Upload
daniel
View
118
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Osnove Tehnologije
Citation preview
OBRADA ODVAJANJEM ČESTICA
ili
OOČ
OOČ
-niz postupaka kod kojih od osnovnog volumena određenim postupcima i alatom odstranjujemo određenu količinu materijala
- projektiranje obradnih sustava
- povećanje kvalitete proizvoda uz sve strože zahtjeve na kvalitetu
- veća produktivnost i ekonomičnost proizvodnje
Značaj tehnologije obrade odvajanjem čestica
- značajan udio proizvoda obrađivan postupcima OOČ
- Posebnosti izrade oblika (oštri rubovi, glatke površine, unutarnje, vanjske površine), materijala (zakaljeni, krti materijali), veličina serija (mala)
Prednosti obrade odvajanjem su
-Postizanje točnosti, uskih tolerancija i dobre kvalitete obrađene površine, često bez potrebe za naknadnim obradama.
- Oblikovanje oštrih rubova, ravnih površina, te unutarnjih i vanjskih profila (često jedini (a svakako najbolji) način oblikovanja) .
- Primjena kod gotovo svih materijala poznatih svojstava.
- Oblikovanje otvrdnutih (kaljenih) i krtih materijala.
- Moguće su obrade u širokom rasponu dimenzija (od turbina i aviona do micro obrada).
- Uzrokuje vrlo male promjene (oštećenja) u materijalu obratka (samo tanki sloj; HAZ,).
- Jednostavnost automatiziranja.
- Ekonomičnost i produktivnost (jeftinija i brža) kod maloserijske i pojedinačne proizvodnje.
Nedostaci obrade odvajanjem čestica su
- stvara odvojene čestice i za okolinu opasne tvari (otpadna ulja , emulzije)
- Ponekad je za obradu jednog obratka (tolerirani provrti, utori, ...) potrebno primjeniti više postupaka obrade i više alatnih strojeva
- Geometrija nekih proizvoda se može izraditi isključivo na CNC strojevima
- 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).
podjela:
ručna i strojna obrada
konvencionalni postupci
nekonvencionalni postupci
GEOMETRIJA ALATA I OBRADKA
Rezni klin alata
Parametri obrade
Dubina rezanja a, mm - vrijednost debljine sloja materijala koji se skida u procesu rezanja
-Posmak fn, fz
– veličina puta glavne oštrice alata u pravcu posmičnog kretanja za jedan okret radnog predmeta ili alata [m], odnosno za jedan radni hod alata [m/hod], ili za jedan zub alata [m].
-Brzina odvajanja čestica vc=D·π·n [m/s]
– put koji prijeđe glavna oštrica alata u odnosu prema obrađivanoj površini u jedinici vremena.
- Brzina posmaka vf = f*n
Nastajanje odvojene čestice
OBLICI ODVOJENIH ČESTICA
Kidani oblik odvojenih čestica nastaje pri obradi krtih metala ( SL, tvrde bronce, itd.). Odvojene čestice su bezoblični komadi a imaju hrapavu površinu sa strane noža i glatku sa suprotne strane.
Rezani oblik odvojenih čestica nastaje pri obradi srednjim brzinama (čelika srednje tvrdoće ili vučenog mesinga). Odvojene čestice rezanog oblika su glatke sa strane koja je klizila po prednjoj površini noža, a stepenaste sa suprotne strane.
Trakasti oblik odvojenih čestica nastaje pri obradi mekih i žilavih materijala (mekog čelika, mesinga, aluminija) pri velikim brzinama rezanja. Odvojena čestica trakastog oblika ima glatku površinu sa strane noža, a sa suprotne strane su vidljive znatne neravnine. Ove neravnine su utoliko veće ukoliko je veća i površina presjeka odvojene čestice. Najčešće je odvojena čestica trakastog oblika u vidu dugačke, jake spiralne trake.
