Pojmovi Iz Obrade Odvajanjem Čestica

8/18/2019 Pojmovi Iz Obrade Odvajanjem Čestica

1/17

Priredio: mr.sc. Danijel Šogorović

POJMOVI IZ OBRADE ODVAJANJEMČESTICA[MACHINING WITH CUTTING]

PROCES, VRSTE PROCESA [PROCESS AND PROCESS TYPES]Pod pojmom proces se podrazumijeva planski pristup obavljanju određ enih radnji krozodređ ene korake, odnosno faze, uz moguć u uporabu određ enih sredstava.Postoji više podjela procesa, a za nas su najznač ajnije:

1. prirodni i umjetni (vještač ki) [natural and artifical]2. povratni i nepovratni [reversible and irreversible]3. proizvodni, neproizvodni (organizacija, transport, skladištenje, tok informacija,

energije, …) i kombinirani (biološki i kemijski) proces [productional, non- productional and combined]

Proizvodni procesi služe za mijenjanje:- suštine materije (dobivanje željeza,č elika, bakra,…, granulata za izradu sinteriranih

dijelova i dijelova od plastike, drobljenje, mljevenje, rastvaranje,…)- oblika, dimenzija i karakteristika dijelova i proizvoda- strukture materijala i estetskog izgleda proizvoda (toplinska i kemijskotoplinska obrada,

površinska zaštita, prevlač enje, modificiranje površina)

Proces obrade odvajanjemč estica spada u vještač ke nepovratne proizvodne procese kojima seodvajanjemč estica postiže promjena oblika, dimenzija i/ili kvalitete obrađ ene površine.

PREKIDNO i NEPREKIDNO REZANJE [CONTINUOUS and DISCONTINUOUS]Pod neprekidnim rezanjem se podrazumijeva konstantan (neprekinuti) kontakt reznog klinaalata s predmetom obrade za vrijeme rezanja (skidanja) jednog sloja koji odgovara dubinirezanja ili jednog prolaza. Primjer ove obrade je uzdužna obrada tokarenjem.

Pod prekidnim rezanjem se podrazumijeva prekid u kontaktu reznog klina alata s predmetomobrade za vrijeme rezanja (skidanja) jednog sloja koji odgovara dubini rezanja ili jednom prolazu. Primjer ove obrade je obimno glodanje, jer je glodalo po obodu sastavljeno iz višezuba koji nisu stalno u kontaktu.


2/17

DUBINA REZANJA [DEPTH of CUT]Dubina rezanjaδ (ili a) [mm] spada u tehnološki parametar obrade (režim obrade) i predstavlja vrijednost debljine sloja materijala koji se uklanja u procesu rezanja, određ enarastojanjem obrađ ivane (1) i obrađ ene (2) površine.

[2 D d

mmδ −

= ]- pri obradi cilindrič nih dijelova

[ ] H h mmδ = − - pri obradi prizmatič nih dijelova

KORAK (POSMAK; POMAK) [FEED, RATE of FEED]Korak s [mm/o] je pomjeranje alata ili predmeta obrade u pravcu pomoć nog kretanja za jedan

obrtaj predmeta obrade ili alata i predstavlja tehnološki parametar obrade (režim obrade).Minutni korak smin[mm/min] je pomjeranje alata ili predmeta obrade u jedinici vremena.Napomena: Minutni korak seč esto u literaturi zove i brzina pomoć nog kretanja v p

BRZINA REZANJA [CUTTING SPEED]Brzina rezanja v [m/min] (za brušenje – m/s) predstavlja tehnološki parametar obrade (režimobrade) i od velike je važnosti, jer pored ostaloga služi kao osnova za kalkulaciju radnogvremena. Za različ ite vrste obrade odvajanjemč estica brzina rezanja se definira kao:

- za tokarenje: brzina rezanja predstavlja relativnu brzinu izmeđ u nepomič ne oštrice

alata i obrtnog predmeta obrade, odnosno predstavlja obimnu brzinu radnog predmeta nanajveć em promjeru;


3/17

- za bušenje: pod brzinom rezanja podrazumijeva se obimna brzina najveć eg promjerasvrdla;

- za glodanje: brzina rezanja kod glodanja jednaka je obimnoj brzini glodala;- za brušenje: pod brzinom rezanja se podrazumijeva obimna brzina tocila.

