Priprema Proizvodnje - Skripta_Ver_0.8

Priprema proizvodnje

(interne nastavne podloge)

Slavonski Brod, 2015.


2


3

Sadržaj

1. UVOD ..................................................................................................................................... 6

2. TEHNOLOŠKA PRIPREMA PROIZVODNJE KAO FUNKCIJA PROIZVODNOG SUSTAVA ............. 9 2.1 Mjesto i uloga tehnološke pripreme proizvodnje u proizvodnom sustavu ................................. 9

2.2 Utjecaj oblika industrijske proizvodnje na razradu tehnološkog procesa .................................. 11

2.3 Tehnološka priprema proizvodnje u organizacijskoj strukturi tvrtke ........................................ 14

2.4 Mjesto i uloga tehnološke pripreme u razvoju proizvoda.......................................................... 15

2.5 Osnovni zadaci tehnološke pripreme proizvodnje ..................................................................... 17

3. OSNOVE PROJEKTIRANJA TEHNOLOŠKIH PROCESA ............................................................ 18 3.1 Značaj projektiranja tehnoloških procesa .................................................................................. 18

3.2 Metode projektiranja tehnoloških procesa ................................................................................ 19

3.3 Sustavi projektiranja tehnoloških procesa ................................................................................. 20

3.3.1 Projektiranje individualnih tehnoloških procesa .......................................................................... 20 3.3.2 Grupna i tipska tehnologija .......................................................................................................... 21

4. OSNOVNE FAZE TEHNOLOŠKE PRIPREME PROIZVODNJE .................................................... 23 4.1 Koncepcijsko projektiranje tehnoloških procesa ....................................................................... 23

4.2 Detaljno projektiranje tehnoloških procesa ............................................................................... 25

4.3 Suvremene metode i tehnike razvoja CAPP sustava .................................................................. 28

4.3.1 Kratak pregled razvijenih CAPP sustava ....................................................................................... 28

5. TEHNOLOŠKA PRIPREMA MATERIJALA ................................................................................ 29 5.1 IZBOR POLAZNOG MATERIJALA............................................................................................................ 29

5.2 Dodaci za obradu ....................................................................................................................... 31

6. BAZNE POVRŠINE – BAZE ..................................................................................................... 40

6.1 Konstrukcijske baze .................................................................................................................... 40

6.2 Tehnološke baze ......................................................................................................................... 42

7. ODREĐIVANJE REDOSLIJEDA OPERACIJA I ZAHVATA .......................................................... 46 7.1.1 Određivanje potrebnih zahvata za obradu elementarnih površina ............................................. 50 7.1.2 Određivanje redoslijeda zahvata .................................................................................................. 51 7.1.3 Grupiranje zahvata u operacije .................................................................................................... 54

8. IZBOR ALATNOG STROJA ...................................................................................................... 57 8.1 Ograničenja koja utječu na odabir stroja ................................................................................... 58

9. IZBOR NAČINA STEZANJA I POZICIONIRANJA OBRATKA ...................................................... 59

10. IZBOR ALATA ZA OBRADU .................................................................................................... 67 10.1 ODABIR ALATA ZA TOKARENJE ........................................................................................... 71

10.2 Označavanje pločica i držača .............................................................................................. 76

10.3 Odabir alata za glodanje ..................................................................................................... 79

10.3.1 Izbor vrste alata ........................................................................................................................ 79 10.3.2 Izbor materijala glodala ............................................................................................................ 79 10.3.3 Izbor odgovarajuće veličine alata ............................................................................................. 79 10.3.4 Odabir broja zubi glodala ......................................................................................................... 80 10.3.5 Izbor rezne geometrije alata .................................................................................................... 80


4

11. IZBOR REŽIMA OBRADE ZA TOKARENJE .............................................................................. 82 11.1 Brzina rezanja ..................................................................................................................... 83

11.2 Posmak ............................................................................................................................... 85

11.3 Dubina rezanja .................................................................................................................... 86

11.4 Izbor režima obrade prema zahtijevanoj površinskoj hrapavosti ...................................... 87

11.4.1 Utjecaj brzine rezanja na hrapavost površine .......................................................................... 87 11.4.2 Utjecaj posmaka pri rezanju na hrapavost površine ................................................................ 88 11.4.3 Operacija tokarenja .................................................................................................................. 89 11.4.4 Površinska hrapavost kod glodanja .......................................................................................... 91 11.4.5 Utjecaj dubine rezanja na hrapavost površine ......................................................................... 91

12. IZBOR REŽIMA OBRADE PRI GLODANJU .............................................................................. 93 12.1 Brzina rezanja ..................................................................................................................... 93

12.2 Posmak ............................................................................................................................... 94

12.3 Dubina rezanja .................................................................................................................... 95

12.3.1 Optimiziranje režima obrade ................................................................................................... 96

13. IZBOR ALATA I REŽIMA OBRADE ZA BUŠENJE ...................................................................... 98 13.1.1 Zabušivanje .............................................................................................................................. 98 13.1.2 Bušenje ................................................................................................................................... 100

14. IZRAČUN VREMENA IZRADE ............................................................................................... 103

15. PLANIRANJE SERIJE ............................................................................................................ 106

16. GREŠKE OBRADE ................................................................................................................ 108

17. MJERE ZA POVEĆANJE PRODUKTIVNOSTI ......................................................................... 112

18. Uvod u PROGRAMIRANJE CNC STROJEVA ......................................................................... 113 18.1 Tradicionalna i CNC strojna obrada .................................................................................. 113

18.2 Osnovni koncept programiranja CNC strojeva ................................................................. 115

18.2.1 Pravokutni koordinatni sustav ............................................................................................... 116 18.2.2 Polarni koordinatni sustav ..................................................................................................... 118 18.2.3 Referentne točke stroja ......................................................................................................... 119

18.3 Koordinatni sustav stroja .................................................................................................. 120

18.4 Programabilni mjerni sustavi ............................................................................................ 122

18.4.1 Apsolutni mjerni sustav .......................................................................................................... 122 18.4.2 Inkrementni mjerni sustav ..................................................................................................... 123

18.5 Metode programiranja ..................................................................................................... 125

18.5.1 Ručno programiranje ............................................................................................................. 125 18.5.2 Dijaloško (radioničko) programiranje ..................................................................................... 125 18.5.3 CAM sustav programiranja ..................................................................................................... 126

19. TEHNOLOŠKA DOKUMENTACIJA ........................................................................................ 127 19.1 Tehnološka dokumentacija montaže ............................................................................... 127

19.2 Tehnološka dokumentacija strojne obrade ...................................................................... 128

19.2.1 Operacijski list ........................................................................................................................ 128 19.2.2 Plan stezanja .......................................................................................................................... 129 19.2.3 Plan alata ................................................................................................................................ 130 19.2.4 Plan rezanja ............................................................................................................................ 131

20. LITERATURA ....................................................................................................................... 132


5

Pregled korištenih kratica ATO (Assembly To Order) Montaža prema narudžbi

CAA (Computer Aided Assembly) Računalom podržana montaža

CAD (Computer Aided Design) Računalom podržano projektiranje CAE (Computer Aided Engineering) Računalom podržana inženjerska analiza

CAM (Computer Aided Manufacturing) Računalom podržana proizvodnja

CAPP (Computer Aided Process Planning) Računalom podržano projektiranje tehnoloških procesa

CAT (Computer Aided Testing) Računalom podržana kontrola CATS (Computer Aided Transport and Storage) Računalom podržan transport i skladištenje

CAx (Computer Aided everything) Generički naziv za programske sustave koji omogućavaju računalnu podršku različitim inženjerskim aktivnostima (CAD, CAPP, CAM,...)

CE (Concurrent Engineering) Konkurentno (simultano) inženjerstvo

CL data (Cutter Location Data) Podaci upravljačkog programa za definiranje putanje alata pri obradi na strojevima

CM (Cellular Manufacturing) Ćelijska proizvodnja

CNC (Computer Numerical Control) Numeričko upravljanje primjenom računala CPS (Capacity Planning and Scheduling) Planiranje i raspoređivanje kapaciteta

DST (Decision Support Tools) Alati za podršku odlučivanja

DW (Data Warehouse) Skladište podataka

EDI (Electronic Data Interchange) Standard za razmjenu podataka u elektronskom obliku

EDM (Engineering Data Management) Upravljanje inženjerskim podacima ERP (Enterprise Resource Planning) Planiranje resursa poduzeća

ES (Expert System) Ekspertni sustavi

ETO (Engineering To Order) Inženjering prema narudžbi

FML (Flexible Manufacturing Lines) Fleksibilna tehnološka (proizvodna) linija

ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing)

Integrirana proizvodnja primjenom računala – USA projekta

ISO (International Organization for Standardization)

Međunarodna organizacija za standardizaciju

JSIC (Japan Standard Industry Classification) Japanski standard industrijske klasifikacije

LAN (Local Area Network) Lokalna računarska mreža (Lean Manufacturing) Lean-„vitka“ proizvodnja

MAS (Multy-Agent System) Multi-agent sustav

MRP (Material Requirements Planning) Planiranje materijalnih resursa

MTO (Make To Order) Proizvodnja prema narudžbi

MTS (Make To Stock) Proizvodnja za zalihe NAICS (North American Industry Classification

System) Sjevernoamerički standard industrijske klasifikacije

NC (Numeric Control) Numeričko upravljanje

PCA (Part Coding and Classification Analysis) Klasifikacija i grupiranje proizvoda primjenom konstrukcijsko-tehnoloških klasifikatora

PERA (Purdue Enterprise Reference Architecture and Methodology

Referentna arhitektura i metodologija za CIM, razvijena na univerzitetu Purdue

PFA (Product Flow Analysis) Klasifikacija i grupiranje proizvoda na bazi analize tehnoloških procesa

SET (Standard d'Échange et de Transfert) Francuski standard za razmjenu podataka između CAx sustava

SPM (Spare Parts Management) Upravljanje rezervnim dijelovima

STEP (STandard for the Exchange of Product model data)

Standard za kreiranje, razmjenu i dijeljenje digitalnih podataka o proizvodu

STEP-NC (STEP Numerical Control) Prošireni STEP standard za programiranje CNC strojeva

TIF (Technology Impact Factor) Tehnološki utjecajni faktor


6

1. UVOD

Razvoj privrede je osnovni uvjet za razvoj društva u cjelini. Osnova privrede je proizvodna djelatnost, pod kojom se podrazumijeva materijalna proizvodnja koja se realizira u okviru poslovnog, odnosno proizvodnog sustava. Proizvodni sustav će dobro poslovati, ostvariti rast i razvoj samo ako zadovolji uvjete tržišta, odnosno, ako proizvodi upotrebljiv, ekonomičan, kvalitetno dizajniran, ekološki podoban, konkurentan i za tržište prihvatljiv proizvod [1]. Česte promjene uvjeta poslovanja na globalnom svjetskom tržištu proizvoda uvjetovale su prilagođavanje proizvodne strategije u vremenu, slika 1.1.

Slika 1.1 Promjenjivost proizvodne strategije u vremenu

Tijekom šezdesetih i sedamdesetih godina prošlog stoljeća uspješnu proizvodnju je karakterizirala niska cijena proizvoda, odnosno troškovi proizvodnje i veliki broj proizvedenih dijelova. Osnovna proizvodna strategija je bila usmjerena na proizvodnju što jeftinijeg proizvoda u što većim količinama. U prošlosti se kvaliteta gledala kao nešto što košta, ekstra trošak, koji su kupci plaćali. Međutim, početkom osamdesetih godina pod utjecajem japanske poslovne filozofije kvaliteta postaje osnova proizvodne strategije uz osjetno smanjenje veličina serija proizvoda. Devedesetih godina prošlog stoljeća, pored troškova i kvalitete pojavljuje se faktor koji postaje kritičan za uspjeh u proizvodnji malih serija proizvoda, a to je vrijeme pojave proizvoda na tržištu (time-to-market). Uočeno je da proizvodni sustavi koji kasne sa plasmanom proizvoda na tržište i njihovom pravovremenom zamjenom novim ili obnovljenim proizvodima doživljavaju neuspjeh u poslovanju. Nakon toga se pojavljuje strategija koja se odnosi na prilagođavanje izvornog proizvoda zahtjevima svakog pojedinačnog kupca (customization). Konkurencija na globalnom tržištu se stalno povećava i zahtjeva znanje, stalnu edukaciju, kao i primjenu inovacija u iznalaženju novih ili unapređenju postojećih proizvodnih rešenja koja mogu da zadovolje potrebe i očekivanja kupaca. Oni proizvodni sustavi koji nisu spremni da se prilagode promjenama neće biti u stanju opstati na tržištu. Ovakvi zahtjevi nameću potrebu za proizvodnim sustavima koji posjeduju visok stupanj automatizacije svih aktivnosti, počevši od projektiranja pa do izrade proizvoda. Odgovor industrijske proizvodnje je uvođenje novih tehnologija u procese projektiranja i proizvodnje, a posebno tehnologija koje se baziraju na fleksibilnoj automatizaciji i primjeni računala. U okviru proizvodnih sustava dominantnu ulogu u ispunjavanju zahtjeva tržišta za novim i prilagođenim proizvodima imaju procesi projektiranja, planiranja, upravljanja i proizvodnje. Tehnološka priprema proizvodnje, kao dio proizvodnog sustava, predstavlja osnovnu integracijsku komponentu ovih procesa.


7

Osnovni zadatak tehnološke priprema proizvodnje je definiranje kvalitetnih rješenja tehnoloških procesa izrade proizvoda. Sustavi projektiranja tehnoloških procesa se mogu shvatiti kao "most" između projektiranja proizvoda i procesa njegove proizvodnje. Automatizacija projektiranja proizvoda uspješno se rješava primjenom CAD/CAE sustava. Primjenom suvremenih CAM sustava i uvođenjem CNC obradnih sustava različite namjene u proizvodnju, značajno se povećava njena produktivnost i fleksibilnost. Problem nastaje u fazi projektiranja tehnoloških procesa, koji, s jedne strane trebaju zadovoljiti zahtjeve projektanata, a sa druge strane uvažiti tehnološke mogućnosti proizvodnje. Primjenom računala u ovom području dolazi do razvoja CAPP (Computer Aided Process Planning) sustava za automatizaciju projektiranja tehnoloških procesa izrade proizvoda. Težnja ovih sustava je da se na neki način modelira logika rada tehnologa, i pomoću računalnih programa izvrši simulacija njegovog rada. Razvoj CAPP sustava je veoma složen i kompleksan zadatak, kako zbog raznovrsnosti proizvoda, složenosti projektiranja i planiranja velikog broja kompleksnih aktivnosti koje čine tehnološke procese u različitim proizvodnim uvjetima. To je utjecalo na nemogućnost razvoja univerzalnih komercijalnih rešenja što kao posljedicu ima nizak stupanj primjene CAPP sustava u industriji. Zbog toga aktivnost projektiranja tehnoloških procesa veoma često predstavlja usko grlo u integriranom proizvodnom

okruženju. Kao potvrda prethodne teze, na slici 1.2 je prikaz primjene elemenata računalom podržane proizvodnje (CIM) u malim i srednjim poduzećima, odakle se vidi razina primjene CAPP i CAM sustava koja u najvećoj mjeri oslikava razinu razvijenosti tehnološke pripreme proizvodnje [2].

CE-konkurentno inženjerstvo CAPP-računalom podržano projektiranje tehnoloških procesa AGV-automatski vođena vozila FMS-fleksibilni tehnološki sustavi GT-grupna tehnologija MM-multimedija EDI-elektronska razmjena poslovnih informacija CAM-računarom podržana proizvodnja (u užem smislu) CAD-računarom podržano projektiranje MRP-planiranje proizvodnih resursa

Slika 1.2 Primjena elemenata CIM-a u malim i srednjim poduzećima [2]

U novim i sve složenijim uvjetima poslovanja proizvodnih sustava, tehnološka priprema proizvodnje se mora zasnivati na primjeni suvremenih metoda i tehnika projektiranja, koje se baziraju na informacijskim tehnologijama. Pored toga, zahtjeva se primjena suvremenih proizvodnih resursa kako bi se uspješno pratili trendovi i zahtjevi tržišta te održala konkurentnost proizvodnog sustava.

Kod implementacije nove tehnologije nije upitno da li je treba uvoditi, već kako to postići i na koji način izvršiti izbor nove tehnologije za konkretni proizvod. Svjetska iskustva pokazuju da se najbolji rezultati postižu uvođenjem novih tehnologija "korak po korak", čime se osigurava maksimalna iskoristivost veoma skupe opreme.

Jedan od najeksplicitnijih pokazatelja tehnološke razvijenosti nacionalne ekonomije jest tehnološka složenost proizvoda i tehnološka razvijenost tehnologije. Tehnologije više tehnološke razine imaju ukupne troškove veće (veće investicije u proizvodnu opremu), u odnosu na konvencionalne

tehnologije (proizvodna oprema znatno jeftinija), međutim, novim tehnologijama ostvaruju se daleko veći prihodi, tako da je dobit znatno veća.


8

Slika 1.3 Tok kapitala kod ulaganja u proizvodne tehnologije različitog stupnja tehnološke složenosti


9

2. TEHNOLOŠKA PRIPREMA PROIZVODNJE KAO FUNKCIJA PROIZVODNOG SUSTAVA

2.1 Mjesto i uloga tehnološke pripreme proizvodnje u proizvodnom sustavu

Poslovni proces predstavlja skup procesa proizvodnih, ekonomskih i društvenih podsustava i elemenata koji povezuju tržište sa poslovnim sustavima. Proizvodni proces je skup međusobno povezanih aktivnosti u okviru kojeg se vrši pretvorba informacija, materijala i energije u gotov proizvod posredstvom radnog osoblja i radnih sredstava, a sastoji se od niza podsustava kao što su:

• obradni podsustav ( izraci, oprema, alati ) • transportni sustav ( transport, manipulacija, skladištenje ) • sustav prostora ( proizvodni, pomoćni, skladišni, prometni) • energetski sustav ( izvori energije, mreže ) • informacijski sustav (oprema, podrška) • sustav radnog osoblja ( proizvodni i pomoćni radnici, rukovodioci ) • sustav organizacije ( makro i mikro organizacija, rukovođenje )

Prema tome, cilj proizvodnog procesa je proizvodnja proizvoda u zahtijevanoj kvaliteti, vremenu izrade i uz najniže moguće troškove. Slika 2.1 Opći model složenog PS-a

Tehnološki proces je dio proizvodnog procesa koji se sastoji od skupa međusobno povezanih aktivnosti, odnosno operacija rada sa ciljem pretvorbe polaznog materijala u gotove dijelove, ili dijelova u podsklopove, sklopove i gotove proizvode. Obradni proces je dio tehnološkog procesa koji se sastoji od skupa aktivnosti, koje pripremak transformira u gotov dio, u smislu promjena fizičko-kemijskih karakteristika, oblika, dimenzija, itd. u suglasnosti s propisanim tehničko-tehnološkim zahtjevima pojedinih operacija izrade koje se izvode na odgovarajućim obradnim sustavima. Slika 2.2 Shema hijerarhijskih odnosa u poslovnim sustavima

POSLOVNI SUSTAV Poslovni proces

PROIZVODNI SUSTAV

Proizvodni proces Sirovina, poluproizvod Proizvod

TEHNOLOŠKI SUSTAV Tehnološki proces Dio, sklop Pripremak

OBRADNI SUSTAV

Obradni proces Pripremak Obradak


10

Slika 2.3 Obradni sustav

Priprema proizvodnje prethodi proizvodnom procesu, ali je izuzetno značajna jer o njoj ovise rezultati proizvodnje i poslovanja. Pripremom se daju značajni odgovori na pitanja: kako, čime, za koje vrijeme, gdje, uz kakve troškove ... proizvoditi. Raščlanjuje se na:

• Tehnološku pripremu - koja obuhvaća poslove izrade tehnološkog procesa, konstrukcije spec. alata, izradu normativa i dr.

• Operativnu pripremu - koja obuhvaća poslove operativnog planiranja, lansiranja i praćenja proizvodnje, transport, osiguranje alata i repromaterijala

Naziv tehnologija je izvedenica iz grčkih riječi "tehne" što označava vještinu i "logos?" što označava znanje.

Slika 2.4 Model proizvodnog sustava


11

2.2 Utjecaj oblika industrijske proizvodnje na razradu tehnološkog procesa

U poslovnom svijetu postoje razne klasifikacije proizvodnih sustava i industrijske proizvodnje. Najčešće se klasifikacija industrijske proizvodnje može sresti u okviru odgovarajućih standarda pojedinih država, kao što je npr. japanski standard industrijske klasifikacije (JSIC), sjevernoamerički industrijski klasifikacijski sustav (NAICS), koji se koristi u USA, Kanadi i Meksiku, itd. Klasifikacija industrijske proizvodnje prema različitim karakteristikama i s različitih gledišta prikazana je u tablici 2.1. Tablica 2.1 Klasifikacija industrijske proizvodnje i proizvodnih sustava [6,4]

Gledište Oblik industrijske proizvodnje

Klasifikacija prema "vrsti proizvodnog procesa"

Kako proizvoditi?

Procesna industrija (kontinuirana proizvodnja)

Proizvodna industrija (diskretna proizvodnja)

Klasifikacija prema "tipu proizvodnje, odnosno obimu proizvodnje"

Koliko proizvoditi?

Masovna proizvodnja

Serijska proizvodnja (maloserijska, srednje serijska i velikoserijska)

Pojedinačna proizvodnja

Klasifikacija prema "mjestu i razini zaliha u proizvodnom toku, odnosno stupnju ulaganja kupca na karakteristike proizvoda i proizvodnju"

U kojoj mjeri je proizvod završen prije narudžbe?

Proizvodnja za zalihe-MTS (Make to Stock)

Montaža prema narudžbi-ATO (Assembly to Order)

Proizvodnja prema narudžbi-MTO (Make to Order)

Inženjering prema narudžbi-ETO (Engineering to order)

Klasifikacija prema "obliku toka materijala i rasporedu strojeva i opreme u sustavu"

Kako se kreće radni predmet u proizvodnom toku?

Predmetno orijentirani tok (product layouts) - redoslijed strojeva i opreme prema tehnološkom procesu

Procesno orijentiran tok (process layouts) - grupiranje strojeva i opreme prema vrsti funkcije

Fiksna pozicija toka (fixed position layout) – operacije obrade se izvode na jednom mjestu, uglavnom jedinstveni proizvodi, odnosno projekti

Hibridni tok (hybrid layout) – kombinacija tokova

Klasifikacija prema "pravcu proizvodnje"

Koji je pravac proizvodnje? Tehnološko guranje - prodavati ono što se može

proizvesti prema planu/bez povratne sprege - jednosmjerno (push production)

Tržišno povlačenje - proizvoditi onoliko koliko se može prodati prema zahtjevu tržišta/sa povratnom spregom - dvosmjerno (pull production)

Klasifikacija prema "načinu pokretanja proizvodnje"

Koji je način pokretanja proizvodnje?

Ponavljajuća proizvodnja uvijek istog proizvoda (repetitive production)

Proizvodnja više proizvoda prema vremenskom planiranju (lot production)


12

Tablica 2.2 Usporedne karakteristike tradicionalnih proizvodnih sustava [4]

Karakteristike Proizvodni sustav

Projekt proizvodnja

Pojedinačna proizvodnja

Serijska proizvodnja

Masovna proizvodnja

Kontinuirana proizvodnja

Tip opreme Kombinacija opreme opće i

specijalne namjene

Opće namjene, fleksibilna oprema

Univerzalne namjene,

fleksibilna oprema

Specijalizirane namjene

Specijalizirane namjene, bazirana

na visokim tehnologijama

Raspored procesa i opreme

Fiksna pozicija Fokusiranje na procese, Procesno

orijentiran tok

Fokusiranje na procese, Procesno

orijentiran tok

Fokusiranje na proizvode, Predmetno

orijentiran tok

Fokusiranje na proizvode, Predmetno

orijentiran tok

Stručnost radnika

Visoko kvalificirani i

fleksibilni

Visoko kvalificirani i

fleksibilni

Srednje do visoko kvalificirani i

fleksibilni

Kvalificirani za obavljanje jedne

funkcije

Razni oblici kvalifikacije u zavisnosti od

funkcije

Količine proizvoda

Uglavnom jedan proizvod

(jedinstven)

Uglavnom male količine, ali mogu

biti i srednje

Uglavnom srednje, ali mogu

biti i male

Velike Vrlo velike

Vrste proizvoda

Jedinstveni proizvodi

(brodovi, avioni, itd.), Veliki

strojevi specijalne namjene

Mašine specijalne namjene, Dijelovi i

podsklopovi za avione, mostove,

itd.

Dijelovi i podsklopovi za

automobile, mašine opće

namjene, montaža elekt. sklopova, itd.

Automobili, proizvodi široke potrošnje (npr. kućni aparati)

Proizvodi široke potrošnje

(npr. plastični i stakleni proizv., kućna kemija),

proizvodnja čelika, itd.

Varijantnost proizvoda

Vrlo visoka Vrlo visoka Visoka do srednja Srednja do mala Vrlo mala

Proizvodnost Vrlo mala Mala Mala do srednja Srednja do velika Vrlo velika

Vrijeme pripreme

Vrlo dugo i varijabilno

Dugo, ali varijabilno i frekventno

Dugo, ali varijabilno i frekventno

Dugo i kompleksno

Dugo, kompleksno,

skupo, jednolično

Proizvodni ciklus

Vrlo dug i varijabilan

Dug i varijabilan Srednje dug i varijabilan

Kratak i generalno konstantan

Vrlo kratak i konstantan

Vrlo mali broj proizvodnih sustava pripada jednoj određenoj kategoriji s obzirom na oblik proizvodnog sustava i strategiju u proizvodnji. Većina tvrtki se može klasificirati kao hibridna.

Slika 2.5 Relacija između vrste proizvodnog sustava i strategije proizvodnje [5]


13

Pri definiranju tehnološkog procesa treba poštivati opće pravilo, da trošak definiranja procesa treba biti u odgovarajućem odnosu s očekivanim rezultatima procesa (kvaliteta, proizvodnost, ekonomičnost). S definiranjem procesa vezane su dvije vrste troška:

a) Jednokratni trošak Tj , koji uključuje trošak planiranja procesa i trošak nabave opreme i trajnih alata, te trošak organiziranja proizvodnog sustava i probne proizvodnje (trošak pripreme proizvodnje)

b) Trajni trošak Tt , ponavljajući trošak, koji prati izradu svake jedinice proizvoda pri odvijanju procesa.

gdje je: qm - masa materijala za 1 komad proizvoda, kg/kom cm - cijena jedinice mase materijala, Njed/kg i - vrijeme i-te operacije pri izradi proizvoda, min/kom i=1,2,3....,n. ci - cijena jedinice vremena i-tog RM-a, Njed/min Bez ulaženja u dublje analiziranje tehničko-ekonomskih međuzavisnosti, može se tvrditi sljedeće:

1) Ako je jednokratni trošak velik (detaljno planiranje procesa, skupe naprave i alati, specijalni strojevi,...), tada je trajni trošak kod izrade svake jedinice proizvoda mali;

2) Ako je jednokratni trošak mali, trajni trošak će biti velik. Budući da i jednokratni i trajni troškovi opterećuju svaku proizvedenu jedinicu proizvoda, potrebno je postići, u zavisnosti od broja komada N i ostalih karakteristika proizvoda minimalne troškove Tu po jedinici proizvoda, optimalnim utvrđivanjem odnosa jednokratnih i trajnih troškova.