Glavni izvori topline:
Deformacija i trenje na prednjoj i stražnjoj
površini alata
Posljedice akumulirane topline, odnosno posljedice unosa energije:
Pojava visokih temperatura:
- Uzrokuje dimenzijske promjene u obratku
- Toplinsko oštećenje obrađene površine
- Utječe na čvrstoću, tvrdoću i otpornost na trošenje alata
- Eventualno utječe na deformacije alatnog stroja
Istrošeni alati stvaraju toplinu zbog trenja po površini obratka
Sredstvo za hlađenje i podmazivanje mora udovoljiti sljedećim zahtjevima:
-povećanje postojanosti alata
-dobivanje odgovarajuće kvalitete obrađene površine
-smanjenje sile rezanja
-odvođenje čestica iz zone rezanja
-smanjenje toplinskih deformacija obratka
-ne smije djelovati štetno na zdravlje ljudi
-ne smije štetno djelovati na okoliš
-mora lako isparavati
-mora dobro prijanjati na metalne površine ali
ne smije imati korozivno djelovanje
Vrste SHIP a
Sredstva koja imaju primarno svojstvo hlađenja, a sekundarno svojstvo podmazivanja
- Vodene emulzije
Sredstva koja imaju primarno svojstvo podmazivanja a sekundarno svojstvo hlađenja
- Mineralna, biljna i životinjska ulja
Komprimirani zrak ili magla
Način dovođenja SHIPa
- Slobodni mlaz
Hlađenje mlazom prednje površine alata u količini do 18 l/min- najrašireniji postupak
Efekti: brzina odvajanja čestica se povećava u prosjeku za 30%,
Vijek trajanja alata je dvostruko duži,
Srednja temp. u zoni rezanja se snižava za 30 - 100°C
Točnost obrađene površine se povećava za 1 – 2 klase
Sile rezanja se smanjuju za 15-20%
- Pod visokim tlakom
Hlađenje tekućinom dovedenom pod visokim tlakom (15 – 30 bara) i kroz mlaznicu promjera 0,25 – 0,7 mm na prednju ili stražnju površinu alata.
Ovaj postupak je prikladan kod teško obradivih materijala.
- U struji zraka (MQL)
Hlađenje rasplinutom tekućinom u obliku magle na stražnju površinu alata (magla se stvara u komorama u koje se dovodi zrak pod tlakom 2 – 6 bara i mješa sa tekućinom za podmazivanje u omjeru 7-10 grama zraka na 1 gram tekućine) koja izlazi brzinom od 200 – 300 m/s
Rezultati primjene SHIPa ovise o načinu dovođenja tekućine u zonu odvajanja čestica.
Utjecaj rashladne tekućine na vijek trajanja alata ovisi o postupku obrade i načinu rashlađivanja. Duži vijek trajanja alata možemo očekivati kada su ispunjeni uvjeti:
1. Rashladnu tekućinu treba dovoditi ravnomjernim mlazom, kod tokarenja npr. To je 8-12 litara u minuti. Ukoliko tekućinu dovodimo u malom mlazu to znači da se temp. alata stalno mijenja pa zbog toga materijal alata stalno puca
2. Mlaz tekućine treba usmjeriti na mjesto rada prije početka rada jer može nastupiti preveliko zagrijavanje prije početka rashlađivanja pa iznenadno rashlađivanje može uzrokovati pukotine u alatu.
3. Mlaz tekućine treba usmjeriti u smičnu zonu, zbog stvaranja najviše topline.
Obrada bez SHIPa:- povećanje trenja
- kut ravnine smicanja se povećava
- smična naprezanja rastu
- tanje odvojene čestice
- pojava naljepka
- ukupna energija raste, raste
temperatura, lošije obrađena površina
- veće trošenje alata
Ispitivanja su usmjerena na tendenciju smanjenja količine SHIPa radi smanjenja zagađenja okoline.
MQL
MQL je metoda ubrizgavanja ulja pod visokim
tlakom pri čemu se ulje fino raspršuje po
kontaktnim površinama i na taj se način
smanjuje trenje a time i temperatura.