REZNI KLIN; KUT KLINA; REZNA GEOMETRIJA, OŠTRICA (SJEČIVO) ALATA[TOOL WEDGE, WEDGE ANGLE, TOOL ANGLES AND GEOMETRY, CUTTINGEDGE]Svi rezni alati se sastoje od najmanje dva dijela:

- tijela alata na kome se nalaze rezni elementi alata (rezni klin)- drške ili otvora u tijelu koji služe za prič vršć enje alata

Rezni klin alata ispunjava osnovnu ulogu reznih alata osiguravajuć i rezanje. Svi (gotovo) alatiu svom osnovnom obliku imaju zajednič ki geometrijski oblik – rezni klin.

Na reznom klinu alata uoč avaju se karakteristič ne površine i crte:- grudna (prednja) površina [rake surface] – površina po kojoj klizi strugotina (GP)- leđ na (stražnja) površina [relief surface] - površina okrenuta prema površini rezanja

(LP)- glavno sječ ivo (oštrica) [cutting edge] – presjek grudne i leđ ne površine i predstavlja

crtu koja prva prodire u materijal (GS)

Rezni klin je omeđ en grudnom i leđ nom površinom. Rezni klin se definira reznomgeometrijom:

- grudni (prednji) kutγ [rake angle (side-rake)]- leđ ni (stražnji) kutα [relief angle]- kut klinaβ [wedge angle]

Kut izmeđ u normale na vektor brzine rezanja i grudne površine reznog klina predstavljagrudni kut, a kut izmeđ u vektora brzine rezanja i leđ ne površine je leđ ni kut. Kut klina je kutizmeđ u grudne i leđ ne površine klina.Važna relacija:α + β + γ = 900.Red velič ina kutova:α = 5 – 100; γ = 5 - 150


4/17

STATIČKA GEOMETRIJA, KINEMATSKA GEOMETRIJA [STATIC ANDKINEMATC GEOMETRY]Statič ka geometrija alata predstavlja onu izradbenu geometriju koju alat ima kad se proizvede.

Tijekom procesa rezanja statič ka geometrija se ne zadržava, već se tu govori o kinematskojreznoj geometriji koja odstupa od statič ke geometrije. Ovdje možemo promatrati dva sluč aja:

- promjena rezne geometrije uslijed greške postavljanja alata- promjena rezne geometrije uslijed uvjeta (režima)

sin

k

k

e R

γ

α α γ

γ γ γ

Δ =

= − Δ

= + Δ

k k

α α γ

γ γ γ

= + Δ

= − Δ

(slika – ubaciti!!!)

e

e

stg

Dδ

π α α δ

γ γ δ

=⋅

= −

= +


5/17

STRUGOTINA, FAKTOR SABIJANJA STRUGOTINE, VRSTE I OBLICI STR.[CHIP, DEGREE OF CHIP DEFORMATION, TYPES OF CHIPS] Strugotina predstavlja višak materijala (koji se uklanja) pri postupcima obrade odvajanjemč estica mehanič kim djelovanjem reznog alata na predmet obrade.

Formiranje strugotine se odvija u tri faze:- plastič no deformiranje materijala predmeta obrade (stvaranje)- odvođ enje strugotine iz zone rezanja- savijanje i lomljenje strugotine (ova faza se ne javlja uvijek)

Proces formiranja strugotine se ostvaruje lokalnim plastič nim deformiranjem materijala predmeta obrade. Pri prodiranju reznog klina alata u materijal, javljaju se u materijalu ispredreznog klina složena naprezanja. Ravnina u kojoj su naprezanja na smicanje maksimalna senaziva ravnina smicanja, a njezin položaj je određ en kutom smicanjaΦ . Već em kutu Φ odgovara manja debljina strugotine. KutΦ nije konstantan tijekom rezanja.

