Odgovori na pitanja iz Proizvodnih postupaka II

OOČ

1. Kronologija razvoja postupka OOČ

(teorija rezanja, alata i pribora).

Teorija:-

pojam rezne

oštrice u obliku klina poznat 20000 god.pr.n.e.-

prvi tragovi o bušenju i tokarenju su poznati 4000 god.pr.n.e.-

brušenje tvrdog kamena –

Teodor iz Samasa

530 god.pr.n.eStrojevi:

-

1300 god –

prva tokarilica s naizmjeničnim okretanjem-

1500 god –

Leonardo

da Vinchi

konstruira tokarilicu s jednosmjernim okretanjem-

brusilica s automatskim dovodom igala –

početak automatizacije-

1713. god –

stroj za duboko bušenje-

1800. god –

tokarilica za izradu navoja-

1820. god –

glodalica-

1850. god –

revolver tokarilica-

1874. god –

brusilica za valjke-

1897. god –

pfauterAlati:

-

1900. god. -

Taylor

i White

pronalaze brzorezni

čelik-

1914. god -

TM-

1950. god –

oksidna

keramika-

1970. god –

prevlakeUpravljanje:

-

1952. god –

prvi NUAS-

1969. god –

DNC-

1972. god –

CNC, AC, FMS-

1974. god -

μP-

2000. integracija hardwarea

i softwarea

2. Podjela postupaka obrade odvajanjem čestica.

Rezni

alat soštricom

STROJNI

Rezni

alat bezoštrice

Geometrijskidefinirana oštrica

Geometrijskinedefinirana oštrica

-

Tokarenje,-

glodanje,

-

bušenje, -

upuštanje,

-

razvrtavanje,-

blanjanje,

-

dubljenje,-

piljenje,

-

provlačenje.

-

Brušenje,-

superfiniš,

-

honanje,-

lepanje.

-

Kemijski postupciKemijska obradaTermokemijska

obrada

-

Elektrokemijski postupciElektrokemijska obradaElektrokemijsko brušenje

-

Mehanički postupciUltrazvučna obradaObrada vodenim mlazom

-

Toplinski postupciElektroerozijska

obrada –

EDM

Obrada elektronskim mlazomObrada laserom

3. Zastupljenost postupaka odvajanja čestica u izradi. Koji oblici polaznog materijala se koriste.

IZVORNI OBLIK MATERIJALA (PRAOBLIK)

Oblik materijala Vrsta materijala Šipka-cijev Šipka-cijev Šipka Ploče Složeni oblici

čelik i SL 1.valjani i vučeni Č 2. kovani Č 3. lijev 4. istiskivani Č

1. lijev 2. istiskivani Č 3. valjani

1. istiskivani Č 2. lijev

1. kovani Č 2. probijanje,

prosijecanje Č 3. izrezano

(toplinski ili abrazijski)

4. lijev

1. kovani Č 2. lijev 3. zavarivani Č

Obojeni metali i lake slitine

1. valjanji i vučeni 2. lijev 3. istiskivani 4. kovani

1. lijev 2. istiskivani 3. valjani

1. lijev 2. istiskivani

1. kovani 2. lijev 3. prosijecani,izrez

ak 4. lijev

1. kovani 2. lijev 3. zavarivani

Značajan udio proizvoda obrađivan postupcima

obrade

odvajanjemPosebnosti izrade oblika (oštri rubovi, glatke površine, unutarnje, vanjske površine), materijala

(zakaljeni, krti materijali), veličina serija (mala)U USA je vrijednost poslova u obradi rezanjem 70 -

100 milijardi USD (Za Hrvatsku 2003. omjer uvoz/izvoz u proizvodnji je 2,15, a ukupna trgovinska razmjena s

inozemstvom ima indeks 2,3)U razvijenim zemljama čini ≈

20%-30%

bruto proizvoda (kod nas 17,6 %-podaci 2002.)15-20% radnih mjesta je u tom sektoru

(Hrvatska 2003.-288397 ili 20,7 %)Prosječna plaća u proizvodnji (Hrvatska 2003. oko 90% prosječne plaće svih zaposlenih)

4.Pregled obradnih površina koje se mogu izraditi postupcima obrade odvajanjem čestica