U obradi odvajanjem čestica količina SHIPamanja od 120 l/h smatra se ralativno malom količinom. Kod MQLa se radi o cca 50 ml/h.
PREDNOSTI PRIMJENE MQL-A
Prednosti primjene MQL-a u usporedbi s obradama s primjenom SHIP-a:
-kod MQL se koriste biljna ulja ili esteri
-imaju izvrsnu funkciju podmazivanja i lako se razgrađuju
-ne štete okolišu
-manja je potrošnja ulja i energije
-zdraviji okoliš
-veća postojanost alata i manji troškovi održavanja alatnog stroja
usporedba obrade primjenom SHIPa i MQLa
Usporedba trošenja reznih vrhova alata
Jeste li znali da nijedan komad četvrtastog, suhog papira ne može biti savijen na pola više od 8 puta?
Jeste li znali da je kofein najpopularniji svjetski stimulant?
Jeste li znali da je najjači mišić u ljudskom tijelu jezik?
Jeste li znali da komarci imaju zube?
Jeste li znali da je na redu pauza od 15 minuta ?
Trošenje oštrice alata
1. Plastična deformacija alata uslijed djelovanja temperature uzrokovane prelaskom topline
2. Mehaničko trošenje na prednjoj i stražnjoj površini
3. Pucanje oštrice uslijed periodično promjenjivog opterećenja u pojedinim fazama stvaranja odvojene čestice
4. Odvaljivanje pojedinih dijelova alata kod periodičnog kidanja naljepka
1. Trošenje stražnje
površine
2. Kratersko trošenje
3. Zarezno trošenje
4. Trošenje stražnje
površine
5. Oksidacijsko zarezno
trošenje
6. Plastična
deformacija
7. Naljepak (BUE)
8. Toplinska napuknuća
9. Uzdužna napuknuća
10. Razgradnja oštrice
11. Lom oštrice
Praćenje istrošenja (monitoring)
-Stalno (kontinuirano) – rijetko
-Povremeno (ciklički) – (mikroskop, vaga,
radioaktivna)
-Kriterijski (sile, hrapavost, vrijeme)
Hrapavost obrađene površine
Površinska hrapavost su mikrogeometrijske nepravilnosti
na površini nekog obratka.
One su standardizirane.
Oblik neravnina se mjeri na nekom presjeku obratka. Promatra se
samo određeni dio koji je definiran referentnom dužinom
mjerenja l.
Linija m predstavlja srednju crtu profila tako dazbroj kvadrata udaljenosti svih tocaka od srednje crte m bude minimalan.
Prosjecno odstupanje profila Ra je aritmeticka udaljenost
profila od srednje linije m.
Najveca visina neravnina Rmax je udaljenost izmeu najviše
i najniže tocke profila na referentnoj dužini.
Što je radijus vrha alata veći, veća je i kontaktna površina
između alata i obratka, time povećavamo postojanost i
trajnost alata, te obradu možemo vršiti sa većim
brzinama,posmacima i silama, samim tim povećanjima,
ali i većom silom trenja potreban nam je jači i veći stroj.
Obradivost - machinability
ehnološki pokazatelj kojim se definira prikladnost (pogodnost) primjene postupka obrade
odvajanjem čestica u obradi materijala.
?
Fc
Fr1
Fr2
Kraće vrijeme obrade – veća proizvodnost, korištenje većih mogućnosti strojeva i alata
Manje resursa– manje energije, manji broj potrebnih alata, jeftiniji strojevi, manje SHIP-a
(Ekonomično)
Bolja kvaliteta obrađene površine – makro i mikro odstupanja
F.W. Taylor
Trajanje ispitivanja: 26 godina
Broj eksperimenata: 30000
utrošeno : 400 tona odvojenih čestica.
Cilj : odrediti uvjete za sigurnu i uspješnu obradu
F.W. Taylor
Trajanje ispitivanja: 26 godina
Broj eksperimenata: 30000
utrošeno : 400 tona odvojenih čestica.