Tako se, dakle u zavisnosti od broja komada, odnosno tipa proizvodnje, određuje polazna osnova za tehnološki proces prvenstveno s troškovnog polazišta. Kod pojedinačne i maloserijske proizvodnje obim jednokratnih ulaganja treba držati koliko je moguće na niskoj razini budući da se dijele na relativno mali broj komada, ali su zato trajni troškovi relativno visoki zbog korištenja manje produktivne opreme i niže razine tehnološke pripreme proizvodnje. Prije početka proizvodnje potrebno je provesti opsežne polove projektiranja, konstrukcije i tehnološke pripreme, koji su povezani sa znatnim utroškom vremena i financijskih sredstva (ovi troškovi učestvuju u ukupnim troškovima proizvodnje s velikim udjelom). Proizvodni radnici trebaju imati relativno visoku kvalifikaciju, budući da tehnološki postupci, u pravilu nisu detaljno propisani. Radne naprave i specijalni alati primjenjuju se relativno malo. Kod srednjeserijske, velikoserijske i masovne proizvodnje stupanj razrade tehnološkog procesa je veliki kako bi se smanjili troškovi i vrijeme izrade. Posljedično i oblik tehnološke dokumentacije za svaki tip proizvodnje neće biti isti.


14

2.3 Tehnološka priprema proizvodnje u organizacijskoj strukturi tvrtke

Mjesto, uloga i djelokrug zadataka tehnološke pripreme proizvodnje u velikoj mjeri ovisi o vrsti organizacijske strukture tvrtke, koja je određena unutrašnjom podjelom rada i formiranjem nižih organizacijskih jedinica. Postoje tri osnovna modela organizacijske strukture proizvodnih sustava, koji se međusobno mogu kombinirati u složene oblike strukture:

Procesna ili centralizirana,

Predmetna ili decentralizirana i

Projektna ili matrična. Procesna, odnosno funkcionalna ili centralizirana organizacijska struktura, predstavlja pristup u kome određena funkcija vrši rad na prostoru cijelog proizvodnog sustava u okviru svog, stručno određenog, područja rada – procesa. Ovaj oblik organizacije je pogodan za proizvodne sustave nižeg stupnja složenosti procesa rada, slika 2.6.

Slika 2.6 Procesna struktura proizvodnog sustava

Predmetna ili decentralizirana organizacijska struktura predstavlja pristup u kome proizvod, proizvodni program i tržište, određuju organizacijski oblik kao skup jedinica koje imaju sposobnost održavanja nezavisne radne i poslovne egzistencije u vremenu i zadanim uvjetima okoline. Ovaj oblik organizacije je pogodan za proizvodne sustave višeg stupnja složenosti procesa rada, slika 2.7.

Slika 2.7 Predmetna struktura proizvodnog sustava


15

Projektna ili matrična organizacijska struktura je pristup na principima specijaliziranih jedinica i projektnog pristupa u upravljanju proizvodnim sustavima. Projektni pristup u razvoju organizacijske strukture je pogodan za proizvodne sustave najvišeg stupnja složenosti.

2.4 Mjesto i uloga tehnološke pripreme u razvoju proizvoda

Proizvod ima svoj životni vijek, odnosno životni ciklus. Životni ciklus proizvoda se može definirati kao vremenski period od nastanka ideje o proizvodu pa do njegovog nestanka iz društvene i prirodne sredine. Postoje dvije osnovne vrste životnog ciklusa proizvoda [6]:

Ekonomski ciklus proizvoda – vremenski period u kome je proizvod prisutan na tržištu (uvođenje, rast, zrelost i opadanje) i

Tehnički ciklus proizvoda – vremenski period funkcioniranja proizvoda (razvoj, proizvodnja, tržišne aktivnosti, upotreba, održavanje i izlazak iz upotrebe).

Osnovne faze razvoja proizvoda su:

Prikupljanje, selekcija i izbor ideja i postavljanje zadataka razvoja proizvoda,

Konstruiranje proizvoda (konstrukcijska priprema) o koncipiranje o oblikovanje o razrada detalja

Definiranje tehnologije izrade o tehnološka priprema proizvodnje o planiranje i upravljanje proizvodnjom o nabavka i kooperacija

Proizvodnja

Upravljanje kvalitetom o Ispitivanje modela, prototipa, nulte i probne serije i proizvoda

Lansiranje i promocija proizvoda. U fazi tehnološkog i proizvodnog osvajanja proizvoda najznačajnije mjesto ima tehnološka priprema proizvodnje, koja uz konstrukcijsku pripremu, ima najveći utjecaj na troškove i kvalitetu proizvoda, odnosno proizvodnje. Veoma je bitno da se, pored projektiranja tehnoloških procesa, izvrši analiza tehnologičnosti konstrukcijskih rješenja prije proizvodnje prototipa, nulte serije, probne serije i redovne proizvodnje. Da bi se to postiglo mora postojati određena razina simultanog odvijanja faza razvoja proizvoda, što za rezultat ima skraćenje ciklusa razvoja proizvoda, smanjenje troškova i ostvarenje zadovoljavajuće kvalitete razvijenog proizvoda. U industriji prerade metala mogu se identificirati osnovne aktivnosti u procesu razvoju proizvoda sa odgovarajućim zadacima koji se u njima realiziraju, slika 2.8.


16

Slika 2.8 Prikaz aktivnosti i odgovarajućih zadataka u razvoju proizvoda [7,[8]

Postoje dva osnovna pristupa organiziranju razvoja proizvoda u proizvodnom sustavu. Prvi je sekvencijalni koji je karakteriziran rednim izvođenjem pojedinih faza razvoja proizvoda, često nazvan "preko zida". Drugi je simultani koji je karakteriziran paralelnim ili usporednim izvođenjem pojedinih faza razvoja proizvoda. Simultani pristup se realizira primjenom koncepta konkurentnog inženjerstva (CE), odnosno simultanog inženjerstva (SE), čija je osnovna prednost u skraćenju vremena razvoja proizvoda i bržem izlasku proizvoda na tržište, slika 2.9.

Slika 2.9 Razvoj proizvoda primjenom a) klasičnog sekvencijalnog inženjerstva b) konkurentnog inženjerstva [9]


17

2.5 Osnovni zadaci tehnološke pripreme proizvodnje

Priprema proizvodnje u industriji prerade metala se dijeli na tehnološku i operativnu pripremu. Tehnološka priprema proizvodnje obuhvaća projektiranje tehnoloških procesa, a operativna priprema obuhvaća planiranje i praćenje proizvodnje. Osnovni zadaci koji se rješavaju u okviru tehnološke pripreme proizvodnje su:

Projektiranje tehnoloških procesa proizvodnje (u užem smislu),

Definiranje vrste, karakteristika i količine pojedinih sredstava za rad,

Definiranje normativa materijala, vremena, itd.

Izrada kalkulativnih podloga

Određivanje vremena i troškova proizvodnje,

Konstruiranje specijalnih alata, pribora i drugih uređaja,

Definiranje vrsta i količina pomoćnog i potrošnog materijala,

Generiranje upravljačkih informacija za obradu, montažu, mjerenje, transport, rukovanje materijalom, itd.

Izrada uputa za rad,

Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda,

Definiranje složenosti procesa rada, stručnosti i broja radnika,

Projektiranje tehnoloških osnova proizvodnog sustava,

Tehnoekonomska optimizacija pojedinih aktivnosti tehnološke pripreme,

Simulacija i vizualizacija tehnoloških procesa i drugih aktivnosti, itd.

Projektiranje tehnoloških rješenja zaštite životne sredine od primijenjenih tehnologija, U okviru projektiranja tehnoloških procesa rješavaju se mnogi zadaci, kao što su izbor ili definiranje pripremaka, određivanje dodataka za obradu i odgovarajućih tolerancija zahvata, izbor tehnoloških baza, prepoznavanje i izdvajanje tipskih tehnoloških oblika, definiranje zahvata i njihovo grupiranje u operacije obrade, definiranje redoslijeda njihovog izvođenja, izbor obradnih sustava, izbor alata, izbor metoda mjerenja i odgovarajućih mjerila i mnogi drugi. Izlazni rezultat aktivnosti tehnološke pripreme se odnosi na definiranje tehnološke dokumentacije, koja može biti u raznim oblicima, od sadržaja tehnološkog procesa, karti operacija pa do upravljačkih programa, i kao takva može se izraditi u pisanom i/ili elektronskom, odnosno digitalnom obliku. Oblik i stupanj preciziranja tehnološke dokumentacije zavisi od tipa proizvodnje, sustava projektiranja tehnoloških procesa i vrste obradnih i tehnoloških sustava koji se primjenjuju, ali i stručnosti i iskustvu zaposlenih u proizvodnji. Aktivnosti koje prethode izradi kvalitetne tehnološke dokumentacije su međusobno povezane i uvjetovane mnogim faktorima. U cilju kvalitetnog rada tehnološke pripreme proizvodnje, neophodno je da projektant – tehnolog posjeduje određene kvalitete [17]:

Sposobnost analize tehnologičnosti proizvoda,

Znanje o zavisnosti točnosti i kvaliteta površina proizvoda,

Znanje o postizivim tolerancijama izrade

Znanje o različitim procesima proizvodnje,

Znanje o materijalima, strojevima, alatima, priborima i drugim resursima,

Znanje za određivanje operacija, zahvata, dodataka za obradu, parametara obrade,

Znanje za određivanje vremena i troškova proizvodnje,

Znanja iz informacijskih tehnologija, kao što je npr. poznavanje rada u odgovarajućim CAx sustavima, rad sa bazama podataka, itd.


18

3. OSNOVE PROJEKTIRANJA TEHNOLOŠKIH PROCESA

Osnovna podjela projektiranja tehnoloških procesa odnosi se na tehnološke procese izrade, montaže, kontrole, reciklaže, itd. Projektiranje tehnoloških procesa obuhvaća definiranje procesa pretvorbe polaznog materijala ili pripremka u gotov dio, uz potrebnu promjenu njegovog oblika, dimenzija, estetskog izgleda, unutrašnjih svojstava materijala obratka i kontrolu obrade. Projektiranje tehnoloških procesa u suštini predstavlja davanje odgovora na veliki broj upita vezanih za proizvodnju, među kojima su najznačajniji [20,11]:

Kojim vrstama i kojim redoslijedom treba vršiti obradu,

Na kojim obradnim i tehnološkim sustavima,

Kojim alatima, priborima i mjerilima,

Kojim parametrima obrade,

Za koje vrijeme i

Sa kolikim troškovima. Najvažniji ulazni podaci za projektiranje tehnoloških procesa su 2D crtež i/ili 3D model proizvoda, podaci o obimu proizvodnje u određenom vremenskom periodu, podaci o raspoloživim proizvodnim resursima, obradnim sustavima, alatima, priborima, mjerilima, itd., kao i drugi tehničko/ekonomski zahtjevi. Rezultat projektiranja tehnoloških procesa je tehnološka dokumentacija i informacije neophodne za planiranje i upravljanje proizvodnjom, kao i provođenje procesa proizvodnje, slika 3.1. Slika 3.1 Ulazni podaci i izlazni rezultati projektiranja tehnoloških procesa

Projektiranje tehnoloških procesa predstavlja sustavno definiranje metoda pomoću kojih se proizvodi izrađuju ekonomično i produktivno [10].

3.1 Značaj projektiranja tehnoloških procesa

Tehnološki proces jednako je važan pri projektiranju novog proizvoda kao i pri usavršavanju ili revitalizaciji postojećeg. Pri tome važi opće saznanje da nijedno tehničko - tehnološko rješenje nije danas toliko dobro da već sutra ne može biti još i bolje. Dakle, jednom projektirano tehnološko rješenje nije zauvijek konačno, jer je tehnološki proces dio jednog šireg i kompleksnijeg dinamičkog sustava koji je podložan neprekidnom i intenzivnom razvoju utemeljenom na sveukupnom tehničko - tehnološkom progresu u svijetu. Kako postoji neprekidna potreba da se projektiraju novi proizvodi ili da se usavršavaju postojeći, to postoji i nužnost da se projektiraju novi alati, upotrijebe novi materijali sa drugačijim svojstvima. To uzrokuje potrebu izmjene postojećih tehnoloških postupaka ili definiranje novih. Pri tome treba postaviti zahtjev da novo-projektirani tehnološki proces mora biti trenutno najbolje moguće tehnološko rješenje ili da tehničko - tehnološko rješenje bude znatno kvalitetnije od već postojećeg.

ULAZ • crtež ili model proizvoda • obim proizvodnje • raspoloživi proizvodni resursi • drugi tehničko-ekonom. zahtjevi

PROJEKTIRANJE TEHNOLOŠKOG

PROCESA

IZLAZ • tehnološke upute • operacijski listovi • NC programi • ostala tehnološka dokument.


19

3.2 Metode projektiranja tehnoloških procesa

Projektiranje tehnoloških procesa može se podijeliti na [4] (slika 3.2):

Klasično (ručno) projektiranje i

Računalom podržano projektiranje.

Slika 3.2 Metode projektiranja tehnoloških procesa

Pri ručnom projektiranju tehnoloških procesa na kvalitetu samog rješenja utječu mnogobrojni faktori, koji u velikoj mjeri zavise od razine znanja i iskustva tehnologa. Osnovne karakteristike ovog načina projektiranja tehnoloških procesa se mogu vidjeti u sljedećem:

Tehnolog subjektivno donosi odluke na osnovu iskustva i intuicije, najčešće ne upuštajući se dublje u analizu tehnologičnosti proizvoda,

Otežana analiza alternativnih rješenja i optimizacija tehnoloških procesa,

Rijetko se vrši standardizacija tehnoloških procesa, što dovodi do različitih tehnoloških procesa za iste ili slične proizvode,

Određivanje parametara obrade se često vrši procjenom, iskustveno bez primjene literaturnih informacija i optimizacije,

Veoma često se vrši projektiranje tehnoloških procesa definiranjem samo popisa operacija, dok je detaljno projektiranje prepušteno operaterima na strojevima, što dovodi do nestandardne i nepotpune dokumentacije,

Postojeća rešenja tehnoloških procesa se sporo ažuriraju u skladu sa mogućnostima suvremenih obradnih i tehnoloških sustava,

Promjene tehnoloških procesa nastale u samom procesu proizvodnje uslijed raznih proizvodnih zahtjeva ili promjena u konstrukciji, veoma se rijetko ažuriraju,

Veoma slaba veza između konstrukcijske i tehnološke pripreme što dovodi do velikih teškoća u realizaciji procesa proizvodnje, i dr.

Nedostaci klasičnog načina projektiranja tehnoloških procesa prvo su se počeli rješavati primjenom znanstvenih metoda, kao što su grupna i tipska tehnologija, a potom i informacijskih tehnologija. To je rezultiralo u razvoju sustava za automatizirano projektiranje tehnoloških procesa, odnosno CAPP sustava, kao i njihovom integracijom sa drugim CAx sustavima. Osnovna primjena CAPP sustava usmjerena je na:

Smanjenje vremena i troškova projektiranja kvalitetnih tehnoloških procesa,

Sistematizaciju, kategorizaciju i memoriranje znanja za projektiranje tehnoloških procesa,

Optimizaciju tehnoloških procesa,

Veću produktivnost projektanata tehnoloških procesa,

Mogućnost povezivanja sa ostalim CAx aktivnostima,

Smanjenje potrebe za visoko kvalitetnim tehnolozima, kao i lakše obrazovanje novih projektanata tehnoloških procesa, itd.

PROJEKTIRANJE TEHNOLOŠKIH PROCESA

Klasično

(ručno)

Automatizirano

(računalom podržano)

Varijantni pristup

Vario-generativni pristup

Generativni pristup


20

3.3 Sustavi projektiranja tehnoloških procesa

Tri osnovna sustava projektiranja tehnoloških procesa su:

Sustav individualnog projektiranja,

Projektiranje na principima tipske tehnologije i

Projektiranje na principima grupne tehnologije. Ukupan asortiman dijelova je sistematiziran prema tehnološkoj sličnosti, odnosno podijeljen na određene cjeline za koje je racionalno primijeniti koncept individualne, grupne i tipske tehnologije.

Slika 3.3 Sistematizacija dijelova iz proizvodnog programa poduzeća prema različitim sustavima projektiranja tehnoloških procesa

3.3.1 Projektiranje individualnih tehnoloških procesa

Individualni tehnološki procesi (ITP) se projektiraju i primjenjuju za obradu jednog određenog proizvoda, izratka, uzimajući u obzir veličinu serije, raspoloživu proizvodnu opremu i zahtjeve određene crtežom. Osnovne karakteristike individualnog načina projektiranja tehnoloških procesa su:

Raznovrsnost proizvoda i dijelova,

Različiti tehnološki procesi za slične dijelove,

Duža vremena pripreme proizvodnje,

Razrađeni procesi, izabrani i/ili projektirani alati i pribori često gube vrijednost pri promjeni programa proizvodnje,

Teškoća u osiguranju dovoljnog iskorištenja kapaciteta,

Duga pripremno-završna vremena za slučaj da su količine dijelova male,

Dugi rokovi isporuke proizvoda, odnosno vremena trajanja ciklusa proizvodnje,

Teškoće u ažuriranju baza podataka,

Visoki troškovi zaliha materijala i dijelova,

Složenost planiranja i upravljanja proizvodnjom, itd. Na smanjenje negativnih karakteristika individualnog projektiranja tehnoloških procesa utjecala je primjena računala u tehnološkoj pripremi, posebno primjena generativnih CAPP sustava, koji su i bazirani na projektiranju tehnoloških procesa za svaki dio pojedinačno.


21

3.3.2 Grupna i tipska tehnologija

OSNOVNO NAČELO GRUPNE TEHNOLOGIJE: slični predmeti izrađuju se sličnim proizvodnim postupcima, koriste iste resurse. Tipska tehnologija se zasniva na klasifikaciji dijelova čiji je cilj formiranje uređenih skupova od geometrijsko, odnosno procesno sličnih dijelova i dobivanje tipova dijelova, a grupna tehnologija se zasniva na operacijski sličnim dijelovima i dobivanju operacijskih grupa. Tipski tehnološki proces (TTP) projektira se za tipove izradaka, bitno veće sličnosti nego GTP, jedinstvenih konstrukcijskih i tehnoloških obilježja. Osnovna osobina TTP je jedinstvo tehnološkog procesa pri obradi svakog dijela istog tipa. Do tipova dijelova se dolazi na osnovu kriterija da dijelovi istog tipa moraju imati iste obrade i njihov redoslijed, odnosno iste operacije i zahvate obrade. Na osnovi navedenog može se zaključiti da isti tip čine dijelovi istog geometrijskog oblika i danog raspona dimenzija, a razlike se odnose na materijal, točnost obrade i slično. Osnovne metode klasifikacije i grupiranja su:

Vizualna klasifikacija,

Analiza tehnoloških procesa PFA (Production Flow Analysis) i

Konstrukcijsko-tehnološki klasifikatori PCA (kodiranje). Klasifikacija i grupiranje dijelova primjenom konstrukcijsko-tehnoloških klasifikatora je najzastupljeniji metoda formiranja tehnoloških i operacijskih grupa pomoću kodiranja dijelova. U svijetu su razvijeni brojni konstrukcijsko-tehnološki klasifikatori za klasifikaciju i kodiranje dijelova među kojima su najpoznatiji [11,2]:

OPITZ klasifikacijski sustav hibridne strukture, razvijen na Njemačkom Sveučilištu u Aachen-u,

CODE klasifikacijski sustav hibridne strukture, razvijen od Manufacturing Data System u SAD,

MICLASS/MULTICLASS sustav polikode strukture, razvijen u Nizozemskoj,

DCLASS sustav hibridne strukture, razvijen na Brigham Young University u SAD,

KK-3 sustav za kodiranje hibridne strukture, razvilo Japansko udruženje za promociju strojarske industrije (JSPMI),

Značajke metode kodiranja su da se svakom dijelu pridružuje alfanumerički kod za:

geometrijski oblik i složenost,

dimenzije,

vrsta materijala,

oblik pripremka,

zahtijevanu preciznost završne obrade Grupni tehnološki procesi (GTP) se projektiraju za formiranu grupu tehnološki sličnih izradaka. Da bi se po grupnom tehnološkom procesu mogli obraditi svi dijelovi iz grupe, GTP mora obuhvatiti sve operacije i zahvate pomoću kojih će biti obrađene sve površine dijelova iz grupe. Zbog toga se za GTP, projektiranje izvodi za kompleksni dio koji je kao predstavnik grupe ujedno i najsloženiji dio grupe. Projektiranje tehnoloških procesa na osnovama tipske i grupne tehnologije ima za cilj povećanje količina proizvoda u okviru proizvodnog programa na principima sličnosti, čime se povećava veličina serije dijelova i prelazi na više tipove proizvodnje, omogućujući primjenu obradnih i tehnoloških sustava većeg stupnja efikasnosti. Pristup ka povećanju količina se zasniva na objedinjavanju proizvoda sličnih karakteristika, odnosno sistematizaciji proizvoda na osnovu njihove konstrukcijsko-tehnološke sličnosti, u cilju standardizacije tehnoloških procesa izrade [12].


22

Osnovni ciljevi skupnih tehnologija su:

Smanjenje troškova tehnološke pripreme

Skraćenje vremena razvoja alata i uređaja

Uvođenje moderne proizvodne opreme

Pretvaranje maloserijske u srednjeserijsku ili velikoserijsku

Odbacivanje neopravdane raznovrsnosti tehnoloških procesa unifikacijom i grupiranjem

Povećanje efikasnosti procesa obrade primjenom obradnih sustava veće proizvodnosti, smanjenje tpz i tp, planiranje procesa grupne obrade

Smanjenje vremena tehnološke pripreme za svaki član pripreme

Poboljšanje konstrukcije primjenom tehnološkog klasifikatora

Primjenom grupne tehnologije i baza podataka povezati CAD/CAPP/CAM sustav. Rezultati koji se mogu postići primjenom skupnih tehnologija su:

Skraćeno vrijeme razvoja proizvoda preko 50 %

Ušteda vremena rada inženjera preko 60 %

Ušteda zalihe materijala cca 40 – 65 %

Ušteda tpz 50 – 80 %

Ušteda vremena trajanja ciklusa proizvodnje 40 – 80 %.

Skraćenje vodećeg vremena (lead time) (20 – 88 %)

Smanjenje rada u procesu (do 88 %)

Smanjenje radne snage (15 – 25 %)

Smanjeno vrijeme manipulacije alata (20 -30 %)

Smanjena dorada i otpad materijala (15 – 75 %)

Smanjeno vrijeme pripreme (20 - 60 %)

Smanjeno vrijeme isporuke naručenog (13-136 %)

Smanjena papirologija.


23

4. OSNOVNE FAZE TEHNOLOŠKE PRIPREME PROIZVODNJE

U globalnom planiranju proizvodnje, koja se odnose na istraživanje zahtijeva tržišta, prikupljanje i stvaranje ideja o proizvodu, analizu mogućnosti proizvodnog sustava i kooperanata, kao i donošenje preliminarnih odluka o njegovoj proizvodnji značajnu ulogu ima i tehnološka priprema proizvodnje.

Slika 4.1 Timski rad u fazi globalnog planiranja proizvodnje

Tehnološka priprema obuhvaća globalnu identifikaciju mogućnosti izvođenja tehnoloških i proizvodnih procesa za odgovarajući ograničeni skup tehničkih specifikacija proizvoda i raspoloživih proizvodnih resursa. Na osnovu ovih razmatranja vrši se preliminarna procjena i izbor proizvoda, odnosno dijelova, podsklopova i sklopova koji se mogu proizvoditi u promatranom proizvodnom sustavu ili u kooperaciji, odnosno mogu se nabaviti na slobodnom tržištu. Osim učešća tehnološke pripreme proizvodnje u globalnom planiranju proizvodnje, njeni osnovni zadaci obuhvaćaju koncepcijsko i detaljno projektiranje tehnoloških procesa uključujući i generiranje upravljačkih informacija, kao i simulaciju tehnoloških i proizvodnih procesa.

4.1 Koncepcijsko projektiranje tehnoloških procesa

Projektiranje tehnoloških procesa je složena aktivnost koja se dijeli na više hijerarhijskih razina. Prva i najviša razina u ovoj hijerarhiji predstavlja koncepcijsko projektiranje tehnoloških procesa, kao aktivnost preliminarne procjene mogućnosti i efekata proizvodnje koncepcijsko projektiranog proizvoda. Osnovni cilj koncepcijskog projektiranja tehnološkog procesa je podrška ranoj fazi projektiranja proizvoda u optimizaciji konstrukcije proizvoda, ocijeni kvaliteta izbora materijala proizvoda, izboru vrste pripremaka i odgovarajućih proizvodnih tehnologija i procesa, smanjenju vremena i troškova razvoja i proizvodnje proizvoda [13]. Koncepcijsko projektiranje tehnoloških procesa se u literaturi može sresti i pod imenom Meta projektiranje tehnoloških procesa (engl. Meta Process Planning), Viša razina projektiranja tehnoloških procesa (engl. High-level Process Planning), Idejno projektiranje tehnoloških procesa, Osnovno planiranje tehnoloških procesa (engl. Generic Planning), Planiranje tehnoloških procesa [20], dok neki već ovu fazu promatraju kao dio Makro projektiranja tehnoloških procesa (engl. Macro Process Planning), itd.


24

Slika 4.2 Integracija koncepcijskog projektiranja proizvoda i koncepcijskog projektiranja tehnološkog procesa [16,17]

U okviru koncepcijskog projektiranja tehnološkog procesa donose se mnoge suštinske odluke koje utječu na kvalitetu konstrukcije proizvoda i proces njegove proizvodnje. Osnovni zadaci koncepcijskog projektiranja tehnoloških procesa proizvodnje novog proizvoda su [17,19]:

Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda,

Izbor vrste pripremka,

Izbor osnovnih procesa proizvodnje i projektiranje idejnog rešenja tehnološkog procesa proizvodnje,

Izbor vrste proizvodnih resursa i

Procjena troškova i vremena proizvodnje. Da bi prethodne aktivnosti mogla izvršiti, tehnološka priprema mora raspolagati s crtežima proizvoda, bazom podataka o karakteristikama i rasporedu proizvodne opreme, raspoloživim materijalima, te podacima iz postojećih tehnoloških procesa koje će usporediti sa podacima za tehnološki proces kojeg definira. Izbor tehnoloških procesa izrade vrši se na temelju:

određene geometrije proizvoda (oblik, dimenzije, tolerancije),

svojstava odabranog materijala,

raspoloživih resursa (strojeva i radnika) i

tržišno prihvatljive cijene proizvoda Programski sustavi za ovu fazu tehnološke pripreme se nazivaju CAPP sustavi za koncepcijsko projektiranje tehnoloških procesa, odnosno koncepcijski CAPP sustavi (CCAPP) [17,18], ali u literaturi se mogu sresti i drugi nazivi. Međutim, većina do sada razvijenih CAPP sustava se primjenjuje u fazama detaljnog projektiranja, dok je malo onih koji su razvijeni i primijenjeni u koncepcijskoj fazi projektiranja tehnoloških procesa, kako zbog složenosti zadataka i obima različitih podataka, orijentacijskih informacija o koncepcijsko dizajniranom proizvodu, tako i zbog potrebe velikog iskustva i znanja projektanata. Programski sustav za izbor materijala i procesa CAMPS (Computer-Aided Material and Process Selection) je orijentiran na izbor primarnih procesa kao što su procesi lijevanja, kovanja, obrade skidanjem materijala i obrade lima, na osnovu ulaznih podataka o obliku i dimenzijama dijela, proizvodnim parametrima, mehaničkim i fizičkim osobina, termičkim i električnim svojstvima. Farris [21] je razvio ekspertni sustav za izbor redoslijeda procesa pod nazivom EPSS (Expert Processing Sequence Selector).


