 8 25
Oštrenje alata
- čelik - tvrdi metali
25 (12 - 22)
Sečenje
- obojeni metali, čelik, sivi (45 - 80) liv i si.
8
Uređaj za ograničenje brzine točila Prilikom promene prenosnog odnosa, premeštanjem kaiša (1) poluga (2) vrši kočenje tocila (3), ako je prečnik veći od dozvoljenog.
Mere koje treba preduzeti pri montiranja tociia Pre nego što se tocilo montira na pogonsko vratilo brusilice potrebno je proveriti da li je ono ispravno. Za ispitivanje ispravnosti tociia najčešće se koristi audiovizuelna metoda. Vizuelan pregled tocila podrazumeva registrovanje određenog stanja i to: grubih oštećenja, naprslina, deformacija, zaprljanosti, vlažnosti tociia i drugih karakteristika koje daje proizvođač
Provera tocila, da li je naprslo, udarcima drvenog čekića Akustičko utvrđivanje ispravnosti vrši se laganim udaranjem po tocilu, drvenim čekićem mase od 200 - 300 g. Ispravno je ono tocilo koje odaje jasan zvuk, a neispravno ono koje odaje prigušen - mukao odjek. Audiovizuelna metoda ispitivanja ispravnosti tociia vrši se samo na novim neupotrebljavanim tocilima. Ova ispitivanja su standardizovana (JUS K.F0.010, tehnički propisi za izradu i isporuku veštačkih tocila). Ispitivanje obuhvata proveru otpornosti tociia na raspadanje pod dejstvom centrifugalne sile pri brzinama većim za 40% do 50% od maksimalno dozvoljenih. Ako za vreme ispitivanja u trajanju od 3 min nema nikakvih oštećenja tocila onda se ono smatra ispravnim. Postupak ispitivanja tocila se sprovodi tako što se postepeno povećava brzina do dozvoljene vrednosti, a zatim smanjuje sve do nule. 9
Načini uravnoteženja tocila Uravnotežavanje tocila vrši se da bi se dobilo mirno obrtanje tocila i kvalitetno brušena površina. U steznim prirubnicama nalaze se žlebovi duž kojih se mogu pomerati i učvrstiti tegovi za uravnotežavanje.
Statički pribor za uravnoteženje tocila
Montiranje tocila Pravilno montirano tocilo na pogonsko vratilo brusilice predstavlja veoma važan preduslov kako za bezbedan rad tako i za tačnost procesa obrade.
Montiranje tocila na pogonsko vratilo brusilice vrši se pomoću prirubnica. Prirubnica predstavlja poseban mašinski element koji je konstruisan tako da efikasno prenese obrtni moment sa pogonskog vratila na tocilo. Međutim, pored prenošenja obrtnog momenta prirubnicom se vrši učvršćenje tocila u radijalnom i aksijalnom pravcu. Kod ravnih površina tocila prirubnica, obično, nema neku veću zaštitnu ulogu, dok kod konusnih tocila, pogotovo ako nema zaštitnog oklopa prirubnice predstavljaju jedinu zaštitu u smislu ograničenog trošenja i razletanja u slučaju loma tocila. Načini montiranja i učvršćivanja različitih oblika tocila: a) lepljena tocila b) stezanje zavrtnjima c) učvršćivanje po obodu 10
d) žičanom armaturom e) livenjem direktno na obod
Načini zaštitnog ograđivanja tocila Da bi se ostvariti bezbedni uslovi rada i postigla efikasna zaštita radnika koji vrše brušenje potrebno je na brusilicu montirati: zaštitni oklop, uređaj za odvođenje prašine i strugotine iz zone rezanja, radni oslonac, štitnik za oči i lice.
Prikaz radioničke brusilice sa zaštitnim elementima
Odsisavanje metalne i abrazivne prašine Nastala strugotina i prašina smanjuju vidljivost u zoni obrade i štetno deluje na disajne organe. Međutim, pored ovih posledica ugrožene su oči i lice radnika. Zbog toga je potrebno da se na brusilici ugradi pneumatska instalacija za uklanjanje strugotine i prašine iz zone rezanja. Pneumatska instalacija za uklanjanje strugotine i prašine iz zone rezanja konstruiše se u sklopu zaštitnog oklopa, čiji oblik treba da bude takav da usmerava tok i sprečava izlazak vazdušne struje van oklopa.
Sematski prikaz uklanjanja prašine i strugotine pri obradi brušenjem 1 - deo oklopa za taloženje težih čestica prašine i strugotine, 2 - odvodna cev 11
