17241309-OBRADA-METALA-REZANJEM

MAINSKI FAKULTET - KRAGUJEVAC

BOGDAN NEDI MIODRAG LAZI

PROIZVODNE TEHNOLOGIJE

OBRADA METALA REZANJEM PREDAVANJA

Kragujevac, 2007.

PROIZVODNE TEHNOLOGIJE

OBADA METALA REZANJEM

skripta Autori: Dr Bogdan Nedi, vanredni profesor

Mainski fakultet, Kragujevac

Dr Miodrag Lazi, redovni profesor Mainski fakultet, Kragujevac

Mainski fakultet

34000 Kragujevac Sestre Janji 6

Viegodinji rad autora skipte i ostalih saradnika Laboratorije za obradu metala rezanjem Mainskog fakulteta u Kragujevcu, omoguio je izradu velikog broja publikavija iz oblasti proizvodnih tehnologija, posebno obrade metala rezanjem. Mnogobrojne knjige, udbenici i prirunici sadre obilje saznanja i podataka do kojih su saradnici doli kroz dogogodinji struni rad i istraivanja i veoma korisno slue kako studentima tako i inenjerima - strunjacima u praksi za svakodnevno reavanje niza problema. Ova skripta je namenjena studentima osnovnih akademskih studija Mainskog fakulteta u Kragujevcu i bazirana je na nastavnom planu i programu zajednikog predmeta PROIZVODNE TEHNOLOGIJE (deo koji se odnosi tehnologije obrade metala rezanjem). Skripta sadri osnovne i neophodne podatke potrebne za razumevanje problematike definisanje tehnologija i tehnolokih postupaka, izbor i primenu alata, pribora, merne opreme, mainai parametara reima obrade u obradi metala rezanjem. Skripta sadri i neophodne podatke potrebne za ovladavanje znanjima na laboratorijskim vebama i izradu samostalnog rada. Autori

S A D R A J 1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA 1

1.1. Proizvodne tehnologije 1 1.2. Tehnologije mainogradnje 1 1.3. Tehnologije obrade 3 1.4. Obrada metala rezanjem 5

1.4.1. Postupci obrade metala rezanjem 5 1.4.2. Osnovi procesa rezanja 7 1.4.3. Osnovna kretanja alata i predmeta obrade 10 1.4.4. Osnovna geometrija reznog alata 11 1.4.5. Tribomehaniki sistem u obradi metala rezanjem 13 1.4.6. Naune oblasti OMR 14

2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI 15 2.1. Obradni sistemi 15 2.2. Obradni procesi 15 2.3. Maine u obradi metala rezanjem 17

2.3.1. Prenosnici alatnih maina 18 2.4. Rezni alati 20

2.4.1. Klasifikacija reznih alata 20 2.4.2. Oblik i osnovni konstruktivni elementi reznih alata 21 2.4.3. Alatni materijali 27

2.5. Pomoni pribori 31 2.5.1. Uloga i klasifikacija pribora 31 2.5.2. Univerzalni (stezni) pribori 32 2.5.3. Specijalni pribori 36

2.6. Merni pribori (merila) 37 2.6.1. Osnovi merenja i kontrole 37 2.6.2. Sredstva merenja i kontrole (merila) 38

3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM 43 3.1. Obrazovanje strugotine 43

3.1.1. Mehanizam nastanka strugotine 43 3.1.2. Vrste i oblici strugotine 45 3.1.3. Naslaga na reznom klinu alata 46 3.1.4. Faktor sabijanja strugotine 47

3.2. Mehanika rezanja 49 3.2.1. Otpori rezanja pri ortogonalnom rezanju 49 3.2.2. Snaga rezanja i pogonska snaga maine 51

3.3. Termodinamika rezanja 52 3.3.1. Toplota rezanja 52 3.3.2. Temperatura rezanja 54

3.4. Tribologija rezanja 55 3.4.1. Priroda tribolokih procesa 55 3.4.2. Habanje reznih elemenata alata 57

3.4.3. Obradljivost materijala 64 3.4.4. Sredstva za hladjenje i podmazivanje - SHP 65

3.5. Kvalitet obrade 71 3.5.1. Tanost obrade 71 3.5.2. Kvalitet obradjene povrine 72

3.6. Ekonomika rezanja i reimi obrade 77 3.6.1. Struktura vremena obrade 77 3.6.2. Trokovi obrade 78 3.6.3. Postojanost alata 79

4. OBRADA STRUGANJEM 81 4.1 Proizvodne operacije i alati 81

4.1.1 Proizvodne operacije u obradi struganjem 82 4.1.2 Alati u obradi struganjem 83

4.2 Otpori i snaga rezanja 88 4.2.1 Otpori rezanja 88 4.2.2 Snaga maine 89

4.3 Reim obrade u obradi struganjem 89 4.3.1 Korak u obradi struganjem 90 4.3.2 Brzina rezanja u obradi struganjem 91

4.4 Maine u obradi struganjem 91 4.4.1 Strugovi za pojedinanu proizvodnju 92 4.4.2 Strugovi za serijsku proizvodnju 93 4.4.3 Strugovi za masovnu proizvodnju 94

5. OBRADA BUENJEM 95 5.1 Proizvodne operacije i alati 95

5.1.1 Osnovna kretanja 95 5.1.2 Proizvodne operacije u obradi buenjem 96 5.1.3 Alati u obradi buenjem 98

5.2 Otpori i snaga rezanja 102 5.2.1 Obrada buenjem 102

5.3 Reim obrade u obradi buenjem 103 5.4 Maine u obradi buenjem 104

5.4.1 Jednovretene builice 104 5.4.2 Vievretene builice 106

6. OBRADA GLODANJEM 108 6.1 Proizvodne operacije i alati 108

6.1.1 Osnovna kretanja 108 6.1.2 Proizvodne operacije obrade glodanjem 110 6.1.3 Alati u obradi glodanjem 112

6.2 Otpori i snaga rezanja 115 6.2.1 Otpori rezanja 115 6.2.2 Snaga maine 116

6.3 Reim obrade u obradi glodanjem 116 6.3.1 Korak po zubu 117

6.3.2 Brzina rezanja u obradi glodanjem 117 6.4 Podeoni aparati 118 6.5 Maine u obradi glodanjem 120

7. OBRADA TESTERISANJEM 125 7.1 Osnovne operacije i alati 125

7.1.1 Proizvodne operacije u obradi testerisanjem 125 7.1.2 Alati u obradi testerisanjem 126

7.2 Brzina rezanja 127 7.3 Maine u obradi testerisanjem 127

8. OBRADA RENDISANJEM 129 8.1 Proizvodne operacije 129 8.2 Alati u obradi rendisanjem 131 8.3 Otpori i snaga rezanja 132 8.4 Reim obrade u obradi rendisanjem 133 8.5 Maine u obradi rendisanjem 134

8.5.1 Kratkohode rendisaljke 135 8.5.2 Dugohode rendisaljke 136 8.5.3 Vertikalne rendisaljke 136

9. OBRADA PROVLAENJEM 137 9.1 Proizvodne operacije i alati 137 9.2 Otpori rezanja i snaga maine 142

9.2.1 Otpori rezanja i vuna sila maine 142 9.3 Reim obrade u obradi provlaenjem 142 9.4 Maine u obradi provlaenjem 143

10. OBRADA BRUENJEM 145 10.1 Proizvodne operacije 145 10.2 Alati u obradi bruenjem 149 10.3 Otpori i snaga rezanja 151 10.4 Reim obrade u obradi bruenjem 151 10.5 Maine u obradi bruenjem 153

11. IZRADA NAVOJA 155 11.1 Izrada navoja na strugu 155 11.2 Izrada navoja na builici 157 11.3 Izrada navoja na glodalici 157 11.4 Specijalni postupci izrade navoja 158

12. IZRADA ZUPANIKA 159 12.1 Izrada cilindrinih zupanika glodanjem 159

12.1.1 Izrada zupanika pojedinanim rezanjem 159 12.1.2 Izrada zupanika relativnim kotrljanjem 160

12.2 Izrada cilindrinih zupanika rendisanjem 161 12.2.1 Izrada zupanika relativnim kotrljanjem 161

12.3 Izrada koninih zupanika 162 12.3.1 Izrada koninih zupanika glodanjem 162 12.3.2 Izrada koninih zupanika rendisanjem 163

12.4 Izrada zupanika provlaenjem 163 12.5 Zavrna obrada zupanika 164

12.5.1 Obrada zupanika bruenjem 164 12.5.2 Obrada zupanika ljuenjem (brijanjem) 164 12.5.3 Obrada zupanika glaanjem (poliranjem) uparivanjem 164

13. NOVI POSTUPCI OBRADE 165 13.1 Visokoproduktivni postupci obrade 165 13.2 Nekonvencionalni postupci obrade 166

13.2.1 ECM - Elektrohemijska obrada 167 13.2.2 EDM - Elektroeroziona obrada 168 13.2.3 EUS - Ultrazvuna obrada 169 13.2.4 LBM - Obrada laserom 170 13.2.5 PJM - Obrada plazmom 170 13.2.6 CM Hemijska obrada 171 13.2.7 AJM i WJM obrada 172 13.2.8 Ostali NPO obrade 172

14. LITERATURA 173

Prilig 1. Pitanja za kolokvijum iz PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA - OMR

Prilog 2. Pitanja za zavrni ispit iz PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA - OMR

1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA 1.1 PROIZVODNE TEHNOLOGIJE Tehnologija (od grkih rei tehnos - zanat, logos - nauka) je nauka koja prouava procese i postupke prerade sirovina (ruda i sl.) u polufabrikate i gotove proizvode. Ona obuhvata materijalne i nematerijalne procese i deli se na:

neproizvodnu ili nematerijalnu i proizvodnu ili materijalnu tehnologiju.

Neproizvodne tehnologije prouavaju problematiku transformacije ili prerade energije i informacija, transporta i organizacije transporta, skladitenja, uvanja i ispitivanja materijala i proizvoda i sl.

Proizvodne tehnologije su tehnologije prerade sirovina i izrade polufabrikata i proizvoda razliitih tipova i namena (alatnih maina, automobila, aviona, brodova ...). To su tehnologije kojima se menja:

sutina materije (dobijanje gvoa, elika, bakra i drugih metala, granulata za izradu sinterovanih delova i delova od plastike, drobljenje, mlevenje i rastvaranje sirovina ...),

oblik, dimenzije i karakteristike delova i proizvoda i struktura materijala i estetski izgled proizvoda (termika i hemijskotermika

obrada, povrinska zatita, tehnologija modifikovanja povrina ...). Razvoj tehnologija je inicirao veliki broj postupaka izrade proizvoda u razliitim oblastima ivota, tako da se prema nameni proizvodne tehnologije dele na:

tehnologije mainogradnje, tehnologije prerade plastinih masa, tehnologije prerade drveta, tehnologije prerade papira, tehnologije prehrambene industrije, tehnologije dobijanja cementa itd.

1.2 TEHNOLOGIJE MAINOGRADNJE Prerada materijala (metala i nemetala) i oblikovanje razliitih delova (vratila, zavrtnjeva, navrtki, zupanika i sl.), podsklopova i sklopova (spojnica, kuita, menjaa, prenosnika ...) i proizvoda (alatnih maina, automobila itd.) se ostvaruje primenom razliitih tehnologija mainogradnje. Izuava osobine metala, nemetala i legura i postupke njihove prerade u poluproizvode ili proizvode. Postoji est osnovnih tehnologija, to su tehnologije:

materijala, obrade,

Proizvodne tehnologije

2

termike i hemijsko-termike obrade, montae, povrinske zatite i modifikovanja povrina.

Tehnologija materijala prouava postupke prerade sirovina, problematiku dobijanja materijala, osobine, namenu, sisteme oznaavanja i metode ispitivanja materijala.

Tehnologija obrade prouava postupke izrade i obrade (oblikovanja) mainskih delova eljenog oblika i dimenzija od polufabrikata, dobijenih livenjem, kovanjem, valjanjem i sl. Pojednostavljeno reeno obuhvata problematiku izrade i oblikovanja gotovih delova (slika 1.1).

