OBRADA ODVAJANJEM UVOD U OOČ -
-
-
-
Odvajanjem materijala dodaje se vrijednost proizvodu (osim kod skidanja srha) Prednosti o Omogućuje postizanje točnosti, uskih tolerancija i dobre kvalitete obrađene površine, često bez potrebe za naknadnim završnim obradama. o Najbolji (jedini) način da se formiraju oštri rubovi, ravne površine, te unutarnji i vanjski profili. o Može se primijeniti kod gotovo svih poznatih materijala. o Najbolji (jedini) način oblikovanja otvrdnutih (kaljenih) i krtih materijala. o Moguće je obrađivati i najsloženije oblike površina. o Moguće su obrade u širokom rasponu dimenzija (od turbina i aviona do micro obrada). o Uzrokuje vrlo male promjene u materijalu obratka (samo tanki sloj; HAZ, ...). o “Jednostavno” se može automatizirati. o Ekonomičnost i produktivnost (jeftinija i brža) kod maloserijske i pojedinačne proizvodnje. Nedostaci: o Generira odvojene čestice. o Ponekad je za formiranje jednog elementa obratka (tolerirani provrti, utori, ...) potrebno primijeniti više postupaka obrade i alatnih strojeva. o Neki dijelovi zahtijevaju primjenu CNC strojeva i složenog programiranja (više se ne bi trebalo smatrati nedostatkom). o Alatni strojevi i potreba za rukovanjem alatima i obratcima zahtijevaju velik prostor. o Mikroklima je pod jakim utjecajem obradnih procesa (toplina, buka, rashladne tekućine, ulja, ...). o Veliki udio pomoćnih i pripremnih vremena (vrijeme zahvata alata i obratka je ponekad manje od 5% ukupnog vremena protoka pozicije). Shematski prikaz vremena proizvodnje obratka
Pokretači stalnog razvitka tehnologija o Zahtjevi za većom produktivnošću o Zahtjevi za kraćim vremenima obrade o Zahtjevi za većim iskorištenjem alatnih strojeva o Zahtjevi za stalnim povećanjem kvalitete obrade o Zahtjevi očuvanja okoliša o Novi, teže obradivi materijali obradaka
HINKO FUŠ
1
-
Obrada odvajanjem čestica kao sustav
-
Podjela postupaka obrade odvajanjem čestice
-
Podjela strojnih postupaka obrade odvajanjem čestica
-
Vrste gibanja o Glavno gibanje (G) – izvodi se brzinom 𝑣𝑐 (brzina rezanja) i njome se obavlja odvajanje čestica, pri čemu se troši najveći dio snage na alatnom stroju Kružno ili pravolinijsko Kontinuirano ili diskontinuirano o Posmično gibanje (P) – izvodi se brzinom 𝑣𝑓 (posmična brzina) i služi sa održavanje kontakta između alata i obratka Kružno ili pravolinijsko Kontinuirano ili diskontinuirano o Dostavno gibanje (D) – potrebno za dovođenje alata i obratka u zahvat, zauzimanje dubine rezanja, te povrat nakon obavljene obrade HINKO FUŠ
2
-
Podjela tokarenja (sa označenim gibanjima)
-
Podjela glodanja
-
Podjela brušenja
HINKO FUŠ
3
-
Podjela blanjanja
-
Dubljenje
-
Provlačenje
-
Obrada provrta
HINKO FUŠ
4
-
Rezni alat o Osnovni oblik svih reznih alata s oštricom je klin o S obzirom na smjer gibanja klina u odnosu na obradak razlikujemo: razdvajanje (sječenje) i odvajanje (rezanje)
o
o
Osnovni elementi alata
Drška služi za prihvat alata na alatni stroj i za prijenos sila (otpora) rezanja Osnova alata je površina koja osigurava pravilan prihvat alata na stroj Rezni dio alata obavlja proces rezanja Materijali reznih alata (reznog dijela alata) Alatni čelici: 0,6-1,5% C; brzina ~10m/min; temp. izdr. 300°C Brzorezni čelici: legirani Cr, W, Co, V i Mo; brzina 30-40m/min; 600°C Tvrdi metal: sinterirani od tvrdih metalnih karbida (W, Ti, Ta) i veziva; višedijelan (drška od konstrukcijskog čelika) ili “puni” (cijeli alat je TM); Prevučeni tvrdi metali: TiN, Al2O3,, TiCN, ... CVD i PVD postupci prevlačenja; nano prevlake Sitno-zrnati tvrdi metali Keramike: oksidna na bazi Al2O3 i nitridna Si3N4; ojačana vlaknima CBN – kubni nitrid bora PCD – polikristalni dijamant
HINKO FUŠ
5
o o
-
-
Svojstva materijala reznih alata – kvalitativni prikaz Postupci prevlačenja tvrdih metala
Rezni dio alata definiran je s tri površine o 𝐴𝛾 – prednja površina – površina koja je u kontaktu s odlazećom česticom (površina po kojoj klizi odvojena čestica o 𝐴𝛼 – stražnja (slobodna) površina – površina koja je u nepoželjnom kontaktu s površinom obrade o 𝐴′𝛼 - pomoćna stražnja površina Vrste oštrica o Glavna oštrica 𝑆 – presječena je površinama 𝐴𝛾 i 𝐴𝛼 o Pomoćna oštrica 𝑆′ - presječena je površinama 𝐴𝛾 i 𝐴′𝛼 o Mjesto spajanja glavne i pomoćne oštrice je vrh alata, a može biti zaobljen, skošen i oštar
o
-
Oštrica alata je najčešće zaobljena ili ima skošenje. Za razliku od vrha alata kada se zaobljenje ili skošenje mjere u desetinkama milimetra ili čak milimetrima, dimenzije skošenja ili zaobljenja oštrice mjere se u stotinkama milimetra Kutovi alata o Neophodni za određivanje položaja rezne oštrice, prednje i stražnje površine reznog dijela alata o Tehnološki (geometrijski) kutovi Za orijentaciju prednje i stražnje površine 𝛾 – prednji kut (kut prednje površine) 𝛽 – kut kline 𝛼 – stražnji kut 𝛼 + 𝛽 + 𝛾 = 90° Kutevi za orijentaciju rezne oštrice 𝜅𝑟 - kut namještanja glavne oštrice 𝜆𝑠 – kut nagiba glavne oštrice
HINKO FUŠ
6
-
Tehnološki koordinatni sustav
o
o o
