Obradne tehnologije

Univerzitet u Novom Sadu FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA Odsek za industrijsko inženjerstvo i menadžment

Predavanja iz predmeta:

OBRADNE TEHNOLOGIJE - Radni materijal -

Pripremio: dr NIKOLA RADAKOVIĆ

Novi Sad, 2002. godine

Obradne tehnologije

1

1. UVOD Izučavanja u okviru ovog predmeta će se odnositi na procese obrade, odnosno procese izrade pojedinačnih predmeta, prvenstveno metalnih. U uvodnom delu koji sledi, data su osnovna objašnjenja u vezi sa projektovanjem tehnoloških postupaka izrade predmeta. 1.1 Osnovni pojmovi Proces izrade nekog predmeta se sastoji iz delova procesa koji se nazivaju operacijama. Pod operacijom se podrazumeva zaokruženi deo procesa na predmetu koji se obavlja na jednom radnom mestu, od strane jednog ili više izvršilaca i pomoću sredstava rada postavljenih na radnom mestu. Pod sredstvima rada podrazumevaju se sva sredstva postavljena na radnom mestu koja služe za izvođenje određene operacije: • tehnološki sistem, koji prihvata predmet i ostala sredstva rada i omogućava neophodna kretanja u toku operacije; sastoji se (slika 1.1) iz: − osnovne radne jedinice (mašine ili uređaja), koja ostvaruje potrebna kretanja i nosi ostale elemente, − upravljačkih komponenti, kojima se naredbe od strane izvršioca ili računara za izvršenje pojedinih radnji prenose na izvršne organe osnovne radne jedinice, − uređaja za ulaganje i odlaganje, koji vrše dovođenje predmeta ili alata u položaj za stezanje na osnovnoj radnoj jedinici i odvođenje sa osnovne radne jedinice, • alati, koji se koriste za izvođenje zahvata na predmetu u okviru operacije, • pribori, koji se koriste za pozicioniranje i stezanje predmeta i alata na osnovnu radnu jedinicu.

Slika 1.1 Osnovni elementi tehnološkog sistema

Osnovni delovi operacije su zahvati. Zahvat predstavlja svaki zaokruženi poseban prosti proces unutar operacije. Zahvati se dele na: − osnovne zahvate, koji predstavljaju delove operacije neposredno vezane za promenu oblika ili stanja predmeta, pri radu sa jednim alatom (ili blokom alata) i pri određenom režimu rada; − pomoćne zahvate, koji predstavljaju delove operacije koji nisu neposredno vezani za promenu oblika ili stanja predmeta, ali su neophodni za izvršenje operacije; u

Obradne tehnologije

2

ove zahvate spadaju: ulaganje i odlaganje predmeta ili alata, pomeranje predmeta ili alata u toku operacije itd. Zahvati se dalje mogu raščlaniti na pokrete, kao najmanje delove procesa koji imaju svoju logičnu celinu i vreme trajanja. 1.2 Dokumentacija za proizvodnju Osnova za realizaciju procesa izrade predmeta su dve vrste dokumentacije: − konstrukciona dokumentacija za predmet, čija je uloga da u potpunosti definiše (opiše) sam predmet i − tehnološka dokumentacija za predmet, čija je uloga da u potpunosti definiše način izrade predmeta. Izrada konstrukcione i tehnološke dokumentacije se svrstava u poslove koji se obavljaju u okviru pripreme procesa proizvodnje pre neposredne proizvodnje, kako je prikazano na slici 1.2. Izrada konstrukcione i tehnološke dokumentacije pripada poslovima projektovanja i razvoja. Neki novi proizvod je razvijen (osvojen) tek kada je izrađena konstrukciona i tehnološka dokumentacija za ceo proizvod i pojedinačne predmete koji ulaze u proizvod.

Slika 1.2 Priprema proizvodnje

Konstrukciona dokumentacija se izrađuje u organizacionom delu preduzeća koji se najčešće zove konstrukciona priprema ili konstrukcioni biro. Konstrukciona dokumentacija mora da bude takva da zadovolji zahteve koji su postavljeni za predmet. Za procese obrade kao konstrukciona dokumentacija za predmet koristi se tzv. radionički srtež. Radionički crtež mora u potpunosti da definiše predmet: − oblik predmeta, preko jedne ili više projekcija i eventualnih preseka, pogleda i detalja, − mere za sve površine na predmetu (uključujući i tačnost mera), − zahteve u pogledu kvaliteta obrađenih površina, − materijal koji se koristi za predmet, − posebne zahteve (u pogledu termičke obrade, površinske zaštite itd.). Primer jednog radioničkog crteža dat je na slici 1.3.

Obradne tehnologije

3

Slika 1.3 Primer radioničkog crteža predmeta

Obradne tehnologije

4

Tehnološka dokumentacija izrade nekog predmeta obuhvata obično dve vrste dokumenata: − tehnološki postupak za predmet, kojim se definišu sve potrebne operacije za izradu predmeta i − tehnološke karte (ili operacioni listovi), kojim se definiše način izvođenja pojedinih operacija iz tehnološkog postupka. Rezultat projektovanja tehnološke dokumentacije za određeni predmet je, kako je već pomenuto, dokument ili više dokumenata kojima se definiše proces izrade nekog predmeta. U praksi se javljaju različiti nazivi i različiti oblici dokumenata. Najčešće, postoje dve vrste dokumenata: jedan dokument za celokupan proces izrade predmeta, koji se naziva tehnološki postupak ili postupak rada i koji sadrži spisak operacija sa najneophodnijim podacima za svaku operaciju (redni broj operacije, naziv operacije, radno mesto i vreme operacije) i niz dokumenata za svaku pojedinačnu operaciju, koji se nazivaju tehnološka karta, operacioni list, sadržaj operacije itd. i koji sadrži sve potrebne podatke za izvođenje svake pojedinačne operacije iz tehnološkog postupka. Primer jedne tehnološke karte dat je na slici 1.4. Tehnološka karta se dostavlja izvršiocu na radnom mestu za izvođenje te operacije. U slučaju da se operacija izvodi na numeričkoj mašini, tehnološka karta se koristi kao podloga za izradu NC programa.

Slika 1.4 Primer tehnološke karte

Obradne tehnologije

5

U opštem slučaju, kada se posmatra bilo koji proces obrade metala, tehnološkim postupkom se definišu svi potrebni podaci za proces izrade predmeta, što u opštem slučaju podrazumeva: − određivanje polaznog materijala za izradu predmeta, − izbor vrste procesa obrade koji će se koristiti za izradu predmeta, − određivanje strukture celokupnog procesa izrade predmeta, odnosno operacija koje su neophodne, sa redosledom izvođenja, − izbor radnih mesta (mašina) na kojima se obavljaju pojedine operacije, − određivanje strukture pojedinih operacija (sadržaja rada), odnosno pojedinačnih zahvata koje treba obaviti unutar operacije, sa redosledom izvođenja, − određivanje načina pozicioniranja i stezanja predmeta na mašini i potrebnih pribora, − izbor alata koji se koriste za izvođenje pojedinih zahvata, odnosno cele operacije, − određivanje režima rada koji se koriste za izvođenje pojedinih zahvata, − određivanje vremena za pojedine zahvate i za celu operaciju. 1.3 Metode projektovanja tehnoloških postupaka Pri projektovanju tehnoloških postupaka u praksi se primenjuju različite metode, zavisno od karakteristika prisutnih u okviru preduzeća, kao što su: − karakteristike programa proizvodnje: količine predmeta koje se izrađuju, širina asortimana različitih predmeta (broja različitih predmeta), stepen sličnosti predmeta u pogledu oblika, dimenzija i ostalih zahteva itd. − karakteristike vezane za raspoložive kapacitete: vrsta i broj različitih raspoloživih mašina u pogonu, način upravljanja mašinama (konvencionalne ili numerički upravljane), mogućnosti mašina itd. − karakteristike vezane za organizaciju preduzeća: ukupan stepen razvoja organizacije proizvodnje, stepen učešća pripreme proizvodnje u procesu proizvodnje, nivo tehnološke pripreme proizvodnje itd. Na osnovu analize načina projektovanja tehnoloških postupaka u velikom broju preduzeća, mogu se izdvojiti četiri osnovne metode: − projektovanje uz ponavljanje, − projektovanje uz podešavanje, − varijantno projektovanje i − novo projektovanje. Navedene metode su opisane u nastavku. 1.3.1 Projektovanje uz ponavljanje Projektovanje uz ponavljanje predstavlja najjednostavniji način izrade tehnološkog postupka. Za neki novi tehnološki postupak se koristi već postojeći, pri čemu je potrebno izvršiti samo formalne izmene vezane za novi predmet, bez izmena podataka vezanih za sam proces izrade predmeta. Metoda se koristi u preduzećima u kojima je i inače nivo razrade tehnoloških postupaka veoma nizak. Izlazni dokument, tj. tehnološki postupak za predmet se sastoji najčešće samo

Obradne tehnologije

6

od spiska operacija koje treba izvesti uz normirana vremena za operacije, a bez ostalih podataka (sadržaja operacije - zahvata, alata, režima itd.). Tehnološki postupak ovde prvenstveno ima za cilj utvrđivanje elemenata za kalkulaciju, a osnova za proces izrade predmeta je konstrukcioni crtež predmeta, tako da je rešavanje svih problema vezanih za izradu ostavljeno neposrednim izvršiocima, koji moraju da budu nadprosečno osposobljeni. Karakteristika ove metode je vrlo nizak stepen tehnološke pripreme, a sama proizvodnja i nije organizovana kao prava industrijska proizvodnja. Međutim, veoma često se ovakav nivo razrade tehnoloških postupaka sreće i u preduzećima koja se na uspešan način bave pojedinačnom proizvodnjom, kao što su alatnice ili radionice za izradu rezervnih delova, gde se konstrukciji predmeta pridaje veoma velika pažnja, a manji je problem sam proces izrade. 1.3.2 Projektovanje uz podešavanje Projektovanje uz podešavanje se primenjuje kada se radi o geometrijski i tehnološki sličnim predmetima i svodi se na izmenu i prilagođavanje postojećeg tehnološkog postupka. Projektovanje obuhvata: pronalaženje sličnog tehnološkog postupka, podešavanje redosleda operacija (ako je potrebno), podešavanje sadržaja operacija (najčešće vrlo malo), izmenu alata, režima i vremena u okviru pojedinih operacija. Ovo je često primenjivan metod, jer značajno skraćuje vreme tehnološke pripreme, a ujedno doprinosi tipizaciji (ujednačenosti) procesa izrade predmeta: isti redosled operacija, isti ili sličan redosled zahvata (sadržaja operacije), uglavnom isti alati, bliski režimi rada. Pošto ovde suštinski problem predstavlja pronalaženje odgovarajućeg, sličnog predmeta, radi pojednostavljenja posla preporučljivo je koristiti klasifikaciju predmeta. U slučaju da se ne pronađe sličan predmet, mora se ići na potpuno novo projektovanje (kasnije opisana metoda). 1.3.3 Varijantno projektovanje Kod varijantnog projektovanja koriste se već postojeći standardni tehnološki postupci u okviru grupe sličnih predmeta - familije. Kod ove metode podrazumeva se prethodno razvrstavanje svih predmeta u grupe (familije) po sličnosti i projektovanje grupnog postupka za svaku formiranu grupu. Pri razvrstavanju predmeta i formiranju grupa sličnih predmeta preporučljivo je koristiti sisteme klasifikacije. Kada se projektuje tehnološki postupak za neki konkretan predmet, kao polazni se koristi grupni postupak, koji važi za grupu kojoj predmet pripada, a projektovanje se svodi na podešavanje grupnog postupka prema karakteristikama konkretnog predmeta. Dobijeni tehnološki postupak za konkretan predmet predstavlja u stvari varijantu grupnog postupka. Tehnološki postupci za pojedinačne predmete, odnosno varijante grupnog postupka, se projektuju na bazi geometrijskih karakteristika predmeta (prisutnost određenih površina, razlike u dimenzijama, ...), na bazi tehnoloških karakteristika (tačnost, kvalitet površine, zahtevi u pogledu načina obrade, ...) ili na bazi organizacionih karakteristika (broj komada koji treba da se proizvede, veličina serije, ...). Metoda je pogodna za preduzeća čiji je program proizvodnje pogodan za grupisanje, odnosno čiji program proizvodnje čine predmeti koji nemaju velikih razlika u pogledu oblika, dimenzija itd. Osnovna karakteristika ove metode je da zahteva težak i dugotrajan posao na početku: klasifikaciju predmeta, formiranje grupa sličnih predmeta i projektovanje grupnih postupaka. Ali, nasuprot tome, projektovanje tehnoloških postupaka za pojedinačne

Obradne tehnologije

7

predmete je svedeno na lak i kratkotrajan posao, što je ujedno jedna dobra odlika metode. Druga dobra odlika metode je zagarantovana tipizacija (ujednačenost) tehnoloških postupaka za slične predmete, što je rezultat od velikog značaja. 1.3.4 Novo projektovanje Novo projektovanje se primenjuje ukoliko se prave potpuno novi tehnološki postupci, što se dešava kada zbog velikih geometrijskih i tehnoloških razlika u odnosu na ranije izrađivane predmete ne postoji mogućnost da se iskoriste već postojeći tehnološki postupci. Celokupan sadržaj tehnološkog postupka se određuje na bazi crteža i uz primenu raspoloživih pomoćnih sredstava za projektovanje. U odnosu na prethodne tri metode projektovanja, proces projektovanja po ovoj metodi je znatno kompleksniji. Na slici 1.5 prikazane su aktivnosti koje se obavljaju kod novog projektovanja. Aktivnosti

Potrebni podaci

Analiza predmeta − ispitivanje konstrukcione dokumentacije − razmatranje mogućnosti izrade predmeta Utvrđivanje polaznog materijala − određivanje polufabrikata − određivanje vrste materijala − utvrđivanje mera sirovog komada − proračun težine

Podaci o materijalima

Određivanje operacija − određivanje sadržaja rada - potrebnih zahvata − određivanje redosleda zahvata − određivanje načina pozicioniranja i stezanja predmeta − razmatranje alternativnih mogućnosti

Podaci o zahvatima Podaci o operacijama

Određivanje sredstava za rad − izbor mašina − izbor pribora za pozicioniranje i stezanje predmeta − izbor alata

Podaci o mašinama Podaci o priborima Podaci o alatima

Određivanje elemenata za izvođenje operacija − određivanje režima obrade − određivanje osnovnih vremena − određivanje pomoćnih vremena, pripremno-završnog vremena i vremena trajanja operacija − oblikovanje dokumenta

Podaci o režimima obrade Obrasci za proračun osnovnih vremena Podaci o pomoćnim i pripremno-završnim vremenima

Slika 1.5 Aktivnosti pri projektovanju tehnoloških postupaka

Tehnolog koji treba da izradi tehnološki postupak ispituje na početku novog projektovanja konstrukcionu dokumentaciju u odnosu na opšte mogućnosti izrade predmeta, a takođe i u odnosu na zahteve u pogledu potrebne obrade, pri čemu ima u vidu raspoložive mogućnosti

Obradne tehnologije

8

kapaciteta za obradu u okviru preduzeća. Eventualne potrebne izmene se izdiskutuju sa konstruktorom i po potrebi se unesu u konstrukcionu dokumentaciju. Nakon toga se vrši utvrđivanje polaznog materijala (vrste materijala i dimenzija polaznog materijala), pri čemu to može da bude i aktivnost koju je obavio konstruktor, a tehnolog vrši analizu i prihvatanje odluke konstruktora. Prvi korak stvarnog projektovanja je određivanje operacija i sadržaja rada u njima - zahvata. U praksi tehnolozi ovaj posao uglavnom obavljaju na dva načina. Prvi način je sledeći: odmah se, na osnovu iskustva tehnologa i sagledavanja predmeta kao celine, odrede sve potrebne operacije sa redosledom izvođenja. Nakon toga se za svaku operaciju utvrđuju potrebni zahvati obrade sa redosledom izvođenja, pri čemu se preliminarno izabere i radno mesto - mašina (gupa mašina) na kojoj će se operacija izvoditi. Ujedno se određuje način pozicioniranja i stezanja predmeta na mašini. Drugi način je sledeći: najpre se predmet rastavi na elementane površine od kojih se sastoji. Zatim se, posmatrajući karakteristike elementarnih površina (tip, zahtevi u pogedu kvaliteta), odrede potrebni zahvati obrade za svaku od njih. Na taj način se dobija ukupan sadržaj rada koji na predmetu treba izvesti. Nakon toga se, na osnovu određenih kriterijuma, utvrđuju prvenstva između pojedinih zahvata obrade kako bi se dobio redosled njihovog izvođenja. Na kraju se, opet po određenim kriterijumima (na primer: spajanjem zahvata koji redosledno idu jedan za drugim, a mogu se izvesti na istoj mašini uz isto stezanje), vrši grupisanje zahvata u operacije. I pri ovom načinu vodi se računa o raspoloživim radnim mestima - mašinama za izvođenje operacija i određuje način pozicioniranja i stezanja predmeta na mašini. U sledećem koraku vrši se izbor sredstava za rad za sve operacije: konkretne mašine, pribora za pozicioniranje i stezanje i alata za izvođenje svih zahvata unutar operacija. U specifičnim slučajevima, kada se ne mogu koristiti standardni pribori i alati, daju se podloge za konstruisanje i izradu specijalnih pribora i alata. U poslednjem koraku vrši se određivanje svih neophodnih elemenata za izvođenje operacija: režima rada za sve zahvate obrade, osnovnih vremena (za sve zahvate obrade - na osnovu usvojenih režima rada), pomoćnih vremena (za pomoćne zahvate unutar operacije), što u rezultatu daje ukupno vreme trajanja svake operacije. Takođe, određuje se pripremnozavršno vreme. Na kraju se vrši izrada i štampanje izlaznog dokumenta za proizvodnju tehnološkog postupka i tehnoloških karata. Posebno, za operacije koje se izvode na numerički upravljanim mašinama, vrši se izrada NC programa. * Sve nabrojane metode projektovanja tehnoloških postupaka se u praksi primenjuju, pri čemu neka preduzeća primenjuju samo jednu metodu, ali dosta je čest slučaj da se i u okviru istog preduzeća primenjuje više metoda. 1.4 Struktura procesa projektovanja tehnoloških postupaka Projektovanje tehnoloških postupaka obrade se može, kako je prikazano blok dijagramom na slici 1.6, uslovno podeliti u tri koraka: Korak 1: Određivanje varijante procesa rada, Korak 2: Određivanje varijante postupka rada i potrebnih operacija i Korak 3: Određivanje elemenata za izvođenje operacija.

Obradne tehnologije

9

Slika 1.6 Koraci pri projektovanju tehnoloških postupaka

U prvom koraku projektant, na osnovu prethodno izvršenih analiza predmeta, donosi koncepcijsku odluku o vrsti procesa koje će primeniti da bi se predmet izradio. U drugom koraku projektant za usvojenu vrstu procesa rada, određuje strukturu celokupnog procesa izrade predmeta i sve potrebne operacije. U trećem koraku projektant rešava svaku pojedinačnu operaciju: određuje strukturu operacije (redosled izvođenja zahvata), bira ili projektuje radno mesto (tehnološki sistem) na kom se operacija izvodi, određuje potrebne alate, režime rada i vremena rada. Aktivnosti koje se obavljaju u pojedinim koracima projektovanja tehnoloških postupaka prikazane su u blok dijagramu, datom na slici 1.7.

Obradne tehnologije

Slika 1.7 Aktivnosti pri projektovanju tehnoloških postupaka obrade

10

Obradne tehnologije

11

2. ODREĐIVANJE VARIJANTE PROCESA RADA Kako se svaki predmet, u opštem slučaju, može izraditi na više načina, u ovom koraku se, na osnovu zahteva postavljenih za predmet, vrši analiza mogućih varijanti celokupnog procesa izrade predmeta i bira optimalna varijanta. Pri tome se uzimaju u obzir sledeći osnovni kriterijumi: • zadovoljenje projektovanog KVALITETA, • ostvarenje potrebne i dovoljne PRODUKTIVNOSTI i • ostvarenje maksimalne EKONOMIČNOSTI. Određivanje varijante celokupnog procesa izrade predmeta se svodi na odlučivanje, na strategijskom nivou, kojim procesima rada će se predmet izraditi i, zavisno od toga, koji polazni materijal će se koristiti. U okviru toga, najpre se vrši analiza predmeta u pogledu količina i ostalih parametara bitnih za izvođenje procesa njegove izrade, zatim se definišu moguće varijante izvođenja procesa rada, izabere najpovoljnija varijanta i konačno odredi polazni materijal. 2.1 Analiza predmeta Cilj ove analize je da se projektant tehnološkog postupka u potpunosti upozna sa zadatkom koji mu predstoji i da sagleda osnovne zahteve koji su postavljeni preko konstrukcione dokumentacije predmeta. 2.1.1 Analiza konstrukcione dokumentacije U okviru ove analize, na osnovu crteža predmeta, vrši se: • analiza usaglašenosti konstrukcione dokumentacije i • analiza parametara bitnih za projektovanje tehnološkog postupka. Analiza usaglašenosti konstrukcione dokumentacije obuhvata provere crteža predmeta: da li je crtež važeći i da li je u saglasnosti sa pravilima tehničkog crtanja. Ovo se radi da bi se u startu izbegao nepotreban rad na nečemu što može biti pogrešno zbog neusaglašenosti crteža. Ove provere obuhvataju: − proveru da li je crtež overen (odobren) od strane nadležne osobe; ova mera je neophodna kako bi se izbeglo korišćenje eventualnih nevažećih (zastarelih) verzija konstrukcione dokumentacije; − proveru da li je crtež jasan, odnosno da li sadrži sve potrebne projekcije, preseke, prodore i detalje, koji su neophodni za dobijanje jasne slike o predmetu; − proveru da li su date sve mere na crtežu, da li je kotiranje ispravno i da li sve mere imaju naznačenu tačnost (za tolerisane mere - preko zahtevanih tolerancija, za slobodne mere - preko pozivanja na standard koji propisuje tolerancije slobodnih mera); − proveru da li su ispravno definisani eventualni zahtevi u pogledu odnosa pojedinih površina (paralelnosti, upravnosti itd.); − proveru da li za su sve površine na predmetu naznačeni kvaliteti obrađene površine i da li je to urađeno na ispravan način.

Obradne tehnologije

12

U slučaju da se analizom utvrde određene neusaglašenosti, one se pre startovanja na izradi tehnološke dokumentacije moraju rešiti sa izradiocem konstrukcione dokumentacije, kako bi se izbegle kasnije greške. Analiza parametara bitnih za projektovanje tehnološkog postupka obuhvata sagledavanje eventualnih posebnih zahteva koji su postavljeni pred predmet, a odnose se na tehnološki postupak njegove izrade: zahteva u pogledu termičke obrade (cementiranja, kaljenja), zahteva u pogledu površinske zaštite (bojenja, bruniranja itd.). 2.1.2 Analiza predmeta u pogledu oblika Cilj ove analize je da se utvrdi u koju grupu predmeta po obliku spada posmatrani predmet. Ovo je aktivnost koju projektant svakako obavi, iako je nigde ne evidentira. Kada projektant svrsta posmatrani predmet u neku tipičnu grupu, na primer u osovine, on može da pregleda ranije projektovane tehnološke postupke za osovine i da se njima posluži. Ako u preduzeću postoji sistem klasifikacije i grupisanja predmeta u grupe po sličnosti, ovo omogućava mnogo lakše projektovanje tehnološkog postupka za novi predmet. Jedan način olakšanja je da se, na osnovu klasifikacionog broja za novi predmet, pronađu najsličniji predmeti i da njihovi tehnološki postupci budu osnova za projektovanje novog tehnološkog postupka. Drugi način je da za pojedine grupe sličnih predmeta unapred postoji tzv. tipski tehnološki postupak. U tom slučaju, kada se izvrši klasifikacija novog predmeta, on pripadne određenoj grupi predmeta i onda se za izradu tehnološkog postupka za novi predmet kao osnova koristi tipski tehnološki postupak za tu grupu. 2.1.3 Analiza predmeta u pogledu količina Količina predmeta je značajan parametar pri projektovanju tehnološkog postupka izrade predmeta. Količina predmeta ima uticaja već na startu, kod izbora procesa koji će se primeniti, a i kasnije pri određivanju sredstava rada na kojima će se pojedine operacije izvoditi. Količina predmeta koju treba izraditi mora se posmatrati u sklopu ukupnog programa proizvodnje preduzeća. Celokupan proizvodni sistem je projektovan i postavljen u zavisnosti od karakteristika ukupnog programa proizvodnje. Osnovne karakteristike programa proizvodnje su: − struktura programa (asortiman) - pj, odnosno broj različitih predmeta (predmeta) u okviru programa proizvodnje i − količine (obim) predmeta - qj, odnosno količine pojedinačnih predmeta (predmeta) iz programa proizvodnje, izražene obično u (kom/god). Nije u pogledu primene sredstava rada svejedno da li program proizvodnje čini mali broj predmeta sa veoma velikim količinama ili veoma veliki broj predmeta sa relativno malim količinama. Zavisnost između karakteristika programa proizvodnje, preko odnosa pj - qj, i karaktera sredstava rada koje treba primeniti je prikazana na slici 2.1.

Obradne tehnologije

13

Slika 2.1 Zavisnost primenjenih sredstava rada od karakteristika programa proizvodnje Količine predmeta koje treba izraditi utiču direktno na produktivnost sredstava rada koja treba primeniti (i mašina i alata). Najprostije, što su veće količine koje treba izraditi, to treba da budu produktivnija sredstva rada koja se primenjuju. U vezi sa količinama predmeta je i stepen automatizacije sredstava rada. Što su veće količine predmeta to je opravdanija primena automatizacije, kako bi se vreme operacije skratilo. 2.1.4 Analiza predmeta u pogledu tehnologičnosti Cilj ove analize je da se utvrdi koliko je predmet, definisan konstrukcionom dokumentacijom, tehnologičan. Pri tom se pod pojmom tehnologičnosti podrazumeva pogodnost za izradu. Što je predmet tehnologičniji, on je pogodniji za izradu. U okviru ove analize, projektant tehnološkog postupka treba da oceni da li će mu neki detalji, rešeni od strane konstruktora na određen način, praviti problema u definisanju načina obrade tih detalja. Neki od problema koji se mogu javiti na obrtnim predmetima su sledeći: − težak pristup alata pri obradi pojedinih površina; ovo je problem koji se može javiti kod stepenastih osovina - ako se prečnici pojedinih stepenastih površina ne smanjuju na jednu i drugu stranu osovine; − nije predviđen izlazni žljeb za alat za površinu (spoljašnju ili unutrašnju) koja je predviđena da se brusi ili na kojoj je predviđen navoj; − mogućnost deformisanja predmeta pri stezanju ili obradi; deformisanje zbog sila rezanja je moguće, na primer, kod vitkih osovina (odnosa dužine i prečnika preko 12); deformisanje zbog sila stezanja je moguće, na primer, kod čaura ili prstenova male debljine zida;

Obradne tehnologije

14

− na predmetu tipa osovine nisu predviđena središna gnezda; za sve stepenaste osovine najpogodnije pozicioniranje i stezanje je u središnjim gnezdima preko šiljaka, naročito ako je neke površine potrebno brusiti. Neki od problema koji se mogu javiti na prizmatičnim i kutijastim predmetima su sledeći: − težak pristup alata pri obradi pojedinih površina; ovo je problem koji se može javiti, na primer, kod obrade unutrašnjih otvora na kutijastim predmetima ili kod obrade otvora na površina koje su pod uglom; − otežano rešavanje pozicioniranja i stezanja; ovo je problem koji se može javiti u slučaju da je potrebno bušiti nekoliko rupa na malom rastojanju na konvencionalnoj bušilici - bliska rastojanja rupa stvaraju problem u izradi pribora (ploče) za vođenje burgije pri bušenju; − otvor za vijak i upuštena površina koja je predviđena da bude sedište vijka (upust za vijak) nisu po standardu; upust za vijak, ako je po standardu, omogućava i primenu standardnog upuštača, a ako nije, zahteva specijalan upuštač; − nije predviđen uzdužni žljeb za izlaz tocila za stepenastu površinu koja je predviđena da se brusi. U slučaju da se analizom utvrde detalji na predmetu koji nisu tehnologični tj. nisu pogodni za obradu, a mogu se izmeniti bez posledica u pogledu zahteva postavljenih pred predmet, oni se pre startovanja na izradi tehnološke dokumentacije moraju rešiti sa izradiocem konstrukcione dokumentacije, kako bi se omogućila što lakša izrada predmeta. 2.2 Izbor osnovne varijante procesa rada Izbor osnovne varijante procesa rada svodi se na to da projektant - tehnolog, na osnovu karakteristika konkretnog predmeta, odredi vrstu ili vrste procesa koji će se koristiti pri njegovoj izradi. Kada su u pitanju procesi obrade, osnovne varijante koje dolaze u obzir se mogu svesti na sledeće: − obrada rezanjem tj. skidanjem strugotine, − obrada deformisanjem, − obrada livenjem, − nekonvencionalne vrste obrade i − kombinacija više vrsta procesa. Ponekad je vrstu obrade vrlo lako odrediti, jer dolazi u obzir samo jedna vrsta obrade. Ali, ponekad u obzir dolazi više varijanti procesa i tada se mora birati najpovoljnija. Koje varijante procesa obrade dolaze u obzir u konkretnom slučaju, zavisi prvenstveno od karakteristika predmeta: oblika, dimenzija, materijala, zahtevanog kvaliteta obrađenih površina, tačnosti mera i količina koje treba izraditi. Međutim, na sam izbor varijante procesa obrade utiču i drugi faktori kao što su: raspoloživa oprema i raspoloživo znanje (stepen osvojenosti određenih tehnologija), zahtevana produktivnost i željena ekonomičnost.

