1

1. Ukratko opišite faze razvoja alatnih strojeva/sustava.

1300. god – Tokarski stroj (naizmjenično okretanje pomoću strume ili lana)

1400. god – Tokarski stroj (jednosmjerno okretanje obratka)

1500. god - Tokarilice s obostranim okretanjem i nožnim pogonom ( Leonardo da Vinci)

1700. god - Stroj za obradu cilindara, Maudslay-ov tokarski stroj

1800. god – Blanjalica, glodalica, brusilica, stroj za lepovanje, superfiniš

1900. god – Brzorezni čelik, stelit, tvrdi metal, rezna keramika, NC, CNC- upravljanje

2000. god - Fleksibilni obradni sistemi, CIM- koncept

Struktura zaposlenih 1950

2. Što podrazumijevamo pod pojmom točnost strojeva?

- POZICIONIRANJE – postavljanje alata u odnosu na obradak, 5-6 simultanih NU osi

ISO 230-2:1997

- PONOVLJIVOST – ponavljanje istih zahvata ISO 230-2:1997

- OBLIK/KONTURA – sposobnost da putanja alata prati konturu ISO 230-4:1996

Kružni test za NC strojeve

- TOPLINSKI UTJECAJ – utjecaj promjene temp. –veličina stroja

3. Objasnite trendove razvoja obradnih strojeva i procesa prema Weck-u. Ukratko

opišite tehnološke mogućnosti, značajke i pravce razvoja današnjih strojeva.

2

4. Što podrazumijevamo pod pojmom proizvodnost strojeva? Što je to raspoloživost

strojeva? Koliki je postotak iskorištenja strojeva u srednje serijskoj proizvodnji

(dijagramski prikažite gubitke vremena)?

PROIZVODNOST – Pouzdanost, održavanje, raspoloživost, i kvaliteta stroja

RASPOLOŽIVOST – omjer vremena rezanja i neproizvodnog vremena – izmjena alata,

paleta

- ISKLJUČEN – vikendi, dopusti, bolovanja NIJE RASPOLOŽIV

- UKLJUČEN – standby – nema obrade, posla NIJE RASPOLOŽIV

- UKLJUČEN – ima posla:

» Kvar – ne radi NIJE RASPOLOŽIV

» Zastoj – zastoj na drugom stroju, u rukovanju obradcima, …- ne radi NE

» Radi RASPOLOŽIV (5-8%)

Postotak iskorištenja stroja u serijskoj proizvodnji

5. Nabrojite osnovne dijelove /module obradnih strojeva i u nekoliko rečenica opišite

njihovu funkciju.

- Temelj stroja – machine base

- Postolje – bed

- Vretenište – spindle

- Pogoni – drive

- Upravljanje – control

- Alati i stezni pribori –

tools and clamping

devices

3

6. Koji se zahtijevi postavljaju na obradne strojeve/sustave? Navedite okvirnu strukturu

troškova proizvodnje i posebno komentirajte udio troškova koji se odnosi na

strojeve/opremu.

Pred obradne strojeve se postavljaju zahtjevi kod

konstruiranja:

- Ekologija

- Jednostavnost izrade

- Jednostavnost montaže

- Jednostavnost demontaže i servisiranja

- Recikliranje / razgradnja

- Modulna gradnja

7. Dijagramski objasnite utjecaj veličine dijelova (gabariti) i veličine serija(broj

komada) na odabir obradnog stroja/sustava. Ukratko opišite posebnost i mogućnosti

obradnog centra (OC) važne kod odabira stroja.

Obradni centri - Ovaj numerički upravljani alatni stroj je karakterističan po koncentraciji

različitih operacija u jednom stezanju sirovca. To je omogućeno automatskom izmjenom alata

i spremištem alata. Izmjenu sirovaca i izradaka, vrši poslužilac neposredno, ili pomoću

okretnog stola s paletama, kao i pomoću izmjenjivača paleta.

Obradni centri mogu biti izvedeni kao samostalni ili kao obradni moduli prilagođeni

fleksibilnom obradnom sustavu.