25

Esawi i Ashby su razvili programski sustav za izbor materijala i procesa, sastavljen od CMS i CPS sustava. Prvo je uveden CMS (Cambridge Materials Selector) za izbor materijala, prema Esawi-ju [22], a potom i CPS (Cambridge Process Selector) za izbor procesa, prema Ashby-ju [9]. Chan i dr. [14] su razvili COMPASS (Computer Oriented Material, Processes, and Apparatus Selection System) sustav kao meta planer, koji ima za cilj da informacije o problemima proizvodnje prijevremeno proslijedi projektantu proizvoda. Fokusiran je na izbor primarnih procesa i sadrži veliku bazu procesa, pri čemu uzima u obzir i raspoložive resurse u pogonu, što ga čini primjenljivim u praksi.

4.2 Detaljno projektiranje tehnoloških procesa

Značajni istraživački napori su posvećeni razvoju računalom podržanog projektiranja tehnoloških procesa, odnosno CAPP sustava. Ova istraživanja su pokazala da je to veoma kompleksan zadatak koji karakteriziraju mnogi zavisni tehničko-tehnološki i poslovni parametri. Upravo zbog toga ne postoje adekvatna univerzalna rješenja CAPP sustava koja bi omogućila laku i široku primjenu u industriji [25]. Poznato je da razvoj CAPP sustava zaostaje u odnosu na CAD i CAM sustave, što predstavlja veliki problem u integraciji proizvodnih aktivnosti [23,24]. Cilj razvoja CAPP sustava je omogućiti projektiranje kvalitetnih tehnoloških procesa iz skupa velikog broja mogućih varijanti u što kraćem vremenskom periodu. Osnovni, najvažniji zadaci koji se rješavaju primjenom CAPP sustava su [25]:

Prihvaćanje i analiza ulaznih projektnih podataka, izdvajanje i prepoznavanje tipskih tehnoloških oblika,

Izbor i definiranje pripremaka,

Definiranje sadržaja tehnološkog procesa izrade, o Definiranje operacija izrade dijelova, o Izbor i definiranje zahvata i njihovog redoslijeda izvođenja, o Izbor i definiranje proizvodnih resursa, o Izbor i definiranje parametara i strategije obrade,

Generiranje upravljačkih programa za NC obradne i tehnološke sustave,

Određivanje vremena i troškova proizvodnje i

Generiranje odgovarajuće tehnološke dokumentacije.

Slika 4.3 Komponente integriranog CAD/CAPP/CAM sustava


26

Baza znanja koja se koristi u okviru CAPP sustava se sastoji iz procedura i pravila potrebnih za automatizirani izbor tehnoloških procesa izrade, kao i za njihovo potpuno definiranje, odnosno dobivanje preciziranih karti tehnoloških operacija. Kao što je već spomenuto, osnovni izvor znanja, koje se posredstvom integrirane baze znanja koristi u procesu generiranja tehnologije izrade novog proizvoda, predstavlja repozitorij znanja na razini matične tvrtke. S obzirom da je znanje koje eksperti implementiraju u repozitoriju znanja ima dinamički karakter, to znači da je i integrirana baza znanja na razini CAPP sustava podložna stalnim izmjenama i dopunama. Integrirana baza znanja obuhvata tri logičke cjeline čije se procedure i pravila primjenjuju u različitim etapama primjene CAPP sustava, slika 4.3, a to su:

Baza znanja za izbor pripremka i definiranje sadržaja tipskih tehnoloških procesa izrade,

Baza znanja za izbor dodataka za obradu i

Baza znanja za izbor pribora, alata i mjerila. Integrirana baza podataka predstavlja logički podijeljene podatke koji sačinjavaju više baza podataka namijenjenih različitim aplikacijama ili skupovima aplikacija. Na slici 4.4 je prikazan koncepcijski model integrirane baze podataka koji definira njene osnovne komponente zajedno sa njihovim međusobnim vezama, odnosno relacijama.

Slika 4.4 Struktura integrirane baze podataka

U ovisnosti od karakteristika CAPP sustava, može se izvršiti njihova podjela prema pristupu, razini, detaljnosti i vremenskoj skali projektiranja, slika 4.5. Slika 4.5 Različite podjele CAPP sustava [26]


27

Kao što je već navedeno, CAPP sustavi se prema pristupu projektiranju mogu podijeliti na varijantne, generativne i nove generativne sustava, čije su osnovne karakteristike prikazane u tablici 4.1. Tablica 4.1 Usporedni prikaz vrsta CAPP sustava

Tip CAPP sustava

Predstavljanje proizvoda

Način unošenja ulaznih podataka

Način generiranja tehnoloških procesa

Razvijena baza podataka

Varijantni Na principima grupne tehnologije

Manualni ulaz Manualni, modifikacijom standardnih TP

Baza standardnih tehnoloških procesa

Generativni Na bazi jezika za opis dijela

Manualni ulaz Stablo odluke, Tablične odluke, Ekspertni sustavi

Baza znanja i tehnološka baza podataka

Novi generativni

CAD model Automatski CAD sučelja

Stablo odluke, Tablične odluke, Metode umjetne inteligencije

Baza znanja i tehnološka baza podataka

U praksi ne postoji točno definirana granica primjene pojedinih pristupa projektiranju tehnoloških procesa, zbog postojanja velikog broja utjecajnih faktora, među kojima su najznačajniji razina složenosti komponenti tehnološkog sustava, obim proizvodnje i broj različitih grupa dijelova u proizvodnom programu. Osnovne prednosti varijantnih CAPP sustava u odnosu na ručno projektiranje tehnoloških procesa su:

Ušteda vremena potrebnog za projektiranje tehnoloških procesa,

Ulaganja u razvoj ovih sustava su relativno mala,

Vrijeme razvoja sustava je relativno kratko, a instaliranje i primjena su laki,

Dobra pouzdanost u realnim uvjetima,

Pozitivan utjecaj na standardizaciju, unifikaciju i tipizaciju proizvoda i tehnoloških procesa i

Prikupljaju se znanja i iskustva koja su korisna manje iskusnim projektantima. Osnovni nedostaci varijantnih CAPP sustava su:

Kvaliteta standardnih i preciziranih tehnoloških procesa i dalje zavisi od znanja i vještine tehnologa,

Baza podataka za proizvode i tehnološke procese vremenom postaje obimna, što usporava rad sustava i otežava rad pri klasifikaciji,

Eventualna potreba za više informacija u klasifikacijskom sustavu, zahtijeva ponovno klasificiranje i kodiranje postojećih grupa dijelova i njihovih tehnoloških procesa,

Smanjena fleksibilnost u pogledu geometrije i točnosti dijelova, što je posebno izraženo za operacije koje se realiziraju na CNC obradnim sustavima i

Krutost sustava s obzirom na mogućnost primjene u drugim proizvodnim sustavima.


28

4.3 Suvremene metode i tehnike razvoja CAPP sustava

U razvoju CAPP sustava i njihovoj integraciji sa drugim funkcijama i aktivnostima proizvodnog sustava i globalnog poslovnog okruženja primjenjuju se brojne metode i tehnike, koje se mogu koristiti zasebno ili integralno. Na osnovu analize literaturnih informacija, kao što su [2,23,73,21,27,28] i dr., izdvojen je set osnovnih metoda i tehnika koje se koriste za razvoj CAPP sustava:

Metode zasnovane na tipskim oblicima,

Ekspertni sustavi,

Neuronske mreže,

Genetski algoritmi,

Fuzzy teorija i fuzzy logika,

Agent-bazirane metode,

Internet-bazirane metode,

Metode bazirane na STEP standardu, i dr.

4.3.1 Kratak pregled razvijenih CAPP sustava

Osnovna ideja vezana za razvoj sustava za projektiranje tehnoloških procesa primjenom računala javila se još polovinom 60-ih godina prošlog stoljeća u radovima Niebela-a, dok je prvi CAPP sustava razvijen 1976. U nastavku je dan kratak pregled nekih od poznatijih razvijenih CAPP sustava u svijetu.

CAPP (CAM-I) [20,15] predstavlja jedan od prvih i najšire korištenih CAPP sustava koji su u suradnji razvile kompanije CAM-I i McDonell Douglas.

GENPLAN (GENerative process PLANning) [29] predstavlja vario-generativni CAPP sustav razvijen 1976. godine na Loughborough Sveučilištu za tehnologije u Velikoj Britaniji. U okviru ovog sustava podržane su pojedine aktivnosti makro i mikro projektiranja tehnoloških procesa.

GARI [29] je generativni CAPP sustav, razvijen na Univerzitetu u Grenoblu 1981. Godine, za primjenu na dijelovima sa otvorima, žljebovima, stepenicama i drugim tipskim oblicima.

XPLAN [29] je razvijen 1984. godine na Tehničkom sveučilištu u Danskoj od strane L. Altinga i suradnika i predstavlja vario-generativni sustav, namijenjen automatizaciji projektiranja tehnoloških procesa za prizmatične i rotacijske dijelove.

PART (Planning of Activities, Resources and Technology) je generativni CAPP sustav za rotacijske i prizmatične dijelove, razvijen na Sveučilištu u Tventeu 1989. godine. Sustav omogućuje automatsko prepoznavanje tipskih oblika, makro i mikro projektiranje tehnoloških procesa, generiranje NC programa i pratećih informacija. Određuje najbolju kombinaciju metoda obrade i njihovog redoslijeda, proračunava optimalne putanje alata i režime obrade, generira NC programe.

FLEXPLAN je naziv za ESPRIT projekt (Evropski projekt za razvoj informacijskih tehnologija) koji je imao za cilj integraciju projektiranja tehnoloških procesa i terminiranja proizvodnje.

KCAPPS (Knowledge-based Computer-Aided Process Planning System) je integrirani sustav za projektiranje tehnoloških procesa koji je zasnovan na znanju. Osnovni elementi arhitekture sustava su integrirana baza podataka, korisnički interfejs, baza znanja i glavni moduli.


29

5. TEHNOLOŠKA PRIPREMA MATERIJALA

Ova aktivnost podrazumijeva utvrđivanje: dimenzija predmeta procesnih zahtjeva (npr. toplinska obrada) broj izradaka (veličina serije)

te: izbor vrste i oblika polaznog materijala (šipka, otkivak, …) izračun dodataka za obradu izradu naloga za nabavu

Pri tome treba razlikovati:

Polazni materijal – to je materijal na skladištu iz kojeg se izrađuju pripremci (razni profilni oblici: okrugli, pravokutni, traka, itd.)

Pripremak – to je polazni oblik izratka i najčešće se iz jednog pripremka izrađuje jedan izradak (to su odrezani dio profila, otkivak, odljevak i sl.)

5.1 IZBOR POLAZNOG MATERIJALA

Izbor polaznog materijala te definiranje pripremka je značajno za ekonomsku efikasnost i produktivnost projektiranog tehnološkog procesa te kvalitetu izrađenih dijelova. Kriteriji za izbor optimalne varijante polaznog materijala su:

Eksploatacijska svojstva materijala

Osnovni troškovi materijala i gubici preko mjere

Raspoloživost i nabavljivost materijala

Izbor načina ( metode) obrade

Troškovi i gubici u pripremi materijala

Tehnološka svojstva (obradivost, …)

Troškovi proizvodnje

Iskoristivost materijala u fazi proizvodnje

Troškovi alata pomoćnog i potrošnog materijala

Recikličnost materijala

Troškovi narudžbe materijala


30

Određivanje polaznih materijala (pripremaka, sirovih dimenzija radnog predmeta) ovisi o velikom broju čimbenika. Jedan od osnovnih je količina radnog predmeta. Ukoliko se radi o većoj količini (serijska proizvodnja) tada se pripremci dobivaju postupkom vrućeg i hladnog deformiranja kao što su kovanje, izvlačenje, istiskivanje i prešanjem ili suvremenim metodama lijevanja (lijevanje pod pritiskom, precizni – mikro lijev) čime se dobiju manji dodaci za kasniju obradu odvajanjem čestica. Ako se radi o manjoj količini (pojedinačna i maloserijska proizvodnja) pripremci se rade iz vučenog ili valjanog materijala, a također se izrađuju i konvencionalnim lijevanjem. Mogu se ponekad tehnološke operacije lijevanja zamijeniti zavarenom konstrukcijom koja isključuje niz ljevačkih operacija. U pravilu otkivci imaju bolja mehanička svojstva nego odljevci. U pravilu razlikujemo slijedeće polazne materijale za izradu radnih predmeta: -radni predmet je standardna roba i bez dorade se ugrađuje u proizvod, -radni predmet se pravi iz jednog komada polaznog materijala koji je pripremak, -radni predmeti se prave iz zajedničkog polaznog materijala direktno ili se iz polaznog materijala rade pripremci, a iz njih radni predmet. Potrebno je uočiti razliku između pripremka i polaznog materijala. Pripremak je polazni oblik radnog predmeta i najčešće se iz jednog pripremka proizvodi jedan radni predmet (otpresak, otkivak, odljevak, odrezani dio iz lima, odrezani dio šipke ili cijevi itd. ). Polazni materijal je materijal prema svojoj šifri i u svom obliku u kome se nalazi na skladištu ili kao ostatak (povrat materijala). Iz njega se dodatnim operacijama dobiju pripremci za izradu radnog predmeta. To su: table (ploče) lima, šipke, ostali profili itd. Konstrukcijskim crtežom definiran je kvaliteta i vrsta osnovnog materijala, pa je ograničen izbor polaznog materijala, npr. ako je materijal lijevano željezo ili čelični lijev tada će polazni oblik biti odljevak. Funkcija obratka u eksploataciji također utječe na polazne osobine materijala pripremka. Pa tako ako se traži dinamička izdržljivost polazni oblik se obično dobiva deformiranjem, dok za izratke statičkog opterećenja pripremak može biti odljevak. U eksploataciji materijal treba odgovarati zahtjevima u pogledu statičke i dinamičke čvrstoće, površinske tvrdoće i čvrstoće, otpornosti prema trošenju, koroziji i dr. Tehnološki uvjeti i postojeće proizvodne mogućnosti utječu na izbor pripremka utoliko što se polazni materijal ne može dobiti na više načina, a odabire se onaj postupak koji zadovoljava tehnološke kriterije optimalnosti. Ekonomski kriterij određuje polazni oblik materijala koji će imati minimalne troškove izrade uz zadovoljavanje zahtjeva za materijal (po vrsti, svojstvima i kvaliteti) koji su određeni u projektno konstrukcijskoj dokumentaciji. U svakoj konstrukciji materijal znatno utječe na cijenu proizvoda i to ne samo zbog osnovne cijene materijala, već i zbog oblika pripremka. Dakle pri izboru polaznog oblika pripremka treba primjenjivati suvremene metode izrade s malim dodacima za strojnu obradu, jer to znatno samanjuje vrijeme obrade i cijenu izrade. Polazne materijale za obradu kovanjem i prešanjem određujemo po težini. Kao polazni materijal služe odljevci i valjani profili (kvadratnog, plosnatog i okruglog oblika). Masu polaznog materijala računamo : Gp=K*Got /kg/ Gdje su : Got- masa radnog predmeta K- eksperimentalno određeni koeficijent Na osnovi težine komada odabiru se ostale dimenzije prema vrsti procesa kovenje. Ukoliko se radi o polaznom materijalu za obradu odvajanjem čestica određujemo da na jedan od načina:

- Prema pripremcima koji su otkivci, odljevci ili otpresci određujući u normativu očekivanu količinu škarta,


31

- Prema pripremcima koji imaju zajednički polazni materijal određujući im dimenzije polaznih materijala.

Izbor polaznih materijala obavljamo tako da nam troškovi materijala budu minimalni. U ovom slučaju zadatak tehnologa materijala izabrati polazni materijal s minimalnim gubitkom (ostatkom) materijala. Ovo raspoređivanje može se obavljati ručno ili primjenom paketa programa na računalu.

5.2 Dodaci za obradu

Kod projektiranja tehnološkog procesa izrade dijelova susrećemo se s pitanjem koliki mora biti sloj materijala koji se skida kod određenog zahvata i operacije ili koliki ukupni; ovaj sloj zovemo dodatkom za obradu: - dodatak za grubu obradu - dodatak za finu obradu i - ukupni dodatak Dodatak za obradu je sloj materijala koji treba skinuti obradom skidanjem strugotine, a koji je namijenjen kompenzaciji grešaka koje nastaju u procesu pretvorbe pripremka u gotov proizvod. Greške, tj. netočnosti zbog čije se kompenzacije određuje dodatak za obradu određene površine se mogu svrstati u nekoliko grupa:

netočnost mjera,

hrapavost površina,

geometrijska netočnost, o netočnost oblika u poprečnoj ravni ( ovalnost, poligonalnost i sl.), o netočnost oblika u uzdužnoj ravni ( konusnost, udubljenost, ispupčenost i sl.),

netočnost položaja (neparalelnost, neokomitost, necentričnost i sl. )

defektna struktura materijala površinskog sloja Faktori koji utječu na veličinu dodatka za obradu pri određivanju dimenzija pripremka su:

a) Dimenzije predmeta na kojima se vrši obrada (npr. duljina, promjer) b) Geometrijske tolerancije oblika polaznog predmeta c) Dimenzijske tolerancije polaznog materijala d) Stanje površine polaznog materijala (hrđa i sl.) e) Vrsta polaznog materijala (otkivak, odljevak, svjetlo vučeni profil, valjani profil) f) Tehnički zahtjevi u pogledu točnosti i kvalitete obrade „vanjske“ površine g) Vrsta proizvodnje: pojedinačna, maloserijska, masovna h) Vrsta materijala pripremka

Prije određivanja dodatka za obradu treba proučiti karakteristike obratka neposredno prije izvođenja promatrane operacije. Razlike u dimenzijama u poprečnom presjeku: P=1/2 (dmax- dmin) Polazni materijal određenih nazivnih dimenzija dolazi u okviru dozvoljenih tolerancija što znači da stvarna mjera može biti i manja od nazivne. Tolerancije promjera valjanog okruglog čelika prema (EN 10060: 2003)


32

Tolerancija ravnosti valjanog okruglog čelika (EN 10060: 2003)

Tolerancije svijetlo vučenog čelika prema (EN 10278: 2002)


33

Postavlja se pitanje koliki treba dodatak za obradu? Dodaci za obradu ne bi trebali biti prevelik jer uzrokuju:

povećanje broja zahvata,

povećanje utroška materijala, alata, energije, vremena i sl.,

smanjenje točnosti obrade zbog povećanih otpora rezanja,

povećanje angažiranja opreme i radnika,

povećanje troškova obrade, tj. proizvodne cijene proizvoda, itd. Dodaci za obradu ne smiju biti ni premaleni jer uzrokuju:

nemogućnost uklanjanja svih nedostataka površinskog sloja, potrebu za povišenom točnošću pripremka, što povećava troškove,

potrebu za većom stručnošću i većim oprezom pri obradi, što povećava troškove,

povećanje škarta u procesu proizvodnje, itd. Prema tome nestručno određivanje dodataka za obradu uzrokovat će štete. Zadatak tehnologa je odrediti minimalno potrebne dodatke za obradu! Pri obradi se mogu javiti određene greške (nesukladnosti, odstupanja, netočnosti) zbog kojih je potreban dodatak za obradu pri izvođenju pojedinih operacija obrade. Ove nesukladnosti rezultat su utjecaja brojnih faktora, a neki od njih su:

nedovoljna krutost stroja, tj. elastične deformacije njegovih elemenata,

nedovoljna točnost stroja (npr. povećani zazor na mjestima nalijeganja dijelova) stroja ili stroja i elemenata koji predstavljaju suport stroju ( npr. nosač radnog alata, specijalni stezni alat za pozicioniranja obratka i sl.),

nedovoljna krutost obratka, tj. njegova elastična deformacija tijekom obradnog procesa,

netočnosti uslijed stezanja izratka na stroj

istrošenost alata tijekom obradnog procesa,

promjena dimenzija i oblika zbog poremećaja unutarnjih naprezanja

režim obrade, tj. vrsta operacije obrade (gruba, fina) Netočnost stezanja izratka na stroj u. Slika 5.1

Dodatak za prvu operaciju grube obrade će biti najveći, a najmanji za posljednju operaciju (posljednji zahvat) obrade (završna obrada) promatrane površine. Na veličinu dodatka u velikoj mjeri utječe režim i način obrade. Posebno treba voditi računa o mogućoj promjeni dimenzija i oblika zbog poremećaja unutarnjih naprezanja. Toplinska obrada obratka je jedan takav tipični razlog zbog kojeg se obično povećavaju dodaci za obradu na onoj operaciji koja za njom slijedi. Tako se prstenu izrađenim iz toplo valjane cijevi povećava vanjski i unutarnji promjer poslije cementiranja/kaljenja dok se prstenu izrađenim iz hladno valjane cijevi promjeri smanjuju. Obično se ne ide u detaljnu analizu mogućih grešaka i na taj način određivanja veličine dodataka (osim u posebnim slučajevima). Najčešće se zadovoljavamo iskustvenim podacima (postoje i u literaturi) za razne postupke i kategorije obrade, razne dimenzije izradaka, razne vrste i oblike ulaznih materijala.


34

STANDARDNI POLUPROIZVOD (ŠIPKA) KAO POLAZNI MATERIJAL

Dodaci kod obrade tokarenjem:

Dodatak na uzdužnu obradu (po promjeru)

Dodatak na poprečnu obradu


35

Dodaci kod obrade brušenjem:


36

Dodaci kod obrade glodanjem:

Kada se utvrde dodaci na obradu računa se potrebna količina materijala uzimajući u obzir:

- broj komada izradaka (pozicija) - standardne veličine polaznog materijala za narudžbu ili standardna pakovanja - potrebu za rezervnom količinom zbog eventualnih grešaka, škarta ili potrebe ispitivanja i

kontrole. Kada se utvrde potrebne količine materijala za sve pozicije radi se specifikacija materijala. To je zbirni popis materijala po vrsti i dimenzijama materijala. Na osnovi specifikacije materijala te stanja na skladištu radi se nalog za nabavu te upućuje službi nabave. U nalogu za nabavu osim količina i dimenzija navode se i drugi podaci kao što je vrsta atesta (certifikata materijala), potrebna ispitivanja materijala i dr. Uzmimo za primjer opet jednu osovinu: (opći slučaj izratka). Obradom želimo otkloniti/smanjiti nepravilnosti (mikro i makro)

1. Maksimalna visina neravnina H od prethodne obrade. Da bi površina bila čista treba skinuti barem sloj u visini neravnina (mikropodručje) Uzmimo za primjer opet jednu osovinu: (opći slučaj izratka). Obradom želimo otkloniti/smanjiti nepravilnosti (mikro i makro)

1. Maksimalna visina neravnina H od prethodne obrade. Da bi površina bila čista treba skinuti barem sloj u visini neravnina (mikropodručje)


37

2. Oštećeni sloj T. U površinskom sloju je oštećena struktura materijala zbog djelovanja sile rezanja, temperature itd. I njega treba odvojiti. - ≠ struktura (F, T) - uključine pijeska - pukotine - razugljičenje... - otkivku = 1,5 ÷ 3 - odljevku = 1 ÷ 6 - otpresku = 0,5 ÷ 1,5 - toplo valj. profil = 0,5 ÷ 1 srednja debljina T na (gruba orijentacija): 3. Razlike u dimenzijama uzduž osovine R. Obrađena osovina neće imati po cijeloj dužini jednaki promjer. Dodatak za obradu s jedne strane treba pokriti ovu razliku:

R=1/2(dmax- dmin)

4. Razlike u dimenzijama u poprečnom presjeku P:

P=1/2(dmax- dmin)

5. Savijenost osi izratka S. I ova greška ubraja se u odstupanje od geometrijskog oblika, a treba ju pokriti dodatak za obradu s jedne strane upravo za veličinu S


38

6. Dozvoljeno odstupanje ulaznog materijala D = Amax – Amin kod ovog razmatranja:

H, T, P, R, S, U, D→max. veličine!

Po pojednostavljenoj logici: - Želimo li potpunu sigurnost da će dodatak za obradu a pokriti sve greške koje su zaostale od prethodne obrade treba jednostavno zbrojiti sve veličine u apsolutnoj vrijednosti.

at = H+T+R+P+S+U+D →max. veličine pojedinih odstupanja / teoretska veličina max. Dodatka Donja granica dodatka za obradu iznosi :

amin = amax – D

• Doznali smo koja mora biti mjera i njezino odstupanje prije određene operacije, odnosno zahvata • Odmah možemo ustvrditi da će dodatak na prvoj operaciji grube obrade biti najveći, a najmanji kada se promatrana površina bude obrađivala na posljednjoj operaciji (posljednji zahvat) H+T→biti će najveći kod sirovine i postajati će manji od operacije do operacije. • Na veličinu H+T u velikoj mjeri utječe: - režim i način obrade Kod sirovine zavisi također kojim je postupkom dobivena: - otkivak - odljevak u pijesku - odljevak u kokili - toplo valjan materijal - hladno vučen materijal a nije ništa manji ni utjecaj vrste materijala (pod istim uvjetima dobivanja sirovine ili obrade različita veličina H+T bit će kod čelika, lijevanog željeza, legure aluminija itd.) Utjecaj dozvoljenog odstupanja na dodatak za obradu naročito je velik kod sirovina – poluproizvoda - Zato se može prijelazom npr. sa valjane šipke na vučenu bitno smanjiti dodatak za obradu na prvoj operaciji, a time i promjer šipke. • Postoji još jedan činilac o kojem treba voditi posebno računa, a to je promjena


39

dimenzija i oblika zbog poremećaja unutarnjih naprezanja. Toplinska obrada izradaka predstavlja jedan takav tipični razlog zbog kojeg se obično povećavaju dodaci za obradu na onoj operaciji koja za njom slijedi i iz ovog razloga. - tako se npr. prstenu izrađenim iz toplo valjane cijevi povećava vanjski i unutarnji promjer poslije cementiranja/kaljenja dok se prstenu izrađenim iz hladno valjane cijevi promjeri smanjuju.


