Obrada Materijala 2 - l Dio

OBRADA MATERIJALA II 2 . 4 . 18 .

zanimanje 010104 - strojarski tehni čar

I. dio dipl. ing. strojarstva

Ivo Slade

Obrada materijala II - I. dio

1.0 UVOD

Ova skripta je namjenjena u čenicima I. tehničke škole TESLA u Zagrebu smjer strojarski tehničar, za lakše pra ćenje predmeta Obrada materijala 2 . Rađena je u dva dijela, po jedan za svako polugodište. Obrada materijala 2 se nastavlja na predmet „Obrad materijala 1“. Skripta obuhvaća strojnu obradu odvajanjem čestica, toplinsku obradu, zaštitu površine metala, održavanje strojeva te postizanje kvalitete. Sadržaj skripte je u cijelosti prilagođen okvirnom nastavnom planu i programu predmeta Obrada materijala za 2. razred strojarskih tehničkih škola. Kako su nastavni sadržaji dosta šloženi, gradivo je podijeljeno u tematske cijeline koje su pak podijeljene u manje podcjeline. Na kraju svake cjeline nalaze se pitanja i zadaci za provjeru usvojenosti sadržaja. Pri izradi ove skripte koristio sam se uglavnom mojim pripremama za predavanja i materijalima – pogotovo slikama, koje sam našao na internetu. Kako slika govori tisuću riječi tako sam nastojao skriptu što više „oslikati“ fotografijama i ilustracijama. Skripta nije komercijalnog karaktera, niti je zamjena za bilo koji udžbenik, već je pomoć mojim učenicima u savladavanju gradiva. Zahvaljujem se svima koji su korisnim savjetima pomogli da se ova skripta izradi. Također ću biti zahvalan i na budu ći dobronamjernim prijedlozima i savjetima kako poboljšati i osuvremeniti skriptu. Slade Ivo

I. tehnička škola TESLA

Ivo Slade

2


SADRŽAJ 1. Uvod ........................................ ............... ............................................. ............................................. ............................................... ...................... 2 2. Sadržaj ......................................... .................. ............................................. ............................................. ........................................ ................. 3 3. Strojne obrade odvajanjem materijala ........................................... ..................... .................................. ............ 5

3.1 Obrada odvajanjem čestica na alatnim strojevima s definiranom geometrijom alata 3.1.1 Tokarenje ............................................................................................... 7 3.1.2 Površinska hrapavost ............................................................................. 9 3.1.3 Tokarski nož .................................................................................. .......................................................................................... ........ 11 3.1.4 Parametri obrade tokarenjem ........................................................... ......... 13 3.1.5 Strugotina ...................................................................................... ............................................................................................. ....... 14 3.1.6 Tokarilice ...................................................................................... ............................................................................................. ....... 15 3.1.7 Pitanja 1 ......................................................................................... ...... 18 3.1.8 3.1.9 3.1.10 3.1.11 3.1.12 3.1.13 3.1.14

Glodanje ........................................................................................ ...... Glodalo .......................................................................................... ...... Kutovi alata .......................................................................................... Sile pri glodanju ................................................................................... ..................................................................................... Režimi rada .......................................................................................... Glodalice ........................................................................................ ...... Pitanja 2 ......................................................................................... ......

19 22 24 25 26 27 29

3.1.15 3.1.16 3.1.17 3.1.18 3.1.19 3.1.20 3.1.21 3.1.22 3.1.23

Bušenje .......................................................................... ................................................................................................ ...................... Zabušivanje .......................................................................................... Proširivanje rupe ................................................................................... Upuštanje ............................................................................................ . Razvrtanje ........................................................................................... . Urezivanje navoja ................................................................................ .................................................................................. Bušilice .......................................................................... ................................................................................................ ...................... Paramatri bušenja ................................................................................. Pitanja 3 ...............................................................................................

30 30 30 31 32 33 35 38 39

3.1.24 3.1.25 3.1.26 3.1.27 3.1.28 3.1.29 3.1.30 3.1.31

Blanjanje ................................................................................. ............................................................................................... .............. Noževi za blanjanje ............................................................................. ................................................................................ ... Blanjallice ............................................................................................ .. Dubilice ................................................................................... ................................................................................................ ............. Provlačenje ............................................................................................ Alati za provlačenje ............................................................................. ................................................................................ ... Provlačilice ........................................................................................... . Pitanja 4 ............................................................................................... .

40 40 42 45 45 45 46 47

3.2 Obrada odvajanjem čestica na alatnim strojevima bez definirane geometrije alata 3.2.1 Strojno brušenje ............................................................ ............................................................................................ ................................ 49 3.2.2 Plošno brušenje ...................................................................................... 49 3.2.3 Kružno brušenje ............................................................ ...................................................................................... .......................... 50 3.2.4 Vanjsko brušenje ................................................................................. ...................................................................................... ..... 50 3.2.5 Unutarnje brušenje ..................................................................................... ....................................................................................... 50 3.2.6 Kružna brušenja ekscentričnih obradaka .................................................... 51 3.2.7 Profilno brušenje ...................................................................................... 52 3.2.8 Izrada brusnih ploča ................................................................................... ...................................................................................... ... 53


Ivo Slade

3

Obrada materijala II - I. dio 4. Ostali postupci 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

Poliranje .............................................................................................. ........... Lepanje ................................................................................... .............................................................................................. ........... ........... Honanje ......................................................................................... ..... ........... Superfiniš ............................................................................................ ........... Pitanja 5 ............................................................................................... ....

5. Nekonvencionalni postupci obrade 5.1

5.1.1 5.1.2 5.1.3

5.2

5.3

5.4

5.5 5.6

Elektroerozijska obrada materijala ............................................................. Elektroerozija uranjanjem žiga .................................................................. Elektroerozija „glodanje“ elektrodom ......................................................... Elektroerozija žicom ............................................................................... Elektrokemijska obrada ............................................................................ Obrada vodenim mlazom .......................................................................... Obrada ultrazvukom .................................................................................. Obrada laserom ....................................................................................... Pitanja 6 ............................................................................................... ....

II dio 6. Obrada postizanjem strukture

6.1 Osnove toplinske obrade metala 6.2 Postupci toplinske obrade metala 6.2.1 Kaljenje 6.2.2 Žarenje 6.2.3 Popuštanje 6.2.4 Poboljšavanje 6.2.5 Cementiranje 6.3 Oprema za toplinsku obradu 6.3.1 Peći

7. Zaštita površine

7.1 Korozija 7.2 Zaštitne prevlake 7.2.1 Galvanizacija 7.2.2 Metalizacije 7.3 Bojanje

8.

Kvaliteta

9.

Održavanje strojeva i opreme 9.1 9.2

Pregled organizacije Održavanje alata i strojeva


Ivo Slade

4

54 57 59 63 65 67 68 69 70 71 73 77 79 84

Obrada materijala II - I. dio 3. Strojne obrade odvajanjem materijala Ljudska potreba i izazov je da se napravi nešto novo, bolje, ljepše, čvršće, veće, brže, ekonomi čnije, ... Pri tome stalno treba mijenjati postoje će ili stvarati nove proizvode. Razne inovacije stvaraju nove proizvode, poboljšavaju stare, ali bilo da se radi o potpuno novom proizvodu ili se izrađuje stari, dobro uhodani proizvod, materijali od kojih se oni sastoje stalno se moraju obra đivati. Tokarenje

Glodanje

Obrada materijala je promjena oblika, dimenzija ili svojstava materijala radi daljnje upotrebe. Može se podijeliti na: - ručnu i - strojnu obradu. Strojna obrada se obavlja na alatnom stroju sa unaprijed određenim alatima, kako bi se u što kra ćem vremenu dobio proizvod zadovoljavaju će kvalitete. Alatni strojevi su strojevi na kojima čovjek u proizvodnom procesu upravlja alatom. Osnovni zadatak alatnih strojeva je: zamjena ljudskog rada uz povećanje točnosti, produktivnosti, ekonomi čnosti, ... Postupci strojne obrade odvajanjem čestica mogu se podijeliti na nekoliko na čina, a svaki od njih u nekoliko skupina. Prikazana je podjela prema obliku oštrice noža:

Blanjanje

1 - Postupci obrade definiranom geometrijom alata - Tokarenje - Glodanje - Blanjanje / dubljenje - Bušenje - Provlačenje - Piljenje - Ozubljivanje 2 - Obrada bez definirane oštrice alata - Brušenje

Bušenje

3 - Obrada slobodnom oštricom - Poliranje - Honanje - Lepanje Superfiniš 4 - Obrada bez oštrice - Elektroerozija - Ultrazvučna obrada - Obrada plazmom - Rezanje vodenim mlazom - Obrada laserom

Honanje

Lepanje


Ivo Slade

5


3.1 Obrada odvajanjem čestica na alatnim strojevima s definiranom geometrijom alata Obrada odvajanjem čestica je postupak promjene oblika sirovca, gdje dolazi do smanjenja volumena obratka zbog djelovanja reznog sredstva – alata. Osnovni oblik reznog alata je klin. Njegova zada ća je razdvajanje materijala i odvajanje čestica materijala. Provlačenje

Alat u obliku klina

Obrada elektroerozijom

Elektrokemijska obrada

Prednosti obrade odvajanjem čestica su: • omogućuje postizavanje to čnosti i preciznosti (uske tolerancije) te dobre kvalitete obra đene površine, često bez potrebe za naknadnim završnim obradama, • najbolji, pa i često jedini na čin da se oblikuju oštri rubovi, ravne površine, te unutarnji i vanjski profili, • može se primjeniti pri obradi gotovo svih materijala, • jedini na čin preoblikovanja toplinski obra đenih i krtih materijala, • moguće je obra đivati i kompliciranu geometriju, • moguće su obrade u širokom rasponu dimenzija (od makropoizvoda poput turbina i zrakoplova do mikroproizvoda, • pri odvajanju malo se mijenja struktura materijala obratka (samo tanki sloj), • pogodna je za automatizaciju, • ekonomičnost i produktivnost (jeftinija i brža) kod maloserijske i pojedina čne proizvodnje. Nedostaci obrade odvajanjem čestica su: • stvara odvojene čestice, • za izradu jednog elementa obratka (tolerirani provrti, utori,..) potrebno je više obadnih postupaka i više raznovrsnih alatnih strojeva, • neki dijelovi zahtijevaju primjenu CNC strojeva i komplicirano programiranje, • alatni strojevi i potreba za rukovanjem alatima i obratcima zahtijevaju velik prostor, • na mikroklimu jako utje ču obradni procesi (toplina, buka, rashladne teku ćine, ulja, ...), • visoki udio pomo ćnih i pripremno-završnih vremena (vrijeme zahvata alata i obratka je često manje od 2 % ukupnog vremena protoka pozicije). Definirana geometrija alata je obrada noževima kod kojih se kutevo obrade i namještanja alata mogu mjeriti i mijenjati. To su obrade: tokarskim noževima, noževe za blanjanje ili dubljenje, glodlima, svrdlima, razvrtalima, upuštalima, iglama ili motkama za provla čenje, pilama,...

Definirane površine tokarskog noža


Ivo Slade

6

Obrada materijala II - I. dio 3.1.1 Tokarenje Tokarenje je postupak obrade skidanjem čestice kojim se proizvode obratci rotacijskih površina (valjkasti proizvodi). Izvodi se na alatnim strojevima, tokarilicama. Obradak obavlja glavno gibanje, dok alat obavlja posmi čno, pripremno i dostavna gibanja.

Ultrazvučna obrada

Tokarenje se može podijeliti na više na čina: 1. Prema obliku tokarene površine:

Definirana geometrija tokarskog noža

- okruglo (uzdužno, aksilalno) - posmi čno gibanje je u smjeru osi rotacije - plansko ili popre čno - posmi čno gibanje je okomito na smjer osi rotacije

Poprečno tokarenje

(plansko

ili

čeono)

Poprečno tokarenje – izrada utora ili odrezivanje


- konusno - posmi čno gibanje je pod nekim kutom u odnosu na os rotacije - prifilno – koriste se profilni noževi i pposmi čno gibanje je pod nekim kutom na os rotacije. Kod profilnog tokarenja pravac ulaza nože može varirati od paralelnog sa osi rotacije do okomitog na os rotacije ali se Ivo Slade

7

Obrada materijala II - I. dio tijekom obrade ne mijenja - kopirno - posmi čno gibanje je u obliku krivulje u odnosu na os rotacije. Nož putuje po krivulji koju definira ticalo kopirnog ure đaja putuju ći po šabloni (modelu) Profilno tokarenje

Kopirno tokarenje

- tokarenje navoja - posmi čno gibanje je u smjeru osi rotacije i definirano je korakom navoja - neokruglo - posmi čno i dostavno gibanje su u međusobnoj ovisnosti o glavnom gibanju 2. Prema položaju tokarene površine: - vanjsko tokarenje - unutarnje tokarenje

Neokruglo tokarenje

3. Prema kinematici gibanja noža: - uzdužna tokarenja (aksijalna) - poprečna tokarenja (radijalna) - istovremeno uzdužna i popre čna tokarenja (konusi, krivulje) 3. Prema kvaliteti obrađene površine: - grubo tokarenje - polugrubo tokarenje (završno, čisto) - fino tokarenje Tokarenjem se postižu obrade u kvaliteti N4 do N12.

Istovremeno vanjsko i unutarne tokarenje

Idealno ravna površina


N1 do N12 su razredi hrapavosti. Površine nakon obrade skidanjem čestica, ma kako ona bila fina i precizna, nisu idealno glatke. Mikroskopski gledano one su hrapave i pune neravnina raznih oblika, veli čina i smjerova. Ivo Slade

8

Obrada materijala II - I. dio 3.1.2 Površinska hrapavost Površinska hrapavost su mikrogeometrijske nepravilnosti na površini nekog obratka. One su standardizirane. Oblik neravnina se mjeri na nekom presjeku obratka. Promatra se samo određeni dio koji je definiran referentnom dužinom mjerenja l.

Realno stanje površine

Linija m predstavlja srednju crtu profila tako da zbroj kvadrata udaljenosti svih točaka od srednje crte m bude minimalan. Prosječno odstupanje profila Ra je aritmeti čka udaljenost profila od srednje linije m.

Presjek površine na kojoj se mjeri hrapavost

Prosječna visina neravnina Rz je prosjek od pet uzastopnih mjerenja izmađu maksimalne i minimalne vrijednosti neravnina na referentnoj dužini.

Referentne duljine mjerenja

Najveća visina neravnina Rmax je udaljenost izme đu najviše i najniže to čke profila na referentnoj dužini Površina uvećana

bakrene

šipke

10x

Stanje površine prije brušenja i nakon brušenja Mjerenje neravnina obavlja se mjeračima koji mogu biti ručni ili stacionarni.

