Prethodno poglavlje | Pocetna strana | Sledece poglavlje

1. OBRADAMETALA REZANJEM

Rezanje se sastoji u prodiranju reznog alata u materijal.U oštem slučaju razlikuju se koso iortogonalno rezanje .Ako je pravac relativnog kretanja između materijala i obratka podnekim uglom u odnosu na sečivo reznog alata to je koso rezanje(sl.1.1a) dok je ortogonalnorezanje specijalan slučaj kosog rezanja kada je pravac relativnog kretanja između alata iobratka normalan na sečivo reznog alata (sl.1.1b).

Sl.1.1-Prodiranje reznog klina alata u material pri:a) kosom i b) ortogonalnom rezanju

Rezanje se obavlja pri strogo određenoj kinematici relativnog kretanja između alata iobratka,gde se definišu glavno i pomoćno kretanje .Glavno kretanje određuje brzinukretanja,a izvode ga alat ili obradak i može biti kružno ili pravolinijsko.Pomoćno kretanjetakođe može biti kružno ili pravolinijsko.Glavno i pomoćno kretanje u određenoj kinematicikretanja alata i obradka definišu metod obrade.Jedan metod obrade može imati samo jednoglavno i jedno ili više pomoćnih kretanja.Metodi su:

● struganje● rendisanje● bušenje● glodanje● brušenje

Kada alat deluje na materijal obratka koji skida,prvo ga elastično deformiše ,a zatim iplastično,i to u jednoj lokalnij zoni,zoni rezanja,dolazi do stvaranja strugotine.

Faktori koji utiču na tok procesa rezanja rezultiraju preko dva faktora –tj.preko glavnihfaktora obrade a to su:brzina rezanja i sile rezanja.Vektorski plan brzina u zoni rezanja čine tri brzine:brzina rezanja,brzina smicanjastrugotine i brzina kretanja strugotine po površini alata.

Rezni klin alata prodire u material obratka pod dejstvom mehaničke sile sile rezanja.Silakoja je po intezitetu i pravcu jednaka sili rezanja,a suprotnog je smera i opterećuje rezniklin alata naziva se otpor rezanja.

Na sl.1.2. prikazan je uprošćeni model sila rezanja ,koje se pojavljuju pri ortogonalnomrezanju ili koje se pojavljuju u normalnom preseku pri kosom rezanju.Sila rezanja F,kaorezultanta ,može se razložiti u dve međusobno normalne komponente .U ovom slučajuuzima se pravac brzine rezanja i odgovarajući normalan pravac,tj.pravac normalan naobrađenu površinu.

Sl.1.2.Sile pri ortogonalnom rezanjuF1-glavna sila rezanja

F2-sila prodiranja,tj.sila koja je normalna na obrađenu površinu

1.1. Struganje

Struganje je koso rezanje.Jedino pri odsecanju (ili usecanju),kada je sečivo alata paralelnosa osom obratka struganje je ortogonalno rezanje(sl.1.3).

Sl.1.3.Koso i ortogonalno struganje

Kod struganja obradak izvodi glavno obrtno kretanje dok alat izvodi pomoćno pravolinijskokretanje ,koje je u kinematičkoj vezi sa glavnim kretanjem(sl.1.4).

Sl.1.4.Šema struganja

Na sl.1.5. prikazane su komponente otpora rezanja za slučaj uzdužnog i porečnogstruganja.Rezultujući otpor rezanja može se razložiti u tri komponente međusobnonormalnih pravaca.To su:

F1-glavni otpor rezanjaF2-otpor prodiranja koji je normalan na obrađenu površinu, iF3-otpor pomoćnog kretanja

a) b)

Sl.1.5.Komponente otpora rezanja pri a ) uzdužnom i b )poprečnom struganju

Struganje je postupak za izradu bilo kog cilindričnog oblika.

1.2. Rendisanje

Rendisanje je u opštem slučaju koso rezanje dok pri usecanju žljebova nastaje ortogonalnorezanje(sl.1.6).

Sl.1.6-Koso i ortogonalno rendisanje

Kod rendisanja alat i obradak izvode pravolinijsko kretanje.Na kratkohodnim rendisaljkamaalat izvodi glavno a obradak pomoćno kretanje dok je na dugohodnim rendisaljkamaobrnuto.Glavno kretanje je prekidno-obavlja se u okviru duplog hoda(radni i povratni), pa jei pomoćno takođe prekidno(sl.1.7).