Polufabrikat - sirovina( )pripremak

Gotov deo( )izradak

Predmet obrade( )obradak

tehnologija obraderezanjem

SREDSTVA RADA:* alatna ma ina* rezni alati, pribori* merila i drugi ure|aji* upravlja ki sistem

TEHNOLO KA ZNANJA:* redovnim obrazovanjem* permanentnim usavr avanjem* kroz prakti an rad

know

-how

Slika 1.1. Ilustracija postupka obrade

Tehnologija termike obrade (arenje, kaljenje, poboljanje, normalizacija, otputanje...) obuhvata postupke promene strukture, hemijskog sastava i mehanikih osobina (tvrdoa, vrstoa, ilavost itd.) materijala. Hemijskotermikom obradom (cementacija, nitriranje, cijanizacija...) menjaju se karakteristike povrinskog sloja obraenih delova.

Postupcima montae se, od delova, formiraju podsklopovi, sklopovi i proizvodi razliite funkcionalnosti i namene.

Tehnologija povrinske zatite obezbeuje: zatite metalnih delova i konstrukcija od tetnog dejstva razliitih hemijskih

uticaja okoline (kiselina, baza, soli, gasova, kiseonika iz vazduha itd.) i poboljanje estetskog izgleda delova i proizvoda

Ostvaruje se: metalom: cinkovanje, kadmijumizacija, pobakrenje, kalaisanje, niklovanje,

hromiranje, posrebrivanje, pozlaivanje ..., nemetalom: emajliranje, bojenje, lakiranje, premazivanje sredstvima za

konzerviranje... i hemijskim i elektrohemijskim postupcima: bruniranje, fosfatiranje...

1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA

3

Tehnologijama modifikovanja povrina se obezbeuje poboljanje karakteristika povrinskih slojeva, veka trajanja i pouzdanosti mainskih delova i tehnikih sistema. Poznate su pod nazivom i povrinske tehnologije. Dve osnovne tehnologije su tehnologije: nanoenja prevlaka i modifikovanja povrinskih slojeva. Tehnologijama nanoenja prevlaka nanose se ili deponuju anti-habajue, zatitne, dekorativne, optike, regenerativne i druge prevlake na povrinu mainskog dela. Najee koriene tehnologije su:

CVD - hemijsko taloenje prevlaka, PVD - fiziko taloenje prevlaka, termalni postupci (gasni, elektroluni, plazma sprej, laserski), galvanizacija, elektroforeza (anaforeza i kataforeza), TD (difuzioni) postupci, nanoenja prevlaka vrstih maziva (molibden disulfid...) , plastifikacija, nanoenja neorganskih prevlaka (oksidne prevlake, fosfatiranje,

hromiranje, emajliranje ...), nanoenja organskih prevlaka (gumiranje, bojenje i lakiranje).

Tehnologijama modifikovanja povrinskih slojeva se menja hemijsko, strukturno i fizikometalurko stanje materijala u povrinskim slojevima. Najee koriene tehnologije modifikovanja su:

a) Termika obrada Poboljanje, Kaljenje itd.

b) Termohemijski i hemijski postupci nitriranje (klasino, plazma ...) cementacija karbonitriranje difuziona metalizacija (boriranje, siliciranje, alitiranje ...) bruniranje ...

c) Jonska implantacija d) Deformaciono otvrdnjavanje ....

1.3 TEHNOLOGIJE OBRADE

Tehnologija obrade prouava problematiku izrade i oblikovanja gotovih delova. Zavisno od osnovnih principa uklanjanja vika materijala i oblikovanja gotovih delova (korienjem mehanike ili drugih vidova energije) tehnologije obrade se dele na:

tehnologije mehanike obrade i nekonvencionalne postupke obrade.

U tehnologije obrade spadaju i novi postupci obrade kao to su postupci: visokoproduktivne obrade, obrade na suvo, bez primene SHP, brze izrade prototipa, mikro obrade, nano obrade...


4

Tehnologija mehanike obrade prouava problematiku izrade i oblikovanja gotovih delova mehaniim putem (delovanjem alata na predmet obrade). Postupci mahanike obrade se dele na postupke:

sa uklanjenjem vika materijala (sa skidanjem strugotine) i bez uklanjanja vika materijala (bez skidanja strugotine).

Obrada bez skidanja strugotine obezbeuje obradu i oblikovanje bez ili sa neznatnim uklanjanjem vika materijala. To su postupci:

Obrade livenjem, Obrade spajanjem, Obrade deformisanjem.

Obrada livenjem (slika 1.2.a) obuhvata livenje elika, sivog liva, obojenih metala i nematala u pesku, kokili, pod pritiskom, u obliku kouljice, centrifugalno...

Elektrootporno - ta kasto zavarivanjeb) Zavarivanje

ianaelektroda

Kotur saicom

Za titni gas(Argon)

MIG postupakZavarivanje u za titi argona

topljivom metalnom elektrodom

2

5 4

1

3

1 - kalup2 - pogonski ure|aj3 - te~ni SL4 - zidovi kalupa5 - gotov deo (izradak)

Centrifugalno livenje u vertikalnomrotiraju em kalupu

1

2

3

4

78

5

6

1 - jezgro2 - gotov deo (izradak)3 - gornji deo kalupa4 - donji deo kalupa5 - elementi za vezivanje6 - optere enje7 - ulivni sistem8 - ispusni otvor

Izgled kalupa za livenje u pesku

a) Livenje

c) Obrada metala deformisanjem

F

v

F

v

duboko izvla enje lima

Gornji pokretni deo

Donji nepokretni deo

Kovanje u kalupu

oblikagotov deo(izradak)

matrica

Slika 1.2. Postupci mehanike obrade bez uklanjanja vika materijala

Obrada spajanjem (slika 1.2b) obuhvata postupke zakivanja, lemljenja, zavarivanja, lepljenja ...

Obrada deformisanjem (slika 1.2c) predstavlja postupke kovanja, prosecanja i


5

probijanja, dubokog izvlaenja, savijanja ...

Obrada sa skidanjem strugotine (slika 1.3) podrazumeva postupke obrade kod kojih se oblikovanje ostvaruje uklanjanjem vika materijala. To su:

Bravarski radovi - runa obrada (seenje, turpijanje ...) i Obrada metala rezanjem.

Obrada metala rezanjem (struganje, buenje, glodanje ...) je postupak oblikovanja uklanjanjem vika materijala mehanikim putem alatima najee znatno vee tvrdoe od tvrdoe materijala predmeta obrade.

D d

obrada struganjema) Obrada metala rezanjem

b) Nekonvencionalni postupci obrade

A Kelektrolit

A - anoda - predmet obradeK - katoda - alat

ECM - elektrohemijska obrada

dielektrikum

EDM - elektroeroziona obrada

alat

predmet obrade

obrada bu enjem

alat

alatpredmet obrade

predmetobrade

Slika 1.3. Ilustracija nekih postupaka obrade metala rezanjem

Nekonvencionalni postupci obrade - NPO (elektrohemijska - ECM, elektroeroziona - EDM, laserska obrada ...) su postupci oblikovanja uklanjanjem vika materijala razliitim fiziko-hemijskim mehanizmima, korienjem elektrine, hemijske, svetlosne, magnetne i drugih vidova energije.

1.4 OBRADA METALA REZANJEM 1.4.1 Postupci obrade metala rezanjem Postupci obrade metala rezanjem su postupci oblikovanja (promene oblika, dimenzija, hrapavosti obraene povrine i karakteristika povrinskog sloja) uklanjanjem vika materijala mehanikim dejstvom reznog alata na predmet obrade (slika 1.4). Najee se razvrstavaju na postupke:

prethodne - grube obrade i zavrne - fine obrade

Postupci prethodne obrade (struganje, buenje, glodanje, rendisanje ... ) imaju, prvenstveni, cilj da uklone to veu koliinu materijala. Postupcima zavrne obrade (razvrtanje, provlaenje, bruenje, honovanje, lepovanje ...) se ostvaruje zahtevani kvalitet obrade (tanost i kvalitet obraene povrine).

Osnovni postupci OMR su: struganje, buenje, glodanje, testerisanje (odsecanje), rendisanje, provlaenje, bruenje i glaanje (lepovanje, superfini, honovanje i poliranje).


6

POSTUPCI OBRADE META LA REZANJEM

alatima definisane geometrije alatima nedefinisane geometrijestruganje

uzdu`no popre~nobu{enje

bu{enje pro{ irivanje razvrtanjeglodanje

obimno ~eonoprovla~enje

odsecanje

rendisanje

bru{enje

spolja{njekru`no

ravno

lepovanje

superf ini{

honovanje

poliranje* ~etkama* obrtnim diskovima* elektrohemijsko

Slika 1.4. Postupci obrade metala rezanjem

Postupci OMR se razvrstaju i prema obliku obraivanog dela na postupke (slika 1.5): obrade rotacionih delova (osovine, vratila ...)


7

obrade prizmatinih povrina (kuita, blokovi motora ...) izrade navoja (spoljanjeg, unutranjeg ...) izrade zupanika (cilindrinih, koninih ...) izrade oljebljenih vratila ....

izrada zuba zup anika pojedina nimrezanjem

izrada navoja vretenastimglodalima

izrada navoja bu enjemizrada navoja struganjem

izrada zup anika relativnimkotrljanjem

c) Izrada o ljebljenih vratila

b) Izrada zup anika

a) Izrada navoja

spolja nji

unutra nji

Slika 1.5. Postupci izrade navoja, zupanika i oljebljenih vratila

U postupke OMR se esto ubrajaju i kombinovani postupci obrade kao to su postupci: vibracionog rezanja, obrade u abrazivnoj sredini, obrade na povienim temperaturama, ojaanja povrinskih slojeva deformisanjem, nareckivanja i sl. To su razliiti postupci kojima se obezbeuje poboljanje efekta obrade klasinih postupaka.

1.4.2 Osnovi procesa rezanja Proces rezanja nastaje prodiranjem reznog klina alata (1), brzinom v, u materijal predmeta obrade (2), slika 1.6. Prodiranjem reznog klina alata, pod dejstvom spoljanje


8

sile (sile rezanja F), dolazi do pretvaranja vika materijala debljine a (dubina rezanja) u strugotinu (3) debljine as.

4 5

2

3 1

Va

as F

obrada bu enjem

obrada struganjem

6 7

67

Slika 1.6. Osnovi procesa rezanja

U procesu rezanja se uoavaju tri osnovne povrine: Obraivana povrina (4), Obraena povrina (5) i Povrina rezanja (6)

Obraivana povrina je povrina koja prethodi obradi i nalazi se ispred reznog klina. To je povrina koja se potpuno ili delimino uklanja u procesu rezanja. Obraena povrina je povrina nastala kao rezultat procesa rezanja. Nalazi se iza reznog klina i karakterie je tanost oblika i dimanzija, povrinska hrapavost i veliina i osobine povrinskog sloja. Povrina rezanja je povrina predmeta obrade koja se nalazi u direktnom kontaktu sa reznim alatom. To je povrina koju obrazuje rezna ivica alata u toku rezultujueg kretanja. Dve grupe osnovnih parametara obrade su:

Tehnoloki parametri obrade i Geometrijski parametri obrade

Tehnoloki parametri obrade (slika 1.7) su: a, mm - dubina rezanja, s, mm/o - korak ili vp, mm/min - brzina pomonog kretanja i v, m/min - brzina rezanja ili n, o/min - broj obrta.


9

S

V, n

struganje

V, n

Vp

glodanjeD d

D

a

a

h

h 1

2

2

1

1

Slika 1.7. Tehnoloki parametri obrade u obradi struganjem i glodanjem

Dubina rezanja a, mm je vrednost debljine sloja materijala koji se uklanja u procesu rezanja, odreena rastojanjem obraivane (1) i obraene povrine (2):

2dDa = , mm pri obradi rotacionih delova i

,1hha = mm pri obradi prizmatinih delova. Korak (posmak) s, mm/o je pomeranje alata ili predmeta obrade u pravcu pomonog kretanja za jedan obrt alata ili predmeta obrade, za jedan zub alata s1, mm/z (glodanje), za jedan dupli hod alata ili predmeta obrade s, mm/dh (rendisanje) ili jedan hod alata s, mm/hod (ravno bruenje). Brzina pomonog kretanja vp, mm/min je pomeranje alata ili predmeta obrade u jedinici vremena.