40

6. BAZNE POVRŠINE – BAZE

Svaki dio nekog proizvoda predstavlja složeno geometrijski određeno tijelo. Svi njegovi geometrijski elementi (najčešće se radi o površinama) nisu jednako važni ni s gledišta funkcije dijela u sklopu, niti s gledišta izrade. Zato nekim geometrijskim elementima izratka posvećujemo posebnu pažnju iz konstrukcijskih ili tehnoloških razloga. Takve elemente zovemo BAZAMA (baznim površinama) pa govorimo o:

Konstrukcijskim bazama (KB)

Tehnološkim bazama (TB) Od takvih elemenata označujemo mjere ili druge zahtjeve u crtežu dijela odnosno u tehnološkom postupku izrade. Osim tih postoje:

Mjerne baze (MB)

Montažne baze - Ako mjernu bazu koristimo u procesu izrade →MB = TB - Ako mjernu bazu koristimo pri završnoj kontroli →MB = KB Montažna baza polazište je pri sklapanju – ugradnji dijela. O definiranju i izboru konstrukcijskih baza u crtežu (konstruktor!) ovise mjere i dozvoljena odstupanja pojedinih mjera u crtežu dijela. One su polazište pri kotiranju za funkciju važnih veličina. O tehnološkim bazama koje ćemo odabrati kod planiranja procesa izrade dijela ovisi proizvodnost rada, ali također i kvaliteta izrade odnosno stalnost kvalitete. Zato kažemo: TB ubrajamo u odlučujuće čimbenike tehnološkog procesa. One su polazište pri izradi.

6.1 Konstrukcijske baze

Konstrukcijske baze su oni elementi dijela koji imaju posebnu važnost za funkciju u sklopu. Zato je nemoguće izvršiti izbor konstrukcijske baze bez sklopnog crteža. Konstrukcijske baze se biraju između površina koje određuju položaj jednog dijela prema ostalim dijelovima u sklopu. Od konstrukcijskih baza vršimo kotiranje posebno važnih ploha.

Slika 6.1 Slika 6.2

Svrsishodno kotiranje Ako kotiranje nije od KB, imati ćemo nepotrebne dodatne zahtjeve da bi osigurali funkcionalnost proizvoda.


41

Na crtežu zupčanika i vratila sve mjere treba dati od baznih površina. Tek kad upoznamo funkciju promatranog dijela i odaberemo baze, tek onda ga možemo pravilno ocjenjivati. Slika 6.3

Primjer 1: Vijak s rupom

Slika 6.4

Upisane mjere nisu jednake na obje skice vijka, premda je on geometrijski identičan u oba slučaja. Već samo iz ove činjenice slijedi da će se morati propisati različiti proces izrade za svaki slučaj, da bi se postigle propisane dimenzije.

Može li se reći da je jedan način dimenzioniranja vijka ispravan, a drugi ne? Ne, tako dugo dok se ne zna njegova funkcija (svrha) u sklopu za koji je predviđen.

Gledajući sliku 6.5 može se reći da je za ovaj slučaj ispravno dimenzioniran vijak na slici 6.4.

Postavlja se pitanje: je li treba u crtež svakog dijela unositi konstrukcijske dimenzije (mjere, kote) ne vodeći računa o tehnološkom procesu izrade ili treba unositi dimenzije koje se zasnivaju na tehnološkom procesu izrade? U crteže dijelova proizvoda treba upisati konstrukcijske dimenzije koje proizlaze iz njegove funkcije u sklopu proizvoda, te na dimenzije propisati dozvoljena odstupanja. Dimenzije treba dati polazeći od pravilno odabrane baze.

Slika 6.5 Primjer 2: Vratilo Polazeći od jedne te iste baze na nekom dijelu proizvoda možemo na različite načine definirati dimenzije koje određuju njegov oblik. To postižemo primjenjujući različite načine kotiranja: lančano, paralelno (koordinatno) ili kombinirano.

Na slici 6 prikazan je primjer lančanog kotiranja (zadane su kote A1, A2, A3, A4, a također i tolerancije slobodnih mjera). Ovakvo kotiranje osigurava najmanje dozvoljeno odstupanje duljine svake stepenice. Međutim, ukupna duljina osovine A imat će znatno veće dozvoljeno odstupanje D koje će iznositi D=D1+D2+D3+D4. Slika 6.6

Tehnološka baza se u ovom slučaju mijenja za svaku stepenicu što nije tehnološki povoljno.


42

Na slici 7 prikazano je paralelno (koordinatno) kotiranje. Zadane su mjere A1, A2, A3 i A. Ukupno dozvoljeno odstupanje veličine A znatno je manje nego kod lančanog kotiranja (što proizlazi iz tablice tolerancija slobodnih mjera). Slika 6.7

Uspoređujući oba načina kotiranja dolazi se do zaključka da će paralelno kotiranje, u općem slučaju, biti povoljnije s gledišta proizvodnje jer se tehnološka baza za obradu (površina označena crvenom bojom) ne mijenja u procesu izrade.

Kombinirano kotiranje Kombinirano kotiranje primjenjuje se s namjerom iskorištavanja prednosti lančanog i koordinatnog kotiranja. Iz funkcije utora za prstene na klipu slijedi da nije važna udaljenost utora od čela klipa pa ta udaljenost može imati dovoljno veliko odstupanje. Važno je da utor ima što točniju širinu jer u njega ulazi brtveni prsten. Lančanim kotiranjem se nepotrebno pooštravaju dozvoljena odstupanja između utora. Primjena samo koordinatnog kotiranja omogućuje veću toleranciju položaja utora na klipu (pozitivno), ali se ne osigurava potrebno maleno odstupanje širine utora (negativno). Zbog toga se primjenjuje kombinirano kotiranje gdje se širina utora daje lančano, a položaj utora koordinatno.

Slika 6.8

6.2 Tehnološke baze

TB su površine, točke ili bridovi koji utvrđuju položaj stegnutog obratka prema alatu i koordinatnom sustavu CNC stroja pri izvođenju obrade. Naročita je važnost TB, ako se projektirani tehnološki proces sastoji od više operacija. Obzirom na obrađenost površine tehnološke baze mogu biti:

neobrađene,

obrađene Neobrađene tehnološke baze su površine koje obično služe za stezanje obratka pri prvoj operaciji obrade. Obrađene tehnološke baze predstavljaju obrađene površine i služe za kvalitetnije postavljanje obratka pri sljedećim operacijama obrade. Prema karakteristikama primjene tehnološke baze mogu biti:

kontaktne (baza za oslanjanje)

pomoćne

specijalne Kontaktna baza je tehnološka baza preko koje se ostvaruje kontakt obratka i pribora, odnosno stroja, a naziva se još i baza za oslanjanje. Pomoćna tehnološka baza je površina obratka u odnosu na koju se određuju ostale površina u istom stezanju.


43

Na slici desno kontaktna baza je M, pomoćna baza je A. U odnosu na površinu A se obrađuju površine B, C, D i E. Specijalne tehnološke baze su poznata rješenja u proizvodnoj praksi, koja se, zbog konstrukcijskih rješenja proizvoda i zahtjeva u pogledu međusobnog odnosa površina, ostavljaju kao posebni konstrukcijski elementi pripremka, odnosno proizvoda. Slika 6.9

Na slici desno predmetu se dodatnim konstrukcijskim elementom SB osigurava tehnološka baza za stezanje i pozicioniranje, čime se omogućuje obrada otvora i radijalnog žlijeba za klin u jednom stezanju. Slika 6.10

Problem izbora tehnoloških baza postavlja se od prve ideje razrade tehnološkog procesa, kao osnovni preduvjet za kvalitetnu izradu projekta tehnološkog procesa obrade. Dakle, izbor tehnoloških baza prethodi postavljanju prve operacije obrade. U prvoj operaciji moraju se zadovoljiti dva osnovna zahtjeva:

- ispravno postaviti površine koje će se obrađivati u odnosu na one koje se neće obrađivati - ispravno raspodijeliti dodatke za obradu na površine koje se u daljnjem tijeku procesa obrađuju

Prvi zahtjev može se ostvariti tako da se odabere bazna površina koja:

se neće obrađivati u narednom tijeku tehnološkog procesa

će omogućiti postizanje najbolje točnosti izrade

ima male dodatke za obradu

ima veću površinu i najveću ravnost (ili okruglost)

može poslužiti za obradu većeg broja površina O pravilnom izboru tehnoloških baza u najvećoj mjeri ovisi i racionalnost tehnološkog procesa zbog toga što bazne površine služe za nalijeganje, pritezanje i vođenje. Upravo zbog toga pri izboru tehnoloških baza treba voditi računa o sljedećem:

bazne površine moraju imati dovoljnu duljinu radi osiguranja stabilnosti obratka tijekom procesa obrade

bazne površine trebaju omogućavati jednostavna i vremenski kratka stezanja i skidanja obratka sa stroja

rotacijski predmeti kao baze za pozicioniranje trebaju koristiti one neobrađene površine koje imaju najmanje tolerancije; na taj način se isključuje mogućnost pojave škarta zbog nedovoljnog dodatka na obrađenim površinama;

u procesu rezanja stegnuti obradak mora imati zadovoljavajuću krutost.


44

najbolje je ako su TB = KB → tada najlakše postižemo zahtjeve iz konstrukcijskog crteža. To se ne može uvijek postići. Štoviše, čest je slučaj da se TB mijenjaju u tijeku procesa. No, barem kod završnih obrada tehnološke baze bi trebale biti identične konstrukcijskim bazama.

elemente izratka (površine) koji trebaju biti u međusobno točno određenom položaju (povećani zahtjev) treba obraditi u odnosu na istu bazu, najbolje u istom stezanju (da se izbjegne utjecaj nečistoće i greška stezanja!). Time se znatno povećava točnost međusobnog položaja obrađenih površina. Ako to nije moguće, nakon obrade jedne plohe istu koristiti kao TB pri obradi druge plohe!

Svaka promjena TB od operacije do operacije mogući je izvor greške. Zato treba ići na promjenu TB samo kada je to opravdano. Izmjena baza neminovno smanjuje točnost izrade.

U općem slučaju, redoslijed izvođenja operacija i zahvata obrade je sljedeći:

Obrada baza

Gruba obrada osnovnih površina

Gruba obrada pomoćnih površina, koja je najčešće ujedno i završna obrada

Završna obrada osnovnih površina Primjer: Treba osigurati koncentričnost površina A i B, koje su na suprotnim stranama izratka i obrađuju se u dvije operacije. Za svakoj operaciju treba se upotrijebiti druga bazna površina. U jednoj operaciji obrađuju se površine B i C te su one međusobno koncentrične. U sljedećoj operaciji obrađuje se površina A. Koncentričnost površine A u odnosu na površinu B osigurava se napravom, koja centrira izradak na površini C. Čep za centriranje na napravi mora biti manjeg promjera nego što je promjer rupe C (uz vrlo malu zračnost!). Primjerice za promjer rupe C Ø200+0,1 mm promjer čepa za centriranje treba biti Ø199,98 mm. Najveća moguća zračnost između čepa i površine C iznosila bi 0,10 + 0,02 = 0,12 mm. Kada ne bi bilo nikakvih drugih uzroka netočnosti međusobnog položaja površina A i B, one bi mogle biti ekscentrične za 0,5x0,12 =0,06 mm. Pri obradi obje površine u jednom stezanju (nema promjene bazne površine) ova greška ne bi postojala. Slika 6.11


45

Pitanja za ponavljanje 1. Pojasnite pojam konstrukcijskih baza? 2. Pojasnite pojam tehnoloških baza. U čemu je sadržana važnost i uloga tehnoloških baza? 3. Pojasnite izbor mjernih baza pri izvođenju kontrolnog zahvata i pri završnoj kontroli. 4 Zašto je najbolje da je tehnološka baza jednaka konstrukcijskoj bazi? 5. Kako pristupiti pri izboru tehnoloških baza kad treba ispuniti zahtjev položaja između dvije obrađene površine? 6. Objasni vrste tehnoloških baza. 7. Koja je razlika između lančanog i paralelnog kotiranja vezano za točnost izrade i tehnološke baze. 8. kada se primjenjuje kombinirano kotiranje. Navedi i skiciraj primjer. 9. O čemu treba voditi računa pri izboru tehnoloških baza? 10. Koja dva osnovna zahtjeva moraju biti zadovoljena u prvoj operaciji obrade? 11. Koja površina je baza za oslanjanje, a koja je pomoćna baza za predmet na slici niže?

Slika 6.12


46

7. ODREĐIVANJE REDOSLIJEDA OPERACIJA I ZAHVATA

Izbor i redoslijed operacija obrade ovisi o nizu parametara, primjerice:

vrsti i stanju materijala,

općem obliku izratka,

traženoj razini točnosti,

baziranju i stezanju obratka

veličini pripremka,

veličini serije,

mogućnosti otkrivanja greške u materijalu,

mogućem odabiru alatnih strojeva i alata itd. Ako govorimo o obradi odvajanjem čestica, da bi se odabrale odgovarajuće operacije obrade potrebno je znati karakteristike i mogućnosti osnovnih baznih tehnoloških procesa obzirom na traženi oblik predmeta. Klasifikacija baznih procesa je prikazana u tablici 1. Tablica 1 Klasifikacija baznih procesa na temelju oblika skupine dijelova

Osnovne skupine oblika

Broj Okrugli simetrični Prizmatični Dodani oblici (provrti i navoji)

1 Tokarenje Glodanje Bušenje svrdlom

2 Brušenje Brušenje Razvrtanje

3 Honanje Honanje Bušenje tokarenjem

4 Lepanje Lepanje Obodno glodanje

5 Poliranje Poliranje Brušenje

6 Proširivanje

7 Provlačenje

8 Izrada navoja

Tablica 2 Mogućnosti postizanja kvalitete obrađene površine za pojedine vrste obrade

Površinska hrapavost Ra (μm)

Broj Proces minimalno postiziva

početna maksimalna

Vrsta alatnog stroja/stroj za

Okrugli simetrični oblici

1 tokarenje 0,8 25,0 tokarilica

2 brušenje 0,1 1,6 brusilica

3 honanje 0,1 0,8 honanje

4 poliranje 0,1 0,5 poliranje

5 lepanje 0,05 0,5 lepanje

Prizmatični oblici

6 glodanje 0,8 25,0 glodalica

7 brušenje 0,1 1,6 brusilica

8 honovanje 0,1 0,8 honanje

9 poliranje 0,1 0,5 poliranje

10 lepanje 0,05 0,5 lepanje

Provrti, navoji, ostalo

11 bušenje svrdlom 1,6 25,0 tokarilica, glodalica

12 razvrtanje 0,8 6,3 tokarilica, glodalica

13 bušenje tokarskim nožem 0,8 10,0 tokarilica

14 obodno glodanje 0,8 15,0 glodalica

15 proširivanje 0,2 0,4 proširivanje

16 provlačenje 0,8 6,3 provlačenje

http://ptp.fsb.hr/KOLOKVIJ1/19%20TABLICE/Tablica%203_9%20Klasifikacija%20baznih%20procesa%20OOC%20oblika.pdf


47

Pri odabiru tehnologije obrade najvažniji parametar je zahtijevana površinska hrapavost koja slijedi geometrijske i dimenzijske tolerancije. Mogućnosti i ograničenja površinske hrapavosti za svaki proces prikazane su u Tablici 2. Slijed temeljnih procesa u svakoj skupini oblika određen je prioritetom i tehničkim ograničenjima. Dakle, ako prvi pretpostavljeni osnovni proces ne zadovoljava zahtjeve površinske hrapavosti, mogu se dodati slijedeći osnovni procesi (ali ne zamjenjuju prvi temeljni proces). Dimenzijske tolerancije imaju sličan utjecaj kao i površinska hrapavost. Postoji empirijska relacija između dimenzijske tolerancije i površinske hrapavosti (konačne) tako da minimalna dimenzijska tolerancija zahtjeva minimalnu površinsku hrapavost. Manja od obje površinske hrapavosti (zadana crtežom i translatirana u Tablici 3, upotrijebit će se za ulaz u Tablicu 2 i izbor temeljnog procesa. Tablica 3 Pretvaranje dimenzijske tolerancije u površinsku hrapavost

Tolerancija ± (mm)

Površinska hrapavost Ra

(μm)

< 0,005 > 0,20

0,010 0,32

0,015 0,45

0,020 0,80

0,030 1,0

0,040 1,32

0,050 1,60

0,060 1,80

0,080 2,12

0,100 2,50

0,150 3,75

0,200 5,00

0,250 6,25

0,350 9,12

0,600 12,50

1,000 25,00

Tablica 3 pomaže projektantu u pretvaranju tolerancija u površinske hrapavosti te površinske hrapavosti

u dimenzijske tolerancije. Geometrijske tolerancije (Tablica 4) razmatrat će se kao konačan kriterij za

provjeru mogućnosti procesa.

Tablica 4 Mogućnosti geometrijske tolerancije baznog procesa

Tip geometrijske tolerancije (mm)

Bazni proces Paralelizam Okomitost Koncentričnost Kutnost

Tokarenje 0,01-0,02 0,02 0,005-0,01 0,01

Glodanje 0,01-0,02 0,02 - 0,01

Bušenje svrdlom 0,2 0,1 0,1 0,1

Bušenje tokarskim nožem

0,005 0,01 0,01 0,01

Brušenje 0,001 0,001 0,002 0,002

Honanje 0,0005 0,001 0,002 0,002

Superfiniš 0,0005 0,001 0,005 0,002

U praksi se uglavnom primjenjuju dva pristupa u rješavanju problema izbora i određivanja redoslijeda operacija. Prema prvom, na osnovi analize karakteristika predmeta i iskustva, određuje se popis potrebnih operacija, odnosno popis zahvata unutar operacije. Ovaj pristup obično podrazumijeva korištenje ranije izrađenih tehnoloških postupaka, tako da se za novi predmet koristi sličan tehnološki postupak. Ovdje se ne vodi mnogo računa da li će tehnološki postupak biti najpovoljniji, ali se dobiva na brzini projektiranja.

http://ptp.fsb.hr/KOLOKVIJ1/19%20TABLICE/Tablica%203_10%20Podrucje%20povrsinskih%20hrapavosti%20temeljnih%20procesa.pdf

http://ptp.fsb.hr/KOLOKVIJ1/19%20TABLICE/Tablica%203_11%20Pretvaranje%20dimenzijske%20tolerancije.pdf

http://ptp.fsb.hr/KOLOKVIJ1/19%20TABLICE/Tablica%203_10%20Podrucje%20povrsinskih%20hrapavosti%20temeljnih%20procesa.pdf

http://ptp.fsb.hr/KOLOKVIJ1/19%20TABLICE/Tablica%203_12%20Geometrijske%20tolerancije%20baznog%20procesa.pdf


48

Drugi pristup polazi od analize površina na predmetu i zahtjeva postavljenim na svaku površinu. Za svaku površinu se odrede potrebni zahvati obrade. Na taj način se dobije skup zahvata koje treba obaviti na predmetu. Ti se zahvati zatim, na osnovu iskustvenih znanja o prednostima pojedinih obrada, slažu u određeni redoslijed i grupiraju u operacije. Pri tome se vodi računa o mogućnostima postizanja kvalitete (Tablice 2, 3 i 4) te produktivnosti i ekonomičnosti. Krajnji rezultat je lista potrebnih operacija i zahvata. Zlatna pravila pri projektiranju strukture tehnološkog procesa su:

- konačni oblik izratka treba postići sa što manjim brojem što jednostavnijih operacija - prve operacije trebaju biti one koje omogućuju promjenu polaznog oblika materijala pripremka - prve operacije su obično one koje dovode do najvećeg škarta - prve operacije trebaju biti one koje će najprije pokazati grešku u materijalu

U nastavku je opisana metodologija određivanja redoslijeda operacija na primjeru prikazanom na slici 1.

Slika 1 Primjer predmeta za određivanje redoslijeda operacija (Ø20H7 – tolerancija 0, +0,021) Utvrđivanje elementarnih površina na predmetu: Pod elementarnom površinom se podrazumijeva svaka pojedinačna površina na predmetu koja zahtijeva najmanje jedan zahvat obrade. Da bi se predmet opisao preko elementarnih površina, potrebno je prethodno sustavatizirati sve elementarne površine koje se mogu pojaviti. Jedna takva lista je u nastavku.

Slika 7.1


49

Elementarne površine kod okruglih predmeta:

kružna vanjska površina,

čeona površina,

kružna unutarnja površina,

konusna vanjska površina,

konusna unutarnja površina,

skošenje vanjskog brida,

skošenje unutrašnja brida

navoj na kružnoj vanjskoj površini,

navoj na kružnoj unutarnjoj površini,

otvor u aksijalnom smjeru,

otvor u poprečnom smjeru,

upušten otvor u aksijalnom smjeru,

upušten otvor u poprečnom smjeru,

navoj u otvoru u aksijalnom smjeru,

navoj u otvoru u poprečnom smjeru,

žlijeb na vanjskoj površini,

žlijeb na unutarnjoj površini,

ozubljenje,

utor na vanjskoj površini,

utor na unutarnjoj površini,

uzdužni utor vanjski,

uzdužni utor unutarnji,

središnje gnijezdo. Elementarne površine kod prizmatičnih predmeta:

ravna površina,

kosa površina,

zaobljena površina

žlijeb i polužljeb,

pravokutni i kružni džep,

provrt,

upuštena površina u otvoru,

skošeni brid u otvoru,

navoj u otvoru. U konkretnom primjeru, za predmet prikazan na slici 1, prepoznato je pet elementarnih površina označenih brojevima 1 do 5. Pored ovih pet, predmet ima i četiri površine koje se ne obrađuju, označene s B1, B2, B3 i B4.


50

Tablica 5 Pregled elementarnih površina

Broj elem. pov.

Naziv elementarne površine Osnovni podaci za površinu

1 Otvor u aksijalnom smjeru

promjer Ø8+0,4

kvaliteta N10 29±0,3 od osi površine 4; okomitost 0,2 prema površini 2

2 Kružna čeona površina 14±0,8 od površine B1 kvaliteta N7 ravnost 0,02

3 Upušten otvor u aksijalnom smjeru

promjer: Ø 16+1;

kvaliteta: N10; 12-0,5 od površine 2; minimalno 4 mm od površine 1

4 Kružna unutarnja površina

promjer Ø 20H7

kvaliteta N7 okomitost 0,02 prema površini 2

5 Skošenje unutarnje površine mjera 1/450

kvaliteta: N10

7.1.1 Određivanje potrebnih zahvata za obradu elementarnih površina

U ovom koraku se za sve elementarne površine određuju potrebni zahvati obrade. Koje vrste zahvata će se primijeniti prvenstveno zavisi od vrste predmeta i tipa površine, a koliki broj zahvata će se primijeniti zavisi od ostalih zahtjeva na površini, prvenstveno kvalitete obrađene površine. Ako je promatrana površina visoke kvalitete, ona će u principu imati:

grubu,

(srednju) i

finu (završnu) obradu. Pri određivanju potrebnih zahvata neophodno je, između ostalog, znati kojim vrstama obrade se može ostvariti koja kvaliteta obrađene površine, što je prikazano u tablici 2. Ako je u pitanju predmet kružnog (valjkastog) oblika, za obradu unutarnje kružne površine potrebni

zahvati će biti grubo i fino tokarenje (i srednja obrada) i unutarnje okruglo brušenje (završna obrada). Za

obradu unutarnje kružne površine uobičajene su dvije varijante, zavisno od promjera otvora:

bušenje (gruba obrada),

tokarenje (veći promjeri) ili proširivanje (manji promjeri) (srednja obrada) i

unutarnje brušenje (veći promjeri) ili razvrtanje (manji promjeri) (završna obrada). Za obradu ravne površine prizmatičnih predmeta primjenjuju se zahvati grubog i finog glodanja (srednja obrada) i ravnog brušenja (završna obrada). Određivanje potrebnih zahvata svodi se na uspostavljanje relacija tipa može da se obradi između elementarnih površina i zahvata. Međutim, uspostavljanje ovakvih relacija nije uopće jednostavan problem jer se u dosta slučajeva jedna ista vrsta elementarne površine može obraditi na više načina. Za predmet iz primjera na slici 1, u tablici 6 dan je pregled potrebnih zahvata za obradu svih elementarnih površina.


51

Tablica 6 Pregled potrebnih zahvata za obradu elementarnih površina

Elementarna površina

Potrebni zahvati

1 - bušenje otvora (1Z)

2 - prethodno tokarenje kružne čeone površine (2G) - završno tokarenje kružne čeone površine (2Z)

3 - upuštanje otvora (3Z)

4 - bušenje kružne unutarnje površine (4G) - proširivanje kružne unutarnje površine (4S) - razvrtanje kružne unutarnje površine (4Z)

5 - izrada skošenja (5Z)

U tablici je uz svaki zahvat dana i oznaka zahvata, radi daljeg lakšeg praćenja metode. Oznake su usvojene po principu da je brojem označena elementarna površina na kojoj se vrši zahvat, a slovo označava grubu, srednju ili završnu obradu (primjerice: zahvat 4G označava grubu obradu na površini 4, 4S – srednju obradu na površini 4 i 4Z - završnu obradu na površini 4). Određivanjem zahvata za sve elementarne površine dobiva se ukupan skup zahvata u cjelokupnom procesu izrade predmeta, koji još ne predstavlja ništa dok se ne izvrši određivanje njihovog redoslijeda izvođenja i grupiranje u operacije.

7.1.2 Određivanje redoslijeda zahvata

Određivanje redoslijeda zahvata je problem koji se najuspješnije može riješiti utvrđivanjem prioriteta između pojedinih zahvata. Ali, problem je kako odrediti prioritete. Da bi se postavila pravila za utvrđivanje prioriteta između pojedinih zahvata, neophodno je sustavatizirati razloge zašto jedan zahvat mora ići prije drugog.

Prioriteti izvođenja zahvata zbog dimenzijskih razloga Svaka elementarna površina je geometrijski definirana preko kota kojima su utvrđene dimenzije površine, ali i odnosi prema drugim površinama na predmetu. Utvrđivanje prioriteta između zahvata zbog dimenzijskog razloga je vezano za kotiranje površina i može se definirati u obliku sljedećeg pravila: "Ako za promatranu elementarnu površinu postoji druga elementarna površina preko koje je ona kotirana, onda zahvati na toj drugoj površini imaju prioritet u odnosu na zahvate na promatranoj površini".

Ovo pravilo je korišteno na primjeru u sljedećim slučajevima:

prije bušenja otvora 1 (zahvat 1Z) mora biti završena kružna unutrašnja površina 4 (zahvat 4Z), jer je preko nje kotiran otvor,

prije upuštanja otvora 3 (zahvat 3Z) mora biti završena čeona površina 2 (zahvat 2Z), jer je dubina upuštanja kotirana preko te površine,

prije skošenja ruba 5 (zahvat 5Z) moraju biti obrađene površine 2 i 4, jer je brid kotiran preko njih.