𝑃𝑟 – osnovna ravnina: okomita je na pravac glavnog gibanja u promatranoj točki oštrice i istodobno je okomita ili paralelna na neku površinu ili os alata koja je bitna za izradu, oštrenje ili kontrolu alata 𝑃𝑓 – ravnina kretanja – okomita na 𝑃𝑟 i paralelna s pravcem posmičnog gibanja u promatraj noj točki oštrice 𝑃𝑠 – ravnina rezanja – okomita na 𝑃𝑟 i paralelna sa tangentom na oštricu u promatranoj točki oštrice 𝑃𝑜 – ortogonalna ravnina – okomita na 𝑃𝑟 i 𝑃𝑠 Kod pile
o
Kod glodala
o o
HINKO FUŠ
7
o
Kod tokarenja
TEORIJA REZANJA -
-
Znanstvena disciplina kojom se nastoji objasniti utjecaj uvjeta obrade na: o Tijek formiranja odvojene čestice, o Sile i naprezanja koje se javljaju pri obradi o Deformacije pri obradi Proces rezanja definiraj je sučeljem alata i obratka Plastična deformacija i formiranje odvojene čestice –ravninski prikaz
-
Card model – model elementarnih lamela
HINKO FUŠ
8
-
Koeficijent deformacije
𝑎1 𝑎𝑝
𝑏1 𝑏
o
𝜃𝑎 =
o
𝑎𝑝 𝑏𝐿 = 𝐴1 𝑏1 𝐿1 → 𝑎1 = 𝐿 → 𝜃𝑎 = 𝜃𝐿
>1
𝜃𝑏 =
≈1
𝑎
>1
1
Koeficijent deformacije i kut ravnine smicanja
o
𝑎
𝜃𝑎 = 𝑎1 =
𝜋 2
𝑥𝑠𝑖𝑛( −𝜙+𝛾) 𝑥𝑠𝑖𝑛𝜙
𝑝
-
𝐿 𝐿1
𝐿
𝑝
-
𝜃𝐿 =
=
cos(𝜙−𝛾) 𝑠𝑖𝑛𝜙
=
𝑐𝑜𝑠𝛾 𝑡𝑔𝜙
+ 𝑠𝑖𝑛𝛾 → 𝜙
Kinematika procesa – brzine u zoni rezanja (trokut brzina)
o
𝑣𝛾 = ⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ 𝑣𝑐 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑣𝑠ℎ
o
𝑣𝑠ℎ = 𝑣𝑐 cos(𝜙−𝛾)
o
𝑐𝑜𝑠𝛾
𝑣𝑐
𝜋 2
sin( −𝜙+𝛾)
=
𝑣𝑠ℎ 𝜋 2
𝑠𝑖𝑛𝜙
𝑣𝛾 = 𝑣𝑐 cos(𝜙−𝛾)
sin( −𝛾)
=
𝑣𝑠ℎ𝑁 = 𝑣𝑐 𝑠𝑖𝑛𝜙
𝑣𝛾 𝑠𝑖𝑛𝜙
HINKO FUŠ
9
-
Odvojena čestica o Vrste
a) b) c) o o
Lomljena (elementarna) odvojena čestica Nasječena odvojena čestica (više lamela zajedno) Tekuća (kontinuirana) odvojena čestica Na oblik odvojene čestice utječe debljina, kut prednje površine i brzina rezanja Vrste lomača čestice Vanjski i integrirani
o
Lom odvojene čestice
o o
Odvojene čestice kod glodanja – ne može se formirati kontinuirana odvojena čestica Utjecaj dubine i posmaka na oblik odvojene čestice
Vitkost odvojene čestice: 𝑔 =
𝑎𝑝 𝑓
HINKO FUŠ
10
-
Naslaga (naljepak) na prednjoj površini alata – BUE
o
U kojim uvjetima nastaje naljepak
o
-
Utjecaj brzine rezanja na naljepak i oblik odvojene čestice pri obradi izotermno poboljšanog nodularnog lijeva – veća brzina rezanja Sile rezanja o Merchant – ortogonalno rezanje ⃗⃗⃗⃗ 𝐹𝑅 = ⃗⃗⃗ 𝐹𝑐 + ⃗⃗⃗ 𝐹𝑝 𝐹𝑐 – glavna sila rezanja 𝐹𝑝 – pasivna (natražna) sila ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗𝛾 + 𝐹 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐹𝑅 = 𝐹 𝛾𝑁 𝐹𝛾 – tangencijalna sila na p.p.a. 𝐹𝛾𝑁 – normalna sila na p.p.a. ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐹𝑅 = 𝐹 𝑠ℎ + 𝐹𝑠ℎ𝑁 𝐹𝑠ℎ - tang. Sila u ravnini smicanja 𝐹𝑠ℎ𝑁 – norm. Sila u ravnini smicanja
Pojave u ravnini smicanja i na prednjoj površini alata kao trenje 𝐹
Koeficijent trenja na prednjoj površini alata: 𝜇 = 𝑡𝑔𝜌 = 𝐹 𝛾
𝛾𝑁
𝐹
Koeficijent trenja u ravnini smicanja: 𝜇𝑠ℎ = 𝑡𝑔𝜌𝑠ℎ = 𝐹 𝑠ℎ
𝑠ℎ𝑁
HINKO FUŠ
11
o
Koso rezanje ⃗⃗⃗⃗ 𝐹𝑅 = ⃗⃗⃗ 𝐹𝑐 + ⃗⃗⃗ 𝐹𝑓 + ⃗⃗⃗ 𝐹𝑝
o
𝐹𝑅 = √𝐹𝑐2 + 𝐹𝑓2 + 𝐹𝑝2
Kienzle-ov model Sile rezanja važne su u fazi projektiranja strojeva i procesa Nema jedinstvene specifične sile ovisne samo o materijalu obratka, već ona ovisi i o parametrima obrade, geometriji alata,….
𝐹𝑐 𝐴
𝑘𝑐 =
𝑘𝑐 = 𝑘𝑐1𝑥1 ℎ−𝑚 𝐹𝑐 = 𝑘𝑐1𝑥1 𝑏ℎ1−𝑧 𝐹𝑓 = 𝑘𝑓1𝑥1 𝑔ℎ1−𝑥 𝐹𝑝 = 𝑘𝑝1𝑥1 𝑏ℎ1−𝑦 𝑘𝑐1𝑥1 – specifična glavna sila (dobije se pri 𝑏 = ℎ = 1 𝑚𝑚) 𝑘𝑓1𝑥1 – specifična posmična sila (dobije se pri 𝑏 = ℎ = 1 𝑚𝑚) 𝑘𝑝1𝑥1 – specifična pasivna sila (dobije se pri 𝑏 = ℎ = 1 𝑚𝑚) Eksponenti ovisni o materijalu obratka 𝐴 = 𝑎𝑝 ∙ 𝑓 = 𝑏 ∙ ℎ 𝑎𝑝 i 𝑓 – tehnološki parametri 𝑏 i ℎ - fizikalni parametri
≠ 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡 = 𝑓(𝑚𝑎𝑡. 𝑜𝑏𝑟𝑎𝑡𝑘𝑎, 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖 𝑜𝑏𝑟𝑎𝑑𝑒, 𝑔𝑒𝑜𝑚. 𝑎𝑙𝑎𝑡𝑎)
𝑎𝑝
𝑏 = 𝑠𝑖𝑛𝜅
𝑏 – širina nedeformiranog sloja ℎ - debljina nedeformiranog sloja Dijagram specifične sile o ovisnosti o debljini nedeformiranog sloja
Najčešće primjenjivan model za izračun sila rezanja
𝑟
ℎ = 𝑓 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜅𝑟
HINKO FUŠ
12
-
-
-
Rad kod procesa obrade odvajanjem o 𝑊 = 𝑊1 + 𝑊2 + 𝑊3 + 𝑊4 + 𝑊5 ≈ 𝑊1 + 𝑊2 𝑊1 – rad potreban za savladavanje trenja ≈ 15 − 30% Rad potreban za deformaciju i formiranje odvojene čestice ≈ 70 − 85% Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem o 𝑄 = 𝐹 ∙ 𝑣 ∙ 𝑡 – uz pretpostavku da nema gubitaka o Glavni izvori topline: 𝑄𝑑 – deformacija 𝑄𝑡𝑟 – trenje na prednjoj i trenje na stražnjoj površini alata
o
Dijagram raspodjele toplina
o
Toplinska bilanca 𝑄𝑑 + 𝑄𝑡𝑟 = 𝑄𝑜č + 𝑄𝑎𝑙 + 𝑄𝑜𝑏 Raspodjela topline između obratka, odvojene čestice i alata pri obradi čelika prema Kronebergu i Viereggeu
SHIP – sredstva (tekućine) za hlađenje, ispiranje i podmazivanje o Svrha uporabe (učinci) ili tehnološke funkcije SHIP-a Podmazivanje površina alata na kojima se razvija trenje Hlađenje alata i obratka, čime se sprečava povećanje temperature i usporava proces trošenja alata (ili omogućuje obrada većim brzinama) Odvođenje (ispiranje) odvojenih čestica i prašine s alata i obratka, čime se smanjuje trošenje alata i poboljšava kvaliteta obrađene površine Smanjene sila rezanja Kemijska zaštita obrađene površine od štetnog djelovanja okoline (zbog toga SHIP treba imati antikorozijska svojstva) o Vrste Tekućine koje imaju primarno svojstvo hlađenja, a sekundarno (samo djelomično) svojstvo podmazivanja. U ovu skupinu pripadaju vodene emulzije Tekućine koje imaju primarno svojstvo podmazivanja, a sekundarno (samo djelomično) svojstvo hlađenja. Z ovu skupinu pripadaju mineralna, biljna i životinjska ulja, petrolej i sl. HINKO FUŠ