Brzina rezanja v, m/min ili v, m/s (bruenje) je preeni put glavne rezne ivice alata u jedinici vremena.

Osnovni geometrijski parametri obrade su: irina reznog sloja b, debljina reznog sloja h i povrina poprenog preseka reznog sloja A.

U obradi struganjem (slika 1.8), na primer, irina i debljina reznog sloja su:

sin;sin == Shab ,

gde je - napadni ugao.

S

b

a

hD d

A B

E

CD

Slika 1.8. Rezni sloj u obradi struganjem


10

U procesu rezanja vei deo vika materijala CE uklanja glavno seivo i pretvara u strugotinu. Manji deo obraivane povrine BE, uz obraenu povrinu, koji obrazuje pomona rezna ivica AE, ostaje na obraenoj povrini kao sastavni deo mikrogeometrije obraene povrine. Zato je nominalna povrina poprenog preseka reznog sloja ograniena konturom ABCD i iznosi: hbSaA = . 1.4.3 Osnovna kretanja alata i predmeta obrade Da bi se proces rezanja ostvario neophodno je da postoje relativna kretanja alata i predmeta obrade. Na mainama za obradu metala rezanjem se realizuju osnovna i dopunska kretanja (slika 1.9). Osnovna kretanja se izvode u toku procesa obrade, a dopunska na poetku i kraju procesa obrade ili u prekidima. Osnovna kretanja se dele na: glavna i pomona.

S (2)

V, n (1)

struganje

V, n (1)

V (2)p

glodanje

S (2)V, n (2)

bu enje

V , Vr p

n (1)L

S (2)

rendisanje

S (2)

V, n (1)

razvrtanje

S (2)a

V ,n (1)

tt

V ,n (2)

rr

bru enje

D

D

D

L

Slika 1.9. Glavna (1) i pomona kretanja (2, 3) u obradi metala rezanjem

Glavna kretanja (kretanje 1, slika 1.9) su kretanja koja omoguavaju stvaranje strugotine i nastanak procesa rezanja. Definisana su:

brzinom rezanja - v, m/min ili m/s (obrada bruenjem), brojem obrta n: ,

=D

v1000n o/min

brojem duplih hodova nL, dh/min (rendisanje) ili hodova nL, hod/min (ravno bruenje):

Lv1000nL

= , dh/min (hod/min).


11

gde su, pored poznatih veliina: D, mm - prenik predmeta obrade ili alata i L, mm - duina hoda alata ili predmeta obrade u pravcu glavnog kretanja.

Pomona kretanja (kretanja 2 i 3) obezbeuju nastavak procesa rezanja. Definisana su:

korakom - s, mm/o; mm/dh; mm/hod, korakom po zubu s1, mm/z: s1 = s / Z ili

brzinom pomonog kretanja - sp, mm/min: ,SnVp = mm/min gde je, pored poznatih veliina, Z - broj zuba alata. Glavna i pomona kretanja mogu biti: obrtna i/ili pravolinijska, a izvode ih: rezni alat, predmet obrade ili rezni alat i predmet obrade.

Dopunska kretanja su kretanja kojima se alat i predmet obrade dovode u taan meusobni poloaj (primicanje, odmicanje ili podeavanje poloaja alata i sl.).

1.4.4 Osnovna geometrija reznog alata Svi rezni alati (slika 1.10) se sastoji od najmanje dva dela:

tela alata na kome se nalaze rezni elementi alata (rezni klin) i drke ili otvora u telu alata, preko kojih se izvodi postavljanje i privrivanje

alata na nosa alata i mainu.

Rezni klin alata ispunjava osnovnu ulogu reznih alata, obezbeujui rezanje (uklanjanje vika materijala). Rezni alati (slike 1.10 i 1.11) u svom osnovnom obliku imaju zajedniki geometrijski oblik - rezni klin (slika 1.12.b).

12

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

1 2

2

1

Slika 1.10. Neki od alata u obradi metala rezanjem


12

dr katelo

osnova

grudnapovr ina

grudnapovr ina

le napovr ina

le napovr ina

glavnose ivo

glavnose ivopopre nose ivo

pomo no

se ivo

strugarski no valjkasto glodaloJUS K.D2.020

telo

otvor

rub(fazeta)

spiralna burgija

telo dr ka

rub (fazeta) Slika 1.11. Osnovni delovi reznih alata

Na reznom klinu alata se uoavaju karakteristine povrine, linije i take: grudna povrina, GP - povrina po kojoj klizi strugotina, lena povrina, LP - povrina okrenuta prema povrini rezanja i pomona lena povrina, PLP - povrina reznog klina alata okrenuta prema

obraenoj povrini predmeta obrade.

Presek grudne i lene povrine reznog klina alata predstavlja glavno seivo - GS ili glavnu reznu ivicu alata - GRI, a presek grudne i pomone lene povrine pomono seivo - PS ili pomonu reznu ivicu - PRI. Presek glavnog i pomonog seiva je rezni vrh alata - RV.

dr ka

osnovaalata (no a)

Ps

Pr

PoPn

Z

YX

rezni klin

LP

GP

a

GS

a) Tehnolo ki koordinatni sistem

b) Osnovna geometrija reznogklina alata

Slika 1.12. Koordinatne ravni tehnolokog koordinatnog sistema i osnovna geometrija

reznog klina alata Osnovna geometrija reznog alata je geometrija reznog klina alata (slika 1.12.b). Prema standardu JUS K.A2.010 definisanje i utvrivanje geometrije se izvodi korienjem dva koordinatna sistema:

tehnolokog - definisanje geometrije reznih alata kao geometrijskog tela pri njegovoj izradi, otrenju i kontroli (osnovna geometrija alata) i


13

kinematskog - definisanje geometrije alata u procesu rezanja (kinematska geometrija alata).

Tehnoloki koordinatni sistem (slika 1.12.a) ine etiri ravni: osnovna ravan Pr - ravan koja prolazi kroz posmatranu taku na seivu alata i

paralelna je ili upravna na neku ravan ili osu alata od znaaja za izradu i otrenje alata ili kontrolu geometrije alata. Moe se definisati i kao ravan koja sadri osu predmeta obrade ili alata i normalna je na vektor brzine u taki u kojoj se posmatra geometrija alata,

ravan rezanja Ps - ravan tangencijalna na glavnu reznu ivicu (sadri glavnu reznu ivicu alata) i normalna je na osnovnu ravan,

normalna ravan Po - ravan upravna na osnovnu i ravan rezanja i normalna ravan na glavno seivo Pn - ravan normalna na glavnu reznu ivicu

ili tangentu na seivo u posmatranoj taki. Poloaj grudne i lene povrine reznog klina alata odreen je osnovnom geometrijom alata (slika 1.12.b), koja obuhvata tri ugla:

leni ugao - ugao izmeu lene povrine reznog klina alata i ravni rezanja, grudni ugao - ugao izmeu grudne povrine reznog klina alata i osnovne

ravni i ugao klina - ugao izmeu grudne i lene povrine reznog klina alata.

Vrednosti uglova reznog klina alata se definiu (mere), najee, u normalnoj ravni Po (osnovni uglovi reznog klina sa ili bez indeksa - , , ). Mogu se definisati i normalni (, , - u normalnoj ravni na glavno seivo Pn), radijalni i aksijalni uglovi reznog klina alata.

1.4.5 Tribomehaniki sistem u obradi metala rezanjem Proces rezanja u svim vrstama obrade metala rezanjem se ostvaruje u tribo-mehanikom sistemu (TMS) iju strukturu ine (slika 1.13):

rezni klin alata, predmet obrade i sredstvo za hlaenje i podmazivanje.

Tribomehaniki sistem predstavlja skup meusobno povezanih elemenata u jednu celinu radi ostvarivanja postavljenog cilja: uklanjanje vika materijala i oblikovanje delova uz minimalne trokove izrade i maksimalnu proizvodnost, tanost i kvalitet obrade.

Materijal

Energija

Informacija

Obra enapovr ina

1 - rezni alat2 - predmet obrade3 - sredstvo za hla enje i podmazivanje - SHP

2

1

3

V

Slika 1.13. Tribomehaniki sistem u obradi metala rezanjem

Pored strukture, TMS karakteriu ulazne i izlazne veliine.


14

Ulazne veliine su: materijal, energija i informacija.

Materijal se odnosi na materijal predmeta obrade i pomoni materijal (sredstva za hlaenje i podmazivanje, ulja za podmazivanje prenosnika i voica alatnih maina itd.). Polazni materijal ili polufabrikat se naziva pripremak, materijal ili deo u toku obrade obradak (predmet obrade), a gotov deo izradak. Energija se troi na ostvarivanje procesa rezanja, savlaivanje otpora rezanja, otpora kretanju izvrnih organa obradnog sistema i ostvarivanje potrebnih kretanja alata i predmeta obrade. Informacija obezbeuje upravljanje procesom rezanja. Predstavljaju skup podataka o mainama, alatima, priborima, pripremku, mernim i kontrolnim sredstvima, reimima obrade, sistemima upravljanja procesom itd.

Izlazne veliine iz tribomehanikog sistema su: informacija, energija i materijal.

Izlazne informacije su transformisane ulazne informacije i obuhvataju skupove podataka o: kvalitetu obrade (tanost oblika, poloaja i ostvarenih mera i kvalitet obraenih povrina), proizvodnosti i ekonominosti obrade. Izlazna energija je transformisana ulazna energija, toplotna i kinetika energija elastinih deformacija i vibracija elemenata tehnolokog sistema (maina - rezni alat - pribor - predmet obrade). Izlazni materijal je izradak i otpadni materijal (strugotina, utroeno sredstvo za hlaenje i podmazivanje, utroeno ulje za podmazivanje i sl.).

1.4.6 Naune oblasti OMR Proces rezanja prati pojava otpora kretanju reznog klina alata kroz materijal predmeta obrade, toplote i visokih temperatura u zoni rezanja, trenja u zonama kontakta alata i predmeta obrade i habanja alata.

Mehanika procesa rezanja je deo nauke o obradi metala rezanjem posveen problematici odreivanja vrednosti otpora i brzina rezanja i dinamikog ponaanja elemenata obradnog sistema. Termodinamika procesa rezanja je posveena problemima generisanja i odvoenja toplote iz zone rezanja (obrade), kao i odreivanja temperatura rezanja.

Tribologija rezanja obuhvata prouavanje procesa trenja u zonama kontakta alata i predmeta obrade i procesa habanja reznih elemenata alata.

Ekonomika procesa rezanja je oblast nauke o OMR posveen problematici trokova obrade i obezbeenja maksimalnih tehno - ekonomskih efekata obrade (minimalne cene kotanja proizvoda, maksimalnog profita i sl.).

2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI 2.1 OBRADNI SISTEMI Sistemi za obradu rezanjem ili obradni sistem (slika 2.1) se sastoji od sredstava rada i obradnih procesa, sa karakteristinim ulaznim i izlaznim veliinama, prikazanim na slici.

SISTEM ZA OBRADU METALA

SREDSTVARADA

OBRADNIPROCESI

Ma inaRezni alatPriborMeriloPredmet obrade- obradak

Procesiobrade

Pomo niprocesi

Informacije

Energija

Pripremak(sirovina)

Informacije

Energija

Izradak(gotov deo)

Otpadnimaterijal

Pomo nimaterijal

Slika 2.1. Struktura sistema za obradu rezanjem

Sredstva rada obuhvataju pet podsistema i to podsisteme: maina, reznih alata, pribora, mernih instrumenata - merila i predmeta obrade. Podsistem maina ini jedna ili vie alatnih maina sa svim instalacijama i agregatima. Podsistem alata se sastoji od jednog ili vie reznih alata za izvoenje procesa obrade. Podsistem pribora obuhvata sve standardne, univerzalne i specijalne pribore za pozicioniranje, voenje i stezanje alata i obratka. Podsistem merila ine univerzalna i specijalna sredstva merenja i kontrole (prema standardima sistema upravljanja kvalitetom ISO 9001:2001 oprema za merenje, kontrolisanje i ispitivanje). Jedan ili vie predmeta obrade ine podsistem predmeta obrade.

