View
66
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
Nekonvenční technologie obrábění. Vypracovali: Jan Žanta Jan Janoušek. Podstata. Produktivita a přesnost závisí na fyzikálních a chemických vlastnostech materiálu. V průběhu obrábění se mění fyzikální vlastnosti materiálu (rozpouští se, vypařuje, ...). Vlastnosti. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Nekonvenční technologie obrábění
Vypracovali: Jan ŽantaJan Janoušek
Podstata
• Produktivita a přesnost závisí na fyzikálních a chemických vlastnostech materiálu.
• V průběhu obrábění se mění fyzikální vlastnosti materiálu (rozpouští se, vypařuje, ...)
Vlastnosti
• Nekonvenční metody nenahrazují metody konvenční, pouze je vhodně doplňují.
• Působí minimální (nebo žádné) řezné síly• Lze obrábět velmi tvrdé a pevné materiály• Vysoká energetická náročnost
Dělení
• Obrábění paprskem:– Fotonů (laser)– Vody– Iontů (plazma)– elektronů
• Tepelné působení elektrického proudu– Elektroerozivní obrábění
• Chemické působení elektrického proudu– Elektrochemické obrábění
• Obrábění ultrazvukem
Obrábění laserem - vrtání• Vrtání laserem je založeno na
odstraňování materiálu odpařováním.
• Předností laserového vrtání je vytváření malých otvorů o průměru od 10 do 100 mm i v místech, kde je to pomocí jiných metod obtížné nebo nemožné.
Pohled do pracovního prostoru během vrtání laserem
Laserové vrtací zařízení
Obrábění laserem - vrtání
• Díry mohou být kruhové i tvarové. Délka vrtané díry může být až 50 mm.
• Vrtat lze kovy, plasty, textilie, dřevo, sklo, keramiku a jiné přírodní materiály.
Příklady výrobků
Obrábění laserem - řezání• Materiál může být při řezání
odebírán:– Odpařováním– Tavením– Pálením
• Výhody řezání laserem:– malá šířka řezu– malá velikost tepelně ovlivněné
oblasti– žádné opotřebení nástroje;– čisté řezy– možnost řezání složitých tvarů– hospodárnost i při malých
výrobních sériích
Pracovní prostor laserového řezacího pracoviště
Zařízení pro řezání laserem
Ostatní aplikace laseru při obrábění
• Soustružení laserem• Frézování laserem• Dekorace skla laserem • Značení, značkování a
popis laserem• Gravírování
(mikrofrézování) laserem
Princip soustružení laserem
Obrábění paprskem vody
• Princip:– Kinetická energie média
se mění na mechanickou práci
• K obrábění použito:– Paprsku vody– Paprsku vody s
rozptýlenými zrny brusiva
Řezání abrazivní paprskemŘezání bez abraziva
Obrábění paprskem vody
• Parametry paprsku:– Tlak: 200 až 600 MPa– Průměr: 0,5 až 2 mm– Rychlost výstupu: 600 až
1200 m/s (rychlost zvuku ve vzduchu: asi 330 m/s)
Zařízení pro řezání vodním paprskem
Obrábění paprskem vody• Výhody
– studený řez, při kterém nedochází k tepelnému ovlivnění řezaného materiálu
– maximální univerzálnost použití pro libovolné materiály i jejich tloušťky
– možnost řezání i velmi těžko obrobitelných materiálů
– relativně vysoká přesnost vyřezaných tvarových dílů
• Nevýhody– nevyhnutelný kontakt s
vodou a většinou i s abrazivním materiálem (bez okamžitého vhodného ošetření rychlý nástup povrchové koroze, u nasákavých materiálů delší vysoušení, možnost změny barvy, znečištění apod.)
– omezená možnost výroby hodně malých dílců (cca pod 3-5 cm)
Obrábění paprskem iontů (plazma)• Princip:
– Ohřev nebo tavení materiálu za extrémně vysokých teplot (1000 až 20000 °C), které vznikají rozkladem molekul plynu při jejich průchodu elektrickým obloukem.
– Oblouk hoří mezi netavící se katodou vyrobenou z wolframu a anodou, která je tvořena opracovávaným materiálem nebo tělesem hořáku.
Zdrojem plazmy je plazmová pistole
Pohled do pracovního prostoru řezacího stroje
Řezání plazmatem
• Řezaný materiál je taven a tavenina a oxidy jsou vyfukovány z místa řezu plazmovým plynem.
• V případě použití kyslíku jako plazmového plynu je materiál rovněž spalován.
Příklady výrobků
Řezání plazmatem• Výhody:
– možnost provozu jednoho nebo více hořáků podle velikosti výrobní dávky
– vhodnost zejména pro řezání slabých a středních tlouštěk konstrukční oceli (do 30 mm)
– možnost řezání vysoce pevné konstrukční oceli s menším tepelným příkonem
– vysoká řezná rychlost (až 10x vyšší než při řezání plamenem)
– proces lze plně automatizovat– řezání plazmou pod vodou pro velmi
malé tepelné ovlivnění řezaného materiálu a malou hladinu hluku v okolí pracoviště
• Nevýhody:– poněkud širší řezná
spára oproti řezání laserem.