Uzdužno vanjsko tokarenje Unutarnje uzdužno tokarenje Profilno tokarenje -

polukugla Tokarenje navoja

Konusno tokarenje Oblikovno (kopirno) tokarenje

Profilno glodanje zupčanika Profilno glodanje lastinog repa

5. Objasnite proces odvajanja materijala. Koje su faze pri odvajanju površinskog sloja.

Druga se faza sastoji u smicanju tog sloja u ravnini smicanja. Kada naprezanje umaterijalu obratka dosegne granicu loma, nastaje pukotina ispred

oštrice alata. Smicanje nastaje u trenutku kada sile na prednjoj površini alata postanu jednake čvrstoći materijala koji odvajamo.

obradak

alat

sekundarnaravnina

smicanjasmična

ravnina

φh

U prvoj fazi, kod kretanja alata u smjeru brzine rezanja, alat zadire u materijal obratka i najprije zahvati komadić

materijala u vidu crtkanog paralelograma na slici, te ga postepeno deformira. Lamela zahvaćenog materijala se plastično deformira, pa zahvaćeni materijal oblika paralelograma postupno prelazi u oblik trapeza. Ova promjena oblika je uzrok uvijanja odvojene čestice materijala.

φ

h

h - debljina rezanja(dubina rezanja ap

)U trećoj fazi materijal odvojene čestice kretanjem teži u smjeru okomitom na ravninu smicanja. Ta okomica može prolaziti pored prednje površine alata ili kroz glavu alata.

6. Kinematika

(glavno i pomoćno gibanje) rezanja materijala. Relativni odnosi sudionika u procesu razanja.

Protusmjerno

glodanje Smjerno glodanje

7. Što je to obradivost materijala i o čemu ovisi.

Obradivost je kompleksan pojam bez odgovarajuće definicije, ali se može definirati kao sposobnost materijala da se može obraditi postupcima odvajanjem čestica.

Bolju sposobnost obradivosti ima materijal:-

koji možemo određenim alatom obrađivati većom brzinom - koji se obrađuje uz manje sile rezanja

-

kod kojeg je vijek trajanja alata duži-

kod kojeg se postiže bolja kvaliteta obrađene površine-

kod kojeg dobivamo odvojenu česticu što povoljnijeg oblika-

koji pri obradi ne uzrokuje visoku radnu temperaturu oštrice alata

Kriteriji obradivosti

Više različitih tehnoloških kriterija: postojanost alata, hrapavost obrađene površine, sile, utrošena snaga, temperatura alata i oblik odvojenih čestica

Relativna promjena postojanosti

1

1

brzina rezanja vc

posmak f

dubina ap

Relativna promjena parametra

Postojanost alata -1

Kriterij i prioritet u određivanju indeksa

gruba obrada 1.trajnost alata, 2. sile rezanja,

3. oblik odvajanja čestica, 4.kvaliteta obrađene površine

završna obrada1.kvaliteta obrade površine, 2. trajnost alata,

3. oblik odvajanja čestica, 4. sile rezanja

obrada na automatima1.oblik odvajanja čestice,

2. kvaliteta obrade površine,

3. trajnost alata, 4. sile rezanja

m

50 300 3000 vc

,m/min1

5

1020

100

300

T, min

BČ TMKER

m = 0.1 –

0.15 za HSSm = 0.2 –

0.25 za TMm = 0.6 –

1.0 za KER

vc

T m = C

Osjetljivost postojanosti na brzinu :

Postojanost alata -

2

100 μm

⇑→⇑→=−

m ; ? min

dd

c

cvvT

mvC

vT

m

m

c ⋅=−

+ )1(c

1

1

dd

nepovoljna obradivost koč=60-400prihvatljiva obradivost koč=45-60pogodna obradivost koč=10-45povoljna obradivost koč=5-10

m

očoč V

Vk =

Odvojene čestice i obradivost

•

Označavanje obradivosti•

brojčano

: 1, 2, …

, n•

Io

= [ v60-mat.1/ v60-ref.mat.] . 100

, % ili•

Io

= [ tpostupak

1/ tpostupak

2] . 100

, % •

slovno

: A –

najbolja

obradivost

; D –

najlošija

obradivost•

opisno

:

“dobra”; “prilična”

i “slaba”•

“lako”

; “srednje”

; “teško”