Debljina strugotine h (normalna na nož)( )cos

sinsin

cos( )sin

cos( )sin

h x

x x

h

h

γ

δ δ

γ δ

λ δ

γ λ

= Φ −

Φ = ⇒ =Φ

Φ −=

Φ

=

Φ −=

Φ

Koeficijent (faktor) sabijanja strugotineλ

Koeficijent sabijanja strugotine ovisi o materijalu predmeta obrade i o nožu. On je u svakomsluč aju već i od 1. Služi kao parametar obradivosti.Koeficijent sabijanja možemo definirati:

-

geometrijskim parametrima (gornja izvedba)- preko brzina


6/17

- preko odnosa zapreminaU ovisnosti o mehanizmu i karakteru obrazovanja strugotine formira se strugotina različ itogoblika i tipa. Oblik i tip strugotine ovisi o vrsti i fizič ko-mehanič kim svojstvima materijala predmeta obrade (u prvom redu o plastič nosti) i uvjeta plastič nog deformiranja reznog sloja:karaktera naprezanja (prekidno ili neprekidno rezanje), vremena, koeficijenta i brzine

deformiranja, itd.Tri su osnovna tipa strugotine:- prekidna ili diskontinualna (kod krtih materijala, livenih materijala, žilavi materijali s

malim brzinama rezanja i velikim koracima,) [discontinuous]- neprekidna ili kontinualna (trakasta) [continuous]- lamelarna (vrlo rijetko se javlja, gotovo nikako) [fractured]

TROŠENJE (HABANJE) ALATA [TOOL WEAR]U procesu rezanja mogu se uoč iti dva kontaktna para:

- kontakt prednje površine reznog klina i strugotine- kontakt stražnje površine reznog klina i obrađ ene površine predmeta obrade

Na tim kontaktima se javlja trošenje alata, kao i druge (već inom) neželjene pojave – porasttemperature rezanja, porast sila rezanja, smanjenje toč nosti obrade, …Kod habanja alata razlikujemo dva pojma:

-

oblika habanja [types of tool wear]- vrsta habanja [physics of tool wear]


7/17

Oblik habanja predstavlja ono što se u stvarnosti i vidi i što se može izmjeriti, a vrsta habanja predstavlja fizikalnost samog procesa.Vrste habanja se mogu podijeliti na:

- mehanič ka (abrazivno habanje i mikrorezanje)- fizič ko.kemijska (tribokemijsko, adhezijsko, difuzijsko, oksidacijsko i habanje uslijed

zamora)Oblik habanja

Na leđ noj površini habanje se oč ituje kao pojas habanja širine h, a na grudnoj površini sehabanje oč ituje kao krater definiran s udaljenosti središta od sječ iva „e“, dubinom kratera „a“i širinom kratera „b“. U procesu obrade sudjeluje alat koji stvara strugotinu koja nas u stvarine interesira, te stoga kao kriterij potrošenosti (pohabanosti, zatupljenja) služi velič ina pohabanosti na leđ noj površini reznog klina.

Kriva habanja [Wear curve]

T – vrijeme kontakta reznogklina i predmeta obrade


8/17

I – zona prilagođ avanja (inicijalnog habanja) [wear-in period, initial wear]II – zona kontinuiranog (ustaljenog) habanja [period of normal wear]III – zona razaranja (katastrofalnog habanja) [rapid (destructive) wear]

Kriterij zatupljenja bi trebala biti ona vrijednost pojasa habanja poslije koje dolazi do naglograzaranja.

POSTOJANOST ALATA [TOOL LIFE]Pojam postojanosti alata T[min] predstavlja vrijeme neprekidnog kontakta reznog klina alata i predmeta obrade dok širina pojasa habanja na leđ noj površini ne dostigne vrijednost kriterijazatupljenja. (kriterij zatupljenja alata definira trenutak prekida procesa rezanja i zamjene alatanovim ili preoštrenim)

vA>vB


9/17


10/17

- emulzije- kemijska-sintetič ka sredstva- rezna ulja

Emulzije su mješavine mineralnih ulja u koja su dodani emulgatori i vode. Koriste se u

operacijama koje se izvode velikim brzinama rezanja, pri relativno niskim vrijednostimaotpora rezanja. U ovim uvjetima je primarna sposobnost hlađ enja (tokarenje, bušenje,glodanje,…) koju osiguravaju emulzije. One se dijele na:

- mliječ ne – neprozirne emulzije- č iste mliječ ne, prozirne ili transparentne emulzije- mliječ ne emulzije s EP aditivima (EP-extra pressure – visoki tlak)

Rezna ulja su mineralna ulja s ili bez aditiva. U ovu grupu spadaju i tzv. masna ulja. Koristese u proizvodnim operacijama u kojima je bitna sposobnost podmazivanja i antikorozivnastabilnost (provlač enje, izrada zupč anika, …). Dijele se na:

- aktivna s EP aditivima- neaktivna s EP aditivima.