13
o
o
o o
-
Razvijanje se suhe obrade i obrade s minimalnom upotrebom SHIP-a. Sve više pažnje posvećuje se SHIP-u u smislu zaštite okoliša. Bez obzira na povoljno djelovanje na postojanost alata, SHIP-ovi s dodacima Cl se više ne upotrebljavaju zbog dokazanog kancerogenog djelovanja na čovjeka. U sredinama koje su, u smislu zaštite primjerno organizirane, odvojena čestica se prije deponiranje, a u cilju reciklaže, mora isprati, a SHIP-ovi se moraju na odgovarajući način zbrinjavati (biorazgradivost) Način dovođenja Slobodni mlaz Pod niskim tlakom Pod visokim tlakom (zahtjeva zaštitu radnog prostora) U struji stlačenog zraka (sve češće) Hlađenje uvijek treba biti ravnomjerno, hlađenje treba početi prije prvog kontakta alata i obratka, SHIP treba dovesti na pravu lokaciju Primjer dovođenja i primjena
Trošenje i postojanost oštrice reznih alata o Jedna od posljedica opterećenja kojima je alat izložen tijekom procesa obrade, nastaje i proces trošenja. Ulazni parametri mogu se podijeliti u tri skupine Parametri vezani uz pripremak Parametri vezani uz alat Parametri vezani za uvjete obrade
HINKO FUŠ
14
o
Uzročno posljedični lanac trošenja alata
o
Uzroci trošenja su opterećenja kojima je alat izložen tijekom obrade. U osnovi su mehaničke ili fizikalno kemijske prirode, a najčešće se spominju mehanička, kemijska i kemijska Mehanizmi trošenja
o
Udjeli mehanizama trošenja u ukupnom trošenju (ovisi o temperaturi)
o
Oblici trošenja Trošenje stražnje površine Uzroci: prevelika brzina obrade i nedovoljna otpornost trošenju Preporuka: smanjiti brzinu obrade, odabrati alat otporniji na trošenje Kratersko trošenje Uzroci: previsoke temperature obrade Preporuka: smanjiti brzinu obrade, odabrati alat otporniji na trošenje (𝐴𝑙2 𝑂3 prevlaka) HINKO FUŠ
15
o
o
Plastična deformacija Uzroci: previsoke temperature u kombinaciji s visokim pritiscima Preporuka: odabrati tvrđi alat, smanjiti brzinu i posmak Naljepak na p.p.a. (BUE) - važniji Uzroci: premala brzina obrade, neodgovarajući alat (veliki afinitet materijala), preniska temperatura Preporuka: povećati brzinu obrade, odabrati žilaviji alat, po mogućnost s PVD prevlakom, izabrati pozitivniju geometriju Krzanje (krhanje) Uzroci: čestice se savijaju prema oštrici Preporuka: promijeniti posmak, odabrati alternativnu geometriju pločice Zarezno trošenje Uzroci: prevelika brzina obrade ili nedovoljna otpornost na trošenje Preporuka: odabrati alat otporniji na trošenje ili smanjiti brzinu obrade Lom oštrice – važniji Uzroci: prejako trošenje, slaba kvaliteta i geometrija alata, prevelika naprezanja, formiranje BUE Preporuka: smanjiti posmak i dubinu obrade, izbor jače geometrije, preferiranje jednostrane pločice, izbor debljih i većih pločica, izbor žilavijeg alata, povećati stabilnost Uobičajeni položaji oblika trošenja reznih alata
Najčešći oblici i parametri trošenja Trošenje stražnje površine
HINKO FUŠ
16
o
o
Kratersko trošenje
Zajednički prikaz
Kriteriji istrošenosti oštrice reznog alata Alat koji više ne može obavljati zahtijevanu funkciju je dosegao završetak korisnog vijeka trajanja. Kao kriteriji postojanosti mogu se (sve češće) uzeti granične vrijednosti parametara obratka (hrapavost, promjer ili općenito dimenzije) ili mjerljivih veličina procesa (sile, snaga, moment, vibracije,...) Za ocjenu trošenja kod alata s ravnom prednjom površinom dominiraju parametri VB, VBmax, KT, KM i KB, a standardi preporučuju samo prva tri. Kod završnih obrada za nadzor trošenja preporuča se trošenje pomoćne stražnje površine, VbNS, a granična vrijednost ovisi o toleranciji obratka, dok se kod grubih obrada uzimaju parametri VB i KT. Kao kriterij istrošenosti, kod završne obrade, preporuča se parametar hrapavosti obređene površine Ra. Prema međunarodnim standardima za različite materijale alata (HSS, tvrdi metal, keramika) preporučuju se različiti kriteriji istrošenosti. Metode istraživanja postojanosti Trošenje = f (𝑣𝑐 , 𝑓, 𝑎𝑝 , 𝑆𝐻𝐼𝑃, 𝑚𝑎, 𝑚𝑜, 𝑠𝑡𝑟𝑜𝑗, …) Pretpostavka: utvrditi najutjecajnije veličine Taylor-ova istraživanja najutjecajniji faktor je brzina rezanja 𝑉𝐵 = 𝑓(𝑣𝑐 ) Najčešće se dijele na: Dugotrajne (Taylorova istraživanja) – etalon metoda – zasnivaju se na tipskoj krivulji trošenja Kratkotrajne (minuta ispitivanja, ispitivanja kontinuirani povećanjem brzine rezanja, ispitivanja višekratnim ulaskom u zahvat)
HINKO FUŠ
17
o
Tipska krivulja trošenja reznih alata Prikazuje promjenu trošenja stražnje površine alata u ovisnosti o vremenu obrade. Vrijedi za određenu kombinaciju alat – obradak i pri slijedećim uvjetima obrade: 𝐴 = 𝑎𝑝 𝑓 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡, 𝑣𝑐 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡 I – period uhodavanja – veliki intenzitet, ali mali iznos trošenja II – period „normalnog“ trošenja – pravocrtna promjena trošenja u vremenu III period naglog trošenja – veliki porast (kraj vijeka trajanja), katastrofalno trošenje