8. Oblici odvojenih čestica. Vrste. Kako utječe brzina, a kako geometrija alata na oblik odvojenih čestica.

Vrste i oblici odvojenih čestica

Pri obradi odvajanjem čestica, rezni alat odvaja slojmaterijala sa obrađivanog predmeta, pretvarajući ga u odvojene čestice. Ovisno o vrsti obrađivanog materijala,geometrijskim odnosima noža i uvjeta rezanja, mogu nastati odvojene čestice različitih oblika, od kojih razlikujemo triosnovne vrste :

a) Kidani oblik odvojenih čestica nastaje pri obradi krtih metala (SL, tvrde bronce itd.). Odvojene čestice subezoblični komadi, a imaju hrapavu površinu sa stranenoža i glatku suprotne strane. Rezni alat pri obradi otkidadijelove obrađivanog materijala. b) Rezani oblik odvojenih čestica nastaje pri obradi srednjim brzinama (čelika srednje tvrdoće ili vučenog mesinga). Odvojene čestice rezanog oblika su glatke sastrane koja je klizila po prednjoj površini noža, a stepenastesa suprotne strane. c) Trakasti oblik odvojenih čestica nastaje pri obradi mekih i žilavih materijala (mekog čelika, mesinga ,aluminija) pri velikim brzinama razanja. Odvojena česticatrakastog oblika ima glatku površinu sa strane noža, a sasuprotne strane su vidljive znatne neravnine. Ove neravnine su utoliko veće ukoliko je veća i površina presjeka odvojene čestice. Najčešće je odvojena čestica trakastog oblika u vidu dugačke, jake spiralne trake.

9. Što se podrazumjeva

pod ortogonalnim

rezanjem?

Osnovne pretpostavke (preduvjeti) ortogonalnog

rezanja:–

brzina rezanja okomita je na glavnu oštricu i na posmičnu brzinu rezanja; –

glavna oštrica šira je od širine obrade.–

nema trenja na stražnjoj površini alata;–

smicanje se događa u ravnini;–

jednolika raspodjela naprezanja;

h

L

bh1b1

L1

Pri ortogonalnom

rezanju vektor sile Fr ležiu okomitoj ravnini na površinu rezanja, tj.oštrica noža okomita je na smjer brzinerezanja. Taj slučaj odvajanja čestica susrećemo pri operacijama blanjanja širokim nožem, provlačenja, obodnog glodanja glodalom

s ravnim zubima i sl. To je u biti specijalni slučaj kosog odvajanja. Tada je pravac relativnog kretanja između alata i obratka okomit na oštricu reznog

klina, a ujedino mora biti i paralelan s obrađivanomPovršinom.

10. Skicirajte tokarski nož

za obradu vanjskih površina i prikažite dijelove. Objasnite razliku između lijevih i desnih. O čemu ovisi veličina baze (drške) i koje

standardne vrijednosti poznajete.

Lijevi i desniAko je glavna oštrica noža (a time i posmak) na desnoj strani, gledajući od obratka prema nožu, tada je

nož

desni, a ako je obratno, riječ

je o lijevom.Drška ovisi o geometriskim

svojstvima obratka. Primjerice, za unutrašnje uzdužno tokarenje trebat će nam drška koja je duža nego kod vanjskog uzdužnog tokarenja. Također je potrebno obratiti pozornost i na razna opterećenja da ne bi došlo do savijanja držača.

Standardne vrijednostiL20x20 DIN K.C1.058 → tokarski nož

s pločom od tvrdog materijalaL20x20 DIN K.C1.010 → tokarski nož

od brzoreznog

čelika

DRŠKAREZNI DIO

Glavna oštrica

Glavna slobodna površina

Prednja površina

Pomoćna oštrica

11. Materijali reznih

alata. Vrste. Svojstva koja treba ispunjavati materijal reznog

alata.

Alatni čelici: 0,6-1,5% C; brzina ~10m/min; temp. izdr. 300°CBrzorezni

čelici: legirani

Cr, W, Co, V i Mo; brzina 30-40m/min; 600°CTvrdi metal: sinterirani

od tvrdih metalnih karbida (W, Ti, Ta) i veziva;višedjelan

(drška od konstrukcijskog čelika) ili “puni”

(cijeli alat je TM);Prevučeni tvrdi metali: TiN, Al2O3,, TiCN, ... CVD i PVD postupci prevlačenjaSitno-zrnati tvrdi metaliKeramike: oksidna

na bazi Al2O3 i nitridna

Si3N4; ojačana vlaknimaCBN –

kubni nitrid

boraPCD –

polikristalni

dijamant

12. Koje postupke prevlačenja reznih

alata poznajete i koje presvlake poznajete. Kada koristiti pojedinu.