Sl.1.7.Šema rendisanja

Rendisanje je po procesu rezanja indentično struganju,tako da su i glavni faktori obradeisti.Međutim,proces rendisanja je prekidan.Pri ulasku i izlasku alata iz materijala,dolazi doudarnog dejstva,što nepovoljno utiče na sam proces rezanja,a posebno na postojanost alata.Na sl.1.8.prikazane su komponente otpora rezanja pri rendisanju.

Sl.1.8.Komponente otpora rezanja pri rendisanjuF1-glavni otpor rezanja

F2-otpor prodiranja koji je normalan na obrađenu površinu, iF3-otpor pomoćnog kretanja

Rendisanje je postupak skidanja sloja određene debljine.

1.3. Bušenje

Bušenje je koso rezanje. Pri bušenju oba kretanja izvodi alat-zavojna burgija.Glavno obrtnokretanje i pomoćno pravolinijsko kretanje nalaze se u kinematičkoj vezi(sl.1.9).

Sl.1.9.Šema bušenja

Pri bušenju burgija trpi visoka naprezanja zbog dejstva otpora rezanja,značajnih dopunskihdeformacija strugotine i trenja između strugotine i površine otvora.Pri bušenju na sečivoreznog alata deluje neki rezultujući otpor rezanja koji se može razložiti na trikomponente.Za svako sečivo posebno,postoje po tri komponente otpora(sl.1.10),i to su:

F1-glavni otpor rezanja,koji je normalan na radijus poteg tačke sečiva u kojoj delujerezultujući otporF2-otpor prodiranja koji je normalan na obrađenu površinu iF3-otpor pomoćnog kretanja koji je paralelan sa osom burgije.

Sl.1.10.Komponente otpora rezanja pri bušenju

Bušenje u širem smislu podrazumeva:

1)bušenje u užem smislu reči-izrada rupa i otvoraalat:burgija2)proširivanje-povećanje prečnika postojećih rupa i otvoraalat:proširivač3)razvrtanje-fina obrada unutrašnjih strana rupa i otvoraalat:razvrtač4)upuštanje-obrada ulaza rupa i otvoraalat:upuštač5)zabušivanje-izrada plitkih rupa sa ciljemcentriranjaalat:zabušivač

1.4. Glodanje

Pri glodanju,koso rezanje nastaje pri radu valjkastim glodalima sa zavojnim zubima,aortogonalno pri glodanju sa pravim zubima(sl.1.11).

Sl.1.11.Koso i ortogonalno rezanje

Glavno obrtno kretanje izvodi višesečni alat-glodalo,a pomoćno pravolinijsko kretanjeizvodi obradak.S obzirom na mogući smer kretanja alata i obratka razlikuju se istosmerno(sl.1.12a) i suprotnosmerno glodanje(sl.1.12b).Kod istosmernog glodanja brzina rezanja ibrzina pomoćnog kretanja imaju isti smer.U ovom slučaju debljina strugotine se smanjujeod neke najveće vrednosti do nule ,kada zub glodala napušta materijal.Kodsuprotnosmernog glodanja debljina strugotine raste od nule do neke najveće debljine.Napočetku zadiranja zuba glodala u materijal nastaje prethodno klizanje,što kvari kvalitetobrađene površine.Iako pokazuje izvesna preimućstva u odnosu nasuprotnosmerno,istosmerno glodanje se manje primenjuje.

a) b)

Sl.1.12.Glodanje a)istosmerno i b)suprotnosmerno

Pri glodanju, u opštem slučaju,učestvuje više zuba glodala istovremeno u procesurezanja.Zbog toga se rezultujuća sila rezanja dobija slaganjem sila po zubu glodala.Sile pozubu glodala su različite po pravcu i intezitetu prema položaju zuba i prema trenutnojdebljini strugotine.S druge strane,zbog periodičnog ulaska u materijal,sila glodanja jeneravnomerna(sl.1.13 i sl.1.14 ).

F1(i)-glavni otpor rezanja i-tog zubaF2(i)-otpor prodiranja i-tog zuba koji ima radijalan pravac u odnosu na glodalo.

