OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA … prvo predavanje-2004-05.… · Obrada elektronskim mlazom Obrada laserom STROJNI Rezni alat s oštricom Rezni alat bez oštrice. FSB ZAGREB,

FSB ZAGREB, PROIZVODNO INŽENJERSTVO, OD I OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem



Prvo predavanje 2004/2005



• Što je proizvodnja

• Uloga i značaj obrade odvajanjem čestica

• Položaj OOČ u odnosu na druge tehnologije

• Tehnologije koje dolaze

• Prednosti i nedostaci OOČ

• Literatura i način pologanja (kolokviranja)

• OOČ kao sustav

• Alat



Riječ “manufacturing” ima latinski korjen:

Manu – ruka (rukom)Facere – izrađivati (proizvoditi)

"Proizvodnja, u širem smislu, je proces pretvorbe ideje i potrebe tržišta ili kupca u artefakt pa uključuje cijeli niz djelatnosti.

Proizvodnja, u užem smislu, je pretvaranje sirovog materijala (pripremka) u koristan proizvod.

Proizvodnja - (engl. Manufacturing)




Proizvodnja s velikim "M"

"Proizvodnja je proces pretvorbe ideje i potrebe tržišta ili kupca u artefakt.(Uključuje dizajn, procurement, testiranje, financiranje, human resources, marketing, itd.)




Proizvodnja

Potrebe i

zahtjevi tržišta

(kupca)

Ljudi, novac, strojevi, automatizacija

Socijalni pritisci, Zakonska regulativa i norme, planovi i politika firme, itd.

Proizvodi

proizvodnjaPripremci(sirovci)


" proizvodnja " s malim m

Proizvodnja je pretvaranje sirovog materijala (pripremka) u koristan proizvod.




Odvajanje Spajanje Deformiranje

(Oduzimanje) (Sastavljanje) (Premještanje)

“-” “+” “0”



O procesima obrade odvajanjem

Nove tehnologije izrade dijelova (atrefakata)Čitav niz novih tehnologija koje se obično javljaju pod zajedničkim nazivom Rapid prototyping ili Layered manufacturing ili Generic manufacturing.

Još uvijek se pretežito koriste za izradu prototipova, ali postepeno počinje primjena za manje serije. Nedostatak im je visoka cijena opreme, ograničen broj materijala koji se mogu uspješno koristiti, mehanička svojstva, ...



RP – osnovna ideja

Dizajn

Nacrti

Detaljiranje i radionički nacrti

Projektiranje i izradba alata

Projektiranje i izradba naprava

Prototipna radionica (oprema i kadar)

3D prototip





Značajan udio proizvoda uključuje površine dobivene obradom odvajanjem

U USA je vrijednost obrade odvajanjem 70 -100 milijardi USD

U razvijenim zemljama čini ≈ 20% bruto proizvoda

15-20% radnih mjesta je u tom sektoru

Na svako radno mjesto mjesto u proizvodnji dolaze jo 2-2.5 radna mjesta

Značaj proizvodnje i tehnologije obrade odvajanjem čestica



Prednosti obrade odvajanjem su:Omogućuje postizanje točnosti, uskih tolerancija i dobre kvalitete obrađene površine, često bez potrebe za naknadnim završnim obradama.

Najbolji (jedini) način da se formiraju oštri rubovi, ravne površine, te unutarnji i vanjski profili.

Može se primjeniti kod gotovo svih poznatih materijala.

Najbolji (jedini) način oblikovanja otvrdnutih (kaljenih) i krtih materijala.

Moguće je obrađivati i najsloženije oblike površina.

Moguće su obrade u širokom rasponu dimenzija (od turbina i aviona do micro obrada).

Uzrokuje vrlo male promjene u materijalu obratka (samo tanki sloj; HAZ, ...).

“Jednostavno” se može automatizirati.

Ekonomičnost i produktivnost (jeftinija i brža) kod maloserijske i pojedinačne proizvodnje.