Stanje površine kod pove ćanja 52x


Ivo Slade

9

Obrada materijala II - I. dio Vidljiva hrapavost površine kod povećanja 150x

Hrapavost kod 560x povećanja


Ivo Slade

10



Ivo Slade

11

Obrada materijala II - I. dio 3.1.3 Tokarski nož Prema postupcima tokarenja potrebno je koristiti adekvatne tokarske noževe. Tokarski nož se razvijao tijekom dugog razdoblja i stano se usavršava. Danas se za izradu tokarskog nože koriste brzorezni čelik, tvrdi metal, cermet, keramika, CBN, dijamant Set tokarskih noževa

Tokarske noževe je mogu će podijeliti na nekoliko na čina: 1. Noževi prema vrsti obrade -

Noževi za grubu obradu Noževi za polugrubu ( čistu) obradu Noževi za finu obradu

2. Noževi prema položaju tokarenja Grubi vanjski desni tokarski nož

-

Fini vanjski desni tokarski nož

Noževi za vanjsko tokarenje Noževi za unutarnje tokarenje

Grubu unutarnji desni tokarski nož

Fini unutarnji desni tokarski nož

3. Noževi prema orjentaciji vrha alata Fini vanjski neutralni tokarski nož

Lijevi tokarski nož Neutralni tokarski nož Desni tokarski nož

Na gornju površinu noža se položi dlan ruke. Kad se pravac vrha nože i palca ruke poklope odre đen je smjer – orjentacija noža.

Fini vanjski desni tokarski nož

Lijevi i desni tokarski nož za vanjsko tokarenje izrađeni od vrlo tvrdog čelika Fini vanjski lijevi tokarski nož


Ivo Slade

12

Obrada materijala II - I. dio 4. Noževi za utore i odrezivanje

Tokarski nož za odrezivanje

Tokarski nož za čeono dubljenje

-

Noževi za odrezivanje Noževi za vanjsko dubljenje Noževi za unutarnje dubljenje Nož za čeono dubljenje Noževi za unutarnje i vanjsko po rezivanje Noževi za unutarnje i vanjsko pro filiranje,.....

Tokarski nož za vanjsko dubljenje

Tokarski n ž za unutarnje dubljenje

5. Noževi za navoje Tokarski navoja

nož

za

Noževi za vanjske navoje Noževi za unutarnje navoje

narezivan e

Tokarski ož za urezivanje navoja

6. Profilni noževi Profilni noževi kod tokarenja imaju s mo jedno gibanje radijalno ili aksijalno do odre đene dubine te povratno Mogu biti ravni ili okrugli profilni noževi.

Ravni profilni tokarski nož

Okrugli profilni tokarski nož

Ravni profilni noževi

Tokarenje profilnim nožem


Ivo Slade

13

Obrada materijala II - I. dio 3.1.4 Parametri obrade tokarenjem Kod tokarenja potrebno je definirati : - vrstu obrade - dubinu rezanja - glavnu brzinu tokarenja (broj okretaja) - posmak Brzina rezanja vc je brzina kojom se alat giba kroz neki materijal. Ona je specifi čna za odre đeni materijal i za određeni nož – ovisi o materijalu alata, dubini rezanja ap, snazi alatnog stroja, stanju obra đene površine – hrapavosti, ... Kod tokarenja glavnu brzinu rezanja ima obradak. Mjeri se u mm/min, odnosno kod tokarenja se prera čunava u n broj okretaja u minuti

G – glavna brzina rezanja P – posmak D – dostavno gibanje

n=

f - posmak (mm/o) b – širina obra đene čestice – strugotine (mm) h – debljna obra đene čestice – strugotine (mm) ap – dubina rezanja - obrade (mm)

∗ ૚૙૙૙ ୈ∗

π

Posmak f je relativno gibanje alata prema obratku. Okomit je na glavnu brzinu rezanja vc. Ovisi o vrsti materijala obratka, dubini rezanja, stanju površine – hrapavosti, suhom ili hla đenom tokarenju, alatu,.... Kod tokarenja posmak obavlja alat. Mjeri se u mm/o (milimetrima po okretaju glavnog radnog vretena – odnosno obratka). Dostavno gibanje je gibanje alata u materijal i ono daje dubinu rezanja ap. Ovisi o vrsti obrade, alatu, hla đenju, snazi stroja,... Kod tokarenja dostavno gibanje obavlja alat. Definira se dubinom reza ap (mm), a brzina odgovara brzini posmaka. Prazni hod, povratno gibanje, mrtvi hod to su nazivi gibanja pri povratku noža u ponovno pozicioniranje za novi rez. Vrsta obrade se definira prema hrapavosti površine i kod tokarenje se naj češće koriste termini grubo tokarenje, čisto ili polugrubo tokarenje i fino tokarenje.

Oblilci strugotine parametrima obrade


ovise

o

Ivo Slade

14

Obrada materijala II - I. dio 3.1.5 Srugotina Strugotina je odsje čeni dio materijala koji može prema strukturi imati tri oblika: - lomljena (mrvi časta) strugotina - nasječena (rezana) strugotina - tekuća (trakasta) strugotina

Izvedba stepenicom

sa

ubrušenom

Neki oblici strugorine su povoljni u proizvodnji dok drugi otežavaju rad te ih je dobo tijekom obrade usitnjavat - lomiti Dodavanje lomila strugotine na nož je još jedan na čin produljenja trajanja noža (osim optimalnih kutova noževa, kutova postavljanja noževa, zaobljenja vrha noža i ubrušivanja faze noža). Četiri osnovna oblika lomila strugotine:

Izvedba sa ubrušenim žlijebom

Izvedba s negativnim bo čnim kutom

1 - Izvedba sa ubrušenom stepenicom Najčešće upotrebljavani oblik lomila srtugotine (Slika Ovaj oblik prisiljava strugotinu da se savija na stranu i time ostavlja slobodnu oštricu noža. Ovisno o kutu, radijusu, dubini i širini stepenice odre đuju se parametri tokerenja 2 - Izvedba sa ubrušenim žlijebom Plitki žlijeb ( dubina 0,12 – 0,25 mm, širina 1,6 – 3,2 mm ) se ubrusi paralelno sa oštricom noža i završava ispred vrha noža 3 - Izvedba sa negativnim bo čnim kutom Negativnom bo čnim kutom od 3 o do 5o moguće je dobro kontrolirati odvo đenje strugotine 4 - Mehaničko lomilo strugotine Koristi se kod velikih alata

Mehani čko lomilo strugotine


Ivo Slade

15

Obrada materijala II - I. dio 3.1.6 Tokarilice Alatni strojevi za obradu odvajanjem čestice pomo ću kojih se rezanjem obra đuju i izra đuju dijelovi rotacionog oblika.

Tokarilice se dijela: - Jednostavne tokarilice Suport služi samo kao drža č alata i nije predvi đen posmak (samo ručni). Broj okretanja glavnog vretena odre đuje se remenskim prijenosom prebacivanjem remena. - Univerzalne tokarilice Imaju elaktromotorni pogon (trofazni asinkroni kavezni elektromotor). Glavni prigon je spojen na glavno radno vreteno na kojem se nalazi centriraju ća stezna glava (amerikaner). Iz dva posmična prigona izlaze navojno vreteno za tokarenje navoja i posmi čno (glatko) vreteno. Oba prolaze kroz suport. Navojno vreteno se spaja preko dvodjelne (rasklopne) matice i osigurava posmak suporta koji odgovara koraku tokarenog navoje. Posmi čno vreteno se u suportu spaja preko padnog puža – mehanizma koji omogu čava uzdužni i/ili popre čni posmak kod tokarenja. Na suportu se nalazi drža č noža u koji se upinju tokarski noževi. Suport klizi po vodilicama koje se nalaze na krevetu tokarilice. Na vodilice se može montirati i lineta kojom se centriraju duža i tanja vratila kao bi se izbjegao mogu ći progib i velike vibracije tijekom tokarenja. Konji ć na kraju tokarilice služi za centriranje duljih predmeta zbog što točnije obrade Na njima se osim operacija tokarenja (unutarnjeg i vanjskog obodnog tokarenja, konusnog tokarenja, planskog tokarenaj, urezivanja i odrezivanja, profilnog i kruvuljnog tokarenja) mogu se izvoditi operacije bušenja, upuštanja, razvrtanja, rezanja unutrašnjih i vanjskih navoja, ljuštenja, vrtloženja, iztokarivanja,.....


Ivo Slade

16

Obrada materijala II - I. dio - Kopirne tokarilice Kopirne tokarilice obra đuju samo pomo ću kopirnog ure đaja. Na tokarilici se nalazi model – šablona po kojoj klizi ticalo. Ticalo je povezano s alatom koji kopira položaj ticala. Alat je jednostavni tokarski nož masivnih dimenzija. Nalazi se u držaču alata koji je na suportu. Suport je smješten pod kutom u odnosu na os rotacije, kako bi se mogli kopirati i stepenasti oblici. Sistemi za kopiranje su: - mehani čki - električni - hidrauli čki - kombinirani (npr elektrohidraulički)

- Planska tokarilica Planska tokarilica služi za izradu obradaka velikih dimenzija. Izradak se upinje u plansku plo ču. Može se poduprijeti konji ćem. Planske tokarilice imaju dimenzije planske ploče od 1000 - 4000 mm

- Karusel tokarilica

Karusel tokarilica ima horizontalno položenu steznu plo ču za prihvat izratka. Postoje karusel tokarilice sa jednim ili dva vertikalna stupa za okomito pomicanje grede. Po horizontalnoj gredi se kre ću jedan (kod jednostupne) ili dva suporta (kod dvostupne). Promjeri tokarenja kod jednostupnih su od 630 do 1500 mm, dok su kod dvostupnih od 1500 do 25 000 mm


Ivo Slade

17

Obrada materijala II - I. dio - Revolverska tokarilica Revolverske tokarilice služe u serijskoj proizvodnji za kompletnu obradu izratka u jednom zahvatu. Naziv su dobile po karakteristi čnom nosaču alata - revolverskoj glavi. Revolverska glava može prihvatiti ve ći broja alata, koji u jednom zahvatu izvrše sve potrebne operacije obrade. Pri tome se pojedini rezni alati ili slogovi alata uključuju jedan za drugim u obradu. Danas se sve više zamjenjuju CNC tokarilicama

- CNC tokarilice CNC (Computer Numerical Control) – broj čano upravljani alatni strojevi danas su sve više u upotrebi. Strojevi imaju jednu ili dvije stezne glave (amerikanera), jedan ili dva suporta sa revolverskom glavom . Alati mogu biti bez ili s pogonom te se tokarilice pretvaraju u obradne centre. Jednostavnim programiranjem mogu će je proizvoditi komplicirane predmete. Tako đer je moguće CAD-CAM tehnologijom programskie naredbe iz 3D crteža.


Ivo Slade

18

Obrada materijala II - I. dio Pitanja 1 1. Što je obrada materijala i kao se dijeli ? 2. Što su alatni strojevi ? 3. Kako se dijele postupci strojne obrade ? 4. Što znači definirana geometrija alata ? 5. Što su alati sa slobodnom oštricom ? 6. Koji je osnovni oblik reznog alata ? 7. Koje su prednosti obrade odvajanjem čestice ? 8. Koji su nedostaci obrade odvajanjem čestice ? 9. Što je tokarenje ? 10. Koja se osnovna gibanja alata i obratka pojavljuju kod tokarenja ? 11. Kako se može tokarenje podijeliti (sistematizirati) ? 12. Što je kvaliteta obrade ? 13. Što je površinska hrapavost ? 14. Što je l kod mjerenja hrapavosti ? 15. Što je m kod mjerenja hrapavosti ? 16. Što je Ra kod mjerenja hrapavosti ? 17. Što je Rz kod mjerenja hrapavosti ? 18. Što je Rmax kod mjerenja hrapavosti ? 19. Čemu služi tokarski nož ? 20. Kako se dijele tokarski noževi ? 21. Što su parametri obrade kod tokarenja ? 22. O čemu ovise parametri obrade 23. Što je glavna brzina rezanja ? 24. Što je posmak ? 25. Što je dostavno gibanje ? 26. Što je strugotina ? 27. Kakvi su oblici strugotine ? 28. O čemu ovise oblici strugotine ? 29. Što je lomilo strugotine i kako se dijele ? 30. Što su tokarilice ? 31. Kakvih tokarilica ima ? 32. Što se sve može obra đivati na univerzalnoj tokarilici ? 33. Kako radi kopirna tokarilica ? 34. Po čemu se karusel tokarilica razlikuje od ostalih tokarilica ? 35. Što je CNC tokarilica ?


Ivo Slade

19

Obrada materijala II - I. dio 3.1.8 Glodanje Glodanje je nakon tokarenja najvažniji postupak obrade materijala skidanjem čestice. Tim postupkom možemo obraditi ravne plohe, prizmati čne žljebove i utore, zupčanike, navoje te uzdužno i prostorno profilirane površine. Glodanje je postupak obrade skidanjem čestice kod kojeg alat obavlja glavno gibanje. Posmi čno gibanje je uvijek pod nekim kutom u odnosu na os rotacije alata i obavlja ga ili obradak ili alat. Obavlja se alatima sa više jednakih oštrica ili sa sastavljenim alatima. Sve oštrice toga alata nisu istodobno u zahvatu. Zato je glodanje složenija operacija od tokarenja ili bušenja – zbog ve ćeg broja oštrica alata i zbog promjenjivog presjeka strugotine koju skida pojedini zub za vrijeme obrade. Zubi glodala dolaze jedan za drugim u zahvat sa materijalom i za vrijeme zahvata jako se mijenja opterećenje zuba.

Glodanje

Prema kombinaciji glavnog i posmi čnog gibanja glodanje se dijeli na: a) OBODNO GLODANJE koje može biti: Obodno glodanje – protusmjerno i istosmjernoi

1. plošno (pravocrtno) Kod obodnog plošnog glodanja skidanje čestica obavlja se obodom glodala koje izvodi glavno gibanje, dok je posmak pravocrtan. Plošno glodanje se dijeli na: protusmjerno

Izgled strugotine protusmjernog glodanja

kod

istosmjerno

Protusmjerno glodanje (konvencionalno glodanje) Rotacija alata (glavno gibanje) je u obrnutom smjeru od smjera posmaka. Strugotina se stvara od malog prema većem presjeku.Sile koje nastaju prilikom glodanja su prema gore i žele izbiti obradak iz škripca. Istosmjerno glodanje

Izgled strugotine protusmjernog glodanja


kod

Rotacija alata (glavno gibanje) je u istom smjeru kao smjer posmaka. Strugotina se stvara od ve ćeg prema najmanjem presjeku.Sile koje nastaju prilikom glodanja su prema dole i žele zabiti obradak u škripac. Ivo Slade

20

Obrada materijala II - I. dio 2. Kružno Kod obodnog kružnog glodanja skidanje čestica obavlja se obodom glodala koje izvodi glavno gibanje, dok je posmak kružni. Ovisno o izgledu alata i smještaju obratka kružno glodanje može biti vanjsko, unutarnje ili obilazno. vanjsko,

Kružno glodanje

Vanjsko kružno glodanje

Vanjsko navoja

planetarno

unutarnje,

obilazno

Među kružna glodanja spadaju odvalna glodanja navoja,

glodanje

Vanjsko kružno glodanje navoja

Unutarnje kružno glodanje navoja

glodanja zupčanika Glodanje zupćanika odvalnim glodalom

Glodanje zup ćanika segmentnim zubima glodala

Glodanje pužnog kola

Glodanje zup čanika


Ivo Slade

21

Obrada materijala II - I. dio b)

ČEONO GLODANJE

Čeono glodanje skida čestice materijala zubima koji su smješteni na čelu glodala ili glave alata i može

biti

Simetrično

Čeono glodalo (glava za

Prstasto glodanja

glodalo

Nesimetri čno

glodanje)

za

čeona

Kod simetričnog glodanja alat obra đuje cijelom širinom – prolaz alata jednak je promjeru alata. Nesimetri čno glodanje ima trag alata manji od promjera glodala. Prstasta glodala osim za čeono poravnavanje služe za obradu rubova, utora, džepova, profila, ...