o
Taylorova metoda određivanja vijeka trajanja oštrice alata – temelji se na određivanju tipskih krivulja trošenja za više brzina rezanja
Taylorovi dijagrami
Pojednostavljeni izraz: 𝑣𝑐 𝑇 𝑚 = 𝐶𝑡 Prošireni izraz: 𝑣𝑐 𝑇 𝑥 𝑓 𝑦 𝑎𝑝𝑧 = 𝐶𝑇 o 𝑣𝑐 – brzina rezanja o 𝑇 – postojanost (trajnost oštrice alata) o 𝑚 – eksponent Taylorove jednadžbe o 𝐶𝑇 – Taylorova konstanta
HINKO FUŠ
18
o
o
Iskazivanje postojanost Izvorno – kroz vrijeme 𝑇 Sve više: duljina puta u smjeru posmičnog gibanja, duljina puta u smjeru glavnog gibanja, broj obradaka Trošenje alata u funkciji planiranja i upravljanja procesom
Postupci obrade raznim alatima geometrijski definirane oštrice Piljenje -
-
-
Piljenje je postupak obrade odvajanjem čestica (rezanjem) koji se upotrebljava u svrhu dijeljenja pripremka (šipke, profili, cijevi) na više komada (izradaka) koji u sljedećoj fazi tehnološkog procesa postaju pripremci za neki drugi postupak obrade. Izvodi se na alatnim strojevima, pilama, ili rjeđe ručno, pri čemu je glavno (rezno) i posmično gibanje pridruženo alatu. Vrsta gibanja određena je vrstom postupka piljenja. Alat - pila, ima više reznih oštrica, od kojih je samo nekoliko istovremeno u zahvatu. Rezne oštrice se nalaze na zubima koji su smješteni na obodu pile. Rezne oštrice periodično ulaze u zahvat s obratkom i izlaze iz njega tako da im je dinamičko opterećenje jedno od osnovnih obilježja. Pile se izrađuju od alatnog i brzoreznog čelika, a mogu biti s umetnutim zupcima od brzoreznog čelika ili tvrdog metala. Osnovni postupci strojnog piljenja o Okvirno – sve se manje koristi
o
-
Tračno – velika upotreba, često se koristi kod piljenja u snopovima, nije bitan promjer obratka (cijevi) o Kružno – piljenje – ograničene dimenzije piljenja (manje od polovice promjera pile) Parametri zahvata kod piljenja 𝐺 – glavno gibanje 𝑃 – posmično gibanje 𝑓𝑧 =
𝑙 𝑘 𝑣𝑓 𝑣𝑣
– posmak po zubu
𝐴 = 𝑏𝑓𝑧 = 𝑏ℎ - površina presjeka rezanja Napomene: varijacije u geometriji zubi, varijacije u rasporedu zubi, parametri obrade HINKO FUŠ
19
Blanjanje -
-
-
Blanjanje je postupak obrade odvajanjem čestica (rezanjem) pretežno ravnih površina. Izvodi se na alatnim strojevima, blanjalicama, pri čemu je glavno gibanje pravolinijsko kontinuirano i sastoji se od radnog hoda, kada alat reže, i povratnog hoda, kada se alat vraća u početni položaj. Posmično gibanje je pravolinijsko diskontinuirano i izvodi se nakon obavljenog povratnog hoda glavnog gibanja. Alat za blanjanje je nož, definirane geometrije reznog dijela, s jednom glavnom reznom oštricom. Noževi za blanjanje se izrađuju od alatnog čelika (rjeđe) i brzoreznog čelika (češće) Osnovna značajka blanjalica je mala proizvodnost pa ih zamjenjuju glodalice. Izuzetak čine dubilice, osobito za izradu ozubljenja. Osnovna podjela blanjanja: o Kratkohodno - glavno gibanje izvodi alat, a posmično gibanje obradak
o
Dugohodno - glavno gibanje izvodi obradak, a posmično gibanje alat
o
Dubljenje – pri dubljenju glavno gibanje izvodi alat, a posmično obradak (kratkohodno blanjanje u vertikalnoj ravnini
Parametri zahvata kod blanjanja o 𝐴 = 𝑎𝑝 𝑓 = 𝑏ℎ - površina presjeka rezanja
HINKO FUŠ
20
-
Oblici obrađenih površina kod blanjanja
Bušenje -
-
Bušenje je postupak obrade odvajanjem čestica (rezanjem) koji se upotrebljava za bušenje provrta manjih promjera (5-10 mm) ili proširivanje provrta većih promjera. Izvodi se na alatnim strojevima, pretežno bušilicama, pri čemu je glavno gibanje kružno kontinuirano, a posmično gibanje pravolinijsko kontinuirano i izvodi se istodobno kad i glavno gibanje (kod blanjanja je drugačije). Ako se obrada izvodi na bušilicama sva gibanja izvodi alat. Alat za bušenje je svrdlo, definirane geometrije reznog dijela, s dvije glavne rezne oštrice i jednom poprečnom oštricom koja otežava obradu. Svrdla se dijele na: spiralna svrdla, svrdla za središnje uvrte te posebna svrdla za duboko bušenje. Bušenje karakterizira: o promjenjiva brzina rezanja duž glavne oštrice, o promjenjivi kutovi rezanja duž glavne oštrice, o otežano odvođenje odvojene čestice i dovod SHIP-a, o mala krutost sustava Kinematika
-
Vrste bušilica – stupna bušilica, viševretena, koordinatna
-
-
HINKO FUŠ
21
-
Spiralno svrdlo
o o
o
Konstrukcija Parametri zahvata kod punog bušenja i proširivanja provrta 𝐷 2
Puno bušenje: 𝑎𝑝 =
Proširivanje provrta: 𝑎𝑝 =
𝑓
𝑓𝑧 = 2 𝐷−𝑑 2
𝐷𝑓𝑧 2 𝑓 2
𝐴= 𝑓𝑧 =
=
𝐷𝑓 4
𝐴=
(𝐷−𝑑)𝑓𝑧 2
Posebne izvedbe Svrdlo za središnje uvrte Stupnjevito svrdlo
HINKO FUŠ
22
o
Stabilnost (krutost) alata – vrlo važno kod bušenja
-
Operacije na bušilicama
-
Duboko bušenje – topovsko svrdlo 𝐷 ≫
𝐿
HINKO FUŠ
23
Upuštanje o
Upuštanje je postupak obrade odvajanjem čestica (rezanjem) koji se upotrebljava nakon bušenja za postizanje točnijeg oblika, ili proširivanja ili oblikovanja već izbušenih provrta. Izvodi se na alatnim strojevima, pretežno bušilicama, pri čemu je glavno gibanje kružno kontinuirano, a posmično gibanje pravolinijsko kontinuirano i izvodi se istodobno kad i glavno gibanje. Ako se obrada izvodi na bušilicama sva gibanja izvodi alat.