KVALITETA IZRADE, KVALITETA OBRADE [QUALITY OF PROCESSING,QUALITY OF MACHINED SURFACE]Kvaliteta izrade obuhvać a toč nost izrade i kvalitetu obrade. Toč nost izrade se određ ujestupnjem podudarnosti izrađ enih dijelova s modelom iz konstrukcijske i tehnološkedokumentacije. Tijekom izrade nastaju greške sluč ajnog karaktera (vrlo rijetko sistemskog)koje utječ u na promjenu oblika, mjera i položaja. Zbog sluč ajnog karaktera njih je teško predvidjeti, ali se pravilnim izborom tehnologija i parametara obrade mogu svesti naminimum.Kvaliteta obrade podrazumijeva kvalitetu obrađ ene površine. Kod obrade odvajanjemč esticauslijed djelovanja složenog kompleksa kinematskih i fizič kokemijskih faktora, međ u kojimaodluč ujuć u ulogu ima plastič no deformiranje, otvrdnjavanje i zagrijavanje predmeta obrade, u površinskom sloju nakon obrade javljaju se greške (hrapavost, valovitost, mikrotvrdoć a,zaostali naponi). Od svih grešaka, najč ešć e se ispituje hrapavost preko parametara koji suodređ eni standardima. Pojedine operacije mogu dati određ enu kvalitetu obrađ ene površine.Primjer fino tokarenje N5, N6; fino glodanje N6, N7; brušenje N4; fino honovanje N2;….


11/17

BRUS (TOCILO) [ABRASIVE TOOL WHEEL]Predstavlja alat za obradu brušenjem i sastavljeno je od dvije komponente: vezivno sredstvo irezno sredstvo. Rezno sredstvo predstavljaju djelić i tocila koji su nepravilnog oblika isluč ajno raspoređ eni po cijelom tijelu tocila

Tocilo kao alat ima više karakteristika. Osnovne su tvrdoć a tocila i finoć a. Tvrdoć a [grade ofhardness] predstavlja otpor vezivnog sredstva prema ispadanju zrna pod djelovanjem vanjskihsila pri brušenju. S aspekta tvrdoć e, tocila se dijele na vrlo meka, meka, srednje tvrda, tvrda,vrlo tvrda i naroč ito tvrda.Finoć a (granulacija) [structure of abrasive tool] tocila je broj i predstavlja broj otvora koji semože izbušiti na duljini jednog cola sita kroz koje sva zrna mogu propasti. Taj broj se u pravilu kreć e od 8-220. Prema finoć i, tocila se dijele na vrlo gruba, gruba, srednje fina, fina,vrlo fina i naroč ito fina.Kao rezna sredstva se koriste kvarc, granit, korund, šmirgla, dijamant, elektrokorund, karbid

bora, kubni nitrid bora, …Kao vezivna sredstva se upotrebljavaju keramič ka, silikatna, gumena i sl. veziva.

POPRATNE POJAVE PRI OBRADI [SIDE EFFECTS OF MACHINING]Pri obradi odvajanjemč estica dešavaju se i popratne pojave koje se izuč avaju radi što boljegodređ enja režima obrade. Ove popratne pojave su neizbježne i već inom nepovoljne, ali se pravilnim izborom režima obrade one mogu dijelom smanjiti. U te pojave spadaju:generiranje toplotne energije, otpori rezanja, habanje alata, pojava naslage na alatu,deformacije površinskog sloja obrađ ene površine, trenje, trošenje – habanje alata, mehanič kaoptereć enja, generiranje toplinske energije, vibracije, …