4

8. Objasnite kako se određuje snaga potrebna za rezanje i koliki su stupnjevi

iskorištenja pojedinih strojeva

Mehanički stupanj djelovanja: η=Pk/Pm

Snaga rezanja ili korisna snaga: Pk = Fc . vc = Mo . ω

Stupanj djelovanja obradnih strojeva opterećenih 50 do 80 % je :

- tokarilice = 0.7 do 0.85

- bušilice = 0.75 do 0.9

- glodalice = 0.6 do 0.8

- dubilice = 0.6 do 0.8

- dugohodne blanjalice = 0.7 do 0.85

- provlakačice = 0.85 do 0.9

- brusilice = 0.4 do 0.5

9. Koeficijent trenja na obradnim strojevima (razlika kod čistog klizanja i rezanja

materijala). Objasnite pojavu stick-slip efekta i učinke mješovitog trenja na vodilicama

obradnih strojeva (dijagramski prikažite utjecaj brzine klizanja) . Kolike su prosječne

vrijednosti istrošenja vodilica i koeficijenti trenja za kombinacije SL/Č i SL/EPOXY?

Formiranje Stick-Slip( staviti- skliznuti) u području suha i mješovita trenja prouzročava

oklijevanja pri malim brzinama kretanja. Dakle, nedostatak posmaka u procesu obrade može

značajno pogoršati kvalitetu površinu proizvoda.

Uslijed djelovanja suhog trenja dolazi do zagrijavanja i hladnog zavarivanja i odkidanja tih

površina.

5

10. Objasnite razliku između statičke i dinamičke krutosti. Navedite izraz za

određivanje krutosti (statička i dinamička) i opišite linearnost u dijagramu F = f(f).

Objasnite značaj faktora prigušenja u izrazu za dinamičku krutost.

Statička krutost definira se kao otpor konstrukcije na određeno opterećenje, tj. kao potrebnu

silu za jedinični progib ili deformaciju.

Statička krutost:

Linearna karakteristika Nelinearna karakteristika Nelinearna karakt. i zračnost

Faktor prigušenja ζ

√

11. Objasnite pojavu samouzbudnih vibracija. Objasnite razlog njihove pojave i što

znači vlastita , a što radna frekvencija? Navedite vrijednosti faktora prigušenja

Faktor prigušenja:

ζ = 2,4-6,5*10-3

-čelik

ζ = 12-24*10-3

-nodularni SL

Radna frekvencija:

σ = f (σs, σirreg, σch,….)

vlastita frekvencija je ωo

- savijanje ili torzija

Samouzbudna vibracija

6

12. Navedite izraze za vlastitu frekvenciju kod opterećenja na savijanje i uvijanje.

Kakve konstrukcije smatramo vitkim, a kakve krutim?

Vlastita frekvencija ωo

Opterećenje na savijanje: √

Opterećenje na torziju: √

η < 1 – Krute konstrukcije

η > 1 – Vitke konstrukcije

13. Pojava rezonancije na strojevima- objasnite preduvjete. Što je to karta stabilnosti

stroja. Kako masa a kako krutost stroja utječe na elastičnost (f/F) i posebno koji je

njihov utjecaj na frekvenciju vibracija?

7

15. Podjela obradnih strojeva. Navedite podjelu strojeva/sustava prema tri kriterija:

namjeni/izvedbi, stupnju automatizacije i prema pogonskoj energiji.

strojevi za odrezivanje - -škare za rezanje

- -preše za odrezivanje

obradni strojevi za obradu odvajanjem čestica oštricom određene geometrije - -tokarilice

- -bušilice

- -glodalice

- -blanjalice

- -provlakačice

- -strojne pile

- -strojne turpije

- -strojevi za četkanje

- -strojevi za grecanje

obradni strojevi za obradu odvajanjem čestica oštricom neodređene geometrije - -brusilice

- -brusilice s trakom

- -strojevi za honanje

- -strojevi za lepanje

- -obrada mlazom

- -superfiniš

- -strojevi za poliranje

obradni strojevi za direktno-energetske postupke obrade (nekonvencionalni postupci) - -ultrzvukom

- -elektroerozijom

- -elektrokemijski

- -snopom elektrona

16. Nabrojite nedostatke konvencionalne konstrukcije obradnih strojeva i prednosti

nekartezijske izvedbe

Konvencionalna konstrukcija strojeva – nedostaci

- Ograničen broj stupnjeva slobode gibanja : uglavnom 3. Neki moderniji strojevi imaju

i do 5 stupnjeva ali njihova raspodjela nije učinkovita.