Obrada tvrdih materijala



Obrada složenih površina



Obrada velikih pozicija



Obrada “micro” dijelova



Nedostaci obrade odvajanjem čestica su:Generira odvojene čestice.

Ponekad je za formiranje jednog elementa obratka (tolerirani provrti, utori, ...) potrebno primjeniti više postupaka obrade i više alatnih strojeva.

Neki dijelovi zahtijevaju primjenu CNC strojeva i složenog programiranja.

Alatni strojevi i potreba za rukovanjem alatima i obracima zahtijevaju velik prostor.

Mikroklima je pod jakim utjecajem obradnih procesa (toplina, buka, rashladne tekućine, ulja, ...).

Veliki udio pomoćnih i pripremnih vremena (vrijeme zahvata alata i obratka je često manje od 2% ukupnog vremena protoka pozicije).



30% u zahvatu

95% transport i čekanje5% na stroju

70% postavljanje, stezanje, otpuštanje, mjerenje, ...



Razvitak OOČ i alatnih strojeva



















Zahtjevi za većom produktivnošću

Zahtjevi za kraćim vremenima obrade

Zahtjevi za većim iskorištenjem alatnih strojeva

Zahtjevi za stalnim povećanjem kvalitete obrade

Zahtjevi očuvanja okoliša

Novi, teže obradivi materijali obradaka

Pokretači stalnog razvitka tehnologija:



Sadržaj kolegija

- uvod

- ooč kao sustav

- podjela postupaka ooč i osnovni pojmovi

- teorija rezanja

- postupci obrade alatima definirane geometrije

- postupci obrade alatima nedefinirane geometrije

- postupci obrade bez reznih alata



Literatura

1. Š. Šavar: Obrada odvajanjem I i II, Zagreb, 1991.

2. R. Cebalo:

3. R. Zdenković: Obrada skidanjem materijala

4. W. Spur: Fertigungstechnik

5. M.C. Shaw: Metal Cutting Priciples, Oxford University Press, New York, 2004

6. M. Weck: Wekzeugmaschinen, band 1, VDI Verlag, Düseldorf1998

7. Y. Altintas: Manufacturing Automation, Cambridge University Press, Cambridge 2000



Pripremak(Sirovac)

Izradak(Obrađeni dio)

A L A T N I S T R O J

O B R A D A K

SHIP

Proces rezanja definiran je sučeljem alata i obratka

A L A T

OOČ kao sustav



RUČNI

-ručnim alatima,-turpijanje,-bušenje,-piljenje,-glodanje

STROJNI

Rezni alat s oštricom

Rezni alat bezoštrice

Postupci obrade odvajanjem čestica(DIN8580)



Geometrijskidefinirana oštrica

Geometrijskinedefinrana oštrica

• Brušenje• Superfiniš• Honanje• Lepanje

• Tokarenje• Glodanje• Bušenje, upuštanje,

razvrtavanje• Blanjanje, dubljenje• Piljenje• Provlačenje

Kemijski postupciKemijska obradaTermokemijska obrada

Elektrokemijski postupciElektrokemijska obradaElektrokemijsko brušenje

Mehanički postupciUltrazvučna obradaObrada vodenim mlazom

Toplinski postupciElektroerozijska obrada – EDMObrada elektronskim mlazomObrada laserom

STROJNI

Rezni alat s oštricom

Rezni alat bezoštrice



Alat je sredstvo za ooč, tj. sredstvo za preoblikovanje pripremka (sirovca).

Osnovni oblik svih reznih alata s oštricom je klin.

Obzirom na smjer gibanja klina u odnosu na obradak razlikujemo: razdvajanje (sječenje) i odvajanje (rezanje).