12/17

TEMPERATURE REZANJA [CUTTING HEAT]Pojava topline u zoni rezanja posljedica je pretvaranja mehanič ke energije u toplotnu. Više od99% energije (mehanič kog rada) utrošene na deformiranje materijala predmeta obrade isavlađ ivanja sila trenja na kontaktnim površinama reznog klina alata pretvara se u toplinu.Generirana toplina [heat generation] je rezultat pojaveč etiri toplinska izvora:

- Q1 toplina nastala smicanjem (primarna zona deformiranja), u kojoj se izvodi plastič nodeformiranje materijala i njegovo pretvaranje u strugotinu (izmeđ u 75 i 80%)- Q2 toplina nastala kontaktom grudne površine reznog klina alata i strugotine (19 –

22,5%)- Q3 toplina nastala kontaktom izmeđ u leđ ne površine reznog klina alata i obrađ ene

površine (2 – 3,5%)- Q4 toplina nastala unutarnjim međ umolekulnim kretanjem (ispod zone smicanja) (0,5%)

Najveć a količ ina topline se generira u zoni deformiranja i na kontaktu grudne površine istrugotine te se tu posveć uje i najveć a pozornost.

Karakter odvođ enja topline ovisi o postupku obrade, brzini rezanja, toplinske provodnostimaterijala i alata, dimenzija predmeta i alata i sl. Toplotni ponori su:

- q1 strugotina, odvodi već i dio topline generirane izvorom Q1 i dio topline od izvora Q2 (68 – 80%)

- q2 rezni alat, odvodi već i dio topline generirane izvorima Q2 i dio topline izvora Q3 (2 –5%)

- q3 predmet obrade, odvodi toplinu generiranu izvorom Q4 i dio topline od izvora Q2 i Q3 (2 – 10%)

-

q4 okolina (sredstvo za hlađ

enje i podmazivanje), odvodi dio ukupne generirane topline.(8 – 25%)- q5 površinski slojevi alata, dio topline se akumulira u površinskim slojevima i izaziva

poveć anje temperature slojeva (1 – 6%)Generirana toplina u zoni rezanja dovodi do zagrijavanja predmeta obrade, strugotine i alata i pojave karakteristič nih temperaturnih polja i temperatura.

Za prouč avanje procesa obrade odvajanjemč estica znač ajne su slijedeć e temperature:- temperature u karakteristič nim toč kama zone rezanja- srednja temperatura rezanja

Iznalaženje temperatura u karakteristič nim toč kama služi za definiranje temperaturnih polja,

temperaturnih naprezanja, zaostalih temperaturnih naprezanja, defekte uslijed temperatura itd.


13/17

Ako se usmjerimo na iznalaženje srednje temperature tada ti podaci služe za definiranjeobradivosti materijala.

OTPORI (SILE) REZANJA [CUTTING FORCES]Materijal predmeta obrade pruža otpor prodiranju reznog klina alata (ukupni otpor).Poznavanje otpora rezanja ima znač ajnu ulogu u postupku definiranja obradivosti materijala,habanja reznih elemenata alata, dimenzioniranja elemenata strojeva, pogonske snage stroja isl. Kod ortogonalnog rezanja rezultirajuć a sila rezanja FR se može razložiti na (vrhovi svihsila leže na jednoj kružnici – Mohrov krug sila):

- tangencijalnu silu (silu trenja) FT koja djeluje u ravnini grudne površine i normalnu F N koja djeluje u ravnini normalnoj na grudnu površinu

- silu u ravnini smicanja (silu smicanja) FS i normalnu silu FSN normalnu na ravninusmicanja

- glavnu silu F1 i silu prodiranja F2 koja djeluje normalno na obrađ enu površinu predmetaobrade

U sluč aju kosog rezanja javlja se i sila pomoć nog kretanja F3.


14/17

REŽIMI OBRADE [ELEMENTS OF CUTTING PROCESS]Režimi obrade predstavljaju tehnološke parametre obrade i razlikuju se od postupka do

postupka. Kod ortogonalnog rezanja režimi obrade su:- brzina rezanja v- dubina rezanjaδ - širina rezanja b.