Obradne tehnologije

15

2.3 Određivanje polaznog materijala Pod polaznim materijalom se podrazumeva vrsta i oblik materijala koji kao polufabrikat dolazi u proces obrade da bi se od njega izradio gotov deo. Određivanje polaznog materijala je problem koji najčešće rešava konstruktor predmeta, tako da podaci o polaznom stanju predmeta za projektanta tehnološkog postupka predstavljaju ulazne podatke o kojima mora voditi računa. Izuzetno, projektant tehnološkog postupka može ponekad, u cilju lakše izrade predmeta, zahtevati izmenu polaznog materijala i to se onda rešava zajedno sa konstruktorom predmeta. Inače, u procesima proizvodnje predmeta od metala, mašina i uređaja, najčešće primenjivani polazni materijali su: − valjane i vučene šipke okruglog, pravougaonog, kvadratnog ili šestougaonog preseka, − ploče, − limovi u tablama ili koturima, − žica u koturima (kalemima), − otkovci dobijeni različitim postupcima obrade deformisanjem (kao polazni materijali za procese obrade skidanjem strugotine), − odlivci dobijeni različitim postupcima obrade livenjem (kao polazni materijali za procese obrade skidanjem strugotine). Na izbor vrste i dimenzija polaznog materijala za određeni predmet utiču njegove karakteristike predmeta: oblik (konfiguracija), dimenzije, zahtevana tačnost polaznog materijala, količina koju treba izraditi itd.

Obradne tehnologije

16

3. OSNOVNI PROCESI OBRADE U okviru predmeta, izučavanja će se odnositi na procese obrade pojedinačnih predmeta koji se predmete u metaloprerađivačkoj industriji. U nastavku su sistematizovani svi procesi koji se odnose na ove predmete i date osnovne karakteristike pojedinih procesa: polazni materijal, opis procesa i primena, karakteristike procesa i karakteristike dobijenog predmeta. 3.1 Obrada metala livenjem U obradu metala livenjem spadaju procesi kod kojih se rastopljeni metal uliva u šupljinu kalupa, u njemu očvršćava i dobija oblik gotovog predmeta - odlivka. Najčešće, predmeti dobijeni livenjem predstavljaju poluproizvod koji se naknadno obrađuje obradom skidanjem strugotine da bi dobio završni oblik i dimenzije. U nastavku su opisani najčešće primenjivane vrste livenja. 3.1.1 Livenje u kalupima u pesku Polazni materijal: − rastopljen metal: SL, čelik, laki i obojeni metali; neke teškoće se mogu pojaviti kod livenja olova, kalaja, cinka, vatrootpornih čelika. Opis procesa (slika 3.1): − vlažna smeša pesak - vezivni materijal se sabija oko modela u kalupu; model se uklanja i rastopljen metal se uliva u šupljinu kalupa; nakon očvršćavanja metala, kalup se rastavlja i vadi odlivak; − kalupovanje može da bude ručno ili mašinsko; obavezno se predviđaju ulivni sistem (za ulivanje rastopljenog metala) i napojnik (za snabdevanje rastopljenim metalom tokom očvršćavanja); − modeli mogu da budu: drveni ili metalni (sve češće i od čvste plastike), jednodelni ili rastavljivi, sa ili bez jezgara.

Slika 3.1 Livenje u kalupima u pesku

Primena: − kućišta, blokovi motora, postolja mašina, cevovodi, glave cilindara.

Obradne tehnologije

17

Karakteristike procesa: − produktivnost: od 1-60 kom/h, zavisno od veličine odlivka, − priprema procesa: nekoliko dana do nekoliko nedelja, − veliki je gubitak materijala (20-50%), ali se otpadak može iskoristiti, − koristi se i za pojedinačnu i maloserijsku (drveni modeli), srednjeserijsku i velikoserijsku proizvodnju (metalni modeli), − troškovi alata: niski, − cena opreme: niska − troškovi radnika: umereni do visoki, rad je naporan, − naknadna obrada: po pravilu ide čišćenje odlivka i mašinska obrada. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − veoma složeni predmeti, − važno je pravilno oblikovanje ulivnog sistema i postavljanje podeone ravni, − dodaci za mašinsku obradu: 1,5-6 mm, − težina odlivaka: od 20 g do 400 t, − kvalitet površine: loš, srednja površinska hrapavost: 3,2-50 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,5 mm do nekoliko mm, zavisno od dimenzija odlivka i vrste materijala. 3.1.2 Livenje u kalupima od školjki Polazni materijal: − rastopljen metal: SL, čelik, laki i obojeni metali, osim legura olova, cinka, magnezijuma i titanijuma i vatrootpornih čelika. Opis procesa (slika 3.2): − posebno se pravi školjka od peska prekrivenog smolom; školjka se stavlja u kalupnicu i oblaže sačmom; ostalo je isto kao kod livenja u kalupu; − dobijanje školjke: zagrejani metalni model se postavlja na metalni sanduk u kome se nalazi pesak prekriven smolom; sanduk se okrene za 1800 tako da pesak sa smolom naleže na model, a smola se formira oko modela; ponovo se okrene sanduk da bi višak peska otpao čime je dobijena jedna polovina školjke; isto tako se izradi i druga polovina. Primena: − mali mehanički delovi koji zahtevaju veliku tačnost dimenzija, kućišta prenosnika, glave cilindara, klipnjače, delovi menjača. Karakteristike procesa: − produktivnost: od 5-200 kom/h, zavisno od veličine odlivka, − priprema procesa: nekoliko dana do nekoliko nedelja, − iskorišćenost materijala velika, − visoka mogućnost automatizacije, − primenom posebnog ulivnog sistema ("grozdova") može se liti više odlivaka istovremeno, − koristi se za srednjeserijsku i velikoserijsku proizvodnju; najmanje količine su 100500 komada, − troškovi alata: niski do srednji,

Obradne tehnologije

18

− cena opreme: srednja do visoka, − troškovi radnika: niski do srednji, − naknadna obrada: mala ili potpuno nepotrebna. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − složeni predmeti, − mehaničke osobine su bolje nego kod livenja u pesku, − težina odlivaka: od 10 g do 150 kg, najpovoljnije do 20 kg, − kvalitet površina dobar, srednja površinska hrapavost: 0,8-12,5 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,25 mm do nekoliko mm, zavisno od dimenzija odlivka i vrste materijala.

Slika 3.2 Livenje u kalupima od školjki

3.1.3 Livenje u kokilama (gravitaciono livenje) Polazni materijal: − rastopljen metal, najčešće obojeni metali: legure bakra, aluminijuma, magnezijuma. Opis procesa (slika 3.3): − kokila je metalni kalup (može i grafitni), bez podele ili sa vertikalnom/horizontalnom podelom; rastopljen metal se pod dejtvom gravitacione sile uliva u prethodno zagrejani kalup - kokilu, gde očvršćava; kokila se tada otvara i odlivak se izbacuje. Primena: − klip, klipnjača, glava cilindra, zupčanici.

Obradne tehnologije

19

Slika 3.3 Livenje u kokilama

Karakteristike procesa: − produktivnost: od 5-100 kom/h, − priprema procesa: nekoliko nedelja, − iskorišćenost materijala visoka, malo je otpadnog materijala, − koristi se za velikoserijsku proizvodnju; najmanje količine su 500-1000 komada, − troškovi alata: srednji − cena opreme: srednja, − troškovi radnika: niski do srednji, − naknadna obrada: mala do srednja. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − složenost oblika ograničena mogućnošću lakog vađenja iz kokile, − dodaci za mašinsku obradu: 0,8-1,5 mm, − težina odlivaka od 100 g do 300 kg, najpovoljniji su mali odlivci do 5 kg, − kvalitet površine dobar, srednja površinska hrapavost: 0,8-6,3 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,25 mm do nekoliko mm, zavisno od dimenzija odlivka i vrste materijala. 3.1.4 Livenje pod pritiskom Polazni materijal: − rastopljen metal, najčešće laki i obojeni metali: legure cinka, aluminijuma, magnezijuma, olova, kalaja i bakra. Opis procesa (slika 3.4): − rastopljen metal se pod pritiskom dovodi u metalni alat (kalup) za livenje, gde očvršćava; alat se otvara i odlivak se izbacuje. Primena: − elektro-delovi (razvodne kutije, utičnice), delovi za igračke, delovi za nameštaj, kućišta menjača, delovi motora, delovi pumpi

Obradne tehnologije

20

Slika 3.4 Livenje pod pritiskom

Karakteristike procesa: − produktivnost: do 200 kom/h, − priprema procesa: nekoliko meseci, − iskorišćenost materijala visoka, otpadni materijal se može pretopiti, − koristi se za velikoserijsku proizvodnju; najmanje količine su 10.000 komada, − proces je složen, visoka temperatura topljenja nekih metala može izazivati teškoće u procesu i povećano habanje alata, − troškovi alata: visoki, − cena opreme: visoka, − troškovi radnika: niski do srednji, − naknadna obrada: mala. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − složenost oblika velika, − važno je pravilno postaviti podeonu ravan, − mehaničke osobine dobre, − težina odlivaka: od 10 g do 50 kg, obično do 5 kg, − kvalitet površina odličan, srednja površinska hrapavost: 0,4-3,2 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,05 mm do 1 mm, zavisno od dimenzija odlivka i vrste materijala. 3.1.5 Centrifugalno livenje Polazni materijal: − rastopljen metal: SL, čelik, laki i obojeni metali; može se liti i staklo, plastika i keramika. Opis procesa (slika 3.5): − rastopljen metal se uliva u metalni kalup koji se obrće; pod dejstvom centrifugalne sile metal se raspoređuje po unutrašnjoj površini kalupa i očvršćava; osa obrtanja može da bude horizontalna (za duge odlivke) ili vertikalna (za kratke odlivke).

Obradne tehnologije

21

Primena: − cevi većih dimenzija, doboši kočnica, remenice, topovske cevi, čaure, prstenovi, valjci, ležajevi, zupčanici, košuljice cilindra motora, posude pod pritiskom.

Slika 3.5 Centrifugalno livenje

Karakteristike procesa: − produktivnost: i do 50 kom/h, − priprema procesa: nekoliko nedelja, − iskorišćenost materijala visoka, jer nema ulivnog kanala i napojnika, − koristi se za velikoserijsku proizvodnju, ali može i za manje serije, − troškovi alata: srednji, − cena opreme: srednja do velika, − troškovi radnika: niski do srednji, − naknadna obrada mala, obavezna obrada unutrašnjih površina. Konstruktivne karakteristike dobijenog predmeta: − složenost oblika ograničena, − dodaci za obradu: 1,5-6 mm, − dobre mehaničke osobine, − veličina odlivka: od φ0,25 m do φ1,8 m, − kvalitet površine dobar, srednja površinska hrapavost: 1,6-12,5 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,1 mm do ±1 mm, zavisno od dimenzija odlivka. 3.1.6 Livenje isparljivim modelom Polazni materijal: − rastopljen metal: svi metali, uključujući i legure plemenitih i radioaktivnih metala. Opis procesa (slika 3.6): − kalup se koristi da oblikuje model od voska u zahtevani oblik; voštani model se oblaže keramičkom masom; pri livenju vosak isparava, a liveni metal popunjava šupljinu keramičkog kalupa; da bi se izvadio odlivak, kalup se mora razbiti.

Obradne tehnologije

22

Slika 3.6 Livenje isparljivim modelom

Primena: − lopatice turbina, delovi mašina alatki, delovi automobilskih i avionskih motora, kućišta pumpi, figurice, nakit; pogodno je tamo gde je teška i skupa mašinska obrada. Karakteristike procesa: − produktivnost: preko 1000 kom/h, − priprema procesa: nekoliko nedelja, − iskorišćenost materijala visoka, − obično se koriste modelni sklopovi ("grozdovi") za mnogo malih odlivaka, − koristi se i za maloserijsku i za velikoserijsku proizvodnju, − troškovi alata: srednji, zavise od složenosti alata, − cena opreme: niska do srednja, − troškovi radnika: visoki, − naknadna obrada mala. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − veoma složeni oblici, mogu se odliti i navoj i složene unutrašnje površine, − dodaci za obradu: 0,3-2 mm, − velika čvrstoća odlivka, − težina odlivaka: od 0,5 g do 100 kg, najpovoljnije do 5 kg, − kvalitet površine: dobar do odličan, srednja površinska hrapavost: 0,4-6,3 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,1 mm do ±0,5 mm, zavisno od dimenzija odlivka. 3.2 Obrada metala deformisanjem U obradu metala deformisanjem spadaju procesi kod kojih se potrebni oblik i dimenzije predmeta dobijaju plastičnim deformisanjem polaznog materijala - pripremka. Kod svih vrsta obrade deformisanjem zajedničko je da moraju postojati alat i mašina. Alat, koji se najčešće izrađuje kao specijalni za određeni predmet, daje geometrijski oblik predmetu, a

Obradne tehnologije

23

mašina ostvaruje potrebne sile i kretanja. U nastavku su opisane najčešće korišćene vrste obrade deformisanjem. 3.2.1 Toplo kovanje Polazni materijal: − prethodno odsečen pripremak; ugljenični, legirani, nerđajući i vatrootporni čelik, aluminijum, legure bakra, magnezijuma, titanijuma, nikla; veoma je bitna kovljivost metala (tegljivost na temperaturi kovanja). Opis procesa (slika 3.7): − zagrejan pripremak se postavlja u donji deo alata (kalupa) i onda se udarom ili pritiskom gornjim delom alata (kalupa) predmet oblikuje; − mašine: kovački čekići ili mehaničke prese (ekscentar, frikcione, kolenaste) ili hidraulične prese; − kod kovanja na čekićima koristi se otvoren alat; kraća je priprema, jeftiniji alat, ali je veća naknadna obrada i potrebna veća umešnost radnika; koristi se samo za pojedinačnu proizvodnju; − kod kovanja na presama koristi se zatvoren alat, što je mnogo češće.

Slika 3.7 Toplo kovanje

Primena: − obrtni ili neobrtni predmeti različitog oblika: klipnjače, kolenasta vratila, osovine, poluge, glavčine, ventili. Karakteristike procesa: − produktivnost: od 1 do 300 kom/h, zavisno od veličine otkovka, − priprema procesa: nekoliko nedelja, − važno je dobro postaviti podeonu ravan alata; teži se da se sa obe strane podele ostavi približno ista količina materijala, − iskorišćenje materijala srednje, potrebno je dosta naknadne obrade skidanjem strugotine,

Obradne tehnologije

24

− proces je najpogodniji za količine preko 10.000 komada, ali se nekad ide i na manje količine; minimalna količina iznosi oko 1000 komada, − troškovi alata: visoki, − cena opreme: dosta visoka, najviše zavisi od nominalne sile prese, − troškovi radnika: srednji, − naknadna obrada: po pravilu je potrebna; nakon kovanja uvek ide otklanjanje pucni i čišćenje otkovka. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − složenost otkovka je ograničena zbog mogućnosti tečenja materijaka kroz alat, − otvori se obično samo započnu, a obrađuju se kasnije bušenjem, − dodaci za obradu: 0,8-6 mm, − visoka čvrstoća otkovka, − težina dobijenog otkovka: od 10 g do 250 kg, − kvalitet površine: zadovoljavajući, srednja površinska hrapavost: 1,6-25 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,5 mm do ±6 mm, zavisno od dimenzija otkovka i vrste materijala. 3.2.2 Hladno istiskivanje Polazni materijal: − prethodno odsečen pripremak; mogu se kovati materijali tegljivi na sobnoj temperaturi: aluminijum, bakar, cink, legure olova i kalaja i niskougljenični čelici; mogu se obrađivati, ali teško i legirani i nerđajući čelici, legure nikla i titanijuma. Opis procesa (slika 3.8): − pripremak se u hladnom stanju stavlja u alat i silom se istiskuje u šupljine alata; istiskivanje može da bude istosmerno, protusmerno ili kombinovano; − mašine: prese veće snage i kontrolisanog hoda (najčešće hidraulične). Primena: − obrtni osnosimetrični predmeti: osovine, glavčine, ventili, šuplji komadi, telo svećice za SUS motore. Karakteristike procesa: − produktivnost: do 2000 kom/h, − priprema procesa: nekoliko nedelja, − iskorišćenje materijala visoko, vrlo malo je potrebno naknadne mašinske obrade, − veoma je važno podmazivanje površina alata (koriste se sredstva na bazi fosfata) da bi se smanjilo trenje, − proces je najpovoljniji za količine preko 100.000 komada, ali može da bude isplativo i za manje količine; minimalna količina je oko 5.000 komada, − troškovi alata: visoki, − cena opreme: visoka, − troškovi radnika: niski, − naknadna obrada: mala. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − složenost oblika ograničena, važna je simetričnost predmeta,

Obradne tehnologije

− − − −

25

jako dobre mehaničke osobine, dimenzije predmeta: od φ1,3 do φ150 mm. kvalitet površine: visok, srednja površinska hrapavost: 0,1-1,6 µm Ra, ostvarene tolerancije mera: od ±0,01 mm do ±0,25 mm, zavisno od dimenzija otkovka.

Slika 3.8 Hladno istiskivanje

3.2.3 Hladno kovanje Polazni materijal: − šipka, žica; pogodni su žilavi materijali: ugljenični čelik, aluminijum, bakar, legure olova; mogu se kovati i legure čelika, nerđajući čelik, cink, magnezijum, legure nikla. Opis procesa (slika 3.9): − isto kao toplo kovanje, samo na hladno; alat obično na jednom kraju ima otvor; zona deformisanja je ograničena; − osim kovanja može da bude uključeno i sečenje; − mašina: horizontalna kovačka mašina. Primena: − vijci, ekseri, zakovice, osovinice, mala vratila, komponente u elektronici i sl. Karakteristike procesa: − produktivnost: 35-120 kom/min, − priprema procesa: kratka, − iskorišćenje materijala visoko, praktično nema otpada, − troškovi alata: srednji, − cena opreme: mala do srednja, − troškovi radnika: niski, proces je visoko automatizovan, − naknadna obrada mala, uglavnom je i nema.

Obradne tehnologije

26

Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − oblici ograničeni: jednostavni, cilindrični, osnosimetrični, − mahaničke osobine odlične, − dimenzije od φ0,8x1,5 mm do φ50x250 mm, − kvalitet površine zadovoljavajući, srednja površinska hrapavost: 0,8-6,3 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,01 mm do ±0,25 mm, zavisno od dimenzija otkovka i vrste materijala.

Slika 3.9 Hladno kovanje

3.2.4 Obrada lima razdvajanjem (smicanjem) Polazni materijal − hladno valjan lim, u tablama ili trakama; najčešće korišćeni materijali: ugljenični, niskolegirani i nerđajući čelici, legure aluminijuma, legure bakra; mogu se obrađivati i legure nikla, titanijuma, cinka i magnezijuma. Opis procesa (slika 3.10): − lim se dovodi u donji deo alata i onda se gornjim delom alata vrši razdvajanje smicanjem; − ovde spadaju: sečenje, prosecanje, isecanje, probijanje, fino razdvajanje. − mašine: makaze za lim (sečenje), mehaničke prese (imaju brže dejstvo i bolja kontrola pomeranja lima) i hidraulične prese (imaju veću silu i mogućnost kontrole hoda alata - važno kod finog razdvajanja); česte su CNC prese za probijanje, prosecanje i isecanje. Primena: − razni delovi od lima manjih, srednjih i velikih dimenzija: na aparatima za domaćinstvo, delovi u vazduhoplovstvu i automobilskoj industriji, podloške, zupčanici, delovi mašina.

Obradne tehnologije

27

Slika 3.10 Obrada lima razdvajanjem

Karakteristike procesa: − produktivnost: do 5.000 kom/h, − priprema procesa: nekoliko nedelja, − moguć visok stepen automatizacije, − iskorišćenost materijala različita, zavisi od krojne šeme, − troškovi alata: srednji do veliki, − cena opreme: od niskih do veoma velikih, − troškovi radnika: od niskih do umerenih, zavisno od stepena automatizacije, − naknadna obrada: veoma mala, obično samo čišćenje. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − ograničeni oblici − debljina lima: od 0,1 - 13 mm, − kvalitet površine dobar, srednja površinska hrapavost: 0,1-12,5 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,02 mm do ±1 mm, zavisno od dimenzija otkovka, kod finog razdvajanja se mogu ostvariti tolerancije ±0,005 mm. 3.2.5 Oblikovanje (savijanje) lima i žice Polazni materijal: − traka, odsečak, žica; ugljenični, niskolegirani i nerđajući čelici, legure aluminijuma, legure bakra; mogu se obrađivati i legure nikla, titanijuma, cinka i magnezijuma. Opis procesa (slika 3.11): − materijal se postavlja pod alat koji ga deformiše savijanjem, izvlačenjem ili istezanjem; − postoje različiti postupci: − savijanje lima na apkant presi (ramovi, profili), − savijanje odsečka na mehaničkoj ili hidrauličnoj presi u alatu,

Obradne tehnologije

− − − −

28

savijanje trake valjcima na rotacionoj mašini, savijanje žice, duboko izvlačenje, istezanje.

Slika 3.11 Oblikovanje (savijanje) lima i žice

Primena: − ramovi, sudovi, konzerve, delovi aparata za domaćinstvo, razni sitni savijeni delovi. Karakteristike procesa: − produktivnost: do 3.000 kom/h, − priprema procesa: od nekoliko časova do nekoliko nedelja, − moguć visok stepen automatizacije, − iskorišćenje materijala visoko (kod savijanja nema otpada), − troškovi alata: umereni do visoki, − cena opreme: od niskih do visokih, − troškovi radnika: niski do umereni, − naknadna obrada: mala, eventualno opsecanje i češćenje. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − moguća izrada delova složenog oblika, kombinovanjem više postupaka, − debljina lima: kod dubokog izvlačenja 0,1-12 mm, kod savijanja do 25 mm, kod oblikovanja valjcima i istezanja do 6 mm, − dimenzije predmeta kod dubokog izvlačenja: φ2 - φ600 mm, − dimenzije predmeta kod ostalih postupaka: od 10 mm do 1,5 m, − problem je promena debljine lima pri savijanju, − kvalitet površine dobar (nasleđen od polaznog materijala).

Obradne tehnologije

29

3.3 Obrada metala skidanjem strugotine U obradu metala skidanjem strugotine spadaju procesi kod kojih se gotov predmet dobija tako što se polaznog materijala skida sloj materijala (strugotina) rezanjem. Skidanje strugotine se vrši alatom koji mora imati određenu geometriju (i ostale potrebne osobine) da bi mogao ostvariti rezanje. Da bi se proces rezanja ostvario, alat i predmet moraju obavljati određena međusobno povezana kretanja, koja ostvaruje mašina. Mašina, pored ostvarenja potrebnih kretanja, ima ulogu prihvatanja predmeta i alata. U nastavku su opisane najčešće korišćene vrste obrade skidanjem strugotine. 3.3.1 Odsecanje Polazni materijal: − šipke okruglog, kvadratnog, pravougaonog ili šestougaonog preseka. Opis procesa (slika 3.12): − rezanjem se seče šipka na potrebnu dužinu; vrste: − odsecanje na kružnoj testeri; alat je testerasto glodalo koje vrši glavno obrtno kretanje i pomoćno kretanje primicanjem ka predmetu; − odsecanje trakastom testerom; alat je beskrajna traka (sa zubima) koja vrši glavno pravolinijsko kretanje i pomoćno kretanje primicanjem ka predmetu; − odsecanje okvirnom testerom; alat je list testere (sa zubima) koji vrši glavno pravolinijsko oscilatorno kretanje (dvostruki hodovi napred-nazad) i pomoćno kretanje primicanjem ka predmetu;

Slika 3.12 Kružna testera

Primena: − sve metalne šipke.

Obradne tehnologije

30

Karakteristike procesa: − produktivnost različita, zavisno od dimenzije sečenja, − priprema procesa: 10-20 minuta, − moguć visok stepen automatizacije, − troškovi alata: umereni do srednji, − cena opreme: umereni do srednji, − troškovi radnika: niski, − naknadna obrada: po pravilu se dobija predmet koji se naknadno mašinski obrađuje. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − dimenzije: prečnik odsecanja od nekoliko mm do preko 1.000 mm, − kvalitet površine: nizak − ostvarene tolerancije mera: od ±0,5 mm do nekoliko mm, zavisno od dimenzija sečenja. 3.3.2 Struganje Polazni materijal: − svi metali u obliku šipke ili kao odsečeni komadi: vratila, osovine, vijci, elementi za vezu. Opis procesa (slika 3.13): − predmet stegnut u glavno vreteno struga vrši glavno obrtno kretanje. Alat, postavljan na nosač alata, vrši pomoćno kretanje uzdužnim ili poprečnim pomeranjem (ili istovremenim pomeranjem, kod obrade konusa ili profila) po predmetu; − vrste strugova: − klasičan univerzalni strug, − klasičan produkcioni (paralelni, doradni) strug, − revolverski strug, − kopirni strug, − CNC strug, − jednovreteni automatski strug (rade iz šipke kao polaznog materijala), − viševreteni automatski strug (češće rade iz šipke kao polaznog materijala), − karusel strug. Primena: − obrada na obrtnim predmetima: spoljašnjih i unutrašnjih obrtnih površina, bušenje, proširivanje i razvrtanje u osi obrtanja; − može se vršiti i obrada obrtnih spoljašnjih i unutrašnjih površina na prizmatičnim predmeta uz stezanje na tzv. plan ploču. Karakteristike procesa: − produktivnost: 1-60 kom/h, kod ručnog struganja, 10-1.000 kom/h, kod automatskog struganja, − priprema procesa: od 20-90 min, kod automatskih strugova 120-480 min, zavisno od složenosti operacije,

Obradne tehnologije

31

− iskorišćenje materijala: nisko, zavisno od količine strugotine, − koristi se za maloserijsku proizvodnju (univerzalni i CNC strugovi), srednjeserijsku proizvodnju (revolver i kopirni strugovi) i velikoserijsku proizvodnju (automatski strugovi), − veoma je važno pravilno odrediti odgovarajuće alate i režime rezanja, − troškovi alata: niski do umereni (uglavnom standardni alati), kod automatskih strugova mogu biti i visoki zbog primene šablonskih (specijalnih) alata za struganje i bušenje, − cena opreme: umereni (univerzalni strugovi) do visoki (automatski i CNC strugovi), − troškovi radnika: od niskih (automatski strugovi) do visokih (univerzalni strugovi), − naknadna obrada: mala, eventualno čišćenje.

Slika 3.13 Struganje

Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − oblici ograničeni na osnosimetrične predmete, − dimenzije obrade: od φ0,5-φ1000 mm (za univerzalne i CNC strugove), do φ2000 mm (za karusel strugove) i do φ80 mm (za automatske strugove), − kvalitet površine: dobar do odličan, srednja površinska hrapavost: 0,2-25 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,01 mm do ±0,1 mm, zavisno od dimenzija predmeta. 3.3.3 Glodanje Polazni materijal: − odsečeni komadi obično prizmatičnog oblika. Opis procesa (slika 3.14): − alat (višesečni), stegnut u glavno vreteno glodalice, vrši glavno obrtno kretanje; pomoćno kretanje vrši najčešće predmet postavljen na sto glodalice; − vrste glodalica: − horizontalna glodalica, − univerzalna glodalica, − vertikalna glodalica,

Obradne tehnologije

− − − −

32

CNC glodalica, alatna glodalica, agregatna glodalica, portalna glodalica.

Primena: − obrada prizmatičnih i kutijastih predmeta - ravnih površina, stepenica, kanala, žljebova, − često se na glodalicama vrše i obrade otvora na prizmatičnim i kutijastim predmetima (naročito na alatnim i CNC glodalicama), − može i obrada ravnih površina na obrtnim predmetima.

Slika 3.14 Glodanje

Karakteristike procesa: − produktivnost: od 1-100 kom/h, − priprema procesa: od 20-60 min, kod portalnih glodalica do 360 min, − iskorišćenje materijala: nisko, obično je velika količina strugotine, − koristi se za pojedinačnu, maloserijsku i srednjeserijsku proizvodnju, za velike serije posebno se naručuju specijalne (agregatne) glodalice, − veoma je važno pravilno odrediti odgovarajuće alate i režime rezanja, − česta je primena specijalnih pribora za pozicioniranje i stezanje predmeta na stolu glodalice, − troškovi alata: umereni (uglavnom standardni alati), − cena opreme: umerena (univerzalne, vertikalne i horizontalne glodalice) do visoka (CNC, alatne, agregatne i portalne glodalice), − troškovi radnika: srednji do visoki, − naknadna obrada: mala, potrebno čišćenje. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − oblici su ograničeni mogućnostima postavljanja na mašinu i mogućnostima alata, − dimenzije predmeta zavise od mogućnosti stezanja na mašini, najveća dužina ide do 2000 mm, a kod portalnih glodalica i do 5000 mm,

Obradne tehnologije

33

− kvalitet površine: dobar, srednja površinska hrapavost: 0,4-25 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,02 mm do ±0,5 mm, zavisno od dimenzija predmeta. 3.3.4 Rendisanje Polazni materijal: − prethodno obrađivani predmeti prizmatičnog oblika. Opis procesa (slika 3.15): − alat, stegnut u nosač alata rendisaljke, vrši glavno pravolinijsko kretanje dvostrukim hodovima duž predmeta; pomoćno kretanje vrši najčešće predmet postavljen na sto rendisaljke pomeranjem posle svakog dvostrukog hoda alata; − vrste rendisaljki: − kratkohoda rendisaljka, − dugohoda rendisaljka, − vertikalna rendisaljka (dubilica). Primena: − obrada ravnih površina, kanala, žljebova itd. na prizmatičnim predmetima; primer: klizne staze na postoljima mašina alatki. Karakteristike procesa: − produktivnost: 1-50 kom/h, − priprema procesa: 10-30 min, kod dugohodih rendisaljki do 360 min, − iskorišćenje materijala: nisko, velika je količina strugotine, − koristi se za pojedinačnu i maloserijsku proizvodnju, kao dopuna glodanju, − troškovi alata: niski (uglavnom standardni alati), − cena opreme: umerena, osim dugohodih rendisaljki gde je visoka, − troškovi radnika: umereni, − naknadna obrada: površine se, nakon rendisanja, obično bruse ravnim brušenjem.

Slika 3.15 Rendisanje

Obradne tehnologije

34

Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − oblici su ograničeni prirodom postupka (samo određeni oblici), − dimenzije predmeta zavise od mogućnosti postavljanja na mašini, najveća dužina ide do 2000 mm, kod kratkohodih rendisaljki, a kod dugohodih rendisaljki i do 5000 mm, − kvalitet površina: dosta dobar, srednja površinska hrapavost: 0,8-25 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,02 mm do ±0,8 mm, zavisno od dimenzija predmeta. 3.3.5 Bušenje Polazni materijal: − već obrađivan predmet. Opis procesa (slika 3.16): − alat, stegnut u glavno vreteno bušilice, vrši glavno obrtno kretanje; pomoćno kretanje vrši najčešće alat prodiranjem u predmet; − vrste bušilica: − stona bušilica, − stubna bušilica, − radijalna bušilica, − bušilica sa viševretenom glavom, − viševretena bušilica, − koordinatna bušilica, − bušilica za duboko bušenje.