Sl.1.13.Šema sila pri istosmernom glodanju

Sl.1.14.Šema sila pri suprotnosmernom glodanju

Najveća sila se pojavljuje neposredno pred izlazak prvog zuba iz materijala dok su još trizuba u zahvatu.U trenutku izlaska prvog zuba iz materijala ukupna sila pada na najmanjuvrednost.Tada su u zahvatu samo 2. i 3. zub,da bi kasnije počeo rezati i zub 4.,pa su ponovou zahvatu tri zuba 2,3.i 4.zub,itd.Na taj način,sinhrona sa brojem zuba u zahvatu ukupna silase kreće u rasponu između najveće i najmanje vrednosti(sl.1.15).Ukupni momenat se dobijakao superpozicija sila na jednom zubu glodala.

Sl.1.15.Dijagram promene ukupne sile otpora priistosmernom glodanju

1.5. Brušenje

Brušenje predstavlja proces skidanja tankog sloja materijala u zahvatima najfinije završneobrade.Obavlja se tocilima kao mnogosečnim alatima za rezanje.Tocilo se sastoji od dvaosnovna materijala:sredstva za brušenje i vezivnog sredtva.Sredstava za brušenje suabrazivna zrnca prirodnog ili veštačkog porekla,koja obavljaju ulogu zuba alata.Vezivnosredstvo povezuje abrazivna zrnca u jednu celinu.Broj abrazivnih zrnaca u jednom tocilu jevrlo veliki,a oblik,raspored i orjentacija slučajni,pa se za tocilo ne može definisatigeometrija.Na sl.1.16. prikazana je šema spoljašnjeg brušenja sa komponentama otporarezanja.Tocilo izvodi glavno obrtno kretanje a obradak izvodi dva pomoćna kretanja-jednoobrtno i jedno pravolinijsko.

Sl.1.16.Komponente otpora rezanja pri spolašnjem brušenjuFom-glavni otpor rezanjaFr-otpor prodiranja

Fa-otpor pomoćnog kretanja

1.6. Strugotina

Materijal na koji deluje alat prvo se elastično deformiše a zatim i plastično u to u jednojlokalnoj zoni,koja se naziva zona rezanja,pri čemu dolazi do stvaranja strugotine.

S obzirom da je elastično deformisanje neznatno u odnosu na plastično,to je proces rezanjalokalno plastično deformisanje sa razdvajanjem po određenim površinama.Zona ograničenakrivolinijskim trouglom OLM(sl.1.17)predstavlja zonu rezanja ili zonu stvaranjastrugotine.To je, u stvari lokalna zona između materijala obratka i strugotine u kojoj seneprekidno vrši plastično deformisanje i odvajanje materijala.

Sl.1.17.Granice zone rezanja

Na sam proces stvaranja strugotine utiče veliki broj faktora ,pa postoji više vrstastrugotine.U zavisnosti o toga koji je faktor u datim uslovima dominantan,dobija se iodređeni tip ili vrsta strugotine.

Faktori koji utiču na proces stvaranja strugotine su(sl.1.18.):

- materijal obratka- materijal alata- mašina alatka- SHP(sredstvo za hlađanje i podmazivanje)- geometrija alata- elementi obrade- upravljanje oblikom strugotine

Sl.1.18.Faktori koji utiču na proces stvaranja strugotine

Materijal obratka utiče na proces stavaranja strugotine tako što sa povećanjem tvrdoće ismanjenjem žilavosti se dobija kraća strugotina.Materijal alata sa postojanošću premastvaranju kratera utiče na oblik strugotine.Mašina alatka sa statičkim i dinamičkimkarakteristikama utiče tako što zbog pojave vibracija dolazi do dopunskih opterećenja iloma strugotine.Primena sredstava SHP se smanjuje temperatura u zoni rezanja itemperatura strugotine što olakšava lom strugotine.Pravilan izbor geometrije dovodi dostvaranja željenog oblika strugotine dok se može i upravljati veličinom delova strugotinetj.upravljati pravcem odvođenja iz zone rezanja.

Pored klasične podele na kidanu,rezanu i trakastu strugotinu svi oblici strugotine mogu sepodeliti u deset različitih vrsta,sa tri grupe(sl.1.19),a prema kriterijumima koji se odnose nabezbednost proizvodnog radnika,transport strugotine i mogućnost oštećenja obrađenepovršine ili nekog drugog elementa obradnog sistema.To su:

-grupa nepovoljne-grupa dobre i-grupa strugotine koja zadovoljava

Sl.1.19.Klasifikacija oblika strugotine na vrste i grupe

1.7. Rezni alati

Rezni alat je deo obradnog sistema rezanja,koji direktno deluje na obradak skidajući slojmaterijala(strugotinu) i izvršava sam proces rezanja.Oblik,mere i dr.reznih alata zavise odmetoda obrade i drugih tehnoloških uslova.Od reznog alata zavisi:kvalitet itačnost,proizvodnost i ekonomičnost obrade.Alati se pre svega mogu podeliti prema brojusečiva(sl.1.20).