Osnove postupaka s reznim alatom s oštricom

Osnovni princip konvencionalnih postupaka ooč: REZNI KLIN

Razdvajanje (sječenje) Odvajanje (rezanje)



Gibanja – općenito (način gibanja)

GIBANJA

PRAVOCRTNA

(TRANSLACIJSKA)

KRUŽNA

(ROTACIJSKA)

Kontinuirana

NekontinuiranaNekontinuirana

Kontinuirana



Gibanja kod obrade odvajanjem čestica, odnosno kod alatnih strojeva

GIBANJA

GLAVNA POMOĆNA

DostavnaPosmična• vf– posmična brzina• stalnost (kontinuitet)

procesa obrade odvajanjem čestica

• vc– brzina rezanja• stvara se odvojena čestica

• najveći dio snage se troši za to gibanje

• ap– dubina rezanja• gibanja izvan obrade

(primicanje i odmicanje, zauzimanje dubine rezanja)



Gibanja kod tokarenja



Gibanja kod blanjanja


Gibanja kod bušenja



Gibanja kod glodanja



Gibanja kod provlačenja



Gibanja kod brušenja



Drška služi za prihvat alata na alatni stroj i za prijenos sila (otpora) rezanja.

Osnova alata je površina koja osigurava pravilan prihvat alata na stroj.

Rezni dio alata obavlja proces rezanja.



Materijali reznih alata (reznog dijela alata)

• Alatni čelici: 0,6-1,5% C; brzina ~10m/min; temp. izdr. 300°C

• Brzorezni čelici: legirani Cr, W, Co, V i Mo; brzina 30-40m/min; 600°C

• Tvrdi metal: sinterirani od tvrdih metalnih karbida (W, Ti, Ta) i veziva; višedjelan (drška od konstrukcijskog čelika) ili “puni” (cijeli alat je TM);

• Prevučeni tvrdi metali: TiN, Al2O3,, TiCN, ... CVD i PVD postupci prevlačenja

• Sitno-zrnati tvrdi metali

• Keramike: oksidna na bazi Al2O3 i nitridna Si3N4; ojačana vlaknima

• CBN – kubni nitrid bora

• PCD – polikristalni dijamant



Otp

orn

ost

na

troš

enje

Brz

ina

reza

nja

Čvr

stoć

a i t

vrdoća

na

povi

šen

im t

emp.

Čvrstoća i žilavost

Brzorezni čelici

Prevučeni brzorezni čelici

Sitnozrnatitvrdi metal

Prevučenitvrdi metal

tvrdi metal nabazi WC

Cermet

Idealni reznimaterijal

Vlaknimaojačana

keramika

Nitridnakeramika

Si3N4

Oksidnakeramika

Al2O3

PCDCBN






POSTUPCI PREVLAČENJA TM

• Tokarenje • Glodanje • Obrada navoja • Obrada utora

• Bušenje• Čeono glodanje• Alati s oštrim bridom

Primjena

DaDaViše slojeva

TiC TiCN TiN Al2O3TiN TiCN TiAlNMateriali prevalke

2µm do 14µm2µm do 7µmDebljina prevalke

1,000° C (U novije vrijeme MTCVD)

200° C do 500° CTemperatureprevlačenja

Chemical vapor depositionPhysical vapor depositionNaziv postupka

CVDPVDSkraćenica



crna1000 - 5000Amorfni DLC

zlatna2800Cirkonij nitrid

srebrena2500Krom nitrid - CrN

zlatna2900Titan nitrid - TiN

smeđa2600Titan - aluminij nitrid – TiAlN

srebrna4000Titan karbonitrid - TiCN

BojaTvrdoća(HV)

Materijal


Alat i obradak u gibanju – tokarski nož

Obrađena površina

Površina obrade

Obrađivana površina



Rezni dio alata definiran je s tri površine:

Aγ - prednja površina; površina koja je u kontaktu s odlazećom česticom (površina po kojoj klizi odvojena čestica)

Aα - stražnja (slobodna) površina; površina koja je u nepoželjnom kontaktu s površinom obrade

A’ α- pomoćna stražnja površina

Glavna oštrica, S, je presječnica površina Aγ i Aα.