Slika 2 ilustrira slučaj dimenzijskog redoslijeda. S obzirom da je površina F1 dimenzionirana u relaciji sa hrapavom površinom B1, logično je da će se površina F1 obraditi prije površine F6 (također i zbog uže tolerancije ±0.3). Ako bi zbog određenih razloga, površina F6 bila obrađena prije površine F1, bio bi potreban prijenos dimenzija što bi rezultiralo smanjenjem tolerancija.

Slika 7.2


52

Prioriteti izvođenja zahvata zbog geometrijskog razloga Utvrđivanje prioriteta između zahvata zbog geometrijskog razloga je vezano za eventualne zahtjeve u pogledu odnosa između površina, kao što su okomitost, paralelnost itd. Prioriteti u ovom slučaju se mogu definirati u obliku pravila: "Ako u odnosu na promatranu elementarnu površinu postoji druga elementarna površina prema kojoj je postavljen zahtjev geometrijske tolerancije onda zahvati na toj drugoj površini (baznoj) imaju prioritet u odnosu na zahvate na promatranoj površini". Ovo pravilo je primijenjeno u sljedećim slučajevima:

prije bušenja otvora 1 (zahvat 1Z) mora biti završena čeona površina 2 (zahvat 2Z), jer postoji zahtjev okomitosti površine 1 prema površini 2,

prije upuštanja otvora 3 (zahvat 3Z) mora biti završen otvor 1 (zahvat 1Z), jer postoji zahtjev minimalnog rastojanja 4 mm prema toj površini,

prije završne obrade kružne unutarnje površine 4 (zahvat 4Z) mora biti obrađena površina 2 (zahvat 2Z), jer postoji zahtjev okomitosti površine 4 prema površini 2.

Slika 3 ilustrira primjer geometrijskog redoslijeda gdje se tolerancija koaksijalnosti provrta (2) odnosi na površinu (1). Stoga se površina (1) uzima kao baza i prethodi operaciji na površini 2.

Slika 7.3 Primjer geometrijskog redoslijeda

Prioriteti izvođenja zahvata zbog tehnološkog razloga Prioriteti između zahvata zbog tehnološkog razloga su relativno jednostavniji za rješavanje i koriste se kada na istoj površini postoji veći broj zahvata. Pravilo se svodi na sljedeće: "Ako na promatranoj elementarnoj površini postoji veći broj zahvata, zahvati grube obrade imaju prioritet u odnosu na zahvate fine obrade". Ovo pravilo je primijenjeno pri obradi površina 2 i 4.

Slika 4 daje primjer tehnološkog ograničenja ako se radi o provrtima.

Provrt manjeg promjera ili najveće dubine mora biti obrađen prije drugog provrta većeg promjera i manje dubine. Razlog tome je da na aksijalnost manjeg ili preciznijeg provrta može utjecati prisustvo većeg, manje preciznog provrta, ako se sijeku. (npr. H7 mora biti izrađen prije H11).

Slika 7.4 Slučaj tehnološkog ograničenja

http://ptp.fsb.hr/digitalni%20udzbenik%202003/MAJA%20&%20ANTE/WEB%20TEXT%202/14%20SLIKE/Slika%203_22%20Geometrijski%20redoslijed.doc


53

Prioriteti izvođenja zahvata zbog ekonomskog razloga Ekonomski razlog za prioritete je vezan za određene uštede koje se mogu ostvariti ispravnim redoslijedom zahvata na određenim površinama. Te uštede mogu biti različite, a vezane su za skraćenje vremena trajanja zahvata, za skraćenje trajanja pomoćnih zahvata, za smanjenje potrošnje alata itd. Ovo pravilo je primijenjeno u sljedećim slučajevima:

prije obrade čeone površine 2 (zahvat 2G) treba obaviti bušenje kružne unutarnje površine 4 (zahvat 4G), jer se time skraćuje hod alata pri čeonom tokarenju, a time i vrijeme zahvata,

prije razvrtanja unutarnje površine 4 (zahvat 4Z) treba skositi brid u otvoru (zahvat 5Z), jer se time štedi razvrtač i povećava njegov vijek trajanja.

Uzimajući u obzir sve navedene razloge i primjenjujući odgovarajuća pravila, mogu se odrediti prioriteti pojedinih zahvata. Za predmet iz primjera to je prikazano u tablici 7. Tablica 7 Prioriteti izvođenja pojedinih zahvata

Zahvat Zahvati koji imaju prioritet zbog

dimenzijskog geometrijskog tehnološkog ekonomskog

1Z 4Z 2Z

2G 4S

2Z 2G

3Z 2Z 1Z

4G

4S 4G

4Z 2Z 4S 5Z

5Z 2Z, 4S

Nakon utvrđenih prioriteta, za određivanje redoslijeda može se koristiti postupak preko dvostruke matrice prikazane na slici 5. Slika 7.5 Matrica za utvrđivanje redoslijeda zahvata

U ovoj matrici, u lijevom dijelu, najprije su prenijeti prioriteti pojedinih zahvata iz tablice prioriteta, a zatim su u desnom dijelu, određeni redoslijedi izvođenja zahvata od prvog do osmog uz poštivanje svih pojedinačnih prioriteta iz lijevog dijela matrice.


54

7.1.3 Grupiranje zahvata u operacije

Nakon utvrđenog redoslijeda zahvata, ostaje posljednji korak: definiranje operacija spajanjem zahvata. Pri tome se pod operacijom podrazumijeva dio procesa izrade predmeta (ili skup zahvata) koji se obavlja na jednom radnom mjestu pri istom stezanju. Preduvjet za grupiranje zahvata u operacije su svakako informacije o radnim mjestima, odnosno strojevima, koji su na raspolaganju. Sljedeći problem je vezan za mogućnost grupiranja zahvata u operacije, odnosno spajanja onih zahvata za koje se koristi isti stroj. Za grupiranje zahvata u istu operaciju trebaju biti zadovoljeni sljedeći uvjeti:

da se za zahvate koristi isti stroj

da zahvati redoslijedom slijede jedan za drugim i

da se izvode pri istom stezanju. Za promatrani primjer na slici 7.1, svi zahvati su grupirani u dvije operacije: 1. operacija: TOKARENJE, sa sljedećim zahvatima:

− bušenje provrta (4G), − proširivanje kružne unutarnje površine (4S), − grubo tokarenje kružne čeone površine (2G), − završno tokarenje kružne čeone površine (2Z), − izrada skošenja (5Z) i − razvrtanje kružne unutarnje površine (4Z).

2. operacija: BUŠENJE, sa sljedećim zahvatima:

− bušenje otvora (1Z), − upuštanje otvora (3Z),

Pri grupiranju zahvata u operacije, projektant tehnološkog postupka može razraditi više varijanti, ovisno o tome da li se ide na veću ili manju složenost pojedinih operacija. Od složenosti operacije, odnosno manjeg ili većeg broja zahvata koji će se izvoditi u jednoj operaciji ovisi i koji će se stroj primijeniti. Pristup ka složenijim operacijama, odnosno operacijama kod kojih je velika koncentracija zahvata, ima svoje prednosti:

veća je točnost obrade, jer ima manje operacija i manje stezanja i pozicioniranja u toku cjelokupnog procesa izrade predmeta,

manje je kretanje predmeta tokom procesa njegove izrade, ali i nedostatke:

potrebna je složenija tehnološka oprema (složeniji strojevi),

duža je priprema radnih mjesta za izvođenje operacija,

duže je zadržavanje predmeta na operacijama i

potrebno je veće znanje radnika na radnim mjestima.


55

Redoslijed zahvata Neka je zadan predmet prema slici 6. Varijante izrade u smislu redoslijeda pojedinih zahvata opisane su niže. Broj mogućih varijanti izrade n = p! gdje je p broj obrađivanih površina. Vremenska analiza različitih varijanti izrade pokazuje da su vremena izrade za pojedine varijante različita uz primijenjeni isti režim obrade iako je konačni oblik predmeta isti. Slika 7.6 Skica izrade izratka iz šipke

Slika 7.7

Tablica 8 Pregled mogućih varijanti redoslijeda zahvata

Napomena: Cijena rada sata stroja 80 –150 kn/h (10,52 –19,60 €/h), cca 11 –20 €/h Zaključak Oblikovanje postupcima OOČ je veoma složen proces. Veoma često postoji beskonačan broj kombinacija strojeva i alata koji će proizvesti dio specificiran tehničkim crtežom. Dakako, troškovi i vremena će se mijenjati u skladu sa odabranim procesom. Stoga to zahtjeva vješto baratanje operacijskim uvjetima s ciljem postizanja ekonomskog optimuma. S tog gledišta, biti će prikazana osjetljivost proizvodnih uvjeta u odnosu na vremena i troškove u

primjeru niže.


56

Primjer 1 Odabir operacija Razlika vremena obrade rezultirala je preporukama 37-orice tehnologa kada im je zadan zadatak napraviti provrt:

promjer 30 mm

duljina provrta 30 mm

tolerancija promjera 0,15

površinska hrapavost Ra 7,5. Rezultati su prikazani tablicom niže. Vremena obrade razlikuju se 10:1 iako su sve preporuke tehnički izvedive. Tablica 8 Usporedba preporuka 37 tehnologa (Izvor: Halevi)

Broj Operacija Broj stručnjaka

Vrijeme obrade (min)

1 Bušenje svrdlom 30 mm 9 0,13-0,58

2 Bušenje svrdlom 28 + bušenje tokarenjem 30 9 0,22-0,65

3 Bušenje svrdlom 20 + bušenje svrdlom 30 7 0,49-0,84

4 Bušenje svrdlom 15 + bušenje svrdlom 30 1 0,81



7 Bušenje svrdlom 8 + bušenje svrdlom 28 + tokarenje na 30 1 0,86

8 Bušenje svrdlom 8 + bušenje svrdlom 18 + tokarenje na 30 1 0,77

9 Bušenje svrdlom 10 + bušenje svrdlom 20 + bušenje svrdlom 30

2 1,04

10 Bušenje svrdlom 10 + bušenje svrdlom 28,7 + razvrtanje 30 1 1,07

11 Bušenje svrdlom 10 + bušenje svrdlom 20 + bušenje svrdlom 28 + tokarenje na 30

2 1,13

12 Bušenje svrdlom 5 + bušenje svrdlom 13 + bušenje svrdlom 22 + bušenje svrdlom 30

1 1,29

http://ptp.fsb.hr/KOLOKVIJ1/7%20PODLOGE%20ZA%20KLASICNI%20PTP/7.2%20ODABIR%20VRSTE%20OPERACIJE/Primjer%201%20Odabir%20operacija-Halevi.htm


57

8. IZBOR ALATNOG STROJA

Slika 8.1

Primarni kriteriji kod odabira alatnih strojeva su:

geometrijske značajke (radni prostor, najveći promjer obratka, dužina obrade, masa obratka i sl.),

tehnološke značajke (brzina vrtnje glavnog vretena, posmak (brzina posmaka), snaga, krutost konstrukcije stroja, razina automatizacije i sl.)

eksploatacijske značajke (točnost rada, produktivnost, raspoloživi prihvati alata, fleksibilnost, pouzdanost stroja, broj alata, vrijeme promjene alata i sl.).

ekonomske značajke (kriterij minimalnih ukupnih troškova)


58

Sekundarni kriteriji se odnose na:

značajke upravljanja,

rukovanje i posluživanje,

priprema-podešavanje i sustav alata,

programiranje više razine i prateće opreme,

podloge za vezu CAD/CAM i integralnu obradu,

praćenje procesa na stroju,

prateći pribor i alat uz stroj,

održavanje opreme,

potrebni ljudski potencijali,

potrebne organizacijske pretpostavke,

potrebe u prostoru i energiji, Veličina serije izrazito utječe na odabir alatnih strojeva i opreme. Stoga, do konačnog odabira strojeva se dolazi preko ekonomske analize. Ekonomsku analizu čini sinteza cijena strojnog rada stroja, cijena nabavke i umjeravanja alata te trošak programiranja CNC stroja. Ovaj, pojednostavljeni prikaz troškova odraz je najčešćeg pristupa u praksi kod malih poduzetnika.

8.1 Ograničenja koja utječu na odabir stroja

Ograničenje maksimalne dubine rezanja Svaki stroj ima svoju vrijednost maksimalne dubine rezanja koju može postići. Ako se rezanje obavlja s dubinama većim od dozvoljene može doći do pojave podrhtavanja alata. Dubinu rezanja, ako je prevelika, treba smanjiti preraspodjelom prolaza (između grubog i završnog reza ili između više nejednakih grubih prolaza) ili podjelom na više operacija. U oba slučaja, utječe se na vrijeme obrade na što treba osobito obratiti pažnju.

Ograničenje maksimalnog okretnog momenta Neki su strojevi definirani svojom snagom i dozvoljenim okretnim momentom. Ako operacija zahtijeva veći okretni moment nego što to stroj dozvoljava, mora se provesti njegovo smanjenje. Moment predstavlja umnožak sile rezanja i radijusa (obratka ili alata). Prema tome, kod glodanja, smanjenje se momenta postiže smanjenjem radijusa alata, ili ako to nije dovoljno, smanjenjem sila rezanja. Postupkom se utječe na vrijeme obrade.

Ograničenja točnosti stroja Strojevi se mogu istrošiti ili pokvariti čime se narušava mogućnost postizanja točnosti navedene u specifikaciji. Ako se točnost obratka zahtijevana tehničkom crtežom ne može postići određenim strojem tada se taj stroj ne može koristiti za izvođenje tražene operacije. Takav stroj se može dalje koristiti za operacije koje zahtijevaju manje točnosti.

Ograničenje uvjetovano troškovima i vremenom izrade Kriterij optimiranja može biti ili maksimalna produktivnost ili minimalna cijena. Maksimalna produktivnost zapravo znači minimalno vrijeme obrade. Način obrade uvjetovan geometrijom obratka znači da treba odlučiti je li obradu bolje izvršiti na glodalici ili tokarskom obradnom centru. Napomena: Okomiti strojevi imaju prednost pri bušenju i istokarivanju. Horizontalni strojevi bolje odvode odvojene čestice.


59

9. IZBOR NAČINA STEZANJA I POZICIONIRANJA OBRATKA

Elementi za stezanje sprečavaju pomicanje obratka za vrijeme obrade uslijed djelovanja sila rezanja. Oni fiksiraju prethodno određen položaj obratka u napravi. Preko elemenata za stezanje pretvara se izvorna sila (npr: ručna) u veću steznu silu na obratku i zadržava (pamti) tijekom obrade. Elementi moraju biti čvrsti da se ne deformiraju i ne popuste (otkoče) uslijed djelovanja sile rezanja. Obično se površinski otvrdnjavaju da se spriječi trošenje uslijed čestog stezanja i otpuštanja. Najvažniji elementi stezanja su: vijci, klinovi, ekscentri, bajunete,koljenaste poluge, opruge, magneti te pneumatski i hidraulički elementi. 9.1 STEZANJE KOD TOKARENJA Alati za stezanje i pozicioniranje osiguravaju pravilan položaj obratka u odnosu na stroj i rezni alat za vrijeme obrade. Ti alati su:

stezna glava

planska ploča

tokarsko srce

lineta

jahač (konjić) s pinolom i šiljkom

čvrsti i podesivi oslonci.

O njihovoj kvaliteti uvelike će ovisiti i kvaliteta izrađenih predmeta. Izvedba alata za stezanje i pozicioniranje treba osigurati da:

se obradak ne savije iznad dopuštene vrijednosti obradak ne promjeni položaj (kliže) pod djelovanjem sila rezanja se obradak ne uništi silama stezanja na obrađenim površinama se obradak ne slomi uslijed djelovanja opterećenja se obradak pozicionira i stegne u što kraćem vremenu.

Način stezanja se odabire s obzirom na geometriju obratka i traženu kvalitetu površine, pritom vodeći računa je li to zadnja operacija obrade. Izbor načina oslanjanja i stezanja utječe na:

veličinu površina koje se mogu obraditi

točnost izrade

veličinu dozvoljenih sila rezanja, a time i na izbor režima obrade

putanju alata, a time na oblik i veličinu alata. Postoje dvije vrste obradaka koje je potrebno stegnuti:

obratci koji su kružno simetrični obratci koji nisu kružno simetrični.

Kružno simetrični obratci stežu se u steznu glavu s tri čeljusti. Preporuka je da duljina dodirne površine između čeljusti i pripremka (obratka) bude najmanje 1,2 puta veća od njegovog promjera, što osigurava poklapanje osi obratka s osi vretena stroja. Pri tome duljina stezanja ne smije biti manja od 5 mm. Stezne čeljusti djeluju silama na obradak, čime uravnotežuju sile rezanja u aksijalnom i smičnom smjeru. Sile stezanja se transformiraju u smične sile preko koeficijenta trenja između obratka i čeljusti. Aktivni moment može izazvati rotaciju obratka u čeljustima, ako je veći nego moment stezanja. S ekonomskog gledišta, poželjno je rabiti maksimalnu dubinu rezanja te brzinu posmaka. Takvi režimi rada rezultiraju velikim reznim silama koje je potrebno uravnotežiti velikim silama stezanja, odnosno povećanjem koeficijenta trenja. To se može izvesti upotrebom tvrdih čeljusti (nazupčanih) za grubu obradu i mekih čeljusti (glatkih) za završnu obradu (Slika 7.22). Meke čeljusti za konkretni obradak izrađuju se glodanjem iz odgovarajućeg pripremka.


60

Slika 9.1 Tvrde čeljusti a) i b); meke čeljusti c)

Obratke čiji je omjer duljine i promjera L/d >2,5 potrebno je centrirati i šiljkom stegnuti s druge

strane. U tom slučaju potrebno je prvo napraviti središnje gnijezdo.

Stezanje šiljkom preporučuje se i kada je duljina stezanja manja od 5 mm ili omjer duljine stezanja i promjera stezanja manji od 0,8. Taj tip stezanja omogućuje obradu predmeta s omjerom L/d do 6. Problem pri takvom stezanju je obrada čeone površine. Ta se obrada može učiniti uporabom linete.

Slika 9.2 Stezanje šiljkom

Primjere stezanja u steznu glavu prikazuje slika 7.24. Slika 9.3 Stezna glava s tri čeljusti (a); detalj stezanja (b); stezanje šiljkom (c)

Kružno nesimetrični obratci stežu se u steznu glavu s četiri čeljusti. Tim tipom stezanja postiže se visok stupanj točnosti, ali je više vremena potrebno za centriranje obratka. Za stezanje nesimetričnih obradaka ili obradaka velikog promjera, rabi se i planska ploča.

Slika 9.4 Stezna glava s četiri čeljusti, tokarsko srce i planska ploča s šiljkom

Osim oslonca u steznoj glavi, na dugačkim obratcima potrebno je izvršiti oslanjanje i pozicioniranje drugog kraja u pinoli konjića-jahača. Zahtijeva li se malo odstupanje od cilindričnosti, stezanje se obavlja između šiljaka. U tom slučaju upotrebljava se tokarsko srce za stezanje. Pri obradi čela ili za unutarnju obradu dugih i teških obradaka rabe se linete (


61

Slika 9.5) koje služe kao oslonac obratku. Lineta se može upotrijebiti samo na mjestu gdje je obradak centričan, tj. već predobrađen. U protivnom bi došlo do loma linete. Ako se lineta rabi na mjestu gdje je obradak već završno obrađen, kako ne bi došlo do oštećivanja površine, mogu se uporabiti za tu svrhu izrađeni prstenovi koji se postave na obradak i stegnu (slika 7.26c).

Slika 9.5 a) mehanička lineta; b) hidraulička lineta; c) pomoćni prsten

Primjer fiksnih oslonaca kod vertikalne tokarilice prikazan je na slici 7.27. Predmet se može postaviti i na prizme te stegnuti (slika b).

Slika 9.6 Primjer fiksnih oslonaca kod horizontalne tokarilice: a) posebno napravljenih; b) standardne prizme; c) detalj stezanja prizme na radni stol

Prethodno opisani načini stezanja mogu se shematski prikazati slikom niže.

Slika 9.7 Načini stezanja kod tokarilice


62

3.2 Stezanje obratka na radni stol Pri obradi odvajanjem čestica, na obradak djeluju sile rezanja čiji iznos i smjer ovisi o vrsti operacije, režimu obrade i materijalu obratka. U nekim slučajevima te sile mogu imati značajne iznose pa je obradak potrebno sigurno učvrstiti na radnom stolu. To u nekim slučajevima podrazumijeva i računsku provjeru sila stezanja. Stezanje može biti izvedeno kao:

mehaničko

hidrauličko

pneumatsko

elektromagnetsko.

Slika 9.8 Primjeri elektromagnetnog stezanja obratka

Slika 9.9 Primjeri hidrauličkog stezanja obratka

Slika 9.10 Primjer pneumatskog stezanja obratka


63

Pri izradi plana stezanja, treba se pridržavati sljedećih načela:

stezanje treba izvesti tako da se obratku onemoguće pomaci u bilo kojoj od tri dimenzije

omogućivanje slobodnog prilaza alata obrađivanim površinama kako se ne bi sudarili alat i stega

omogućivanje slobodnog odvođenja strugotine od obratka

stezanje i otpuštanje treba biti što jednostavnije

obradak treba orijentirati tako da se obavi što više operacija obrade u jednom stezanju (svako stezanje unosi određenu netočnost obrade)

sile stezanja trebaju biti dovoljne da drže sigurno obradak, ali da pri tome ne oštećuju površine obratka (vidi sliku 15.33).

Slika 9.11 Načela stezanja obratka

Od posebne je važnosti pozicioniranje obratka na radnom stolu kako bi se postigle zadane tolerancije. Sredstva za pozicioniranje su:

fiksni svornjaci

podesivi svornjaci

graničnici

obrađene ravne plohe steznog škripca

V-blok

ravne plohe prizme i sl.

Slika 9.12 Pozicioniranje obratka na radnom stolu i svornjaci za oslanjanje i pozicioniranje


64

Okrugli dijelovi, kao što su osovine, vratila i slični, stežu se u V prizmu ili u steznu glavu. Prizma se prije toga učvrsti na radnom stolu glodalice. Obratci nepravilnog oblika mogu se stegnuti izravno na stol.

Slika 9.13 Primjeri stezanja obratka

3.3 STEZNI PRIBOR Stezni pribori (Fixture elements) su elementi koji služe za pozicioniranje i stezanje obradaka na stroj , te dovođenje alata i obratka u ispravan relativni međusobni položaj. Funkcije koje moraju da ispune su: • Baziranje radnog predmeta u odnosu na konstruktivne baze, • Smanjenje grešaka točnosti dimenzija nezavisno od operatera, • Povećanje produktivnosti kroz smanjenje pomoćnih vremena, • Bolju koordinaciju vremena u fleksibilnim obradnim sistemima. • Smanjenje troškova proizvodnje i pripreme proizvodnje. Prema namjeni i stupnju fleksibilnosti stezni pribori mogu biti: • Standardni (univerzalni) stezni pribori – pribori opće namjene, koji se koriste za stezanje različitih dijelova • Grupni stezni pribori – pribori koji se koriste za stezanje određene grupe dijelova (npr. stezanje cilindara, stezanje prirubnica, ...), • Modularni (agregatni) stezni pribori – pribori montažno demontažnog tipa koji se koriste prilikom proizvodnje čitavog niza predmeta. • Specijalni stezni pribori – pribori uske namjene, koji se koriste za stezanje malog broja dijelova ili samo jednog radnog predmeta Neke osnovne smjernice u projektiranju steznih pribora:


65

1. Treba poštovati tehnologiju izrade radnog komada, 2. Potrebno je razmotriti tehnološke mogućnosti stroja, 3. Potrebno razmotriti mogućnost korištenja standardnih pribora ili već korištenih koji bi se mogli adaptirati, 4. Pri projektiranju je potrebno koristiti što više standardnih dijelova, 5. Pribori moraju biti čvrsti i kruti, 6. Sile rezanja i stezanja smiju opterećivati samo nepokretne dijelove, 7. Pribor ne smije ometati prilaz radnom komadu, 8. Treba omogućiti eliminiranje grešaka u postavljanju radnih predmeta, 9. Elementi stezanja se projektiraju kao element sklopa pribora, 10. Treba voditi računa o težini pribora i manipulaciji sa istim. 3.4 BAZIRANJE I POZICIONIRANJE RADNIH KOMADA Baziranje se može izvesti preko: • ravnih površina, • cilindričnih površina, • dubokih otvora, • kratkih otvora, • kombinacijom.

Baziranje (pozicioniranje) predstavlja pravilno oduzimanje stupnjeva slobode radnom komadu, i to oslanjanjem na baze za oslanjanje. U suštini, baziranje se izvodi oslanjanjem u 6 tačaka (six point locating), pa se može definirati baziranje: • 3 - 2 - 1 • 4 - 1 -1 • ostalo


66


67

10. IZBOR ALATA ZA OBRADU

Sljedeća važna aktivnost je odabir odgovarajućih reznih alata za pojedine operacije obrade. Iako je postupak odabira alata posebno opisan za tokarenje i glodanje, u ovom dijelu potrebno je razmotriti neka općenita pitanja vezana za odabir alata. U tome smislu važno pitanje je koji materijal alata odabrati.

Materijal alata se bira prema grupi

materijala u koju se svrstava materijal obratka (tablica 10.1). Dodatni kriteriji mogu biti količina proizvoda koja se izrađuje te specifične karakteristike obratka. Koji su nam materijali alata na raspolaganju možemo prikazati slikom niže. Slika 10.1 Materijali reznih alata

Tablica 10.1 Glavne grupe materijala obradaka


68

Brzorezni čelik (eng. High speed steel - HSS) alati imaju sljedeće prednosti: • alat je jeftiniji u odnosu na alate iz tvrdog karbida ili keramike • HSS je osnovni alatni čelik za mnoge operacije strojne obrade i pojedinačnu proizvodnju na

starijim strojevima • HSS je manje lomljiv i time pogodniji za isprekidani rez • alati se mogu oštriti.

Nedostaci HSS alata su:

• HSS je manje postojan na visokim temperaturama od alata iz tvrdih karbida ili keramike • HSS ne može rezati tvrde materijale

• Brzine rezanja i posmaci su relativno mali. HSS alati s presvlakom (Co, TiN, TiCN) omogućuju nešto veće brzine rezanja, ali su i skuplji od običnog HSS. No, te brzine rezanja su još uvijek daleko ispod brzina alata od tvrdih karbida. Alati s oblogom TiN primjenjuju se za laku grubu obradu i završnu obradu legiranog čelika, nehrđajućeg čelika i mekih čelika. Alat je otporan na trošenje i na povišene temperature. Alati s oblogom TiC su otporni na trošenje te se primjenjuju kada je abrazija glavni problem. Tablica 4.2 Preporuke za izbor PVD presvlake alata zavisno od vrste obrađivanog materijala

Presvlaka TiN TiCN CrN CrCN AlTiN TiAlN TiAlCN

Čelici normalne tvrdoće Konvencionalni parametri rezanja

Čelici povišene tvrdoće Povišeni parametri rezanja

Teška i visokobrzinska obrada

Sivi lijev, Čelični lijev, Tvrde legure, Ti i Ni legure

Legure Al i obojenih metala

Obrada bez primjene sredstava za hlađenje i podmazivanje

Legenda: Uvjetno pogodno, Pogodno, Veoma pogodno

Tvrdi metali - Mogu se svrstati u skupinu neoksidne keramike, ali se zbog izraženih metalnih svojstava svrstavaju u zasebnu skupinu pod nazivom “tvrdi metali“. Sastoje se od visokog udjela karbida volframa (WC), titana (TiC) i tantala (TaC) koji su najčešće međusobno povezani kobaltom. Mogu rezati od 2 do 2,5 puta većom brzinom nego HSS alati pa predstavljaju mogućnost za povećanje produktivnosti. Pri izboru alata od tvrdih metala treba:

• osigurati dovoljnu krutost alata i vretena, te malo odstupanje od kružnosti vrtnje kako zbog

krtosti materijala ne bi došlo do loma alata.