Slika 3.16 Bušenje

Primena: − obrada otvora na prizmatičnim i obrtnim predmetima - zabušivanje, bušenje, upuštanje, proširivanje, razvrtanje, urezivanje navoja. Karakteristike procesa:

Obradne tehnologije

− − − − − − − − − − −

35

produktivnost: od 10-500 kom/h, priprema procesa: od 10-45 min, kod viševretenih bušilica do 90 min, iskorišćenje materijala: nisko, zbog velike količine strugotine, česta je primena specijalnih pribora za pozicioniranje i stezanje predmeta na stolu bušilice, pri obradi otvora kod kojih je velik odnos dužina/prečnik (veći i od 70), koriste se burgije za duboko bušenje (topovske turgije), koje imaju specijalno rešeno odvođenje strugotine i dovođenje sredstva za hlađenje i podmazivanje, veoma je važno pravilno odrediti odgovarajuće alate i režime rezanja, koristi se za pojedinačnu, maloserijsku i srednjeserijsku proizvodnju, troškovi alata: niski (uglavnom standardni alati), cena opreme: niska do srednja, troškovi radnika: niski do srednji, naknadna obrada: mala.

Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − oblici ograničeni na otvore i rupe, − dimenzije otvora: od φ0,1-φ250 mm, najveći otvori se obrađuju trnovima ili glavama za istrugivanje, − kvalitet površine: dobar (kod bušenja), srednji (kod proširivanja) i odličan (kod razvrtanja); srednja površinska hrapavost je kod bušenja: 6,3-50 µm Ra, kod upuštanja i proširivanja: 3,2-25 µm Ra, kod razvrtanja i bušenja na koordinatnoj bušilici: 0,2-6,3 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,02 mm do ±0,5 mm, zavisno od dimenzija predmeta; kod razvrtanja i bušenja na koordinatnoj bušilici: od ±0,001 mm do ±0,025 mm, zavisno od dimenzija predmeta. 3.3.6 Provlačenje Polazni materijal: − već obrađivan predmet. Opis procesa (slika 3.17): − skidanje strugotine se vrši višesečnim alatom - provlakačem, koji se gura ili vuče kroz već izbušen otvor (kod unutrašnjeg provlačenja) ili preko površine predmeta (kod spoljačnjeg provlačenja); uz uzastopno povećanje dubine rezanja stvara se željeni profil u jednom prolazu provlakača; Primena: − obrada žljebova u otvorima, glatkih otvora velike tačnosti (puščane cevi), spoljašnjih profila. Karakteristike procesa: − produktivnost: do 400 kom/h (produktivnost se, kad je moguće, povećava slaganjem više predmeta jedan za drugim u istoj operaciji), − priprema procesa: 20-50 minuta, − iskorišćenje materijala: nisko, zbog velike količine strugotine, − količine uglavnom preko 3000 komada (zbog visoke cene provlakača), − troškovi alata: visoki,

Obradne tehnologije

36

− cena opreme: niska do srednja, − troškovi radnika: niski do srednji, − naknadna obrada: nepotrebna. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − oblici ograničeni prirodom procesa, − dodaci za obradu: 0,5-6 mm, − hod provlakača: od 25-3000 mm, − kvalitet površine: odličan, srednja površinska hrapavost: 0,2-6,3 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,002 mm do ±0,02 mm, zavisno od dimenzija predmeta.

Slika 3.17 Provlačenje

3.3.7 Brušenje Polazni materijal: − već obrađivan predmet. Opis procesa (slika 3.18): − alat - tocilo uvek vrši obrtno kretanje; ostala kretanja zavise od vrste mašine: − brusilica za ravno brušenje sa prizmatičnim stolom: predmet je postavljen na prizmatični sto i vrši glavno pravolinijsko kretanje dvostrukim hodovima napred nazad; koturasto tocilo svojim obimom skida materijal; posle svakog dvostrukog hoda poveća se za dubinu rezanja; − brusilica za okruglo spoljašnje brušenje: predmet je stegnut u vreteno mašine (obično preko šiljaka) i vrši glavno obrtno kretanje, dok tocilo vrši pomoćno kretanje pomeranjem po predmetu uzdužno ili radijalno; − brusilica za unutrašnje brušenje: predmet je stegnut u vreteno mašine i vrši glavno obrtno kretanje, dok tocilo vrši pomoćno uzdužno kretanje u otvoru predmeta;

Obradne tehnologije −

−

37

brusilica bez šiljaka: predmet se oslanja na držač između dva tocila koja se obrću, pri čemu je obrtanje vodećeg tocila 20 puta manja od obrtanja radnog tocila; dugohoda brusilica: slično kao brusilica sa prizmatičnim stolom, ali su tocila obično čeona sa umetnutim segmentima.

Primena: − ravno brušenje na prizmatičnim predmetima, okruglo brušenje na obrtnim predmetima. Karakteristike procesa: − produktivnost: 1-1000 kom/h, − priprema procesa: 20-45 min, kod dugohode brusilice do 360 min, − iskorišćenost materijala: niska, − moguća primena automatizacije i CNC upravljanja, − koristi se i za sve vrste proizvodnje: maloserijsku, srednjeserijsku i velikoserijsku, − troškovi alata: srednji, − cena opreme: srednja do visoka, − troškovi radnika: niski do visoki, zavisno od stepena automatizacije, − naknadna obrada: mala. Konstrukcione karakteristike dobijenog predmeta: − oblici ograničeni mogućnošću procesa, − prečnici predmeta kod okruglog brušenja su od φ0,5-φ2000 mm (kod brušenja bez šiljka do 1000 mm), maksimalna dužina kod ravnog brušenja je oko 6000 mm, − kvalitet površina: odličan, srednja površinska hrapavost: 0,1-6,3 µm Ra, − ostvarene tolerancije mera: od ±0,001 mm do ±0,01 mm, zavisno od dimenzija predmeta.

Slika 3.18 Brušenje

Obradne tehnologije

38

4. METODOLOGIJA IZBORA OPTIMALNOG PROCESA IZRADE 4.1 Cilj metode Pri osvajanju nekog novog predmeta, osnovni zadatak razvojnog tima je da izradi takvu konstrukcionu i tehnološku dokumentaciju koja će obezbediti da izrađeni predmet (u procesu proizvodnje) zadovolji zahteve koji su pred njega postavljeni. Ono što komplikuje posao razvojnog tima je činjenica da se novi predmet i konstrukciono i tehnološki može rešiti na više načina, odnosno u više varijanti. Dalje, osvajanje predmeta na način da razvojni tim izrađuje sve varijante, pa da nakon toga bira optimalnu varijantu, predstavlja veoma skup način. S obzirom na to, veoma je važno da se prilikom osvajanja nekog predmeta u što ranijoj fazi razvoj predmeta usmeri, i u konstrukcionom i u tehnološkom smislu, na što manje varijanti, najbolje na jednu varijantu. Na taj način se značajno smanjuju troškovi osvajanja predmeta. Metoda (videti literaturu pod 6) koja će u nastavku biti opisana, ima za cilj da se još u idejnoj fazi razvoja predmeta, na osnovu procene troškova proizvodnje, odredi optimalna varijanta predmeta, tj. varijanta koja ima najmanje troškove proizvodnje. Metoda se sprovodi u trenutku kada je predmet konstrukciono koncepcijski rešen: definisani su konstrukcioni podaci: oblik i mere, ali još ne mora da bude definisan materijal (na primer, dolazi u obzir primena nekog od metala ili plastike). Dalje, koncepcijski su utvrđene vrste procesa koje je moguće primeniti da bi se predmet izradio (na primer, ili obrada skidanjem strugotine ili livenje ili obrada deformisanjem). Metoda se bazira na proceni troškova proizvodnje. Dakle, pošto još nemamo sve podatke vezane za tehnološki postupak izrade predmeta, nemoguće je odrediti stvarne i tačne troškove proizvodnje (nedostaju podaci o korišćenim mašinama, alatima, vremenima itd.). Međutim, na osnovu inženjerskog iskustva i znanja, sistematizovanih u okviru ove metode, omogućeno je da procena troškova proizvodnje bude dovoljno pouzdana i da daje dovoljno pouzdane zaključke. 4.2 Struktura troškova proizvodnje Troškovi proizvodnje, označeni sa Tp, najčešće se izražavaju po jednom komadu izrađenog predmeta i sastoje se, kao i kod svih drugih modela troškova, od troškova materijala i troškova izrade (izraženo u novčanim jedinicama po komadu predmeta - novč.jed./kom): Tp = Tm + Ti (novč.jed./kom) gde je: Tm - troškovi materijala po komadu predmeta (novč.jed./kom), Ti - troškovi izrade predmeta po komadu (novč.jed./kom) U metodologiji koja će u nastavku biti opisana, troškovi materijala, Tm, se izračunavaju tako što se zapremina materijala potrebna za izradu jednog komada predmeta množi sa jediničnom cenom tog materijala. Troškovi izrade predmeta, Ti, se po metodologiji koja će u nastavku biti opisana određuju na jedan približan način, s obzirom da još nemamo potpune podatke o tehnološkom postupku izrade predmeta. Ali, pri određivanju troškova izrade koriste se ranija iskustva, tako da motodologija daje sasvim zadovoljavajuće rezultate.

Obradne tehnologije

39

Kao osnova za određivanje cene izrade konkretnog predmeta uzima se cena izrade tzv. "idealnog predmeta" po određenom postupku izrade. Naime, na osnovu detaljno izvršenih istraživanja, moguće je ustanoviti kolika bi bila cena izrade nekog idealnog predmeta određenom vrstom obrade. Idealan predmet je predmet koji je najprostiji po obliku i ima najniže zahteve u pogledu tačnosti mera (tolerancija) i u pogledu kvaliteta obrađenih površina. Znajući kolika je cena izrade idealnog predmeta, troškovi izrade nekog konkretnog predmeta se određuju tako što se cena idealnog predmeta množi koeficijentom kojim se uzimaju u obzir sve razlike konkretnog predmeta u odnosu na idealni. U nastavku je detaljno opisana ova metodologija. 4.3 Određivanje troškova materijala Kako je već pomenuto, troškovi materijala se određuju prema obrascu: Tm = Vm Cm (novč.jed./kom) gde je: Vm - zapremina materijala potrebna za izradu jednog komada predmeta (mm3/kom), Cm - cena materijala po jedinici zapremine (novč.jed./mm3). 4.3.1 Određivanje cene materijala Cene materijala su različite, zavisno od vrste materijala i oblika u kom se isporučuju. Najčešće se izražavaju u novčanim jedinicama po kilogramu. Za potrebe ove metodologije, korišćene su prosečne cene materijala, ali izražene u engleskoj valuti (peni - stoti deo funte) i to po zapremini materijala (mm3). Cene materijala su prikazane u tabeli na slici 4.1 i njima su obuhvaćene najčešće korišćene vrste materijala. Materijal Liveno gvožđe Niskougljenični čelik Legirani čelik Nerđajući čelik Legure Cu Legure Al Legure Zn Termoplastika - najlon i PMMA Termoplastika - ostali Termoseti Elastomeri

Cena materijala po jedinici zapremine, Cm, (pence/mm3) 0.00045 0.00039 0.00148 0.00195 0.00245 0.00078 0.00117 0.00061 0.00017 0.00033 0.00017

Slika 4.1 Prosečne cene materijala

4.3.2 Određivanje zapremine materijala Zapremina materijala potrebna za izradu jednog komada predmeta se može odrediti na dva načina, ili preko zapremine polaznog materijala ili preko zapremine gotovog komada. Kad je pogodno, najbolje je odrediti zapreminu polaznog materijala direktno i tada se ona uzima kao Vm i množi sa jediničnom cenom. Ovakav je slučaj kad se koristi standardna

Obradne tehnologije

40

dimenzija polaznog materijala, na primer šipka određenog preseka i zna se koliko se dužinski odseca za jedan komad predmeta. Kada se ne može odrediti zapremina materijala direktno, mora se ići preko zapremine gotovog komada. Zapremina gotovog predmeta se može odrediti tako što se predmet rastavi na prostije zapremine za koje pojedinačno možemo odrediti zapreminu i onda ih saberemo. Drugi način je da izmerimo gotov predmet težinski i da do zapremine dođemo preko izmerene težine predmeta i specifične težine za materijal od kog je predmet izrađen. Zapremina materijala, Vm, se u tom slučaju može odrediti tako što se zapremina gotovog predmeta, Vp, pomnoži sa koeficijentom otpatka materijala, ko, kojim se uvećava zapremina gotovog predmeta za veličinu otpatka: Vm = Vp ko (mm3) Za približne proračune, može se uzeti koeficijent otpatka materijala iz tabele na slici 4.2. Postupak Hladno istiskivanje Toplo kovanje Obrada limova Livenje u pesku Livenje pod pritiskom Brizganje Ručna i automatska mašinska obrada skidanjem strugotine

Koeficijent otpatka materijala (ko) 1.0 1.2 1.2 1.25 1.15 1.1 nije primenljivo

Slika 4.2 Orijentacione vrednosti koeficijenta otpatka materijala

4.4 Određivanje troškova izrade Kako je već pomenuto, ova metodologija koristi približno određivanje troškova izrade preko obrasca: Ti = Krel Cid (novč.jed./kom) gde je: Krel - relativni koeficijent troškova izrade, koji uzima u obzir razlike konkretnog predmeta u odnosu na idealni, Cid - cena izrade idealnog predmeta određenom obradom (novč.jed./kom). 4.4.1 Određivanje cene izrade idealnog predmeta (Cid) Na troškove izrade predmeta utiče više faktora, kao što su: cena osnovne mašine, troškovi radnika, troškovi alata, vreme izrade, vreme pripreme itd. U opštem slučaju, cena izrade nekog idealnog predmeta se može izraziti preko obrasca: Ci = Crada ti + Cal /n (novč.jed./kom) gde je: Crada - cena rada (mašine, radnika itd.) svedeno na jednu sekundu (novč.jed./sec), ti - vreme rada za izradu jednog komada predmeta (sec/kom), Cal - cena alata za izradu svih predmeta (novč.jed.), n - ukupna količina predmeta koju treba izraditi.

Obradne tehnologije

41

Polazeći od gore navedenog obrasca, na osnovu dugogodišnjih istraživanja u velikom broju preduzeća, došlo se do krivih troškova za različite vrste procesa rada. Na slici 3.3 prikazane su krive troškova koje se odnose na tzv. "idealne predmete", odnosno zavisnost cene izrade, Cid (u penijima/komadu) od ukupne količine predmeta.

Cena izrade idealnog predmeta, Cid (pence/kom)

Pošto se krive odnose na "idealni predmet", vrednosti za Cid predstavljaju minimalne troškove koji se očekuju, za dati proces obrade i uz dati godišnji obim proizvodnje. Na taj način, grafik (dat na slici 4.3) može da posluži za odabiranje vrste obrade, s obzirom na najmanje troškove izrade određenog predmeta, pretpostavljajući da je oblik predmeta idealan za datu vrstu obrade.

Godišnji obim proizvodnje (kom/god)

Slika 4.3 Grafik za određivanje cena izrade idealnog predmeta (Cid) za različite vrste obrade

4.4.2 Određivanje relativnog koeficijenta troškova izrade (Krel) Nakon što je definisana cena koštanja idealnog predmeta Cid, neophodno je utvrditi relativni koeficijent kojim će se uzeti u obzir različitost konkretnog predmeta u odnosu na idealan. Ovaj koeficijent određuje koliko će skuplja biti izrada nekog konkretnog predmeta složenijeg oblika od "idealnog predmeta".

Obradne tehnologije

42

Analizirajući šta sve može da utiče na cenu izrade predmeta, došlo se do zaključka da se relativni koeficijent troškova može predstaviti preko četiri komponente, kako je prikazano u sledećem obrascu: Krel = Kpm Kso Ktol (ili Kkp) gde je: Kpm Kso Ktol Kkp

- koeficijent pogodnosti materijala određenoj vrsti obrade, - koeficijent složenosti oblika, - koeficijent tolerancija, - koeficijent kvaliteta površina.

Za idealan predmet, svi koeficijenti su jednaki jedinici. Za konkretan predmet se određuju vrednosti pojedinih komponenti i njihovim množenjem se određuje ukupni relativni koeficijent za taj predmet i na kraju i cena izrade konkretnog predmeta. Napomena: uzima se ili koeficijent tolerancije ili koeficijent kvaliteta površine - onaj koji je veći. • Određivanje koeficijenta pogodnosti materijala (Kpm) Za različite vrste obrade određeni materijali su manje ili više pogodni. U tabeli na slici 4.4 date su vrednosti koeficijenta pogodnosti materijala (Kpm) pri korišćenju različitih vrsta materijala u određenim vrstama obrade. Proces Materijal

Hladno istiskivanje

Livenje u pesku

Livenje pod pritiskom

Kovanje

Obrada limova

1,0

Sivi liv

Mašinska obrada

Praškasta metalurgija

1,2

1,6

Niskougljenični čelik

1,3

1,2

1,0

1,2

1,4

1,2

Legirani čelik

2,0

1,3

2,0

1,5

2,5

1,1

Nerđajući čelik

2,0

1,5

2,0

1,5

4,0

1,1

Legure Cu

1,0

1,0

3,0

1,0

1,0

1,1

1,0

Legure Al

1,0

1,0

1,5

1,0

1,0

1,0

1,0

Legure Zn

1,0

1,0

1,2

1,0

1,0

1,1

1,0

Brizganje plastike

Termpolastika

1,1

1,0

Termoseti

1,2

1,0

Elastomeri

1,1

1,5

Slika 4.4 Tabela za određivanje koeficijenta pogodnosti materijala (Kpm)

• Određivanje koeficijenta složenosti oblika (Kso) Za određivanje koeficijenta složenosti oblika, prethodno je izvršena klasifikacija predmeta prema obliku. Svi predmeti su podeljeni prema osnovnom obliku u tri kategorije: − oblik A: obrtno-simetrični i obrtno-nesimetrični predmeti, − oblik B: prizmatični i kutijasti predmeti i − oblik C: pljosnati i kutijasti tankozidni predmeti. Dalje su, kako je prikazano na slici 4.5, unutar jedne kategorije predmeti podeljeni na pet klasa po složenosti.

Obradne tehnologije

43

OBRTNO-SIMETRIČNI I OBRTNO-NESIMETRIČNI PREDMETI sekundarne ose: otvori, ravne i druge površine paralelni i/ili normalni na osnovnu osu

jedna/primarna osa

složeni oblici

samo osnovni kružni oblici

sekundarni oblici

unutrašnji oblici

unutrašnji i/ili spoljašnji oblici

nepravilni i/ili složeni oblici

A1

A2

A3

A4

A5

kružno simetrični žljebovi, useci, stepeni, zarubi, konusna sedišta, rupe duž ose/središne linije

unutrašnji i spoljnji navoji, nareckani, jednostavni oblici flahova/žljebova na i oko osnovne ose/središne linije

rupe/navoji/upusti i ostali unutrašnji oblici koji se ne nalaze na osnovnoj osi

projekcije, složeni oblici, slepi profili, žljebovi na sekundarnim osama

površine složenog oblika, i/ili serije oblika koji nisu obuhvađeni prethodnim kategorijama

PRIZMATIČNI I KUTIJASTI PREDMETI sa jednom osom/u jednoj ravni samo osnovni oblici

sekundarni oblici

B1

B2

stepenasti predmeti, žljebovi, kanali, useci i otvori/navoji duž jedne ose

stepenasti orebreni oblici, T-žljebovi, zupčanici itd., otvori, navoji, upusti u jednoj ravni

višeosni predmeti pravougle projekcije duž prosto zaobljeni oblici u jedne ili više osa jednoj ravni

B3

otvori, navoji, upusti pod uglom

složeni oblici nepravilni i/ili zaobljeni oblici

B4

B5

zaobljenja na unutrašnjim i/ili spoljašnjim površinama

složene trodimenzionalne zaobljene površine koje se ne mogu svrstati u prethodne kategorije

PLJOSNATI I KUTIJASTI TANKOZIDNI PREDMETI sa jednom osom samo osnovni oblici

sekundarni pravilni oblici sa ponavljanjem ravnomeran presek ili neravnomeran presek ili debljina zida debljina zida

pravilni oblici kupasti, konusni ili kutijasti oblici

složeni oblici neravnomerni i/ili zaobljeni oblici

C1

C2

C3

C4

C5

otpresci, podloške, kolena i drugi oblici na ili paralelni sa osnovnom osom

pljosnati zupčanici, višestruka ili kontinualna kolena i oblici

delovi promenljivog preseka koji nisu izrađeni višestrukim savijanjem ili sastavljeni od više oblika

delovi kod kojih može da se javi promena debljine zidova

složeni ili nepravilni oblici ili serije oblika koji nisu obuhvaćeni prethodnim kategorijama

Slika 4.5 Oblici predmeta prema složenosti

Obradne tehnologije

44

Koef. složenosti oblika (Kso)


Kada se za konkretan predmet odredi kojoj kategoriji pripada po obliku (A, B ili C) i kojoj klasi po složenosti, koeficijent složenosti oblika se određuje prema tabelama, datim na slikama 4.6 (a, b i c), sa krivama za određene vrste procesa obrade.

Oblik

Oblik



Slika 4.6.a Određivanje koeficijenta složenosti oblika (Kso) za predmete oblika A

Oblik

Oblik



Slika 4.6.b Određivanje koeficijenta složenosti oblika (Kso) za predmete oblika B

Oblik

Oblik

Slika 4.6.c Određivanje koeficijenta složenosti oblika (Kgs) za predmete oblika C

• Određivanje koeficijenta tolerancija (Ktol) Koeficijent tolerancija (Ktol) se određuje preko tabela datih na slikama 4.7 za određene vrste obrade.

Obradne tehnologije

45

LIVENJE POD PRITISKOM

Koeficijent tolerancija (Ktol)

LIVENJE U PESKU



HLADNO ISTISKIVANJE

PRAŠKASTA METALURGIJA

TOPLO KOVANJE

OBRADA LIMOVA


Tolerancija (mm)


Tolerancija (mm)


Tolerancija (mm)

Tolerancija (mm)

Tolerancija (mm)

BRIZGANJE

MAŠINSKA OBRADA

Tolerancija (mm)



NAPOMENA:

Tolerancija (mm)

Broj ortogonalnih ravni na kojima leže kritične tolerancije: - jedna ravan - dve ravni - tri i više ravni - levo od ove linije zahteva se naknadna obrada Tolerancija (mm)

Slika 4.7 Određivanje koeficijenta tolerancija (Ktol)

• Određivanje koeficijenta kvaliteta površina (Kkp) Koeficijent kvaliteta površina (Kkp) se određuje preko tabela datih na slikama 4.8 za određene vrste obrade.

Obradne tehnologije

46

LIVENJE POD PRITISKOM Koeficijent kvaliteta površine (Kkp)

LIVENJE U PESKU Koeficijent kvaliteta površine (Kkp)

Koeficijent kvaliteta površine (Kkp)

HLADNO ISTISKIVANJE

PRAŠKASTA METALURGIJA

TOPLO KOVANJE

OBRADA LIMOVA Koeficijent kvaliteta površine (Kkp)

Kvalitet površina (µm Ra)






BRIZGANJE

MAŠINSKA OBRADA



NAPOMENA:




Broj ortogonalnih ravni na kojima leže kritični kvaliteti površina: - jedna ravan - dve ravni - tri i više ravni - levo od ove linije zahteva se naknadna obrada Kvalitet površina (µm Ra)

Slika 4.8 Određivanje koeficijenta kvaliteta površina (Kkp)

Obradne tehnologije

47

5. ODREĐIVANJE VARIJANTE POSTUPKA RADA I POTREBNIH OPERACIJA U ovom koraku projektant tehnološkog postupka za izabranu varijantu procesa rada vrši izbor najpovoljnijeg postupka izrade predmeta uz definisanje potrebnih operacija i redosleda njihovog izvođenja. Krajnji rezultat ovog koraka je spisak operacija potrebnih za izradu predmeta sa zahvatima koji se u svakoj operaciji izvode. U praksi se uglavnom primenjuju dva prilaza rešavanju ovog problema. Prvi prilaz se svodi na to da se, na osnovu analize karakteristika predmeta i dosadašnjeg iskustva, odmah odredi spisak potrebnih operacija i sadržaj svake operacije, odnosno spisak zahvata unutar operacije. Ovaj prilaz obično podrazumeva i korišćenje ranije izrađenih tehnoloških postupaka, tako da se za novi predmet koristi sličan tehnološki postupak. Ovde se ne vodi mnogo računa o tome da li će tehnološki postupak biti najpovoljniji, ali se dobija na brzini projektovanja. Drugi prilaz polazi od analize površina na predmetu i zahteva za svaku površinu. Za svaku površinu koja se obrađuje se odrede potrebni zahvati obrade. Na taj način se dobija skup zahvata koje treba obaviti na predmetu, odnosno određena je struktura celokupnog postupka izrade oredmeta. Ti se zahvati zatim, na osnovu iskustvenih znanja o prvenstvima pojedinih obrada, redosledno uređuju i grupišu u operacije. Pri grupisanju zahvata u operacije vodi se računa o željenim efektima u pogledu produktivnosti i ekonomičnosti. Krajnji rezultat je i ovde spisak potrebnih operacija i zahvata u njima. U nastavku je opisana metodologija određivanja potrebnih operacija prema ovom prilazu, pri čemu je korišćen primer predmeta prikazan na slici 5.1.

Slika 5.1 Primer predmeta

Obradne tehnologije

48

5.1 Utvrđivanje elementarnih površina na predmetu Pod elementarnom površinom se podrazumeva svaka pojedinačna površina na predmetu koja zahteva najmanje jedan zahvat obrade. U ovoj fazi se predmet predstavlja kao skup elementarnih površina. Da bi se predmet predstavio preko elementarnih površina, potrebno je prethodno posedovati sistematizovane sve elementarne površine koje se mogu pojaviti. Jedna takva sistematizacija data je u nastavku. Elementarne površine kod obrtnih predmeta: − obrtna spoljašnja površina, − obrtna čeona površina, − obrtna unutrašnja površina, − konusna spoljašnja površina, − konusna unutrašnja površina, − oborena spoljašnja ivica, − oborena unutrašnja ivica, − navoj na obrtnoj spoljašnjoj površini, − navoj u obrtnoj unutrašnjoj površini, − otvor u aksijalnom pravcu, − otvor u poprečnom pravcu, − upušten otvor u aksijalnom pravcu, − upušten otvor u poprečnom pravcu, − navoj u otvoru u aksijalnom pravcu, − navoj u otvoru u poprečnom pravcu, − ožljebljenje spoljašnje, − ožljebljenje unutrašnje, − ozubljenje, − usečen žljeb na obrtnoj spoljašnjoj površini, − usečen žljeb na obrtnoj unutrašnjoj površini, − uzdužni žljeb spoljašnji, − uzdužni žljeb unutrašnji, − središnje gnezdo. Elementarne površine kod prizmatičnih predmeta: − ravna površina, − kosa površina, − stepenasta površina, − kanal, − žljeb, − polužljeb, − pravougaoni džep, − kružni džep, − otvor, − upuštena površina u otvoru, − oborena ivica u otvoru, − navoj u otvoru.

Obradne tehnologije

49

U konkretnom primeru, za predmet prikazan na slici 5.1, identifikovano je pet elementarnih površina prikazanih na slici od 1-5 i navedenih u tabeli 5.1. Pored ovih pet, predmet poseduje i dve površine koje se ne obrađuju, označene sa B1 i B2. Tabela 5.1 Pregled elementarnih površina Broj elementarne površine

Naziv elementarne površine

Osnovni podaci za površinu

1

Otvor u aksijalnom pravcu

prečnik: φ8+0,4; kvalitet: N10; 29±0,3 od ose površine 4; upravnost 0,2 prema površini 2

2

Obrtna čeona površina

14±0,8 od površine B1; kvalitet: N7; ravnost 0,02

3

Upušten otvor u aksijalnom pravcu

prečnik: φ16+1; kvalitet: N10; 12-0,5 od površine 2; minimalno 4 mm od površine 1

4

Obrtna unutrašnja površina

prečnik: φ20H7; kvalitet: N7; aksijalnost φ2 prema površini B2; upravnost 0,02 prema površini 2

5

Oborena unutrašnja površina

mera 1/450 kvalitet: N10;

U tabeli su, kako se može videti, za svaku elementarnu površinu dati i osnovni podaci koji će biti neophodni u daljim fazama. 5.2 Određivanje potrebnih zahvata za obradu elementarnih površina U ovom koraku se za sve elementarne površine određuju potrebni zahvati obrade. Koje vrste zahvata će se primeniti prvenstveno zavisi od vrste predmeta i tipa površine, a koliki broj zahvata će se primeniti zavisi od ostalih zahteva na površini, prvenstveno kvaliteta obrađene površine. Ako je posmatrana površina visokog kvaliteta obrađene površine, ona će u principu imati: − prethodnu, − (prethodno-završnu) i − završnu obradu. Pri određivanju potrebnih zahvata neophodno je, između ostalog, znati kojim vrstama obrada se može ostvariti koji kvalitet obrađene površine, što je prikazano u tabeli 5.2.