Pomoćna oštrica, S’, je presječnica površina Aγ i A’α.




Glavna oštrica, S, i pomoćna oštrica, S’, su presječnice spomenutih površina.

Glavna oštrica, S, je presječnica površina Aγ i Aα.

Pomoćna oštrica, S’, je presječnica površina Aγ i A’α.

Mjesto spajanja glavne i pomoćne oštrice, S i S’, je vrh alata, a može biti: zaobljen, skošen i oštar.



Mjesto spajanja glavne i pomoćne oštrice, S i S’, je vrh alata, a može biti: zaobljen, skošen i oštar.

SS’

S SS’ S’

εr εr εr



T 90°

90°

90°

Pretpostavljeni pravacglavnog gibanja

Pretpostavljeni pravacposmičnog gibanja

Pf

Pp

Pr

Osnova alata

Odabrana točka (T) na reznoj oštrici S


Kutevi alataKutevi alata su neophodni za određivanje položaja rezne oštrice, prednje i stražnje površine reznoga dijela alata.

Kutevi se uvijek odnose na određenu točku na reznoj oštrici. Kada su rezna oštrica, prednja i stražnja površina zakrivljene, za određivanje kuteva su mjerodavne tangente, odnosno tangencijalne ravnine kroz odabranu točku.

Svaki kut je označen slovom grčkog alfabeta i sufiksom koji odgovara ravnini u kojoj se kut mjeri. (Primjer γn – prednji kut u normalnoj ravnini.) Za radne (kinematske) kuteve dodaje se još i sufiks “e”.

Ako su prednja i stražnja površina sastavljen od većeg broja površina nagnutih pod raznim kutevima numerirani su brojevima 1, 2, 3, ...počevši od oštrice.



Ovi kutevi se definiraju pomoću tehnološkog referentnog sustava ravnina. Mogu se grupirati u tri skupine:

Za orjentaciju rezne oštrice mjere se u osnovnoj ravnini Pr:

κr – kut namještanja glavne oštrice

κr’ – kut namještanja pomoćne oštrice

εr – vršni kut alata

Za kuteve vrijede izrazi: κr + κr’ + εr = 180°;

Tehnološki (geometrijski) kutevi

Položaj oštrice alata određuje još i kut nagiba glavne oštrice,λs, koji se mjeri u ravnini Ps.



Kutevi za orjentaciju prednje površine, Pr:

γ - prednji kut

β - kut klina;

α - stražnji kut (kut stražnje površine);

δr – kut orjentacije ortogonalne ravnine prednje površine; to je kut što ga zatvaraju ravnine Pf i Pg, a mjeri se u ravnini Pr.



P0Ps i Aαstražnji kut α0

P0Aγ i Aαkut klina β0

P0Aγ i Prprednji kut γ0

PsPr i skut nagiba oštrice λs

PrPs i Ps’kut vrha alata εr

PrPs i Pfkut namještanja glavne oštrice κr

u ravninimjeri se između

Kut

α + β + γ = 90°



Radni (kinematski) kutevi

Ovi kutevi se definiraju u radnom referentnom sustavu

ravnina, te se svakoj oznaci dodaje još i sufiks “e” – effective.

Sve rečeno za geometrijske kuteve vrijedi i za radne kuteve,

a kao primjer se može uzeti tokarski nož u zahvatu.





Alat i obradak u gibanju – tokarski nož

ϕηve

vc

vf

Pfe

Pravac rezultirajućeg gibanja Pravac glavnog gibanja

Pravac posmičnoggibanja



Alat i obradak u gibanju –tokarski nož

ϕηve

vc

vf

Pravac rezultirajućeggibanja

Pravac glavnoggibanja

Pravac posmičnoggibanja


Documents

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA … prvo predavanje-2004-05.… · Obrada elektronskim mlazom Obrada laserom STROJNI Rezni alat s oštricom Rezni alat bez oštrice. FSB ZAGREB,