13. Što čini osnovu rezne

pločice iz TM? Na što utječe veličina zrna, a na što oblik (disk reinforced

grain)

Tvrdi metal (TM) prvo je razvijen u Njemačkoj 1929. god sa WC i Co

sastavom. Dobiva se postupkom sinteriranja

na temperaturi 1300-1600 °C i visokom tlaku.

Struktura tvrdog metala može se usporediti sa strukturom građevinskog betona. U vezivnoj osnovi cementa (metalno vezivo kod tvrdog metala najčešće kobalt) ugrađen je pijesak i sitni kamen (karbidi kod tvrdog metala).

Skoro sve vrste TM obavezno sadrže

wolframov

karbid (WC) sa dodatkom titanovog

(TiC) ili tantalovog (TaC) karbida. Koji mu osiguravaju otpornost na trošenje i postojanost

na visokim temp.

Veličina zrna obrnuto proporcionalno utječe

na rezne

sposobnosti tvrdog metala, tj. pločice koje imaju finozrnatu

sktrukturu

imaju puno veću otpornost na abrazivno trošenje, dok je tvrdoća finozrnatih

i grubozrnatih

podjednaka.

Oblik zrna i njegov raspored trebaju biti takvi da kada dođe do pucanja po granici zrna pukotina bude što duža.

Na taj način povećavamo trajnost alata.

14. Kako utječe sadržaj Co

na svojstva pločice iz TM i koji su mu iznosi?

Iznosi Co

za pojedine vrste pločica

15. Kako se dijele pločice od super tvrdog reznog materijala. Kako se izrađuju, gdje se primjenjuju.

PCD –

Polycristal

DiamondUmjetni dijamant, dobiva se postupkomsinteriranja

ugljika na temperaturi oko 2500 °C itlaku oko 10000 MPa.

CBN –

Cubic

bor-nitridPostupak dobivanja je isti kao i kod PCD

Poznato nam je da je dijamant najtvrđi poznati prirodni materijal, ono što ograničava njegovu upotrebuje cijena, velika krhkost i niska čvrstoća na smicanje, pa je bilo potrebno razviti materijal niske cijene sa zadovoljavajućim svojstvima.

16. Što je to toplinska postojanost reznog

alata i napravite prikaz za neke radne materijale. Obrazložite nepovoljne efekte.

Toplinska postojanost reznog

alata je svojstvo alata da se pri velikim brzinama rezanja ne smanjuje njegov vijek trajanja i točnost obrade.

Tvrdoća materijala alata u procesu obrade zavisi od količine topline koja se prenosi na alat, tj. od temperature pri kojoj se taj alatni materijal naglo omekšava. Veliko zagrijavanje obratka i alata, te na njih vezanih dijelova alatnog stroja i pribora dovodi do znatnih temeraturnih

deformacija koje smanjuju točnost obrade.

Osim toga, toplina je jedan od osnovnih fizikalnih faktora koji određuje dopuštenu brzinu rezanja i dimenzije poprečnog presjeka odreska.

17. Tehnološki koordinatni sustav.

R;""nJna u,jt1nua: po5mi~nQ' Io:ibanj~ P,

Nlllrn2na ffi'"ninn r,

•

•

• - Smjcr i pr3\:IC ~ 1~l\'nOe i ' banja

P, Rcrcrcnma r:I \nina

Nom13tna r3\'nina

Sn~cr' prnac gta\ nos giooRja

ogon:tlna r:lvnma I'"

,

P, OsllOvna rcrcrcntna IlIVJI'"a

18. Kinematski

koordinatni sustav.Srnjcr i pravac re-mlti1'3jueeg !,oioonja

Treta kOOrdinalna kinl'malska

p. -1'3vnina

Srnjcr i pravac ""'""-­pomotnog gioonja /"",:,!:

Smjer i P1'3\'3C glavnog gibanja

./ p .. Uvijetna kinernalSka r;wnina

Osnovna kinematska 1'3\11;n3

..•• v~

Kinemalska ravnina rezanja p .. ""

•

Ravnina okomila : / p. =:P. na reznu O~lricu • : P Kincnlmska nonnalna • '/ - ra\'nina

P Osnovna kincmalSka /' ~ ravnina "-....-..

• •

19. Kako utječe položaj vrha rezne

oštrice na promjenu tehnoloških kutova (γ

i α)?