- Problem velikih masa pokretnih dijelova na stroju : krutost zbog ubrzanja i usporenja

sklopova velikh masa

- Točnost : Gibanja na alatnim strojevima su ovisna o pravocrtnim osima i ležajevima.

Kako se oni vremenom troše točnost se smanjuje. Kod strojeva s 3 osi potrebno je

razmatrati 21 varijablu.

- Vibracije i krutost : Konsrtukciju stroja čine teški dijelovi, najčešće koji nisu centrični

i uzrokuju neravnomjerno opterećenje pojedine osi

- Pribor za stezanje – obzirom na ograničen DoF mnogobrojni su pribori i naprave na

stroju.

8

17. Postolja obradnih strojeva. Namjena, materijali za izradu, proračun, izvedbe .

Skicirajte postolje za radijalnu bušilicu.

Postolje je osnovni element stroja koji nosi sve aktivne i pasivne komponente – vretena,

stupove i elemente upravljanja.Izrađuju se u zavarenoj izvedbi, lijevanoj izvedbi ili od

polimernog betona (kompozitni materijal). Kod konstruiranja postolja: opterećenje,

prigušenje, prijenos topline i buke su najvažniji elementi o kojima se vodi briga.

Zadatak postolja :

- Prihvat pokretnih i

nepokretnih sklopova stroja

- Prihvat opterećenja od obrade

i prijenos na temelj stroja

Izvedbe postolja:

- Ljevana – koristi se u serijskoj

proizvodnji obradnih strojeva

( SL )

- Zavarena čelična – kod

izvedbe prototipa i kod

gradnje operacijonih

(agregatnih) strojeva i

postrojenja

18. Vodilice obradnih strojeva. Namjena, materijali za izradu, izvedbe . Skicirajte

izvedbe kliznih vodilica i prednaprezanje vodilice u obliku lastinog repa.

Vodilice su funkcionalne plohe duž ili oko kojih se vrši kretanje pokretnih dijelova (sklopova)

stroja. Mogu biti za:

- Pravocrtno ili translatorno gibanje

- Kružno kretanje

Prema načinu kako je ostvaren kontakt između pokretanog (klizači) i nepokratnog (postolje)

dijela razlikujemo tri vrste vodilica:

- Klizne

- Kotrljajuće

- Hidrostatske

Lastin rep

9

19. Klizne vodilice. Prednosti i nedostatci, svojstva. Koji je osnovni nedostatak lijevane

izvedbe.

Klizne vodilice su najstarije i najjednostavnije izvedbe. Imaju visoku krutost,dobro

prigušavaju vibracije, veliku kontaktnu površinu s pokretnim dijelom- klizačem i otpornost na

visoke sile (opterećenja) i

udarna djelovanja. Vodilica je

lijevana ili zavarena na

postolje ili je pak mehanički

(vijčano) pričvršćena na

postolje. Lijevana izvedba se

teško obnavlja i gotovo ju je

nemoguće izmijeniti.

20. Kotrljajuće vodilice. Prednosti i nedostatci, svojstva.

Kotrljajuće vodilice su manje mase i rade s manjim trenjem, tako da omogućavaju brže

pozicioniranje i s manje utrošene energije. Međutim zauzimaju više prostora na stroju i

skuplje su.

21. Pogonski sustavi obradnih strojeva. Objasnite: a) pogonski sustav direktnog pogona

glavnog vretena b) motorvretena.

Glavno gibanje

- elektromotor-istosmjerni, izmjenični,

koračni, sinkroni, asinkroni

- hidraulički-cilindrom, hidromotorom

Pomoćno gibanje

- elektromotorni

- hidraulički (elektromotorni +

pretvornik gibanja)

- pneumatski-za manje lakše strojeve

Sustav direktnog pogona glavnog vretena

Okretni moment se prenosi em preko zupčaste spojke na glavno vreteno. Regulacija brzine

vrtnje se vrši preko regulacijskog uređaja koji redukcijom napona i frekvencije struje određuje

brzinu elektromotori

Glavna vretena s integriranim elektromotori (motorvretena)

To su elektromotori kojima je osovina ujedino i glavno vreteno stroja. Ovdje je ostvarena

visoka krutost sustava što omogućava veću točnost obrade. Brzina vrtnje se regulira kao i kod

sustava direktnog pogona glavnog vretena.