Čeono poravnavanje

Glodanje utora

Čeono glodanje spiralnog profila

Glodanje zareza pod kutom Tragovi glodanja različitim glodalima

Glodanje u nagibnom škripcu


Ivo Slade

22

Obrada materijala II - I. dio 3.1.9 Glodalo Glodalo s glodanim zubima

Glodalo služi za raznoliku upotrebu obrade materijala odvajanjem čestica, npr. za poravnavanje, izradu prizmatičnih rubova, izradu čepva, džepova, izrezivanje, urezivanje, prerezivanje, izradu razli čitih utora na osovinama, izradu zubaca zup čanika, za rezanje navoja itd... Zbog toga je i oblik glodala raznolik. U osnovi se dijele na više na čina: 1. Prema načinu izrade dijele se na: - glodala s glodanim zubima - glodala s natražno tokarenim i brušenim zubima - glodala ili glave s umetnutim zubima

Glodalo s umetnutim zubima od tvrdog metala

2. Prema obliku zubi se dijele na: - glodala sa ravnim zubima - glodala sa spiralnim zubima - glodala sa križnim zubima 3. Prema obliku tijela dijele se na:

Glodalo s spiralnim zubima

- valjkasta glodala Glodalo s ravnim zubima

- valjkasta čeona glodala - valjkasto glodalo za ozubljenje Glodalo s križnim zubima

- valjkasto glodalo za navoje - pločasta (plosnata) glodala

Valjkasto glodalo za navoje


- pločasto glodalo s umetnutim zupcima

Ivo Slade

23


- pilasta glodala

- profilna glodala - modulna glodala

Profilna glodala

- glave za glodanje

Vretenasto (prstasto, utorno) glodalo

-

vretenasta glodala

-

konusna glodala

Vretenasto glodalo s plo čicama od tvrdog metala


Ivo Slade

24

Obrada materijala II - I. dio -

specijalna glodala

Sve vrste glodala se izra đuju za rezanje u lijevom ili desnom smjeru okretanja. Specijalno glodalo

3.1.10 Kutovi alata

Oblik strugotine protusmjernog glodanja

kod

Oblik strugotine kod istosmjernog glodanja

Pri pojedinim na činima glodanja razli čit je i oblik dobivene površine. Kako bi se odredio oblik strugotine potrebno je proučiti putanju jednog zuba glodala. Strugotina ima oblik savinutog klina čija se debljina mijenja od nule do maksimuma kod protusmjernog glodanja, odnosno od maksimuma do nule kod istosmjernog glodanja. Na taj na čin se mijenja i sila koja djeluje na alat. Nejednoliko optere ćenje loše utje če na alat i stroj. Da bi se taj loši utjecaj izbjeglo kod ravnih zubi povećava se broj zubaca u zahvatu. Što je ve ći broj zubaca na glodalu i što je ve ća dubina glodanja više će zubaca biti u zahvatu i biti će mirniji rad, jednoli čnije optere ćenje alata i stroja, manje vibracije, bolja kvaliteta obra đene površine. Drugi način postizanja jednoli čnijeg optere ćenja je upotreba spiralnih zuba. Veliki utjecaj na jednolikost opterećenja ima kut spirale odnosno nagib zavojnice zuba, širina obra đivane površine, dubina glodanja. Što je ve ći nagib zavojnice i što je ve ća širina obra đivane površine biti će i veći broj zubaca u zahvatu. Time dobivamo jednoli čnije opterećenje, bolju obradu. Kod glodala sa ravnim zubima kutovi rezanja se ne razlikuju od kutova koje imamo kod tokarskog noža.

α – slobodni (le đni) kut β – kut oštrenja (klina) γ γ – prednji (grudni) kut


Kod alata sa spiralnim zubima posebno se ozna čavju kutovi u normalnom i čeonom presjeku. U normalnom presjeku (presjeku okomitom na oštricu zuba) su: α – normalni slobodni (le đni) kut β – normalni kut oštrenja (klina) γ γ – normalni prednji (grudni) kut

Ivo Slade

25

Obrada materijala II - I. dio U čeonom presjeku (presjeku okomitom na os glodala) su: α´ – čeono slobodni (le đni) kut β´ – čeoni kut oštrenja (klina) γ γ´ – čeoni prednji (grudni) kut

Smjer spirala kod desnovojnog i lijevovojnog glodala

Različiti nagibi spiralnih utora kod glodala

Sile koje se javljaju na zubu glodala kod protusmjernog glodanja

Sile koje se javljaju na zubu glodala kod istosmjernog glodanja


3.1.11 Sile pri glodanju Kod glodanja svaki zub u pojedinom trenutku skida strugotinu druge debljine pa se tako mijenjaju i sile koje djeluju na zub. Zbog toga se pojavljuje neravnomjernost rada koja je posljedica promjena pojedinih faza kod odvajanja strugotine, ali je i posljedica periodi čkih ulazaka i izlazaka zuba u i iz materijala. Kod protusmjernog glodanja pojavljuje se sila F na zubu blodala koja se može rastaviti u: Fa – natražnu silu u smjeru osi glodala Fh – glavnu silu rezanja u smjeru brzine rezanja Taj zub djeluje i na obradak silom F´ koja je iste veli čine kao i sila F ali je suprotnog smjera. Sila F´ se rastavlja u dvije komponente – jednu u smjeru suprotnom brzine posmaka F´s i jednu okomito na obradak F´v. Sila F´s se suprotstavlja posmaku i optere ćuje posmični prigon, dok sila F´v mijenja svoj položaj zavisno od položaja zuba, promjera glodala i dubine glodanja. Ako obradak nije dobro pri čvršćen za radni stol sila F´v će obradak podi ći sa stola. Kod istosmjernog glodanja pojavljuje se sila F na zubu glodala koja se može rastaviti u: Fa – natražnu silu u smjeru osi glodala Fh – glavnu silu rezanja u smjeru brzine rezanja (suprotnog smjera nego kod protusmjernog glodanja) Sila F´ i komponente F´s i F´v pojavljuju se na obratku. Sila F´s podvla ći posmični prigon i može dovesti do loma glodala.

Ivo Slade

26

Obrada materijala II - I. dio Koraci kod odabira alata i režima rada iz kataloga alata 1 Odabir na čina glodanja: - čeono glodanje - obodno glodanje - glodanje ruba - profilno glodanje - utorno glodanje

2 Odabir materijala obratka - čelik - nehrđajuči čelik - lijevano željezo - aluminij - toplinski otporne i titan legure - tvrdi metali 3 Odabir glodala: - čeono glodanje - obodno glodanje - profilno

Ako je alat predviđen za pločice od tvrdog metala treba odrediti koje će se koristiti prema potrebnoj geometriji plo čice

Odabrani alat i plo čica imaju preporu čenu maksimalnu brzinu rezanja i dubinu reza te debljinu srugotine koju mogu pri tome skidati. Iz tih ppodataka računa se brzina posmaka.


3.1.12 Režimi rada Koji alat koristiti, kojom brzinom se alat okre će, koja je dubina rezanja, kojim posmakom, s hla đenjem ili bez su pitanja koja moraju biti detaljno riješena prije po četka rada. Prije pristupanja samoj obradi materijla potrebno je pripremiti tehni čko tehnološku dokumentaciju iz koje su vidljivi i režimi rada kod pojedinih zahvata. Operacijski list je osnovni – mati čni dokument tehnološke pripreme. Izra đuje se za svaki pojedini dio proizvoda. U njemu je definiran tehnološki proces, a izgled ovisi o poduze ću - radionici te o na činu upotrebe. Naj češći sadržaj operacijskog lista su : operacija, zahvat, stroj ili strojna grupa, alat ili naprava te njihovi režimi rada tj brzina rezanja, posmak, dubina rezanja, broj prolaza, tehnološka i pomo ćna vremena izrade, itd. Operacija je onaj dio strojne obrade koji se obavlja na jednom radnom mjestu od uzimanja obratka do njegovog odlaganja (tokarenje, bušenje, glodanje, rezanje, prešanje, sastavljanje,..) Zahvat je određena logička cjelina unutar operacije (glodanje alatom D=40mm, bušenje svrdlom D=5mm, narezivanje navoja M10, tokarenje grubim lijevim tokarskim nožem, ...) Brzina rezanja v (m/min) ovisi o materijalu obratka i materijalu alata. Svaki proizvo đač alata daje svoje brzine rezanja za taj alat. Postoje preporu čene brzine rezanja koje se nalaze u raznim tablicama. Kod grube obrade koriste se manje brzine rezanja i ve ći posmaci, dok se pri finoj obradi koriste veće brzine rezanja, a mani posmaci. Broj okretaja glodala se prema brzini rezanja ra čuna n = (1000*v) / (D * π) Posmak po zubu glodala sz (mm) ovisi o materijalu, alatu i dubini rezanja. Posmak glodala po okretu s = sz * z (mm/okr) Posmak u minuti s' = sz * z * n (mm/min) Brzine posmaka glodala se kre ću kod grubog glodanja između 100 i 500 mm/min dok se kod finog glodanja kre ću od 10 do 50 mm/min. Ovo su op će preporuke, ali one ovise o vrsti alata, materijalima, snazi stroja,... Dubina obrade (strugotine) a (mm) ovisi o alatu i snazi alatnog stroja. Tako đer postoje razli čite tablice i preporuke za dubinu strugotine u ovisnosti od materijala obratka. Broj prolaza i – potrebno ponavljanje obrade, ovisno o dubine strugotine, od sirove mjere do željene dimenzije obratka Da se odredi specifikacija alata potrebno je napraviti detaljni tehnološki proces – odnosno razraditi proces po operacijama i zahvatima (fazama). Potrebno je odrediti optimalni alat za predvi đen stroj i postupak kako bi se u najkraćem vremenu dobili optimalni rezultati. Ivo Slade

27

Obrada materijala II - I. dio 3.1.13 Glodalice Alatni strojevi za obradu odvajanjem čestice pomo ću kojih se rezanjem obra đuju dijelovi pretežno ravnog oblika (poravnavanja, utori, žljebovi,..) te profili, navoji, zubi, ... Glavno gibanje je uvijek rotaciono dok je posmi čno gibanje pravocrtnog ili kružnog oblika i uvijek je okomito ili pod nekim kutom na os rotacije.. Shema koordinatnog horizontalne glodalice

Shema koordinatnog vertikalne glodalice

Glodanje glodalici

na

sustava

sustava

horizontalnoj

Glodalice se dijele prema položaju glavnog radnog vretena na horizontalne i vertikalne, dok su ostale u podskupinama: Horizontalne glodalice Nazivaju se konzolne ili jednost avne glodalice. Služe za obradu obodnim glodanjem (istosmjernim ili protusmjernim) Glodalo se upinje u horizontalno vratili i obavlja glavno gibanje. Obradak je stegnut na radnom stolu koji obavlja posmično gibanje. Planske glodalice su podgrupa horizontalnih. Ime su dobile jer se na njima najčešće glodaju ravne horizontalne plohe. Imaju krutu konstrukciju i visoku produktivnost. Izvedene su tako da se radni stol po vodilicama na ku čištu može gibati samo uzdužno. Univerzalna glodalica

Izvode se sli čni kao i horizontalne glodalice, ali imaju radni stol koji se osim uzdužni i popre čno može gibati i oko svoje vertikalne osi. To se postiže ugradnjom kružnih utora za vo đenje.

Set za pregradnju univerzalne horizontalne glodalice u vertikalnu glodalicu


Ivo Slade

28


Vertikalne glodalice

Glodanje na vertikalnoj glodalici

Izvode se tako da im os glodala stoji vertikalno dok je ostali dio stroja jednak horizontalnim. Pogodne su za čeono glodanje, glodanje utora, kanala, rubova utornim glodalima, profilno glodanje,.. Kopirna glodalica Služi isklju čivo za kopiranje pomo ću kopirnih ure đaja koji ticalom prelaze po šabloni

Kopirna ključeva

glodalica

Upravljačka glodalice

za

konzola


izradu

CNC

CNC glodalica Upravlja se programski. Može imati višeosno upravljanje čime je moguće izraditi najkompliciranije obratke u jednom stezanju.

Ivo Slade

29

Obrada materijala II - I. dio Pitanja 2 36. Što je glodanje ? 37. Što se može obraditi glodanjem ? 38. Zašto se mijenja optere ćenja na zubu glodala ? 39. Kako se glodanje dijeli ? 40. Što je obodno glodanje ? 41. Koje su vrste obodnog glodanja ? 42. Koje su vrste plošnog (pravocrtnog) glodanja ? 43. Kako se obavlja protusmjerno glodanje ? 44. Kako se obavlja istosmjerno glodanje ? 45. Koje su vrste kružnog glodanja ? 46. Kako se dijeli čeono glodanje ? 47. Što je asimetri čno čeono glodanje ? 48. Što je simetri čno čeono glodanje ? 49. Kako se mijenja sila na zubu tijekom čeonog glodanja ? 50. Što se može čeono glodati ? 51. Kako se op ćenito dijele glodala ? 52. Kako se dijele glodala prema na činu izrade ? 53. Kako se dijele glodala prema obliku zubi ? 54. Kako se dijele glodala prema obliku tijela ? 55. Koji su kutevi ravnog zuba glodala ? 56. Koji su kutevi spiralnog zuba glodala? 57. Zažto se kod glodanja pojavljuje naravnomjernost rada ? 58. Kako djeluju sile na zub alata kod protusmjernog glodanja ? 59. Kako djeluju sile na zub alata kod istosmjernog glodanja? 60. Kakav je posmak u odnosu na glavno gibanje alata ? 61. Što su režimi rada kod glodanja ? 62. Što je operacijski list ? 63. Što operacija, a što zahvat ? 64. Što je brzina rezanja, a što broj okretaja glavnog vretena ? 65. Kako se sve mjeri posmak ? 66. O čenu ovisi dubina obrade ? 67. Kako se dijele glodalice i kako dobivaju naziv ? 68. Što obra đuju i kako rade horizontalne glodalice ? 69. Što obra đuju i kako rade vertikalne glodalice ? 70. Što je CNC glodalica ?