Sl.1.20.Podela alata prema broju sečiva

Saglasno već navedenim metodama obrade standardni oblici reznih alata mogu biti:

Strugarski noževi-služe za izvođenje zahvata pri struganju.Izrađuju se sa drškomkvadratnog i pravougaonog poprečnog preseka,izuzev noževa za unutrašnju upotrebu ,kodkojih je drška kružnog poprečnog preseka(sl.1.21a).Mogu biti levi ili desni koji se definišuprema šaci ruke (sl1.21b) i izrađuju se od brzoreznog čelika.Strugarski noževi se izrađuju iod tvrdog metala i to sa lemljenim pločicama od tvrdog metala(sl.1.22a) ili sa okretnimpločicama od tvrdog metala(sl.1.22b).

a) b)

Sl.1.21.Strugarki noževi od brzoreznog čelikaa)oblici b)levi i desni nož

a) b)

Sl.1.22.Strugarski noževi od tvrdog metalaa)sa lemljenim pločicama b)sa okretnim pločicama

Noževi za rendisanje-Za rendisanje se upotrebljavaju tzv.kukasti noževi za rendisanjetj.noževi sa savijenom drškom(sl.1.23).Drška ovih noževa izrađena je od konstrukcijonogčelika.

Sl.1.23.Noževi za rendisanje:1-za uzdužnu obradu,2-za uzdužnu finu obradu3-za obradu bočnih površina,4-za odsecanje i usecanje

Alat za obradu bušilicama-Za izradu rupa i otvora služe burgije.Najprostiji oblik burgije jetzv.ravna burgija(sl.1.24b).Ova burgija se upotrebljava za bušenje u tvrdim manganovimčelicima.U većoj upotrebi su zavojne burgije-dvosečni alat sa dva zavojna žljeba zaizbacivanje strugotine.Burgije se izrađuju uglavnom od brzoreznog čelika ili sa umetcimaod tvrdog metala(sl.1.24a).

a) b)

Sl.1.24.Burgije a)zavojne b)ravna

U skladu sa već nabrojanim metodama za bušenje u širem smislu na sl.1.25 prikazani suodgovarajući alati.

a) b)

b) d)

Sl.1.25.Specijalni oblici burgije a)upuštači b)proširivačic)razvrtači d)zabušivač

Glodala-koriste se za izvođenje različitih zahvata glodanja kao višesečni alati različitihoblika i konstrukcija.Glodala se izrađuju od brzoreznog čelika ili tvrdaog metala saumetnutim pločicama ili noževima.Glodala pripadaju grupi vrlo složenih reznih alata pa jenjihova proizvodnja,eksploatacija posebno važna u tehnologiji mašinske obrade.Neka odglodala prikazana su na sl.1.26.Posebna grupa glodala su tzv.leđno strugana glodala (sl.1.26.3-6)koja posle preoštravanja i smanjenja prečnika zadržavaju oblik radijalnog profila.

Sl.1.26Glodala:1-valjkasto,2-valjkasto čeono,3-koturasto,4-ugaono,5-polukružno ispupčeno,6-polukružno udubljeno,7-za navoj,8-testerasto,9-sa okretnim pločicama,10-sa umetnutim noževima ,11,12,13-vretenasta

Provlakači-pripadaju grupi vrlo složenih i skupih reznih alata i primenjuju se u serijskoj imasovnoj proizvodnji.Sastoje se od drške koja služi za stezanje provlakača ,prednjegrukavca,koji služi za centriranje provlakača u otvoru koji se obrađuje,od radnog dela zakalibrisanje.Dužina provlakača zavisi od dužine otvora koji se obrađuje(sl.1.27).

Sl.1.27.Provlakač za spoljašnje provlačenje

Testere-Za sečenje materijala koriste se trakaste testere,testere u obliku lista koje sepostavljaju u okvir i kružne testere(sl.1.28).