2.2 OBRADNI PROCESI Obradni procesi se sastoje od:

procesa obrade (direktnih ili efektivnih procesa) i pomonih ili dopunskih procesa.

Procesi obrade su procesi direktne transformacije predmeta obrade u gotov proizvod ili poluproizvod za dalju obradu (struganje, buenje, glodanje...). Pomoni procesi omoguavaju izvoenje procesa obrade (pozicioniranje i stezanje alata i predmeta obrade, odlaganje predmeta obrade, ukljuivanje i iskljuivanje maine...).


16

Tehnoloki ili obradni proces (proces izrade delova ili proizvoda) se realizuje kroz tehnoloke postupke obrade. Tehnoloki postupak je skup svih obrada na predmetu obrade u toku izrade na odgovarajuim mainama, uz primenu reznog, steznog i mernog alata. Elementi tehnolokog postupka su tehnoloke operacije ili jednostavno operacije. Operacija je obrada pripremka na jednoj maini (jednom radnom mestu) uz jednu pripremu maine. Broj operacija je broj priprema ili broj maina (kada se operacija poklapa sa obradnim procesom) ili broj pozicija obrade. Dva osnovna principa projektovanja tehnolokih procesa (slika 2.2) su sa:

diferencijacijom i koncentracijom operacija. DIFERENCIJACIJA OPERACIJA KONCENTRACIJA OPERACIJA

Gotov deo - izradak

Operacija 10: Operacija 50:Popre na obrada Popre na obrada

Operacija 10:Obrada jedne strane

Operacija 20:Obrada druge strane

Operacija 20: Operacija 60:Uzdu na obrada Uzdu na obrada

Operacija 30: Operacija 70:Bu enje otvora Obaranje ivice

Operacija 40:Obaranje ivice

Zahvati:1 - Popre na obrada2 - Uzdu na obrada (2 prolaza)3 - Bu enje otvora4 - Obaranje ivice

Zahvati:1 - Popre na obrada2 - Uzdu na obrada3 - Obaranje ivice

4

3

1 2

1 2

3

Slika 2.2. Diferencijacija i koncentracija operacija, podela operacija na zahvate i prolaze

Diferencijacija operacija podrazumeva tehnoloki proces proizvodnje kod koga su proizvodne operacije svedene na najjednostavnije elemente (zahvate). Koncentracija operacija je objedinjavanje nekoliko razliitih obrada (zahvata) na jednoj maini i u isto vreme.

2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI

17

U okviru jedne operacije moe da postoji vie podoperacija. Podoperacija predstavlja jedan poloaj predmeta obrade u odnosu na mainu i stezni alat ili pribor. Svaka operacija odnosno podoperacija se sastoji od:

zahvata i prolaza. Zahvat je proces istovremene obrade jedne ili vie povrina predmeta obrade korienjem jednog ili vie alata, bez promene reima obrade. Razlikuje se elementarni, sloeni i grupni zahvat. Elementarni zahvat je obrada jedne povrine jednim alatom. Sloeni zahvat (slika 2.3.a) je proces oblikovanja sloene povrine jednim alatom (kopiranjem ili na NU mainama). Grupni zahvat (slika 2.3.b) ini proces istovremene obrade vie povrina veim brojem alata.

Prolaz (slika 2.4) je deo zahvata u kome se jedan sloj materijala uklanja jednim alatom. Poslednjim prolazom zavrava se zahvat i proces oblikovanja i obrade posmatrane povrine.

b) Slo eni zahvat

c) Grupni zahvat

a) zahvatElementarni

Slika 2.3. Sloeni (obrada kopiranjem) i grupni zahvat (obrada viesenim alatom)

a) Jedan prolaz b) Dva prolaza Slika 2.4. Prolazi u obradi struganjem

2.3 MAINE U OBRADI METALA REZANJEM Alatne maine obezbeuju izradu i obradu delova razliitih oblika i dimenzija, poev od najjednostavnijih (vratila, osovine, osovinice i sl.) do najsloenijih (lopatice turbina, bregovi i sl.). Alatne maine se razlikuju po obliku, strukturi i konstrukciji, dimenzijama, eksploatacijskim karakteristikama i nameni. Klasifikacija maina se najee izvodi prema nameni, proizvodnoj operaciji, na: strugove, builice, glodalice, rendisaljke, testere, brusilice, maine za provlaenje, obradne centre, fleksibilne tehnoloke module, elije, centre i sisteme ....


18

Strukturni elementi univerzalnih (na primer struga - slika 2.5) i specijalnih alatnih maina se razvrstavaju na glavne ili osnovne, elemente gradnje i montae i elemente upravljanja. Glavni ili osnovni elementi su: nosei sistem, sistem voenja i pogonski sistem.

EM

no

n =n , n ,..., ni 1 2 m s =s , s ,..., si 1 2 m

glavnovreteno

nosa~alata

zadnjioslonac(konji )

prenosnikglavnogkretanja

prenosnikpomo nog

kretanja

izmenljivagrupa

zup anika

mehanizampretvaranjaobrtnog u

pravolinijskokretanje

1 2

4

367

8

510

9

1 - pogonski elektromotor; 2 - prenosnik glavnog kretanja; 3 - izmenljiva grupa zup anika;4 - prenosnik pomo nog kretanja; 5 - stezna glava; 6 - vu no vreteno; 7 - vode e

vreteno; 8 - suport; 9 - konji ; 10 - predmet obrade

Slika 2.5. ematski prikaz univerzalnog struga

Pogonski sistemi glavnog obrtnog i pravolinijskog kretanja obezbeuju neophodne momente i brzine rezanja za nastanak procesa rezanja datog spektra materijala i dimenzija predmeta obrade. Sastoje se od pogonskog elektromotora, prenosnika i vretenita kod glavnog obrtnog kretanja, odnosno pogonskog elektromotora, prenosnika, mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvrnog organa kod glavnog pravolinijskog kretanja.

Pogonski sistemi pomonog kretanja obezbeuju neophodne momente i brzine kretanja za nastavak procesa rezanja. Zavisno od koncepcijskog reenja i vrste alatne maine mogu biti zavisni ili nezavisni, kontinualni ili periodini. Sastoje se od prenosnika pomonog kretanja, mehanizma pretvaranja obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvrnog organa. Kod zavisnih prenosnika pogon se obezbeuje dopunskim prenosnikom izmeu prenosnika glavnog i pomonog kretanja, a kod nezavisnih posebnim elektromotorom.

2.3.2 Prenosnici alatnih maina Mehanizmi koji obezbeuju izmenu parametara kretanja izvrnih organa alatnih maina (broja obrta, broja duplih hodova, koraka, brzine pomonog kretanja i sl.) su prenosnici alatnih maina. Predstavljaju jedan od osnovnih elemenata konstrukcije alatnih maina (slika 2.5) i dele se na prenosnike:

glavnog kretanja i pomonog kretanja. Prenosnici alatnih maina prema principu gradnje mogu biti: mehaniki, elektrini, hidraulini i pneumatski, a prema vrednosti izlaznih parametara kretanja odnosno nainu regulisanja izlaznih parametara: kontinualni i stupnjeviti. Mehaniki stupnjeviti prenosnici, izvedeni najee kao kaini ili zupasti prenosnici (slika 2.6), obezbeuju diskretne vrednosti parametara kretanja unutar oblasti izmene parametara kretanja (od minimalne do maksimalne vrednosti).


19

EM EMnono

n =n , n , ni 1 2 3 n =n , n ,..., ni

1 2 12

glavnovreteno

glavnovreteno

kai ni prenosnik zup asti prenosnik Slika 2.6. Mehaniki stupnjeviti prenosnici

Kontinualni prenosnici se izvode najee kao mehaniki u vidu varijatora (slika 2.7 a), elektrini (slika 2.7 b), hidraulini ili kombinovani. Obezbeuju bilo koju vrednost parametara kretanja unutar oblasti izmene parametara kretanja.

EM EM

no

n =n - ni min max

n =n - ni min max

n =n - ni min max

glavnovretenoglavno

vreteno

varijator - mehani ki prenosnik elektri ni prenosnik Slika 2.7. Mehaniki i elektrini kontinualni prenosnici

Prenosnici za glavno kretanje se izvode najee kao stupnjeviti ili kombinovani (stupnjeviti i kontinualni).

Zakonitosti promene parametara kretanja Broj obrta alata ili predmeta obrade:

),D,V(fD

V1000n == o/min

je funkcija brzine (V) i prenika alata ili predmeta obrade (D). Jedna te ista vrednost brzine rezanja V, pri razliitim vrednostima prenika, se moe ostvariti samo razliitim brojevima obrta alata ili predmeta obrade. Kako se prenik kontinualno menja u granicama Dmin - Dmax, to se utvrena brzina rezanja moe ostvariti prenosnicima sa kontinualnom promenom broja obrta u granicama nmin - nmax. Kontinualnih (mehanikih) prenosnika ima malo i sreu se najee u laboratorijskim uslovima, jer je njihova konstrukcija i izrada veoma sloena, a cena visoka. Meutim, pojavom frekventnih regulatora nove generacije primena elektrinih kontinualnih prenosnika postaje dominantna.


20

Veina obradnih sistema (maina) ima prenosnike sa stupnjevitom promenom broja obrta. Prenosnici sa stupnjevitom promenom mogu biti sa: aritmetikom, geometrijskom, dvostrukom geometrijskom i logaritamskom promenom.

Najee se koristi geometrijska promena. To je promena broja obrta koju karakterie konstantan odnos dva susedna broja obrta:

.constnn.......

nn

nn

1m

m

2

3

1

2 =====

Odnos brojeva obrta (koraka ili brzina pomonog kretanja) se naziva geometrijskim faktorom promene prenosnika maine . Za unifikaciju i standardizaciju maina i prenosnika za glavno i pomono kretanje koriste se standardne vrednosti brojeva obrta i parametara pomonog kretanja. Standardne vrednosti se formiraju za geometrijsku promenu korienjem osnovnog reda zasnovanog na geometrijskom faktoru promene prenosnika:

.12,11020R 20 == Pored osnovnog reda najee se koriste izvedeni redovi:

,25,11010R 10 == i ,4,1103/20R 3/20 == a ree 6,1105R 5 == i .2103/10R 3/10 == Na osnovu navedenih vrednosti geometrijskih faktora promene formiraju se tabele standardnih vrednosti brojeva obrta i koraka (tabele P.20 i P.21 Prirunika). I osnovni i izvedeni redovi ukazuju na niz vrednosti brojeva obrta i koraka, formiran tako da odnos dve susedne vrednosti bude konstantan i odgovara geometrijskom faktoru promene prenosnika.

2.4 REZNI ALATI 2.4.1 Klasifikacija reznih alata Osnovne oblici reznih alata, dimenzije, namena i tehniki zahtevi standardnih reznih alata su definisani odgovarajuim standardima, odnosno tehnikim uslovima kojima je odreen kvalitet i rezna sposobnost alata. U masovnoj i visokoserijskoj proizvodnji, posebno u uslovima visoke automatizacije i fleksibilne proizvodnje, racionalnije je koristiti tzv. specijalne rezne alate. To su alati specijalno projektovani i izraeni za konkretne uslove obrade i konkretnu proizvodnu opremu. Klasifikacija reznih alata se moe vriti na razliite naine. Opta podela reznih alata je na: rune i mainske. Podela mainskih alata se izvodi na bazi razliitih kriterijuma i to prema vrsti obrade, materijalu predmeta obrade, vrsti alatnog materijala, broju reznih ivica, obliku alata i poloaju povrina obrade, tipu alata, nainu postavljanja alata itd.

