OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM … drugo predavanje-2004-05.pdfsekundarna (smična) zona primarna smi ... • jednolika raspodjela naprezanja; • glavna oštrica šira

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

Drugo predavanje

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem


Obrada odvajanjem kao sustav

Nacrti, CAD model, tolerancije, kvaliteta površine, program

Pripremak(Sirovac)

Izradak(Obrađeni dio)

A L A T N I S T R O J

O B R A D A K A L A T

SHIP

Proces rezanja definiran je sučeljem alata i obratka



Teorija rezanja ili mehanika rezanja

Dio obrade odvajanjem koji istražuje utjecaj

uvjeta obrade na tijek i način nastajanja

odvojene čestice, te sile, naprezanja i

defrormacije koje se pri tome javljaju.



obradak

alat

područje kontakta naprednjoj površini alata ili

sekundarna (smična) zona

primarnasmična zona

područje kontakta nastražnjoj površini alata ili

tercijarna zona



obradak

alat

sekundarnaravnina smicanja

smičnaravnina

ap φ



“Card model”

γ

φ

ap

a1ap

a1

- dubina obrade(dubina rezanja)

- debljina odvojenečestice

“Card model” - model elementarnih lamela i jedne smične ravnine



φ

ap

ap - dubina obrade(dubina rezanja)

“Card model” – model elementarnih lamela



φ

ap





φ

ap





φ

ap





φ

ap





φ

ap





γ

φ

ap

a1

ap

a1

- dubina obrade(dubina rezanja)

- debljina odvojenečestice





Film


Osnovne pretpostavke (preduvjeti) ortogonalnog rezanja:

• brzina rezanja okomita je na glavnu oštricu i na posmičnu brzinu rezanja;

• nema trenja na stražnjoj površini alata;

• smicanje se dogadja u ravnini;

• jednolika raspodjela naprezanja;

• glavna oštrica šira je od širine obrade.

Ortogonalno rezanje - pretpostavke



1

1

1

1

LLbb

aa

L

b

pa

=

≈=

=

θ

θ

θ

Koeficijenti deformacije

pa h

h1=θ


L

ba1

ap

b1

L1


obradak

alat

ap φ

a1

γ

γφγ

φγφ

φφγπθ sincos

sin)cos(

sin)2/sin(1 +=

−=

⋅−+⋅

==tgx

xaa

p

Koeficijenti deformacije



Koeficijenti deformacije - film



TROKUT BRZINA(hodogram brzina)


φ(π/2-γ)

(π/2-φ+γ) vsh

vc

vγ

obradak

alat

sekundarnaravnina smicanja

smičnaravnina

ap φ


Formiranje odvojene čestice – simulacijaBrzina deformacije u smičnoj zoni, vdef

ALAT

OBRADAK

sekundarna smična zona

primarna smična zona

Odvojenačestica



Formiranje odvojene čestice - simulacija



γ

βφ

γ

β

φβ

γ

φ

a) b) c)

a) - lomljena (elementarna) odvojena čestica

b) - nasječena (lamelarna) odvojena čestica (više lamela zajedno)

c) - tekuća (kontinuirana) odvojena čestica

Oblici odovojene čestice



Posmak

Dubina obrade

Oblik odvojene čestice – ovisnost o dubini obrade, ap, i posmaku, f

fa

g p= - vitkost odvojene čestice



a) Lomljena i segmentirana b) Kontinuirana (nekontinuirana)

Oblik odvojene čestice – foto prikaz



Lomaččestice

Reznialat

Odvojenačestica

Zona smicanja(smična zona)

Obradak

Oblik odvojene čestice – vanjski lomač




Oblik odvojene čestice – integrirani lomač


Oblici čestice - film



Naslaga

RezniAlat

Naslaga

Obradak

Odvojenačestica

Naslaga

Naslaga (naljepak) na prednjoj površini alata - BUE



Formiranje i kidanje naljepka

Naslaga – BUE – faze nastajanja



Vc, m/s

+γ

-γ

Naslaga – BUE – područje formiranja



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




Razmatranja:

a) SHIP

b) utjecaj brzine (vrsta SHIP-a, temp., tlak SHIP-a, ...)

c) distribucija temperatura

d) Ekologija - Dry machining



pfcR FFFF ++=

222pfcR FFFF ++=

Sile rezanja – koso rezanje



yxpp

xxff

zxcc

hbkF

hbkF

hbkF

−

−

−

⋅⋅=

⋅⋅=

⋅⋅=

111

111

111 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)

b – širina odvojene čestice; b=ap/sin κr

h – debljina odvojene čestice; h=f⋅sin κr

1-z; 1-y; 1-x - eksponenti ovisni o materijalu obratka

.konstAFk c

c ≠=Nema jedinstvene specifične sile ovisne o materijalu obratka, već se ona, pored ostaloga, mijenja i s paramterima obrade

Najčešće se primjenjuje Kienzle-ov model izračuna sila rezanja:

Sile rezanja – Kienzle-ov model



Fp

Fsh

FR

ρ

Fγ

Fγ n

φ

γ

ω

alat

FshN

Fc

ρsh

Fc - glavna sila rezanja

Fp - pasivna (natražna) sila

Fsh – tang. sila u ravnini smicanja

FshN - norm. sila u ravnini smicanja

F γ - tangencijalna sila na p.p.a.