Ivo Slade

30

Obrada materijala II - I. dio 3.1.15 Bušenje Bušenje je na čin obrade odvajanjem čestica kojim se specifičnim alatom izraduju cilindri čne rupe u obratku. Alat obavlja glavno rotacijsko gibanje i pravocrtno posmi čno gibanje koje mora biti u smjeru osi rotacije. Svrdlo za centralni uvrt

NC zabušivalo

Bušenje je povezano s predradnjom zabušivanja i naknadnim operacijama proširivanja, upuštanja, razvrtanja i izbušivanja. 3.1.16. Zabušivanje je proces označavanja središta rupe specijalnim svrdlima – zabušivalima. Svrha zabušivanja je centriranje rupe kako ne bi

Proširivanje postoje će rupe

spiralno svrdlo prilikom bušenja rupe napravilo otklon. Alati za zabušivanje su svrdla za centralni uvrt ili NC svrdla. 3.1.17 Proširivanje je proces bušenja svrdlom ve ćeg promjera od promjera ve ć postojeće rupe. Proširivanja se može obaviti više puta, ali je preporu čljivo da promjer svake slijede će ve će rupe bude izme đu 50% do 100% ve ći od prethodne rupe. Bušenje

Proširivanje

Set spiralnih svrdala od Φ1-10mm I. tehnička škola TESLA

Ivo Slade

31

Obrada materijala II - I. dio 3.1.18 Upuštanje je postupak obrade ulaza ili izlaza okrugle rupe Upuštala su rezni alati koji se upotrebljavaju za proširivanje ulaza ili izlaza rupe te za postizanje to čnijeg oblika postojećih rupa. Režu kao i svrdla i izra đuju se sa dvije, tri ili više reznih oštrica. Upuštanje je gruba obrada materijala. Konusno upušten ulaz u rupu

Njima obrađujemo čelne plohe ravno ili pod kutom. Služe za:

- proširivanje - upuštanje za glave vijka - obradu kosih krajeva rupe - poravnavanje uzdignutih dijelova obratka

Konusno upuštanje

Prema obliku i svrsi dijele se na: - spiralna ili navojna upuštala (a) - vratna upuštala (b) - konusna upuštala (c, d, e, f) - nasadna upuštala (g) - jednostrana čelna upuštala (h) - specijalna upuštala (i,k) Proširen ulaz rupe

Upuštanje vratnim upuštalom

Vratno upuštalo


Ivo Slade

32

Obrada materijala II - I. dio 3.1.19 Razvrtanje - je postupak fine (završne) obrade cilindri čne rupe.

Razvrtanje

Točnost dimenzije, geometrijski oblik i hrapavost površine koja se u dobije nakon obrade svrdlom ne zadovoljava u većini slučajeva. Razvrtala su rezni alati koji se upotrebljavaju za završnu obradu rupe i služe za finu obradu ve ć postojećih rupa, tj. za dotjerivanje glatko će površine i postizanje ve će točnosti izbušenih rupa.

Cilindrična razvrtala

Razvrtalo skida relativno mali sloj materijala sa relativno malom brzinom obrade. Alat postupno aksijalno ulazi u rupu. Razvrtalo obra đuje samo prednjim konusnim dijelom, dok cilindri čni dio služi kao vodilica i za zagla đivanje rupa. Dužina konusnog dijela ovisi o vrsti obra đivanog materijala. Veća duljina konusnog dijela daje ljepšu i čišću obrađenu površinu. Pravilan rad razvrtala ovisi od njegove konstrukcije, izrade i načina upotrebe ( režimima rada ). U radu se susreće puno vrsta i veliki broj razvrtala. Dijele se prema konstrukciji zuba, vrsti materijala, na činu primjene, obliku obra đivane rupe, na činu pričvršćenja,…. Specijalno razvrtalo za sjedište metka u puščanoj cijevi

Konusno razvrtalo


Kod konusnih razvrtala javljaju se posebni uvjeti rezanja zbog njihove konstrukcije. Garnitura se u principu sastoji od tri razvrtala. - Prvo razvrtalo služi za grubu obradu i ima stepeni časte bridove – zube. - Drugo razvrtalo ima sitne zube koji pri razvrtanju lome strugotinu i služi za finu obradu. - Treće razvrtalo ima ravne ili spiralne zube kontinuirano po cijeloj duljini brida i služe za najfiniju obradu.

Ivo Slade

33

Obrada materijala II - I. dio 3.1.20 Urezivanje navoja u rupi - je postupak izrade spiralnih utora u postoje čoj rupi. Ureznica ulazi okomito u okruglu rupu definiranim brojem okretaja te odre đenim posmakom koji mora odgovarati koraku navoja. Navoji mogu biti lijevi ili desni. Mogu biti grubi, srednji ili fini. Utori mogu biti razli čitih profila pa se tako razlikuju metri čki, navoji, trapezni navoji, pilasti navoji, Withwortovi navoji,... Metrički navoj

Vrste navoja:

Fini metrički navoj

M – Metrički MF – Metrički fini navoj Whitworth-ov cijevni navoj Trapezni navoj Pilasti navoj Obli navoj Obli elektro navoj – Edisonov navoj

Primjer postupka izrade navoja Za izradu navoja M10 u rupi potrebno je: 1. Na odabranoj poziciji zabušiti navrt NC zabušivalom Whitworth-ov cijevni navoj

Trapezni navoj


2. Prema dimenziji i vrsti navoja odabire se potrebno svrdlo koje buši okruglu rupu. (npr za M10 potrebna je rupa prema proračunu D = 8,376 mm – odabire se spiralno svrdlo D=8.4mm Ako je potrebni izvrši se predbušenje spiralnim svrdlom npr D= 5mm

Ivo Slade

34

Obrada materijala II - I. dio 3. Preporuka je upuštanje ulaza rupe zbog lakše daljnje obrade te lakšeg kasnijeg uvo đenja vijka

4. Također se odabire ureznica sa definiranim profilom koja urezuje navoj. Prema tablocama M10 ima korak 1,5 mm re se prema njemu definira brzina rezanja (S) i posmak (F). Pilasti navoj

Npr S=400 o/min, F=400x1.5=600 mm/min ili 1,5 mm/okr

Obli navoj

Za M10 definirane su slijede će vrijednosti: D, d = 10 mm D1, d1 = 8,376 mm D2, d2 = 9.026 mm P = 1,5 mm H = 1,2990 mm D, D1 I D2 su dimenzije matice D, d1 I d2 su dimenzije vijka

Edisonov navoj


Ivo Slade

35

Obrada materijala II - I. dio 3.1.21 Bušilice Bušilice su alatni strojevi kojima se pomo ću alata za bušenje izra đuju okrugle rupe

Ručna stolna bušilica iz prelaza 19. na 20. stolje će

Dijele se na: - stolne bušilice - stolno stupne bušilice - stupne bušilice - redne bušilice - revolverske bušilice - viševretene bušilice - radijalne bušilice - horizontalne bušilice - bušilice glodalice - koordinatne bušilice - bušilice za duboko bušenje - bušilice za urezivanja navoja

Stolna bušilica

Radni stol kod stolnih bušilica nalazi se na podložnoj plo či. Vretenište se može visinski pomicati. Prijenos snage u vreteništu sa motora na glavno vreteno vrši se klinastim remenom. Radno vreteno je uležištano u pinoli koja omogućuje posmi čno gibanje ru čnom polugom. Stolna bušilica

Remenski prigon bušilice

Stolno stupna bušilica Stolno stupna bušilica

Razlika stolno stupnih i stolnih bušilica je u random stolu koji se nalazi konzolno smješten na stupu bušilice i koji se može pomicati i zakretati Stolne i stolno stupne bušilice moraju biti smještene na povišeno radon mjesto – radni stol.


Ivo Slade

36

Obrada materijala II - I. dio Stupna bušilica

Stupne bušilice se izrađuju sa okruglim stupom za manje promjere bušenja ili sa sandu často oblikovanim stalkom za veće dubine promjere bušenja. Podložna plo ča se kod stupnih bušilica pri čvršćuje na temelje. Za prijenos snage se koristi višeosovinski zupčasti prijenosnik Radni stol se visinski pomiće i mogu če ga je, kod bušilica sa okruglim stupom, zakretati Buše se dublje rupe većeg promjera. U podnožju je najčešće spremnik i pumpa za rashladnu teku činu.

Pinola bušilice

Redne bušilice

Stupna bušilica sa sandu častim stupom

Redne bušilice se sastoje od jednog čvrstog stola na koji je pričvršćeno više stolnih, stolno stupnih bušilica ili bušilica na stalku. Služe za obradu ve ćeg broja rupa raznih dimenzija u istom obratku. Upotrebljavaju se zbog bolje ekonomičnosti u serijskoj proizvodnji. Lako se automatiziraju.

Revolverske bušilice

Revolverske bušilice namjenski su slične rednim bušilicama, ali ih karakterizira specijalna revolverska glava. Njima se obra đuje rupa čija obrada zahtjeva razli čite operacije. Obradak stegnut u steznoj napravi obrađuje u jednom zahvatu.

Glava revolverske alatima


bušilice

s

Ivo Slade

37

Obrada materijala II - I. dio Viševretene bušilice

Služe u serijskoj i masovnoj proizvodnji za istovremenu obradu više rupa, odnosno svih vrsta uvrt, provrta, upuštanja, navoja, na jednom obratku u jednom zahvatu. Razvile su se iz stupnih bušilica dodavanjem zvona sa nizom paralelno ukop čanih radnih vetena.

Radijalne bušilice

Viševretena bušilica

Glavo vretenište sa bušnim vretenom pomi če se po konzoli. Konzola se može vertikalno pozicionirati te zakretati oko stupa. Ovime se pove čava radni prostor u kojem mogu precizno bušiti. Radijalne bušilice služe za obradu bušenja na velikim i teškim predmetima koji bi se teško pomicali ispod bušnog vretena. Sva gibanja obavlja alat, dok je obradak pri čvršćen za radni stol na temeljnoj ploči (podnožju).

Horizontalne bušilice

Radijalna bušilica

Služe za vrlo to čnu obradu bušenjem najve ćih dijelova u jednom zahvatu. Time se omogu čuje točan odnos me đu osima raznih provrta. Zbog tražene to čnosti horizontalne bušilice moraju biti jako krute. Na postolju je radni stol koji može prihvatiti izrazito velike i teške obratke. Jedan stup nosi vretenište sa glavnim vretenom, dok drugi stup ima prihvatni ležaj za prihvat i centriranje bušne motke.

Primitivna horizontalna bušilica

Moderna horizontalna bušilica


Ivo Slade

38

Obrada materijala II - I. dio 3.1.22 Parametri bušenja Kod bušenja svake rupe potrbno je definrati parametre ili režime rada. Osnovni parametri su brzina rezanja, brzina okretanja svrdla, posmak, promjer svrdla i dubina bušenja.

Oblik spiralnog svrdla - na spoju dva utora ima popre čnu oštricu

- Brzina rezanja vc je obodna brzina na svrdlu tj brzina s kojom alat obra đuje sirovac. Ona ovisi o materijalu koji se obrađuje. Svaki materijal ima svoju brzinu kojom se može rezati. Brzina rezanja ovisi o alatu kojim se buši, o potrebnom stanju površine nakon bušenja, o hla đenju za vrijeme bušenja, o snazi stroja, o posmaku,... Brzine rezanja se mogu na ći u obliku dijagrama, tablica, a ima i software-skih programa koji sami ra čunaju potrebne parametre.

Raspored brzina na oštrici svrdla – u sredini na poprečnoj oštrici je brzina 0

Važni faktori kod bušenja – promjer svrdla i dubina bušenja Dijagramski prikaz obisnosti brzine rezanja, broja okretaja svrdla i promjera svrdla (primjer: uz D=8mm i vc=44m/min dobije se n=1750 okr/min)

Broj kretaja glavnog radnog vretena u (okr / min) ili (min -1)

=

∗ ૚૙૙૙ D∗ π

se mjeri

Primjer: uz D=8mm i vc=44m/min dobije se n=1750 okr/min)

=

ସସ∗ ଵ଴଴଴ ଼∗ ஠

= 1750 min-1

Posmak vf je relativna brzina gibanja alata prema obratku – kod bušenja uvijek u pravcu osi rotacije. To je brzina ulaza (penetracije) alata u materijal. Mjeri se u mm / min.

Prema određenoj vrsti materijala sirovca definiraju se i kutevi alata (vršni kut i kut uspona spiralnih utora)


Posmak po okretaju fn (mm/okr) definira se kao aksijalni pomak alata tijekom jednog okretaja. Koristi se za računanje dubine penetracije te za definiranje posmaka bušenja

Ivo Slade

39

Obrada materijala II - I. dio Pitanja 3 1. Što je bušenje ? 2. Koji alat je potreban za bušenje ? 3. Koje su sve operacije povezane s bušenjem ? 4. Što je zabušivanje ? 5. Kakvi alati se koriste kod zabušivanja ? 6. Kako se radi predbušenje, odnosno proširivanje okrugle rupe ? 7. Što je upuštanje ? 8. Kakvih ima upuštala ? 9. Što je razvrtanje ? 10. Koje su vrste razvrtala ? 11. Kako se obavlja zahvat razvrtanja kod konusne rupe ? 12. Što je urezivanje navoja ? 13. Koji alati se kuriste za izradu navoja ? 14. Kakve vrste navoja se naj češće izrađuju ? 15. Kako se definiraju broj okretaja i posmak kod narezivanja navoja ? 16. Objasniti postupak izrade navoja u rupi. 17. Koji su parametri bušenja ? 18. Kako je definirana brzina rezanja v c ? 19. Što je posmak kod bušenja ? 20. Što je posmak po okretu i čenu služi ? 21. Kako promjer alata i dubina utjecu na faktore bušenja ? 22. O čemu ovise kutevi alata ? 23. O čemu ovise vršni kut i kut uspona spiralnih kanala ? 24. Kako se dijele bušilice ? 25. Koja je razlika izme đu stolnih i stolno stupnih bušilica ? 26. Kako se dijele stupne bušilice i koje su im karakteristike ? 27. Kada se koriste redne bušilice, a kada revolverske ? 28. Što buše viševretene bušilice ? 29. Kako rade i gdje se primjenjuju radijalne bušilice ? 30. Objasniti horizontalne bušilice


Ivo Slade

40

Obrada materijala II - I. dio 3.1.24 Blanjanje Blanjanje je postupak obrade metala odvajanjem čestice kojim se obra đuju ravne površine (vodoravno, okomito ili koso), različiti prizmatični utori, kanali, vodilice,... Alat za blanjanje – nož definirane geometrije, dok reže obavlja pravocrtno glavno gibanje. Povrat alata u po četni položaj je po istoj putanji. Nakon povratka slijedi posmak koji je okomit na glavno gibanje i kod kratkohodnih blanjalica ga obavlja radni stol (obradak). Shematski prikaz kratkohodnog blanjanja

Blanjanje

Oblici obrađenih blanjanjem

površina

Dubina reza se odre đuje spuštanjem ili podizanjem noža u držaču alata. Osnovna karakteristika blanjanja je mala produktivnost te se često zamjenjuju glodalicama. 3.1.25 Noževi za blanjanje Prema vrsti obrade – gruba ili fina obrada, dijele se i noževi za glodanje. U osnovi jako sli če tokarskim noževima, ali su prilagođeni za blanjanje. Noževi za blanjanje klasificiraju se prema sllijede ćim skupinama

Ravni nož za blanjanje

Podjela prema obliku držala alata: - Ravni nož

Noževi za blanjanje u specijalnim držalima

- Savinuti nož lijevi i desni

- Nož u obliku labu đeg vrata

Blanjanje utora u provrtu


- Ofset nož

Ivo Slade

41

Obrada materijala II - I. dio Podjela prema orjentaciji alata. Postavljanjem dlana na nož, palac pokazuje smjer oštrice alata: - Lijevi nož - Desni nož Podjela prema obliku glave alata - ravni nož - šiljasti nož Noževi za blanjanje

Podjela prema na činu rezanja (primjene) alata - Nož za rubove (obodni nož)

- Nož za odrezivanje

- Nož za dubljenje

- Nož za žljebljenje

- Profilni nož Postavljanje noža u blanjalicu

Nož u drža ču alata na blanjalici


Ivo Slade

42

Obrada materijala II - I. dio 3.1.26 Blanjalice Blanjalice se dijela prama vrsti glavnog gibanja na - Kratkohodne blanjalice i - Dugohodne blanjallice Kratkohodne blanjalice ostvaruju glavno gibanje alatom koji se giba pravocrtno. Posmak obavlja radni stol. Mehanička kratkohodna blanjalica Glavno gibanje kod kratkohodne mehani čke blanjalilce ostvaruje se kulisnim prigonom

Izrađuju se kao mehani čke ili kao hidrauli čke. Kod mehani čkih blanjalica glavno gibanje se ostvaruje kulisnim prigonom, dok se kod hidrauli čkih blanjalica glavno gibanje ostvaruje dvoradnim hidrauli čkim cilindrom

Hidraulička kratkohodna blanjalica

Shema hidrauli čke kratkohodne blanjalice Mehanizam posmaka kratkohodne mehani čke blanjalice


A – povratni takt1 B – klizač blanjalice C – radni takt D – kučište E – razvodnik F – crpka G – elektromotor

Ivo Slade

43

Obrada materijala II - I. dio Dugohodne blanjalice ostvaruju glavno gibanje pravocrtnim gibanjem radnog stola i obratka. Posmak obavlja alat.