o
Alat za upuštanje je upuštalo, definirane geometrije reznog dijela, s više od dvije glavne rezne oštrice.
o
Razni oblici
Razvrtavanje o
o o
Razvrtavanje je postupak obrade odvajanjem čestica (rezanjem) koji se upotrebljava nakon bušenja za konačnu, finiju i precizniju obradu već izbušenih provrta (N5). Izvodi se na alatnim strojevima, pretežno bušilicama, pri čemu je glavno gibanje kružno kontinuirano, a posmično gibanje pravolinijsko kontinuirano i izvodi se istodobno kad i glavno gibanje. Ako se obrada izvodi na bušilicama sva gibanja izvodi alat. Alat za razvrtavanje je razvrtalo, definirane geometrije reznog dijela, s više od dvije glavne rezne oštrice (6-12). Oblici
HINKO FUŠ
24
PROVLAČENJE -
-
-
-
Visokoproduktivan i vrlo precizan postupak za finu obradu provrta, utora i profilnih oblika. Izvodi se na provlakačicama, pri čemu je glavno gibanje pravolinijsko kontinuirano i izvodi ga alat. Posmično gibanje, u većini slučajeva, nije potrebno Alat je igla za provlačenje, definirane geometrije reznog dijela, s više glavnih reznih oštrica, od kojih svaka, jedna iza druge, smještena je na većem promjeru za iznos željene debljine odvojene čestice. Poprečni presjek igle za provlačenje ima oblik poprečnog presjeka obrađene površine (utora). Razlikuju se igle za vanjsku i unutarnju obradu
Podjela prema načinu rada o Provlačenje vučenjem (tanje igle) o Provlačenje tlačenjem (deblje igle) Parametri zahvata
-
Karakteristike: o Postupno rezanje materijala male debljine sa nekoliko zubi istovremeno u zahvatu 𝑚 o Male brzine rezanja, najčešće 4-20 (idu i preko 50) 𝑚𝑖𝑛
o o
Udarna opterećenja alata Alat je skup pa se postupak primjenjuje u serijskoj i masovnoj proizvodnji
TOKARENJE -
-
Tokarenje je postupak obrade odvajanjem čestica (rezanjem) pretežno rotacijskih (simetričnih i nesimetričnih, okruglih i neokruglih) površina Izvodi se na različitim vrstama alatnih strojeva, ali pretežito na tokarilicama. Glavno (rezno) gibanje je kružno kontinuirano gibanje i najčešće je pridruženo obradku Posmično gibanje pridruženo je alatu, u osnovi je pravolinijsko kontinuirano, u pravcu paralelnom osi rotacije obradka (os x). Kada su, u određenom omjeru, uključena posmična gibanja u obadvije osi, nastaje posmično gibanje krivuljnog oblika Alat za tokarenje je tokarski nož definirane geometrije reznog dijela, s jednom glavnom reznom oštricom HINKO FUŠ
25
-
Podjela o Prema proizvedenoj kvaliteti obrađene površine Grubo, završno (čisto) i fino tokarenje o Prema kinetici postupka: Uzdužno i poprečno o Prema položaju obrađene površine Vanjsko i unutarnje o Prema obliku obrađene površine (elementarne površine) Okruglo, plansko (poprečno), konusno, profilno, oblikovno (kopirno), tokarenje navoja i neokruglo
-
Parametri zahvata – brzine rezanja 𝑚
o
Brzina rezanja - 𝑣𝑐 = 𝐷 ∙ 𝜋 ∙ 𝑛 [ ] 𝑠
o
Posmična brzina - 𝑣𝑓 = 𝑓 ∙ 𝑛 [ 𝑠 ]
𝑚
HINKO FUŠ
26
-
Parametri zahvata – shematski prikaz o 𝐴 = 𝑎𝑝 ∙ 𝑓 = 𝑏 ∙ ℎ o
𝑎
𝑝 𝑏 = 𝑠𝑖𝑛𝜅
𝑟
-
ℎ = 𝑓 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜅𝑟
𝑏 – širina nedeformiranog sloja ℎ - debljina nedeformiranog sloja
Sile 𝐹 = 𝑓(𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑗𝑎𝑙 𝑜𝑏𝑟𝑎𝑑𝑘𝑎 𝑖 𝑎𝑙𝑎𝑡𝑎, 𝑟𝑒ž𝑖𝑚 𝑜𝑏𝑟𝑎𝑑𝑒, 𝑔𝑒𝑜𝑚𝑡𝑟𝑖𝑗𝑎 𝑖 𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜š𝑒𝑛𝑗𝑒 𝑎𝑙𝑎𝑡𝑎, 𝑆𝐻𝐼𝑃)
𝐹𝑐 = 𝑏 ∙ ℎ1−𝑚𝑐 ∙ 𝑘𝑐1,1 𝑘𝑐1,1 – specifična glavna sila (dobije se pri 𝑏 = ℎ = 1 𝑚𝑚) 𝑚𝑐 – eksponent koji ovisi o materijalu Alat – tokarski nož o Brzorezni čelik, tvrdi metal, cermet, keramika, CNC, dijamant o Dijamant Ne za kaljene čelike, za temperature do 600°𝐶 a za kaljeni čelik dolazi i do 1000°𝐶, ima afinitet prema čeliku (ugljik), za obradu obojenih materijala o Način stezanja pločice o
-
HINKO FUŠ
27
-
Glavno (strojno) vrijeme obrade o
𝑡𝑔 =
𝐿𝑢𝑘 𝑖 𝑣𝑓
=
𝐿𝑢 +𝐿+𝐿𝑖 𝑖 𝑓∙𝑛
[𝑠]
𝐿𝑢𝑘 [𝑚] – ukupna duljina tokarenja 𝐿𝑢 [𝑚] – duljina potrebnog ulaza 𝐿𝑖 [𝑚] – duljina potrebnog izlaza 𝑖 – potreban broj prolaza 𝑓 [𝑚𝑚] – posmak 𝑛 [𝑠 −1 ] – broj okretaja
ROVAŠENJE -
Proces utiskivanja teksture na okrugle površine koji se najčešće primjenjuje kako bi se olakšalo rukovanje, a ponekad zbog povećanje promjera dijela radi utiskivanja
u druge dijelove te zbog boljeg vizualnog efekta površine GLODANJE -
-
Glodanje je postupak obrade odvajanjem čestica (rezanjem) obradnih površina proizvoljnih oblika Izvodi se na alatnim strojevima, pretežno na glodalicama i obradnim centrima, pri čemu je glavno (rezno) gibanje kružno kontinuirano i pridruženo je alatu. Posmično gibanje je kontinuirano, proizvoljnog oblika i smjera i pridruženo je (najčešće) obradku. Os okretanja glavnog gibanja zadržava svoj položaj prema alatu bez obzira na smjer brzine posmičnog gibanja Alat za glodanje je glodalo definirane geometrije reznog dijela, s više glavnih reznih oštrica koje se nalaze na zubima glodala. Rezne oštrice periodično ulaze u zahvat s obratkom i izlaze iz njega tako da im je dinamičko opterećenje jedno od osnovnih obilježja. Istodobno je u zahvatu s obratkom samo nekoliko reznih oštrica
HINKO FUŠ
28
-
Podjela o Prema proizvedenoj kvaliteti obrađene površine: Grubo, završno i fino glodanje
o
Prema kinetici postupka Istosmjerno i protusmjerno
o
Prema položaju reznih oštrica na glodalu Obodno i čeono Prema obliku obrađene površine (elementarne površine) Ravno (plansko), okretno (okruglo i neokruglo), profilno (glodanje utora raznih profila, modulno glodanje), odvalno, oblikovno (kopirno ili CNC)