αop= αo

–

δγop= γo

+ δ

αop= αo

+ δγop= γo

-

δ

20. Na što utječe radijus vrha alata, kako se vrši izbor i koje se standardne vrijednosti najčešće koriste.

Što je radijus vrha alata veći, veća je i kontaktna površina između alata i obratka, time povećavamo postojanost i trajnost alata, te obradu možemo vršiti sa većim brzinama,posmacima i silama, samim tim povećanjima, ali i većom silom trenja potreban nam je jači i veći stroj.

rε> 0 mm

0 2 rε

= 0,2 mm0 4 rε

= 0,4 mm0 8 rε

= 0,8 mm12 rε

= 1,2 mm18 rε

= 1,8 mm24 rε

= 2,4 mm

,

max1 ,

** r rT

r r

tg tgR ftg tg

κ κκ κ

=+

22

max 2 2TfR r rε ε

⎛ ⎞= − − ⎜ ⎟⎝ ⎠

RTmax1

> RTmax2rε= 0 mm

21. Definirajte WIPER pločice i kada se koriste.

Prednost WIPER pločica u odnosu na klasične je ta da pri istim brzinama obrade obrađivani komad imamanju hrapavost

površine tj. finije je obrađen.

To znači da ako imamo zadanu kvalitetu obrade, obradak se može obrađivati većim brzinama nego sa klasičnim pločicama.

22. Objasnite označavanje reznih

pločica po ISO standardu. Objasnite pojedine oznake.

D Oblik J plotice

D S1ra2nji kUI 2 plocice

C~O° N

D <f»5O

B

R

S

T

V

\V

0 D c A ~5O

~Oo

Tolemnetja Debljina plotice GoomdrtJa

PF - ISO P zavr1na MR - ISO M gruba

100

{

./;50

{

W

r:-J.... l-~ · r:-1 Velitina L..2....J ' lp P ...... lce L..!...J plocice

A 1 1 1 I J.. 2~( Me 1 1 -,

G r= " :::3 B

107-15

Q I 08-12

g I 09-25

L?' I~

" -16

~ I 06-08

6 1 06-22

r-;-l Radius L...:...J zaob. vrha

23. Načini stezanja reznih

pločica na dršku reznog

alata.Mehanički način stezanja pločice:-

sistem stezanja vijkom

-

sistem stezanja palcem-

sistem stezanja stezačem

-

sistem stezanja polugom

24. Osnovni elementi režima rada. Navedite pojmove i mjerne jedinice.

-

Dubina obrade ap(dubina rezanja) -

[m] – veličina odvojenog sloja materijala, određena razmakom između

obrađivane i obrađene površine mjerena okomito na obrađenu površinu.

-

Posmak fn, fz

– veličina puta glavne oštrice alata u pravcu posmičnog kretanja za jedan okret radnog predmeta ili alata [m], odnosno za jedan radni hod alata [m/hod], ili za jedan zub alata [m].

-

Brzina odvajanja čestica Vc=D*π*n [m/s] – put koji prijeđe glavna oštrica alata u odnosu prema obrađivanoj površini u jedinici vremena.

-

Brzina posmaka Vf

= f*n

27. Istrošenje

i istrošenost reznih

alata. Pokazatelji, mjerenje istrošenja, kriterij istrošenosti.

Uzroci koji dovode do trošenja alata mogu se podijeliti u četiri grupe:1. Plastična deformacija alata uslijed djelovanja temperature uzrokovane prelaskom

topline2. Mehaničko trošenje na prednjoj i stražnjoj površini3. Pucanje oštrice uslijed periodično promjenjivog opterećenja u pojedinim fazama

stvaranja odvojene čestice4. Odvaljivanje pojedinih dijelova alata kod periodičnog kidanja naljepka

1.Trošenje stražnje površine 2.Kratersko trošenje 3.Zarezno

trošenje 4.Trošenje stražnje površine 5.Oksidacijsko zarezno

trošenje 6.Plastična deformacija 7.Naljepak

(BUE) 8.Toplinska napuknuća 9.Uzdužna napuknuća 10.Razgradnja oštrice 11.Lom oštrice

Praćenje istrošenja

(monitoring)

-Stalno (kontinuirano) –

rijetko-Povremeno (ciklički) –

(mikroskop, vaga, radioaktivna)

-Kriterijski (sile, hrapavost, vrijeme)