Sl.1.28.Kružne testere 1-izrađena odjednom 2-sa kružnim segmentima

Alati za brušenje-su tzv.abrazivni alati tj.tocila(sl.1.29).Sastoje se od dva osnovnamaterijala:abrazivnog i vezivnog. Finoća tocila određuje se prema veličini zrna abrazivnogmaterijala.Vezivni materijal tocila je biljnog,keramičkog,mineralnog ili metalnog porekla.

Sl.1.29.Osnovni oblici tocila:1-koturasto,2-prstenasto,3-konusno,4-koturasto sa jednostranim upustom,5-lončasto,6-koturasto sa dvostranim upustom,

7-konično lončasto,8-tanjirasto,9-tanjirasto profilno

Materijali za izradu reznih alata:-Alatna keramika:mineralokeramika koja se sastoji od keramike(Al2O3) uz dodatakmagnezijum monoksida(MgO) i hromoksida(CrO) i metalokeramika koja se sastoji odkeramike(Mo2C) i karbida volframa(WC).U odnosu na tvrde materijale ima većutvrdoću,bolju toplotnu izdržljivost i veću otpornost na habanje,ali malu žilavost.

-Supertvrdi alatni materijali:monokristalni tvrdi dijamant,alatni materijali na bazimonokristalnog i polikristalnog sintetičkog dijamanta .-Brzorezni čelici:zasnovani na bazi vandijuma(W),volframa(V),hroma(Cr).Povećanaproduktivnost se postiže dodavanjem kobalta(Co) i molibdena(Mo).Kvalitet alata odbrzoreznog čelika ne zavisi samo od njegovog hemijskog sastava već i od pravilne termičkeobrade.-Tvrdi materijali:predstavljaju specijalne legure ugljenika(C) i teško topljivih materijalakarbidi volframa,vandijuma ,tantala,titana i dr.Mogu se dobiti livenjem a karakteriše ihvelika tvrdoća i velika otpornost na habanje.-Abrazivni materijal:od koga se prave abrazivni alati može biti prirodnog (kvarc,korund ilidijamant) ili veštačkog(elektrokorund,silicijumkarbid,veštački dijamant)porekla.

1.8. Mašine alatke

Mašine alatke pripadaju grupi mašina i predstavljaju uređen skup međusobno povezanihelemenata i mehanizama,koji koristeći energiju od pogonskog elektromotora u definisanomrelativnom kretanju pokretnih elemanata zajedno sa alatom vrše koristan rad.

Mašina alatka je u glavnom namenjena izvođenju jednog metoda obrade.Najtipičnijiprestavnici su:●strugovi-univerzalni strug-produkcioni strug-numerički upravljani strug-revolver strug-automatski strug-vertikalni ili karusel strug●rendisaljke-kratkohodne rendisaljke(vertikalne ili horizontalne)-dugohodne rendisaljke●bušilice-jednovretene(horizontalna ili vertikalna)-viševretene(horizontalna ili vertikalna)-radijalne-bušilice za duboko bušenje-agregatne-koordinatne bušilice●glodalice-horizontalne(univerzalne ili normalne)-vertikalne-portalne●mašine za sečenje●mašine za provlačenje●brusilice●mašine za hanovanje●mašine za lepovanje●superfiniš mašine

Posebno je interesantan revolver strug jer omogućava obradu delova sa više zahvatarazličitim alatima:noževima,burgijama,razvrtačima,ureznicima i dr.Svi ovi alati se prekoposebnih držača postavljaju u višepozicioni,obrtni revolverski nosač alata,koji se nazivarevolverska glava(sl.1.30).Obradni proces se izvodi pojedinačnim ili grupnim zahvatimanataj način što se revolverska glava obrće i dovodi pojedine alate u radni položaj saglasnoredosledu izvođenja zahvata.

Sl.1.30.Šestostrana revolverska glava sa alatima za obradu čaure sa navojem

1.9. Pribori

Pribori predstavljaju deo obradnog sistema i služe za stezanje obradka i alata,obezbeđuju ipostavljanje alata i obratka u tačno određen položaj pre ili u toku izvođenja obradnogprocesa,a obezbeđuju i potrebno vođenje alata u odnosu na obradak.Šire gledano u priborese mogu ubrajati i sva pomoćna sredstva koja ne učestvuju direktno u obradnom procesu većga potpomažu.Najčešći u upotrebi su stezni pribori(sl.1.31),podeone glave i sistem priboraza pozicioniranje.

Sl.1.31.Jedan izbor steznih pribora