• inicijalno veće troškove alata isplatiti povećanjem produktivnosti

• pažljivo upotrijebiti alate jer su puno osjetljiviji na otkidanje dijelova oštrice od HSS alata.

Alati od tvrdih metala dolaze u nekoliko izvedbi kako je prikazano slikom niže.

Slika 10.2 Podjela alata od tvrdih metala

Alati od tvrdih metala

Puni tvrdometalni alati Alati s lemljenom

pločicom Alati s izmjenjivim

pločicama


69

Tvrdi metali iz kojih se izrađuju rezni alati podijeljeni su u tri skupine: • tvrdi metali grupe K (90 % WC, 0…4 % TiC ili TaC, ostalo kobalt) prikladni za obradu materijala s

kratkom strugotinom – ljevovi na bazi željeza, kamen, drvo i tvrdi polimerni materijali. Pri obradi čelika stvaraju se naljepci i izjedenost na oštrici alata.

• tvrdi metali grupe M za obradu svih materijala (80…85 % WC i do 10 % TiC ili TaC, a ostalo kobalt). Pri obradi čelika upotrebljavaju se do srednjih brzina obrade.

• tvrdi metali grupe P imaju do 43 % TiC i TaC. Prikladni su za obradu metala, pri čemu obično nastaje kontinuirana odvojena čestica.

Tvrdi metali s keramičkom prevlakom Kako bi se povećala otpornost na trošenje potrebna kod visokobrzinske obrade, a istodobno postigla i dobra žilavost, na rezne bridove alata od tvrdog metala nanosi se tanki sloj TiC, titan nitrida (TiN), titan karbonitrida, (TiCN), aluminij oksida (Al2O3) ili neke druge prevlake. Slojevi debljine 5 µm do 15 µm se nanose kemijskom reakcijom iz plinovite faze CVD (Chemical Vapour Deposition) ili djelovanjem iona u elektrostatičkom polju PVD (Physical Vapour Deposition). Praktična upotreba je pokazala da keramičke prevlake nisu pogodne za obradu nekih materijala kao što su aluminij, legure magnezija i titana te visokolegirane niklove legure. Keramika (sinterovani oksidi) - glavna karakteristika pored velike tvrdoće je postojanost pri temperaturama do 1200 °C i niska žilavost. Brzine rezanja su do 500 m/min. Oksidna keramika se prije svega koristi za grubu i finu obradu pri tokarenju, za obradu sivog i nodularnog lijeva te pri kontinuiranoj i visokobrzinskoj obradi bez upotrebe sredstava za hlađenje. Alati iz rezne keramike imaju sljedeće prednosti:

• izmjenjive pločice iz rezne keramike su nešto jeftinije od pločica iz tvrdih karbida • keramika može rezati tvrđe materijale pri većim brzinama posmaka

• keramika je vrlo otporna na povišene temperature. Alati iz rezne keramike imaju sljedeće nedostatke:

• keramika je krhkija nego HSS ili tvrdi metal pa obrada na alatnom stroju mora biti bez vibracija • keramika mora rezati unutar zadanog režima obrade. Ako je brzina vrtnje glavnog vretena

(brzina rezanja) premala, pločica će brzo puknuti. Mnogi strojevi nemaju potreban raspon brzina vrtnje koji je potreban za primjenu alata iz keramike.

Cermet – Imaju sličnu strukturu kao i karbidi. Čestice tvrdog materijala se nalaze u matrici Co i Ni. Komponente tvrdih materijala nisu od W i C, već od karbonitrida titana (Ti) s različitim omjerima tantala (Ta), volframa (W) i ponekad molibdena (Mo). Čvrstoća se može mjeriti s konvencionalnim karbidima, dok je otpornost na oksidaciju mnogo veća. Prednosti cermeta je zadržavanje visoke tvrdoće pri visokim temperaturama i kemijska stabilnost što utječe na visoku otpornost na trošenje i dobru kvalitetu površinske obrade. Ipak ovi materijali su manje čvrsti od WC karbida i njihova ograničenost u pogledu veličine posmaka je evidentna. Primjenjuju se za obradu ugljičnih, legiranih, nehrđajućih čelika i lijevanog željeza. CBN (cube bor nitride) - Najtvrđi je materijal poslije dijamanta. Obično se nanosi na pločice tvrdog metala postupkom sinterovanja. Visoke je otpornosti na trošenje i zadržava dobre osobine na visokim temperaturama (do 1300 °C). Karakteristike primjene reznih alata iz CBN:

• pogodan je za visokobrzinsku obradu sinteriranih tvrdih materijala, kaljenog čelika, lijevanog željeza i aluminijevih super legura

• pri visokobrzinskoj obradi smanjuje vrijeme (a time i troškovi) izrade • postiže dobru kvalitetu površinske obrade pa nije potrebno brušenje • mogućnost obrade bez korištenja sredstava za hlađenje i podmazivanje.

Nedostaci: • mala žilavost - velika krtost

• mala otpornost na toplinski umor.


70

Polikristalni dijamant (PCD) Dijamant omogućava impresivnu kombinaciju kemijskih, fizikalnih i mehaničkih svojstava, niski koeficijent trenja i toplinske ekspanzije te visoku otpornost na koroziju. Ipak i dijamant ima svoje nedostatke; zbog velikog kemijskog afiniteta ugljika i željeza, pri obradi željeznih materijala dijamantom dolazi do visoke stope trošenja alata. Alat izrađen od PCD-a pogodan je za obradu:

• aluminija i aluminijevih legura • magnezija i njegovih legura • bakra i njegovih legura • cinka i njegovih legura • plemenitih metala (zlato, srebro, platina) • titana i legura titana

• nemetalnih materijala, tvrde gume, duromera, drva

Polikristalni dijamant nije pogodan za obradu čelika i lijevanog željeza.

Slika 10.3 Svojstva reznih materijala

Važno pitanje pri izboru alata je da li za obradu primijeniti standardni ili specijalni alat? Uvođenjem CNC, uobičajeno mišljenje je bilo da se oblik obratka definira programom, ne alatom, pa potreba za specijalnim alatima nije postojala. Danas oko 15 % visokoučinkovitih reznih alata je specijalne izvedbe. Zašto? Zbog zahtjeva za točnost izrade pozicija, potrebe smanjenja broja alata u magazinu alata i zahtjeva za skraćivanjem vremena obrade. Za velike proizvodne serije, opravdano je razmatrati primjenu specijalnih alata radi smanjenja vremena obrade. Specijalni alati mogu istovremeno raditi više operacija obrade (npr. bušenje, izrada upuštanja i sl.) ili izrađivati složene oblike čime se skraćuje vrijeme izrade. Primjena specijalnih alata je opravdana jer je napredak u „proizvodnji po narudžbi“ smanjio razliku i u cijeni i vremenu dobave između standardnih i specijalnih alata. Drugo često pitanje je da li za obradu primijeniti najnoviji ili uobičajeni alat? Trenutno stanje razvoja tehnologije kazuje da se produktivnost reznih alata udvostručuje svakih deset godina. Današnji alati proizvode odvojenu česticu duplo brže i sa 30 % manje snage stroja od onih prije 10 godina. Novi alati se izrađuju iz čvršćih i žilavijih karbida za veće brzine rezanja i manje sile rezanja. Lomači strugotine, kao i pojedine grupe materijala alata, su manje specijalizirane za određenu primjenu i sve više su univerzalne. Novi alati imaju značajnije višefunkcijske mogućnosti i modularnost. Obje značajke pridonose smanjuju broja alata u skladištu, a u isto vrijeme povećavaju mogućnosti obrade. Razvijeni su i alati za nove pristupe obradi kao što su alati za glodanje velikim posmacima, alati za visokobrzinsku obradu, minimalnu primjenu sredstava za hlađenje i sl. Iz tih i drugih razloga, treba primjenjivati najbolju praksu te najnovija dostignuća u izradi alata jer u suprotnom rizikujemo nekonkuretnost na tržištu.


71

Treće pitanje je vezano za trošak alata. Cijena je iznos koji plaćamo za nabavku alata. Stvarni trošak alata je funkcija produktivnosti. Trošak alata sudjeluje u trošku izrade obratka sa približno 3 %. Dakle, pažnju treba usmjeriti na produktivnost alata, a ne na njegovu cijenu.

Sljedeća bitna aktivnost je određivanje režima obrade za pojedine operacije obrade i odabrane alate, te izračun vremena obrade kako bi se mogla planirati proizvodnja.

10.1 ODABIR ALATA ZA TOKARENJE

Pri programiranju obrade na tokarilicama vrlo je važno odabrati odgovarajući alat kojim se određena operacija obrade može efikasno izvršiti. Svaki proizvođač alata daje smjernice za primjenu svojih alata. U nedostatku takvih smjernica moguće je rabiti smjernice dane niže. 1. Definiranje operacije obrade, alata i načina stezanja

a) Definirati mjesto izvršenja operacije obrade: vanjska / unutarnja obrada b) Definirati vrstu operacije obrade:

uzdužna obrada izrada profilne površine obrada čela izrada utora i žljebova

2. Odabir odgovarajućeg držača alata

a) Definiranje tipa geometrije alata negativna pozitivna

b) Definiranje načina stezanja

Pri izboru vrste držača alata voditi računa o konkretnim mogućnostima stroja za prihvat alata.


72

3. Odabir odgovarajuće pločice

a) odabir oblika pločice b) odabir veličine pločice

za završnu obradu za srednju obradu za grubu obradu

c) odabir materijala pločice Odabir oblika pločice:


73

Odabir veličine pločice

Pri odabiru veličine pločice treba voditi računa da minimalna efektivna

veličina dubine rezanja la nije manja od 2/3 r . Najmanja efektivna dubina rezanja la može se odrediti ovisno o dubini rezanja (ap) i kutu (κr).

Tablica

Na osnovi odabrane dubine rezanja i kuta κr očita se

efektivna dubina rezanja, te se na osnovi oblika pločice

prema slici niže izračuna minimalna veličina pločice l.


74

(F-završna obrada M-čista obrada R-gruba obrada)


75

4. Odabir radijusa pločice r

Radijus vrha pločice rε je ključni faktor u operacijama tokarenja. Izbor veličine radijusa ovisi o:

Dubini rezanja, ap

posmaku, f

geometriji obratka (radijusi udubljenja) a utječe na: kvalitetu površinske obrade lomljenje odvojene čestice čvrstoću pločice

Veliki radijus povećava čvrstoću reznog vrha pločice, a abrazija na bočnim i gornjoj površini pločice se nešto smanjuje. Ipak, ako je radijus vrha pločice prevelik, radijalna sila se povećava, mogu se pojaviti vibracija te tako utjecati na točnost izrade i kvalitetu površinske obrade.

Odabir vrijednosti Područje (uvjeti) primjene

Mali radijus vrha pločice Završna obrada s malom dubinom rezanja Obrada dijelova kao što su vitka vratila Kada krutost stroja nije velika

Veliki radijus vrha pločice Gruba obrada s velikim posmacima i dubinama rezanja Obrada tvrdih materijala Obrada s prekidnim rezom Kada je krutost stroja dobra

Najveći preporučeni posmak (mm/okr) za pločice s negativnom reznom geometrijom (Izvor Sandvik)

radijus vrha

pločice r (mm) 0,4 0,8 1,2 1,6 2,4

Završna obrada 0,25 0,4 0,5 0,7 -

Srednja obrada 0,3 0,5 0,6 0,8 (1.0)

Gruba obrada 0,3 0,6 0,8 1.0 1.5

Najveći posmak (mm/okr) za pločice s pozitivnom reznom geometrijom

radijus vrha

pločice r (mm) 0,2 0,4 0,8 1,2

Završna obrada 0,1 0,2 0,3 0,4

Srednja obrada 0,15 0,3 0,4 0,5


76

10.2 Označavanje pločica i držača

Označivanje reznih pločica prema ISO 1832 – 1991


77

Označivanje držača alata prema ISO 5608 – 1989


78

Duljina rezne oštrice:


79

10.3 Odabir alata za glodanje

Na glodalici, tj. obradnom centru, moguće je izvršiti veliki broj različitih operacija obrade. Za izvršenje svake pojedinačne operacije obrade potrebno je odabrati odgovarajući alat što podrazumijeva izbor:

• vrste (tipa) alata • materijala alata • odgovarajuće veličine alata • broja zubi alata • rezne geometrije alata.

10.3.1 Izbor vrste alata

Prema geometrijskim karakteristikama obrađivane površine (otvoreni utor, zatvoreni utor, ravna površina, prostorno zakrivljena ploha), specifičnosti pojedine operacije obrade i materijalu obratka odabiremo vrstu glodala. Tako ćemo za poravnavanje površine odabrati čeono glodalo, za izradu utora odgovarajuće utorno glodalo, itd. Pri tome treba voditi računa o mogućim smjerovima obrade pojedinog alata. Alati koji imaju oštricu samo po obodu mogu rezati u radijalnom smjeru. Alati koji imaju oštricu na obodu i čelu sve do središta alata mogu ulaziti i okomito u materijal dok ostali tipovi to ne mogu. Alati koji imaju oštrice na obodu i čelu, ali ne do središta alata, mogu rezati u aksijalnom smjeru pod određenim kutom (eng. ramping). Glodala ima puno vrsta, a osnovne dvije skupine su vretenasta i čeona glodala. Obzirom na odnos oštrice i tijela alata razlikujemo puna glodala i glodala s izmjenjivim pločicama.

Slika 10.4 Vrste glodala

Pri izboru alata svakako treba voditi računa o raspoloživim alatima u skladištu alata tvrtke, količini obradaka, tolerancijama i kvaliteti tražene površinske obrade kao i strojevima na koje se ti alati postavljaju.

10.3.2 Izbor materijala glodala

Materijal alata se bira na osnovi materijala obratka i njegovih svojstava (tvrdoća, abrazija). Dodatni kriteriji mogu biti količina proizvoda koja se izrađuje (pojedinačna ili serijska proizvodnja) te specifične karakteristike obratka.

10.3.3 Izbor odgovarajuće veličine alata

Odgovarajuća veličina alata podrazumijeva odabir promjera alata i duljine alata. Za određenu operaciju obrade poznate su geometrijske značajke kao što su širina obrađivane plohe, najveća dubina obrade, oblik plohe (obratiti pažnju na najmanji konkavni radijus) te tolerancije. Također, u obzir treba uzeti i specifičnosti stezanja obratka te mogućnost pojave vibracija. Najveći promjer prihvata alata u držač alata određuje najveći promjer glodala, a time i najveću dubinu rezanja koju stroj može ostvariti. Pri gruboj obradi treba odabrati što je moguće veći promjer alata obzirom na geometrijske zahtjeve obrađivane površine. Za završnu obradu može se odabrati i manji promjer alata. U pogledu duljine alata treba odabrati što kraće glodalo kako bi savijanje alata za vrijeme obrade bilo

minimalno, smanjile vibracije te trošenje alata.

Glodala

Vretenasta glodala

Čeona glodala

Glodala

Puna glodala Glodala s izmjenjivim

pločicama


80

10.3.4 Odabir broja zubi glodala

Odabir broja zubi glodala ovisi o: 1. Materijalu obratka

2. Traženoj kvaliteti obrađene površine

3. Dimenzijama obratka

4. Snazi stroja

5. Uvjetima rezanja.

Više zubi glodala smanjuje opterećenje odvojene čestice i poboljšava kvalitetu obrađene

površine pri istoj brzini posmaka, ali zahtijeva veću snagu stroja. Za opću namjenu te za meke materijale

najčešće se koristi glodalo s dva zuba (jer ima najveći prostor za odvođenje odvojene čestice) ili s četiri

(bolja kvaliteta obrađene površine, ali zahtijeva veću krutost sustava). Glodala sa šest i osam zubi se

primjenjuju pri završnoj obradi. Glodalo s tri zuba je odlično za utore.

10.3.5 Izbor rezne geometrije alata

Postoje tri tipične vrste pločica (slika 15.20): s pozitivnom reznom geometrijom s negativnom reznom geometrijom kombinacija prethodnih.

Za pločice s pozitivnom reznom geometrijom, potrebna je manja snaga stroja, pa su pogodne za

manje CNC strojeve. Oblikovanje i odvođenje odvojene čestice je dobro pa su dobar izbor za obradu čelika pri manjim opterećenjima. Pločice su najčešće jednostruke, što ih čini manje ekonomičnim. Pločice s negativnom reznom geometrijom imaju veliku čvrstoću vrha pločice i zahtijevaju snažne strojeve te čvrsto stezanje obratka. Prednost im je što su dvostruke, što znači osam reznih vrhova za kvadratnu pločicu. Nedostatak im je loše oblikovanje i odvođenje odvojene čestice od izratka. Veliku primjenu nalaze u obradi ljevova i tvrdih materijala. Pločice s pozitivno / negativnom reznom geometrijom imaju dobru čvrstoću vrha te mogućnost oblikovanja odvojene čestice u spiralu. Koriste se pri rezanju punom širinom glodala.

Slika 10.5 Rezna geometrija pločica

Slika 10.6 Standardne kombinacije rezne geometrije pločica


81

Način na koji proizvođači alata u svojim katalozima upućuju na izbor odgovarajućeg alata prikazuje slika niže. Osim oblika alata, broja oštrica i materijala alata dana je grupa materijala koja se s tim alatom može obraditi te mogući smjerovi obrade.

Slika 10.7 Detalj izbora alata iz kataloga proizvođača alata


82

11. IZBOR REŽIMA OBRADE ZA TOKARENJE

Pod izborom režima obrade podrazumijevamo izbor vrijednosti sljedećih parametara:

brzine rezanja vc

posmaka f

dubine rezanja ap

Slika 11.1 Parametri obrade

Vrijednosti parametara se biraju na osnovi:

vrste materijala obratka (tipske grupe)

vrste materijala reznog alata

uvjeta obrade (dobri, prosječni, teški)

tipa operacije i vrste obrade (gruba, srednja ili završna obrada),(F, M, R)

geometrije alata (kutovi, dimenzije, radijus vrha pločice); uvažavajući ograničenja vezana uz:

kvalitetu obrade (tolerancije, hrapavost površine)

stroj (snaga, okretni moment, najveća brzina vrtnje i najveći posmak)

sigurnost (brzina vrtnje povezana sa stezanjem obratka, nebalansiranost stegnutog obratka)

tehničko-ekonomske kriterije (troškovi, produktivnost).

Dobri uvjeti obrade Neprekidni rez. Velike brzine rezanja. Predobrađena površina. Odlično stezanje komponente. Mali prepusti. Prosječni uvjeti obrade Promjenljiva dubina rezanja. Srednje brzine rezanja. Odljevak ili otkivak. Dobro stezanje komponente. Teški uvjeti obrade Prekinuti rez. Male brzine rezanja. Gruba kora na obratku. Slabo stezanje komponente.

Prilikom obrade na obradak djeluju vanjske sile, veličina kojih ovisi o odabranom režimu obrade. Te sile uzrokuju otklon osi obratka od osi glavnog vretena (savijanje, izvijanje, pomak i sl.), a najveći dozvoljeni iznos otklona je ograničen zadanim tolerancijama na crtežu. Za održavanje tolerancije u zadanim granicama potrebno je pravilno odabrati način i mjesta stezanja obratka. Odabrani način i mjesta stezanja obratka utječu na dozvoljene sile rezanja, a time i na odabir dubine rezanja i brzine posmaka, ali i na veličinu potrebnog stroja. Odabrani alat utječe na izbor brzine rezanja, dubine rezanja, posmaka i vijeka trajanja oštrice. Zahtijevana kvaliteta površinske obrade utječe na izbor veličine posmaka. Određivanje vrijednosti parametara obrade može se temeljiti na:

iskustvu tehnologa obrade odvajanjem čestica

priručnicima i katalozima proizvođača alata

računalnim sustavima za određivanje parametara obrade. Metoda temeljena na iskustvu se zasniva na bogatom praktičnom znanju tehnologa obrade odvajanjem čestica stečenom na istim ili sličnim poslovima. U novim situacijama primjena ove metode nosi veliki


83

rizik. Jesu li odabrane vrijednosti parametra obrade optimalne ostaje nepoznato. Dobra strana razmatrane metode je brzina određivanja vrijednosti parametara obrade.

Metoda temeljena na podacima iz kataloga proizvođača alata i priručnika koristi podatke o vrijednostima parametara obrade dobivenih pomoću sustavno izvedenih laboratorijskih eksperimenata.

Iako je pouzdanija od metode temeljene na iskustvu tehnologa, ima i nedostatke:

zasniva se na standardnim uvjetima obrade ili na najnepovoljnijim

općenita je pa ne pokriva specifičnosti obrade konkretnog obratka. Kod primjene ove metode potrebno je prepoznati specifičnosti obrade konkretnog obratka te u tom smislu izvršiti korekciju preporučenih vrijednosti parametara obrade iz kataloga (npr. veća tvrdoća materijala obratka, loše stezanje i sl.).

Metoda bazirana na podacima dobivenim pomoću računalnog sustava za određivanje vrijednosti parametara obrade počinje se razvijati pojavom CNC strojeva, a pogotovo razvojem CIM sustava. Za određivanje vrijednosti parametara, računalni sustav može rabiti:

baze podataka

matematičke modele sustava obrade. Metoda je pouzdanija od prethodnih, ali podrazumijeva posjedovanje odgovarajućeg računalnog sustava.

11.1 Brzina rezanja

To je brzina kojom se materijal kreće prema oštrici alata. Za određeni materijal i skup uvjeta rezanja postoji optimalna brzina rezanja. Glavni čimbenici na osnovi kojih se računa optimalna brzina rezanja su:

vrsta i stanje obrađivanog materijala (rezljivost); materijali s većim otporom za rezanje razvit će više topline čime će temperatura i alata i obratka biti veća.

vrsta materijala alata

vrsta obrade (završna ili gruba obrada)

ekonomični vijek trajanja alata (trošak oštrenja ili nabavke novog alata s obzirom na količinu proizvedenih proizvoda).

Brzina rezanja se računa uz pretpostavku da su ispunjeni optimalni uvjeti rezanja što podrazumijeva:

konstantno i adekvatno hlađenje

optimalnu količinu odvojenog materijala

odgovarajuću krutost sustava obradak – alat - stroj

neprekinuti rez

povoljnu strukturu materijala (bez otvrdnutih dijelova, uključaka pijeska, ogorine i sl.). Ograničavajući čimbenici pri odabiru najveće brzine rezanja mogu biti:

karakteristike stroja (snaga, okretni moment, najveća brzina vrtnje i najveći posmak)

tehničko stanje stroja i sl.

dozvoljene sile rezanja. Preporuke za brzine rezanja u katalozima su dane za standardne tvrdoće materijala. Ako se tvrdoća konkretnog materijala razlikuje od pretpostavljene, brzinu treba pomnožiti korekcijskim faktorom. Npr. Sandvik daje dijagram za korekcije:


84

Slika 11.2

Prevelika brzina rezanja može uzrokovati preveliko trošenje alata, lom alata ili odvajanje dijelova alata što dovodi do potencijalno opasnih uvjeta rada. Također može dovesti i do pregrijavanja izratka te njegovog znatnijeg širenja. Nakon hlađenja takav obradak će imati manje dimenzije od potrebnih. Jednako tako, pregrijavanje nekih materijala može dovesti do promjena strukture u površinskom sloju, mijenjajući mu na taj način svojstva. Pri tokarenju aluminijevih legura brzine rezanja su manje nego pri glodanju gdje je alat dobro balansiran u usporedbi s obratkom koji se okreće pri tokarenju.

Izbor brzine rezanja također ovisi i o odabranoj dubini rezanja te odabranom posmaku. Na osnovi odabrane brzine rezanja računa se brzina vrtnje vretena: gdje je d promjer obratka u metrima, vc brzina rezanja u m/s, a n je u s-1.

Kako brzina rezanja izravno utječe na vrijeme obrade, a značajno utječe i na veličine pri stvaranju odvojene čestice i pri trošenju oštrice reznog alata te na ostvarenje odgovarajuće kvalitete obrađene površine, potrebno ju je optimizirati. U primjeni su najčešće dva kriterija optimiranja:

najkraće vrijeme obrade jednog komada (najveća produktivnost, na slici vmax)

najniži trošak obrade jednog komada (najveća ekonomičnost, na slici vmin). Pri tome treba imati u vidu da su svi parametri rezanja, a i ostali čimbenici međusobno povezani, pa je optimiranje vrlo zahtjevan proces.

Slika 11.3


85

11.2 Posmak

Pri gruboj obradi posmak je vezan uz geometriju pločice i dubinu rezanja. Posmak ne treba biti veći od ½ radijusa vrha pločice. Najveće vrijednosti posmaka u ovisnosti o radijusu vrha pločice prikazane su u tablici niže.

Tablica 1 Najveći posmak (mm/okr) za pločice s negativnom reznom geometrijom

radijus vrha

pločice r (mm) 0,4 0,8 1,2 1,6 2,4

Završna obrada 0,25 0,4 0,5 0,7 -

Srednja obrada 0,3 0,5 0,6 0,8 (1.0)

Gruba obrada 0,3 0,6 0,8 1.0 1.5

Tablica 2 Najveći posmak (mm/okr) za pločice s pozitivnom reznom geometrijom

radijus vrha

pločice r (mm) 0,2 0,4 0,8 1,2

Završna obrada 0,1 0,2 0,3 0,4

Srednja obrada 0,15 0,3 0,4 0,5

Posmak se bira tako da se postigne najveće volumno odstranjivanje materijala za određenu krutost sustava obradak-stroj-alat te raspoloživu snagu stroja. Pri završnoj obradi posmak je određen zahtijevanom kvalitetom hrapavosti površinske obrade. Tablica 2 Ovisnost hrapavosti površine o posmaku f i radijusu vrha pločice r

Hrapavost površine (μm) Radijus vrha pločice (mm)

Stare oznake

Ra Rt 0,4 0,8 1,2 1,6

posmak (mm/okr)

N6 0,8 1,6 0,07 0,1 0,12 0,14

N7 1,6 4 0,11 0,16 0,19 0,22

N8 3,2 10 0,17 0,15 0,30 0,35

N9 6,3 16 0,22 0,32 0,39 0,45

Na postizanje vrlo male hrapavosti Ra < 0,8 μm, veliki utjecaj ima i stanje rezne oštrice alata. Na osnovi odabranog posmaka može se izračunati brzina posmaka

gdje je brzina vrtnje n u min-1, a posmak f u mm. Slika 11.4

Čimbenici koji ograničavaju izbor brzine posmaka (posmaka) i o kojima treba voditi računa su:

zadana kvaliteta površinske obrade

krutost sustava obradak-stroj-alat

ograničenja vezana za alat

sile rezanja, koje zavise o: a) deformaciji uvijanja u obratku b) silama stezanja c) savijanju obratka d) momentu vretena stroja (maksimalno uvijanje) e) dubini rezanja


86

11.3 Dubina rezanja

Izbor dubine rezanja ap je izravno povezan s vrstom obrade koju želimo izvršiti na obratku, uvjetima rezanja i strojem na kojem će biti izvršena obrada. Proizvođači alata u katalozima daju opće preporuke dubine rezanja za osnovne oblike reznih pločica prema veličini pločice i vrsti geometrije za stvaranje odvojene čestice. Konačni izbor pločice ovisi o vrsti materijala i uvjetima rezanja na obratku i stroju. Uvjeti rezanja imaju izravni utjecaj na dubinu rezanja kao i na brzinu rezanja i posmak. U uvjetima kada je pločica izložena udarcima na tvrdim materijalima, režim rada se smanjuje i za više od 50% kako bi se osigurala trajnost vrha rezne pločice.