Stroj pro řezání plazmatem
Obrábění plazmatem• Plazmový hořák lze použít při obrábění dvojím způsobem:
– Pro předehřev materiálu před břitem řezného nástroje. • U ohřáté části materiálu změní mechanické a fyzikální vlastnosti (nižší pevnost
a tvrdost materiálu). Nástroj má pak vyšší trvanlivost a lze obrábět materiály, které by konvenčními metodami obrábět nešli.
– Pro odtavování materiálu z povrchu obrobku.• Materiál na povrchu obrobku se taví a proudem asistenčního plynu odfukuje.
Obrábění s předehřevem materiálu před břitem řezného nástroje
Obrábění paprskem elektronů• Princip:
– K obrábění využito energie paprsku na velmi malou plochu obrobku.
– V místě dopadu se kinetická energie elektronů mění na tepelnou.
– Materiál se taví a následně odpařuje.
– Elektronový paprsek je vychylován magnetickým systémem
Princip metody obrábění elektronovým paprskem:a) vnik elektronů do materiálub) erupční odpařování materiáluc) opětný vnik elektronů do materiálu
1 – elektronový paprsek, 2 – páry odpařeného kovu
Obrábění paprskem elektronů• Vrtání malých děr paprskem
elektronů– Elektronový paprsek se používá pro
vrtání otvorů malých průměrů (0,002 až 0,8 mm).
– Lze obrábět i hluboké otvory (l/D až 100).
– Tolerance vyvrtané díry je 5 až 20 % jejího průměru.
– Lze obrobit až 4000 otvorů za 1 sekundu.
– Napájecí zdroj může mít výkon 3 až 100 kW.
• Řezání paprskem elektronů– Lze řezat komplikované tvary
Elektronové dělo - zdroj elektronů
Elektroerozivní (elektrojiskrové) obrábění
Princip :₋ obrobek a nástroj jsou ponořeny v
dielektriku a zapojeny do obvodu stejnosměrného elektrického proudu
₋ v místech největšího přiblížení nástroje a obrobku vznikají elektrické výboje
₋ při výboji letí proud elektronů ve výbojovém (ionizovaném) kanále na obrobek, při dopadu zabržděním vzniká teplo, kov se taví a část se odpaří
₋ úběr materiálu tepelným a tlakovým účinkem elektrického výboje
Elektroerozivní hloubička
Elektroerozivní (elektrojiskrové) obrábění
₋ největší výhodou této metody je obrábění problematických tvarů, materiálů a také i velmi přesných rozměrů
₋ přesnost obrábění v řádu tisícin milimetru a drsnost povrchu Ra 0,2 (mnohdy lze nahradit i broušení)
₋ jedním z největších a nejzkušenějších světových výrobců japonská firma Mitsubishi (výrobky převážně pro automobilový průmysl)
Drátová řezačka Mitsubishi FA20S
Elektrochemické obrábění
Princip :₋ obrobek se řízeně rozpouští v
elektrolytu při průchodu stejnosměrného elektrického proudu (princip elektrolýzy)
₋ nástroj má různé tvary₋ molekuly elektrolytu jsou tvořeny
ionty₋ při zapojení elektrického proudu
dochází na obrobku k reakci, při které se anionty kovu obrobku slučují s kationty elektrolytu – vzniká nová sloučenina - obrobek se rozpouští
Princip elektrochemického obrábění:1 – obrobek (anoda), 2 – napájecí zdroj, 3 – nástroj (katoda), 4 – pracovní vana, 5 – elektrolyt
Elektrochemické obrábění
Různé technologie obrábění:Obrábění s nuceným odstraňováním produktů vzniklých chemickými reakcemi:• obrábění proudícím elektrolytem:
– hloubení tvarů a dutin zápustek a forem
– hloubení otvorů malých průměrů– odstraňování otřepů– dělení materiálů
• s mechanickým odstraňováním (někdy označované jako anodomechanické obrábění):– broušení, lapování, honování
Povrchové obrábění bez odstraňování produktů vzniklých chemickými reakcemi:
– leštění– povrchové značení
Obrábění ultrazvukemPrincip :₋ obrobek (i elektricky nevodivý) je
obráběn jemnými zrny brusiva, které jsou rozkmitávány nástrojem
₋ nástroj kmitá vysokou frekvencí 20-30 kHz s amplitudou 0,1 - 0,001 mm
₋ do místa obrábění se přivádí brusná emulze (kapalina s jemnými zrny brusiva)
Zařízení pro obrábění ultrazvukem: 1 – generátor ultrazvukových kmitů, 2 – systém pro vytvoření mechanických kmitů, 3 – přívod brousicích zrn a kapaliny, 4 – obrobek, 5 – nástroj
Obrábění ultrazvukem - nástroje
nerotační dutiny otevřené drážky kruhové díry
závity průchozí drážky tvarové drážky
Obrábění ultrazvukemPříklady výrobků – obrábění ultrazvukem
Zdroje
• www.mmspektrum.com• Přednáška• Vzorová semestrální práce na předmět Úvod
do strojírenství
Děkujeme za pozornost
Recommended