Cilj : odrediti uvjete za sigurnu i uspješnu obradu
Opseg ispitivanja (poboljšanja) obradivosti
- izbor postupka i parametara obrade (prvi izbor)
TEHNOLOGIJA OBRADE
**** jedan materijal – različiti uvjeti obrade ****
- izbor resursa (opreme)
RAZVOJ STROJEVA I REZNIH ALATA
**** jedan materijal / tehnika obrade – različita oprema ****
- izbor obradnih materijala (usporedba i rangiranje)
KONSTRUKCIJA I RAZVOJ PROIZVODA
**** isti uvjeti obrade – različiti materijali ****
Tehnološki efekti ispitivanja obradivosti
usvajanje novih tehnologija obrade i mogućnosti obradnih strojeva,
razvoj reznih alata i alatnih strojeva,
postizanje optimalnih uvjeta obrade,
smanjenje troškova obrade.
TiN- Beschichtung
Al2O3 - Beschichtung
TiCN- Beschichtung
Substratkern
Kobalt- angereicherte Randzone
TiN- prevlaka
Al2O3 - prevlaka
TiCN- prevlaka
osnova
Co obogaćen sloj-
Poboljšanje obradivosti:1Suvremena konstrukcija alata – održivost na tržištu reznih alata
Poboljšanje obradivosti:2Suvremena konstrukcija alata –veći ap, fn
Nazubljeno ležište dvostruko smanjuje radija-
lna odstupanja pločica s istom tolerancijompredpodešavanje
pomoću ticala:Visoko precizno
aksijalno podešavanje
0,1
Poboljšanje obradivosti:3Suvremena konstrukcija alata – uvjeti izmjene pločica
m=0,015 kgv=84 m/s
n=40000 min-1
Ø 40mm
E=53 Nm
Ziel
mo
gu
ćn
os
t
str
oja
cijena
Porast
cijene
nove mogućnosti
Poboljšanje obradivosti:4Konstrukcija strojeva- održivost na tržištu AS
VIRTUMAT
PTW- Darmstadt
Mehanička svojstva materijala obrade i obradivost
Tvrdoća – abrazijsko trošenje alata
Čvrstoća – sile rezanja, specifična energija i
temperatura rezanja
Rastezljivost – lomljenje i odvođenje odvojenih čestica
te kvaliteta obrađene površine
tvrdoća
rastezljivost Nepovoljna
obradivost
Obrađena površina i obradivost
-1000
-800
-600
-400
-200
0
0 0,01 0,03 0,04 0,05 0,07 0,08 0,09 0,1 jednostruka fazeta
dvostruka fazeta
udaljenost od površine, mm
Za
osta
la
na
pre
za
nja
, M
Pa
15
o
30o
kb
Rt Rt
traženi oblik
stvarni oblik
konvencionalna obrada
visokobrzinska obradba
Dg Rt
0
40
80
120
160
200
Rtm
Rt
Dg
Dg
kb
2 2
4
Dg=10 mm - promjer alata
1 2 3 4
korak brazde kbmm
Rezni alati i obradivost - prevlake
Postojanost
na trošenje
indikacijska
Povećati tvrdoću
Smanjiti unos topline
Smanjiti trenjeCILJ PREVLAČENJA
Rezni alati i obradivost - WIPER GEOMETRIJA
Kriteriji obradivosti
Jedinstveni kriterij obradivosti teško je postaviti
Više različitih tehnoloških kriterija:
postojanost alata, hrapavost obrađene površine, sile, utrošena
snaga, temperatura alata i oblik odvojenih čestica
Kriterij i prioritet u određivanju indeksa
gruba obrada
1.trajnost alata, 2. sile rezanja, 3. oblik odv. čestica, 4.kvaliteta obrađene površine
završna obrada
1.kvaliteta obr.površine, 2. trajnost alata,3. oblik odv. čestica,4. sile rezanja
obrada na automatima
1.oblik odv. čestice,2. kvaliteta obr. površine,3. trajnost alata,4. sile rezanja
m
očoč
V
Vk
Odvojene čestice
Sljede postupci obrade,
malo odmorite