Dugohodna blanjalica

Također se izrađuju kao mehani čke ili kao hidrauli čke. Kod mehani čkih dugohodnih blanjalica glavno gibanje se ostvaruje zup čanikom i zubnom letvom ili lan čanikom (remenom) ili motorima sa reverzibilnim pogonom, dok se kod hidrauli čkih blanjalica glavno gibanje ostvaruje dvoradnim teleskopskim hidrauli čkim cilindrima. Mehani čki prigon radnog stola zupčanikom i zubnom letvom

Shema glavnog gibanja i posmaka kod bugohodnih blanjalica

Princip rada blanjalice - alat blanja te se vraća po istoj putanji i lagano kliže po obratku

Shema hidraulli čkog prigona dugohodne blanjalilce A – smjer gibanja radnog stola B – radni stol C – dvoradni hidrauli čki cilindar radnog stola D - graničnik E – podiza č alata F – cilindar za posmak G - crpka H - elektromotor I - hladnjak J – kontrola glavne brzine rezanja K - razvodnik L – sekvencni (slijedni) ventil


Ivo Slade

44

Obrada materijala II - I. dio 3.1.27 Dubilice Dubilice su spacijalne kratkohodne blanjallice kod kojih je glavno gibanje verikalno. Obavlja ga alat. Posmak obavlja obradak. Posmak je na češće rotacioni.

Shema dubilice

Upotrebljavaju se kod posebnih vrsta obrada koje se blanjalicama ne mogu napraviti.

Primjeri obrade dubljenjem u rupama

Nož postavljen u dubilicu za obradu utora

Primjeri vanjske obrade – npr. obrada zup čanika

Umeci (inserti) za nož za dubljenje

Dubilice tako đer mogu imati mehanički ili hidrauli čki prigon za glavno i posmi čno gibanje alata i obratka.

Nož dubilice


Ivo Slade

45

Obrada materijala II - I. dio 3.1.28 Provlačenje Provla čenje je jedan od novijih postupaka u obradi odvajanjem čestice. Uspjeh ovog postupka proizvodnje je u visokoj kvaliteti obrade i dobroj produktivnosti. Kod obrade dubokih rupa te ravnih i spiralnih utora u njima ovaj postupak je nezamjenjiv. To je završna obrada. Glavno gibanje obavlja alat, dok posmi čnog gibanja nema. Ako se provla či zavojnica, onda je glavno gibanje kombinirano – translacija i rotacija, dok posmaka i dalje nema. 3.1.29 Alati za provlačenje Alati - ( izvla či la ili provla č ila ) se razlikuju: - za vanjsko - „motka“ - za unutarnje - „igle“ provla čenje. Primjeri obrađenih površina kod vanjskog i unutarnjeg provla čenja

Alati za unutarnje provla čenja mogu biti: 1 dugačke igle - vu čeni alati (provlaka či )

2 kratke igle - potiskivani alati (probija či )

Puščana cijev zračne puške. Kanali za rotaciju metka se izrađuju provlačenjem koje se sastoji od translacijskog i rotacijskog gibanja.

Različite igle za izradu puš čanih cijevi


Alat za vanjska izvla čenja su motke koje tako đer mogu bitivu čene ili potiskivane

Alati za provla čenja se mogu sistematizirati na mnogo načina. Mogu se podijeliti i prema obliku na cilindri čne, kvadratne, trokutaste, žljebaste, pravokutne,...

Ivo Slade

46

Obrada materijala II - I. dio 3.1.30 Provlačilice Provla čilice su alatni strojevi za obradu odvajanjem čestica koji rade bez posmi čnih gibanja i obavljaju završnu finu obradu rupa. Izvla čilice obra đuju vansku površinu obratka. Provla čilice i izvla čilice mogu biti: - vertikalne (kra će)

Obradak i alat kod provla čenja

- horizontalne (duže)

Prigoni na provla čilicama / izvla čilicama moge bitu: - mehanički (rijeđe) - zupčanik i zubna letva - navojno vreteno i matica - hidrauli čki (najčešći) - dvoradni hidrauli čki cilindar


Ivo Slade

47

Obrada materijala II - I. dio Pitanja 4 1. Što je blanjanje ? 2. Kako se dijeli blanjanje ? 3. Koje su karakteristike kratkohodnog kratkohodnog blanjanja blanjanja ? 4. Kakvo je glavno glavno gibanje, gibanje, a kakav je posmak posmak kod kratkohodnih kratkohodnih blanjalica blanjalica ? 5. Kako se dijele noževi kod blanjanja ? 6. Kako se noževi za blanjanje dijele prema držalu alata ? 7. Kako se definira definira koji je alat alat lijevi, lijevi, a koji desni ? 8. Za koje se primjene primjene korista noževi za blanjanje blanjanje ? 9. Kako se dijele blanjalice ? 10. Kakva je razllika izme đu mehani čkih i hidrauli čkih kratkohodnih blanjallica ? 11. Koje su karakteristike dugohodnog blanjanja ? 12. Kakva je razllika izme đu mehani čkih i hidrauli čkih dugohodnih blanjallica ? 13. Kakvo je glavno gibanje, a kakav je posmak kod dugohodnih blanjalica ? 14. Kakva je razlika izme đu kratkohodnog i dugohodnog blanjanja ? 15. Kakva je razlika izme đu blanjanja i dubljenja ? 16. Za što se na češće primjenjuje dubljenje ? 17. Kakvo je glavno gibanje, a kakav je posmak kod dubilica ? 18. Što je provla čenje ? 19. Kakva se gibanja ostvaruju kod provla čenja ? 20. Koja je razllika izme đu provla čenja i izvla čenja ? 21. Kakvi se alati koriste kod provla čenja ? 22. Kakvi se alati koriste kod izvla čenja ? 23. Što se proizvodi provla čenjem ? 24. Što se proizvodi izvla čenjem ? 25. Što su provla čilice, a što izvla čilice i kako se dijele ?


Ivo Slade

48

Obrada materijala II - I. dio 3.2 Obrada odvajanjem geometrije alata

čestice

bez

definirane

Brušenje je proizvodni postupak obrade odvajanjem čestica koji skida promjenjiv presjek strugotine. Postupak se koristi kao jedan od završnih obrada, jer njime postižemo veliku to čnost i kvalitetu površine uskih tolerancija. Fino brušenje postiže stupanj hrapavosti N3 – N5 i tolerancije u razredu IT5 – IT6. 4 tipa plošnog brušenja

3.2.1 Strojno brušenje Osnovne karakteristike strojnog brušenja su: - Velike glavne brzine rezanja uz male posmi čne brzine - Alat bez geometrije, oblik alata je razli čit i neujednačen

Brusilica za plošno obodno brušenje

Brušenje se dijeli prema kinematici (pa tako i brusovi) na: 1. plošno brušenje a) obodno b) čeono 2. kružno brušenje a) vanjsko b) unutrašnje 3. profilno 3.2.2 Plošno brušenje Kod plošnog brušenja glavno radno vereteno može biti smješteno horizontalno ili vertikalno i obavlja glavno gibanje, dok pomo ćna gibanja obavlja radni stol pravocrtno ili kružno. Prema tome se i plošna brušenja dijela na:

Plošno obodno brušenje

Plošno čeono brušenje


- Brušenje obodom brusne plo č č e e Alat (valjkasta brusna plo ča) ima glavno kružno gibanje velikog broja okretaja, dok obradak obavlja posmi čno gibanje male brzine.

č e - Brušenje č elom elom brusne plo č e

Alat - brusna plo ča je obično šuplja, jer tako postiže veliku brzinu brušenja. Može se postaviti okomito na obradak ili pod nekim kutom. O tome ovise oblici tragova brušenja, dok razmak izme đu tragova ovisi o brzini posmaka.

Ivo Slade

49

Obrada materijala II - I. dio Brusilica za čeono brušenje

3.2.3 Kružno brušenje Kod brušenja obradaka kružnog presjeka razlikuju se u osnovi dvaije vrste brušenja vanjsko i unutarnje 3.2.4 Vanjsko brušenje : - uzdužno - radijalno (zasje čno) - brušenje bez šiljaka

Kružno vanjsko uzdužno brušenje

Brusovi

Svjet

Kružno vanjsko radijalno brušenje


- Kružno vanjsko uzdužno brušenje Glavno kružno gibanje obavlja alat, dok je posmično gibanje sastavljeno od dva: kružnog koje obavlja obradak i uzdužnog koji mogu obavljati alat ili obradak. Koristi se kod brušenja predmeta kružnih oblika razli čitih dužina. Alat je kra ći od obratka koji se brusi - Radijalno (zasje č č no) no) vanjsko kružno brušenje Glavno kružno gibanje obavlja alat, dok je posmi čno gibanje radijalno – prema obratku. Brusna ploča mora biti istih dimenzija kao i obradak ili veća. Nema uzdužnog gibanja, postiže se bolji u činak nego kod kružnog vanjskog uzdužnog brušenja. - Vanjsko kružno brušenje bez šiljaka To je posebna metoda kružnog brušenja kod kojeg obradak nije stegnut izme đu šiljaka, nego je postavljen samo na potpornu plo ču (podupira č) i umetnut izme đu dvije brusne ploče. Jedna od tih ploča je glavna velike obodne brzine, dok je druga ploča regulacijska (vodeća). Regulacijska plo ča ima malu obodnu brzinu i služi za kočenje okretanja obratka do potrebne brzine. Postupak može biti uzdužni (aksijalni) i zasje čni (radijalni). Ivo Slade

50

Obrada materijala II - I. dio 3.2.5 Unutarnje brušenje : - uzdužno - radijalno (zasje čno) - brušenje bez šiljaka - Kružno unutarnje uzdužno brušenje

Kružno unutrašnje uzdužno brušenje

Kao i kod vanjskog kružnog uzdužnog brušenja glavno gibanje (kružno) obavlja alat, dok je posmična gibanja (kružno i uzdužno) obavljaju alat i obradak. Alat je kra ći od obratka koji se brusi. - Radijalno unutarnje kružno brušenje

Kružno unutrašnje radijalno brušenje

Glavno kružno gibanje obavlja alat kao kod vanjskog radijalnog brušenja. Posmično gibanje koje je samo radijalno – prema obratku obavljla alat ili obradak. Brusna plo ča mora biti istih dimenzija kao i obradak ili ve ća. Nema uzdužnog gibanja. Brusilice za unutarnja brušenja mogu imati i vretena za čeono brušenja. Kada se moraju brusiti teški glomazni predmeti za unutarnje brušenje može se koristiti planetarno brušenje. - Planetarno brušenje

Alati – brusevi za unutrašnje kružno brušenje

Kod obradaka ve ćih dimenzija i težine koristi se planetarno unutarnje kružno brušenje. Postupak može biti radijala ili aksijalan (zasje čni ili uzdužni). Alat obavlja glavno kružno gibanje, ali se još os alata rotira po kružnoj putanji. Ovim načinom mogu se brusiti veliki promjeri na teškim predmetima koji ne obavljanju nikakva pomo ćna gibanja.

Vanjsko planetarno brušenje


Ivo Slade

51

Obrada materijala II - I. dio - Unutarnje kružno brušenje bez šiljaka

To je posebna metoda kružnog brušenja kod kojeg obradak nije stegnut izme đu šiljaka, nego je postavljen samo na potporne valjke (podupira če) i umetnuta je brusne plo če. Brusna plo ča – alat koji je u predmetu radi glavno gibanje dok posmak može raditi alat ili obradak. Koristi se kod velikih teških predmeta koje je teško upeti u steznu napravu.

Shematski prikazi unutrašnjeg brušanja bez šiljaka

3.2.6 Kružna brušenja ekscentri čnih obradaka: Bregaste osovine i koljenaste osovine spadaju me đu ekscentrične izratke koji zahtjevaju izrazitu preciznost u kvaliteti materijala i obrade. Brušenje ovakovih obradaka zagtjeva posebne uvjete brušenja. Putanja reusa mora biti jednaka krivulji površine obratka. Alat - brus mora osim glavne rotacione brzine gibanja imati dostavno gibanje približavanja i udaljavanja obratku u ovisnosti o kutu zakreta obratka. (npr. krivuljne plo če ili model s ticalom) Moderne verzije strojeva koc CNC upravljanja moraju imati i C-os za obradu ekscentri čnog brušenja.


Ivo Slade

52

Obrada materijala II - I. dio 3.2.7 Profilno brušenje Upotrebljava se kao završna obrada kod raznih ižljebljenih vratila. Profil brusne plo če je u zavisnosti sa profilom obrađivane površine. Glavno gibanje obavlja brus, a obradak se giba posmičnom pravocrtnom putanjom. U ovu grupu brušenja spadaju i kružna brušenja vratila, brušenja zupčanika, navoja,….

Profilno brušenje

Profilne brusne plo če

Brušenje zupčanika

Brušenje vanjskog navoja

Brušenje vratila

Brušenje unutrašnjeg navoja

Posebnu grupu po na činu brušenja čine brusovi za brušenje alata.