FγN - normalna sila na p.p.a.

NR FFF γγ +=

shNshR FFF +=

I)

II)

III)

p.p.a. – prednja površina alata

pcR FFF +=

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjemSile rezanja – ortogonalno rezanje (Merchant )


γN

γ

FF

ρtgµ ==

shN

shshsh F

Ftg == ρµ

- koeficijent trenja na prednjoj površini alata

- koeficijent trenja u ravnini smicanja

Koeficijenti trenja



co

cs

co

PPPPPP

+=

+=

η

Kod uzdužnog tokarenja

ccc

ffpp

vFP

vFvF

=

≈= 0;0

ppffccc

FFFc

vFvFvFP

PPPPpfc

++=

++=

Snaga kod procesa obrade odvajanjem



54321 WWWWWW ++++=

Rad potreban za deformacijui formiranje odvojene čestice

≈ 70-85%

Rad potreban za savladavnje trenja

≈ 15-30%

Rad kod procesa obrade odvajanjem



tvFQ ⋅⋅=Uz pretpostavku da nema gubitaka

obradak

alat

Glavni izvori topline:• Qd, deformacija i• Qtr, trenje na prednjoj i trenje na

stražnjoj površini alata




Q, %

vc

Qd

Qtr

Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem – udjeli



Nastala toplina se

prenosi na:

• odvojenu česticu, Qoč

• alat, Qal

• obradak, Qob

obaloč QQQQ ++=

Qoč

Qob

Q, %Qal

100

vc

Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem-raspodjela



Toplinska bilanca

obaločtrd QQQQQ ++=+

Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem - bilanca



Svrha uporabe ili tehnološke funkcije SHIP-a

1. Podmazivanje površina alata na kojima se razvija trenje.

2. Hlađenje alata i obratka, čime se sprečava povećanje temperature i usporava proces trošenja alata (ili omogućuje obrada većim brzinama)

3. Odvođenje (ispiranje) odvojenih čestica i prašine s alata i obratka, čime se smanjuje trošenje alata i poboljšava kvaliteta obrađene površine.

4. Smanjenje sila rezanja.

5. Kemijska zaštita obrađene površine od štetnog djelovanaj okoline (zbnog toga SHIP treba imati antikorozijska svojstva).

SHIP – sredstva (tekućine) za hlađenje, ispiranje i podmazivanje




Vrste SHIP-a

• Tekućine koje imaju primarno svojstvo hlađenja, a sekundarno (samo djelomično) svojstvo podmazivanja. U ovu skupinu pripadaju vodeni rastvori (vodene emulzije).

• Tekućine koje imaju primarno svojstvo podmazivanja, a sekundarno (samo djelomično) svojstvo hlađenja. U ovu skupinu pripadaju mineralna, biljna i životinjska ulja, petrolej i sl.



Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem-raspodjela

Izbor SHIP-a

Izbor SHIP-a ovisi o više faktora, među kojima su najznačajniji:

• materijal obratka;

• materijal alata;

• vrsta i uvjeti obrade;

• parametri obrade (može se reći, načelno, da veća brzina zahtjeva ″veće″ hlađenje, a veća dubina obrade zahtjeva viskoznija ulja);

• cijena




Napomene

Primjena SHIP-a nije moguća u svim situacijama, a ponekad je i štetna. Novi materijali za izradu alata imaju izvrsnu temperaturnu postojanost, pa hlađenje zbog tog razloga nije nužno. Razvijaju se “suhe” obrade (DRY machining) i obrade s minimalnom upotrebom SHIP-a (NEAR DRY machining i MQL)Sve više pažnje posvećuje se SHIP-u u smislu zaštite okoliša. Bez obzira na povoljno djelovanje SHIP-a na produljenje postojanosti alata, SHIP-ovi s dodacima Cl se više ne upotrebljavaju zbog dokazanog kancerogenog djelovanja na čovjeka.U sredinama koje su, u smislu zaštite primjereno organizirane, odvojena čestica se prije deponiranja (prije nego ″napušta″ pogon), a u cilju reciklaže, mora ispirati, a SHIP-ovi se moraju na odgovarajući način zbrinjavati (biorazgradivost).




Način dovođenja SHIP-a

• Slobodni mlaz• Pod niskim tlakom• Pod visokim tlakom (zahtijeva zaštitu radnog prostora)• U struji zraka (sve češće)

Hlađenje uvijek treba biti ravnomjerno;početak hlađenja treba biti prije prvog kontakta alata i obratka;SHIP treba dovesti na pravu lokaciju.







Novo

Documents

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEM … drugo predavanje-2004-05.pdfsekundarna (smična) zona primarna smi ... • jednolika raspodjela naprezanja; • glavna oštrica šira