Glavni nedostatak ovog sustava je u tome što rad elektromotora uzrokuje pojavu topline koja

se prenosi na glavno vreteno pa se tijekom rada stroja mora osigurati hlađenje vretena

(zrakom, vodom ili uljem). Drugi nedostatak je u tome što su motorvretena skupa ali je stroj u

cijelosti jeftiniji zbog jednostavnije konstrukcije

10

23. Skicirajte radni dijagram v=f(d) stupnjevanja broja okretaja na stroju (linearna i

aritmetička progresija). Objasnite.

24. Skicirajte radni dijagram P,M =f(n) i označite vrijednosti stupnjevanja ispod i iznad

graničnog broja okretaja.

26. Navedite i objasnite zadatak i izvedbe postolja obradnih strojeva.

Postolje je osnovni element stroja koji nosi sve aktivne i pasivne komponente – vretena,

stupove i elemente upravljanja. Izrađuju se u zavarenoj izvedbi, lijevanoj izvedbi ili od

polimernog betona (kompozitni materijal).

Kod konstruiranja postolja: opterećenje, prigušenje, prijenos topline i buke su najvažniji

elementi o kojima se vodi briga.

27. Skicirajte osnovne izvedbe dijelova postolja na obradnim strojevima i prikažite

skicom elemente portalne izvedbe postolja.

Izvedbe postolja:

- Ljevana – koristi se u serijskoj proizvodnji obradnih strojeva ( SL )

- Zavarena čelična – kod izvedbe prototipa i kod gradnje operacijonih ( agregatnih) strojeva i postrojenja

11

28. Nabrojite osnovne elemente vreteništa obradnih strojeva. Nabrojite i objasnite

izvedbe prihvata alata (oznake i standarde) za glodalice (Glavno rotacijsko gibanje).

Osnovni dijelovi vreteništa:

Prihvat alata za glodalice

Pribor za stezanje obradaka na glodalicama je:

- Škripac – obični, okretni, okretno – nagibni, pneumatski.

- Okretna glava

- Okretni stol, diobeni aparat, pomoćni šiljak

- Okretno – posmični križni stol

- Okretno – nagibni stol

- Različite stege, T – vijci, matice

- Različite stezne naprave

- Magnetska ploča

12

31. Objasnite izvedbe kliznih ležajeva na glavnom vretenu i objasnite prednosti i

nedostatke za hidrostatsko uležištenje.

- Ležajevi glavnih vretena moraju udovoljiti vrlo visokim zahtijevima što ih postavljaju uvjeti

rada i točnost alatnog stroja. Moraju vrlo dobro voditi glavno vreteno i imati mogućnost

reguliranja

- zahtjevi na uležištenja

Konstrukcije Steznog spoja Gibanja

- Jednostavni proračun

- Što manje dimenzije

- Mogućnost izvedbe

- Mogućnost zamjene

- Tipizacija

- Jednostavna i jeftina izrada

- Mali troškovi za pomoćni pribor

- Niski ukupni troškovi

- visoko prigušenje vibracija

- visoka nosivost

- visoka točnost

- visoka krutost

- visoka točnost vođenja

- mali gubici

- malo istrošenje

- veliki vijek trajanja

- povoljno trenje

- mala zagrijavanja

- mogućnost hlađenja

Prednosti hidrostatskoh uležištenja su:

- relativno jednostavne konstrukcije i izrade

- uljni film ima veliku površinu, zbog čega prigušuju vibracije i udarce

- neosjetljivi na nečistoće u ulju

- omugućuju veliki raspon zračnosti

- kod većih promjera jeftiniji su od valjnih ležaja

- konstruktivno se lako prilagode stroju

Nedostaci hidrostatskoh uležištenja su:

- kod malih brzina pri pokretanju imaju velik koeficijent trenja - vrlo su osjetljivi na nedostatak ulja

- konstrukcije s vertikalnim vratilom su složenije nego li kod valjnih ležaja

32. Objasnite izvedbe kugličnih ležaja s kosim dodirom. Komentirajte vrijednosti

radijalnog i aksijalnog opterećenja kod pojedine izvedbe.