Najea podela alata je prema vrsti obrade i to na rezni alati za: struganje, buenje, proirivanje i razvrtanje, glodanje, rendisanje, bruenje i glaanje, provlaenje, izradu zupanika, oljebljenih vratila, navoja i sl.


21

Prema vrsti materijala predmeta obrade razlikuju se rezni alati za obradu metala, drveta, plastinih masa, nemetala (kamen, staklo, mermer, hartiju, grafit i sl.).

Prema vrsti alatnog materijala alati se dele na alate od alatnog elika, brzoreznog elika, tvrdih metala, keramikih materijala, dijamantske alate, alate od supertvrdih materijala i sl. Pored ovim alata i alatnih materijala postoje alati od brzoreznih elika i tvrdih metala sa tvrdim prevlakama.

Prema broju reznih ivica razlikuju se jednoseni (noevi za rendisanje, struganje, buenje, rezanje navoja i sl.), dvoseni (spiralne i ravne burgije i sl.), vieseni (proirivai, razvrtai, uputai, glodala, ureznici, ...) i mnogoseni alati (alati za bruenje - tocila).

Prema obliku alata razlikuju se alati za obradu spoljanjih povrina, izradu otvora, izradu navoja, oljebljenih vratila i zupanika.

Prema tipu alati se razvrstavaju na alate izraene izjedna od alatnog materijala (integralni alati), sa umetnutim reznim elementima (zubima), alati sa lemljenim i mehaniki privrenim ploicama.

Prema nainu postavljanja na mainu razlikuju se alati sa drkom i nasadni alati ili alati sa otvorom.

Najvanije karakteristike reznih alata su: geometrijski oblik, koji je odreen postupkom obrade kome je namenjen, rezna geometrija, koju ine osnovna geometrija i geometrija specifina za

pojedine alate i materijal alata, materijal od koga je rezni alat izraen.

2.4.2 Oblik i osnovni konstruktivni elementi reznih alata Svi rezni alati se sastoji od najmanje dva osnovna dela (slika 2.8):

tela alata na kome se nalaze rezni elementi alata (rezni klin) i drke ili otvora u telu alata, preko kojih se izvodi postavljanje i stezanje alata na

nosa alata i mainu.

dr katelo

osnova

grudnapovr ina

grudnapovr ina

le napovr ina

le napovr ina

glavnose ivo

glavnose ivopopre nose ivo

pomo no

se ivo

strugarski novaljkasto glodaloJUS K.D2.020

telo

otvor

rub(fazeta)

spiralna burgija

telo dr ka

rub (fazeta) Slika 2.8. Osnovni delovi reznih alata


22

Rezni klin alata ispunjava osnovnu ulogu reznih alata, obezbeujui rezanje odnosno uklanjanje vika materijala. Sastoji se od jedne ili vie reznih ivica (glavnih i pomonih seiva), utvrene osnovne geometrije.

Telo alata sa reznim klinom alata ini jedinstvenu konstruktivnu i funkcionalnu celinu formiranu na razliite naine i to kao alat: iz jednog komada (integralno) - slika 2.8, sa umetnutim reznim elementima (zubima), lemljenom ili mehaniki privrenom ploicom (slika 2.9).

izgled alata

`ica zavezivanje

telo sadr kom

plo ica

borakssredstvo zalemljenje - lem

ema lemljenja plo ica

Strugarski no sa lemljenom plo icom

Strugarski no sa okretnom plo icom Dva sistema vezivanja (stezanja)

Slike 2.9. Oblik alata sa lemljenim i mehaniki privrenim ploicama

Drugi deo, drka odnosno prihvatni i stezni deo, obezbeuje pravilno postavljanje - baziranje, prihvatanje i pouzdano stezanje alata u odgovarajui pribor maine. U nizu sluajeva drka se koristi i za centriranje alata. Oblik drke zavisi od tipa alata. Kod strugarskih noeva drka je krunog, pravouga-onog ili kvadratnog poprenog preseka (slika 2.10.a). Kod cilindrinih alata (burgije, razvrtai, vretenasta glodala i sl.) oblici drki (slika 2.10.b-d) se razvrstavaju na:

cilindrine i sa Morze konusom i to:

sa uicama i bez uica,

pri emu su zavreci cilindrinih drki prikazani na slici 2.10.e-g. Nasadni alati imaju cilindrine ili konine otvore (slika 2.11), preko kojih se ostvaruje postavljanje, centriranje, baziranje i stezanje alata. Uzduni ili popreni klin spreava proklizavanje alata i obezbeuje prenoenje obrtnog momenta sa vratila maine na alat.

Oblici i karakteristike reznih ploica Rezne ploice se izrauju od brzoreznog elika, tvrdog metala, rezne keramike, dijamanta i kubnog nitrida bora, a za nosa alata se vezuju:

lemljenjem (lemljene ploice) ili mehanikim privrivanjem (okretne ili izmenjive ploice).


23

a)

d b b

hc x

hl

b)

e) f) g)

c)

60o

120o

60o

D

d)b

D

D1 D2

Ll

l1

60o

D

dl1l2

120o

60o

D

d

l1l2

Slika 2.10. Oblici drki strugarskih noeva i cilindrinih alata

hk

b k

L

h

l1 l1

L

b

D

f

D

konus 1:30

a) Cilindri niotvori

b) Koni niotvori

Slika 2.11. Oblici otvora kod nasadnih alata


24

Lemljenje ploice (slika 2.12) od brzoreznog elika ili tvrdog metala se koriste za izradu strugarskih noeva, burgija, razvrtaa, glodala i sl. Retko se sreu u savremenim proizvodnim uslovima.

za laku obradu - JUS K.C1.150

Tip G Tip H Tip J

oblik A oblik B oblik C oblik D oblik E

za ma inske no eve - JUS K. C1. 151

za kopirno struganje JUS K. C1. 152

za izradu kai nika JUS K. C1. 153

Slika 2.12. Neki oblici lemljenih ploica

Okretne - izmenjive ili viesene ploice (slika 2.13) se mehaniki vezuju za nosa alata. Nakon habanja jednog seiva menja se seivo, a nakon habanja ploice menja se ploica. Pohabane ploice se skupljaju i vraaju na reciklau.

trouglaste

TNUN TNMA TNMM TNMG

TPUN, TPGN TPMR, TPGR TPAN TNMXkvadratne

SNUN, SNGN SNMA SNMM SNMG

SPUN, SPGN SPGF SPGX SNAN, SNCNromboidne, romb

DNMM, DNMG, DNMA CNMA CNMGokrugle specijalne

R 166G

KNUX

R 156.3 Slika 2.13. Neki oblici izmenjivih (okretnih) ploica


25

Okretne ploice su razliitog oblika, dimenzija, geometrije, tanosti izrade i sl. Prema JUS K.A9.030 oznaka ploica je usklaena sa ISO standardima (slika 2.14).

SISTEM OBELE AVANJA REZNIH PLO ICA ZA STRUGARSKENO EVE PO STANDARDU

ISO

1. OBLIK OKRETNE PLO ICE

4. VRSTA LOMA A I NA IN PRITEZANJA

12. SMER REZANJA11. OBLIK REZNE IVICE

2. LE NI UGAO5. 6. DU INA REZNE IVICE

7. 8.DEBLJINAPLO ICE

9. 10.RADIJUSVRHA

G

N R

M

A F

Xspecijalni oblik

80o

55o

85o

88o

55o

75o

80o

35o

T

S

R

V

KM

P E B

ADO

LCH

3o 5o

7o 15o

20o 25o

30o 0

o

11o

A B

C D

E F

G N

P

F

E

T

S

R

L

N

ll

ll

l

l

l

l

l

H L

O ABK

P CDEHV

R

S

T

S

S

S

r

oznaka r, mm000002

01030406070911

04081216243240

okrug.o{t. vr.

s, mmoznaka

11,11

7,94

4,0

2,49,52 3,2

1,66,351,24,760,83,180,41,590,2

S1

P2

G3

R4

125 6

047 8

089 10

E11

R12

+0,13+0,38+0,1825,4 +0,25

+0,10+0,27+0,159,05 +0,18

+0,10+0,27+0,155,66 +0,18

+0,03+0,20+0,132,7 +0,13

+0,03+0,13+0,089,52 +0,08

+0,03+0,13+0,086,35 +0,08

d,mm

T za m T za dklasaU

klasaU

klasaN

kl. J,K,L,M

T - tolerancija mere

1 Odnosi se na plo ice sa bru e-

nom ravnom fazetom

2 Tolerancije zavise od veli ine

plo ice i date su u gornjoj tabeli

3. TOLERANCIJE

+0,005 +0,025 +0,025

+0,013 +0,025 +0,13

+0,005 +0,025 +0,013

+0,025 +0,025 +0,025

+0,013 +0,025 +0,025

+0,025 +0,13

+0,0051 +0,025

+0,0131 +0,025

+0,0251 +0,025

+0,13

+0,13

+0,025

A

Tolerancija, mmm s d

Klasa

U

M

L

K

J

G

H

BC

E

od+0,082

do+0,182

od+0,122

do+0,382

od+0,052

do+0,132

od+0,052

do+0,132

od+0,052

do+0,132

od+0,082

do+0,252

od+0,052

do+0,132

Slika 2.14. Sistem oznaavanja okretnih ploica

Ploice od alatne keramike imaju iste oblike kao i ploice od tvrdog metala. Izrauju se bez centralnog otvora, imaju veu debljinu i leni ugao im je 0o. esto se izrauju sa rubom - fazetom du glavnog seiva u cilju poveanja vrstoe.


26

Mehaniko privrivanje ploica i nosai alata Mehaniko privrivanje ploica za nosa ploica (alata) se ostvaruje na razliite naine (preko poluge, klina i zavrtnja ili draa i zavrtnja itd.). Mehaniko privrivanje ploica predstavlja osnovu gradnje savremenih reznih alata, a sistem privrivanje je standardizovan. Nosai alata su razliite konstrukcije i izraeni su od konstruktivnih materijala. Prema ISO standardu oznaka nosaa (slika 2.15) ima 14 simbola (12 obaveznih i dva dopunska).

SISTEM OBELE AVANJA DR A A - NOSA A ALATA ZASPOLJA NJU OBRADU PO STANDARDU

ISO

2. OBLIK OKRETNE PLO ICE1. SISTEM STEZANJA 5. SMER REZANJA 6. 7.VISINADR A A

8. 9.IRINA

DR A A

4. LE NI UGAO 10. DU INA DR A A 3. NAPADNI UGAO 11. 12.DU INA REZNEIVICE

13. 14.OZNAKEPREMAIZBORUPROIZVO-

A A

80o

55o

85o

88o

55o

75o

80o

35o

T

S

R

V

KM

P E B

ADO

LCH

3o

5o

7o 15o

20o 25o

30o 0o

11o

A B

C D

E F

G N

P

R

L

N

ll

ll

l

l

l

l

l

H L

O ABK

P CDEHV

R

S

T

P1

S2

B3

N4

R5

256 7

258 9

__13 14

M*10

1211 12

C

P

M

S

Pritezanje odozgo

Pritezanje odozgoi preko otvora

Pritezanje preko otvora

Pritezanje vijkom

90o

45o

63o

72,5o

50o

60o 90o

75o 60o

90o

93o 75o

45o

93o 60o 85o

95o

95o

A

75o

B

90o

C

D E F G

J K L M

N R S T

VU W Y

1

1 1

Slika 2.15. Sistem oznaavanja nosaa reznih ploica


27

2.4.3 Alatni materijali Poetkom XX veka brzina rezanja se kretala u granicama 10 - 20 m/min (slika 2.16), da bi u savremenim proizvodnim uslovima dostigla vrednost i do 1.000 m/min, pa i vie, u proizvodnim operacijama struganja i eonog glodanja.

tgV

t ,min

g

100

1

1000

10

V,m/min

1903 1974 godinaugljeni ni alatni

elici rezna keramika

Slika 2.16. Uticaj vrste alatnog materijala na brzinu i vreme obrade U skladu sa razvojem alatnih materijala i porastom brzine rezanja menjala se i konstrukcija reznih alata i alatnih maina i obradnih sistema, ime su stvoreni uslovi za korienje raspoloivih mogunosti savremenih alatnih materijala, kako u pogledu poveanja brzine rezanja, tako i u pogledu proizvodnosti, ekonominosti, tanosti i kvaliteta obrade. Sve vrste savremenih alatnih materijala su nastale kao rezultat stalne tenje da se obezbedi alatni materijal to vee tvrdoe i ilavosti, odnosno otpornosti na:

habanje i udarna optereenja i vibracije,

posebno u uslovima visokih temperatura rezanja. Sa porastom temperature rezanja opadaju vrednosti mehanikih karakteristika alatnih materijala (slika 2.17). Smanjenje tvrdoe alatnog materijala dovodi do smanjenja otpornosti na habanje i postojanosti alata.