Obradne tehnologije

50

Tabela 5.2 Mogućnosti postizanja kvaliteta obrađene površine za pojedine vrste obrade (u skladu sa JUS M.A1.026)

Obradne tehnologije

51

Ako je u pitanju obrtni predmet, za obradu spoljašnje obrtne površine, na primer, potrebni zahvati će biti zahvati grubog i finog struganja (prethodna i prethodno-završna obrada) i spoljašnjeg okruglog brušenja (završna obrada). Za obradu unutrašnje obrtne površine uobičajene su dve varijante, zavisno od prečnika otvora: bušenje (prethodna obrada), struganje - za veće prečnike ili proširivanje - za manje prečnike (prethodno-završna obrada) i unutrašnje brušenje - za veće prečnike ili razvrtanje - za manje prečnike (završna obrada). Ako je u pitanju prizmatični predmet, za obradu ravne površine primenjivaće se zahvati grubog i finog glodanja (prethodna i prethodno-završna obrada) i ravnog brušenja (završna obrada). Preduslov za određivanje potrebnih zahvata za obradu pojedinih obradnih površina je prethodna sistematizacija svih mogućih zahvata. Određivanje potrebnih zahvata svodi se na uspostavljanje relacija tipa može da se obradi između elementarnih površina i zahvata. Međutim, uspostavljanje ovakvih relacija nije uopšte jednostavan problem jer se u dosta slučajeva jedna ista vrsta elementarne površine može obraditi na više načina. Za predmet iz primera na slici 5.1, u tabeli 5.3 dat je pregled potrebnih zahvata za obradu svih elementarnih površina. Tabela 5.3 Pregled potrebnih zahvata za obradu elementarnih površina Elementarna površina

Potrebni zahvati

1

- bušenje otvora (1Z)

2

- prethodno struganje obrtne čeone površine (2P) - završno struganje obrtne čeone površine (2Z)

3

- upuštanje otvora (3Z)

4

- bušenje obrtne unutrašnje površine (4P) - proširivanje obrtne unutrašnje površine (4PZ) - razvrtanje obrtne unutrašnje površine (4Z)

5

- obaranje ivice (5Z)

U tabeli je uz svaki zahvat data i oznaka zahvata, radi daljeg lakšeg sprovođenja metode. Oznake su usvojene po principu da je cifrom označena elementarna površina na kojoj se vrši zahvat, a slovom da li je zahvat prethodni, prethodno-završni ili završni (na primer: zahvat 4P označava prethodni zahvat na površini 4, 4PZ - poluzavršni i 4Z - završni zahvat na površini 4). Određivanjem zahvata za sve elementarne površine dobija se ukupan skup zahvata u celokupnom procesu izrade predmeta, koji još ne predstavlja ništa dok se ne izvrši određivanje njihovog redosleda izvođenja i grupisanje u operacije. 5.3 Određivanje redosleda zahvata Određivanje redosleda zahvata je problem koji se najuspešnije može rešiti utvrđivanjem prvenstava između pojedinih zahvata. Ali, problem je kako odrediti prvenstva. Da bi se postavila pravila za utvrđivanje prvenstava između pojedinih zahvata, neophodno je sistematizovati razloge zašto jedan zahvat mora ići pre drugog.

Obradne tehnologije

52

Prvenstva između zahvata zbog dimenzionog razloga Svaka elementarna površina je geometrijski definisana preko kota kojima su utvrđene dimenzije površine, ali i odnosi prema drugim površinama na predmetu. Utvrđivanje prvenstava između zahvata zbog dimenzionog razloga je vezano za kotiranje površina i može se definisati u obliku sledećeg pravila: "Ako za posmatranu elementarnu površinu postoji druga elementarna površina preko koje je ona kotirana, onda zahvati na toj drugoj površini imaju prvenstvo u odnosu na zahvate na posmatranoj površini". Ovo pravilo je korišćeno na primeru u sledećim slučajevima: − pre bušenja otvora 1 (zahvat 1Z) mora biti završena obrtna unutrašnja površina 4 (zahvat 4Z), jer je preko nje otvor kotiran, − pre upuštanja otvora 3 (zahvat 3Z) mora biti završena čeona površina 2 (zahvat 2Z), jer je dubina upuštanja kotirana preko te površine, − pre obaranja ivice 5 (zahvat 5Z) moraju biti obrađene površine 2 i 4, jer je ivica kotirana preko njih. Prvenstva između zahvata zbog geometrijskog razloga Utvrđivanje prvenstava između zahvata zbog geometrijskog razloga je vezano za eventualne zahteve u pogledu odnosa između površina, kao što su upravnost, suosnost, paralelnost itd. Prvenstva u ovom slučaju se mogu definisati u obliku sledećeg pravila: "Ako za posmatranu elementarnu površinu postoji druga elementarna površina prema kojoj je postavljen zahtev odnosa, onda zahvati na toj drugoj površini imaju prvenstvo u odnosu na zahvate na posmatranoj površini". Ovo pravilo je korišćeno na primeru u sledećim slučajevima: − pre bušenja otvora 1 (zahvat 1Z) mora biti završena čeona površina 2 (zahvat 2Z), jer postoji zahtev upravnosti površine 1 prema površini 2, − pre upuštanja otvora 3 (zahvat 3Z) mora biti završen otvor 1 (zahvat 1Z), jer postoji zahtev minimalnog rastojanja 4 mm prema toj površini, − pre završne obrade obrtne unutrašnje površine 4 (zahvat 4Z) mora biti obrađena površina 2 (zahvat 2Z), jer postoji zahtev upravnosti površine 4 prema površini 2. Prvenstva između zahvata zbog tehnološkog razloga Prvenstva između zahvata zbog tehnološkog razloga su relativno jednostavnija za rešavanje i koriste se kada na istoj površini postoji veći broj zahvata. Pravilo se svodi na sledeće: "Ako na posmatranoj elementarnoj površini postoji veći broj zahvata, grublji zahvati imaju prvenstvo u odnosu na fine". Ovo pravilo je korišćeno na primeru kod obrade površina 2 i 4. Prvenstva između zahvata zbog ekonomskog razloga Ekonomski razlog za prvenstva između pojedinih površina je vezan za određene uštede koje se mogu ostvariti ispravnim redosledom zahvata na određenim površinama. Te uštede mogu da budu različite, a vezane za skraćenje vremena trajanja zahvata, za skraćenje vremena pomoćnih zahvata, za smanjenje potrošnje alata itd. Ovo pravilo je korišćeno na primeru u sledećim slučajevima: − pre obrade čeone površine 2 (zahvat 2G) dobro je ako je obavljeno bušenje obrtne unutrašnje površine 4 (zahvat 4G), jer će se time skratiti hod alata pri čeonom struganju, a time i vreme zahvata,

Obradne tehnologije

53

− pre razvrtanja obrtne unutrašnje površine 4 (zahvat 4Z) dobro je ako je ivica u otvoru već oborena (zahvat 5Z), jer će se time štedeti razvrtač i povećati njegov vek trajanja. Uzimajući u obzir sve nabrojane razloge i primenjujući odgovarajuća pravila, u konačnom rezultatu se za sve zahvate mogu utvrditi drugi zahvati koji u odnosu na njih imaju prvenstvo. Za predmet iz primera to je prikazano u tabeli 5.4. Tabela 5.4 Tablica prvenstava izvođenja pojedinih zahvata Zahvat 1Z 2P 2Z 3Z 4P 4PZ 4Z 5Z

Zahvati koji imaju prvenstvo iz razloga dimenzionog geometrijskog tehnološkog ekonomskog 4Z 2Z 4PZ 2P 2Z 1Z

2Z

4P 4PZ

5Z

2Z, 4PZ

Nakon utvrđenih prvenstava, za određivanje redosleda može se koristiti postupak preko dvostruke matrice prikazane na slici 5.2.

Slika 5.2 Matrica za utvrđivanje redosleda zahvata

U ovoj matrici, u levom delu, najpre su preneta prvenstva pojedinih zahvata iz tablice prvenstava, a zatim su, u desnom delu, određeni redosledi izvođenja zahvata od prvog do osmog uz poštovanje svih pojedinačnih prvenstava iz levog dela matrice.

Obradne tehnologije

54

5.4 Grupisanje zahvata u operacije Nakon utvrđenog redosleda zahvata, ostaje poslednji korak - formiranje operacija spajanjem zahvata. Pri tome se pod operacijom podrazumeva deo procesa izrade predmeta (ili skup zahvata) koji se obavlja na jednom radnom mestu pri istom postavljanju. Preduslov za grupisanje zahvata u operacije je svakako saznanje o radnim mestima, odnosno mašinama, koje stoje na raspolaganju. Raspoloživa radna mesta nam uslovljavaju šta uopšte možemo koristiti za izvođenje operacija. Naredni problem je vezan za mogućnost grupisanja zahvata u operacije, odnosno spajanja onih zahvata za koje se koristi ista mašina. Može se prihvatiti da za grupisanje zahvata u istu operaciju treba da su zadovoljeni sledeći uslovi: 1. da se za zahvate koristi ista mašina 2. da zahvati redosledno slede jedan za drugim i 3. da se izvode pri istom postavljanju na mašini. Za posmatrani primer na slici 5.1, svi zahvati su grupisani u dve operacije: 1. operacija: STRUGANJE, sa sledećim zahvatima: − − − − − −

bušenje obrtne unutrašnje površine (4P), proširivanje obrtne unutrašnje površine (4PZ), prethodno struganje obrtne čeone površine (2P), završno struganje obrtne čeone površine (2Z), obaranje ivice (5Z) i razvrtanje obrtne unutrašnje površine (4Z).

2. operacija: BUŠENJE, sa sledećim zahvatima: − bušenje otvora (1Z), − upuštanje otvora (3Z), Pri grupisanju zahvata u operacije, projektant tehnološkog postupka može da ide na više varijanti, zavisno od toga da li će da ide na veću ili manju složenost pojedinih operacija. Od složenosti operacije, odnosno manjeg ili većeg broja zahvata koji će se izvoditi u jednoj operaciji zavisi i koja mašina će se primeniti. Pristup ka složenijim operacijama, odnosno operacijama kod kojih je velika koncentracija zahvata, ima svoje prednosti: − veća je tačnost obrade, jer ima manje operacija i manje stezanja i pozicioniranja u toku celokupnog procesa izrade predmeta, − manje je kretanje predmeta tokom procesa njegove izrade, ali i nedostatke: − potrebna je složenija tehnološka oprema (složenije mašine), − duža je priprema radnih mesta za izvođenje operacija, − duže je zadržavanje predmeta na operacijama i − potrebno je veće znanje radnika na radnim mestima.

Obradne tehnologije

55

6. STRUKTURE U OBRADI 6.1 Šta se podrazumeva pod strukturom operacije Svaka operacija se sastoji iz jednog ili više zahvata koji se mogu podeliti u dve osnovne vrste: − osnovne zahvate, pod kojima se podrazumevaju zahvati kojima se vrši neposredna promena oblika ili stanja predmeta; u procesima obrade to su zahvati kod kojih su alat i predmet u kontaktu; − pomoćne zahvate, pod kojima se podrazumevaju zahvati koji nisu neposredno vezani za promenu oblika ili stanja predmeta, ali su neophodni za izvođenje operacije; u pomoćne zahvate spadaju zahvati merenja u toku operacije, zahvati ulaganja i odlaganja predmeta, zahvati vezani za izvođenje pomoćnih hodova (primicanje i odmicanje alata, promena alata, promena režima rada itd.). Pod strukturom operacije podrazumeva se način izvođenja operacije, odnosno način izvođenja pojedinih zahvata unutar operacije. Kako se, u opštem slučaju, zahvati unutar operacije mogu izvoditi na različite načine, to se i ukupna operacija može izvoditi na različite načine: − sa jednim ili više osnovnih zahvata koji se međusobno izvode redno ili paralelno, − sa jednim ili više pomoćnih zahvata koji jesu ili nisu preklopljeni sa osnovnim zahvatima, − u jednoj ili više pozicija, − u jednom ili više tokova. Sam način izvođenja operacije, odnosno zahvata unutar nje, definiše strukturu operacije. S obzirom na to da li se osnovni i pomoćni zahvati međusobno preklapaju ili ne, definišu se tzv. klase i grupe obrade. 6.2 Klase obrade Klase obrade su definisane u odnosu na način izvođenja osnovnih zahvata, odnosno način slaganja dejstva alata kojima se vrše osnovni zahvati. Postoje tri klase obrade, opisane u nastavku. I klasa:

ovde se osnovni zahvati izvode redno: ili jednim alatom redom više površina ili sa više alata rednim dejstvovanjem jednog za drugim; osnovno vreme operacije, kako je prikazano na slici 6.1, jednako je zbiru vremena svih osnovnih zahvata: to = to1 + to2 + ... + ton = Σ toi

Obradne tehnologije

56

Slika 6.1 Osnovno vreme operacije za slučaj I klase obrade

II klasa: ovde se osnovni zahvati izvode redno-paralelno: zahvati obrade se ostvaruju redno, ali u pojedinim zahvatima se dejtvuje blokom alata istovremeno (paralelno); osnovno vreme operacije, kako je prikazano na slici 6.2, jednako je zbiru maksimalnih (nepreklopljenih) vremena u pojedinim zahvatima: to = to1max + to2 max + ... + ton max = Σ toi max

Slika 6.2 Osnovno vreme operacije za slučaj II klase obrade

III klasa: ovde se osnovni zahvati izvode paralelno: svi alati (od dva do nekoliko desetina) rade istovremeno; ovakav slučaj je kod višepozicionih obrada s tim što se obrada na svim pozicijama obavlja istovremeno, a unutar svake pozicije može biti korišćen jedan ili više alata; osnovno vreme operacije, kako je prikazano na slici 6.3, jednako je vremenu trajanja najduže pozicije: to = toi max

Obradne tehnologije

57

Slika 6.3 Osnovno vreme operacije za slučaj III klase obrade

6.3 Grupe obrade Grupe obrade su definisane u odnosu na način izvođenja pomoćnih zahvata. Pomoćni zahvati, koji se izvode unutar operacije, imaju svoja vremena koja opterećuju ili ne opterećuju operaciju, odnosno utiču ili ne utiču na vreme operacije, zavisno od toga da li su pomoćni zahvati preklopljeni osnovnim zahvatima ili nisu. Struktura pomoćnog vremena u operaciji se može predstaviti u obliku: tp = tpm + tpou + tph gde je: tpm

- nepreklopljeno pomoćno vreme koje se troši za merenja u toku operacije,

tpou - nepreklopljeno pomoćno vreme koje se troši za odlaganje i ulaganje predmeta, tph

- nepreklopljeno pomoćno vreme koje se troši za pomoćne hodove: primicanje i odmicanje alata, okretanje stola, zamenu alata itd.

S obzirom na to da li se u operaciji pojedine komponente pomoćnog vremena pojavljuju ili ne, definisane su grupe obrade i to: Grupa 0: ovde postoje sve tri komponente pomoćnog vremena: tpm # 0, tpou # 0, tph # 0 Ovo znači da čak postoji i merenje u toku operacije, što je slučaj kod ostvarivanja dimenzije predmeta metodom probnih prolaza (primenjuje se jedino u pojedinačnoj proizvodnji ili kada treba upasivati jedan predmet sa drugim). Grupa 1: ovde je vreme za merenje jednako nuli, ali se javlja vreme za odlaganje i ulaganje i za pomoćne hodove: tpm = 0, tpou # 0, tph # 0 Ovo je slučaj kada se dimenzije predmeta dobijaju automatski uz prethodno podešavanje mašine i alata.

Obradne tehnologije

58

Grupa 2: ovde je i vreme za odlaganje i ulaganje jednako nuli: tpm = 0, tpou = 0, tph # 0 Ovo je slučaj kada postoji posebna pozicija za odlaganje obrađenog predmeta i ulaganje neobrađenog predmeta, tako da su ovi zahvati potpuno preklopljeni vremenima ostalih pozicija. Grupa 3: ovde su sve tri komponente pomoćnog vremena jednake nuli: tpm = 0, tpou = 0, tph = 0 Ovo je slučaj postoji neprekidan proces u kome se troši samo osnovno vreme. U tabeli na slici 6.4 dat je pregled kriterijuma za utvrđivanje grupe obrade. Grupa

tpm

tpou

tph

0 1 2 3

#0 0 0 0

#0 #0 0 0

#0 #0 #0 0

Slika 6.4 Uz definisanje grupa obrada

6.4 Primeri različitih klasa obrada Na slici 6.5 prikazan je primer uzdužne obrade na kopirnom strugu. S obzirom da se pojedine površine predmeta obrađuju redno, radi se o I klasi obrade.

Slika 6.5 Primer I klase obrade na kopirnom strugu

Na slici 6.6 prikazana je obrada na višesečnom strugu. Na predmet najpre dejstvuje blok alata za uzdužno struganje (a), a zatim blog alata za poprečno struganje (b). S obzirom da alati deluju i paralelno i istovremeno, radi se o II klasi obrade.

Obradne tehnologije

59

Slika 6.6 Primer II klase obrade na višesečnom strugu

Na slici 6.7 prikazana je obrada predmeta na revolver strugu. Kod revolver struga, alati iz revolver glave radne redno - jedan po jedan prema redosledu obrade. Dakle, revolver strug sigurno ima redno dejstvo alata. Međutim, ako postoje slučajevi da je u nekom držaču alata postavljeno više alata, onda postoji i paralelno dejstvo alata. Takav je slučaj na slici 6.7, tako d ase radi o II klasi.

Slika 6.7 Primer II klase obrade na revolver strugu

Obradne tehnologije

60

Na slici 6.8 prikazan je primer obrade na agregatnoj glodalici. Tri predmeta je postavljeno na sto glodalice, a više glodala istovremeno obrađuje neke od površina na predmetima (bočne strane, gornju i donju stranu predmeta). Da bi se sve površine svakog predmeta obradile, nakon jednog prolaza neophodno je ispremeštati predmeta za obradu novih površina. Posle tri premeštanja, sva tri predmeta će biti gotova. S obzirom da imamo istovremenu obradu sa više alata, a rednu obradu pojedinih površina, radi se o II klasi obrade.

Slika 6.8 Primer II klase obrade na agregatnoj glodalici

Na slici 6.9 prikazan je primer obrade na višesečnom strugu, ali u III klasi, jer oba bloka alata (i za uzdužnu obradu i za poprečnu obradu) dejstvuju istovremeno.

Slika 6.9 Primer III klase obrade na višesečnom strugu

Na slici 6.10 prikazan je primer III klase obrade na agregatnoj glodalici. Ovde se sedam površina predmeta (označene brojevima od 1-7) istovremeno obrađuje na glodalici sa pet vretena.

Obradne tehnologije

61

Slika 6.10 Primer III klase obrade na agregatnoj glodalici

6.5 Primeri različitih grupa obrada Na slici 6.11 prikazane su uobičajene obrade glodanjem i bušenjem na jednopozicionim mašinama. S obzirom da se svaki predmet pre obrade mora postaviti na mašinu, a posle obrade skinuti sa mašine, radi se o 1. grupi obrade.

Slika 6.11 Primeri 1. grupe obrade na glodalici (a) i bušilici (b)

Na slici 6.12 prikazan je primer obrade na glodalici uz korišćenje obrtnog stola. Dok se predmet 2 obrađuje na radnoj poziciji, dotle radnik na pomoćnoj poziciji skida prethodno obrađeni predmet i postavlja novi. S obzirom da je vreme za ulaganje i odlaganje predmeta ovde preklopljeno, radi se o 2. grupi obrade. Postoji samo vreme pomoćnih hodova: okretanje stola nakon obrade i pomoćni hodovi alata.

Obradne tehnologije

62

Slika 6.12 Primer 2. grupe obrade na glodalici sa obrtnim stolom

Na slici 6.13 prikazan je sličan slučaj, ali na radnoj poziciji dejstvuje istovremeno tri glodala. Ovo je takođe 2. grupa obrade, ali III klasa.

Slika 6.13 Primer 2. grupe obrade na glodalici sa obrtnim stolom i sa više alata

Na slici 6.14 prikazan je primer višepozicione obrade uz korišćenje obrtnog stola. Sto ima četiri pozicije, od kojih je prva neradna i služi sa skidanje/postavljanje predmeta, a ostale su radne. Na poziciji 2 se vrši glodanje čela, na poziciji 3 bušenje rupe i na poziciji 4 glodanje proreza. S obzirom da je ovde vreme ulaganja/odlaganja preklopljeno osnovnim vremenima, radi se o 2. grupi obrade. Takođe, radi se o III klasi obrade.

Slika 6.14 Primer 2. grupe obrade na četvoropozicionoj mašini

Obradne tehnologije

63

Na slici 6.15 prikazana je 3. grupa obrade. Predmeti se ulažu na neprekidnu traku (položaj 1), prolaze ispod tri tocila i padaju sa trake (položaj 2). Kad se gleda pojedinačni predmet, s obzirom da praktično nema nikakvog prekida u njegovoj obradi, ovaj slučaj spada u 3. grupu obrade, tj. nema ni vremena za prazne hodove.

Slika 6.15 Primer 3. grupe obrade

Obradne tehnologije

64

7. IZBOR RADNOG MESTA. KARAKTERISTIKE MAŠINA ALATKI Određivanje radnog mesta, odnosno tehnološkog sistema - mašine na kojoj će se izvoditi pojedine operacije, treaba da bude takvo da omogućava obezbeđenje potrebnog kvaliteta predmeta, uz takvu produktivnost koja obezbeđuje ostvarenje planova proizvodnje i uz, po mogućnosti, optimalnu ekonomičnost. Pri određivanju potrebnih radnih mesta se može ići u dva pravca: − izbor mašine koja već postoji u proizvodnom pogonu; u tom slučaju rešavanje problema je olakšano jer je sužen broj mogućnosti, ali istovremeno je teško očekivati da će izbor biti optimalan; − izbor potpuno nove mašine; u ovom slučaju projektant tehnološkog postupka mora definisati sve karakteristike (geometrijske, radne itd.) koje mašina treba da poseduje. Određivanje mašine za izvođenje neke operacije u neposrednoj je vezi sa određivanjem strukture operacije, jer mašina treba da ima takve karakteristike koje će omogućiti izvođenje operacije prema utvrđenoj strukturi. Složenost same operacije, odnosno njene strukture, u direktnoj je vezi sa složenošću mašine i to u smislu da što je operacija složenija to i mašina mora biti složenija. Sa druge strane, kako je već rečeno, idući ka složenijim strukturama, odnosno od klase I ka klasi III i od grupe 0 ka grupi 3, vreme trajanja operacije se sve više smanjuje. Može se zaključiti da se posložnjavanjem strukture operacije, kako je prikazano na slici 7.1, povećava produktivnost, ali istovremeno i složenost potrebnog tehnološkog sistema mašine, a time i cena.

Slika 7.1 Zavisnost produktivnosti i složenosti tehnološkog sistema-mašine od složenosti strukture operacije

Kao podloga za izbor mašina za izvođenje pojedinih operacija, koriste se podaci o raspoloživoj tehnološkoj opremi. Ti podaci mogu biti organizovani u obliku kartoteka ili računarskih datoteka, ali i u jednom i u drugom slučaju treba da sadrže sve tehničke karakteristike koje su neophodne projektantu tehnološkog postupka.

Obradne tehnologije

65

Zavisno od tipa mašina, različite karakteristike se svrstavaju u tehničke karakteristike, ali one koje su najvažnije za projektanta tehnološkog postupka mogu se svrstati u nekoliko grupa: − karakteristike vezane za mogućnosti prihvatanja predmeta, − radne karakteristike (raspoloževi brojevi obrtaja i pomaci, maksimalna snaga itd.), − karakteristike u pogledu tačnosti, − gabariti mašine. U nastavku je dat opis rada i osnovne karakteristike u pogledu mogućnosti primene za mašine koje se najčešće koriste u obradi metala skidanjem strugotine. 7.1 Mašine za odsecanje i obradu krajeva Mašine za odsecanje i obradu krajeva se koriste za pripremne operacije predmeta koji se dobijaju od šipke kao polaznog materijala. Ove mašine se najčešće nalaze uz skladište materijala, a tek odsečeni komadi ulaze u pogon na dalju obradu. Kao mašine za odsecanje primenjuju se različite vrste testera: − kružna testera, − trakasta testera i − okvirna testera. 7.1.1 Kružne testere Primer kružne testere je prikazan na slici 7.2. Glavno obrtno kretanje obavlja alat testerasto glodalo (1), a proces rezanja je identičan glodanju. Pogon glavnog kretanja je električni sa elektromotora (2). Pomoćno kretanje obavlja takođe alat pravolinijskim primicanjem predmetu (3), pri čemu je pogon obično hidraulički. 2

1 3

4

6

5

6 6

Slika 7.2 Kružna testera

Obradne tehnologije

66

Predmet (2) se postavlja na sto mašine i steže stežačem (4), koji takođe radi hidraulikom. Podešavanje dužine odsecanja vrši se pomoću graničnika (5). Ručne komande se obavljaju preko upravljačkih elemenata (6). Kružne testere se koriste za odsecanje šipkastog materijala različitog profila (okruglog, kvadratnog, pravougaonog, šestougaonog). Osnovna karakteristika mašine, po kojoj se vrši izbor, je maksimalna dimenzija odsecanja, a razlikuju se po nivou automatizacije pomoćnih zahvata. 7.1.2 Trakaste testere Primer trakaste testere je prikazan na slici 7.3. Ovde je alat beskonačna traka testere. Alat obavlja glavno pravolinijsko kretanje uzdužnim pomeranjem trake tako da po predmetu idu zub po zub. Pomoćno kretanje takođe obavlja alat pravolinijskim primicanjem predmetu.

Slika 7.3 Trakasta testera

Primer sa slike predstavlja horizontalnu trakastu testeru koja se koristi za odsecanje šipkastog materijala okruglog, kvadratnog, pravougaonog ili šestougaonog preseka. Postoje i vertikalne trakaste testere koje se koriste za isecanje profila iz ploča. Kod ovih testera prethodno mora da bude izbušen otvor kroz koji se provlači traka testere i tek onda se vrši isecanje.

Obradne tehnologije

67

7.1.3 Okvirne testere Okvirne testere su slične trakastim testerama, ali alat nije beskonačna traka već list testere. Glavno kretanje je takođe pravolinijsko kretanje duž zuba testere, ali u povratnim hodovima napred - nazad uz pomoćno kretanje primicanjem ka predmetu. Primer jedne okvirne testere je prikazan na slici 7.4. Okvirne testere su najsporije od svih vrsta testera i koriste se u pojedinačnoj i maloserijskoj proizvodnji.

Slika 7.4 Okvirna testera

7.1.4 Mašine za obradu krajeva Mašine za obradu krajeva se koriste za prvu obradu predmeta tipa osovine (nakon odsecanja) i to kao kombinovane mašine za zabušivanje središnjih gnezda i poravnavanje oba čela. Ove mašine se koriste u maloserijskoj i velikoserijskoj proizvodnji i veoma su važne za obradu predmeta tipa osovine jer obezbeđuju visoku tačnost suosnosti središnjih gnezda, kao površina koje se koriste za stezanje i pozicioniranje predmeta u narednim operacijama. Postoje različite izvedbe ovih mašina: − mašine koje istovremeno vrše i zabušivanje oba središna gnezda i poravnavanje oba čela, sa dve glave koje se istovremeno obrću i primiču predmetu, − mašine koje imaju dve pozicije tako da se najpre poravnaju oba čela istovremeno, a zatim zabuše oba gnezda istovremeno, − mašine sa više pozicija (obično četiri), koje osim poravnavanja čela i zabušivanja središnjih gnezda, mogu da obrađuju spoljašnje i unutrašnje površine na oba čela.

Obradne tehnologije

68

Na slici 7.5 prikazan je primer jedne mašine za obradu krajeva, a na slici 7.6 osnovni princip obrade. Predmet je stegnut horizontalno i tokom obrade je nepokretan. Sa obe strane, u osi predmeta, postavljene su glave u koje se stavljaju alati: zabušivači za zabušivanje središnjih gnezda i izmenljive pločice od tvrdog materijala za struganje čeonih površina. Obe glave vrše glavno obrtno kretanje i pomoćno kretanje primicanjem ka predmetu za potrebnu dužinu obrade.

Slika 7.5 Mašina za obradu krajeva

Slika 7.6 Princip obrade krajeva

7.2 Strugovi Strugovi su predviđeni za obradu spoljašnjih, unutrašnjih i čeonih obrtnih površina na obrnim predmetima strugarskim noževima. Dalje, na strugovima se mogu izrađivati spoljašnji i unutrašnji navoji noževima za navoj, ureznicima i nareznicama i specijalnim reznim glavama. Takođe se mogu izrađivati i obrađivati rupe i otvori (ali samo u osi obrtnog predmeta) zavojnim burgijama, proširivačima i razvrtačima.

Obradne tehnologije

69

7.2.1 Univerzalni i produkcioni strugovi Univerzalni strugovi su predviđeni za pojedinačnu i maloserijsku proizvodnju predmeta različite složenosti. Na njima se mogu obrađivati sve obrtne površine, uključujući i navoj. Osnovni delovi univerzalnog struga prikazani su na slici 7.7. Osnovu mašine čine dve noge postolja (2 i 3) i krevet (1). Glavno obrtno kretanje izvodi glavno vreteno tako što pogon dobija od pogonskog elektromotora preko prenosnika (zupčastog) za glavno kretanje (4). Mašina može da ostvari različite brojeve obrtaja (ali tačno određene za konkretnu mašinu), a željeni broj obrtaja se bira pomoću upravljačkih ručica. Pomoćno pravolinijsko kretanje, uzdužno ili poprečno, ostvaruje nosač alata (7) pogonom sa glavnog vretena preko prenosnika za pomoćno kretanje (11). Mogu se ostvariti različite brzine pomoćnog kretanja (pomak po jednom obrtaju), a željena brzina se takođe bira pomoću upravljačkih ručica.