Za obradu tokarenjem režimi obrade su:- brzina rezanja v (na stroju se zadaje broj obrtaja n)- dubina rezanjaδ - korak s

Za obradu glodanjem:- brzina rezanja v (na stroju se zadaje broj obrtaja n)- dubina rezanjaδ - minutni korak smin

Bitno je napomenuti da se teži ka izrač unavanju mjerodavnih (preporuč enih) režima obrade, ato su oni uz koje se troši minimalan mehanič ki rad, uz poznatu geometriju alata ikarakteristike materijala. Da bismo ovo dobili potrebno je poznavati analitič ke izraze kojiopisuju popratne pojave u zoni rezanja, a to znač i da se prethodno moralo izvršiti mnogoeksperimentalnih istraživanja.


15/17

NOŽ [LATHE TOOL]Tokarski noževi se razlikuju po obliku, dimenzijama, vrsti materijala, namjeni, itd. Premanamjeni mogu biti noževi za vanjsku obradu (uzdužnu i popreč nu), unutarnju obradu,usijecanje, odsijecanje, izradu navoja, … Prema kvaliteti obrađ ene površine noževi mogu bitiza prethodnu (grubu) i završnu (finu) obradu. Prema obliku noževi mogu biti pravi, savijeni i

križasti, a prema obliku popreč nog presjeka drške pravokutni, kvadratni i kružni. Premasmjeru kretanja noževe dijelimo na lijeve, desne i popreč ne. Prema vrsti materijala noževedijelimo na noževe od brzoreznogč elika, noževe sa ploč icama od tvrdog metala koje mogu bit lemljene i mehanič ki prič vršć ene i noževe sa ploč icama od suvremenih materijala(dijamant, kubni nitrid bora.

Tokarski nož se sastoji od:- tijela alata na kome se nalaze rezni elementi (rezni klin)- drške preko koje se prič vršć uje alat u nosač alata

Reznu geometriju tokarskog noža pored kutova reznog klina određ uju i:- κ napadni kut- κ1 pomoć ni napadni kut- ε kut vrha- λ kut nagiba rezne ivice- r radijus vrha noža


16/17

SVRDLO [DRILL]Svrdla su alat koji se koristi za bušenje otvora i rupa. Prema obliku se dijele na ravna ispiralna (s cilindrič nom i konič nom drškom), specijalna i sl. Prema vrsti alatnog materijalasvrdla se dijele na svrdla od brzoreznogč elika, i s ploč icama od tvrdog metala, prema postupku izrade na svrdla izrađ ena glodanjem, valjanjem i brušenjem.

Svrdlo se sastoji od drške, vrata, tijela i vrha.

Drška osigurava pozicioniranje, centriranje i stezanje svrdla. Vrat se koristi za upisivanjeosnovnih karakteristika svrdla. Tijeloč ini cilindrič ni dio koji odgovara nominalnom promjerusvrdla i na njemu se nalaze dva naspramna zavojna žlijeba za odvođ enje strugotine. Vrhsvrdla se formira pomoć u dva konusa brušenjem na specijalnom uređ aju za oštrenje svrdala. Na reznom vrhu postoje dvije grudne i dvije leđ ne površine. Presjekom leđ nih i grudnih površina nastaju dvije glavne oštrice, koje su povezane pomoć nom oštricom nastalom presjekom leđ nih površina.Reznu geometriju svrdla pored kutova klina definiraju i kutovi:

- 2ϕ kut vrha spirale svrdla- ψ kut nagiba pomoć ne oštrice- ω kut uspona spirale


17/17

LITERATURA

[1] Roko Cebalo,Obrada odvajanjem č estica, vlastita naklada, Zagreb, 2000.[2] Bogdan Nedić i Miodrag Lazić , Proizvodne tehnologije – Obrada metala rezanjem,Mašinski fakultet Kragujevac, Kragujevac, 2007.

[3] Pavle Stanković , Mašine alatke i industrijska proizvodnja mašina – Obrada metalarezanjem, VI. izdanje, Građ evinska knjiga, Beograd, 1965.[4] Šime Šavar,Obrada metala odvajanjem č estica, svezak 1 i 2, Školska knjiga, Zagreb,1990.[5] V. Arshinov i G. Alekseev, Metal Cutting Theory and Cutting Tool Design, MirPublishers, Moskva, 1976.

Documents

Pojmovi Iz Obrade Odvajanjem Čestica