HRC

, K

T

HRC

tvrdimetal - TM

brzoreznielik - B

alat: valjkasto glodalo

64

alatnielik

rezna keramika

400 600 1000 Slika 2.17. Uticaj temperature na mehanike karakteristike alatnog materijala i uticaj

promene tvrdoe alatnog materijala na postojanost glodala


28

Istovremeno reenje suprotnih zahteva, posebno zahteva za visokom tvrdoom i ilavou, dovelo je do razvoja spektra alatnih materijala kao to su:

ugljenini i legirani alatni elici, brzorezni elici, tvrdi metali, alatna ili rezna keramika i super tvrdi materijali.

Sem ovih alatnih materijala koriste se i materijali nedefinisane geometrije namenjeni izradi alata za bruenje, poliranje, honovanje i sl. To su razliiti brusni materijali tipa korunda, silicijum karbida i sl.

Danas se za izradu reznih alata najee koriste: brzorezni elik i tvrdi metal. Pored alatnih materijala za izradu alata koriste i pomoni materijali. To su materijali za izradu drke, tela, nosaa, nastavaka i sl. Kao pomoni materijali koriste se: konstruktivni elici, sivi liv, elini i aluminijumski liv itd.

Ugljenini alatni elici pripadaju grupi alatnih elika istorijskog znaaja. Koriste se za izradu alata namenjenih obradi metala malim brzinama rezanja (runi ureznici, razvrtai i sl.) i obradi drveta.

Legirani alatni elici su elici poboljanih karakteristika, posebno u pogledu otpornosti na visokim temperaturama i otpornosti na habanje. Koriste se, uglavnom, za izradu alata koji rade sa malim optereenjima i malim brzinama rezanja. ee se koriste za izradu alata za isecanje i oblikovanje lima, kao i izradu mernih alata i pribora. Prema osnovnom legirajuem elementu dele se na: hrom, volfram, hrom - volframove, hrom - silicijuumove i hrom - vanadijumove legirane alatne elike. To su, na primer, elici tipa 4140, 4141, 4143, ..., 4149, prokron elici (4170 ... 4176), merilo elici (3840, 4840, 6440, ...), OCR elici (4150, 4650, 4750 ...) ...

Brzorezni elik se preteno koriste za izradu alata za buenje, glodanje, rendisanje, provlaenje i sl., alata koji preteno rade u uslovima prekidnog rezanja. Predstavljaju najvaniji i najee primenjivani visokolegirani alatni elik sa veim sadrajem legirajuih elemenata, pre svih: hroma, volframa, molibdena, vanadijuma i kobalta. Variranjem sadraja legirajuih elemenata menjaju se tvrdoa i otpornost na habanje, ilavost i otpornost na udarna - dinamika optereenja, otpornost na povienim temperaturama i sl.

Brzorezni elici sa poveanim sadrajem volframa (18 % W, 4 % Cr i 1 % V) su klasini brzorezni elici. U savremenim proizvodnim uslovima sve vie se ko-riste molibdenski brzorezni elici sa smanjenim sadrajem volframa (5 % Mo, 6 % W i 2 % V). Brzorezni elici poveane postojanosti na visokim temperatrama sadre vei procenat vanadijuma (do 4 %), a brzorezni elici visoke otpornosti na povienim temperaturama sadre vei procenat molibdena, vanadijuma i kobalta. To su tzv. super brzorezni elici. Poveanjem sadraja volframa poveava se i osetljivost brzoreznog elika na pojavu defekata pri bruenju - otrenju. Poveanjem sadraja kobalta smanjuje se ilavost brzoreznog elika. Prema osnovnim legirajuim elementima brzorezni elici se dele na:


29

volframove brzorezne elike: 6880, 6881, 6882, 6883, 9782 ... namenjene izradi normalno optereenih reznih alata,

volfram - molibdenske brzorezne elike: 7680, 9780, 9783... namenjene izradi alata poveanog optereenja,

molibdenske brzorezne elike: 7880, ... namenjene izradi alata za prekidno rezanje, jer se odlikuju poveanom ilavou,

vanadijumske brzorezne elike: 8780, 9681, 9683, 6981, 9880, ... koje odlikuje poveana otpornost na habanje i visoke temperature, a namenjeni su izradi alata za zavrnu obradu i

kobaltske brzorezne elike: 6980, 9682, 9780, ... koje karakterie otpornost na visokim temperaturama i namenjeni su izradi jae optereenih alata.

Savremeni brzorezni elici sa prevlakama, najee titan - nitrida (TiN) poskupljuju alat za 20 - 40 %, ali obezbeuju i poveanje postojanosti alata za 2 - 3 pa i nekoliko puta (slika 2.18). Prevlake se izrauju kao jednoslojne ili vieslojne od TiC, TiN, Al2O3, kubnog nitrida bora ili dijamanta.

h

T

brzorezni elik brzorezni elik +TiN

TiNhk

T1 T2 Slika 2.18. Uticaj prevlake na postojanost alata od brzoreznog elika

Tvrdi metali se koriste za izradu strugarskih noeva, eonih glodala i sl., alata koji preteno rade u uslovima neprekidnog rezanja.

Tvrdi metali su fiziko - metalurka smea tvrdih (osnovni materijal tipa karbida WC, TiC, TaC, NbC, ...) i ilavih komponenti - vezivnog materijala (metali Co, Ni, ...). Variranjem sadraja osnovnog i vezivnog materijala prilagoavaju se tvrdoa i ilavost tvrdih metala irokom podruju primene.

Tvrde metale odlikuju visoka postojanost i tvrdoa na povienim temperaturama (i do 1250oC), to obezbeuje poveanje brzine rezanja i proizvodnosti. Meutim, manja ilavost dovodi do smanjenja otpornosti na udarna, dinamika optereenja. Prema sadraju volfram - karbida WC razlikuju se:

tvrdi metali sa velikim sadrajem WC i neznatnim dodatkom ostalih karbida TiC, TaC. Namenjeni su obradi tvrdih i krtih materijala, kada se formira kidana strugotina i

tvrdi metali na bazi WC, TiC i TaC (sa poveanim sadrajem TiC i TaC). Namenjeni su obradi ilavih materijala, kada se formira neprekidna strugotina.


30

Prema ISO i JUS standardima oznaka tvrdog metala sadri: slovni i brojni deo.

Slovni deo oznake (slika 2.19) ukazuje na osnovnu grupu tvrdih metala. Prema slovnoj oznaci tvrdi metali se razvrstavaju u tri grupe:

grupa P (plava) - namenjena obradi elika, elinog i temper liva, grupa M (uta) - namenjena obradi elika, elinog, temper i sivog liva i grupa K (crvena) - namenjena obradi krtih materijala.

ISO P ISO M ISO K

tvrd

oa tvrdo

a

ilav

ost ilavost

M10M20M30M40

P01P05

P08P10

P20P25

P30P40

P50

K01K05

K10K20

K30K40

K50

Slika 2.19. Klasifikacija i oznaavanje tvrdih metala

Brojni deo oznake odreuje kvalitet tvrdog metala i suava oblast njegove primene. Tako, na primer, otpornost na habanje (tvrdoa) tvrdog metala raste sa porastom sadraja karbida TiC i TaC (nia brojna oznaka). U tim sluajevima opada ilavost, raste osetljivost na mehanika i termika naprezanja. Otuda se, na primer, kvalitet P tvrdog metala sa veim sadrajem TiC i TaC (P01 - P10) koristi za izradu alata namenjenih zavrnoj obradi, velikim brzinama rezanja i pri malim presecima strugotine. Kvalitet P tvrdog metala sa veim sadrajem WC i Co (P20 - P50) se koristi za izradu alata namenjenih gruboj obradi, manjim brzinama rezanja i pri veim presecima strugotine, jer se odlikuje poveanom ilavou i otpornou na dinamika optereenja. Tehnologijom nanoenja prevlaka (slika 2.20) nanose se: jednoslojne i vieslojne prevlake od TiC, TiN, Al2O3, kubnog nitrida bora, dijamanta i sl.

V

tvrdi metal tvrdi metal +TiC

TiC

V1 V2

T

T

Slika 2.20. Prevlake i uticaj prevlake na postojanost alata od TM

Nanoenjem prevlaka se obezbeuje poveanje tvrdoe povrinskih slojeva (otpornosti na habanje) pri nepromenjenoj ilavosti, koja zavisi od kvaliteta osnovnog materijala - tvrdog metala. Time se obezbeuje znaajno poveanje brzine rezanja ili postojanosti alata. Nedostatci prevlaka se ogledaju u nemogunosti preotravanja alata i obrade


31

malim dubinama i koracima zbog relativno veeg radijusa vrha. Zato se koriste alati sa viesenim izmenjivim okretnim ploicama.

Rezna ili alatna keramika Rezna keramika se, najee, javlja u tri varijante - tipa kao:

mineralna (ista ili oksidna) keramika, Al2O3 , meana (oksidno - karbidna) keramika se sastoji od 60 % Al2O3 i 40 % WC,

Mo2C ili TiC. silicijumnitridna keramika Si3N4 .

Presovanjem i sinterovanjem na temperaturi od 1600 - 1800oC izrauju se ploice razliitog oblika, koje se iskljuivo mehaniki privruju za nosa alata. Prednosti rezne keramike u odnosu na tvrde metale su vea tvrdoa, otpornost na habanje i otpornost na visokim temperaturama. Nedostatci su niska ilavost i visoka osetljivost na dinamika optereenja i promenu termikih naprezanja. Rezna keramika se koristi za izradu alata namenjenih neprekidnom rezanju na mainama vee krutosti i stabilnosti i to obradu konstruktivnih elika (ugljeninih i legiranih), visokokvalitetnih elika, sivog i temper liva, legura obojenih metala i nemetala. Nije pogodna za obradu lakih metala i njihovih legura zbog porasta intenziteta difuzionog habanja.

Supertvrdi alatni materijali Supertvrdi alatni materijali su: prirodni dijamant, kubni nitrid bora - CBN (borozan i elbor) i sintetiki dijamant - PKD. Odlikuju se vrlo visokom tvrdoom i otpornou na habanje, niskom ilavou i otpornou na dinamika optereenja.

2.5 POMONI PRIBORI

2.5.1 Uloga i klasifikacija pribora Pribori su dopunski ureaji koji se koriste pri obradi, montai i kontroli delova, sklopova i proizvoda. U toku izvoenja procesa obrade i realizacije pomonih operacija, pribori se koriste za pozicioniranje i stezanje predmeta obrade i alata. U mnogim sluajevima obezbeuju i potrebno voenje alata u odnosu na predmet obrade. Prema nameni dele se na: univerzalne i specijalne.

Univerzalni pribori su namenjeni obradi razliitih pripremaka. Predstavljaju standardni pribor svake alatne maine.

