FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM

Obrada odvajanjem

Četvrto predavanje 2014/2015

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM

I

OBRADA ODVAJANJEM

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Proizvodnja - definicija, značaj i podjela

Obrada odvajanjem - prednosti i nedostaci

OOČ kao sustav – stanje i trendovi komponenti sustava

Postupci obrade odvajanjem čestica (DIN8580)

Gibanja kod obrade odvajanjem

Osnovni oblik reznih alata

Površine alata i obrtka

Geometrija alata u tehnološkom i radnom sustavu

Plastična deformacija i formiranje odvojene čestice – ravninski prikaz

„Card” model i ortogonalno rezanje

Smicanje i koeficijenti deformacije

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

Pregled dosadašnjih tema

Koeficijenti deformacije

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

L

b a1

ap

b1

L1

𝑎𝑝𝑏𝐿 = 𝑎1𝑏1𝐿1 → 𝑎1

𝑎𝑝=

𝐿

𝐿1 → 𝜃𝑎 = 𝜃𝐿

𝜃𝑎 =𝑎1

𝑎𝑝 > 1

𝜃𝑏 =𝑏1

𝑏 ≈ 1

𝜃𝐿 =𝐿

𝐿1> 1

Koeficijent deformacije i kut ravnine smicanja

𝜃𝑎 =𝑎1

𝑎𝑝=

𝑥𝑠𝑖𝑛𝜋

2−∅+𝛾

𝑥𝑠𝑖𝑛∅ =

𝑐𝑜𝑠 ∅−𝛾

𝑠𝑖𝑛∅ =

𝑐𝑜𝑠𝛾

𝑡𝑔∅+ 𝑠𝑖𝑛𝛾

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

obradak

alat

ap

a1

(/2-)

(/2-+) vsh

vc

v

vshN

Kinematika procesa - brzine u zoni rezanja (trokut brzina)

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

𝑣𝑠ℎ = 𝑣𝑐

𝑐𝑜𝑠𝛾

cos (∅ − 𝛾)

𝑣𝛾 = 𝑣𝑐

𝑠𝑖𝑛∅

cos (∅ − 𝛾)

𝑣𝑠ℎ𝑁 = 𝑣𝑐𝑠𝑖𝑛∅

𝑣𝑐

𝑠𝑖𝑛𝜋2

− ∅ + 𝛾=

𝑣𝑠ℎ

𝑠𝑖𝑛𝜋2

− 𝛾=

𝑣𝛾

𝑠𝑖𝑛∅

obradak

alat

vc

v

vsh

𝒗𝜸 = 𝒗𝒄 + 𝒗𝒔𝒉

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

a) b) c)

a) - lomljena (elementarna) odvojena čestica

b) - nasječena odvojena čestica (više lamela zajedno)

c) - tekuća (kontinuirana) odvojena čestica

Vrste odvojene čestice

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

Utjecaj debljine, kuta prednje površine i brzine rezanja na oblik o.č.

Oblici odvojene čestice – vanjski i integrirani lomači

Lomač

čestice

Rezni

alat

Odvojena

čestica

Zona smicanja

(smična zona)

Obradak

vanjski lomači

integrirani lomači

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

A Samo-lom B Lom na alatu C Lom na obratku

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

Lom odvojene čestice

Odvojene čestice kod glodanja

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

U kojim uvjetima se možw formirati kontinuirana odovojene čestica ?

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Posmak

Dubina

obrade

g – vitkost odvojene

čestice

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

𝑔 =𝑎𝑝

𝑓

Kako utječu brzina rezanja i kut prednje površine ?

Utjecaj dubine i posmaka na oblik odvojene čestice

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

Lom odvojene čestice na obratku

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

Lom odvojene čestice na alatu

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

Samo-lom

Utjecaj parametara obrade na oblik odvojene čestice

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Naslaga (naljepak) na prednjoj površini alata - BUE

Obradak

Odvojena

čestica

Naslaga

Naslaga

Rezni

Alat

Naslaga

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Vc, m/s

+

-

Područje stvaranja naljepka (naslage)

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

U kojim uvjetima nastaje naljepak ? BUE

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Formiranje i kidanje naljepka

Naljepak (naslaga) – BUE – faze nastajanja

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Naljepak kod obrade Al - posljedice na alatu i obratku

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Naljepak kod obrade čelika prevučenim i neprevučenim HSS alatom

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Vc=20 m/min Vc=40 m/min Vc=87 m/min Vc=121 m/min

Vc=20 m/min Vc=57 m/min Vc=125 m/min Vc=200 m/min

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Utjecaj brzine rezanja na naljepak i oblik odvojene čestice pri obradi izotermno poboljšanog nodularnog lijeva

Izvor: Ş. YAZMAN, ... The effect of BUE formation on the machining characteristics in ADI

Fp

Fsh

FR

F

F n

alat

FshN

Fc

sh

SILE REZANJA (Merchant) - ortogonalno rezanje

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

F - tangencijalna sila na p.p.a.