Kuglični ležajevi s kosim dodirom standardizirani su prema ISO 15, DIN 628 i HRN

M.C3.621. Optimalna unutarnja konstrukcija osigurava veliku točnost vrtnje, veliku nosivost

u radijalnom i jednom (jednoredni i dvoredni s T-rasporedom) ili oba (dvoredni) aksijalna

smjera, velike brzine vrtnje i miran hod. Aksijalna nosivost ležaja raste s kutom dodira

između kuglice i prstenova ležaja. Jednoredni kuglični ležajevi s kosim dodirom imaju kut

dodira 40°, nerastavljivi su i dopuštaju velike brzine vrtnje.

Na raspolaganju su u dvije izvedbe - normalnoj i univerzalnoj.

- Dok su ležajevi normalne izvedbe primjereni za uležištenja u kojima je za svaki

oslonac potreban samo jedan ležaj koji prenosi aksijalno opterećenje samo u jednom

smjeru

- Ležajevi univerzalne izvedbe predviđeni su za uležištenje dvaju ili više ležajeva

zajedno u nizu, s proizvoljnim međusobnim rasporedom.

13

33. Slogovi kotrljajućih ležaja – izvedbe, trajnost kotrljajućih ležaja na obradnim

strojevima i podmazivanje.

NOSIVOST I TRAJNOST - prednaprezanje smanjuje trajnost; -nosivost – najveće

opterećenje N0 = ment statička nosivost, - s0 – statička sigurnost (3-za kuglične, 5-za

valjkaste) FAG : 1000 N/μm

PODMAZIVANJE KOT

-mast, uljna magla, ulje-zrak, cirkulacija ulja

34. Zahtijevi za ležajeve na glavnim vretenima.

- Izbor ležajeva

- Ugradnja ležaja

- Opterećenje ležaja

- Deformacije vretena

- Torzija Nosivost i trajnost

- Ovisnost sile trenja o izvedbi ležaja

35. Hidrostatsko uležištenje. Skicirajte i objasnite, komentirajte zazor i krutost

U principu se sastoji od više uporišta u koje dovodimo ulje pod pritiskom -> na taj način

sprečavamo izravni kontakt između pokretanog dijela

- zračnosti 25- 50 µm

- Stražnji ležaj je 10-20% slabiji

- Sastoji se iz više uporišta u koje dovodimo ulje. Tako da možemo i u mirovanju

spriječiti kontakt između pokretnog i nepokretnog dijela

- Kuglični hidrostastski ležaj je jako skup i koristi se kod karausela

14

37. Pogon posmičnog gibanja . Izvedbe pogona, kinematika osi

Najvažniji elementi posmičnog sustava su:

1.) motor,

2.) mehanički dijelovi osi sa sustavom mjerenja pozicije,

3.) upravljački dio sastavljen od energetskog i regulacijskog dijela.

Motor kao pretvornik energije pruža potrebnu mehaničku energiju za gibanje i zadržavanje

položaja. Uz motor kao električni aktivni dio idu i dodatne ugradbene cjeline kao npr.

kočnica, davač položaja, spojka na pogonsko vratilo, integrirana zaštita od preopterećenja.

Mehanički dijelovi osi alatnog stroja sastoje se od stola (klizača) tj. konstrukcije osi sa

sustavom vodenja i mehaničkim prijenosnim elementima. Što se tiče motora za pomoćno

kretanje upotrebljavaju se sljedeći tipovi motora:

- AC servomotori

- DC servomotori

- koračni (step) motori

- linearni motori.

Najveću primjenu imaju AC servomotori.

40. Pogon posmaka pomoću kugličnih navojnih vretena (KNV). Skica izvedbe pogona,

prednosti u odnosu na pogon klasičnim vretenom. Navedite i objasnite neke tipove

matica na KNV.

Kuglično navojno vreteno je mehanička naprava za pretvaranje rotacijskog u linearno gibanje i

može raditi samo sa dodatnom dvodjelnom maticom koja dolazi s knv – om. Prednaprezanje se

vrši ugradbenim tolerancijama ostvarivanjem određenih dosjeda između ležajeva i strojnih

dijelova gdje se ti ležajevi ugrađuju. Zbog osjetljivosti najbolje radi na temperaturama između -20

do 100 0 C.