Specijalni pribori su namenjeni obradi odreenih pripremaka ili izvoenju odreenih operacija obrade na jednom ili vie delova. Pravilno koncipiranje pribora, projektovanje i konstrukcija, podrazumeva poznavanje i analizu baznih povrina dela koji se izrauje. Pri projektovanju konstrukcije i tehnologije obrade delova, posebno projektovanju tehnolokih procesa, najpre se vri izbor baznih povrina (baza). Baze su take, linije


32

ili povrine u odnosu na koje se orijentiu drugi delovi ili povrine delova u procesu obrade, merenja ili montae. Dele se na:

konstrukcione, tehnoloke, merne i montane. Grupu konstruktivnih baza ine: osnovne i pomone baze, koje, pri konstruisanju (izboru oblika povrina, njihovog poloaja, utvrivanju dimenzija i normi tanosti i sl.), imaju sutinski znaaj. U fazi konstrukcije se identifikuju i: funkcionalne i slobodne povrine.

Osnovne povrine (baze) su povrine u odnosu na koje se odreuje poloaj dela u proizvodu (sklopu). Po pravilu poloaj dela u sklopu se odreuje kompletom od dve ili tri baze. Osnovne baze vratila prikazanog na slici 2.21 su cilindrina povrina aura 2(2'), osa vratila OO i stepenaste povrine 1(1'), jer odreuju poloaj vratila u kuitu 6(6'). Stepenaste povrine spreavaju pomeranje vratila du ose vratila.

Pomona povrina (baza) odreuje poloaj montiranih delova podsklopova. Za vratilo, na primer, se javljaju dva kompleta pomonih povrina za postavljanje zupanika, sa tri elementa: rukavac 3(3'), stepenica 5(5') i klin (slika 2.21).

Funkcionalne povrine su povrine preko kojih se ostvaruje funkcija zadatog sklopa. To su, u pomenutom sluaju, bone povrine zuba zupanika.

Slobodne povrine su povrine povezuju osnovne i pomone povrine. To je povrina valjka (4).

O O2'1'

6'

3'

5'5

43

1

2

6

Slika 2.21. Karakteristine povrine delova sklopa

Tehnoloka baza je povrina koja odreuje poloaj dela u procesu izrade (obrade) u odnosu na rezni alat i/ili pribor.

Merne baze se koriste u procesu merenja i kontrole gotovog dela. Merna baza je povrina koja odreuje relativni poloaj dela ili sklopa i sredstva merenja.

Montane baze se koriste za orijentaciju i postavljanje delova pri montai. To su baze koje liavaju deo ili sklop tri stepena kretanja, na primer pomeranja du jedne ose i obrtanja oko druge dve ose.

2.5.2 Univerzalni (stezni) pribori Univerzalni pribori ili stezni pribori su namenjeni prvenstveno pojedinanoj i maloserijskoj proizvodnji za postavljanje i stezanje predmeta obrade i alata


33

razliitih oblika i dimenzija. Kao univerzalni pribori koriste se: univerzalna glave za stezanje, iljci, univerzalni steza za alate sa cilindrinom drkom, brzi steza za alate sa cilindrinom drkom, mainske stege, obrtni stolovi, trnovi (vratila), odstojni prstenovi, obrtni prstenovi, stezne aure, elastine stezne aure, magnetne ploe i sl. Univerzalni pribori su najee i standardizovani, pa se nazivaju i standardnim priborima alatnih maina (isporuuju se uz mainu).

Univerzalna glava za stezanje (slika 2.22) sa tri (etiri, retko dve) eljusti je standardni pribor strugova, glodalica i brusilica. Slui za stezanje okruglih (esto i prizmatinih) delova ili alata sa drkom (burgije, vretenasta glodala ...). Razlikuju se po stepenu univerzalnosti, konstrukciji mehanizma za samocentriranje i stezanje. Postoje i druge konstrukcije univerzalnih glava, sa runim i mehanizovanim (pneumatskim, hidraulinim ili elektromehanikim) stezanjem.

Slika 2.22. Univerzalna glava za stezanje

Mainske stege (slika 2.23) se koriste za runo stezanje razliitih delova na rendisalj-kama, builicama, glodalica-ma i dr. Razliite konstrukcije stega, okretne u ravni ili prostoru, omoguujui orijen-taciju dela za obradu povrina pod uglom. Pored runih, postoje i stege sa mehanizovanim stezanjem, najee hidraulinim.

Slika 2.23. Neki tipovi mainskih stega

iljci (slika 2.24) se koriste za pozicioniranje i stezanje cilindrinih delova veih duina (odnos duine i prenika L/d iznad 4 do 10), najee na strugovima i brusilicama za okruglo bruenje. Delovi se pozicioniraju i oslanjaju sa jedne ili obe strane (slika 2.25), primenom nepokretnih (neobrtnih) ili pokretnih (obtnih) iljaka. Oslanjanju na iljke prethodi izrada sredinjih gnezda na delovima.


34

standardni

zase eni - popre na obrada

sa kuglicom - izrada konusa

sa sredi njim gnezdom - obradapripremaka malog pre nika

nepokretni - neobrtni

pokretni - obrtni

Slika 2.24. iljci

Slika 2.25. Pozicioniranje pomou iljaka

Obrtai (srca) slue za prenos obrtnog kretanja sa glavnog vretena na predmet obrade, kod pozicioniranja pomou iljaka (slika 2.26).

Slika 2.26. Osnovne konstrukcije obrtaa (srca)

Linete (slika 2.27) se koriste za oslanjanje predmeta obrade u toku rezanja sa ciljem spreavanja i smanjenja deformacija duih delova, nastalih dejstvom spoljanjih sila (sila i otpora rezanja, sopstvene mase i sl.). Dva osnovna tipa lineta su: pokretne i nepokretne. Pokretne se postavljaju na uzduni nosa alata, a nepokretne na voice nosaa alata odnosno nosaa iljka.


35

a) Nepokretna lineta b) Pokretna linetasuport

postolje ma ine(vo ice)

Slika 2.27. Pokretne i nepokretne linete

Trnovi (slika 2.28) se primenjuju za postavljanje i stezanje predmeta sa centralnim otvorom veeg prenika i manje debljine zida, odnosno stezanje alata.

predmet obrade

Slika 2.28. Trnovi

Magnetne ploe se koriste za postavljanje i stezanje predmeta od feromagnetnih materijala sa ravnim povrinama, kod brusilica za ravno bruenje (slika 2.29). Mogu biti sa permanentnim magnetima ili elektromagnetima. Obezbeuju ravnomernu silu stezanja po oslonoj, baznoj povrini obratka, imaju visoku krutost i jednostavno i brzo stezanje (prebacivanjem ruica ili iskljuivanjem jednosmerne struje).

N N NNS S S S

Slika 2.29. Magnetna ploa

Za stezanje alata sa drkom (burgije, uputai, proirivai, razvrtai, vretenasta glodala...) koriste se univerzalni stezai (slike 2.30 i 2.31).


36

alat

univerzalni steza za alate sacilindri nom dr kom

aura za stezanje alata sa MK dr kom

Slika 2.30. Stezanje alata sa drkom

za ve e pre nike

za manje pre nikeelasti ne aure

elasti na aura za male pre nike

brzi steza za alate sa koni nom dr kom

Slika 2.31. Brzi steza i stezne aure

2.5.3 Specijalni pribori Specijalni pribori ili pomoni pribori se, prvenstveno, koriste u serijskoj i masovnoj proizvodnji. Sastoje se (slika 2.32) od: tela pribora, elemenata za postavljanje (baziranje), mehanizama za pritezanje (stezanje) i elemenata za povezivanje (ivije, zavrtnjevi i sl.).

predmetobrade mehanizam za

stezanje

telo pribora

elementi za baziranje

elementi za povezivanje Slika 2.32. ematski prikaz mogueg reenja pribora u obradi glodanjem


37

2.6 MERNI PRIBORI (MERILA)

2.6.1 Osnovi merenja i kontrole Prema standardima sistema upravljanja kvalitetom serije ISO 9001: 2001 (standardima QMS) tehnika kontrola kvaliteta izrade proizvoda (merenje, kontrolisanje i ispitivanje) obuhvata, izmeu ostalog, i kontrolu:

kvaliteta izrade proizvoda i sposobnosti tehnolokih procesa i proizvodne opreme.

Kontrola kvaliteta izrade proizvoda je provera stepena bliskosti - poklapanja pokazatelja kvaliteta izrade sa zahtevima definisanim konstruktivno - tehnolokom dokumentacijom.

Kontrola sposobnosti tehnolokih procesa (proizvodne opreme) podrazumeva identifikovanje:

indeksa potencijala (preciznosti): 331TTCp

p ,=

indeksa sposobnosti (tanosti): 331T2C

ppk ,=

gde su (slika 2.33):

T = Xg - Xd, mm - konstruktivnom dokumentacijom propisana tolerancija izrade; Tp = 6 , mm - prirodna tolerancija koja se obezbeuje datim procesom izrade; , mm - standardna devijacija rasipanja rezultata viestruko ponovljene

procedure merenja posmatrane dimenzije:

2n

1ii XXn

1 )(=

=

X , mm - srednja aritmetina vrednost rezultata merenja: =

=n

1iiXn

1X

Xi, mm - vrednosti pojedinanih merenja; n - broj merenja; , mm - minimalno rastojanje srednje aritmetike vrednosti rezultata meranja i

granica specifikacije (Xd, Xg);

sXXr = , mm - veliina podeavanja;

Xs, mm sredina tolerantnog polja: 2XX

X dgs= .

Kontola sposobnosti, oigledno, predstavlja kontrolu: tanosti i stabilnosti tehnolokih procesa, prema unapred utvrenim kriterijumima.


38

T =6p

Xd

XS

Xg

X1 X2 X3 XnX =X+32 X =X-31

X

Tteorijska krivastvarna kriva

f

X

f

r

Slika 2.33. Ilustracija postupka kontrole sposobnosti procesa

Osnovni strukturni elementi sistema kvaliteta u oblasti ispitivanja, kontrolisanja i proveravanja kvaliteta (tehnike kontrole kvaliteta), prema standardima sistema upravljanja kvalitetom serije ISO 9000, su: funkcija kvaliteta u proizvodnji, kontrola proizvodnje i verifikacija kvaliteta proizvoda (klasina kontrola kvaliteta proizvoda: ulazna ili prijemna, meufazna ili operacijska i zavrna kontrola .

Merenje je eksperimentalno odreivanje numerike vrednosti fizike veliine. Vrednost se oitava na indikatorskoj jedinici mernog pribora (slika 2.34).

d = a

18.02

d

a

Slika 2.34. Ilustracija postupka merenja

Kontrola (slika 2.35) je postupak kojim se izvodi provera da li se kontrolisana dimenzija (veliina) nalazi unutar propisanih granica tolerancije (maksimalnog i minimalnog odstupanja). Vrednost kontrolisane veliine je odreena atributima:

u granicama, iznad gornje granice i ispod donje granice. Na osnovu rezultata kontrole delovi se razvrstavaju na usaglaene (u granicama) i neusaglaene (van granica). Neusaglaeni delovi se mogu doraditi ako je kontrolisana dimenzija iznad gornje granice kod spoljanje odnosno ispod donje granice kod unutranje dimenzije.

2.6.2 Sredstva merenja i kontrole (merila) Sredstva merenja i kontrole ili merila (oprema za merenje, kontrolisanje i ispitivanje prema QMS - standardima) predstavljaju tehnike ureaje namenjene formiranju merne informacije o izvrenim merenjima i kontrolama. Prema nameni merila se dele na: etalone, merke, kontrolnike ili tolerancijska merila, univerzalna merna sredstva, merna sredstva specijalne namene, kontolne ureaje (poluautomate i automate) i merne sisteme.


39

kompleksni - integralnimetod kontrole

diferencijalni - elementarnimetod kontrole

Slika 2.35. ematski prikaz operacija kontrole

Etaloni (primarni, sekundarni i radni) su merila i merni pribori kojima se identifikuje (materijalizuje), uva i reprodukuje jedinica mere neke fizike veliine u odgovarajuem opsegu. Primarni etalon je nacionalni etalon jedinice mere i nalazi se u Saveznom zavodu za mere i dragocene metale.

Merke su mehanika jednostruka (granina merila, abloni, kalibri i sl.) ili viestruka merila (merni lenjiri, pomina merila, mikrometarska merila i sl.) za merenje ili kontrolu jedne ili vie vrednosti fizikih veliina.