o
-
Parametri zahvata o ℎ𝑥 = 𝑓𝑧 sin 𝜑
HINKO FUŠ
29
-
Presjek odvojene čestice o 𝐴𝑥 = 𝑏 ∙ ℎ𝑥
-
Brzine rezanja 𝑚
o
Brzina rezanja - 𝑣𝑐 = 𝐷𝑔 ∙ 𝜋 ∙ 𝑛 [ 𝑠 ]
o
Posmična brzina - 𝑣𝑓 = 𝑓𝑧 ∙ 𝑧𝑔 ∙ 𝑛 [ 𝑠 ]
𝑚
-
𝑓𝑧 [𝑚] – posmak po zubu glodala 𝑧𝑛 – ukupan broj zubi glodala
Sile rezanja o 𝐹𝑐 = 𝑏 ∙ ℎ1−𝑚𝑐 ∙ 𝑘𝑐1,1 Alat – glodalo
o o
o
Definirane geometrije reznog dijela, s više glavnih reznih oštrica koje se nalaze na zubima glodala i mogu biti smještene ili na obodnoj (rjeđe) ili na obodnoj i čeonoj plohi glodala Postoji više kriterija podjele glodala, a najčešće se dijele po obliku i namjeni: valjkasta, čeona, vretenasta s ravnom ili loptastom čelnom plohom, pločasta s pravokutnim ili profilnih poprečnim presjekom, pilasta glodala, odvalna glodala te glodala posebnih oblika Rezni dio glodala izrađuje se od materijala znatno veće tvrdoće od obrađivanog materijala, a najčešće se koriste brzorezni čelici, tvrdi metali, cermet, keramika, te kubni nitrid bora. Od brzoreznog čelika se izrađuje cijelo glodalo HINKO FUŠ
30
-
Glavno (strojno) vrijeme obrade o
𝑡𝑔 =
𝐿𝑢𝑘 𝑖 𝑣𝑓
=
𝐿𝑢 +𝐿+𝐿𝑖 𝑖 𝑓𝑧 ∙𝑧𝑛 ∙𝑛
[𝑠]
𝐿𝑢𝑘 [𝑚] – ukupna duljina tokarenja 𝐿𝑢 [𝑚] – duljina potrebnog ulaza 𝐿𝑖 [𝑚] – duljina potrebnog izlaza 𝑖 – potreban broj prolaza 𝑓𝑧 [𝑚] – posmak po zubu glodala 𝑧𝑛 – ukupan broj zubi glodala 𝑛 [𝑠 −1 ] – broj okretaja
BRUŠENJE -
-
-
-
Vrlo precizan postupak obrade odvajanjem čestica (rezanjem) koji se upotrebljava za finu i pretežito završnu obradu pretežito tvrdih površina ravnog, cilindričnog li složenog oblika Kod najzastupljenijeg, klasičnog brušenja dodatak materijala za obradu brušenjem je od 0,1 − 0,2 𝑚𝑚. Ostvarit razred hrapavosti površina je 𝑁3 − 𝑁6, nosivost površine do 40% Izvodi se na alatnim strojevima, pretežito brusilicama, pri čemu je glavno (rezno) gibanje kružno kontinuirano i pridruženo je alatu. Posmično gibanje je pridruženo (najčešće) obradku, a njegov oblik ovisi o vrsti brušenja Alat za brušenje je brus, s većim brojem reznih oštrica. Rezne oštrice nalaze se na brusnim zrnima, koje su nedefinirane geometrije reznog dijela i koji su osnovni sastojak brusa. Za izradu brusnog zrna najčešće se koriste: korund (𝐴𝑙2 𝑂3 ), silicijev karbid (𝑆𝑖𝐶), kubični bornitrid (CBN) i polikristalični dijamant (PCD) Podjela o Ovisno od oblika površine koje se obrađuju Brušenje okruglih vanjskih površina Brušenje okruglih unutarnjih površina Brušenje ravnih površina Brušenje složenih površina o Ovisno o položaju rezne površine brusa prema obratku Obodno brušenje – brušenje obodom brusa Stranično ili čeono brušenje – brušenje stranicom brusa Profilno brušenje – brušenje površinom brusa složenog oblika
Rezna površina brusa sastoji se od brusnih zrna, veziva i pora (šupljine – služe za prihvat odvojene čestice)
HINKO FUŠ
31
-
-
-
Brusna zrna o Neujednačene i nedefinirane rezne geometrije o Nejednoliko raspoređena na reznoj površini brusa o Često i negativni prednji kut (𝑑𝑜 − 45°) Sile kod brušenja o 𝐹𝑐 – glavna sila brušenja o 𝐹𝑝 – natražna sila brušenja
Označavanje
o
o o
o
Vrsta brusnog zrna A – korund 𝐴𝑙2 𝑂3 C – silicijev karbid B – kubni nitrid bora D – polikristalični dijamant A-B za legirane čelike C-D staklo, keramika, neželjezni materijal B, D skuplji Zrnatost – pokazuje broj očica na jednom colu duljine sita kroz koje su brusna zrna u procesu separacije prošla i zadržala se na prvom sljedećem gušćem situ Stupanj tvrdoće – pokazuje otpor veziva brusa prema izbijanju brusnih urna iz rezne površine brusa u procesu brušenja Suviše mekan brus – intenzivno trošenje brusa – brus brzo gubi geometrijski oblik, povećana je hrapavost obratka Suviše tvrdi brus – spaljivanje brušene površine pojava vibracija, zapunjavanje rezne površine brusa, mali učin brušenja Struktura brusa – pokazuje odnos udjela vezivne mase i mase brusnih zrna prema udjelu pora u cjelokupnom volumenu brusa
HINKO FUŠ
32
-
Proizvodnost procesa brušenja ovisi o reduciranom učinku brušenja o
-
-
𝑄𝑏𝑟 = 𝑎𝑝 ∙ 𝑣𝑓 = ℎ𝑒 ∙ 𝑣𝑏 [ 𝑣
𝑚𝑚3 ] 𝑠
< 𝑄𝑏𝑟,𝑔
ℎ𝑒 = 𝑎𝑝 𝑣𝑓 – ekvivalenta debljina brušenja
𝑣𝑏 – brzina rezanja
𝑏
Pogreške brušenja o Promjena mikrostrukture o Promjena tvrdoće o Spaljivanje ili oksidacija o Pojava zaostalih naprezanja o Nastajanje napuklina Obrada rezne površine brusa Poravnanje ili profiliranje – za nove brusne ploče Oštrenje i čišćenje – rezna zrna su tupa, pore popunjene Samooštrenje rezne površine brusa o Načini obrade rezne površine brusa Jednorezni dijamant, višerezni dijamant, višerezni okretni dijamant, blok s dijamantnom prevlakom, dijamantna rolica, tlačna rolica
HINKO FUŠ
33
Jednorezni dijamant – tokarenje brusne ploče
SUPERFINIŠ -
-
-
Superfiniš ili kratkohodno honanje, je postupak završne obrade odvajanjem čestica (rezanjem) koji se upotrebljava za superfinišu obradu (N1-N3) i za povećanje nosivosti (do 95%) vanjskih okruglih površina. Za razliku od drugih postupaka, obrada se sastoji u tome da se režu (odstranjuju) samo vrhovi neravnina nastali prethodnom obradom (najčešće brušenjem) Glavno rezno gibanje je pravocrtno oscilatorno gibanje alata. Posmično gibanje je pravocrtno uzdužno gibanje alata i istodobno kružno gibanje obradka Alat za superfiniš je brusni element dimenzija 30x50x80 mm, s većim brojem reznih oštrica. Rezne oštrice nalaze se na brusnim zrncima, koje su nedefinirane geometrije reznog dijela i koji su osnovni sastojak brusnog elementa (zrnatosti 300-500) Obavezna je uporaba SHIP-a (smjesa mineralnog ulja i petroleja, ili samo petroleja) Shema (pretvoriti v 2D znate, neste već mala deca)