Brušenje spiralnog svrdla

Ručno brušenje tokarskog noža Stroj za brušenje tokarskog noža


Ivo Slade

53


Brusna zrnca

Presjeci standardnih profilnih brusnih plo ča Sijanje smjese brusnih zrnaca za izradu brusne plo če

Pripremljeni kalup sa umetnutom mrežom od staklene vune za tanke brusne ploče

Napunjeni kalup

Zatvaranje kalupa ze pe ćenje pod velikim pritiskom Dijamant kod jednozrnatog poravnjivača može imati 0.15 – 5 karata

3.2.8 Izrada brusnih ploča kreće od izbora brusnih zrnaca i veziva koja se ubacuju u mješalice. Nakon mješanja slijedi sušenje smjese te sijanje kako bi se točno definirala potrebna zrnatost brusne plo će. Prosijana smjesa se puni u kalupe te se pod visokim pritiskom zape će. Slijede ći korak je uprešavanje prstena koji služi kao zaštita ploče i olakšava montažu plo če u stroj. Kod većih i debljih brusnih ploča nakon pe čenja i va đenja iz kalupa slijedi centriranje ploče. Ploča se okreće većom brzinom (do 40%) od radne brzine same plo će. Centriranje se obavlja pomo ću poravnjiva ča.

Jednozrnati poravnjivači


Ivo Slade

54

Obrada materijala II - I. dio 4.1 Poliranje Poliranje se koristi za poboljšanje izgleda obratka, za uklanjanje oksidacije, za stvaranje reflektiraju će površine, za smanjenje trenja na stjenkama cijevi, u medicini za spiječavanje one čišćenja instrumenata. U metalografiji i metalurgiji poliranje se koristi za stvaranje ravne površine bez defekata za ispitivanje mikrostrukture metala pod mikroskopom. Abraziv - pasta „stik“ za poliranje

Ručno poliranje mekanom krpom

Poliranje ručnom električnom polirkom

Pasta (krema) za poliranje

Poliranje je dorada zagla đivanja površine obratka pomo ću abraziva i alata - lamelnog koluta. To je široko rasprostranjen postupak obrade površine. Naj češće se koristi nakon brušenja. Fino brušenje može postići stupanj hrapavosti površine do N3, dok se kod poliranja može dosti ći stupanj hrapavosti površine N1 Poliranje

se izvodi radi odstranjivanja Polirani pribor za jelo ogrebotina zaostalih nakon brušenja. Sam proces poliranja se sastoji u trenju izme đu obratka, alata za poliranje relativno velike brzine i paste za poliranje (abaziva). Trenjem se lokalno zagrijava metalni obradak koji se polira te dolazi do topljenja mikro izbo čina i popunjavanja mikro udubljenja dok se ne dobije glatka površina.. Zato se proces poliranja mora izvoditi u raznim smjerovima. Abrazivi su izrazito sitna zrnca koja se mogu nalaziti u pasta za poliranje, tekučini, spray-u ili stick-u. Kako su zrnca oštrice koje skidaju strugotinu s obratka i nisu vezani za alat ili stroj, već se nalaze u pasti ili teku čini, postupak se naziva obrada odvajanjem strugotine slobodnom oštricom.

Tekučine za poliranje

Spray za poliranje Sredstva za poliranje


Ivo Slade

55


Ručno poliranje na polirki

Postoji nekoliko na čina izvo đenja obrade poliranjem od ručnog s krpama za poliranje, ru čnog elektri čnom prenosnom polirkom s kolutom, ru čnog na stacionatnoj polirki s kolutovima za poliranje, potpuno automatiziranog poliranja na alatnom stroju polirki, numeri čki upravljanim polirkama te robotima za poliranje. Polirka

Automatiziran stroj za poliranje

Stolna polirka

Robot za poliranje Vibratorska polirka

Alati kod poliranja su najčešće mekani kolutovi. Materijal kolutova i abraziv se definiraju prema materijalu koji se polira.

Materijali kolutova za poliranje su drvo, koža, platno, pamuk, tkanina, plastika, papir, impregnirana guma, vuna,... Najčešće se koriste platneni, pamučni ili vuneni kolutovi

Sisal kolut za poliranje

Spiralno ušiveni kolutovi za poliranje


Vuneni kolutovi

Ivo Slade

Kolutovi za poliranje od flanela

56

Obrada materijala II - I. dio Abrazivi su sitne šiljate čestice koje grebu obradak i ostavljaju sitne rezove nevidljive oku. Dolaze naj češće u rasponu granula od 40, 60, 80, 100, 120, 150, 180, 220, 240, 280, 320, 360, 400, 500, i 600....

Poliranje površine metala

Zrnca aluminijskog oksida

Zrnca silicij karbida

Zrnca cement-karbida

Izgled obratka prije i nakon poliranja


Tabllica prikazuje veličinu granule abraziva prema standardu ISO 6344. Za standardnu vrijednost zrna (granule) određena je prosječna i maksimalna veličina zrna u mikronima (1µm=10-6m)

- Mješavina abraziva od aluminijskog oksida se koriste kod

metala visoke vla čne čvrstoće - uglji čni i legirani čelici, legure obojenih metala. - Mješavina abraziva od silicij-karbida se koriste kod lako lomljivih metala – sivi lijev. - Mješavina abraziva od cement-karbida se koriste kod metala niske vla čne čvrstoće – mesing, aluminij, bakar. Sama tehnika poliranja se izvodi odabranim kolutom i abrazivom koji je u nekoj pasti ili emulziji te je nanesen na obradak. Koli čina paste za poliranje se odre đuje zasebno za svaki slu čaj. Obradak rotira definiranom brzinom i obavlja poliranje u razli čitim smjerovima kako bi se izbjeglo stvaranje sitnih zasjeka. Time se postiže visoki sjaj površine Broj okretaja polirke je orijentacijiski te za polirni kolut ovisi o njegovom promjeru Promjer (mm) o/min 150 3500 100 6000 50 12000 25 15000 Preciznije podatke je potrebno preuzeti u specifikaciji alata od proizvo đača. Ivo Slade

57

Obrada materijala II - I. dio 4.2 Lepanje Lepanje je postupak obrade metala odvajanjem čestica sa slobodnom oštricom. Dvije površine se utrljavaju pomo ću abraziva izme đu njih i postiže se izuzetno fino stanje hrapavosti površine u klasama N1 do N4 s vrlo malim odstupanjima od 0,1 do 0,5 µm. Stolni stroj za lepanje

Ploča za lepanje

Zadaci lepanja su: - visoka kvaliteta lepane površine, - visoka točnost dimenzija površine (ravne ili valjkaste), - vrhunska to čnost dosjednih površina, - veliku paralelnost kod površina lepanih s obje strane, Veliki stroj za lepanje

Dijamantne paste za lepanje različitih veličina zrna

Lepanje se isto kao i poliranje provodi mješavinom finih abrazivnih zrnaca, topivog ulja, mineralnog ulja ili masti. Obrada se provodi pločom za lepanje ili valjkom za lepanje. Obradak nije prisilno vođen, već se slobodno giba (klilzi) po ploči alata za lepanje na kojoj je mješavina za lepanje i stalno mijenja smjer. Postupak je karakteristi čan po malim brzinama lepanja te niskim pritiscima na obradak (male sile rezanja). Alati za lepanje (plo če) se okreću u suprotnom smjeru različitim brzinama. Obradak se nalazi u gnijezdu separatora. Ali prije lepanja obradak mora biti ve ć pripremljen s završnom obradom koja je jako blizu krajne dimenzije. Dodatak za obradu lepanjem mora biti od 0,01 do 0,1 mm.

Ploča sa separatorima za lepanje


Lepanje može biti ru čni ili strojni postupak.

Ivo Slade

58

Obrada materijala II - I. dio Kod ručnog lepanja abrazivna sredstva su obi čno paste već pripremljene za direktnu upotrebu. Za strojna lepanja koriste se abrazivna zrna pomješana s lakim uljima. Ta se mješavina pod tlakom dovodi izme đu obratka i alata.

Princip strojnog lepanja

Ručno lepanje

Ploče za lepanje se izra đuju od razli čitih materijala – lijevanog željeza, bakra, kositra keramike, .. Po površini mogu imati utore - spiralne, kvadratne, koncentri čne i radijalne. .

Oblici utora na plo čama za lepanje

Abrazivna zrnca se biraju prema kvaliteti lepanja te mogu biti zrnatosti za „grubo“ lepanje od 100 do 800 za najfinija lepanja. Sve više se koriste samo dijamantnig zrnaca, jer su brža, čišća i ekonomi čnija od klasi čnih abrazivnih zrna od aluminijevog oksida ili silicij karbida. Prednosti / nedostaci lepanja

Stroj za lepanje s numeri čkim upravljanjem


Kod lepanja ne dolazi do deformacija obratka, jer nema stezanja u steznim napravama, razvija se malo topline, nema oštrih rubova nakon obrade, mogu se obra đivati ravne ili cilindri čne površine svih materijala, tvrdih ili mekanih. Najveći nedostatak lepanja je potrebno veliko iskustvo u odabiru sredstva za lepanje, plo ča i parametara obrade za postizanje potrebnih stanja površine i tolerancija.

Ivo Slade

59

Obrada materijala II - I. dio 4.3 Honanje Honanje karakteriziraju, isto kao i lapanje, male brzine obrade i mali pritisci alata na obradak. Dok su sitni abrazivi kod lepanja slobodni, kod honanja se koriste abrazivi koji su međusobno vezani na alat – kameni za honanje. Honanje se najčešće koristi kao završna fina obrada unutarnjih cilindri čnih površina.

Princip honanja

Honanje hidrauli čkog cilindra

Alati za honanje se sastoje od držala - trupa alata i radnog dijela – brusnog kamena za honanje (brusnog segmenta). Brusni segmenti mogu biti spojeni na trup elastično ili kruto. Kod elasti čnog načina spajanja, trup alata je izveden kao elasti čni spoj koji pomo ću opruge tla či brusne kamene za honaje na stijenku cilindra. Honanje ovakvim alatom ima nedostak – nemogu ćnost obrade cilindri čne rupe, ako prethodna obrada nije precizno izradila rupu. Inaće alat prati i napravilnosti unurtar rupe. Zato se kod ovih alata upotrebljavaju široki segmenti koji se spajaju na rtup vijcima Kod krutog spajanja trupa i segmenata za honanje koriste se uži segmenti i oni su zalijepljeni za trup.

Honanje cilindra motora

Glave za honanje krutim spajanjem s segmentima za honanje

Specijalni alat za honanje

Segmenti (kameni) za honaje


Ivo Slade

60


Izgled površine cilindra nakon honanja

Honanje je sli čno unutarnjem brušenju. Alat je izra đen od istog materijala, ali sitnije je zrnatosti. Kod brušenja je samo dio alata u zahvatu dok je kod honanja alat istovremeno u zahvatu sa svim kamenima za honanje. Brzina honanja je manja ob brzine brušenja, dok su posmaci honanja puno ve ći od posmaka kod brušenja. Zbog male brzine honanja ne razvija se toplina pri obradi i nije potrebno nikakvo specijalno hla đenje – obradak je hladan (kod nekih materijala je ipak potrebno malo hlađenja npr honanje čelika ili sivog lijeva hladi se petrolejom ili smjesom petroleja i lakog ulja). Glava za honanje ima tri ili više kamena za honanje koji se potiskuju istom silom na obrađivanu površinu Honanjem se proizvode kvaliteta hrapavosti površine u klasama N1 do N4. Dodatak za obradu kre će se od 0,05 do 0,5 mm. Standardni unutarnji promjeri koji se mogu honati su od 1.5 do 150 mm. Duljina posmaka kre će se od 10 - 200 mm na manjim strojevima, dok ve ći imaju dužinu obrade do 600 mm Specijalni strojevi mogu honati i promjere preko 1200 mm s dužinom hoda do 3500 mm Honanje se definira prema vrsti abraziva, granulaciji abraziva, tvrdo či kamena za honanje, strukturi i vrsti veziva, vrsti honanja (grubo ili fino) te podru č ju korištenja.

Standardne forme kamena za honanje

Posebni oblici kamena za honanje


Ivo Slade

61

Obrada materijala II - I. dio Osim unutarnjeg honanja koristi se i postupak vanjskog honanja – obrade vanjskih valjkastih, konusnih ili ravnih površina. Kod vanjskih honanja obradak obavlja glavno kružno gibanje, a može obavljati i uzdužna gibanja. Alat izvodi osciliraju će gibanje ili samo kružno gibanje. Kod honanja zubi na zup čaniku postoje dvije vrste – honanje vanjskih ili honanje unutrašnjih zubi zup čanika.

Vanjsko honanje – obrada utora

Završna obrada honanjem ravne površine

Kvaliteta hrapavosti površine je od N2 do N4, Lasersko honanje je klasi čno honanje sa dodatkom lasera Postupak se dijeli u tri faze: - predhonanje grubim kamenom - međuhonanje finim kamenom - laserska obrada površine Kod laserske obrade laser spaljuje površinu i izra đuje male utore (džepove) specifi čne strukture koja uzrokuje topljenje površine metala te daljnjom obradom izra đuje vrlo finu površinu

Završna obrada honanjem vanjske cilindrične površine

Struktura metala nakon laserskog spaljivanja

Laseersko honanje

Struktura metala nakon završetka obrade


Ivo Slade

62


Tablica granulacija zrna prema razli čitim standardima

Usporedne veličine 1mm i 1 µm


Ivo Slade

63

Obrada materijala II - I. dio 4.4 Superfiniš

Princip obrade supefinišom

Superfiniš (mikrofiniš) – kratkohodno honanje je postupak obrade odvajanjem čestice kojim se postiže najve ća kvaliteta stanja površine (N1 do N3) i dimenzije točnosti do IT1 do IT3. To je postupak završne obrade vanjskih cilindri čnih površina, koje su ve ć prije pripremljene – fino obra đene . za postupak superfiniša. Površina se obra đuje kamenima postavlljenim u posebnu glavu. Pritisak je vrlo mali (oko0,25Mpa). Glavno gibanje alata je oscilacijsko – glavna oscilacija alatu je u smjeru osi obrađene površine frekvencijom 200 do 3000 duplih hodova u minuti i duljinom hoda do 6mm. Obradak giba sporom posmičnom rotacijskom brzinom 10 do 50 m/min. Dodatno je još treće gibanje obratka – obradak aksijalno pomi če obrađenu površinu brzinom oko 5 mm/min. Dodatak za obradu je 0.005 do 0.02 mm.

Dvije glave za obradu superfinišom

Izgled cilindri čne površine

Izgled površine nakon obrade supefinišem

Kameni za superfiniš


Alati za obradu strugotine su kameni čija zrnatost i materijal granula ovisi o potrebnoj kvaliteti obrae i vrsti materijala koji se obrađuje. Prilikom obrade potrebno je ispiranje mjesta obrade i dobre rezultate odtvaruje ispiranje mineralnim uljima i petrolejom. Preporu čena zrnatost 300 – 500.