Slika 7.7 Univerzalni strug

U glavno vreteno se postavlja stezna glava (5) ili se u konus glavnog vretena postavlja šiljak. Predmet se postavlja ili u steznu glavu ili između šiljaka - šiljka u glavnom vretenu i šiljka na nosaču zadnjeg šiljka (6). Alat se postavlja u nosač alata. Vodeće tj. zavojno vreteno (10) se koristi pri izradi navoja, tj. kada je potreban tačan pomak po jednom obrtaju vretena (pomak mora da bude jednak koraku navoja). Vučno vreteno (9) se koristi za sve ostale obrade na strugu. Pretvaranje obrtnog kretanja vučnog vretena u pravolinijsko kretanje nosača alata obavlja se preko puža smeštenog na klizač (8) i pužne letve. Na univerzalnim strugovima se, pored spoljašnjih i unutrašnjih obrtnih površina, mogu obrađivati i spoljašnje i unutrašnje konusne površine na različite napine: pomeranjem nosača zadnjeg šiljka, zakretanjem gornjeg - pomoćnog klizača sa držačem alata ili primenom kopirnog lenjira. Na univerzalnim strugovima se mogu obrađivati i obrtne površine na neobrtnim predmetima - na prizmatičnim i kutijastim predmetima. U tom slučaju je poseban problem stezanja

Obradne tehnologije

70

predmeta i to se obavlja tako što se umesto klasične stezne glave koriste tzv. stezne ili plan ploče. Svi pomoćni zahvati na univerzalnom strugu se izvode ručno (postavljanje i skidanje predmeta, primicanje i odmicanje alata, promena alata, promena režima obrade itd.) tako da je ukupno pomoćno vreme operacije najduže u poređenju sa drugim strugovima. Za obradu obrtnih predmeta sa više stepenastih površina ili složenom krivolinijskom konturom, na univerzalni strug se postavlja kopirni uređaj koji može da radi na mehaničkom ili hidrokopirnom principu. Postoje i specijalni tzv. kopirni strugovi, kao posebni strugovi, namenjeni za serijsku proizvodnju. Strug bez vodećeg vretena, samo sa vučnim vretenom, naziva se produkcionim (ili paralelnim ili doradnim) strugom. Na njemu se ne mogu izrađivati navoji. 7.2.2 Revolver strugovi Revolver strugovi su prvenstveno namenjeni za serijsku proizvodnju složenijih obrtnih predmeta, kod kojih se zahteva obrada sa većim brojem alata: noževima, burgijama, proširivačima, razvrtačima, ureznicima itd. Revolver strugovi se izvode sa horizontalnom ili vertikalnom revolver glavom (slika 7.8). Revolver strugovi sa horizontalnom revolver glavom imaju i poseban nosač alata za poprečnu obradu i odsecanje. Kod strugova sa vertikalnom revolver glavom, revolver glava može da bude postavljana uzdužno ili poprečno.

a)

b)

c)

Slika 7.8 Različite vrste revolver glava: a - horizontalna revolver glava, b - vertikalna uzdužna revolver glava, c - vertikalna poprečna revolver glava

Osnovna karakteristika revolver struga je da kao nosač alata ima revolver glavu (sa 6, 8, 10, 12, 16 mesta) u koju se postavljaju svi potrebni alati za određenu operaciju. Za svaki zahvat obrade dovodi se potreban alat okretanjem revolver glave. Jedna vrsta revolver strugova je namenjena da radi komadne predmete. Kod tih strugova se predmet steže u steznu glavu, izvrše se svi zahvati obrade i predmet vadi iz stezne glave. Druga vrsta revolver strugova je namenjena da radi predmete iz šipke. Kod tih strugova šipka prolazi kroz glavno vreteno (steže se elastičnom čaurom), izvrše se zahvati obrade i to tako da je poslednji zahvat po pravilu odsecanje, nakon čega gotov predmet pada niz levak u paletu za obrađene predmete. Revolver strugovi u odnosu na univerzalne strugove imaju prednost u primeni većeg broja alata u jednoj operaciji i u manjem pomoćnom vremenu operacije jer se velik broj pomoćnih zahvata ne izvodi ručno već je automatizovan. Takođe, na revolver strugovima se često i

Obradne tehnologije

71

osnovno vreme skraćuje korišćenjem istovremene obrade sa više alata. Međutim, revolver strugovi zahtevaju duže pripremno vreme od univerzalnih strugova. 7.2.3 Numerički upravljani strugovi Numerički upravljani strugovi (CNC strugovi) su strugovi kod kojih se upravljanje svim kretanjima vrši pomoću posebne upravljačke jedinice. Svako kretanje (glavno kretanje obrtanje glavnog vretena i pomoćna kretanja - pravolinijsko uzdužno i poprečno kretanje nosača alata) ima svoj poseban pogon jednosmernim motorom koji naredbe dobija od upravljačke jedinice. Primer jednog numerički upravljanog struga je prikazan na slici 7.9.

Slika 7.9 Numerički upravljani strug

Numerički upravljani strugovi se po pravilu izvode sa revolver glavom, a dovođenje pojedinih alata tj. okretanje revolver glave se takođe izvodi naredbama od upravljačke jedinice. Strug radi tako što se u upravljačku jedinicu unese program po kojem se operacija izvodi. Programira se kretanje vrha svakog od alata pri pojedinim zahvatima obrade, kao i ostali elementi potrebni za izvršenje operacije (koji alat radi, sa kojim režimom itd.). Numerički upravljani strugovi imaju najveće mogućnosti u pogledu složenosti operacije (rade sve što i univerzalni strugovi), po pravilu se izvode sa visokom tačnošću i imaju najkraća pomoćna vremena jer se izvode potpuno automatizovano. Pripremno vreme je jednako ili samo nešto duže od vremena kod univerzalnog struga. 7.2.4 Kopirni strugovi Kopirni strugovi se koriste u serijskoj i velikoserijskoj proizvodnji za obradu spoljašnjih ili unutrašnjih obrtnih površina i to u slučajevima kada ima više površina (cilindričnih, koničnih ili sfernih) koje se nastavljaju jedna na drugu i čine složenu konturu. Tipičan primer primene kopirnih strugova su predmeti tipa osovine sa puno stepenastih površina. Primer jednog kopirnog struga prikazan je na slici 7.10. U levom delu postolja smešten je prenosnik za glavno kretanje (1), koji se završava glavnim vretenom. Po gornjim vođicama (2) postolja uzdužno se kreće nosač kopira (3). Na nosač kopira postavljen je klizač (4) sa držačem alata (5). Osnovni princip kopiranja je sledeći: sa

Obradne tehnologije

72

zadnje strane struga postoji šablon (uzorak predmeta) po kom ide pipak pričvrćen na klizač (4), a kretanje pipka po šablonu se prenosi na kretanje vrha noža za struganje stegnutog na držač alata (5). Pogon nosača kopira je hidraulični. Sa prednje strane struga, na vođicama (6) postavljena su dva nosača alata (7) koji se koriste za eventualne poprečne obrade površina koje se ne mogu obraditi uzdužnim kopiranjem, kao što su: uski i duboki žljebovi, oborene ivice i slično. Predmet se steže ili samo u steznu glavu glavnog vretena ili u šiljke postavljene u glavnom vretenu i u nosaču zadnjeg šiljka (8).

Slika 7.10 Kopirni strug

Kopirni strugovi su obično poluautomatizovani tako da se cela operacija, nakon stezanja predmeta obavlja automatski uključenjem ciklusa obrade. Držač alata (5) može da ima više mesta za alat (dva ili četiri) sa automatskom izmenom, tako da se kopiranje može izvesti u više prolaza, a pre kopiranja i obična uzdužna obrada pojedinih stepenica, kako bi se za kopiranje ostavio manji dodatak za obradu. Priprema kopirnih strugova je duža od pripreme univerzalnih strugova (izrada i postavljanje šablona, programiranje mašine), ali je produktivnost znatno veća. 7.2.5 Karusel strugovi Karusel strugovi se koriste za obradu teških obrtnih predmeta velikih prečnika i relativno male dužine. Horizontalna površina okruglog stola, na koji se postavlja predmet, značajno olakšava stezanje i skidanje predmeta. Takođe, glavno vreteno je oslobođeno naprezanja na savijanje usled težine predmeta (što bi bio slučaj kod horizontalnog položaja), tako da je moguće ostvariti veće tačnosti obrade. Karusel strugovi se izvode sa različitim dimenzijama

Obradne tehnologije

73

prihvatanja predmeta i idu i do prečnika preko 1600 mm, pa čak i do 16 m. Primer jednog karusel struga prikazan je na slici 7.11. Na postolju (1) je postavljen sto (2), na koji se steže predmet i koji obavlja glavno obrtno kretanje preko prenosnika za glavno kretanje smeštenog u kućištu (9). Na stubu (6) postavljena je poprečna traverza (4), koja može da se pomera vertikalno po vođicama stuba. Na traverzu je postavljen nosač alata (5) na čijem kraju se nalazi držač alata (3) u koji se može smestiti veći broj alata. Nosač alata se može pomerati poprečno po vođicama traverze. Ova kretanja se ostvaruju preko prenosnika za pomoćno kretanje smeštenog u kućište (7).

Slika 7.11 Karusel strug

Obrada čeonih površina predmeta na predmetu (okrenutih na gore) obavlja se horizontalnim pomakom držača alata (3), a obrada unutrašnjih cilindričnih i konusnih površina se obavlja vertikalnim pomakom držača alata (3). Mašina poseduje i poseban tzv. bočni nosač alata (8), koji ima mogućnost kretanja poprečno i po vertikali. On se koristi za uzdužnu obradu spoljašnjih obrtnih površina i poprečnu obradu na spoljašnjim površinama predmeta: usecanje žljebova, oboranje ivica i slično. 7.2.6 Jednovreteni automatski strugovi Jednovreteni automatski strugovi su visokoproduktivne mašine koje se koriste za velikoserijsku i masovnu proizvodnju relativno jednostavnijih obrtnih predmeta manjih prečnika. Polazni materijal je šipka najčešće okruglog, a ponekad šestougaonog preseka.

Obradne tehnologije

74

Neki automati, aza vrlo male prečnike, koriste žicu kao polazni materijal i tada imaju i dodatni uređaj za ispravljanje žice. Vrlo često se na ovakvim automatima izvrši kompletna obrada predmeta. Primer jednog jednovretenog automatskog struga prikazan je na slici 7.12. Šipka, postavljena u uređaj za prihvatanje koji omogućava da se cela šipka obrće, prolazi kroz glavno vreteno struga i stegnuta je pomoću elastične čaure. Otvor glavnog vretena je dimenziono najznačajnija karakteristika automata, na osnovu koje se i vrši izbor mašine. Strug poseduje jedan uzdužni nosač alata, koji je obično revolver glava u koju se smeštaju alati za uzdužnu obradu predmeta: uzdužno struganje, bušenje, obradu otvora, obradu navoja itd. Poprečno u odnosu na osu predmeta raspoređeno je nekoliko nezavisnih nosača alata u koje se smeštaju alati za poprečnu obradu: obradu fazonskih površina, usecanje, odsecanje. Kod nekih automata uzdužno pomoćno kretanje ne vrše alati na uzdušnom nosaču, već predmet izvlačenjem šipke definisanim pomakom.

Slika 7.12 Jednovreteni automatski strug

Jednovreteni automatski strugovi su potpuno automatizovane mašine, što znači da se sve radnje - od doturanja i prihvatanja šipke, preko pomoćnih hodova uzdužnog i poprečnih nosača alata, pa do prihvatanja odsečenog predmeta - obavljaju bez učešća radnika. Upravljanje pomoćnim hodovima alata vrši se pomoću posebnog mehanizma koji može da bude izveden na dvojak način: u vidu bregaste ploče ili kulisnog doboša. Priprema ovih mašina je mnogo duža od pripreme univerzalnog struga i može je obaviti samo posebno obučen radnik (šteler), ali je vreme operacije znatno kraće pri čemu jedan radnik može da nadgleda i snabdeva materijalom više ovakvih mašina.

Obradne tehnologije

75

7.2.7 Viševreteni automatski strugovi Viševreteni automatski strugovi su najproduktivnije mašine za struganje, a osnovna karakteristika im je da imaju više vretena - najčešći su šestovreteni automati. Ovi automati su najčešće izvedeni tako da rade iz šipke kao polaznim materijalom, ali postoje i automati koji rade iz komada (odsečen pripremak, otkovak, odlivak) i u tom slučaju je ulaganje i odlaganje predmeta ručno. Na slici 7.13 prikazan je primer jednog šestovretenog automatskog struga. Osnovu mašine čine postolje (1), prednji stub (2) i zadnji stub (3), povezani mostom (4). U prednjem stubu smešten je doboš sa šest glavnih vretena. U otvoru svakog glavnog vretena provučena je i stegnuta elastičnom čaurom šipka. Šipke su drugim krajem uležištene u uređaju za prihvatanje šipki (8). Na uzdužnom klizaču (5), u vidu šestougaone prizme, postavljeno je šest nosača alata (6) za uzdužnu obradu. Posebno, na poprečnim klizačima ploče (7) postavljeni su nosači alata za poprečnu obradu.

Slika 7.13 Viševreteni automatski strug

Princip rada šestovretenog automatskog struga se može objasniti preko slike 7.14. Vretena su označena od I do VI i to su ujedno pozicije predmeta tokom obrade. Za obradu predmeta na svakoj poziciji koristi se jedan uzdužni nosač alata i jedan poprečni nosač alata. Svi uzdužni nosači postavljeni su na uzdužni klizač, prikazan na slici u sredini.

Slika 7.14 Princip rada šestovretenog automatskog struga

Obrada predmeta na svih šest vretena se vrši istovremeno, istovremenim uzdužnim pomakom alata na uzdužnom klizaču i posebnim poprečnim pomacima alata na poprečnim klizačima.

Obradne tehnologije

76

Kada alati obave obradu i vrate se, doboš sa šest glavnih vretena se zakrene za šestinu kruga. Predmet na taj način obiđe šest pozicija obrade, pri čemu je na posladnjoj poziciji odsecanje. Uzdužnim struganjem obrađuju se spoljašnje i unutrašnje obrtne površine predmeta, a poprečnim struganjem se poravnava čelo, usecaju žljebovi, obrađuju profilne površine i vrši odsecanje. 7.3 Rendisaljke Rendisaljke se koriste prvenstveno za obradu ravnih površina i to horizontalnih vertikalnih i kosih. Rendisaljke su niskoproduktivne mašine i koriste se u pojedinačnoj i maloserijskoj proizvodnji. Međutim, zbog ostvarenja visoke tačnosti po dužini ipak se često koriste za obradu kanala, kliznih staza i slično. Postoje sledeće izvedbe rendisaljki: − kratkohode (horizontalne) rendisaljke, − vertikalne rendisaljke (dubilice) i − dugohode rendisaljke. 7.3.1 Kratkohode rendisaljke Kratkohode rendisaljke se koriste za obradu ravnih površina na prizmatičnim predmetima manjih dimenzija. Na njima se mogu obrađivati i uzdužni kanali i žljebovi različitih profila. Primer jedne kratkohode rendisaljke prikazan je na slici 7.15. Na gornjoj površini postolja (1) postavljen je klizač (2) koji na levom kraju ima nosač alata (3). Alat (nož za rendisanje), postavljen u nosač alata, vrši glavno pravolinijsko kretanje u dvostrukim hodovima napred - nazad. Na vertikalnoj površini postolja nalaze se klizne površine po kojima se horizontalno kreće sto (5) na koji je postavljen radni predmet. Radni predmet obavlja poprečno pomoćno kretanje posle svakog dvostrukog hoda alata. Radi sigurnijeg stezanja stola koristi se držač (6). Slika 7.15 Kratkohoda rendisaljka

Obradne tehnologije

77

Pogonski mehanizam za glavno pravolinijsko kretanje je smešten u postolju mašine (1) i on može da bude mehanički ili hidraulični. Poprečno pomoćno pomeranje stola posle svakog dvostrukog hoda ostvaruje se mehanizmom (7). 7.3.2 Vertikalne rendisaljke (dubilice) Vertikalne rendisaljke se, kao i horizontalne, koriste za obradu ravnih površina na prizmatičnim predmetima, ali imaju i drugu primenu koja je mnogo češća, a to je obrada otvora na prizmatičnim ili obrtnim diskastim predmetima. Na vertikalnoj rendisaljci se mogu u već izbušenom otvoru izrađivati različite poligonalne unutrašnje površine. Takođe, koriste se za izradu jednog ili više uzdužnih žljebova u otvoru, što je čest slučaj kod diskastih obrtnih predmeta: zupčanika, remenica, točkova itd. Inače se uzdužni žljebovi u otvoru mogu izrađivati i provlačenjem, što je mnogo produktivnije.

1

2

3 4

Primer jedne vertikalne rendisaljke prikazan je na slici 7.16. Na stubu mašine (1) postavljen je vertikalni klizač (2) na čijem kraju je nosač alata (3). Alat i ovde obavlja glavno pravolinijsko kretanje povratnim hodovima u vertikalnom pravcu dolegore. Radni predmet se postavlja na sto (4), koji je krstasti i može se pomerati u horizontalnoj ravni u dva pravca - uzdužno, pomoću ručice (5) i poprečno, pomoću ručice (6). Na sto je postavljena obrtna ploča koja se može zakretati pomoću ručice (7).

7

6 5 Slika 7.16 Vertikalna rendisaljka

7.3.3 Dugohode rendisaljke Dugohode rendisaljke se koriste za obradu ravnih površina na predmetima velikih dimenzija, kao što su postolja mašina alatki. Iako je obrada ravnih površina rendisanjem manje produktivna od obrade glodanjem, dugohode rendisaljke su nezamenjive kod obrade kliznih staza na postoljima mašina alatki, zbog visoke tačnosti po dužini staze. Primer jedne dugohode rendisaljke prikazan je na slici 7.17. Radni predmet se postavlja na sto (3) koji se kreće po kliznim površinama (2) postolja (1). Na obe strane postolja postavljeni su stubovi (4 i 5) spojeni mostom (6). Na vertikalnim vođicama postavljena je traverza (7) na kojoj je postavljen jedan ili više nosača alata (8). Na

Obradne tehnologije

78

jednom ili oba boka mašine postavljeni su bočni nosači alata (9). Visina traverze se podešava u zavisnosti od dimenzija predmeta. Alatima u gornjim nosačima alata obrađuju se horizontalne površine na predmetu, a alatima na bočnim nosačima alata obrađuju se vertikalne površine na predmetu. Sto sa radnim predmetom obavlja glavno uzdužno pravolinijsko kretanje u dvostrukim hodovima napred-nazad. Posle svakog dvostrukog hoda, ostvaruje se pomoćno pomeranje gornjih i bočnih nosača alata. Gornji nosači alata se pomeraju horizontalno, a bočni vertikalno.

Slika 7.17 Dugohoda rendisaljka

7.4 Bušilice Bušilice se koriste za bušenje i dalju obradu rupa i otvora na prizmatičnim i obrtnim predmetima. Na bušilicama se mogu izvoditi sledeći zahvati obrade: bušenje rupa i otvora burgijama, proširivanje već izbušenih otvora proširivačima i razvrtačima, izrada navoja u otvoru ureznicima, upuštanje otvora čeonim upuštačima i obaranje ivica u otvorima koničnim upuštačima. Postoji više vrsta bušilica, kao što su: − vertikalne bušilice (stone i stubne), − radijalne bušilice, − viševretene bušilice i bušilice sa viševretenom glavom, − koordinatne bušilice, − redne (agregatne) bušilice, − bušilice za duboko bušenje.

Obradne tehnologije

79

U nastavku su opisane prve četiri bušilice, kao bušilice koje se najčešće koriste. Redne (agregatne) bušilice se koriste za velikoserijsku proizvodnju kao izvedba sa više bušilica postavljenih kao agregata u red tako da obavljaju više zahvata obrade odjedamput. Bušilice za duboko bušenje spadaju u specijalnu izvedbu bušilica koje se koriste za obradu vrlo dugih otvora (kod puščanih i topovskih cevi). 7.4.1 Vertikalne (stone i stubne) bušilice Vertikalne bušilice sa jednim stubom su najrasprostranjenije bušilice, a dele se na stone i stubne. Stone bušilice nemaju svoj sto nego se pričvršćuju na bravarski sto. Po pravilu, stone bušilice se koriste za manje predmete i manje otvore (najčešće prečnika do 10 mm), a stubne bušilice za nešto veće predmete i nešto veće otvore (najčešće prečnika do 25 mm). Za još veće predmete i veće otvore koriste se radijalne bušilice. Stone i stubne bušilice se koriste u pojedinačnoj i maloserijskoj proizvodnji u proizvodnim preduzećima, u remontnim radionicana itd. Primer jedne stubne bušilice prikazan je na slici 7.18. Na postolju mašine (1) postavljen je stub (2). Na vrhu stuba je smešten prenosnik za glavno kretanje (3) koji dobija pogon od elektromotora (4). Alat (6) je postavljen u glavno vreteno (5) smešteno u nosač glavnog vretena - vretenište (7). Vretenište je smešteno na vertikalnim vođicama stuba. U vreteništu je smešten prenosnik za ostvarenje automatskog pomoćnog kretanja, tj. vertikalnog pomaka ka predmetu. Pomoćno kretanje glavnog vretena se može ostvariti i ručno okretanjem ručice (8), pri čemu se isključuje automatski pomak. Radni predmet se postavlja na sto (9). Sto je vertikalno pomerljiv radi lakšeg pozicioniranja predmeta. Skoro po pravilu, za stezanje predmeta na stolu koristi se specijalan pribor za pozicioniranje i stezanje. Alat (burgija, proširivač, razvrtač, upuštač ili ureznik), stegnut u glavno vreteno, vrši i glavno obrtno kretanje i pomoćno pravolinijsko kretanje ka predmetu. Bušilica iz primera sa slike spada u složeniji tip stubnih bušilica. Prostije i stone i stubne bušilice mogu biti izvedene tako da imaju samo ručno pomoćno kretanje pomoću ručice. Slika 7.18 Stubna bušilica

7.4.2 Radijalne bušilice Radijalne bušilice se koriste za obradu težih predmeta većih dimenzija. Kod njih postoji mogućnost da se pri obradi više otvora predmet ne pomera za svaki otvor, već se alat dovodi do svakog pojedinačnog mesta bušenja. Primer jedne radijalne bušilice prikazan je na slici 7.19.

Obradne tehnologije

80

Osnovu mašine čine postolje (1), nosač stuba (2), stub (3) i konzola (4). Nosač glavnog vretena (5) sa prenosnikom za glavno kretanje je smešten na konzoli, a završava se glavnim vretenom (6) u koji se postavlja alat. Cela konzola se može zakretati oko stuba i pomerati vertikalno duž stuba pomoću vijka (8), a nosač glavnog vretena po konzoli, što omogućava dovođenje glavnog vretena u bilo koji položaj za obradu u odnosu na predmet. Predmet može da bude postavljen na sto (7), kao na slici, ili direktno na postolje bušilice. Tokom operacije predmet se ne pomera. Glavno obrtno kretanje ostvaruje glavno vreteno preko prenosnika za glavno kretanje koje dobija pogon od svog elektromotora, a pomoćno vertikalno kretanje ka predmetu ostvaruje takođe glavno vreteno. Slika 7.19 Radijalna bušilica

7.4.3 Bušilice sa više vretena Bušilice sa više vretena se koriste u serijskoj proizvodnji i to za obradu predmeta kod kojih je potrebno izbušiti više otvora raspoređenih na jednoj površini prema određenom rasporedu. Svi otvori se ovde obrađuju istovremeno jednim prilaskom više vretena. Raspored vretena odgovara slici bušenja. Postoji dve vrste bušilica sa više vretena: bušilice sa viševretenom glavom i viševretene bušilice. Bušilica sa viševretenom glavom predstavlja praktično jednovretenu bušilicu adaptiranu za istovremeno bušenje sa više vretena. To se ostvaruje tako što se na glavno vreteno vertikalne (stubne) bušilice postavlja posebna viševretena glava. Primer jedne viševretene glave prikazan na slici 7.20. Kretanje sa glavnog vretena stubne bušilice (6) na sva vretena viševretene glave (1) se ostvaruje preko jednog centralnog i više planetarnih zupčanika. Sva vretena su smeštena u telu viševretene glave (2) koje se pričvršćuje na telo (4) nosača glavnog vretena. Kod nekih izvedbi se pojedinačna vretena u viševretenoj glavi mogu razmicati i približavati tako da se mogu ostvariti različite slike bušenja. Viševretena bušilica predstavlja posebno izvedenu mašinu za serijsku proizvodnju. Primer takve bušilice prikazan je na slici 7.21. Ova bušilica je u startu izvedena kao viševretena. Nosač glavnih vretena (6) je postavljen na stubu mašine, a pogon glavnog kretanja dobija od elektromotora i prenosom preko zupčanika na ožljebljeno vratilo (2). Pomoćno kretanje ostvaruje nosač glavnog vretena vertikalnim primicanjem ka predmetu klizanjem po vođicama stuba.

Obradne tehnologije

81

7.20 Viševretena glava

7.21 Viševretena bušilica

7.4.4 Koordinatne bušilice Koordinatne bušilice predstavljaju specijalne, veoma precizne bušilice namenjene za bušenje otvora na tačnom rastojanju bez prethodnog merenja i obeležavanja na predmetu. Primer jedne koordinatne bušilice prikazan je na slici 7.22. Nosač glavnog vretena je pomerljiv duž poprečnog nosača, koji je dalje visinski pomerljiv duž stubova mašine. Sto mašine ima horizontalno pomeranje. Sa ova tri pomeranja u tri ose koordinatnog sistema vrh alata postavljenog u glavno vreteno se dovodi u položaj obrade otvora. Na mašini postoji poseban optički merni uređaj koji omogućava tačna očitavanja pomeranja po odgovarajućim koordinatama. Koordinatne bušilice se izvode sa ručnim komandama ili kao numerički upravljanje. Kod ručnih komandi radnik okretanjem odgovarajućih ručica vrši pomeranja, a kod numerički upravljanih pomeranja se vrše automatski pomoću unetog programa. Koordinatne bušilice se mogu koristiti i za brušenje otvora, pri čemu se umesto bušačkih alata u glavno vreteno postavlja tocilo. Koordinatne bušilice se koriste u pojedinačnoj proizvodnji veoma preciznih predmeta, kao što su delovi alata za obradu deformisanjem, delovi pribora za stezanje predmeta itd. Nezamenljive su kao mašine u alatnicama. Zbog visoke tačnosti koja se zahteva i ostvaruje na ovim mašinama, one se obično postavljaju u posebnu prostoriju sa klimatizacijom, u kojoj se održava standardni režim sa temperaturom od 200 i relativnom vlažnošću 50%.

Obradne tehnologije

82

7.22 Koordinatna bušilica

7.5 Glodalice Glodalice se prvenstveno primenjuju za obradu različitih površina na prizmatičnim i kutijastim predmetima: ravnih površina, stepenastih površina, kanala, žljebova i polužljebova, džepova itd. Takođe, primenjuju se i za obradu nekih posebnih površina na obrtnim predmetima: poprečnih ili uzdužnih ravnih površina, uzdužnih žljebova (najčešće za klin) na obrtnim površinama, kanala itd. Glodalice spadaju u širokoprimenjivane mašine i koriste se u pojedinačnoj, maloserijskoj i velikoserijskoj proizvodnji. Postoji više vrsta glodalica od kojih su najčešće: − horizontalna glodalica, − univerzalna glodalica, − vertikalna glodalica, − portalna glodalica, − alatna glodalica, − kopirna glodalica, − agregatna glodalica. U nastavku je dat opis prve četiri vrste glodalica, kao najčešćih u primeni. Sve četiri glodalice mogu da budu izvedene kao konvencionalne (ručno upravljane) i numerički upravljane. Ovde neće biti posebno obrađene numerički upravljane glodalice, iako i u konstrukciji ovih glodalica ima značajnih razlika u odnosu na konvencionalne: drugačiji je sistem vođenja kretanja, sistem očitavanja pomeranja po osama itd. Osnovna razlika kod numerički upravljanih glodalica je da se sva pomoćna kretanja (primicanje i odmicanje alata) i naredbe za režime obavljaju automatski preko unetog numeričkog programa.

Obradne tehnologije

83

Alatne glodalice spadaju u najuniverzalnije mašine u pogledu mogućnosti obrade i primenjuju se u pojedinačnoj proizvodnji, naročito u alatnicama. Na njima se često, osim zahvata glodanja obavljaju i zahvati bušenja (bušenje, proširivanje, razvrtanje). I one mogu da budu izvedene kao konvencionalne i numerički upravljane. Kopirne glodalice spadaju u specijalne izvedbe namenjene prvenstveno za izradu profilnih površina, zakrivljenih žljebova, ispisivanje slova i slično. Kopiranje se vrši primenom posebnog kopirnog uređaja koji radi tako što prenosi kretanje vrha pipka po površini uzorka (šablona) na kretanje vrha alata (obično sfernog ili profilisanog glodala). Agregatne glodalice su specijalne izvedbe glodalica sa jednim stolom i sa više pogonskih jedinica - agregata, tako da omogućavaju istovremenu obradu više površina na predmetu u jednom prolazu. 7.5.1 Horizontalne i univerzalne glodalice Horizontalne glodalice su glodalice kod kojih je glavno vreteno horizontalno. Primenjuju se za obradu ravnih površina obimnim glodanjem valjkastim glodalima, za izradu kanala koturastim glodalima, za odsecanje ili usecanje testerastim glodalima, kao i za izradu zupčanika pojedinačnim rezanjem međuzublja uz pomoć podeonog aparata. Univerzalne glodalice spadaju u horizontalne glodalice, a razlikuju se u odnosu na njih po tome što imaju mogućnost zakretanja stola u horizontalnoj ravni. Primer jedne horizontalne glodalice prikazan je na slici 7.23. Na postolju (1) je postavljen stub (2) mašine u kojem je smešten prenosnik za glavno kretanje (4), koji dobija pogon od elektromotora (3). Na boku stuba smeštena je konzola (5) koja se može pomerati vertikalno. Na horizontalnim vođicama konzole postavljen je poprečni klizač (6), a na njemu nosač stola (7), koji se može uzdužno pomerati i na kojem se nalazi sto (8). Na taj način, predmet postavljen na sto glodalice i stegnut ili mengelama ili priborom za stezanje, može da ostvari pomeranje u tri ose.

Slika 7.23 Horizontalna (univerzalna) glodalica

Prenosnik za pomoćno kretanje (10) smešten je unutar konzole i dobija pogon od posebnog elektromotora (9).

Alat se postavlja ili u glavno vreteno (11) ili na trn postavljen u glavno vreteno i držač (13). Zbog povećanja krutosti mašine, držač je ukrućen sa stolom glodalice posebnim krstastim vezama (14). Držač se može pomerati po mostu (12) radi postavljanja trna sa alatom.

Obradne tehnologije

84

7.5.2 Vertikalne glodalice Vertikalne glodalice su glodalice kod kojih je osa glavnog vretena vertikalna. Primenjuju se za obradu ravnih površina čeonim glodanjem čeono-valjkastim ili vretenastim glodalima, za izradu kanala, žljebova i polužljebova vretenastim i leptirastim glodalima itd. Takođe, na vertikalnoj glodalici se mogu bušiti i obrađivati i otvori, postavljanjem predmeta tako da je položaj otvora na gornjoj površini sa vertikalnom osom. Primer jedne vertikalne glodalice prikazan je na slici 7.24. Nosač glavnog vretena je postavljen na boku stuba i završava se glavnim vretenom u koje se postavlja alat. Neke glodalice imaju mogućnost zakretanja nosača alata u horizontalnoj osi. Glavno vreteno dobija glavno kretanje preko prenosnika za glavno kretanje, koji je smešten u stubu i koji dobija pogon od elektromotora. Sto glodalice ima mogućnost pomeranja u sve tri ose, a pogon dobija preko prenosnika za pomoćno kretanje pogonjenog posebnim elektromotorom. Pri dovođenju alata u položaj za obradu pomeranja stola se obavljaju ručno, a radni pomak se izvodi uključenjem željenog automatskog pomaka pravolinijskim kretanjem u jednoj od osa. 7.24 Vertikalna glodalica

Predmet se postavlja na sto glodalice stezanjem u mengele ili u specijalan pribor.