FN - normalna sila na p.p.a.

Fc - glavna sila rezanja

Fp - pasivna (natražna) sila

Fsh – tang. sila u ravnini smicanja

FshN - norm. sila u ravnini smicanja

𝐹𝑅 = 𝐹𝑐 + 𝐹𝑝

𝐹𝑅 = 𝐹𝛾 + 𝐹𝛾𝑁

𝐹𝑅 = 𝐹𝑠ℎ + 𝐹𝑠ℎ𝑁

SILE REZANJA (Merchant) – pojve u ravnini smicanja

i na prednjoj površini alata kao trenej

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

𝜇𝑠ℎ = 𝑡𝑔𝜌𝑠ℎ =𝐹𝑠ℎ

𝐹𝑠ℎ𝑁

𝜇 = 𝑡𝑔𝜌 =𝐹𝛾

𝐹𝛾𝑁

- koeficijent trenja

na prednjoj površini alata

- koeficijent trenja

u ravnini smicanja

pfcR FFFF

222pfcR FFFF

Sile rezanja – koso rezanje

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Sile rezanja – Kienzle-ov model

Sile rezanja važne su u fazi projektiranja strojeva i procesa.

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

kc1x1- specifična glavna sila (dobije se pri b=h=1 mm)

kf1x1- specifična posmična sila (dobije se pri b=h=1 mm)

kp1x1- specifična pasivna sila (dobije se pri b=h=1 mm)

Nema jedinstvene specifične sile ovisne samo o materijalu obratka, već

ona ovisi i o parametrima obrade, geometriji alata, …

𝐹𝑐 = 𝑘𝑐1𝑥1𝑏ℎ1−𝑧

𝐹𝑓 = 𝑘𝑓1𝑥1𝑏ℎ1−𝑥

𝐹𝑝 = 𝑘𝑝1𝑥1𝑏ℎ1−𝑦

b

f

h

a p

r

r

f

D

𝑘𝑐 = 𝐹𝑐

𝐴 ≠ 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡 = 𝑓(𝑚𝑎𝑡. 𝑜𝑏𝑟𝑎𝑡𝑘𝑎, 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖 𝑜𝑏𝑟𝑎𝑑𝑒, 𝑔𝑒𝑜𝑚. 𝑎𝑙𝑎𝑡𝑎, … )

𝑘𝑐 = 𝑘𝑐1𝑥1ℎ−𝑚

b – širina nedeformiranog sloja;

(nedeformirane čestice)

h – debljina nedeformiranog sloja;

(nedeformirane čestice)

.konstA

Fk c

c

r 'r

ap

f

Sile rezanja – Kienzle-ov model

rr

p

p

fha

b

hbfaA

sin;sin

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

ap i f: tehnološki parametri

b i h: fiziklani parametri

kc1x1- specifična glavna sila (dobije se pri b=h=1 mm)

kf1x1- specifična posmična sila (dobije se pri b=h=1 mm)

kp1x1- specifična pasivna sila (dobije se pri b=h=1 mm)

.konstA

Fk c

c

Sile rezanja – Kienzle-ov model

m

xc

ch

kk

11

kc,

N/mm2

h,mm

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

yxpp

xxff

zxcc

hbkF

hbkF

hbkF

111

111

111

Pri projektiranju se najčešće primjenjuje Kienzle-ov model izračuna

sila rezanja:

Sile rezanja – Kienzle-ov model

1-z

1-y - eksponenti ovisni o materijalu obratka

1-x

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Rad potreban za deformaciju

i formiranje odvojene čestice

70-85%

Rad potreban za

savladavnje trenja

15-30%

Rad kod procesa obrade odvajanjem

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

𝑊 = 𝑊1 + 𝑊2 + 𝑊3 + 𝑊4 + 𝑊5 ≈ 𝑊1 + 𝑊2

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

tvFQ Uz pretpostavku da nema gubitaka

obradak

alat

Glavni izvori topline:

• Qd, deformacija i

• Qtr, trenje na prednjoj i trenje na stražnjoj površini alata

Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Qoč

Qob

Q, %

Qal

100

vc

Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem-raspodjela

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

100

vc

Qdef

Qtrenja

Q, %

Q = Qd + Qtr Q=Qoč + Qal + Qob

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO König

Raspodjela topline između obratka,

odvojene čestice i alata pri obradi čelika

prema Kronenbergu i Viereggeu

Materijal obratka: čelik

Čvrstoća: 850 N/mm2

Materijal alata: HW-P20

Brzina rezanja: vc=60 m/min

Debljina rezanja: h=0,32 mm

Kut prednje površine: o=10

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

Obradak

Alat

Odvojena

čestica

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Formiranje čestica i toplina

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

Toplinska bilanca

oba ločt rd QQQQQ

Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem

- bilanca

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM Obrada odvajanjem

obradak

alat