Pri gruboj obradi dubina je ograničena dodatkom za obradu, snagom i stabilnošću stroja, izborom standardnih prihvata za držače alata te geometrijom rezne pločice. Prihvati za držače određuju nabavku određenih držača, a time i veličinu pločice, tj. najveću moguću dubinu rezanja.

Slika 11.5

Neto snaga stroja (Pc) u KW potrebna za rezanje može se izračunati prema izrazu:

𝑃𝑐 = 𝐾𝑝 ∙ 𝐶 ∙ 𝑊 ∙𝑓 ∙ 𝑎𝑝 ∙ 𝑣𝑐

60

gdje je Kp faktor snage (specifična snaga) kW/cm3, C faktor posmaka, W faktor istrošenja rezne pločice. Faktori Kp, C i W se određuju iz odgovarajućih tablica.

Preporuka proizvođača alata je da najmanja efektivna dubina rezanja oštrice pločice ne bi trebala

biti manja od 2/3 r, a najveća efektivna dubina rezanja za neprekinuti rez ne bi valjalo da je veća od la (navedene na slici 6). Ispod određene vrijednosti dubine rezanja (minimalna dubina rezanja), metal se tlači umjesto da se stvara odvojena čestica, a nakon prolaska alata vraća se nazad. Što je veća dubina rezanja, broj prolaza će biti manji, a time i vrijeme izrade kraće. Pri završnoj obradi odstranjuje se dodatak koji je ostavljen za završnu obradu. Dubina rezanja je mala kako bi sile rezanja, a time i deformacije, bile male. Završnom obradom nastoji se postići točnost dimenzija te zadana kvaliteta površinske hrapavosti. Tipične vrijednosti dubine rezanja kod završne obrade su od 0,1 mm do 1 mm, a kod grube obrade od 5 mm do 15 mm.

Slika 11.6 Najveća efektivna dubina rezanja ovisno o obliku pločice

Odabir dubine rezanja ovisi i o duljini izratka, načinu i vrsti njegovog stezanja te podrhtavanju stroja/obratka/alata (''chatter'').


87

11.4 Izbor režima obrade prema zahtijevanoj površinskoj hrapavosti

Da bi se dostigle crtežom određene vrijednosti tolerancija i površinske hrapavosti, posmak i

dubina rezanja moraju biti ograničeni na svoje maksimalne vrijednosti. U nastavku se pojašnjava

međuovisnost tehnoloških parametara obrade kao i njihov utjecaj na postizanje zadane kvalitete

površinske obrade (hrapavosti).

11.4.1 Utjecaj brzine rezanja na hrapavost površine

Jedan od faktora koji utječe na hrapavost površine je primarna rezna oštrica. Njen utjecaj je

objašnjen činjenicom da se pri malim brzinama rezanja nakuplja materijal na reznom bridu alata

(naljepak ili naslaga na prednjoj površini alata - BUE) koji grebe po površini obratka i tako je oštećuje.

Porastom brzine rezanja dolazi i do porasta temperature, a BUE se odvaja od alata. Periodično

nakupljanje i odvajanje tvrdog brida oštećuje alat. To proizvodi vibracije, odnosno podizanje alata te

njegovo naglo spuštanje i udaranje u površinu obratka nakon odvajanja BUE. Ova se pojava neutralizira

dodatnim povećanjem brzine rezanja. No, prekoračenje ograničenja brzine rezanja može uzrokovati

novu pojavu koja se ogleda u spaljenim tragovima koji se pojavljuju na obrađenoj površini obratka.

Gore opisan utjecaj brzine predstavlja kvalitativan

opis procesa jer je veličinu utjecaja vrlo teško

kvantitativno izraziti. To je zbog toga što je vrlo teško

izolirati utjecaj brzine na hrapavost površine od

efekata drugih utjecajnijih faktora kao što su posmak

i geometrija alata. Materijal alata kao i krutost stroja

svakim se danom poboljšavaju, pa prema tome

minimalne i maksimalne vrijednosti treba

svakodnevno ažurirati.

Slika 11.7 Nakupljanje materijal na reznom bridu alata

Slika 11.8 Utjecaj brzine rezanja na BUE (lijevo) i na hrapavost površine pri ap=0,5 mm (desno)


88

11.4.2 Utjecaj posmaka pri rezanju na hrapavost površine

Svaki tehnološki postupak obrade ostavlja na obrađenoj površini karakteristične tragove. Ove

teksture na površini obratka uzrokovane su mnogim parametrima obrade kao što su kut nagiba alata i

bočni kut reznog brida oštrice, brzina rezanja, veličina posmaka, dubina rezanja, vrijeme obrade,

podrhtavanje alata, itd. Trošenje alata se postepeno povećava tijekom rezanja i uzrokuje promjenu u

hrapavosti površine.

Postoji veći broj formula koje su razvijene tijekom proučavanja nastajanja hrapavosti površine, a služe za

njeno predviđanje. Jedna od najkorištenijih je slijedeća:

11022,1 252,1004,15

a

vMfR

M = r-0,714 (HB)-0,323 (2)

gdje su: Ra = površinska hrapavost [μm] f = vrijednost posmaka [mm/okr] r = radijus vrha alata [mm] v = brzina rezanja [m/min] HB= tvrdoća materijala po Brinell-u

Formule su namijenjene za računanje površinske hrapavosti samo onda kada su poznati svi parametri

obrade. No, postojeći je problem upravo obrnut. Na temelju željene hrapavosti površine obratka, koja je

zadana tehničkim crtežom, potrebno je odrediti vrijednosti parametara obrade. Očito je da prevelik broj

parametara unutar jedne formule otežava njihovo korištenje.

Jedan od glavnih uzroka hrapavosti površine je posmak alata koji ostavlja oznake po obrađivanoj

površini. Ove su oznake postavljene u pravilnom razmaku i njihova geometrija može biti teorijski

razmatrana. Postoje određene razlike između geometrije kod svake pojedine operacije, a u narednom

tekstu biti će objašnjene kod operacija tokarenja i glodanja.

Slika 11.9


89

11.4.3 Operacija tokarenja

Putanja alata kod tokarenja ima oblik spirale relativno na površinu obratka. Ovaj oblik gibanja

ostavlja na obrađenoj površini oblik sličan navoju. U slijedećoj se analizi pretpostavlja da je dubina

rezanja dovoljno velika, npr. veća od visine

nepravilnosti na površini.

f – posmak [mm/okr] r – radijus vrha rezne oštrice

r - kut namještanja glavne oštrice

,r - kut namještanja pomoćne oštrice

Slika 11.10Teorijska hrapavost pri tokarenju

Iz slike slijedi:

2Tε

2

2

ε Rr2

fr

(3)

uz pretpostavku RT2 0, pa je

Hrapavost Ra i Rt dovodi se u vezu izrazom:

256,0

t

a R

R

Za odabiranje vrijednosti posmaka koja će rezultirati

specificiranom hrapavošću površine koristi se slijedeća jednadžba:

Visokoproduktivne "Wiper" rezne pločice predstavljaju inovaciju na

tržištu, a njihovim korištenjem posmak može biti udvostručen bez

utjecaja na hrapavost površine (Slika 3).

Slika 11.11 Usporedba hrapavosti površine kod korištenja standardnihi "Wiper" reznih oštrica

5,0

256,0

a85,08

rRhrf

ε

2

T8r

fR


90

Slika 11.12 Usporedba hrapavosti površine za različite rε i posmake f

Sama vrsta obrađivanog

materijala uzrokuje

određene efekte koji utječu

na ostvarenu hrapavost

površine. Na dijagramu niže

prikazan je odnos teorijske i

stvarne hrapavosti ovisno o

vrsti obrađivanog materijala i

brzini rezanja.

Slika 11.13 Stvarna i teorijska hrapavost površine za različite materijale

Koja vrsta odvojene čestice je poželjna u modernoj strojnoj obradi? Kontinuirana (duga) odvojena čestica nije poželjna jer (a) strojevi uglavnom rade pri visokim brzinama rezanja, čime se stvara velika količina odvojene čestice i (b) kontinuirana odvojena čestica će zaplesti na vretena i dijelove stroja i time ozbiljno ometati rezanje. Zbog toga diskontinuirana ili lomljena odvojena čestica je poželjna, koju je moguće stvoriti pomoću lomača na reznoj pločici. No takva odvojena čestica može dovesti do vibracija i podrhtavanja, što ovisi također o karakteristikama alata.


91

11.4.4 Površinska hrapavost kod glodanja

Površinska hrapavost kod čeonog glodanja proizlazi iz iste jednadžbe kao i kod operacije tokarenja,

osim što je vrijednost posmaka po okretaju zamijenjena vrijednošću posmaka po zubu i okretaju.

Slika 11.14 Tekstura na površini kod čeonog glodanja

Pojednostavljena formula koja se može koristiti za određivanje brzine posmaka po zubu je kako slijedi:

gdje je Ra vrijednost u mikrometrima [μm], a unutar nje su uzeti u obzir i neki faktori poput

geometrije glodanja, točnosti alata i pomicanje pojedinih oštrica. Također je važno napomenuti da su

vrijednosti hrapavosti površine veće pri protusmjernom glodanju nego pri istosmjernom glodanju.

11.4.5 Utjecaj dubine rezanja na hrapavost površine

Praktične vrijednosti dubina rezanja pri završnoj obradi variraju od alata do alata, odnosno u

ovisnosti o obrađivanoj površini (raspon se kreće od 0,1 mm do 1 mm). Teorijska analiza pokazuje da

dubina rezanja nema nikakvog utjecaja na hrapavost površine. No, praktični rezultati mjerenja ukazuju

da dubina rezanja (zapravo kombinacija vrijednosti posmaka i dubine rezanja), iako malo, utječe na

ostvarenu hrapavost površine.

To se objašnjava činjenicom da s povećanjem dubine rezanja rastu sile rezanja, pa prema tome i

deformacije obratka i alata. Sustav stroja je opterećen, pojavljuje se podrhtavanje alata te kako bi se

osiguralo postizanje zadanih specifikacija na crtežu, dubinu rezanja treba smanjiti. Smanjenje dubine

rezanja je potrebno najviše zbog sila rezanja, koje su funkcija tvrdoće materijala obratka. Dubina se

rezanja može ograničiti kao funkcija tvrdoće materijala i hrapavosti površine prema slijedećem izrazu:

)8HB

328,0

amax

Ra

gdje je Ra vrijednost u mikrometrima [μm].

Primjer:

Neka je zadana hrapavost površine Ra 0.8 i neka je tvrdoća materijala 180 HB. Izračunaj najveću

dozvoljenu dubinu rezanja.

mma 4,0180

8,0328,0max

)7(6.0 5.0

az RD

zf


92

Izbor vrste materijala alata također može utjecati na ostvarivu kvalitetu površinske obrade.

Slika 11.15 Utjecaj materijala pločice na postizivu kvalitetu površinske obrade pri obradi aluminija

Pri postavljanju zahtjeva za određenu hrapavost površine i tolerancije treba imati u vidu i troškove koje

ti zahtjevi uzrokuju. Jedan takav prikaz dan je na slici niže.

Slika 11.16 Trošak obrade kao funkcija kvalitete površinske obrade i tolerancija

http://www.google.hr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=iiBZZJFRM8pw3M&tbnid=qIqO3SKysUG0pM:&ved=0CAUQjRw&url=http://mca.valuedrivendesign.co.uk/help/Finish.aspx&ei=8kZvU8-HMsbNOKazgKgE&bvm=bv.66330100,d.bGQ&psig=AFQjCNHvhz-si_lvS1Ukjt7LenIGlBRqhw&ust=1399887918982200


93

12. IZBOR REŽIMA OBRADE PRI GLODANJU

Izbor režima obrade podrazumijeva odabir sljedećih parametara:

brzine rezanja vc (m/min)

posmaka fz (mm/okr)

dubine rezanja ap (mm)

širina rezanja ae (mm)

Slika 12.1 Parametri režima obrade pri glodanju

Režim obrade izabire se ovisno o zahtjevima na vijek trajanja alata, kvaliteti površinske obrade,

zahtjevima za postizanje najkraćeg vremena obrade, postizanjem najmanjih troškova obrade, a može biti ograničen krutošću sustava alata-obradak-stroj, mogućnošću primjene SHIP-a te raspoloživom snagom stroja. Režim obrade dalje se optimizira obzirom na broj izmjena alata (npr. ako je vijek trajanja alata kraći od trajanja obrade može se smanjiti brzina rezanja) kako bi se izbjegle izmjene alata i prekidanje obrade zbog podešavanja alata ili se može uzeti više istih alata pa postaviti na različita mjesta u nosaču alata ili uzeti skuplji alat s dužim vijekom trajanja.

Ako treba izvršiti više operacija obrade sličnim alatima, ponekad je moguće izvršiti smanjenje broja različitih korištenih alata.

12.1 Brzina rezanja

Brzina rezanja vc je put koji prijeđe oštrica alata u odnosu prema obrađivanoj površini u jedinici vremena. Pri glodanju brzina rezanja je jednaka obodnoj brzini alata. Odabire se na osnovi:

• vrste materijala obratka • vrste materijala reznog alata • tipa operacije i vrste obrade (gruba, čista ili završna obrada) • načina hlađenja.

Pri odabiru brzine rezanja, potrebno je uvažiti ograničenja vezana uz:

• kvalitetu obrade (tolerancije, hrapavost površine) • stroj (snaga, okretni moment, najveća brzina vrtnje i najveći posmak) • sigurnost (najveća brzina vrtnje s obzirom na nebalansiranost stroja) • tehničko-ekonomske kriterije (troškovi, produktivnost).

Pri izboru režima obrade treba uzeti u obzir stanje površine pripremka. Tvrda kora, uključci troske ili okujine mogu značajno utjecati na izbor vrijednosti parametara režima obrade. Općenito, što je materijal obratka tvrđi brzina rezanja će biti manja. No, neki relativno meki materijali sadrže abrazivne komponente koje uzrokuju brzo trošenje alata pri velikim brzinama rezanja pa to može biti ograničavajući čimbenik. Brzina vrtnje glavnog vretena se računa na osnovi odabrane brzine rezanja prema izrazu:

𝑛 =𝑣𝑐

𝜋 ∙ 𝑑 𝑚𝑖𝑛−1

gdje je vc – odabrana brzina rezanja (m/min) d – promjer alata za glodanje (m)


94

Ako se uvjeti obrade razlikuju od idealnih za koje je brzina rezanja preporučena, brzinu vrtnje treba u odgovarajućem iznosu promijeniti.

12.2 Posmak

Posmak je veličina puta glavne oštrice alata u pravcu posmičnog gibanja. Pri tome možemo razlikovati: f - posmak po jednom okretaju glodala (mm/okr) fz - posmak po oštrici alata (mm/zubu) vf - posmična brzina ili brzina posmaka (mm/min) z - broj zubi glodala

Veza između posmaka i posmaka po zubu (oštrici) alata dana je izrazom:

Brzina posmaka dana je izrazom

Slika 12.2 Posmak po zubu

Iznos brzine posmaka ovisi o:

• obradivosti materijala (vrsti materijala) • vrsti uporabljenog alata i njegovoj geometriji (promjeru, broju zubi i dr.) • karakteristikama operacije obrade (gruba ili završna obrada) • krutosti sustava obradak – alat - stroj • brzini vrtnje vretena • širini rezanja • načinu hlađenja.

Pri tom je potrebno uvažiti sljedeće čimbenike i ograničenja:

• karakteristike stroja (snaga, najveća brzina posmaka) • tehničko-ekonomske čimbenike • kvalitetu površinske obrade • cijenu obrade • istosmjerno ili protusmjerno glodanje utječe na životni vijek alata i kvalitetu obrađene

površine. Povećanjem fz povećava se i presjek odvojene čestice, sile na oštricu alata i hrapavost obrađene površine. S povećanjem promjera glodala može se povećati fz što zahtjeva veću krutost sustava i veću snagu stroja. Ako je temperatura alata pri obradi visoka, provjeriti je li odabrani posmak premali ili brzina vrtnje alata prevelika.

nfzfnv zf

zfzf


95

12.3 Dubina rezanja

Dubina rezanja kod grube obrade ograničena je snagom stroja i veličinom odabranog alata. Za odabir najveće dubine rezanja pri izradi utora standardnim glodalima može poslužiti tablica 15.4, a za bočno glodanje tablica 15.5. Tablica 15.4 Najveća dubina rezanja pri izradi utora

d mm do 4 4 - 5 6 - 8 10 - 25

ap mm 0.3 d 0.4 d 0.4 d* 0.5 d*

* uz smanjenje posmaka za 50 %

Tablica 15.5 Najveća dubina rezanja pri bočnom glodanju

ae ap

d ≤ 16 d > 16

< 0.3 d 2 d 1.8 d

0.3 – 0.5 d 2 d 1.8 d

0.5 – 0.75 d 1.25 d 0.8 d

> 0.75 d vidi tablicu 15.4

Nakon grube obrade obrađene površine obično nemaju traženu hrapavost površine niti zadane tolerancije. Zbog toga se gruba obrada ne vrši do zadanih mjera na crtežu nego se ostavlja dodatak za završnu obradu koji treba biti toliki da omogući dobivanje traženih tolerancija i hrapavosti površine završnom obradom.

Tipična vrijednost dodatka za završnu obradu je 3,5 % do 5 % promjera alata. Kod obrade tvrdih materijala, dodatak za završnu obradu je 0,1 do 0,2 mm. Pri završnoj obradi odstranjuje se manja količina materijala pa je moguće povećati režim obrade.

Teorijska analiza pokazuje da dubina rezanja nema nikakvog utjecaja na ostvarenu hrapavost površine. No, praktični rezultati mjerenja ukazuju da dubina rezanja (zapravo kombinacija vrijednosti posmaka i dubine rezanja), iako malo, utječe na ostvarenu hrapavost površine. To se objašnjava činjenicom da s povećanjem dubine rezanja rastu sile rezanja (koje su funkcija tvrdoće materijala obratka), pojavljuje se podrhtavanje alata, deformacije obratka i alata. Dubina rezanja se može ograničiti kao funkcija tvrdoće materijala i zadane hrapavosti površine prema slijedećem izrazu:

8,0

amax

HB

32 Ra

gdje je Ra vrijednost u mikrometrima [μm].


96

12.3.1 Optimiziranje režima obrade

Postoji više ciljeva za koje možemo pokušati optimizirati režim obrade: • najveća količina odvojene čestice (eng. MRR), tj. najveća produktivnost

• najdulji životni vijek alata

• najbolja kvaliteta površinske obrade

• najmanja cijena obrade.

Nije moguće ostvariti sve ciljeve istovremeno pa treba odlučiti koji cilj je prioritetan. Ovisno o odabranom cilju birati će se i vrijednosti parametara režima obrade. U tome smislu može pomoći tablica niže.

Po

smak

Prevelika debljina odvojene čestice -> lom alata Odličan MRR

Pre

velik

a b

rzin

a –

izga

ran

je a

lata

Dugi vijek trajanja alata, srednji MRR, srednja kvaliteta površinske obrade Odlična kvaliteta površinske obrade

Stariji strojevi, HSS alati

Premala debljina odvojene čestice, “izgaranje površine“ (Rubbing), kratak vijek alata

brzina vrtnje Eksperimenti pokazuju da brzina rezanja najviše utječe na životni vijek alata. Prevelika brzina

rezultira stvaranjem velike topline koja omekšava materijal alata i time dovodi do zatupljenja oštrice alata. Pri prevelikom posmaku u odnosu na odabranu brzinu rezanja (brzinu vrtnje vretena), rezna oštrica zahvaća previše materijala, odvojena čestica je predebela te lako dolazi do loma alata.

Ako je posmak premali u odnosu na brzinu rezanja, oštrica alata će “izgorijeti površinu“ umjesto da reže materijal. Ovo je brzi način da se zatupi alat. Dakle, važno je uskladiti brzinu vrtnje vretena i brzinu posmaka. Stariji strojevi nemaju mogućnost izbora većih brzina vrtnje pa je potrebno smanjiti i posmak. Ovo je točka gdje se primjenjuju HSS alati.

Mogućnost za povećanje brzine posmaka vezana je za opterećenje odvojene čestice (najveću

debljinu odvojene čestice hc max). Tablice koje daju proizvođači alata najčešće daju podatke za brzinu

rezanja vc i pomak po zubu alata za jedan okretaj vretena fz (fz je pomak središta alata). Opterećenje

odvojene čestice i fz često se poistovjećuju zbog neznanja. Opterećenje odvojene čestice odnosi se na

stvarnu debljinu odvojene čestice hc, a ne na fz.

Za tipično valjkasto glodalo kod kojeg je radijalna širina rezanja veća od 2/3 promjera alata, debljina odvojene čestice raste sve do simetrale alata gdje je jednaka posmaku po jednom okretaju vretena. Debljina odvojene čestice tada opada do nule na mjestu gdje oštrica alata izlazi iz zahvata.

Slika 12.3 Debljina odvojene čestice a) velika širina rezanja b) mala širina rezanja


97

Dakle, posmak po okretaju vretena je nepromjenjiv za određenu operaciju, a debljina odvojene čestice

se mijenja ciklički i ovisi o kutu φ.

Iz trokuta na slici 15.26 slijedi:

ℎ𝑐 = 𝑓𝑧 sin 𝜑

Najveća debljina odvojene čestice hmax postiže se za kut ψ i iznosi

ℎ𝑚𝑎𝑥 = 𝑓𝑧 sin 𝜓

Uz primjenu izraza sin 𝜓 = √1 − cos2 𝜓 i

cos 𝜓 =

𝑑2 − 𝑎𝑒

𝑑2

= 1 −2 ∙ 𝑎𝑒

𝑑

iz trokuta ODF, može se izračunati hmax:

ℎ𝑚𝑎𝑥 = 𝑓𝑧 ∙2

𝑑 √𝑑 ∙ 𝑎𝑒 − 𝑎𝑒

2

Slika 12.4 Debljina odvojene čestice

Iz prethodnog razmatranja slijedi da je stvarna debljina odvojene čestice hmax jednaka fz samo za slučaj

kada je širina rezanja jednaka ili veća od radijusa alata. Kada je širina rezanja manja od radijusa alata,

debljina odvojene čestice je manja od projektirane. U tom slučaju brzinu posmaka treba korigirati tako

da proizvede preporučeno opterećenje odvojene čestice na svakom zubu alata. To će biti kada je hmax

jednako fz. U praksi se korekcija posmaka vrši kada je ae/d<0,3 tj. kada je ψ < 60° prema izrazu:

𝑓𝑧′ =

𝑓𝑧 ∙𝑑2

√(𝑑 ∙ 𝑎𝑒) − 𝑎𝑒2

Izračunati 𝑓𝑧′ treba uvrstiti u izraz za brzinu posmaka vf.

Korigirani 𝑓𝑧′ se može odrediti i uz pomoć dijagrama niže.

Slika 12.5 Korekcijski faktor za određivanje fz´


98

13. IZBOR ALATA I REŽIMA OBRADE ZA BUŠENJE

Pri definiranju tehnološkog postupka izrade provrta, potrebno je analizirati crtež te utvrditi: a) oblik provrta (s upuštanjem, bez upuštanja…) b) toleranciju smještaja pojedinih provrta c) toleranciju promjera pojedinih provrta d) kvalitetu površine provrta i sl.

Na osnovi prethodnih informacija, odabiru se operacije izrade provrta: zabušivanje bušenje bušenje u predbušenu rupu stepenasto bušenje upuštanje obrada čela provrta razvrtanje.

Slika 13.1 Vrste operacija izrade provrta

Nakon definiranja potrebnih operacija izrade, pristupa se odabiru odgovarajućih alata, što podrazumijeva izbor:

vrste alata njegovih dimenzija (geometrije) načina hlađenja (vanjskog ili kroz središte alata) materijala alata.

Izbor alata se vrši na osnovi podataka o:

materijalu koji se obrađuje (npr. legura Al) karakteristikama operacije obrade:

o dimenziji provrta (promjer, dubina) o vrsti provrta (slijepa ili prolazna rupa, s upuštenjem ili bez upuštenja i sl. )

karakteristikama stroja na kojem će se vršiti obrada (snaga, mogući režimi obrade) tehničko-ekonomskim kriterijima:

o kvaliteti (dozvoljena odstupanja, hrapavost površine) o troškovima (trošak alata, veličina serije, …)

13.1.1 Zabušivanje

Izrada provrta čiji smještaj ima usku toleranciju započinje zabušivanjem1. Za zabušivanje se koriste svrdla za središnji uvrt (eng. center drill) ili NC zabušivala (eng. NC spot drill). U ovu svrhu dovoljna je dubina zabušivanja 2 mm do 3 mm. Osim ove namjene, NC zabušivala se koriste i za izradu skošenja na vrhu provrta, kako bi se uklonili oštri rubovi koji nastaju pri procesu bušenja. Skošenje također omogućuje lakši ulaz ureznog svrdla pri izradi navoja. Ako na crtežu nije zadano skošenje, uobičajeno je da se ono napravi u iznosu 0,12 mm do 0,5 mm. Standardna NC zabušivala imaju kut vrha oštrice 60°, 82°, 90°, 100°, 120° i 142°. Koristeći NC zabušivala s 90° lako se određuje veličina željenog skošenja, programirajući dubinu zabušivanja ap=(2∙SKOŠENJE+d)/2. Ako se radi o zabušivalu s pločicom od tvrdog

1Zabušivanje se ne vrši, ako će se bušenje vršiti alatima koji nemaju vrh oštrice, kao što su svrdla s pločicama od tvrdog metala

ili svrdla s ravnim čelom.


99

metala, proizvođači alata daju izraz za stvarnu dubinu bušenja obzirom na geometriju i radijus pločice, npr: Postoje razni oblici pločica za zabušivanje, a pločica na slici 23.7 desno može osim zabušivanja raditi i skošenje i zaobljenje rubova čime zamjenjuje tri alata.