7.5.3 Portalne glodalice Portalne glodalice su predviđene za obradu površina predmeta velikih dimenzija. Primer jedne portalne glodalice prikazan je na slici 7.25. Na postolju (1) mašine postavljena su dva stuba (2 i 3) spojena kod nekih mašina mostom. Na vertikalnim vođicama stubova postavljeni su nosači alata (4 i 5) sa horizontalnom osom glavnog vretena i poprečni most (6). Na vođicama poprečnog mosta postavljeni su nosači alata (7 i 8) sa vertikalnom osom. Predmet se postavlja na sto (9), koji se nalazi na kliznim stazama postolja (1).

Obradne tehnologije

85

Slika 7.25 Portalna glodalica

Glavno obrtno kretanje obavljaju alati stegnuti u horizontalne i vertikalne nosače alata koji se završavaju glavnim vretenom. Svaki nosač alat ima sopstveni pogon elektromotorom i svoju brzinu rezanja. Nosači alata se mogu zakretati u odnosu na osu glavnog vretena, tako ga se mogu obrađivati i kose površine na predmetu. Svi nosači alata imaju mogućnost ručnog pomeranja radi postavljanja u položaj obrade, nakon čega se fiksiraju. Pomoćno kretanje uzdužnim pravolinijskim pomakom obavlja predmet stegnut na stolu (9) glodalice. 7.6 Kombinovane mašine Posebnu grupu mašina čine kombinovane mašine koje mogu da obavljaju više različitih zahvata koji su inače namenjenih jednoj vrsti mašina. U takve mašine spadaju: − horizontalna bušilica - glodalica i − obradni centri. 7.6.1 Horizontalne bušilice - glodalice Horizonralna bušilica - glodalica predstavlja kombinaciju bušilice i glodalice, ali obavlja i neke zahvate koji se inače mogu obavljati na strugu. Koristi se u pojedinačnoj i maloserijskoj proizvodnji za obradu težih predmeta većih dimenzija, koji su najčešće kutijastog oblika ili u obliku ploče, ali sa jednim ili više otvora većih prečnika. Na ovim mašinama je moguća obrada ravnih površina čeonim glodanjem, bušenje, proširivanje i razvrtanje otvora, urezivanje navoja, kao i obrada većih otvora tzv. istrugivanje pomoću trnova ili glava za istrugivanje.

Obradne tehnologije

86

Postoje različite izvedbe ovih mašina. U pogledu načina upravljanja, one mogu da budu konvencionalne (sa ručnim upravljanjem) ili programske (sa numeričkim upravljanjem), kod kojih su pomoćna vremena znatno skraćena, a i kvalitet obrade je bolji. Dalje, mogu da budu izvedene sa pravougaonim stolom, koji ima kretanja po dva horizontalna pravca, ili sa obrtnim stolom, koji ima i dodatnu mogućnost okretanja u vertikalnoj osi. Na slici 7.26 prikazan je primer horizontalne bušilice - glodalice sa prizmatičnim stolom. Na postolju (1) postavljen je stub (2), a na njega nosač alata (3) koji se završava glavnim vretenom (4) u koje se steže alat - glodalo, burgija, proširivač, razvrtač, ureznik, trn ili glava za istrugivanje. Nosač alata ima mogućnost vertikalnog pomeranja klizanjem po vođicama stuba. Predmet se postavlja na sto (5), koji ima mogućnost uzdužnog i poprečnog kretanja. 2

4

3

7

5

6

1

Slika 7.26 Horizontalna bušilica - glodalica

Predmet se pri izvođenju operacije postavlja tako da je površina koja se obrađuje okrenuta ka glavnom vretenu. Glavno obrtno kretanje obavlja glavno vreteno, a pomoćno kretanje sto sa predmetom poprečnim pomakom (kod glodanja) ili uzdužnim pomakom (kod obrade ortvora). Upravljanje mašinom radnik obavlja ili sa komandnog pulta (6) ili korišćenjem komandne kutija (7). 7.6.2 Obradni centri Obradni centri predstavljaju kombinovane mašine koje, u opštem slučaju zamenjuju strug, glodalicu i bušilicu. Po mogućnostima su slične horizontalnim bušilicama - glodalicama, ali su još opremljenije, produktivnije i kvalitetnije.

Obradne tehnologije

87

Obradni centri su po pravilu programske (numerički upravljane) mašine i snabdevene skladištem alata. Izmena alata je automatizovana. Broj mesta u skladištu alata je različit i obično je preko 16, a može ići i do 60. Postoji više vrsta izvedbi obradnih centara. U pogledu ose glavnog vretena, obradni centri se dele na horizontalne i vertikalne. Dalje, postoje obradni centri sa prizmatičnim stolom i sa obrtnim stolom. Obradni centri sa prizmatičnim stolom imaju upravljanje sa tri pravolinijska kretanja, a obradni centri sa obrtnim stolom imaju upravljanje i sa četvrtim kretanjem - obrtanjem stola. Konačno, postoje obradni centri koji imaju dvopaletni sistem, kod kojeg se jedna paleta sa stegnutim predmetom uvek nalazi u radnom prostoru mašine, a druga paleta van radnog prostora mašine. Ovo omogućava da se, dok se jedan predmet obrađuje u radnom prostoru mašine, sa druge palete skine obrađeni predmet i stegne novi predmet, čime se skraćuje vreme postavljanja i skidanja predmeta. Nakon obavljene operacije, izvrši se zamena paleta. Na obradnim centrima se celokupna operacija, sva kretanja alata i stola, kao i izmene alata, promene režima obrade, obavljaju automatski pomoću numeričkog programa unetog u upravljačku jedinicu mašine. Na slici 7.27 prikazan je primer horizontalnog obradnog centra, kod kojeg prizmatični sto obavlja dva horizontalna kretanja (uzdužno i poprečno), a glavno vreteno na nosaču alata vertikalno kretanje.

Slika 7.27 Obradni centar

Alat stegnut u glavno vreteno vrši svoj deo operacije na predmetu stegnutom na sto obradnog centra. Kada jedan alat završi, vrši se automatska izmena alata pomoću ruke, tako što se prethodni alat uzima iz glavnog vretena i vraća u skladište na svoje mesto, a uzima naredni i steže u glavno vreteno. Obradni centri spadaju u najsloženije, ali i najskuplje mašine, koje se, s obzirom da imaju veliku produktivnost i poseduju numeričko upravljanje, mogu koristiti i u maloserijskoj i u velikoserijskoj proizvodnji.

Obradne tehnologije

88

7.7 Provlakačice Provlakačice su mašine koje se koriste za vrlo tačnu obradu otvora različitih profila, kao i spoljašnjih ravnih i profilisanih površina. Kao alat služi provlakač kao višesečni alat koji se kreće u pavcu svoje ose. Na slici 7.28 prikazan je princip rada pri provlačenju, a na slici 7.29 primeri nekih unutrašnjih profila koji se mogu izraditi provlačenjem. Provlakač (1) svojim prednjim krajem je pričvršćen za vučni element 2 koji se vuče u pravcu provlačenja. Predmet (3) je postavljen na naslonu površinu mašine (4) i kroz prethodno izbušen otvor na predmetu se provuče provlakač čiji prednji prečnik odgovara prečniku otvora. Zubi provlakača idući od prvog ka poslednjem se postepeno povećavaju, tako da se kretanjem provlakača postepeno skida strugotina sa površine koja se profiliše. Provlakač obavlja glavno pravolinijsko kretanje bez pomoćnog kretanja, tako da je ovaj način obrade vrlo jednostavan. Mašina je takođe jednostavna, ali je alat veoma složen s obzirom na njegovu izradu.

Slika 7.28 Princip obrade provlačenjem

Slika 7.29 Primeri nekih unutrašnjih površina dobijenih provlačenjem

Provlakačice su visokoproduktivne mašine koje se koriste u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji, a vrlo retko u maloserijskoj proizvodnji (kada nije moguće primeniti neku drugu obradu). U ceni obrade veliko učešće ima alat - provlakač, jer se za svaki profil površine koja se obrađuje mora izraditi poseban provlakač. To je i razlog da provlačenje treba koristiti za velike serije. Provlakačice se po vrsti obrade dele na mašine za obradu unutrašnjim i spoljašnjim provlačenjem, a po položaju ose alata na horizontalne i vertikalne. Više su rasprostranjene horizontalne provlakačice za unutrašnje provlačenje.

Obradne tehnologije

89

7.7.1 Horizontalne provlakačice Horizontalne provlakačice se uglavnom koriste za unutrašnje provlačenje, a vrlo retko za spoljašnje. Na slici 7.30 prikazan je primer horizontalne provlakačice. U postolju (1) smešten je hidraulični pogon, koji se pojavljuje kao osnovni za ovu vrstu mašina. Sa leve strane se nalazi radni cilindar (2) sa klipom koji na kraju ima vučni element u koji se pričvršćuje prednji deo pravlakača (3). Zadnji kraj provlakača se pridržava linetom (4). Predmet se postavlja u naslon na glavi (5). Naslon služi istovremeno i za centriranje predmeta.

Slika 7.30 Horizontalna provlakačica

7.7.2 Vertikalne provlakačice Vertikalne provlakačice se izvode za unutrašnje ili spoljašnje provlačenje. Ove mašine po mogućnostima odgovaraju vertikalnim rendisaljkama (dubilicama), ali, zbog skupog provlakača, koriste se samo za veće serije. Na slici 7.31 prikazana je vertikalna provlakačica za unutrašnje provlačenje.

Slika 7.31 Vertikalna provlakačica za unutrašnje provlačenje

Predmet (1) se postavlja na sto mašine i kroz njega se provlači provlakač (2) koji se pomoću mehaničkog ili hidrauličkog uređaja za vuču kreće naniže. Za vreme obrade se vrši hlađenje tečnošću koja se dovodi preko prskalice (3). Po završetku radnog hoda, skida se predmet sa stola, a provlakač se kreće naviše do izdizača (4) koji prihvata gornji kraj provlakača, pri čemu se oslobađa njegov donji kraj i izdiže iznad stola da bi se novi predmet mogao postaviti. Izdizač se pri sledećem radnom hodu kreće zajedno sa provlakačem naniže dok donji kraj ne uđe u stezač vučnog elementa posle čega se gornji kraj provlakača oslobađa veze sa izdizačem.

Obradne tehnologije

90

Slično opisanom, rade i vertikalne provlakačice za spoljašnje provlačenje. Vertikalne provlakačice zahtevaju manje prostora za smeštaj, ali imaju veliku visinu i nepogodnije su za rukovanje od horizontalnih provlakačica. 7.8 Brusilice Brusilice su mašine koje se koriste za završnu obradu predmeta radi dobijanja mera sa visokom tačnošću i visokim kvalitetom obrađene površine. Obrada na brusilicana se izvodi nakon struganja, glodanja, rendisanja itd. i najčešće posle termičke obrade, ako je ona predviđena. Alat koji se koristi pri obradi brušenjem je tocilo, koje može biti različitog oblika i od različitog materijala. S obzirom na vrstu obrade brušenjem i oblik površine koja se obrađuje, postoje i različite vrste brusilica: − brusilice za okruglo spoljašnje brušenje, − brusilice za unutrašnje brušenje, − brusilice bez šiljaka, − brusilice za ravno brušenje, kao i veći broj specijalizovanih brusilica: za brušenje navoja, za brušenje zupzanika itd. 7.8.1 Brusilice za okruglo spoljašnje brušenje Brusilice za okruglo spoljašnje brušenje se koriste za obradu spoljašnjih površina na obrtnim predmetima. Primer jedne ovakve mašine prikazan je na slici 7.32. 2 3 1

4

5

7 6

Slika 7.32 Brusilica za okruglo spoljašnje brušenje

Obradne tehnologije

91

Tocilo (1) se nalazi na nosaču alata (2) koji ima mogućnost radijalnog primicanja prema osi predmeta. Predmet se steže između šiljaka postavljenih u nosač prednjeg šiljka (3) i nosač zadnjeg šiljka (4). Nosač prednjeg šiljka obavlja glavno obrtno kretanje preko prenosnika koji omogućava promenu broja obrtaja. I prednji i zadnji nosač šiljka su postavljeni na uzdužni klizač (5) koji ostvaruje pomoćno uzdužno kretanje pri brušenju u povrtanim hodovima. Nakon svakog uzdužnog povratnog hoda, tocilo se primakne za dubinu brušenja, a predmet je gotov posle nekoliko hodova, azvisno od dodatka za obradu. Upravljačkim ručicama (6) postavljenim sa prednje strane postolja (7) obavljaju se ručna pomeranja i podešavanja broja obrtaja i uzdužnog pomaka. Neke brusilice za okruglo spoljašnje brušenje imaju mogućnost zakretanja prednjeg i zadnjeg nosača šiljaka, a takođe i dodatni uređaj za unutrašnje brušenje. brusilice sa ovakvim mogućnostima se nazivaju univerzalnim prusilicama. 7.8.2 Brusilice za unutrašnje brušenje Brusilice za unutrašnje brušenje se koriste za obradu unutrašnjih površina na obrtnim diskastim predmetima (zupčanika, remenica, točkova itd.). Primer jedne ovakve mašine prikazan je na slici 7.33. Na postolju (1) nalazi se prenosnik za glavno kretanje (2) koji se završava steznom glavom u koju se steže predmet. Na nosaču alata (5) postavljen je trn (4) sa tocilom (3). Tocilo ima svoj broj obrtaja koji je veoma velik. Nosač alata je postavljen na sto (6) i ima mogućnost uzdužnog i poprečnog pomeranja. Predmet obavlja glavno obrtno kretanje svojim brojem obrtaja, a pomoćno kretanje obavlja tocilo uzdužnim pomakom u dvostrukim hodovima napred-nazad. Nakon svakog dvostrukog uzdužnog hoda, tocilo se poprečno pomera za dubinu rezanja. Ručice za upravljanje mašinom (7) nalaze se sa prednje strane postolja.

Slika 7.33 Brusilica za unutrašnje brušenje

Obradne tehnologije

92

Brusilice za unutrašnje brušenje mogu da budu opremljene i sa dopunskim uređajem za poprečno brušenje čela pri istom stezanju predmeta, čime se omogućava visoka tačnost odnosa ose otvora i čeone površine. 7.8.3 Brusilice bez šiljaka Brusilice bez šiljaka se koriste za spoljašnje okruglo brušenje. Primer jedne ovakve brusilice prikazan je na slici 7.34.

Slika 7.34 Brusilica bez šiljaka

Na postolju (1) sa leve strane nalazi se nepokretni nosač (2) sa radnim tocilom (3). Na vođicama (4) postavljen je pomerljivi nosač (5) sa glavom (6) u kojoj se nalazi vodeće tocilo (7) i koja se može zakretati po skali (8). Predmet (10) se ubacuje između radnog i vodećeg tocila i podupire podupiračem (9). Vodeće tocilo se može pomerati po vođicama pomoću ručice (11), da bi se razmak tocila prilagodio prečniku predmeta. Uređaji (12 i 13) se koriste za periodično poravnavanje tocila. Princip rada je sledeći: predmet je postavljen između tocila (bez stezanja) i poduprt podupiračem. Svako tocilo ima svoj broj obrtaja, odnosno svoju obimnu brzinu, pri čemu se radno tocilo veoma brzo okreće, a vodeće tocilo sporije. Vodeće tocilo ima radnu obimnu brzinu i koči predmet tako da se predmet okreće brzinom vodećeg tocila. Postoje dva načina brušenja bez šiljaka: sa uzdužnim brušenjem (predmet uzdužno uđe i izađe između tocila) i sa radijalnim brušenjem (predmet upadne između tocila, obavi se brušenje, tocila se razmaknu i predmet propadne ili se izbaci). Brusilice bez šiljaka se koriste u velikoserijskoj proizvodnji, pri čemu je čest slučaj automatskog dovođenja predmeta (levkom, u kojem su predmeti poređani jedan za drugim, čelo na čelo) i odvođenja predmeta.

Obradne tehnologije

93

7.8.4 Brusilice za ravno brušenje Brusilice za ravno brušenje se koriste za obradu ravnih površina na prizmatičnim i kutijastim predmetima. Postoji više vrsta brusilica za ravno brušenje, a jedna od podela je prema vrsti stola na: − brusilice sa prizmatičnim stolom i − brusilice sa okruglim stolom. Druga podela je s obzirom na vrstu tocila, tako da postoje brusilice sa kolutastim tocilom (brusi se obimom tocila) i brusilice sa šupljim tj. lončastim tocilom (brusi se čelom tocila). Brusilice sa prizmatičnim stolom uglavnom koriste obimno brušenje kolutastim tocilom, a brusilice sa okruglim stolom čeono brušenje šupljim tocilom. Na slici 7.35 prikazan je primer jedne brusilice za ravno brušenje sa prizmatičnim stolom.

Slika 7.35 Brusilica za ravno brušenje

Na postolju mašine (1) postavljen je prizmatični sto (2) koji izvodi pravolinijsko kretanje napred-nazad. Na radnoj površini stola postoje T-žljebovi koji se koriste za postavljanje magnetnog stola (3) ili pribora za stezanje predmeta. Na bokovima stola postavljeni su graničnici (4) koji dejstvom na prekidač (5) menjaju smer kretanja stola. U stubu (6) je smešten pogon (7) za okretanje tocila (8). Visina tocila se podešava ručno. Poprečni korak posle svakog dvostrukog hoda stola ostvaruje se automatski. Postoje i brusilice za ravno brušenje predmeta velikih dimenzija i one su konstrukciono slične portalnim glodalica, s tim da se kao jedinice za obradu postavljaju glave za brušenje koje imaju mnogo veći broj obrtaja od glodačkih glava.

7.9 Mašine za izradu zupčanika Za izradu zupčanika koristi se velik broj tipova mašina, koje se razlikuju prema metodi izrade međuzublja, prema vrsti obrade i prema nameni (za koju vrstu zupčanika su namenjene). Ovde će biti nabrojane samo dve najčešće korišćene metode, a za ostale treba pogledati literaturu.

Obradne tehnologije

94

7.9.1 Glodalice za zupčanike tipa "Pfauter" Izrada zupčanika na glodalici tipa "Pfauter" koristi metodu relativnog kotrljanja alata u odnosu na predmet. Princip izrade zuba je prikazan na slici 7.36. Alat (2), oblika pužnog glodala, lagano obavlja glavno obrtno kretanje uz istovremeno pomoćno pravolinijsko kretanje ka dole paralelno osi predmeta. Predmet (1) se istovremeno lagano obrće oko svoje ose. Na taj način se alat i predmet relativno kotrljaju simulirajući kretanje puža (alata) po pužnom točku (predmet). Primer jedne glodalice tipa "Pfauter" prikazan je na slici 7.37. Na postolju (1) postavljen je sto (2) sa uređajem (3) za prihvatanje predmeta. Na levoj strani postolja je stub (4) na čijim se vertikalnim kliznim stazama nalazi nosač alata (5) u koji se postavlja pužno glodalo (6). Na desnom stubu (7) nalazi se nosač šiljka (8) koji se koristi za stezanje predmeta.

Slika 7.36 Šema glodanja zuba

Slika 7.37 Pfauter glodalica

Na ovakvoj mašini se mogu izrađivati cilindrični zupčanici sa pravim ili kosim zubima, a takođe i cilindrični zubi ili uzdužni žljebovi na vratilima. Mašina radi sa automatskim ciklusom, ručno je samo postavljanje i skidanje predmeta. 7.9.2 Rendisaljke za zupčanike tipa "Fellows" Rendisaljka za zupčanike tipa "Fellows" takođe koristi princip relativnog kotrljanja alata u odnosu na predmet. Princip izrade zuba prikazan je na slici 7.38. Kao alat (2) se koristi kružni zupčasti nož koji predstavlja višeprofilni alat u vidu zupčanika. Alat izvodi glavno pravolinijsko kretanje dole-gore uz istovremeno pomoćno obrtno kretanje. Predmet (1) takođe vrši pomoćno obrtno kretanje i ova dva obrtna kretanja, koja se obavljaju kontinualno, obezbeđuju relativno kotrljanje alata u odnosu na predmet. Radni hod se obavlja pri kretanju alata naniže, a pre radnog hoda alat se primiče radijalno ka predmetu radi zauzimanja nove dubine rezanja.

Obradne tehnologije

95

Primer jedne ovakve rendisaljke prikazan je na slici 7.39. Na postolju (1) postavljen je sto (2) na koji se postavlja predmet. Sa leve strane se nalazi prenosnik (3) koji se završava vretenom u koje se steže alat i koji obezbeđuje glavno i pomoćno kretanje alata, kao i obrtanje i radijalno primicanje stola sa predmetom.

7.38 Šema rendisanja zuba

Slika 7.39 Fellows rendisaljka

Na Fellows rendisaljci se izrađuju cilindrični zupčanici sa pravim zubima, ali se mogu izrađivati i zupčanici sa zavojnim zubima. U tom slučaju i zubi alata moraju imati zavojni oblik, a alat pored do sada opisanih kretanja mora da izvodi i dopunsko obrtno kretanje.

Obradne tehnologije

96

8. POZICIONIRANJE I STEZANJE PREDMETA. PRIBORI ZA STEZANJE 8.1 Šta su pribori za stezanje. Uloga pribora. Podela pribora Da bi se na određenom radnom predmetu mogla vršiti obrada zahtevane površine ili površina odgovarajućim alatima, potrebno je da se na izabranoj mašini najpre postave radni predmet i alat na one elemente mašine koji će im dati odgovarajuća kretanja, nužna za vršenje obrade. Pri tome, i predmet i alat moraju na odgovarajućim elementima mašine zauzeti određen položaj, kako u odnosu na same elemente mašine, tako i međusobno, da bi se omogućila obrada baš zahtevane površine. Takav položaj predmet i alat moraju zadržati za sve vreme obrade, što se obezbežuje pogodnim stezanjem, kojim se postiže suprotstavljanje dejstvu svih sila koje napadaju predmet ili alat u toku obrade: sila rezanja, inercijalnih sila itd. Ovo važi ne samo za mašinsku obradu, već i za bilo koju drugu obradu, postupak ili radnju koja se vrši na predmetu, kao na primer: za ručne obrade doterivanja ili montaže, za termičku obradu, površinsku zaštitu, zavarivanje, kontrolu itd. Postavljanje i održavanje predmeta i alata u radnom položaju na mašini vrši se posredstvom posebnih sredstava rada koja se nazivaju priborima za stezanje (slika 8.1).

Slika 8.1 Uz korišćenje pribora

Prema napred navedenom, osnovni zadaci pribora su: − prihvatanje predmeta ili alata na određenim elementima mašine, − obezbeđenje međusobnog položaja predmeta i alata (pozicioniranje) i − obezbeđenje dovoljno čvstog stezanja predmeta i alata u cilju održavanja potrebnog položaja u toku obrade uprkos dejstvu svih sila.

Obradne tehnologije

97

Svi pribori se prema nameni dele na: − pribore za stezanje predmeta i − pribore za stezanje alata. Dalje, pribori se prema poreklu mogu podeliti na: − standardne pribore tj. pribore koji se mogu nabaviti kao gotovi; većina pribora za stezanje alata su standardni pribori i nabavljaju se uz mašinu, zavisno od korišćenih alata; većina pribora za stezanje predmeta na strugovima i brusilicama su standardni pribori, dok je na glodalicama i bušilicama manji deo pribora standardan; − specijalne pribore tj. pribore koji se ne mogu nabaviti kao gotovi već se posebno konstruišu i izrađuju za pojedine predmete i pojedine operacije; većina pribora za stezanje predmeta na glodalicama i bušilicama spada u specijalne pribore. U slučaju potrebe za specijalnim priborima, što je vrlo često na operacijama glodanja i bušenja, gde se polazi od ravnog stola mašine na koji treba postaviti predmet, operacija je rešena tek kada se izradi pribor za pozicioniranje i stezanje. Pri konstruisanju pribora, veoma je važno pravilno obezbediti pozicioniranje predmeta na mašini, poštujući određena pravila pozicioniranja. S obzirom na vrstu mašina za koje se koriste, pribori za stezanje predmeta se dele na: − pribore za struganje i brušenje, u koje spadaju: stezne glave (čeljusti), šiljci, čaure, trnovi itd. − pribori za glodanje i bušenje: mengele, podeoni aparat i razni specijalni pribori (sa različitim elementima: graničnicima, podmetačima, čepovima, šapama, vijcima, ekscentrima, pneumatskim komponentama i drugim mehanizmima). 8.2 Pozicioniranje predmeta na mašini Svaka površina na predmetu, predstavljena na crtežu ili skici, povezana je sa drugim površinama predmeta međusobnim merama i odnosima. Površine, preko kojih je posmatrana površina definisana merama ili odnosima, predstavljaju konstrukcione baze za posmatranu površinu. Na slici 8.2 prikazana su dva primera za prepoznavanje konstrukcionih baza. Kod predmeta pod a), konstrukcione baze za otvor su površine "m" i "n", jer je osa otvora kotirana preko tih površina merama x i y. Kod predmeta pod b), konstrukciona baza za otvor je površina "m", jer je osa otvora kotirana preko te površine.

Slika 8.2 Konstrukcione baze

Obradne tehnologije

98

Da bi se predmet postavio na mašinu u položaj za obradu određene površine, on se mora pozicionirati i stegnuti na određenim elementima mašine pomoću pribora za stezanje. Za pozicioniranje predmeta pri obradi određene površine koriste se neke druge površine na predmetu. Površine, preko kojih je pozicioniran predmet pri obradi posmatrane površine, predstavljaju baze za pozicioniranje ili tehnološke baze za posmatranu površinu. Na slici 8.3 prikazana su dva primera za prepoznavanje tehnoloških baza. Kod predmeta pod a), za površinu 2 tehnološka baza je površina 1, jer je preko nje predmet oslonjen pri obradi površine 2. Kod predmeta pod b), za otvor tehnološke baze su površine 1 i 2, jer je predmet preko njih pozicioniran (oslonjen) pri obradi otvora.

a)

b)

Slika 8.3 Tehnološke baze (baze za pozicioniranje)

Baze za pozicioniranje tj. tehnološke baze pri obradi neke površine se mogu poklapati sa konstrukcionim bazama, ali i ne moraju. Osnovno pravilo pri pozicioniranju predmeta na mašini je da treba težiti da se tehnološke baze poklope sa konstrukcionim bazama, jer se tada izbegava greška pozicioniranja. Na slici 8.4 prikazana su dva slučaja za isti predmet. Na predmetu se glodanjem obrađuje površina 2. U oba slučaja predmet je oslonjen preko površine 1, jer je to najpogodnije sa stanovišta stezanja predmeta na mašini. To znači da je površina 1 tehnološka baza za površinu 2. U slučaju a) posmatrana površina 2 je kotirana preko površine 1 merom "h", što znači da je površina 1 konstrukciona baza za površinu 2, pa se tehnološka baza i konstrukciona baza poklapaju. Međutim, u slučaju b) posmatrana površina 2 je kotirana preko površine 3 merom "h", što znači da je ovde površina 3 konstrukciona baza za površinu 2, pa se tehnološka baza i konstrukciona baza ne poklapaju. Kako ćemo videti kasnije, u ovom slučaju javlja se greška pozicioniranja.

Slika 8.4 Poklapanje i nepoklapanje tehnološke i konstrukcione baze

Obradne tehnologije

99

8.3 Šeme pozicioniranja Da bi se predmet pozicionirao, potrebno mu je oduzeti svih šest stepeni slobode kretanja, koliko ih on može imati u prostornom (Dekartovom) koordinatnom sistemu: − sva tri kretanja po osama x, y i z i − sva tri obrtanja oko istih osa. U nastavku su prikazane osnovne šeme pozicioniranja za nekoliko tipičnih oblika predmeta. Pozicioniranje prizmatičnog predmeta (slika 8.5) Ako prizmatični predmet oslonimo na tri tačke njegove donje ravni XY, oduzimaju mu se tri stepena slobode: − kretanje u pravcu Z ose, − obrtanje oko X ose i − obrtanje oko Y ose. Daljim oslanjanjem na dve tačke u ravni YZ, predmetu se oduzimaju dalja dva stepena slobode: − kretanje u pravcu X ose i − obrtanje oko Z ose. Konačno, oslanjanjem na jednu tačku ravni XZ, predmet se lišava i šestog stepena slobode: − kretanja u pravcu Y ose.

Slika 8.5 Šema pozicioniranja prizmatičnog predmeta

Pozicioniranje cilindričnog predmeta (slika 8.6) Ako se cilindrični predmet osloni na četiri tačke njegovog plašta, od kojih se dve i dve nalaze na istoj izvodnici, oduzimaju mu se četiri stepena slobode: − kretanje u pravcu X ose, − kretanje u pravcu Z ose, − obrtanje oko X ose i − obrtanje oko Z ose.

Obradne tehnologije

100

Daljim oslanjanjem na jednu tačku jedne od osnova, predmetu se oduzima još jedan stepen slobode: − kretanje u pravcu Y ose. I na kraju, šesti stepen slobode se može oduzeti učvršćenjem jedne tačke plašta pomoću žljeba za klin, čime je predmet lišen: − obrtanja oko Y ose.

Slika 8.6 Šema pozicioniranja cilindričnog predmeta

Pozicioniranje cilindričnog diskastog predmeta (slika 8.7) Ako predmet oslonimo na tri tačke jedne osnove, oduzimaju mu se tri stepena slobode: − kretanje u pravcu Y ose, − obrtanje oko X ose i − obrtanje oko Z ose.

Slika 8.7 Šema pozicioniranja cilindričnog diskastog predmeta

Daljim oslanjanjem na dve tačke plašta na različitim izvodnicama, predmetu se oduzimaju dalja dva stepena slobode: − kretanje u pravcu X ose i − kretanje u pravcu Z ose.