o
o
Glavno gibanje – izvodi alat Osciliranje 200 − 3000 dupli hod / min Amplituda osciliranja 1-6 mm Pritisak brusnog elementa 0,2-3 bara Posmično gibanje 𝑚 Rotacija obratka 𝑣0 = 10 − 50 𝑚𝑖𝑛
Translacija brusnog elementa 𝑓𝑎 = (0,5 − 0,7)𝐵, 𝑣𝑓𝑎 = 𝑓𝑎 𝑛0
HINKO FUŠ
34
HONANJE -
-
-
-
Honanje je postupak završne obrade odvajanjem čestica (rezanjem) koji se upotrebljava za superfinu obradu (N2-N5) i za povećanje nosivosti (do 95%) unutarnjih okruglih površina. Za razliku od drugih postupaka, obrada se sastoji u tome da se režu (odstranjuju) samo vrhovi neravnina nastali prethodnom obradom (najčešće brušenjem) Glavno rezno gibanje je rotacijsko gibanje alata. Posmično gibanje je pravocrtno uzdužno gibanje alata u određenom omjeru u odnosu na glavno gibanje Alat za honanje je glava za honanje sa hidrauličkim ili mehaničkim razmicanjem brusnih segmenata. Brusni segmenti mogu biti i fiksni, i u tom slučaju se može neznatno korigirati oblik provrta. Rezne oštrice se nalaze na brusnim zrnima, koji su nedefinirane geometrije reznog dijela i koji su osnovni sastojak brusnih segmenata (zrnatosti 300-500) Obavezna je uporaba SHIP-a (smjesa mineralnog ulja i petroleja, ili samo petroleja)
Glavno i posmično gibanje izvodi alat: 𝑚 o Rotacija 𝑣𝑐 = 𝑣𝑟 = 20 − 50 𝑚𝑖𝑛 o
𝑚
Translacija 𝑣𝑓 = 𝑣𝑡 = 15 − 30 𝑚𝑖𝑛
-
Treba voditi računa o omjeru brzina 𝛼 𝑣 o tan 2 = 𝑣𝑐 , 𝛼 = 60 − 90°
-
Specifični pritisak brusnih segmenata o 3-4 bara – kod finog honanja o 4-7 bara – kod grubog honanja
𝑓
Izgled površine obratka prije i nakon superfiniša / honanja ----------------------------------^ LEPANJE -
-
Lepanje je postupak završne obrade odvajanjem čestica (rezanjem) koji se upotrebljava za superfinu obradu (N1-N5) površina različitih oblika. Za razliku od drugih postupaka, obrada se sastoji u tome da se režu (odstranjuju) samo vrhovi neravnina nastali predhodnom obradom (najčešće brušenjem) Glavno rezno gibanje je gibanje alata, proizvoljnog smjera i ovisi o konkretnoj vrsti obrade. Ne može se govoriti o posmičnom gibanju
HINKO FUŠ
35
-
-
-
Alat za lepanje je pasta za lepanje koja se sastoji od abrazivnih (brusnih) zrnaca te smjese ulja, petroleja i masti. Rezne oštrice nalaze se na brusnim zrncima, koji su nedefinirane geometrije reznog dijela i zrnatosti 300-800 Vrste: o Prisilno lepanje – može se ostvariti neznatna korekcija oblika površine , za diskove
o
Lepanje mlazom – velike površine
o
Lepanje umakanjem
o
Poliranje (lepanje glađenjem)
NEKONVECIONALNI POSTUPCI OBRADE (obrada odnošenje, direktno energetski postupci obrade) Alat za obradu ne mora biti tvrđi od obratka – nema klina Praktički nema kontakta niti mehaničkih sila između alata i obratka Mehanička svojstva obratka (tvrdoća. Čvrstoća, žilavost…) ne utječu na proizvodnost obrade ali utječu fizikalna svojstva (el. Vodljivost, toplinska vodljivost,…)
HINKO FUŠ
36
ELEKTROEROZIJSKA OBRADA – EDM Elektroerozijska obrada žigom
-
-
-
-
-
Princip rada postupka sastoji se u električnom pražnjenju između elektroda: alata (katode) i obradka (anode), priključenih na istosmjernu struju i uronjenih u dielektričnu tekućinu. Na mjestu preskakanje iskre dolazi do zagrijavanja, taljenja i isparavanja materijala obradka. Temperature su 6000-12000°C Dielektrična tekućina (tehnička voda ili mineralno ulje) je izolator koji kod određenog napona (do 500V) omogući električno pražnjenje među elektrodama. Drugi zadatak dielektrika je da u neprestranoj struji odnosi produkte izgaranja. Zbog toga se mora filtrirati i hladiti Alat se izrađuje od bakrenih legura ili grafita, složenog je oblika jer je negativ dijela koji se obrađuje i prilikom obrade se troši pa se mora mijenjati. Kod CNC upravljanja, u određenim slučajevima alat može biti i jednostavnih oblika EDM postupak se primjenjuje pri obradi teškoobradivih ali elektrovodljivih materijala (kaljeni čelik, tvrdi metal) i pri obradi površina kompliciranog oblika (alati, kalupi, ukovnji, dijelovi turbina) Karakteristike o Pogodan je postupak za pojedinačnu proizvodnju, jeftiniji je i precizniji od ECM o Kvaliteta obrade N3-N5 o Točnost dimenzija izratka 0,002-0,02 mm 𝑚𝑚3 𝑚𝑖𝑛
o
Manja proizvodnost od ECM < 10000
o o
Dielektrična tekućina mora odvoditi nastalu toplinu i mora se hladiti U obratku mogu ostati zaostala naprezanja od visokih temperatura
HINKO FUŠ
37
Elektroerozijska obrada žicom -
-
-
Alat: o Žica od bakrene legure 𝜙0,25 𝑚𝑚 – standard o Volframova žica 𝜙0,02 − 0,08 𝑚𝑚 Vođenje žice je kroz precizne safirne vodilice otporne na trošenje Žica se kao alat – elektroda troši i nakon upotrebe se baca Žica se odmata s kalema i namata na drugi kalem Brži je postupak sa žicom od EDM postupka sa žigom Brzina gibanja žice u xy ravnini utječe na širinu reza: 𝑚𝑚 o Žica 𝜙0,2 𝑚𝑚 uz 𝑣𝑥𝑦 = 1 𝑚𝑖𝑛 daje širinu reza od 0,25 𝑚𝑚 Numerički upravljani stroj Masa sirovca i do 500 kg
ELEKTROKEMISJKA OBRADA – ECM
-
-