Ivo Slade

64

Obrada materijala II - I. dio Kameni za superfiniš

Tablica odabira kamena za supefiniš


Ivo Slade

65

Obrada materijala II - I. dio Pitanja 5 1. Što je poliranje ? 2. Što se polira i zašto ? 3. Objasniti postupak obrade poliranjem . 4. Koji su postupci poliranja ? 5. Koji su alati za poliranje ? 6. Kakvo je stanje površine nakon poliranja ? 7. Što su abrazivi kod poliranja i gdje se nalaze ? 8. Koji su parametri obrade poliranjem (okretaji, posmaci, sile) ? 9. Što je lepanje ? 10. Koji su zadaci lepanja ? 11. Kako se provodi postupak lepanja ? 12. Što su abrazivi kod lepanja i kako se primjenjuju ? 13. Koji su alati kod lepanja ? 14. Kakvo je stanje površine nakon lepanja ? 15. Koje su vrste lepanja (kako se lepanje dijeli) ? 16. Koje su prednosti, odnosno nedostaci lepanja ? 17. Koji su parametri obrade lepanjem (okretaji, posmaci, sile) ? 18. Što je honanje ? 19. Kakve se površine naj češće obrađuju honanjem ? 20. Kako te če postupak honanja ? 21. Objasniti vrste alata kod honanja ? 22. Koje su vrste honanja ? 23. Objasniti lasersko honanje ? 24. Koji su parametri obrade honanjem ? 25. Što je superfiniš ? 26. Kako se obra đuje superfinišom (princip rada) ? 27. Koji se alati koriste kod obrade superfinišem ? 28. Koji su parametri obrade superfinišem ? 29. Koji su dodaci za obradu potrebni kod poliranja, lepanja, honanja i superfiniša ? 30. Koja se stanja površine postižu poliranjem, lepanjem, honanjem i superfinišem ?


Ivo Slade

66


5. Nekonvencionalni načini obrade materijala

Proizvodi izrađeni nekonvencionalnim na činom obrade

Obrada materijala odvajanjem čestice može se obaviti alatima s definiranom geometrijom lata (npr. tokarenje, glodanje, bušenje,...), alatima bez definirane geometrije (npr. brušenje, poliranje, honanje,...) ili alatima bez oštrice – odnosno obradom odnošenjem (npr. elektrokemijskim postupcima, elektroerozijom, ultrazvukom, vodenim mlazom,...) Kod obrade odnošenjem alat obrade nema osnovni oblik koji imaju ostali alati – oblik klina. Tako đer ne mora biti tvr đi od materijala obrade, jer nema kontakta s obratkom. Na alat ne djeluje nikakva mehani čka sila. Na proizvodnju nemaju utjecaj mehani čke karakteristike obratka. Tvrdo ča, čvrstoća i žilavost su nebitni i ne mijenjaju se tijekom obrade. Zato su vrlo bitne fizikalne karakteristike materijala kao električna i toplinska vodljivost. Nekonvencionalni postupci obrade su: - Elektroerozijska obrada – EDM - Elektrokemijska obrada – ECM - Obrada vodenim mlazom - Ultrazvučna obrada - Obrada laserom - Obrada elektronskim mlazom

5.1 Elektroerozijska obrada materijala Obrada elekroerozijom (EDM – Electric Discharge Machining) je proizvodna tehnika koja omogu čuje proizvodnju dijelova od posebnih materijala komplicirane geometrije koji se klasi čnim metodama obrade ne mogu proizvesti. Kod procesa elektroerozije istaknuta karakteristika je precizno upravljanje i kontrola procesa. Prazan bazen erozimata

Sam proces je dosta složen te se za ispravan rad moraju ispuniti uvjeti: Alat i obradak moraju biti u dielektri čnoj tekučini Koristi se istosmjerna elektri čna struja Mora se uspostaviti elektri čno polje izme đu alata i obratka Mora doći do iskrenja i Moraju se maknuti obra đene čestice   

 

Obrada elektroerozijom u dielektričnoj kupki


Ivo Slade

67


Princip rada elektroerozije

Alat - elektroda se spaja na pozitivni pol (izra đuje se od grafita, bakra, mesinga,...) Obradak – elektroda se spaja na negativni pol, tj uvjet je da obradak mora provoditi elektri čnu struju (titan, kaljeni čelici, tvrde čelične legure,...) Dielektrična tekućina mora stvoriti uvjete za elektroeroziju, odnosno mora omogu ćitii nastajanje iskre u to čno određenom trenutku, zatim odvoditi nastalu „strugotinu“ te hladiti alat i obradak. Ostala svojstva koja mora zadovoljiti su što manja gusto ća (viskoznost), mora biti antikorozivan, kemijski postojan, čist,... Podjela, odnosno op ća klasifikacija elektroerozijskig postupaka je: 1. EMD Uranjanjem žiga (potapanjem) 2. EMD „glodanje“ elektrodom 3. EMD Obrada žicom 5.1.1 Elektroerozija uranjanjem žiga

Obradak u dielektri čnoj kupki

Alat - žig ima oblik negativa završenog oblika obratka. Izrađuje se od bakra ili grafita. Kako se pri postupku troši potrebno ga je mijenjati. Alat i obradak su spojeni na elektrode istosmjerne struje i nalaze se pod naponom. Dielektri čna tekučina djeluje kao izolator – nema prolaza struje izme đu alata i obratka Alat je spojen na minus elektrodu – katodu i po činje se polako približavati obratku spojenom na plus elektrodu anodu. Zračnost - razmak izme đu alata i obratka je od 0.025 do 0.75mm Na mjestu gdje su alat i obradak najbliži dolazi do nakupljanja elektrona i stvara se jako elektri čno polje. Napon se kre će od 10 do 20 V.To uzrokuje pove ćanje vodljivosti dielektri čne tekućine.

Elektroerozija uranjanjem žiga

Elektroda - žig (grafitni alat) i gravura u kalupu (ukovnju)

Struje počinje teči, temperatura raste, dolazi do isparavanja dijela dielektri čne tekučine, alata i obratka i stvara se tzv kanal pražnjenja. I. tehnička škola TESLA

Ivo Slade

68

Obrada materijala II - I. dio Kanal se sastoji od ioniziranog plina na visokoj temperaturi – plazme u kojem dolazi do iskre (temperatura je 6000⁰C - 12000⁰C). Nakon iskre temparatura naglo pada, nestanu mjehuri ći pare i na njihovo mjesto ponovo dolazi dielektrična tekučina koja ispire nastale metalne ćestice.

Početak procesa elekrtoerozije Tube – cijev (obradak) Electrode – elektroda (alat) Uiquid level – nivo dielektri čne tekučina

Zbog razvijanja visokih temperatura nedostatak ovog postupka se mogu ća zaostala naprezanja u obratku te potreba dodatnog hlađenja dielektri čne tekućine. Obrada je spora i ne mogu se obra đivati materijali koji ne provode električnu struju. Dobre strane su: mogu ćnost obrade izrazito tvrdih materijala uz uvjet elektri čne vodljivosti, pogodnost za pojedina čnu proizvodnju (izrada alata, kalupa, matrica, žigova, dijelova za turbine,..), velika preciznost (0,002 – 0,02 mm), dobra kvaliteta obrade (N3-N6)

Stvaranje iskre (Spark), pojava mjehura pare (Bubbles) i čestica nastajanje metalnih (Debris) koje se odvajaju

5.1.2 Elektroerozija „glodanje“ elektrodom Kod elektroerozije elektrodom - alat se obradi u željeni oblik te se kratanjem po X, Y, Z koordinatnom sustavu giba i postepano ulazi u obradak te ga na taj na čin obrađuje do završnog oblika obratka. Ako se koristi cililndri čna elektroda ona obi čno rotira. To je dobro kod obrada rupa ili džepova velikih dimenzija.

Alati (bakrene slsktrode) za elektroeroziju

Grafitne elektrode – alati za elektroeroziju


Elektrode mogu biti bakrene ili grafitne. Zbog iskrenja se troše i treba ih mijenjati.

Ivo Slade

69

Obrada materijala II - I. dio 5.1.3 Elektroerozija žicom

Proizvodi elektroerozije žicom

Žica je elektroda koje reže kroz obradak i pri tome se stalno odmotava s jednog kolotura, prolazi kroz obradak i namata na drugi kolotur, kako bi se sprije čilo njeno pucanje. Promjer žice ovisi o materijali te za žice od bakrenih legura je Φ 0.25 mm (standard), dok je za žice od volframa Φ 0.02 – 0.08 mm. Kako se radi o precinom vo đenju žice, vodilice su izrađene od posebnih materijala (safirne vodilice) koji se ne troše. Samo upravljanje je CNC tehnologija. Brzina u XY ravnini je dosta bitna, jer utje če na širinu reza.Žica mora biti napeta kako ne bi došlo do savijanja žice, koje uzrokuje loš proizvod. Time je i definiran oblik proizvoda (reza) koji je uvijek ravan prema vo đenoj žici. Žica je jeftinija od izrade posebnih elektroda u negativu obratka, manje materijala se odvaja, brže je završen proces do kraja. Elektroerozija žicom se može podijeliti na dvije osnovne metode: 

Obrada žicom uronjenog obratka



Obrada žicom uz dobavu dielektri čne tekučine

Umetanje žice u obradak

Obrada elektrerozijom - žicom


Ivo Slade

70

Obrada materijala II - I. dio Prema Faraday-evom zakonu: količina izlučenih tvari na elektrodama u elektrolitu ovisi o jakosti struje, vremenu protoka struje i o materiji koja se izlu čuje Odnosno: kad su dva materijala uronjena u elektrolit priključena na istosmjernu električnu struju dolazi do rastvaranja materijala s obratka, anode (+ pola) i taloženja na alat, katodu (- pol)

5.2 Elektrokemijska obrada Elektrokemijska obrada – (ECM – Electrochemical Machining) je metoda uklanjanja metala elektrokemijskim procesom. Primjenjuje se u masovnoj proizvodnji za obradu ekstremno tvrdih materijala ili materijala koji se teško mogu obraditi konvencionalnim metodama Upotreba elektrokemijske obrade je ograni čena na električno vodljive materijala. Mogu se proizvoditi mali i nepravilni kutovi, komplicirani oblici i šupljine u tvrdim materijalima (titan i njegove legure, kobalt, nikal,...) Elektrokemijska obrada se često naziva i „reverzna galvanizacija“, jer uklanja višak materijala, umjesto da ga dodaje (što je normalan proces galvaizacije). Postupak elektrokemijske obrade je jako sli čan postupku elektroerozije, ali nema iskre i ne troši se alat.

Početno stanje

Završno stanje

To je slično u konceptu za elektri čnu pražnjenje obradu

Proizvodi ECM

Kod elektrokemijske obrade alat je negativno nabijena elektroda (katoda), a obradak je pozitivno nabijena elektroda (anoda) i izme đu njih je vodljiva teku čina (elektrolit). Visoka istosmjerna struja prolazi kroz elektrolit izme đu alata i obratka. Nema dodira izme đu alata i obratka i nema iskrenja.Kod elektrokemijske obrade (ECM) za razliku od obrade elektroerozijom (EDM) nema trošenje alata. Razmak između alata i obratka je izme đu 80 – 800 µm. Katoda (alat) kre će prama anodi (obratku) dolazi do porasta naboja i rastvaranja materijala na obratku. Elektrolit se ubrizgava u me đuprostor i odnosi rastvoreni materijal koji se odvaja od obratka i ulazi u elektrolit. Obradak poprima oblik elektrode – odnosno postaje negativ elektrode. Posmak kojim alat ulazi u materijal je veliki (0,1 – 20 mm/min), što obradu čini dosta brzom. Kako nema iskrenja, nema ni visokih temperatura, ta nama ni zaostalih naprezanja u materijalu. Materiajl od kojeg se izra đuju elektrode (alat) je naj češće: mesing, bakar, bronca


Ivo Slade

71

Obrada materijala II - I. dio Tipi č ne veli č ine pri elektrokemijskoj obradi Izvor elektri č ne struje Napajanje: istosmjerna struja Napon: 5 – 30 V (kontinuirano ili impulsno) Struja: 50 – 40000 A Gusto č a struje: 10 – 100 A/cm 2 Shema i primjer CNC elektrokemijske obrade

Elektrolit – tip i koncentracija Najviše u upotrebi: NaCl – 60 – 240 g/l Č esto korišten : NaNO 3 – 120 – 480 g/l Radna temperatura: 20 - 50 ⁰ C Protok: 1 l/min/100A Brzina strujanja: 1500 – 3000 m/min

Sama obrada može biti: - jednosmjerni ulazak alata u obradak - CNC obrada gdje alat može imati bilo kakvu putanju po XYZ koordinatnom sustavu - rotirajučim elektrodama

Alat izrađen ECM postupkom i gotov proizvod

Shema elektrokemijske obrade rotiraju čim elektrodama

Alatni stroja za elaktrokemijsku obradu se sastoji od: - samog stroja – ku ćište - napajanja - sistema za cirkulaciju elektrolita - upravljačke jedinice

Primjer elektrokemijske obrade – glava brijačeg aparata i ku čište sata


Ivo Slade

72

Obrada materijala II - I. dio 5.3 Obrada vodenim mlazom

Voda u prirodi postepeno obra đuje i oblikuje tvrđi materijal

Mlaznica za rezanje vodenim mlazom

Rezanje mlazom vode (Water Jet) je nekonvencionalni (nestandardni) postupak obrade materijala. Erozija vodom koja u prirodi „obra đuje“ materijal je ubrzana velikom snagom i brzinom vodenog mlaza – mlaz vode je alat obrade odvajanjem čestica. Obrada vodom se koristi brzinama tri puta ve ćim od brzine zvuka – 1000 m/s. Pritisak kojim se mlaz istiskuje penje se kod modernih Warer Jet strojeva do 6000 bara. Za usporedbu prosje čan pritisak u vodovodnim cijevima gradskog vodovoda se kreće oko 6 bara. 1 bar = 100000 N/m 2. Promjeri mlaznica su od 0.1 – 0.5 mm, a debljina reza se kreću od 0.08 - 1.5 mm. Odstojanje mlaznice od obratka je između 2 – 5 mm, ali se može smanjivati ili pove čavati što ovisi o materijalu koji se reže, kvaliteti reza i prepotuci proizvo đača. Dubina reza kod rezanja vodom je do 1 - 50 mm ovisno o vrsti materijala koji se obra đuje. Dodavanjem abraziva u mlaz dubina reza se za mekše materijale pove ćava iznad 500 mm. Zato se obrada vodenim mlazom dijeli na: • Rezanje vodenim mlazom (WJM – Water Jet Machining) • Rezanje vodenim mlazom abrazivom (AJM – Abrazive Jet Machining) Alatni stroj za rezanje vodenim mlazom je sastoji od nekoliko osnovnih sklopova Elektromotora za pokretanje pumpe Pumpe za dobavu visokog tlaka vode – Pomo ću hidrauli čkih pumpi pokre će se pojačalo (servo ure đaj) koji tlači vodu na 4100 bara. Pri tome joj se volumen smanji za oko 13%.  