Obradne tehnologije

101

Konačno, učvršćenjem još jedne tačke plašta ili osnove, predmetu se oduzima i šesti stepen slobode: − obrtanje oko Y ose. Opisanim šemama pozicioniranja predmetu se oduzima svih šest stepeni slobode. Međutim, ima dosta čestih slučajeva da predmetu nije potrebno oduzeti svih šest stepeni slobode. Najčešći primer je kod cilindričnih predmeta, kod kojih se u operacijama struganja po pravilu oduzima samo pet stepeni slobode - i kod stezanja u čeljustima i kod stezanja u šiljcima. Orijentacija predmeta po šestom stepenu slobode (obrtanje oko Y ose), kad se predmet postavlja na pribor za stezanje uopšte nije bitna u operaciji struganja. Kod ravnog brušenja sitnih pločastih predmeta (podloški, prstenova, ravnih pločica itd.) na brusilici za ravno brušenje sa magnetnim stolom, predmetima se oduzima samo tri stepena slobode - oni se bez ikakve dalje orijentacije postavljaju da leže jedan do drugog na magnetnom stolu i to je dovoljno. Na slici 8.8 prikazana su dva slučaja pozicioniranja prizmatičnih predmeta pri različitim operacijama. Kod predmeta pod a) obrađuje se žljeb i tada je važno potpuno pozicioniranje oduzimanjem svih šest stepeni slobode. Međutim, kod predmeta pod b) obrađuje se uzdužno stepenasta površina i tada se može ići na nepotpuno pozicioniranje - nije potrebno graničenje duž Y ose.

Slika 8.8 Primer potpunog i nepotpunog pozicioniranja

8.4 Greške u obradi Izrađeni predmeti imaju odstupanja od tačnog geometrijskog oblika i nominalnih dimenzija zadatih crtežom. Ova odstupanja tj. greške treba da leže unutar utvrđenih tolerancija kojima se definišu najveće dozvoljene greške dimenzija i oblika. Pri tome se greške mogu raščlaniti na: − greške pojedinih elementarnih površina u vidu odstupanja njihovih dimenzija u podužnom i poprečnom preseku, − greške u međusobnom položaju elementarnih površina i njihovih osa u vidu odstupanja dimenzija od nominalnih vrednosti i zahtevanih odnosa (paralelnosti, upravnosti, saosnosti, simetričnosti itd.).

Obradne tehnologije

102

Ukupna greška bilo koje dimenzije dobija se kao zbir različitih vrsta grešaka koje nastaju u sistemu mašina-pribor-predmet-alat. Ukupna greška obrade može se podeliti u šetiri grupe: − greške pozicioniranja, ∆P, koje nastaju usled nepoklapanja tehnološke i konstrukcione baze ili pak usled zazora između površina za pozicioniranje na predmetu i odgovarajućih elemenata pribora za pozicioniranje i stezanje; − greške stezanja, ∆S, koje nastaju usled sile stezanja i izražavaju se razlikom položaja predmeta pre stezanja i posle stezanja; ove greške zavise od konstrukcije pribora i oblika predmeta i mogu se, ako je pribor dobro dimenzionisan, potpuno izbeći; − greške podešavanja mašine, ∆M, koje nastaju u procesu podešavanja alata za obradu određene mere ili pri nameštanju graničnika za automatsko postizanje mera; − greške obrade, ∆O, koje nastaju neposredno u procesu obrade i posledica su: − geometrijske netačnosti mašine u neopterećenom stanju, − deformacije elastičnog tehnološkog sistema mašina-pribor-predmet-alat, − habanja i temperaturnih deformacija alata u toku obrade. Uslov za obezbeđenje tačnosti dimenzija je da zbir svih ovih grešaka bude manji od zahtevane tolerancije T za tu dimenziju: ∆P + ∆S + ∆M + ∆O ≤ T Sve navedene greške, osim grešaka pozicioniranja, ne mogu se odrediti računskim putem. Zbog toga se greške stezanja, podešavanja mašine i obrade mogu posmatrati zajednički, kao zbirna greška: ∆ = ∆S + ∆ M + ∆ O Zbirna greška ∆ je najčešće karakteristika određene vrste obrade i određene grupe mašina. Uzima se da je zbirna greška ∆ približno jednaka, odnosno nešto manja od ekonomske tačnosti odgovarajuće obrade. Ekonomska tačnost obrade može se izraziti preko vrednosti tolerancije IT, koja se može ostvariti pri određenoj obradi, a pri nominalnim uslovima rada. U tabeli 8.1 prikazani su iskustveni podaci o ekonomskoj tačnosti za pojedine vrste obrade rezanjem preko vrednosti tolerancija IT koje se mogu ostvariti. Tabela 8.1 Ekonomska tačnost za pojedine vrste obrade Vrsta obrade Struganje grubo Struganje poluzavršno Struganje završno Bušenje Proširivanje-upuštanje Razvrtanje Glodanje grubo Glodanje poluzavršno Glodanje završno Provlačenje Brušenje grubo Brušenje završno

Vrednost tolerancije IT za ekonomsku tačnost obrade 10-12 8-10 6-7 10-12 8-10 6-8 10-12 8-10 7-8 6-9 7-10 5-7

Obradne tehnologije

103

8.5 Određivanje grešaka pozicioniranja Greška pozicioniranja može, kako je već rečeno, nastati: − usled nepoklapanja tehnološke i konstrukcione baze i − usled zazora između površina za pozicioniranje na predmetu i elemenata pribora. Neki primeri kada se javlja greška pozicioniranja prikazani su na slici 8.9. U nastavku su primeri prokomentarisani.

Slika 8.9 Primeri pozicioniranja kod kojih se javlja greška pozicioniranja

Primer a): Kod predmeta se vrši glodanje stepenaste površine, koja je kotirana merom "A" preko površine 1 i merom "B" preko površine 3. Pri obradi je predmet pozicioniran (oslonjen) preko površina 1 i 2. Prema tome se može zaključiti sledeće: − pri obradi mere "A" tehnološka i konstrukciona baza se poklapaju pa je greška pozicioniranja jednaka nuli: ∆PA = 0 − pri obradi mere "B" tehnološka i konstrukciona baza se ne poklapaju pa se javlja greška pozicioniranja; pošto glodalo pri obradi zauzima uvek istu visinu, to će se u zavisnosti od promene mere "H" za površinu 3 menjati i mera "B", tako da je greška pozicioniranja jednaka grešci već ostvarene mere "H" površine 3, koja iznosi δ: ∆PB = δ Primer b) Na predmetu se glodanjem poravnava gornja površina, koja je kotirana merom "h" preko ose otvora. Predmet je pri obradi pozicioniran preko otvora pomoću trna. Ovde se tehnološka i konstrukciona baza poklapaju, tako da nema greške pozicioniranja zbog ovoga, ali se javlja greška usled zazora koji se neminovno javlja između otvora i trna. Greška pozicioniranja je jednaka maksimalnom zazoru: ∆Ph = Smax

Obradne tehnologije

104

Primer c) Ovde je površina koja se obrađuje kotirana merom "H" preko spoljnje površine predmeta. Tehnološka i konstrukciona baza ne poklapaju, tako da se javlja i ova greška pozicioniranja, koja je jednaka polovini greške (tolerancije) prečnika D. Ukupna greška je jednaka zbiru dveju grešaka: ∆PH = δ/2 + Smax 8.6 Pravila izbora baza za pozicioniranje Greške pozicioniranja i stezanja predmeta direktno utiču na tašnost dimenzija i odnosa površina, pa je izbor baza za pozicioniranje od velikog značaja pri projektovanju tehnoloških postupaka. Predmet se može sastojati od niza obrađenih i neobrađenih površina. Uzajamna povezanost neobrađenih površina obezbeđuje se u procesu dobijanja pripremka (livenjem, kovanjem itd.). Uzajamna povezanost kompleksa obrađenih površina obezbeđuje se izborom baza za pozicioniranje, potrebnom tačnošću obrade i postavljanjem celokupnog tehnološkog postupka obrade. Pri određivanju baza za pozicioniranje treba se pridržavati određenih pravila koja u mnogome mogu olakšati rešavanje ovog problema. Po pravilu, u prvoj operaciji, a ponekad i u nekim narednim operacijama, kao baza za pozicioniranje koristi se neobrađena površina. Pri korišćenju neobrađenih površina kao baza za pozicioniranje osnovna pravila se sledeća: − ako kod predmeta ostaju neke neobrađene površine, onda jednu od njih treba usvojiti kao bazu za pozicioniranje na prvoj operaciji i od nje obrađivati najpre površine koje će se dalje koristiti kao baze za pozicioniranje; na taj način se obezbeđuje veza između neobrađenih i obrađenih površina; − kod rotacionih predmeta kao baze za pozicioniranje treba koristiti one neobrađene površine koje imaju najmanje tolerancije; na taj način se isključuje mogućnost pojave škarta zbog nedostatka dodatka na obrađenim površinama; − neobrađene površine koje se koriste kao baze za pozicioniranje treba da su po mogućnosti ravne i čiste (bez tragova ulivka, sastavljanja kalupa kod kovanja i sl.); − površine koje se koriste kao baze za pozicioniranje treba da obezbede najveću stabilnost i krutost predmeta pri obradi. Pri korišćenju obrađenih površina kao baza za pozicioniranje, treba se držati sledećih pravila: − baze za pozicioniranje treba da budu konstrukcione baze, jer se tako isključuju greške pozicioniranja; − baze treba da obezbede najveću stabilnost i najmanje deformacije predmeta usled stezanja i sila rezanja; ukoliko se ovome ne može udovoljiti, treba predvideti veštačke baze za pozicioniranje, kao što su središnja gnezda, dodatni pojasevi i sl.; − treba težiti sprovođenju principa nepromenjenih baza, odnosno primeni istih baza na svim operacijama ili na što većem broju operacija, jer se time smanjuju greške pozicioniranja.

Obradne tehnologije

105

9. ALATI ZA OBRADU REZANJEM 9.1 Osnovni pojmovi Alati su sredstva rada koja se koriste za neposrednu obradu predmeta, odnosno za skidanje strugotine sa predmeta. Pri tome, da bi se ostvarilo skidanje strugotine sa predmeta, mora postojati relativno kretanje alata u odnosu na predmet, što ostvaruje mašina svojim glavnim i pomoćnim kretanjem. Procesi rada na raznim mašinama alatkama, kao alati za rezanje koji se koriste, nisu isti, ali su osnovni principi obrade rezanjem vrlo slični. 9.1.1 Osnovna geometrija alata Na slici 9.1 prikazan je radni deo noža za struganje na kome se vide glavni elementi geometrije alata.

Slika 9.1 Osnovni elementi noža (1 - grudna površina alata, 2 - leđna površina okrenuta radnom predmetu, 3 - rezne ivice u preseku grudne i leđne površine, 4 - pomoćna leđna površina, 5 - pomoćna rezna ivica, 6 vrh noža gde se seku rezna ivica i pomoćna rezna ivica, 7 - telo noža, 8 osnovna ravan)

Na slici 9.2 su prikazane osnovne karakteristične veličine i uglovi noža. U horizontalnoj projekciji noža se vide sledeće veličine: χ - napadni ugao; on predstavlja ugao između projekcije rezne ivice i obrađene površine, χ1 - napadni ugao pomoćne rezne ivice, ε - ugao vrha noža, r - poluprečnik zaobljenja vrha noža.

Obradne tehnologije

106

Slika 9.2 Karakteristične veličine i uglovi noža

U preseku I-I koji je normalan na glavnu reznu ivicu, vide se sledeći uglovi: α - leđni ugao; predstavlja nagib leđne površine noža prema normali na osnovnu ravan, γ - grudni ugao; predstavlja ugao između grudne površine i osnovne ravni, β - ugao klina; predstavlja ugao između grudne i leđne površine. Zbir ova tri ugla je α + β + γ = 900. Ugao nagiba rezne ivice λ vidi se ako se pogleda u pravcu strelice A dok se leđni ugao pomoćne leđne površine α1 vidi u preseku II-II koji je normalan na pomoćnu reznu ivicu. 9.1.2 Uslovi stvaranja strugotine Stvaranje strugotine je zavisno od više veličina, a grudni ugao γ igra najznačajniju ulogu. Kod malih grudnih uglova, strugotina se deformiše i lomi. Pukotina koja nastaje ispred vrha noža je velika pa se trag kidanja vidi. Povećanjeg grudnog ugla, dobija se bolja obrađena površina, jer pukotina ispred noža postaje manja, a strugotina duža. Najbolji oblik je trakasta strugotina, koja se postiže većim grudnim uglovima γ. Pukotina ispred vrha noža je vrlo mala, pa je kvalitet obrađene površine vrlo dobar, a strugotina otiče u vidu trake. Međutim, bez obzira na veličinu grudnog ugla, ovo nije moguće postići kod svih materijala. Liveno gvožđe, bronza i slični materijali ne mogu da ostvare trakastu strugotinu. Na stvaranje strugotine uticaj ima i brzina rezanja. Kod malih brzina rezanja ne može se ostvariti trakasta strugotina.

Obradne tehnologije

107

9.1.3 Naslaga na grudnoj površini Naslaga na grudnoj površini alata koja se javlja pri manjim brzinama rezanja utiče na kvalitet obrađene površine. Deformisani i odvojeni delići materijala lepe se za grudnu površinu sa koje se, posle izvesnog vremena, odlepljuju tokom obrade. Žilaviji materijali su pogodniji za stvaranje naslaga od krtih. Ispitivanja su pokazala da pri vrlo malim brzinama nema naslaga, ali se one javljaju u oblasti brzina v = 10-35 m/min i rastu sa povećanjem brzine rezanja, a nestaju na 80-120 m/min. 9.1.4 Postojanost alata Postojanost alata predstavlja vremensku izdržljivost rezne ivice do njenog zatupljenja. Zatupljenje nastupa kada, usled različitih faktora, rezna ivica ne reže materijal već klizi po njemu. Kao merilo je uzeta karakteristična brzina rezanja pri kojoj rezna ivica može da izdrži rad od 60 minuta. Najznačajniji neposredni uzroci zatupljenja alata su: − povišena temperatura pri radu, − istrošenje grudne i leđne površine, − krzanje rezne ivice u toku rada, − odvaljivanje delova rezne ivice sa naslagama. Na većinu ovih uzroka utiče brzina rezanja, tako da je veoma važno izabrati optimalnu brzinu rezanja kako bi se ostvarila zadovoljavajuća postojanost alata. Sa druge strane, brzina rezanja direktno utiče na vreme obrade. Proizvođači alata po pravilu daju podatke za preporučene brzine rezanja kako bi se ostvario optimalan odnos postojanosti alata i vremena obrade. Na postojanost alata utiče i materijal koji se obrađuje. Postojanost kod lakše obradivog materijala je, uz istu brzinu rezanja, veća nego kod teže obradivog. Analize su takođe pokazale da je povoljnije raditi sa većim dubinama rezanja i manjim posmacima. 9.1.5 Uticaj uglova rezanja na uslove obrade Ugao klina β zavisi od promene veličine grudnog ugla γ pošto se leđni ugao α menja u relativno malim granicama. Ukoliko ugao klina opada, uslovi rezanja su lakši, a potrebna snaga mašine manja. Napadni ugao χ utiče tako što se njegovim povećanjem, pri nepromenjenom pomaku, povećava debljina strugotine h, a smanjuje aktivna dužina rezne ivice b (slika 9.3). Kako je otporni momenat: W = b h2 /6 to se povećanjem napadnog ugla povećava i otporni momenat. Takođe, povećava se i specifično opterećenje rezne ivice pošto je ona kraća. Međutim, napadni ugao se može smanjivati samo do određene granice pošto može da izazove nemiran rad mašine.

Obradne tehnologije

108

Slika 9.3 Uticaj napadnog ugla

Leđni ugao α ima uticaj na trenje između materijala i leđne površina noža. Ukoliko je leđni ugao manji, utoliko je veće i trenje i zatupljenje alata je brže. Sa druge strane, povećanje leđnog ugla slabi alat, tako da kada se pređe određena granica nastaje lom. Na slici 9.4 je prikazana zavisnost zatupljenja rezne ivice d od leđnog ugla α. Zatupljenje rezne ivice se smanjuje sa povećanjem leđnog ugla, ali samo do određene granice od oko 120, posle čega nastaje lom tj. krzanje rezne ivice tvrdog metala. Manji leđni uglovi se biraju za obradu tvrdih i otpornih materijala.

Slika 9.4 Uticaj leđnog ugla na postojanost alata

Ugao nagiba λ ima uticaja na pravac otpora rezanja (slika 9.5). Ako se radi sa pozitivnim uglom nagiba, glavni otpor rezanja je usmeren ka vrhu noža, što se nepovljno odražava na trajnost. Kod tvrdih materijala, grube obrade i težih uslova rada, uzima se negativan ugao nagiba.

Obradne tehnologije

109

Slika 9.5 Pozitivan i negativan ugao nagiba

Zaobljenje vrha noža r treba birati što je moguće veće, jer je tada specifično opterećenje sečiva manje. Osim toga, radijus ima uticaja na kvalitet obrađene površine. 9.2 Materijali za alate Za izradu alata koriste se raznovrsni materijali. Osnovni materijali koji su danas u primeni za izradu alata su: − ugljenični alatni čelici, − legirani alatni čelici, − brzorezni alatni čelici, − tvrdi metali, − keramički materijali, − dijamanti, − materijali za brušenje (korund i silicijumkarbid). Osim ovih osnovnih materijala u izradi alata koristi se i veliki broj pomoćnih materijala, koji služe za spajanje sa osnovnim materijalom u celinu. Tako, da bi se dobio strugarski nož, spaja se pločica od tvrdog materijala sa drškom od ugljeničkog čelika i sl. U pomoćne materijale spadaju i sredstva za lemljenje koja su značajna naročito u izradi alata sa tvrdim metalom. 9.2.1 Ugljenični alatni čelici Ugljenični alatni čelici se danas retko primenju zbog pojave mnogo boljih materijala. Alatni ugljenični čelici imaju procenat ugljenika od 0,5-1,5 %. Sve ugljenične alatne čelike karakteriše niska temperatura otpuštanja, tako da rezna ivica ne može da izdrži više temperature pri radu (najviše do 200 0C). Ugljenični alatni čelici sa sadržajem ugljenika do 1,0 % (čelici sa oznakom: Č.154x, Č.174x, Č.184x) karakterišu se otporom na trenje, pa se koriste za hladan rad, kao što je slučaj kod ručnog alata i alata koji rade sa malim brzinama rezanja, kao što su: sekire, jeftini noževi, burgije za drvo, kovački alati, ručni čekići, probojci, makaze, noževi poljoprivrednih mašina, alati za obradu drveta, alati za obradu kamena itd. Ugljenični alatni čelici sa većim sadržajem ugljenika (čelici sa oznakom: Č.194x) imaju poboljšana svojstva i širu primenu. Muđutim, i dalje su to alati uglavnom za zanatsku i

Obradne tehnologije

110

ručnu obradu, kao što su: alati za rezanje navoja, razvrtači, matrice za presovanje, sekači, probojci, čekići, turpije, dleta i slično. 9.2.2 Legirani alatni čelici To su ugljenični čelici koji su, radi poboljšanja osobina, legirani raznim elementima. Po sastavu, alatne čelike delimo na: − hromov alatni čelik (čelici sa oznakom: Č.4140, Č.4142, Č.4143), − volframov alatni čelik (čelici sa oznakom: Č.6840, Č.6841, Č.6441), − hrom-volframov alatni čelik (čelici sa oznakom: Č.4650), − manganski alatni čelik (čelici sa oznakom: Č.3840), − hrom-vanadijumov alatni čelik (čelici sa oznakom: Č.4840). Moguće su i druge kombinacije jer se različitim sastavom postižu razne osobine. Dodatkom hroma postiže se mnogo bolja prokaljivost. Izdržljivost rezne ivice zavisi od sadržaja ugljenika - rezna ivica je žilavija ako je sadržaj ugljenika manji. Povećanjem volframa i hroma povećava se postojanost alata. Povećanjem volframa povećava se otpornost na temperaturi. Vanadijum povećava žilavost i toplotnu provodljivost, a time i izdržljivost rezne ivice. Primena: − za alate sa manjim brzinama rezanja (burgije, alati za navoj, razvrtači, listove testere), − za matrice za presovanje, trnove, probojce − za turpije, dleta − za jednostavnije alate za obradu obojenih metala, − za merne alate, kontrolnike 9.2.3 Brzorezni čelici Brzorezni čelici spadaju u visokolegirane čelike, što im omogućava rad sa velikim brzinama rezanja. Oni imaju visoku tvrdoću, otpornost na habanje, izdržljivost rezne ivice i postojanost pri radu. izdržavaju temperature do 600 0C. Najširu upotrebu imaju sledeći čelici: Č.6880, Č.6881, Č.6882, Č.6980, Č.6981, Č.9780, Č.9782, Č.7680, Č.7880. Volframov brzorezni čelik je najbolji za obradu srednje tvrdih materijala sa većom dubinom rezanja. Od ostalih brzoreznih čelika ima manju trajnost, ali je pogodan za alate sa tanjim i finijim sečivom kao što su alati za rezanje navoja, spiralne burgije i sl. Volfram-vanadijumov brzorezni čelik ima veću trajnost od volframovog. Smatra se visokovrednim čelikom, a trajnost rezne ivice zavisi od odnosa volframa i vanadijuma. Može da se koristi za obradu i vrlo tvrdih materijala. Vanadijumov brzorezni čelik je pogodan za završnu obradu, pošto mu je izdržljivost rezne ivice vrlo visoka naročito ako se obilno hladi. Koristi se za strugarske noževe za finu obradu, za noževe za automate itd.

Obradne tehnologije

111

Kobaltov brzorezni čelik je najkvalitetniji, ali i najskuplji. čelik sa 16-18% Co se upotrebljava za najteže uslove obrade, kao što je gruba obrada čelika, čeličnog liva i sl. Čelici sa 10% Co se koriste za izradu noževa i glodala. Čelici sa 5% Co se primenjuju za sve vrste alata za finu obradu. Molibdenski brzorezni čelik ima dobre osobine u pogledu žilavosti i najpogodniji je za izradu spiralnih burgija. 9.2.4 Tvrdi metali Tvrdi metali su se pojavili tridesetih gonina, kada je patentiran sinterovan materijal koji je mogao uspešno da zameni skupoceni dijamant pri izvlačenju žice. Otuda i naziv "WIDIA" od početnih slova nemačkih reči koje u prevodu znače: "kao dijamant". Od tada do dans izvršen je veliki napredak, tako da se tvrdi metali sve više koriste ne samo u obradi rezanjem nego i u drugim primenama. Tvrdi metal se sastoji od karbida koji su u procesu sinterovanja spojeni vezivnim materijalom. To su volframovi karbidi (WC) i titanovi karbidi (TiC), odnosno njihova mešavina koja je pri sinterovanju spojena pomoću kobalta (Co), dok se mnogo ređe koristi nikl. Polazni materijal za dobijanje tvrdog metala je volfram-oksid (WO3). Proces započinje redukcijom volfram-oksida u obrtnim pećima. Dobijeni volframov prah se meša sa prahom ugljenika i spaja u obrtnim pećima te se dobija volframkarbid u komadima. Mlevenjem u mlinovima se dobija prah volframkarbida kome se dodaje kobalt u prahu. Posle mešanja i finog mlevenja dobijena masa je spremna za presovanje. Presovanje se daje oblik tvrdom metalu. Posle presovanja obavlja se predsinterovanje na 800 0C, posle čega delovi postaju dovoljno čvsti da bi se mogli mehanički doterati na tačan oblik. Konačno sinterovanje se obavlja na 1370-1800 0C, posle čega se dobijaju gotovi komadi tvrdog metala. Osnovna karakteristika tvrdih metala je velika tvrdoća i postojanost na visokim temperaturama. Na slici 9.6 je prikazana zavisnost tvrdoće od temperature u radnom području alata i to za nekoliko vrsta materijala za alate. Svi tvrdi metali su svrstani u tri osnovne grupe: Grupa P (plava boja): od P01 - P50; koriste se obradu čelika, čeličnog liva i temper liva; Grupa M (žuta boja): od M10-M40; koriste se za obradu čelika, čeličnog liva, manganovog tvrdog čelika, legiranog sivog liva i temper liva; Grupa K (crvena boja): od K01-K40; koriste se obradu sivog liva, krtog temper liva, kaljenog čelika, nemetala, plastičnih materijala i drveta. Tvrdoća alata od tvrdog metala opada idući od P01 ka P50 (isto je i kod M i K grupa), ali se povećava otpornost na savijanje.

Obradne tehnologije

112

Slika 9.6 Uticaj temperature na tvrdoću

9.2.5 Keramički materijali Rezni alati od keramičkih materijala su izrađeni od metalnih i nemetalnih čestica iz klase oksida, karbida i nitrida, čija su osnovna svojstva: visoka tvrdoća, velika otpornost na habanje i pritisak, visoka hemijska stabilnost i kod vrlo visokih temperatura. U osnovi se primenjuju tri vrste keramičkih materijala: − oksidna keramika, koja se sastoji od aluminijumosida (Al2O3) sa dodatkom cirkonijumdioksida (ZrO2); primenjuje se za grubu i finu obradu sivog liva i čelika pri velikim brzinama rezanja; − mešana keramika (oksidi + karbidi), koja se sastoji od oko 60% aluminijumoksida (Al2O3) sa dodatkom do 40% karbida titana (TiC), volframa (WC), tnatal (TaC), silicijuma (SiC) i titannitrida (TiN); primenjuje se za grubu i finu obradu struganjem i glodanjem tvrdog liva, kaljenih čelika, čelika za cementaciju, kao i brzoreznog čelika pri velikim brzinama rezanja; pri obradi kaljenih čelika potrebno je u prethodnim obradama ukloniti koru, ostatke peska ili šupljine; − nitridna keramika (nitridi + oksidi), koja se sastoji od silicijumnitrida (Si3N4) sa dodatkom oksida aluminijuma (Al2O3) i itrija (Y2O3); primenjuje se za obradu struganjem i glodanjem sivog liva i livenih materijala sa nepovoljnim uslovima rezanja, uz primenu sredstva za hlađenje i podmazivanje ili pri zahtevima za veliku dimenzionu tačnost obratka sa srednjim i velikim brzinama rezanja; zbog visoke cene, primenjuje se u velikoserijskoj proizvodnji naročito na fleksibilnim tehnološkim sistemima i automatskim linijama. U praksi se keramički materijali koriste kod presvučenih keramičkih pločica. One su dobijene tako što su pločice od tvrdog metala presvučene najpre tankim srednjim slojem titankarbida i onda površinskim slojem aluminijumoksida.

Obradne tehnologije

113

9.2.6 Dijamanti Dijamanti se sve više koriste kao materijali za alate. Na to je uticalo, pre svega, sve veće korišćenje tvrdih metala svih vrsta, a oni se mogu kvalitetno brusiti samo dijamantom. Sem toga, dijamantski alati se koriste za najfiniju obradu delova od supertvrdih materijala, ali i drugih materijala. Krtost dijamanta umanjuje mogućnost primene u obradi pri težim uslovima obrade. Osnovne prednosti dijamantskih alata u odnosu na druge su: visoka tvrdoća (najtvrđi poznati materijal), otpornost na habanje (oko dva puta otporniji nego silicijumkarbida), visoka toplotna provodljivost (ovo je povoljno zbog bržeg odvođenja toplote iz zone rezanja). 9.2.7 Materijali za brušenje U materijale za brušenje spadaju materijali od kojih se izrađuju tocila. Najčešće se koriste: korund, silicijomkarbid i dijamanti. Normalni korund sadrži 96-98% Al2O3 i ima veoma veliku tvrdoću (odmah iza dijamanta). Ima veliku žilavost, a pri radu može bez štete po kvalitet da izdrži temperature do 1.500 0C. Otporan je prema kiselinama, bazama i vlazi. Pogodan je za vezivanje pa se široko primenjuje za tocila. Plemeniti korund je po sastavu čisti od normalnog korunda i sadrži oko 99,5% Al2O3. On je tvrđi, ali i krtiji od normalnog korunda pa se koristi za produktivnije režime rezanja iako mu je potrošnja relativno veća. Silicijumkarbid sadrži do 1% primesa i predstavlja materijal koji je različit od korunda. Vrlo je tvrd i krt i koristi se kod obrade tvrdog metala, livenog gvožđa i sl. U novije vreme, za izradu tocila koriste se i novi materijali, kao što su: borazon ili elbor. To su jedinjenja nitrid bora (BN).