Granina merila se razvrstavaju uglavnom na granina merila za duine i uglove. Za merenje i kontrolu duina najee se koriste paralelna granina merila - PGM (slika 2.36), kod kojih rastojanje dve paralelne ravni predstavlja nominalnu vrednost. Formiranje slogova razliite nominalne vrednosti duine se vri slepljivanjem, odnosno slaganjem merki.

9 9

3535 1

2

30

25

l>10

l100

1,002

17,4

02

105

1,4

Slika 2.36. Paralelna granina merila


40

Granina merila za uglove (slika 2.37) po svom obliku mogu biti veoma razliita (trougaona, etvorougaona i sl.). Obezbeuju formiranje slogova razliite nominalne vrednosti ugla (slepljivanjem - slaganjem merki).

+

-15

o

15o

5o

5o

+

+

+

+

-

-

-

-

= 15 + 5 = 20o o o

= 15 - 5 = 10o o o

37o

1020

'o

= 47 20'o

59o

9055

'o

= 149 55'o

116o

105'

o

= 126 5'o

Slika 2.37. Granina merila za uglove

Kontrolnici ili tolerancijska merila (slika 2.38) se koriste za kontrolu dimenzija, jer obezbeuju proveru da li se kontrolisana dimenzija nalazi u granicama dozvoljenih odstupanja. Najpoznatiji kontrolnici su kontrolni epovi i kontrolne rave.

ne id

e

ide

ne id

e

ide

ne id

e

ide

C

d D

C

d D

Kontrolnik za du ineKontrolnik za konus

Kontronik za dubine

ide ne ide

dvostrana za merenje pre nika

ne ideide

jednostrana

ide ne ide

dvostrana za ve e pre nike

za manje pre nikeza ve e pre nike

Kontrolne ra ve za osovine

Kontrolni epovi za osovine Slika 2.38. Kontrolnici ili tolerancijska merila

Univerzalna merna sredstva su instrumenti i pribori sa indikatorom za oitavanje vrednosti mernih veliina u obliku: skale, brojanika, tampaa, plotera (ureaja za crtanje dijagramskih zavisnosti) ili signalizatora (ureaja za signalizaciju usaglaenih i neusaglaenih proizvoda, kao i proizvoda koji se mogu doraditi). Nezavisno od namene dele se na: instrumente sa nonijusom (kljunasta ili pomina merila, univerzalni uglomeri i sl.), mikrometarska merila, komparatore, merne maine, merne projektore i mikroskope, interferometre, numeriki upravljane merne maine, mernokontrolne robote itd.

Pomina ili kljunasta merila (slika 2.39) spadaju u grupu najee korienih merila u industriji prerade metala, za merenje spoljanjih i unutranjih mera (prenici, duine, irine, dubine i sl.), visina, meuosnih rastojanja itd.


41

0 10

0 5 10

20 30 40

Slika 2.39. Standardno pomino merilo

Mikrometri za spoljanja i unutranja merenja (slika 2.40) koriste za iste namene kao i pomina merila. Obezbeuju znatno tanija merenja i najee se primenjuju u operacijama zavrne obrade.

0 - 25

1 2 3

6 4

5

Mikrometar za spolja nja merenja

Mikrometar za unutra nja merenja1 - ra va; 2 - nepokretni pipak;3 - pokretni pipak; 4 - dobo sa

dopunskom skalom; 5 - mehanizam saskakavicom; 6 - ko nica

Slika 2.40. Mikrometri za spoljanja i unutranja merenja

Komparatori (slika 2.41) ili merni pretvarai su merni instrumenti za merenje i identifikovanje odstupanja merene veliine. Mogu biti razliitog tipa i konstrukcije, a najee korieni su sat komparatori i subito za kontrolisanje unutranjih dimenzija.

Minimetar Ortotest Sat komparator Subito Slika 2.41. Neki tipovi komparatora

Univerzalni mehaniki uglomer (slika 2.42) se koristi za merenje uglova u rasponu od 0 - 360o sa tanou 5'.


42

6

4

5

3

2

10 1 - osnovna skala2 - dopunska skala

3 - nepokretni disk4 - nepokretni lenjir5 - pokretni disk6 - pokretni lenjir

Slika 2.42. Univerzalni mehaniki uglomer

Merna sredstva specijalne namene su merila za merenje i kontrolu: duina i uglova (kalibri, abloni, tolerancijska i granina merila, merni projektori i mikroskopi, merila sa nonijusom i mikrometarska merila, interferometri, merne maine i sl.), parametara hrapavosti povrina (dvojni mikroskopi, profilografi, profilometri, interferometri itd.), parametara navoja (abloni, tolerancijska merila, mikrometri, merni mikroskopi, specijalni merni ureaji itd.), parametara zupanika (abloni, modulna merila, kompleksna merila, specijalni ureaji i sl.).

Kontrolni ureaji su ureaji sa nizom funkcionalno povezanih mernih sredstava i pomonih pribora namenjenih merenju i kontroli objekata sloene konfiguracije (blokovi motora, kolenasta vratila itd.).

Merni sistemi su skup tehnikih ureaja i/ili instrumenata meusobno povezanih u jednu konstruktivnu i funkcionalnu celinu (slika 2.43). Sistem se povezuje sa objektom merenja, kontrole, analize, upravljanja, istraivanja ili drugim objektima radi generisanja, pretvaranja, memorisanja, prikazivanje ili korienja mernih rezultata i informacija (mernih signala) za odgovarajue namene.

4 5 6

POLAZNI PODACI UPRAVLJA KA JEDINICA

MERNI INSTRUMENT

OBJEKT UPRAVLJANJA

poja iva izvr niorgan

indikatorskajedinica

dava ko-pretv. jed.

poja i-va

3 12

1 - merni pipak2 - pretvara ki niz3 - predajnik4 - prijemnik signala5 - memorija6 - pretvara sa poja iva em7 - upore iva

7

Slika 2.43. Tok informacija za obezbeenje kvaliteta izrade proizvoda primenom

aktivnog mernog sistema

Merni ili metroloki sistemi najvie klase tanosti su fleksibilni metroloki sistemi kao to su fleksibilni metroloki moduli, elije, centri, stanice i informacioni metroloki sistemi (CIQ, CAQ i sl.), raunarom integrisani sistemi. Osnovu gradnje fleksibilnih mernih sistema ine numeriki upravljane merne maine i mernokontrolni roboti.

3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM

Pri prodiranju reznog klina alata (1 - slika 3.1) u materijal predmeta obrade (2) mogu da se pojave dva sluaja (principa) rezanja: ortogonalno i koso rezanje.

1

2

VGS

=90o

ortogonalno rezanje

2

1

VGS

=90o

koso rezanje Slika 3.1. Osnovni principi rezanja: ortogonalno (a) i koso (b)

Ortogonalno rezanje nastaje u sluajevima kada je glavna rezna ivica alata (glavno seivo) normalna na pravac kretanja alata ili predmeta obrade (pravac relativnog kretanja). Kod kosog rezanja pravac kretanja alata ili predmeta obrade i glavnog seiva zaklapaju ugao razliit od 90o. Principi kosog ili ortogonalnog rezanja zastupljeni su kod svih vrsta obrade metala rezanjem (slika 3.2), mada su uslovi pri kojima se izvodi obrada razliiti. Struganje je, u optem sluaju, koso rezanje. Pri odsecanju (usecanju) i obradi kada je napadni ugao 90o nastaje ortogonalno rezanje. Pri obimnom glodanju koso rezanje nastaje pri obradi valjkastim glodalima sa zavojnim zubima, a ortogonalno pri glodanju glodalima sa pravim zubima. Rendisanje je koso rezanje, osim usecanja ljebova kada nastaje ortogonalno rezanje. Pri buenju se javlja koso rezanje. Provlaenje je najee ortogonalno rezanje. Obrada mnogosenim alatima, na primer tocilima, je koso rezanje.

3.1 OBRAZOVANJE STRUGOTINE 3.1.1 Mehanizam nastanka strugotine Formiranje strugotine se odvija kroz tri sukcesivne faze:

plastino deformisanje materijala predmeta obrade (stvaranja strugotine), odvoenje strugotine iz zone rezanja i savijanje i lomljenje strugotine. Ova faza se ne pojavljuje uvek.

Proces formiranja strugotine ostvaruje se, u osnovi, lokalnim plastinim deformisanjem materijala predmeta obrade. Pri prodiranju reznog klina alata u materijal predmeta obrade javljaju se, u materijalu ispred reznog klina, sloena naprezanja. Ravan u kojoj su naprezanja na smicanje maksimalna (slika 3.3) se naziva ravan smicanja, a njen poloaj je odreen uglom smicanja . Veem uglu smicanja odgovara manja debljina strugotine.


44

ortogonalno

ortogonalno

ortogonalno

koso

koso

koso

struganje

rendisanje

buenje

koso

glodanje Slika 3.2. Primeri kosog i ortogonalnog rezanja

ravan smicanja

as

a

ravan smicanja

A

O

a

A

O

V st FR

V

zona deformisanja - rezanja

C

B

Slika 3.3. Ravan i zona smicanja

U stvarnosti proces deformisanja se ne odvija u jednoj ravni (ravni smicanja), ve u jednom sloju materijala oko te ravni, koji se naziva zona smicanja ili zona deformisanja (zona rezanja). Deformacija zrna materijala predmeta obrade zapoinje u ravni AO, a zavrava u ravni OCB, u kojoj je struktura materijala potpuno deformisana (slika 3.3).

Izgled zone deformisanja prikazan je na slici 3.4. Pored primarne zone deformisanja (I) - zona ADOHB, javlja se i sekundarna zona deformacija (II) - zona OHC sa koionim slojem debljine a1 0,1 as. Relativna deformacija u sekundarnoj zoni znaajno (do 20 puta) prevazilazi srednju deformaciju slojeva strugotine. Ispred zone ODA metal je elastino deformisan. Debljina deformisanog sloja a2 (tercijalne zone deformisanja) zavisi od osobina materijala predmeta obrade i optereenja. Pravac u kome se vri deformisanje zrna materijala izduenjem ne poklapa se nikada sa pravcem ravni smicanja, ve zaklapa neki ugao (ugao teksture) u odnosu na ravan smicanja. Usled dejstva sile trenja ( FT ) i normalne sile ( FN ) dolazi do naknadnog deformisanja sabijanjem i povijanja linija tekstura u oblasti koionog sloja.

3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM

45

b) Linije teksture

a1

a) Zona deformisanja

strugotinarezni klin

c1 c

a 2

a

a1

as

A

B

D O

C

E

H

FN

Vst

FT

V

A

O

Slika 3.4. Zona smicanja (zona rezanja) i linije teksture

Na debljinu zone smicanja (zone plastinog deformisanja) utie vrsta materijala predmeta obrade i uslovi pod kojima se proces rezanja ostvaruje. Pri visokim brzinama rezanja i korienju alata sa malim ili negativnim vrednostima grudnog ugla, debljina zone smicanja je relativno mala, tako da se moe aproksimirati sa ravni smicanja. Meutim, pri rezanju malim brzinama rezanja i korienju alata sa velikim vrednostima grudnog ugla debljina zone smicanja je znatna.

3.1.2 Vrste i oblici strugotine U zavisnosti od mehanizma i karaktera obrazovanja strugotine formira se strugotina razliitog oblika i tipa. Oblik i tip strugotine zavisi od vrste i fiziko-mehanikih osobina materijala predmeta obrade (pre svega plastinosti) i uslova plastinog deformisanja reznog sloja: karaktera naprezanja (prekidno ili neprekidno rezanje), vremena, stepena i brzine deformisanja. arolikost uslova obrade, po spektru obraivanih materijala i njihovih osobina, metodama obrade itd., dovodi do velikog broja oblika i tipova strugotine, razvrstana u etiri osnovna tipa (slika 3.5):

prekidna ili diskontinualna, neprekidna ili kontinualna (trakasta), neprekidna u uslovima pojave naslage i lamelarna.

Prekidna ili diskontinualna

Documents

17241309-OBRADA-METALA-REZANJEM