Princip rada postupka zasniva se na spoznaji da ako su dva materijala priključena na istosmjernu struju i uronjena u elektrolit, dolazi do kemijskog rastvaranja metala na anodi (+ pol, obradak) i taloženja na katodi (- pol, alat). Prema Faraday-evom zakonu količina metala koja se rastvara proporcionalna je jakosti struje i vremenu u kojem ona teče između elektroda Elektrolit (otopine NaCL, NaNO3… u vodi) ima zadatak da osigura vodljivost među elektrodama, te da u neprestanoj struji odnosi produkte elektrolize iz zone obrade Alat se izrađuje od bakrenih legura, mesinga ili nehrđajućeg čelika (dobar vodič i koroziono postojan), složenog je oblika jer je negativ dijela koji se obrađuje i prilikom obrade se ne troši ECM postupak se primjenjuje u serijskoj proizvodnji pri obradi teškoobradivih ali elektrovodljivih materijala i pri obradi površina kompliciranog oblika (alati, kalupi, ukovnji, dijelovi turbina i reaktora…)
HINKO FUŠ
38
-
Princip obrade
-
Temelji se na procesu elektrolize. Elektroliza je kemijski proces koji nastaje kada struja teče kroz dvije elektrode uronjene u otopinu. Tipičan primjer su dvije bakrene žice spojene na izvod istosmjerne struje i potopljene u otopinu bakrenog sulfata u vodi
-
Značajke o ECM obradom se oblik alata utiskuje u obradak 𝐴
o
Za točnu i učinkovitu obradu gustoća struje se obično kreće 10 − 500 𝑐𝑚2 , napon 8-30 V
o o
Razmak između obratka i alata je u redu veličina 0,1 mm 𝑚𝑚 Posmak alata se obično kreće u rasponu 0,1 − 20
o
Produkti otapanja, toplina i plinovi se odvode elektrolitom čija se brzina strujanja u 𝑚 prostoru između alata i obratka obično kreću u rasponu 5 − 50 𝑠
o
ECM postupkom se mogu obrađivati svi električni vodljivi materijali, a mehanička svojstva materijala nemaju utjecaja na produktivnost obrade ECM se najčešće koristi za obradu kompleksnih dijelova koji su drugim postupcima obrade teže obradivi Alat ne mora biti tvrđi od obratka, a trošenja alata skoro uopće nema Obzirom da nema kontakta alata i obratka, ECM je pogodan za tankostjene profile i krte materijale Kako ECM nema srha, a gotovo da nema ni zaostalih naprezanja (koristi se za skidanje srha, a nekad i za skidanje slojeva sa zaostalim naprezanjima)
o o o o
𝑚𝑖𝑛
HINKO FUŠ
39
-
Prednosti o
-
Velika proizvodnost (50 000
𝑚𝑚3 ) 𝑚𝑖𝑛
– ne ovisi o mehaničkih svojstvima obratka
o Visoka kvaliteta obrade – N3-N6 o Nema formiranja srha i nema zaostlaih naprezanja na površini obradka o Nema trošenja alata alati mogu biti mekani o Točnost dimenzija izratka – 0,02-0,2 mm Nedostaci o Oprema za ECM je skupa i velik je utrošak energije o Potrebna je velika površina za instalaciju opreme o Mogu se obrađivati samo elektrovodljivi materijali o Elektrolit može izazvati koroziju opreme o Proces nije ekološki bezopasan
OBRADA VODENIM MLAZOM (WJM, AWJM) -
-
-
WJM – obrada vodenim mlazom, AWJM – obrada abrazivnim vodenim mlazom Spadaju u skupinu mehaničkih nekonvencionalnih postupaka obrade odvajanjem – mehanička energija vode i abraziva se koristi kako bi se ostvario proces odvajanja materijala To je proces obrade odvajanjem kojeg karakterizira primjena vodenog mlaza kao reznog alata. Vodeni mlaz malog promjera, velikog tlaka i brzine se kroz mlaznicu usmjerava prema materijalu koji obrađujemo. Uz pretpostavku da se može postići dovoljno visok tlak, dobije se visoka koncentracija energije na maloj površini što omogućuje različite oblike vodenog mlaza kao alata WJM se primjenjuje pri rezanju mekših materijala, a kod tvrdih materijala se koristi AWJM Ulazna voda je obično stlačena na 3500-4500 bara. Pri protiskivanju kroz mlaznicu promjera 0,05 − 1 𝑚𝑚, nastaje vrlo velika brzina mlaza vode Struktura mlaza – povećanjem udaljenosti povećava se razgradnja mlaza. U kompaktnoj jezgri mlaza postoji turbulentno strujanje
Visokobrzinski vodeni mlaz pomiješan s abrazivom odvaja materijal. Obrađuju se kako tvrdi i krti materijali, tako i žilavi. Pri obradi AWJM ne nastaju zone pod utjecajem topline. Na obrađenoj površini ostaje značajna tekstura i konusni oblik reza, što je posljedica dinamike procesa, a značajno utječe na širinu područja primjene AWJM
HINKO FUŠ
40
-
Prikaz stroja
-
Pored visokotlačne pumpe, rezna glava je najvažniji dio sustava, jer se tu kreira mlaz. Ovisno o tome dali se koristi čisti ili abrazivni vodeni mlaz, rezna glava je jednostavnija ili joj se dodaje i glava za abraziv. Mlaznica za vodu se izrađuje od safira, rubina ili dijamanta, a formira vrlo tanak i brz mlaz vode. Promjer je u rasponu 0,05 – 0,5 mm, a na izlazu iz mlaznice voda ima brzinu od 900m/s. Velika brzina vodenog mlaza u komori za miješanje uzrokuje djelomični vakuum koji usisava smjesu zraka i abraziva i odnosi ih dalje s vodenim mlazom. Dalje se, kroz mlaznicu za abraziv, kreće smjesa voda – zrak – abraziv. Mlaznica je dugačka 50-100 mm, promjera 0,5-1,2 mm, a izrađena od tvrdog metala. Osnovne funkcije su ubrzanje abraziva zrnca i fokusiranje mlaza, tako da se na izlazu dobije abrazivni vodeni mlaz s velikom koncentracijom energije ¸
-
Prednosti o Brza priprema (postavljanje i stezanje) i programiranje o Nema izmjene alata o Mala potreba za stegama o Obrada svih 2D oblika (i nekih 3D) o Male posmične sile za vrijeme obrade – obrada tankostjenih obradaka o Gotovo da se ne stvara toplina o Nije potreban početni provrt o Obrada obradaka velike debljine o Ne šteti okolišu
HINKO FUŠ
41
NAPOMENE: -
Rađeno prema predavanjima od strane prof. Tome Udiljaka te Damira Ciglara (ak. god. 2014./2015.) Zbog brzinskog pisanja moguće su gramatičke pogreške pa nemojte zamjeriti
HINKO FUŠ
42