Obradne tehnologije

114

10. ODREĐIVANJE ELEMENATA REŽIMA RADA Pod elementima režima rada u obradi rezanjem podrazumevaju su elementi kojima se definišu glavno i pomoćno kretanje pri obradi, kao i broj prolaza koje treba izvesti. Da bi se sa nekog predmeta uklonio deo materijala bilo kojom vrstom obrade rezanjem, neophodno je ostvariti relativno kretanje između alata koji vrši obradu i predmeta koji se obrađuje. Pri tome se deo materijala može ukloniti u jednom ili više prolaza uz određenu dubinu rezanja. Pod glavni mretanjem se podrazumeva kretanje ili alata ili predmeta koje omogućava ostvarivanje procesa rezanja, dok se pod pomoćnim kretanjem podrazumeva kretanje ili alata ili predmeta koje omogućava nastavljanje procesa rezanja. Glavno i pomoćno kretanje mogu biti obrtna ili pravolinijska, u zavisnosti od vrste obrade. Glavno kretanje je uvek definisano brzinom rezanja koja, na primer, pri obradi struganjem predstavlja obimnu brzinu predmeta, a pri glodanju i bušenju obimnu brzinu alata. Kod onih vrsta obrade kod kojih je glavno kretanje pravolinijsko (provlačenje, rendisanje), ono je definisano brzinom kretanja alata. Pomoćno kretanje pri obradi struganjem određeno je veličinom pomaka i odnosi se na alat, dok se pri drugim vrstama obrade pomoćno kretanje odnosi uglavnom na predmet. Određivanje elemenata režima rada je veoma značajan problem jer od njega zavisi da li će se ostvariti zahtevani kvalitet pri obradi, a takođe direktno utiče na vreme trajanja pojedinih zahvata i cele operacije, kao i ekonomičnost celokupnog procesa. Za određivanje elemenata režima rada, projektantu tehnološkog postupka je na raspolaganju širok izbor literature. Jedan način određivanja elemenata režima rada je korišćenje odgovarajućih obrazaca za pojedine vrste obrada rezanjem, uz poštovanje određenih kriterijuma ekonomičnosti (preporučuje se literatura navedena pod brojevima 1 i 2). Drugi način određivanja elemenata režima rada je korišćenje tablica sa preporučenim elementima režima rada (preporučuje se literatura navedena pod brojem 3). U nastavku su date smernice za određivanje elemenata režima rada za pojedine vrste obrade rezanjem. 10.1 Određivanje režima rada pri struganju Glavno kretanje pri obradi struganjem je obrtno kretanje predmeta, dok je pomoćno kretanje pravolinijsko kretanje alata u odnosu na predmet i može imati različite pravce u zavisnosti od zahvata koji se izvodi. Pri uzdužnoj obradi pravac pomoćnog kretanja je paralelan osi predmeta (slika 10.1a), a pri poprečnoj obradi upravan na osu predmeta (slika 10.1b). Pri obradi koničnih površina, pravac pomoćnog kretanja je paralelan izvodnici konusa, tj. zaklapa određen ugao sa osom predmeta (1/2 ugla konusa). Da bi se sa predmeta skinuo određeni sloj materijala, obavlja se jedan ili više prolaza alatom, pri čemu se pri svakom prolazu skida sloj materijala koji se definiše kao dubina rezanja. U elemente režima rada pri struganju spadaju: − brzina rezanja, v, odnosno broj obrtaja, n − pomak, s i − dubina rezanja, t, odnosno broj prolaza, i

Obradne tehnologije

115

a)

b)

Slika 10.1 Osnovna kretanja pri obradi struganjem (a - uzdužna obrada, b - poprečna obrada)

Određivanje dubine rezanja i broja prolaza Broj prolaza i pri struganju se određuje tako što se najpre definiše dubina rezanja t. Dubina rezanja se određuje na osnovu preporučenih dodataka za obradu struganjem, koji zavise od prečnika i dužine obrade (videti literaturu pod 3). Pri tome se razlikuju dodaci za prethodnu obradu struganjem δ1 i dodaci za završnu obradu struganjem δ2. Dubina rezanja za jedan prolaz se određuje prema: − za uzdužne obrade: t = δ/2 − za poprečne obrade: t = δ Broj prolaza se određuje tako što se ukupna debljina materijala koji struganjem treba skinuti podeli sa veličinom dubine rezanja za jedan prolaz. Posebno, kod izrade navoja jednoprofilnim nožem za navoj, broj prolaza, u cilju dobijanja što čistijeg navoja, treba da bude što veći, pri čemu se dubina rezanja po jednom prolazu smanjuje kako se ide ka završnom prolazu. Preporučene vrednosti broja prolaza pri izradi navoja date su u odgovarajućim tabelama (videti literaturu pod 3). Određivanje pomaka Pomak s (mm/o) pri obradi struganjem se određuje u odgovarajućim tabelama (videti literaturu pod 3), na osnovu materijala predmeta, prečnika obrade, dubine rezanja, i zahtevane hrapavosti površina. Pri tome su različite preporučene vrednosti za prethodnu i završnu obradu. Na osnovu tako izabrane preporučene vrednosti pomaka, usvaja se onaj pomak koji postoji na mašini. Posebno, pri izradi navoja, pomak je jednak koraku navoja. Nakon usvojenog pomaka, vrši se provera koeficijenta vitkosti strugotine g, koji predstavlja odnos dubine rezanja i pomaka: g = t/s Vrednost koeficijenta vitkosti strugotine, da bi se obezbedio povoljan oblik strugotine, bi trebalo da bude u sledećim granicama: − za uzdužne obrade: g = 5 - 10 − za poprečne obrade: g = 5 - 20.

Obradne tehnologije

116

Određivanje brzine rezanja i broja obrtaja Uvek se najpre usvaja brzina rezanja v (m/min), iz tabela sa preporučenim vrednostima (videti literaturu pod 3), a na osnovu materijala predmeta, materijala alata i vrednosti pomaka. Na osnovu usvojene vrednosti brzine rezanja, izračunava se broj obrtaja n (o/min), prema obrascu: n = 1000 v/π D gde je D (mm) merodavni prečnik obrade, koji po pravilu predstavlja najveći prečnik koji se obrađuje u zahvatu struganja. Na osnovu izračunatog broja obrtaja, usvaja se najbliži manji koji postoji na mašini. Na mašini se kao parametar glavnog kretanja za određeni zahvat namešta broj obrtaja. 10.2 Određivanje režima rada pri rendisanju Pri obradi rendisanjem (slika 10.2) glavno kretanje je pravolinijsko kretanje alata uzdužno po predmetu, a pomoćno kretanje periodično pomeranje alata poprečno u odnosu na glavno kretanje, nakon svakog obavljenog povratnog hoda alata. Gore navedena kretanja su relativna, a obavljaju ih ili alat ili predmet, zavisno od vrste rendisaljke. Kod kratkohode rendisaljke alat (nož) izvodi glavno pravolinijsko kretanje, dok predmet vrši periodično pomoćno kretanje i to neposredno po obavljenom povratnom hodu alata, a pre početka narednog hoda. Kod dugohode rendisaljke predmet izvodi glavno pravolinijsko kretanje, a nož periodično pomoćno kretanje. Da bi se sa predmeta skinuo određeni sloj materijala, obavlja se jedan ili više prolaza alatom, pri čemu se pri svakom prolazu skida sloj materijala koji se definiše kao dubina rezanja.

Slika 10.2 Osnovna kretanja pri obradi rendisanjem

U elemente režima rada pri rendisanju spadaju: − brzina rezanja, vr, odnosno broj dvostrukih hodova, nL − pomak, sL i − dubina rezanja, t, odnosno broj prolaza, i. Određivanje dubine rezanja i broja prolaza Broj prolaza i pri rendisanju se određuje tako što se ukupna debljina materijala koji treba rendisanjem treba skinuti podeli sa dubinom rezanja za jedan prolaz. Dubina rezanja za

Obradne tehnologije

117

jedan prolaz t se usvaja iz odgovarajućih tablica za preporučene dodatke za obradu rendisanjem (videti literaturu pod 3). Određivanje brzine rezanja i broja dvostrukih hodova Uvek se najpre usvaja brzina rezanja - radna brzina vr (m/min), iz tabela sa preporučenim vrednostima (videti literaturu pod 3), a na osnovu materijala predmeta, materijala alata, dubine rezanja i vrednosti pomaka. Na osnovu usvojene vrednosti brzine rezanja, izračunava se broj dvostrukih hodova nL (dv.hod./min), prema obrascu: nL = 1000 vr / Lh (1+ 1/a) gde je: vr - radna brzina (m/min), Lh - dužina hoda alata (mm), a = vp/vr - odnos povratne (vp) i radne brzine. Za rendisaljke sa krivajnim mehanizmom koeficijent a se kreće od 1,5-2, kod kombinovanog mehanizma do 5, a kod hidrauličnih i dugohodih rendisaljki od 1,5-5. Na osnovu izračunatog broja dvostrukih hodova, usvaja se najbliži manji koji postoji na mašini. Na mašini se kao parametar glavnog kretanja za određeni zahvat namešta broj dvostrukih hodova. Određivanje pomaka Pomak posle svakog dvostrukog hoda sL (mm/dv.hodu) se određuje iz odgovarajućih tabela sa preporučenim vrednostima (videti literaturu pod 3), a na osnovu hrapavosti obrađene površine koja se obrađuje, dimenzija noža, dubine rezanja i materijala predmeta. Na osnovu tako izabrane preporučene vrednosti pomaka, usvaja se onaj pomak koji postoji na mašini. 10.3 Određivanje režima rada pri bušenju Oba osnovna kretanja pri zahvatima bušenja na bušilicama (slika 10.3) vrši alat i to: glavno kretanje obrtanjem i pomoćno kretanje uzdužnim prodiranjem u predmet. Izuzetno, kod nekih drugih mašina, koje ne spadaju u bušilice, kao što je strug, zahvati bušenja se izvode tako što predmet vrši glavno obrtno kretanje, a alat pomoćno kretanje.

Slika 10.3 Osnovna kretanja pri obradi bušenjem

Obradne tehnologije

118

U elemente režima rada pri bušenju spadaju: − brzina rezanja, v, odnosno broj obrtaja, n − pomak, s i − dubina rezanja, t, odnosno broj prolaza, i. Određivanje dubine rezanja i broja prolaza Broj prolaza i pri obradi bušenjem je po pravilu jednak 1, jer se pri zahvatima koji spadaju u operaciju bušenja (bušenje, proširivanje, upuštanje, razvrtanje) u jednom prolazu skida ceo dodatak δ. Dodaci za proširivanje, upuštanje i razvrtanje određuju se iz tabela sa preporučenim vrednostima (videti literaturu pod 3). Određivanje pomaka Pomak s pri bušenju, proširivanju, upuštanju i razvrtanju se određuju iz odgovarajućih tabela sa preporučenim vrednostima pomaka (videti literaturu pod 3), u zavisnosti od materijala predmeta, materijala alata i prečnika otvora. Na osnovu tako izabrane preporučene vrednosti pomaka, usvaja se onaj pomak koji postoji na mašini. Posebno, kod urezivanja navoja, pomak je jednak koraku navoja. Određivanje brzine rezanja i broja obrtaja Uvek se najpre usvaja brzina rezanja v (m/min), iz tabela sa preporučenim vrednostima (videti literaturu pod 3), a na osnovu materijala predmeta, prečnika otvora i vrednosti pomaka (za razvrtanje i na osnovu klase hrapavosti). Na osnovu usvojene vrednosti brzine rezanja v, izračunava se broj obrtaja n (o/min), prema obrascu: n = 1000 v/π D gde je D (mm) prečnik alata. Na osnovu izračunatog broja obrtaja, usvaja se najbliži manji koji postoji na mašini. Na mašini se kao parametar glavnog kretanja za određeni zahvat namešta broj obrtaja. 10.4 Određivanje režima rada pri glodanju Glavno kretanje pri obradi glodanjem (slika 10.4) vrši alat svojim obrtanjem, a pomoćno kretanje (kod konvencionalnih glodalica pravolinijsko, a kod CNC glodalica pravolinijsko, lučno i prostorno) vrši relativno alat po predmetu, pri čemu se u većini slučajeva kreće predmet, odnosno sto glodalice na kom je postavljen predmet, iako ima i glodalica kod kojih neka pomoćna kretanja vrši alat. U elemente režima rada pri glodanju spadaju: − brzina rezanja, v, odnosno broj obrtaja, n − pomak, smin i − dubina rezanja, t, odnosno broj prolaza, i.

Obradne tehnologije

119

a)

b)

Slika 10.4 Osnovna kretanja pri obradi glodanjem (a - obimno glodanje, b - čeono glodanje)

Određivanje dubine rezanja i broja prolaza Broj prolaza i pri obradi glodanjem se određuje tako što se ukupna debljina materijala koju glodanjem treba skinuti podeli sa dubinom rezanja za jedan prolaz t. Dubina rezanja t za jedan prolaz se usvaja da je jednaka dodatku za obradu δ: t=δ Dodatak za obradu δ pri glodanju se usvaja iz odgovarajućih tabela na osnovu preporučenih vrednosti (videti literaturu pod 3). Određivanje pomaka Na glodalicama se obično kao parametar pomoćnog kretanja namešta minutni pomak smin. Međutim, iz odgovarajućih tabela (videti literaturu pod 3) se, zavisno od vrste glodanja, usvaja ili pomak po zubu glodala sz (mm/zubu) ili pomak po obrtaju so (mm/obrtaju). Nakon usvojenog pomaka po zubu glodala ili pomaka po obrtaju, izračunava se minutni pomak smin (mm/min), prema obrascima: smin = so n = sz z n gde je: z - broj zuba glodala (zuba/obrtaju), n - broj obrtaja glodala (obrtaja/minutu).

Obradne tehnologije

120

Na osnovu tako izračunate vrednosti pomaka, usvaja se onaj pomak koji postoji na glodalici. Određivanje brzine rezanja i broja obrtaja Uvek se najpre usvaja brzina rezanja v (m/min), iz tabela sa preporučenim vrednostima (videti literaturu pod 3), a na osnovu materijala predmeta, materijala alata i vrste glodanja. Na osnovu usvojene vrednosti brzine rezanja v, izračunava se broj obrtaja n (o/min), prema obrascu: n = 1000 v/π D gde je D (mm) prečnik alata. Na osnovu izračunatog broja obrtaja, usvaja se najbliži manji koji postoji na mašini. Na mašini se kao parametar glavnog kretanja za određeni zahvat namešta broj obrtaja. 10.5 Određivanje režima rada pri brušenju Pod obradom brušenjem podrazumevaju se različite vrste brušenja koje imaju različitu kinematiku kretanja, tako da su i elementi režima rada različiti. 10.5.1 Režimi rada pri okruglom brušenju sa uzdužnim pomakom Kod okruglog brušenja sa uzdužnim pomakom (slika 10.5), tocilo izvodi glavno obrtno kretanje velikom obimnom brzinom tocila vt, dok predmet izvodi pomoćno kretanje malom obimnom brzinom vr i pravolinijsko pomoćno kretanje uzdužnim pomeranjem stola pomakom sa. Takođe, posle svakog uzdužnog hoda ili dvostrukog hoda, tocilo se radijalno primakne za dubinu rezanja.

a)

b)

Slika 10.5 Osnovna kretanja pri obradi okruglim brušenjem sa uzdužnim pomakom (a - spoljašnje brušenje, b - unutrašnje brušenje)

Određivanje dubine rezanja i broja prolaza Broj prolaza i se određuje kao odnos ukupnog dodatka za brušenje δ3 i dubine rezanja za jedan prolaz t: i = δ3/2t

Obradne tehnologije

121

Dodatak za obradu brušenjem δ3 (mm) se određuje iz tabela sa preporučenim vrednostima (videti literaturu pod 3). Pri tome δ3 predstavlja ukupan dodatak za obradu brušenjem. Ako se brušenje deli na prethodno i završno, ovaj dodatak se deli tako da 80% pripada prethodnom, a 20% završnom brušenju. Dubina rezanja za jedan prolaz t (mm) se određuje iz odgovarajuće tabele (videti literaturu pod 3), takođe posebno za prethodno i završno brušenje. Određivanje pomaka Pomak sa se određuju iz odgovarajuće tabele sa preporučenim vrednostima pomaka (videti literaturu pod 3), u zavisnosti od vrste brušenja i širine tocila. Na osnovu tako izabrane preporučene vrednosti pomaka, usvaja se onaj pomak koji postoji na mašini. Određivanje brzine rezanja i broja obrtaja Brzina radnog predmeta vr (m/min) se usvaja iz odgovarajuće tabele (videti literaturu pod 3), u zavisnosti od vrste brušenja i materijala predmeta. Broj obrtaja radnog predmeta nr (o/min) se određuje na osnovu brzine radnog predmeta vr i prečnika radnog predmeta D (mm): nr = 1000 vr /π D Brzina tocila vt (izražava se u m/s), kao parametar glavnog kretanja koji se podešava na mašini je obično konstanta brusilice koja se koristi i zavisi od vrste brušenja, kvaliteta obrade i vezivnog sredstva. Kreće se u granicama od 20-50 (m/s). 10.5.2 Režimi rada pri okruglom brušenju sa poprečnim pomakom Kod ovog brušenja (slika 10.6), tocilo pored glavnog obrtnog kretanja brzinom vt, vrši i poprečno (radijalno) primicanje pomakom sr ka radnom predmetu koji izvodi obrtno pomoćno kretanje brzinom vr. Za ovo brušenje koriste se široka, profilisana tocila onog profila koji odgovara konturi predmeta.

Slika 10.6 Osnovna kretanja pri obradi okruglim spoljašnjim brušenjem između šiljaka sa poprečnim pomakom

Određivanje dubine rezanja i broja prolaza Broj prolaza i je jednak jedinici, jer se ukupan dodatak za brušenje obrađuje u jednom prolazu.

Obradne tehnologije

122

Određivanje pomaka Pomak sr se određuju iz odgovarajuće tabele sa preporučenim vrednostima pomaka (videti literaturu pod 3). Na osnovu tako izabrane preporučene vrednosti pomaka, usvaja se onaj pomak koji postoji na mašini. Određivanje brzine rezanja i broja obrtaja Brzina radnog predmeta vr (m/min) se usvaja iz odgovarajuće tabele (videti literaturu pod 3), u zavisnosti od vrste brušenja i materijala predmeta. Broj obrtaja radnog predmeta nr (o/min) se određuje na osnovu brzine radnog predmeta vr i prečnika radnog predmeta D (mm): nr = 1000 vr /π D Brzina tocila vt (izražava se u m/s), kao parametar glavnog kretanja koji se podešava na mašini je obično konstanta brusilice koja se koristi i zavisi od vrste brušenja, kvaliteta obrade i vezivnog sredstva. Kreće se u granicama od 20-50 (m/s). 10.5.3 Režimi rada pri brušenju bez šiljaka Kod ovog brušenja (slika 10.7), radni predmet nije stegnut, već je naslonjen na uzdužni podupirač i umetnut između dva kolutasta tocila od kojih je jedno radno tocilo velike obimne brzine vt, a drugo vodeće tocilo male obimne brzine vv. Vodeće tocilo služi za pridržavanje radnog predmeta i za njegovo kočenje do brzine koja odgovara obrtnom pomoćnom kretanju brzinom vr.

Slika 10.7 Osnovna kretanja pri obradi brušenjem bez šiljaka (a - uzdužno brušenje, b - poprečno brušenje)

Određivanje dubine rezanja i broja prolaza Broj prolaza i je jednak jedinici, jer se ukupan dodatak za brušenje obrađuje u jednom prolazu. Određivanje pomaka Pomak sa kod uzdužnog brušenja se određuje prema obrascu:

Obradne tehnologije

123

sa = Dv π sinα gde je: Dv - prečnik vodećeg tocila (mm), α - ugao zakretanja vodećeg tocila (iznosi 1,5 - 6 stepeni). Radijalni pomak sr (mm/o) kod poprečnog brušenja se određuju iz odgovarajuće tabele sa preporučenim vrednostima pomaka (videti literaturu pod 3). Određivanje brzine rezanja i broja obrtaja Brzina vodećeg tocila vv (m/min) se usvaja iz odgovarajuće tabele (videti literaturu pod 3), u zavisnosti od vrste brušenja i materijala predmeta. Broj obrtaja vodećeg tocila nv (o/min) se određuje na osnovu brzine vodećeg tocila vv i prečnika vodećeg tocila Dv (mm): nv = 1000 vv /π Dv Brzina radnog tocila vt (izražava se u m/s), kao parametar glavnog kretanja koji se podešava na mašini je obično konstanta brusilice koja se koristi i zavisi od vrste brušenja, kvaliteta obrade i vezivnog sredstva. Kreće se u granicama od 20-50 (m/s). 10.5.4 Režimi rada pri ravnom brušenju Kod ovog brušenja (slika 10.8), tocilo izvodi glavno obrtno kretanje velikom brzinom vt, dok radni predmet izvodi oscilatorno uzdužno pomoćno kretanje pomeranjem stola brzinom vst i periodično poprečno pomoćno kretanje pomakom sB. Pri tome se poprečno kretanje izvodi posle svakog uzdužnog hoda stola sa predmetom ili posle svakog dvostrukog hoda stola.

Slika 10.8 Osnovna kretanja pri obradi ravnim brušenjem

Obradne tehnologije

124

Određivanje dubine rezanja i broja prolaza Broj prolaza i se određuje kao odnos ukupnog dodatka za brušenje δ3 i dubine rezanja za jedan prolaz t: i = δ3/t Dodatak za obradu brušenjem δ3 (mm) se određuje iz tabela sa preporučenim vrednostima (videti literaturu pod 3). Pri tome δ3 predstavlja ukupan dodatak za obradu brušenjem. Ako se brušenje deli na prethodno i završno, ovaj dodatak se deli tako da 80% pripada prethodnom, a 20% završnom brušenju. Dubina rezanja za jedan prolaz t (mm) se određuje iz odgovarajuće tabele (videti literaturu pod 3), takođe posebno za prethodno i završno brušenje. Određivanje pomaka Pomak po hodu stola sB (mm/hodu) se određuju iz odgovarajuće tabele sa preporučenim vrednostima pomaka (videti literaturu pod 3), u zavisnosti od vrste brušenja i širine tocila. Na osnovu tako izabrane preporučene vrednosti pomaka, usvaja se onaj pomak koji postoji na mašini. Određivanje brzine rezanja i broja obrtaja Brzina stola brusilice vst jednaka je preporučenoj brzini radnog predmeta vr (m/min) i usvaja iz odgovarajuće tabele (videti literaturu pod 3), u zavisnosti od vrste brušenja i materijala predmeta. Broj hodova stola nst (hodova/min) se određuje na osnovu brzine stola vst i dužine obrade L (mm): nst = 1000 vst /L Brzina tocila vt (izražava se u m/s), kao parametar glavnog kretanja koji se podešava na mašini, je obično konstanta brusilice koja se koristi i zavisi od vrste brušenja, kvaliteta obrade i vezivnog sredstva. Kreće se u granicama od 20-50 (m/s).

Obradne tehnologije

125

11. ODREĐIVANJE ELEMENATA VREMENA RADA Kada se posmatra izrada n komada predmeta (jedna serija predmeta) na nekoj operaciji, vreme rada Ti za obavljanje te operacije se može predstaviti u obliku: Ti = Tpz + N ti (min/ser) Ovde je: Tpz - pripremno-završno vreme (min/ser) ti - vreme trajanja operacije (min/kom) N - broj predmeta koji se izrađuju na operaciji (kom/ser) Pripremno-završno vreme, Tpz, se odnosi na pripremanje radnog mesta za izvršenje određene operacije na seriji od n predmeta i uređenje radnog mesta posle završetka operacije. Odnosi se na celu seriju, tako da se vreme svedeno na jedan komad predmeta smanjuje ukoliko je broj komada predmeta u seriji veći. Pripremno-završno vreme obuhvata vreme za obavljanje sledećih radova: − prijem radnog zadatka i upoznavanje sa dokumentacijom za izvođenje operacije, − obezbeđenje materijala, alata i pribora neophodnih za izvođenje operacije, − priprema radnog mesta: postavljanje i podešavanje pribora i alata, podešavanje režima rada, − izrada probnog komada, − predaja gotovih predmeta i dokumentacije nakon završenog radnog zadatka, − raspremanje radnog mesta i dovođenje u prvobitno stanje: skidanje pribora i alata, čišćenje, − vraćanje preostalog materijala, alata i pribora. Pripremno-završne radove mogu da obavljaju ili izvršioci na radnom mestu ili posebni radnici (obično ih nazivaju "štelerima") koji su zaduženi samo za te poslove. Ovaj drugi slučaj se primenjuje u velikoserijskoj i masovnoj proizvodnji pri primeni automatizovanih sredstava rada. Veličina pripremno-završnog vremena zavisi od vrste i tipa rada, složenost operacije, stepena organizacije rada itd. Može se odrediti usvajanjem iz tablica sa preporučenim vrednostima (videti literaturu pod 3), snimanjem i analizom i izračunavanjem pomoću unapred određenih vremena (MTM metodom, na primer). Vreme trajanja operacije predstavlja vreme potrebno za izradu jednog predmeta na jednoj operaciji i obuhvata sve osnovne zahvate, pomoćne zahvate unutar operacije, kao i sve gubitke. Vreme trajanja operacije se sastoji iz: ti = tio + tip + tid (min/kom) gde je: tio (min/kom) - osnovno vreme operacije, tip (min/kom) - pomoćno vreme operacije, tid (min/kom) - dodatno vreme operacije.

Obradne tehnologije

126

Osnovno vreme operacije, tio, se odnosi na vreme neposredne obrade i određuje se iz kinematike izvođenja procesa obrade, korišćenjem odgovarajućih obrazaca za svaki pojedinačni zahvat. Osnovno vreme operacije jednako je zbiru osnovnih vremena za sve osnovne zahvate u operaciji. U opštem slučaju osnovno vreme obrade se određuje prema obrascu: tio =

L i n⋅s

gde je: L - dužina obrade (mm); n - broj obrtaja (o/min) ili broj dvostrukih hodova (dv.hod./min); kod obrada kod kojih je glavno obrtno kretanje (struganje, bušenje, glodanje, okruglo brušenje) uzima se broj obrtaja, a kod obrada gde je glavno pravolinijsko kretanje (rendisanje, ravno brušenje) uzima se broj dvostrukih hodova; s - pomak po obrtaju (mm/o) - kod obrada sa glavnim obrtnim kretanjem ili pomak po dvostrukom hodu (mm/dv.hodu) - kod obrada sa glavnim pravolinijskim kretanjem; i - broj prolaza. Pomoćno vreme operacije, tip, se odnosi na one zahvate unutar operacije koji nisu neposredno vezani za obradu predmeta, ali su neophodni za izvođenje operacije. Ono sadrži vreme za ulaganje i odlaganje predmeta, uključivanje i isključivanje komandi, ostvarenje praznih hodova alata ili predmeta itd. Ovo vreme može da bude mašinsko, mašinsko-ručno ili ručno. Pomoćno vreme operacije se određuje za svaki pomoćni zahvat posebno usvajanjem iz tablica (videti literaturu pod 3), snimanjem ili analizom i izračunavanjem pomoću metoda unapred određenih vremena (MTM metodom, na primer). Dodatno vreme operacije, tid, se odnosi na vreme koje se dodaje osnovnom i pomoćnom vremenu operacije da bi se njime obuhvatili: potreba za odmorom radnika usled zamaranja, nenormalni uslovi delovanja okoline, kao i svi gubici koji se javljaju u toku izvođenja operacije na seriji predmeta. Naime, u toku rada dešavaju se razni zastoji na radnom mestiu usled potrebe odmaranja radnika, ličnih potreba radnika, kvarova, čekanja zbog raznih uzroka itd. Ovi zastoji realno povećavaju vreme trajanja operacije u odnosu na efektivno vreme (osnovno i pomoćno) i treba ih uzeti u obzir da radnik ne bi bio oštećen dodeljenim vremenom za operaciju.

Obradne tehnologije

127

LITERATURA 1.

Stanković, P.: "Mašinska obrada - Knjiga I, Obrada metala rezanjem", Građevinska knjiga, Beograd, 1974.

2.

Ivković, B.: "Obrada metala rezanjem, Izbor ekonomičnih režima rezanja", Građevinska knjiga, Beograd, 1980.

3.

Ćosić, I, Radaković, N, Maksimović, R: "Osnove radnih postupaka u industrijskoj proizvodnji - Priručnik za određivanje vremena rada u procesima obrade i montaže", Fakultet tehničkih nauka - Institut za industrijske sisteme, Novi Sad, 1991.

4.

Sekulić, S.: "Tehnološke strukture procesa obrade", Fakultet tehničkih nauka - Institut za industrijske sisteme, Novi Sad, 1986.

5.

Sekulić, S.: "Tehnološke mogućnosti postizanja tačnosti pri obradi", Fakultet tehničkih nauka - Institut za industrijske sisteme, Novi Sad, 1991.

6.

Swift, K, G, Booker, J, D: "Process selection", Arnold, London, 1997.

Obradne tehnologije

128

SADRŽAJ: 1. UVOD 1.1 1.2 1.3 1.4

.............................................................................................................................. Osnovni pojmovi ............................................................................................... Dokumentacija za proizvodnju ..................................................................... Metode projektovanja tehnoloških postupaka ............................................... Struktura procesa projektovanja tehnoloških postupaka .............................

1 1 1 5 8

2. ODREĐIVANJE VARIJANTE PROCESA RADA .................................................... 11 2.1 Analiza predmeta............................................................................................... 11 2.2 Izbor osnovne varijante procesa rada ............................................................ 14 2.3 Određivanje polaznog materijala .................................................................... 15 3. OSNOVNI PROCESI OBRADE .................................................................................. 16 3.1 Obrada metala livenjem .................................................................................. 16 3.2 Obrada metala deformisanjem ..................................................................... 22 3.3 Obrada metala skidanjem strugotine ............................................................ 29 4. METODOLOGIJA IZBORA OPTIMALNOG PROCESA IZRADE ..................... 38 4.1 Cilj metode ........................................................................................................ 38 4.2 Struktura troškova proizvodnje ..................................................................... 38 4.3 Određivanje troškova materijala ..................................................................... 39 4.4 Određivanje troškova izrade .......................................................................... 40 5. ODREĐIVANJE VARIJANTE POSTUPKA RADA I POTREBNIH OPERACIJA ...................................................................................... 5.1 Utvrđivanje elementarnih površina na predmetu ..................................... 5.2 Određivanje potrebnih zahvata za obradu elementarnih površina ........... 5.3 Određivanje redosleda zahvata .................................................................... 5.4 Grupisanje zahvata u operacije ....................................................................

47 48 49 51 54

6. STRUKTURE U OBRADI ......................................................................................... 6.1 Šta se podrazumeva pod strukturom operacije .......................................... 6.2 Klase obrade .................................................................................................. 6.3 Grupe obrade ................................................................................................. 6.4 Primeri različitih klasa obrada .................................................................... 6.5 Primeri različitih grupa obrada ....................................................................

55 55 55 57 58 61

7. IZBOR RADNOG MESTA. KARAKTERISTIKE MAŠINA ALATKI ................ 64 7.1 Mašine za odsecanje i obradu krajeva ............................................................ 65 7.2 Strugovi ............................................................................................................ 68 7.3 Rendisaljke ........................................................................................................ 76 7.4 Bušilice ............................................................................................................ 78 7.5 Glodalice ............................................................................................................ 82 7.6 Kombinovane mašine ...................................................................................... 85 7.7 Provlakačice ................................................................................................... 88 7.8 Brusilice ............................................................................................................ 90 7.9 Mašine za izradu zupčanika .............................................................................. 93 8. POZICIONIRANJE I STEZANJE PREDMETA. PRIBORI ZA STEZANJE ........ 96 8.1 Šta su pribori za stezanje. Uloga pribora. Podela pribora ......................... 96

Obradne tehnologije

8.2 8.3 8.4 8.5 8.6

129

Pozicioniranje predmeta na mašini ................................................................ 97 Šeme pozicioniranja .......................................................................................... 99 Greške u obradi ............................................................................................ 101 Određivanje grešaka pozicioniranja .......................................................... 103 Pravila izbora baza za pozicioniranje .......................................................... 104

9. ALATI ZA OBRADU REZANJEM ....................................................................... 105 9.1 Osnovni pojmovi ............................................................................................. 105 9.2 Materijali za alate ........................................................................................ 109 10. ODREĐIVANJE ELEMENATA REŽIMA RADA ............................................ 114 10.1 Određivanje režima rada pri struganju ..................................................... 114 10.2 Određivanje režima rada pri rendisanju ..................................................... 116 10.3 Određivanje režima rada pri bušenju ......................................................... 117 10.4 Određivanje režima rada pri glodanju ..................................................... 118 10.5 Određivanje režima rada pri brušenju ..................................................... 120 11. ODREĐIVANJE ELEMENATA VREMENA RADA

........................................ 125

LITERATURA .............................................................................................................. 127

Obradne tehnologije

Recommend Documents