Rezanje vodenim mlazom

Sistem za WJM Mlaznica za rezanje vodenim mlazom brazivom


Ivo Slade

73

Obrada materijala II - I. dio 



Spremnika (rezervoara visokog pritiska) u koji se tla či voda kako bi se osigurao kontinuitet vodenog mlaza za rezanje Sistama za filtriranje koji moraju zadržati sitne čestice iz vode

Hidraulličke pumpe koje stvaraju ultra visoki tlak

Nastajanje visokog pritiska u pumpi

Sistem za AJM 

 

Upravljačkog sistema koji nadzire cijeli sustav i upravlja mlaznicom Mlaznicom koja usmjerava vodeni mlaz Sabirnim spremnikom (hvata čem mlaza) koji služi za prikupljanje vodenog mlaza, odrezanih čestica i abraziva te blokade mogu ćnosti njihovog povrata na obradak ili okolni prostor i za smanjenje buke

Postupak obrade ovisi o nekoliko faktora. Tlak i brzina vode, promjer i udaljenost mlaznice, vrsta i veli čina abraziva. Obradak rezan vodenim mlazom

Prednosti rezanja vodom: Visoka preciznost. Nema promjene strukture materijala (mikro pucanja, očvršćavanja rezne površine, naprezanja materijala) Izbor stupnja kvalitete reza se kre će od 1 – 5 Zaštićuje životnu i radnu okolinu (prirodni pijesak i voda)  

 


Ivo Slade

74

Obrada materijala II - I. dio 

   

 



 



Veliku brzinu rezanja i rezanje materijala koje je se ne mogu rezati drugim metodama. Smanjenje troškova alata, Rezanje u svim pravcima, Nije potrebno stezanje obratka Hladni proces - nema zagrijavanja za vrijeme rezanja Nema završnih radova na proizvodu Nema opasnih plinova niti prašine za vrijeme rezanja. Obrada razli čitih materijala bez mijenjanja opreme i alata Izrada prototipa ili velikih serija. Visoka fleksibilnost primjene u svim industrijskim granama. Vrlo jednostavna integracija u robotizirane sustave

Rez – obrađena površina reza se može podijeliti u dvije zone prema stanju obra đene površine. Gornja zona je glatko rezana zona do dubine h sc. Donja zona , često nazivana grubom zonom rezanja, je karakteristične tekstura gdje se mogu vidjeti brazde. Površine reza se dijele u 5 grupa prema kvaliteti stanja površine. Ovise o više faktora prikazanih u shemi, kao što su pritisak, promjer mlaznice i grla, brzina mlaza, brzina pomaka mlaznice, udaljenost mlaznice od obratka,...

1 – jako fino, nema brazdi, najprecizniji rez 2 – fino, minimalne brazde 3 – srednje fino, pojava brazdi na donjoj polovici reza 4 – grubo, pune brazde 5 – jako grubo, slaba kvaliteta, rijetko se koristi

Grlo mlaznice se izra đuje od safira, u novije vrijeme od dijamanta


Shematski prikaz geometrije vezane za abrazivno (AWJ) rezanje: - poprečna brzina AWJ rezne glave (v t) - upadni kut ( φ) - udaljenost rezne glave od obratka (h so) - dubina reza (h) - dubina rezanja glatke zone (h sc) - zaostajanje mlaza (l dr) Ivo Slade

75

Obrada materijala II - I. dio Primjeri rezanja vodom Materijal: Debljina: Kvaliteta reza: Vrijeme rezanja:

nehr đajuči čelik 15 mm 1 - jako fino, 6 min 31 sec

Materijal: Debljina: Kvaliteta reza: Vrijeme rezanja:

nehr đajuči čelik isti materijal drugi parametri 15 mm 3 – srednje fino, 1 min 41 sec

Materijal: aluminij Debljina: 30 mm Kvaliteta reza: 2 - fino, Vrijeme rezanja: 47 min 15 sec Dodatna karakteristika: vrlo precizno pra ćenje konture Materijal: alumnijska legura Debljina: 6 mm Kvaliteta reza: 2 - fino, Vrijeme rezanja: 6 min 16 sec Dodatna karakteristika: precizno pra ćenje konture Materijal: plastika oja čana vlaknima Debljina: 20 mm Kvaliteta reza: 2 - fino, Vrijeme rezanja: 1 min 55 sec Dodatna karakteristika: visoka kvaliteta stanja površine Materijal: alatni čelik Debljina: 60 mm Kvaliteta reza: 2 - fino, Vrijeme rezanja: 77 min Dodatna karakteristika: bez odstupanja tolerancije, bez toplinskih deformacija, bez porasta tvrdo će

Stroj za rezanje mlazom vode


Ivo Slade

76


Most sa više glava za rezanje vodenim mlazom

Upravljačka jedinica za CAD rezanje

Mlaznica za rezanje vodenim mlazom abrazivom

Simulacija 3D CAD CAM rezanja

Gotovi proizvodi rezanja vodom


Ivo Slade

77

Obrada materijala II - I. dio 5.4 Obrada ultrazvukom Ultrazvučna obrada (USM ultrasonic machining) je nekonvencionalna metoda uklanjanja materijala abrazijskim djelovanjem emulzije koja se prisilno dovodi izme đu alata i obratka. Za obradu materijala se koriste valovi ultrazvu čne frekvencije (20 kHz do 2 MHz) koji se mogu širiti u bilo kojem mediju. Parametri ultrazvu čne obrade su: • snaga, • frekvencija i • amplituda. Shema ultrazvučne obrade

Frekvencija alata željenog oblika kod ultrazvu čne obrade varira oko 25 kHz. Amplituda se kreće od 15 - 50µm.

Između alata i obratka se dovodi emulzija (kaša) grubih abrazivnih čestica Alat se odre đenom snagom tiska posmakom prema obratku. Kako alat vibrira iznad obratka i tiska uronjenu kašu abraziva, čestice abraziva se utiskuju u alat i obradak.

Ultrazvučna obrada ZERODURA

Frekvencije zvuka infra-zvu čn e frekvencije < 20 Hz, zvu č ne frekvencije 20 Hz – 20 MHz, e frekvencije > 20 MHz ultrazvu čn

U obratku abrazivne čestice uklanjaju krhki materijal postepenim stvaranjem udubina, zatim pukotina. Zbog vibracija i daljnjeg djelovanja sile alata - daljnjim utiskivanjem zrnaca abraziva - dolazi do širenjem pukotina te loma materijala. Ovom metodom se obra đuju materijali koji se ne mogu obra đivati na druge na čine (elektroerozijom ili elektrokemijski). Ultrazvučnom obradom se obrađuju tvrdi i krhki materijali koji nisu električno vodljivi (staklo, plastika, keramika,...) Za razliku od obratka alat se izrađuje od tvrdih materijala na koje abraziv toliko ne djeluje ( čelični alati, alati od nehr đajućeg čelika, specijalne legure za alate) Obrada ultrazukom postiže toleranciju ve ću od 0.0125 mm, dok površinska hrapavost dostiže Ra 0,2 – 1,6 µm. Različiti proizvodi obra đeni ultrazvukom

Obrađeno ultrazvukom


Ivo Slade

78

Obrada materijala II - I. dio Prednosti - precizna strojna obrada krhkih materijala; - izrada rupa malog promjera (0,3 mm); - nema električnog, toplinskog ili kemijskog utjecaja na obradak, Nedostaci - spora skidanja materijala (oko 0,8 cm 3 /min); - alat se brzo troši, - strojna površina i dubina rada su ograni čeni Alatni stroj za ultrazvučnu obradu

Oblici koncentratora eksponencijalni, konusni, stepeničasti

Alatni stroj za ultrazvu čnu obradu je sastavljen od: • Generatora ultrazvu čnih impulsa • Transduktora (pobudne sonde) koji radi principu - piezoelektri čn og efekta Kvarcni generator kod kojeg se primjenom sile te plasti čnom deformacjom kvarca dobije elektri čna polarizacija. - elekrtostriktivnog efekta Elektrostrikcija je osobina obrnuta piezoelektri čnom efektu. Kada se kvarcna pločica stavlja u izmjeni čno električno polje vrlo visoke frekvencije. Ako se frekvencije struje i plo čice poklope nastaje rezonancija koja stvara ultrazvu čne valove. - magnetnostriktivnog efekta Magnetostrikcijski efekt je skraćivanje nekih metala u magnetskom polju. U promjenjivom magnetnom polju dolazi do titranja. • Koncentratora (valovoda) koji pretvara val neadekvatne amplitude iz trasduktora u val željene amplitude • Alat se nalazi na koncentratoru u drža ču alata i fibrira ultrazvu čnom frekvencijom te se giba definiranim posmaom u obradak • Radna ploča sa obratkom koji pliva u kupki emulzije s abrazivnim česticama.

Transduktor, koncentrator, držač alata i alat

Izradak obrađen ultrazvukom


Ivo Slade

79

Obrada materijala II - I. dio 5.5 Obrada laserom

Precizno rezanje laserom

Laser je naprava koja emitira snop fotona iste valne duljine u istom smjeru (koherentni snop). Laser prema engleskom Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation zna či poja čanje svjetla poticanjem emisije zračenja. Za razliku od svjetlosti koju emitiraju uobi čajeni izvori, (npr đaruljle), laserska svjetlost je monokromatska (samo jedne valne duljine, odnosno boje) i usmjerena je u uskom snopu. Snop je koherentan (elektromagnetski valovi su u istoj fazi i šire se u istom smjeru).

Princip rada plinskog lasera

Princip rada lasera Laserska zraka se „proizvodi“ stimuliranjem emisije fotona. Za to su potrebni neki preduvjeti: 1. Svjetlo je kvantizirano u malim paketima energije pod nazivom "fotoni" 2. Laserski medij mora imati energerske razine čija razlika energije mora odgovarati emitiranoj energiji fotona. Fotoni se emitiraju kada energija atoma ili molekula iz višeg uzbu đenog stanje padne u niže energetsko stanje. Razlika je foton. 3. Energija fotona ovisi o frekvenciji

Ef = h ν νf = E2 - E1 E2 i E1 - su energija višeg i enrgija nižeg stanja h je Planckova konstanta 6,626 * 10 -34 Js ν je frekvencija fotona 4. Večina atoma i molekula mora biti u pobu đenom stanju.

5-osni laserski alatni stroj

Pod udarima fotona materijal se topi (tali). Oko laserskog snopa nastrujava zrak i odnosi rastaljeni materijal Neki materijali se ne tale ve ć izgaraju pri visokoj temperatur te isparavaju. Pri takvoj obradi ostaju visoko kvalitetno obrađeni rubovi reza. Laserskim rezanjem mogu se rezati limovi, profili, cijevi,... Sama laserska zraka je potpuno paralelna promjera 1,5 – 12,5 mm. Kao takva nije u činkovita te se sistemom ogledala i leća fokusira u malu to čku promjera do 0,025 mm velikog intenziteta.

Rezanje laserom


Ivo Slade

80

Obrada materijala II - I. dio Opis sheme rada lasera 1. CO2 laser rezonator

2. stražnji ogledalo 3. plin uzbude - stvara svjetlost jedne valne duljine 4. izlazno ogledalo

Npr kod rezanja se mora najprije izbušiti rupa kroz materijal. Pri bušenju se koristi velika snaga lasera. Bušenje traje od 5 do 15 s za lim od nehr đajućeg čelika debljine 14 mm.

.

5. polarizirano ogledalo 6. Teleskopsko ogledalo 7. Ogledalo vođenja zrake

8. stroj za postolje 9. konstantan snop duljine prijevoz 10. Ogledalo vođenja zrake 11. Ogledalo vođenja zrake

12. rezanje prijevoz

13. Ogledalo vođenja zrake 14. prilagodljivo ogledalo 15. Prozor 16. Ogledalo za fokusiranje

17. rezna glava

18. rezna mlaznica

Karakteristike rezanja laserom

Proizvodi izra đeni laserskim rezanjem

- Visoka točnost - Izvrsna kvaliteta reza - Velika brzina obrade - Vrlo mali toplinski utjecaj - Moguća izrada složenih geometrijskih oblike, rupica malog promjera, iskošenih dijelova, ... - Laser reže (i ozna čava) različite vrste materijala - Nema kontakta izme đu materijala (obradka) i alata - Lagana i brza kontrola snage lasera u rasponu 1-100%

Obada laserom se koristi za rezanje metala, plastike, stakla, u industriji, dizajnu, za izradu nakita,...


Ivo Slade

81

Obrada materijala II - I. dio Laseri se dijele prema mediju koji se koristi za proizvodnju laserske zrake: 5.5.1 Laseri s čvrstom jezgrom Čvrsta jezgra je kristal ili staklo. Čvrsta jezgra nikad nije čista, več se u njoj nalaze primjese (ne čistoće). Najčešće nečistoće su Cr - krom, Er - erbij, Ti - titan, Nd – neodimij. Naj češće se koriste umjetno stvoreni Laser sa čvrstom jezgrom

kristali YAG – itrij aluminij fluorid, YLF – itrij litij fluorid, LISAF – litij stroncij aluminij fluorid, SAFIR – aluminijski Oksid. U kombinaciji s nečistočama tvore lasere s čvrstom jezgrom: Ni:YAG, Ti:SAFIR, Cr:SAFIR (rubin), Cr:LISAF, Er:YLF, Nd:staklo, Er:staklo Kao pobuda lasera sa čvrstom jezgrom služi bljeskalica ili svjetlost s nekog drugog lasera

YAG (Y3Al5O12)

je otkriven kasnih 1960-ih ima radnu valnu duljinu 1064 ννm

Rezanje laserom

5.5.2 Plinski laseri

Plinski laser CO2

Plinski laseri koriste plinove (CO 2 - ugljični dioksid, argon, kripton) ili smjese plinova, npr. helij-neon kao aktivni medij za uzbudu rezonatora. Plinski laseri su vrlo spacifi čni zbog vrste plina koji koriste i time rade specifi čne obrade na materijalima koje koriste različite industrije. Od bušenja, rezanja, urezivanja (graviranja), ... Npr. CO2 laseri se koriste u industriji za rezanje i zavarivanje, dok se helij-neon laseri koriste u laboratorijima i školama zbog niske cijene i skoro idealne laserske zrake.

Plinski laser He-Ne (smjesa helij neon)


Ivo Slade

82

Obrada materijala II - I. dio 5.5.3 Laseri s bojilima Laseri s bojama koriste razli čite tekučine za dobivanje određene valne duljine i frekvencije laserske zrake. Koriste se razna organska kemijska otapala (metanol, etanol ili etilen glikol) u koja se dodaju kemijske boje (kumarin, rodamin ili fluorescin). To čni kemijski udio molekula bojila određuje radnu valnu dužinu i frekvenciju lasera. Bojile za laser

Ekspander laserske zrake

Ekspanzijski sustav laserske zrake preuzet je iz opti čkih teleskopa. U tom sustavu zraka s objekta (koji se nalazi u beskonačnosti) ulazi i izlazi paralelno s opti čkom osi. To znači da sustav nema žarišnu duljinu. 5.5.4 Poluvodički laseri Poluvodi čki laseri su obi čno vrlo mali, tako da se mogu koristiti kod potroša čkih uređaja (CD uređaji)

Sprežnici (djelomi čni reflektori)

Poluvodi čki laseri je svjetlo diode unutar šupljine rezonatora. Zbog male veli čine aktivnog medija, laserski izlazi su vrlo razli čiti i zahtijevaju posebnu optiku kako bi proizveli dobru zraku.

Poluvodi čki laser na CD-u

Laser na elektronskom mikroskopu


Zelena zraka poluvodi čkog lasera

Ivo Slade

83

Obrada Materijala 2 - l Dio

Recommend Documents