Slika 13.2 Zabušivanje s izradom skošenja i dubina bušenja za zabušivala s pločicom

Za provrte koji se rade HSS svrdlima promjer zabušivanja se uzima u iznosu 50 % do 70 % od nazivnog promjera provrta (slika desno). Neka pravila pri uporabi zabušivala, prikazana su na slici niže. Za bušenje spiralnim svrdlom 118° zabušivalo ima kut 120°. Za izradu provrta za navoj u novije se vrijeme koriste zabušivala (s izmjenjivom pločicom) koja u isto vrijeme prave skošenje pod 90° i promjer zabušivanja pod 145° (slika desno dole).

Slika 13.3 Neka pravila pri zabušivanju


100

13.1.2 Bušenje

Bušenje je jedan od najsloženijih procesa obrade odvajanjem čestica. Glavna osobina koja ga razlikuje od ostalih procesa obrade je kombinacija rezanja i istiskivanja materijala na vrhu oštrice alata. Sila uslijed posmaka najprije istiskuje materijal ispod oštrice alata, a nakon toga ga glavna oštrica siječe. Materijal se nakon toga potiskuje kroz spiralni žlijeb oštrice prema vrhu provrta. Osim toga, bušenje karakterizira:

promjenjiva brzina rezanja duž glavne oštrice promjenjivi kutovi rezanja duž glavne oštrice otežano odvođenje odvojene čestice otežan dovod sredstva za hlađenje i podmazivanje (SHIP) relativno mala krutost obradnog sustava stvaranje srha na izlazu iz provrta.

Tipične geometrijske mogućnosti operacije bušenja prikazane su niže.

Promjer, mm

0.025 0.25 2.5 25 250

Odnos L/D

1:1 5:1 10:1 15:1 20:1

Hrapavost površine Ra, µm 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5

Uobičajeno područje Postizivo područje

Tablica 22.2 Ostvariva točnost dimenzija pri bušenju

Postoje različite vrste svrdala, namijenjene izradi različitih geometrija provrta (Slika 22.9). Materijal obratka također može utjecati na izbor vrste svrdla, no češće određuje geometriju oštrice alata (tablica 22.3).

Slika 13.4 Različite vrste svrdala [9]


101

Tablica 22.3 Opće preporuke za odabir geometrije brzoreznog spiralnog svrdla

Materijal obratka Kut vrha Stražnji kut oštrice Kut vrha oštrice Kut zavojnice Vrh oštrice

Aluminijske legure 90°-118° 12°-15° 125°-135° 24°-48° standardni

Čelik 118° 10°-15° 125°-135° 24°-32° standardni

Visoko čvrsti čelici 118°-135° 7°-10° 125°-135° 24°-32° skošen

Nehrđajući čelik, slabo čvrsti čelik

118° 10°-12° 125°-135° 24°-32° standardni

Vatrootporni čelici 118° 7°-10° 125°-135° 24°-32° standardni

Lijevano željezo 118° 8°-12° 125°-135° 24°-32° standardni

Plastika 60°-90° 7° 120°-135° 29° standardni

Za izradu kratkih provrta koriste se obična svrdla koja se javljaju u dvije izvedbe:

a) kratkoj izvedbi (duljina oštrice je dva do tri promjera) b) dugoj izvedbi (duljina oštrice je veća od tri promjera)

Osim običnih, postoje i specijalne vrste svrdala: svrdla s malim kutom spirale, s velikim kutom spirale, svrdla s ravnim oštricama, lijevorezna svrdla, stepenasta svrdla, ekstra duga svrdla, svrdla sa žlijebom za rashladnu tekućinu kroz središte, svrdla s vrhom od tvrdih karbida, svrdla s tri ili četiri oštrice itd.

Pri bušenju rupa većih promjera, treba rupu predbušiti kako bi se smanjila aksijalna sila bušenja. Promjer svrdla odabire se na osnovi promjera provrta. Promjeri standardnih svrdala mogu se naći u katalozima proizvođača alata. Brzina vrtnje vretena je nepromjenjiva za operaciju bušenja, ali se brzina rezanja mijenja duž oštrice svrdla. Računska vrijednost brzine rezanja uzima se za najveći iznos brzine koja se javlja na oštrici, a to je na vanjskom radijusu. U središtu svrdla brzina rezanja je nula. Ako je odabrana brzina rezanja premala, može doći do otkidanja djelića svrdla ili do njegovog loma. Prevelika brzina brzo tupi oštricu svrdla. Parametri režima obrade za pojedine materijale navedeni su u prilogu 1. Brzina rezanja odabire se u ovisnosti o:

vrsti materijala koji se buši (tvrđi materijal - manja brzina rezanja)

vrsti materijala svrdla te promjeru svrdla

uporabi sredstva za hlađenje i podmazivanje (njegova uporaba omogućuje veće brzine rezanja)

krutosti sustava stroj – alat - obradak (dulje svrdlo zahtijeva manju brzinu rezanja)

traženoj kvaliteti površine provrta

dubini provrta Brzina vrtnje vretena računa se na osnovi promjera svrdla te odabrane brzine rezanja.

𝑛 =𝑣𝑐

𝑑 ∙ 𝜋

Nakon izračuna brzine vrtnje, potrebno je odrediti brzinu posmaka. Ona se računa na osnovi posmaka za jedan okretaj vretena f.

Veza između njih je 𝑣𝑓 = 𝑓 ∙ 𝑛


102

Primjeri odabira alata i režima obrade pri bušenju različitih materijala: Izvor: Sandvik Coromat [9]

Primjer 1 Materijal: Austenitni nehrđajući čelik, HB180 vc (m/min) 75 f (mm/okr) 0,22 f (mm/min) 328 Alat: puno tvrdometalno svrdlo

Tolerancija provrta IT9 Primjer 2

Materijal: Aluminij, 8 % Si vc (m/min) 210 f (mm/okr) 0,32 f (mm/min) 3192 Alat: puno tvrdometalno svrdlo

Tolerancija provrta IT9

Primjer 3 Materijal: ASTMA 182, nelegirani čelik vc (m/min) 232 f (mm/okr) 0,12 f (mm/min) 135 Alat: svrdlo s izmjenjivim pločicama

Tolerancija provrta (mm) +0,25

Primjer 4 Materijal: niskolegirani čelik vc (m/min) 20 f (mm/okr) 0,08 f (mm/min) 15 Alat: HSS svrdlo

Tolerancija provrta (mm) IT10


103

14. IZRAČUN VREMENA IZRADE

GLAVNO VRIJEME OBRADE

Tehnološko vrijeme ili glavno vrijeme tg

je onaj dio vremena, koji je potreban da se obavi određen

rad povezan s promjenom oblika, položaja, izgleda ili svojstava materijala ili predmeta obrade, bez

obzira obavlja li se rad ručno ili strojem.

Glavno vrijeme obrade kod strojeva s glavnim pravolinijskim kretanjem:

tg = L∙ i/v

f

gdje je:

L (mm ) – duljina obrade (mm) = l1 + l + l

2

i - broj prolaza

vf (mm/min) –brzina posmaka =n∙f

z∙z =f∙z

z – broj reznih oštrica (zubi)

fz – posmak po zubu (mm/okr/zubu)

f - posmak po okretaju glavnog vretena (mm/okr)

n – brzina vrtnje glavnog vretena (okr/min)

n=vc/(d∙π)

d – promjer alata ili obratka (mm)

vc – brzina rezanja (m/min)


104

POMOĆNO VRIJEME OBRADE

Pomoćno vrijeme je vrijeme koje je potrebno za obavljanje pomoćnih poslova koji omogućuju

izvođenje tehnoloških operacija. Pomoćni poslovi su:

-namještanje, skidanje, stezanje i otpuštanje predmeta obrade

-kontrola materijala

-promjena režima obrade u toku rada

-uključivanje i isključivanje stroja

-primicanje i odmicanje alata

- zamjena alata

- prazni hodovi alata ili stroja

Pomoćno vrijeme za pojedine operacije dano je standardnim normativima (tablicama).

PRIPREMNO –ZAVRŠNO VRIJEME

To je potrebno vrijeme za pripremanje i raspremanje radnog mjesta. Pojavljuje se jednom bez

obzira da li se izrađuje jedan komad ili cijela serija.

Aktivnosti koje ulaze u strukturu pripremno-završnog vremena su:

- upoznavanje dokumentacije

- preuzimanje materijala, alata i pribora u skladištu

- pripremanje radnog mjesta

- izrada probnih komada

- predaja gotovog proizvoda

- vraćanje alata i pribora u skladište

- raspremanje radnog mjesta do početnog stanja

Pripremno završno vrijeme možemo odrediti iz odgovarajućih tablica.


105

DODATNO VRIJEME

Obzirom da se pri radu u toku radnog dana javljaju razni gubici potrebno je predvidjeti neko

dodatno vrijeme da nadomjesti te gubitke. Dodatno vrijeme služi za kompenzaciju opravdanih

gubitaka u radu koje moramo priznati u normi.

Izražavamo ga pomoću tri koeficijenta dodatnog vremena tj.

� koeficijent naprezanja ili zamora Kn,

� koeficijent djelovanja okoline Ka,

� dopunski koeficijent Kd.

Prva dva koeficijenta nazivamo stalnim koeficijentima jer zavise o vrsti rada i okolini u kojoj se taj

rad obavlja. Određuju se temeljem podataka dobivenih radom instituta koji se bave

psihofiziologijom rada.

Dopunski koeficijent Kd

nazivamo promjenjivim jer se mijenja unutar pojedinog odjela pa čak i na

pojedinim radnim mjestima unutar odjela ili radionice. Određivanje Kd

utvrđuje se metodom

trenutačnih zapažanja ili slikom radnog dana.

Za maloserijsku i pojedinačnu proizvodnju dodatno vrijeme obrade dobiva se na osnovi obrasca

td = 0,18 ( t

g + t

p )

Jedinično vrijeme t1 predstavlja normu za jednu operaciju po jedinici proizvoda (kom, m

2

, m3

, kg, l)

u našem slučaju za jedan komad, a sastoji se od tehnološkog vremena tk, pomoćnog vremena t

p i

dodatnog vremena td tj.

t1= t

g+ t

p + t

d

Uvede li se pojam tu kao ukupno vrijeme za trajanje rada na seriji/radnom nalogu dobiva se izraz

tu = t

pz + n t

1

tu – ukupno vrijeme trajanja rada za radni nalog/seriju

tpz

- pripremno-završno vrijeme

t1 - jedinično vrijeme – norma

n – broj komada u seriji, odnosno,broj jedinica za zadani radni nalog.


106

15. PLANIRANJE SERIJE

Pri operativnom planiranju vrlo je važan pojam serije. Uz nju je vezana veličina ciklusa izrade zbog utjecaja na pripremno-završna vremena ( priprema i rasprema radnog mjesta – proizvodnog kapaciteta ). Pod serijom u obradi izradaka podrazumijevamo onaj broj izradaka koji se na jednoj proizvodnoj opremi obradi u kontinuitetu ( uz jednokratnu pripremu i raspremu radnog mjesta ). Tehnički aspekt problema određivanja veličine serije se ogleda u fizičkoj manipulaciji s manjim ili većim brojem izradaka, iskoristivosti radioničkog prostora, transportnih sredstava i slično. No ti su poslovi, iako važni, ipak manjeg značaja u odnosu na ekonomski aspekt problema određivanja serije, te se uglavnom rješavaju na način da se veličina serije prilagođava onoj koja je ekonomski opravdana. Problem određivanja ekonomski opravdane veličine serije svodi se na analizu različitosti ponašanja i visinu prosječnih fiksnih i varijabilnih troškova u odnosu na broj izradaka koji se u seriji istovremeno obrađuju. Kao fiksne troškove uzimamo one koji su neposredno zavisni o broju serija prilikom izrade proizvoda (troškovi rada i materijala pri planiranju, troškovi izrade i lansiranja operativne dokumentacije, troškovi pripreme i raspreme radnih mjesta, troškovi manipulacije materijalom i alatima, …), pa bi s tog stanovišta bilo pogodno da serije budu što veće. No to nije i ekonomski opravdano zbog angažiranja znatnih obrtnih sredstava (kamate, troškovi uskladištenja, itd.), te bi sa stanovišta tih troškova bilo optimalno da veličina serije teži ka nuli. Dakle, fiksni troškovi po jedinici proizvoda smanjuju se s povećanjem broja izradaka u seriji, dok proporcionalni varijabilni troškovi po jedinici proizvoda rastu. Optimalna serija je funkcija i jednih i drugih troškova, pa je optimalna količina izradaka u seriji – optimalna serija – ona količina kod koje se postiže da suma ukupnih fiksnih i proporcionalnih troškova dostiže minimum: TF + TP → min Optimalnu veličinu serije izračunavamo na više načina: Tabelarni način najmanje je točan i ne daje egzaktan broj izradaka koji zadovoljavaju prethodno prikazanu relaciju, već samo približnu veličinu serije. Dijagramski način kojim se ovaj nedostatak uvelike otklanja.

Slika 7.8. Dijagramski način određivanja optimalne veličine troškova Matematički način koji je najtočniji, ali se koristi veliki broj različitih izraza s obzirom na različite relevantne veličine koje pojedini autori kod izračuna optimalne serije uzimaju. Stoga s tim izračunom treba biti oprezan, a korektnost izračuna ovisi o ispravnoj identifikaciji troškova.


107

Prikazana su dva relativno pogodna izraza: P.J.Norton: gdje je: qs opt – optimalna veličina serije TF – fiksni troškovi nezavisni o broju izradaka u seriji o – troškovi osiguranja izraženi u postotku vrijednosti zaliha k – godišnja kamatna stopa na sredstva uložena u gotove izratke Ckj – troškovi proizvodnje (cijena koštanja) po jedinici proizvoda S – troškovi uskladištenja po jedinici proizvoda u godini dana R - smjenska realizacija proizvodnje u komadima izradaka P – dnevna proizvodnja u komadima ( potreba za cijeli dan ) D – broj radnih dana u godini DeVallere:

gdje je: TF – troškovi pripreme jedne serije Q – godišnje potreban broj izradaka p – ukupna godišnja kamatna stopa na materijal


108

16. GREŠKE OBRADE

Greške obrade su stalna pojava u svakom procesu obrade gdje se mijenja geometrijski oblik, dimenzije iIi struktura materijala. Izvori grešaka prikazani su slikom niže.

Slika 16.1Izvori grešaka

Osnovni kriterij točnosti izrade je da nastala greška obrade mora biti manja od dozvoljene tolerancije tj.,

<<T.

Ako proizvedeni izradak ima grešku T on tehnološki i tehnički zadovoljava dok bi, ekonomski trebao

imati veće troškove izrade, te ne bi mogao ispuniti tržišne kriterije. Izradak čija je greška obrade >T ne ispunjava ni tehnološke niti ekonomske kriterije prihvatljivosti.

Slika 16.2 Klasifikacija grešaka prije obrade

Slika 16.3 Klasifikacija grešaka u procesu obrade

Greške prije početka obrade

Geometrijska greška

Metodička greška

Greška baziranja

Greška stezanja

Greške koje nastaju utijekom procesa obrade

Greška elastičnih deformacija

Greška toplinskih deformacija

Greška dodatka za obradu

Greška istrošenosti alata

Greška zbog unutarnjih naprezanja

Greška dinamike obradnog sustava


109

Geometrijska greška

Geometrijska greška nastaje uslijed neostvarenih geometrijskih veličina, npr. neosnost obrađenih površina prethodnog i tekućeg zahvata. Slika 16.4 Geometrijska greška

Greška baziranja (oslanjanja) Greška baziranja nastaje pri postavljanju obratka u steznu napravu. Oslanjanje obratka znači jednoznačno određivanje položaja obratka u odnosu na rezni alat. Oslanjanje predmeta može se izvršiti na površinama, na bridovima ili u točkama. Obradak može biti postavljen u steznu napravu tako da je polubaziran, baziran i potpuno baziran.

Slika 16.5 Vrste baziranja obratka (polubaziran, baziran i potpuno baziran)

Najtočnija obrada se postiže kada je moguće cijeli tehnološki proces obrade izvesti pomoću samo jedne bazne površine. Ipak, u najvećem broju slučajeva obradu nije moguće izvesti pomoću jedne baze, niti na jednom stroju. Kod obrade nekoga obratka s više stezanja, prva bazna površina je neobrađena površina, pa se zove gruba osnovna površina. Pomoću ove površine obraduje se nova površina, tzv. čista osnovna površina koja ce poslužiti za obradu većeg broja narednih zahvata i operacija.

Preporuka je da se za bazu oslanjanja koristi konstrukcijska baza, jer je tada

greška baziranja = 0 (slika 6 a). Kada se ove baze ne poklapaju greska baziranja

postoji, tj. > 0 (slika 6 b). a) konstrukcijska baza (1) i tehnološka baza (2) se poklapaju b) konstrukcijska baza (1) i tehnološka baza (2) se ne poklapaju.

Slika 16.6 Tehnološke i konstrukcijske baze


110

Greška stezanja Greška stezanja javlja se uslijed elastičnih deformacija obratka, reznog i steznog alata. Prilikom stezanja dolazi do slijeganja konstruktivne baze 1-1 uslijed djelovanja sila stezanja.

Slika 16.7 Greška stezanja

Greške elastičnih deformacija Tehnološki sustav: stroj - rezni alat - stezni alat - obradak nije idealno krut, već ima određenu elastičnost koja omogućuje pomake površina obratka pri prelasku iz statičkog u dinamičko stanje procesa obrade. Pri uzdužnom tokarenju veličina elastične deformacije ovisi o intenzitetu komponenti sile rezanja (F1, F2, F3) i karakteristikama materijala, odnosno geometriji i dimenzijama obratka (slika 8). Veličina sile ovisi o režimu obrade i vrste materijala obratka. Tako režim obrade (dubina, posmak i brzina rezanja) preko intenziteta sile utječe na točnost obrade .

1 -krivulja deformacije za silu F1 2 - krivulja deformacije za silu F2 3 - krivulja deformacije za silu F3 Odnos sila je F1 : F2 : F3 = 5 : 2 : 1,25

Slika 16.8 Greške elastičnih deformacija y pri djelovanju sile rezanja Fi

Greške toplinskih deformacija Toplinske deformacije utječu na pojavu greške obrade. Pri zagrijavanju dolazi do promjene dimenzija alata, obratka, te nekih elemenata stroja.


111

Greške dodatka za obradu Greške dodatka za obradu su rezultat nejednakih dodataka za obradu, a nastaju kao posljedica netočnosti već izvedenih zahvata i operacija procesa obrade. Greške istrošenosti alata i mjerenja alata Greške istrošenosti su posljedica trošenja alata i drugih elemenata tehnološkog sustava. Kolika će biti istrošenost zavisi o: vrsti materijala koji se obrađuje, vrsti materijala alata, konstrukciji i geometrijskom obliku alata, metodi obrade, brzini rezanja, posmaku, dubini rezanja, sredstvu za hlađenje, vremenu neprekidnog rada i slično. Mjerenje alata kod CNC strojeva utječe na ostvarenu grešku u toku obrade. Netočnost mjerenja alata izravno dovodi do netočnosti ostvarenih dimenzija izratka. Greške unutarnjih naprezanja Greške unutarnjih naprezanja su rezultat procesa obrade. Zaostala naprezanja pored utjecaja na dimenzije i geometriju obratka utječu i na pojavu mikro pukotina i postojanost obratka. Utjecaj unutarnjih naprezanja na točnost obrade se smanjuje primjenom odgovarajućih postupaka toplinske obrade ili drugih postupaka, što ovisi o karakteristikama obratka. Greške dinamike obradnog sustava Greške dinamike obradnog sustava nastaju uslijed razlike položaja obratka u odnosu na alat u statičkom i dinamičkom stanju (vibracije, centrifugalne sile, zazori, sile inercije alata- alat se ne može precizno zaustaviti u programiranoj točki) Proračun ukupne greške obrade Greška obrade je složena tehnološka veličina koja nastaje kao rezultat veoma velikog broja raznovrsnih utjecajnih faktora. Ti faktori mogu biti slučajnog i sustavnog karaktera. Dok za greške sustavnog karaktera (stalne i promjenljive) važe određene zakonitosti, dotle za slučajne greške to ne važi. To je i osnovni problem kod analitičkog određivanja ukupne greške obrade, jer treba izvršiti zbrajanje parcijalnih raznorodnih grešaka obrade.


112

17. MJERE ZA POVEĆANJE PRODUKTIVNOSTI

Tehnološke i organizacijske mjere za povećanje produktivnosti Izbor steznih elemenata i načina stezanja prilagođenih obratku Izvedba (složenih) alata za izvršavanje više operacija obrade Smanjenje vremena za postavljanje i izmjenu alata Izvedba alata za brzu izmjenu (quick-change tools) Uvođenje CNC strojeva i robota u proizvodnju Visokobrzinska obrada Završna obrada Wiper pločicama Izbor postupka obrade Izbor produktivnijih strojeva Mjere za uštedu energije i ekološke mjere


113

18. UVOD U PROGRAMIRANJE CNC STROJEVA

18.1 Tradicionalna i CNC strojna obrada

Kada govorimo o obradi predmeta pomoću tradicionalnih i CNC strojeva, mogu se postaviti određena pitanja: Je li CNC obrada bolja i, ako jest, u čemu? Ima li sličnosti među tim obradama? Uspoređujući navedena dva načina obrade može se zaključiti da je osnovni pristup izradi dijelova gotovo jednak:

analiza crteža (i ostalih dokumenata)

izbor operacija obrade

određivanje baznih površina i izbor načina stezanja

odabir odgovarajućih alata za obradu predmeta

proračun optimalnog režima obrade

izrada programa i njegovo testiranje

izrada predmeta

Razlika je u predzadnjoj radnji koje na tradicionalnim strojeva nema. Pri samoj obradi pojavljuju se bitne razlike. Operater na tradicionalnom stroju pomoću jedne ili obje ruke uključuje / isključuje posmak, rashladno sredstvo, tj. vodi alat po željenoj putanji. Za to su potrebni znanje i određene vještine. O stupnju vještina ovisit će kvaliteta izrade i vrijeme utrošeno za izradu. Problem nastaje kada je potrebno izraditi više potpuno istovjetnih predmeta. Po prirodi, čovjek ne može ponoviti sve postupke na potpuno jednak način što rezultira određenim razlikama u dimenzijama predmeta i kvaliteti obrađene površine.

U CNC upravljanju mikroprocesor vodi alat uvijek na jednak način, čime su stvoreni preduvjeti da svaki izradak u seriji bude potpuno jednak. Iz ovoga bi se moglo zaključiti da su CNC strojevi uvijek superiorniji klasičnim strojevima. Međutim, postoje slučajevi kada tradicionalni strojevi imaju prednost (npr. ako je potrebno izraditi samo jedan jednostavan predmet).

Općenito, može se reći da su prednosti CNC strojeva:

a) Prilagodljivost Stroj može izrađivati veću ili manju seriju proizvoda ili samo jedan proizvod, a nakon toga se jednostavno učita drugi program i izrađuje drugi proizvod.

b) Mogućnost izrade vrlo složenog oblika Izrada trodimenzionalnih složenih oblika na klasičnim strojevima je skupa, a ponekad i nemoguća. Uporaba CNC stroja omogućuje izradu, a time i konstruiranje takvih složenih oblika i proizvoda koje prije nije bilo ekonomično proizvoditi. CNC stroj ima bolju mogućnost upravljanja gibanjem alata pod optimalnim uvjetima rezanja, a što znači i ostvarenje bolje kvalitete obrađene površine.

c) Točnost i ponovljivost Pomoću CNC stroja moguće je proizvesti veliku količinu potpuno jednakih proizvoda odjednom ili povremeno. Razlike koje mogu nastati među proizvodima obično su zanemarive, a nastaju zbog trošenja alata i dijelova stroja. Na klasičnim strojevima to nije moguće postići. Dio proizvoda čak neće zadovoljiti specificirane zahtjeve kvalitete (škart).

d) Smanjenje vremena za izradu predmeta Kod klasičnih strojeva na obradu otpada svega oko 20 % vremena, a ostalo se troši na postavljanje, pozicioniranje alata i obratka. Kod CNC strojeva na obradu otpada čak oko 80 % od ukupnog vremena izrade.

e) Manja potreba za napravama Pri uporabi klasičnih strojeva, često su potrebne specijalne naprave za pozicioniranje predmeta te šablone za vođenje alata po konturi. Izrada naprava je trošak, a vrijeme do početka proizvodnje


114

proizvoda se produžuje za vrijeme izrade naprava. Obradu na CNC stroju je najčešće moguće izvesti bez naprava, jer se alat vodi mikroprocesorom po bilo kojoj složenoj putanji.

f) Mali zahtjevi za vještinama operatera Operateri CNC strojeva trebaju znati postaviti predmet u stroj, postaviti, izmjeriti i izmijeniti odgovarajuće alate te se koristiti odgovarajućim CNC programom. To su puno manji zahtjevi za vještinama i znanjima nego što ih treba imati operater na klasičnim strojevima, koji treba znati voditi izvršavanje pojedinačnih operacija obrade. Ipak, neke tvrtke radije zapošljavaju CNC operatere s dobrim poznavanjem tehnologije strojne obrade, kako bi smanjili potrebu za izradom detaljne tehnološke dokumentacije, odnosno kako bi mogli opsluživati strojeve s dijaloškim programiranjem koje se vrši na samom stroju.

g) Stvaranje uvjeta za točnu realizaciju planova proizvodnje i povećanje produktivnosti Primjenom CNC strojeva za izradu većih serija, moguće je vrlo precizno planiranje proizvodnje, što rezultira puno manjim gubicima proizvodnog vremena, a time i većom produktivnosti izrade. proizvod je lakše izraditi i isporučiti u ugovorenom roku što povećava konkurentnost tvrtke na tržištu.

h) Smanjenje vremena potrebnog za kontrolu kvalitete Za razliku od 100 % kontrole proizvoda kod izrade na klasičnim strojevima, kod CNC strojeva kvaliteta se može provjeravati na uzorcima iz serije.

i) Smanjenje potrebe za skladištenjem proizvoda Proizvođači strojeva i uređaja u određenom vremenskom periodu imaju obavezu osigurati rezervne dijelove. Ako se dijelovi izrađuju na klasičnim strojevima, treba ih proizvesti i uskladištiti kako bi se nakon pet ili više godina dostavili kupcu. Držanje rezervnih dijelova na skladištu stvara trošak. Neki od tih dijelova se nikad i ne isporuče kupcu pa postanu zastarjeli. Uporabom CNC strojeva, potrebno je sačuvati, tj. uskladištiti samo programe, a dijelovi se u kratkom roku izrade po narudžbi kupca.

j) Manji utrošak energije stroja Zbog većeg korisnog vremena za obradu (samo 20 % vremena otpada na pripremne operacije), ukupno vrijeme rada stroja po obratku je manje, a time je i potrošnja električne energije stroja manja.

Nedostaci CNC strojeva su:

a) Veliko investicijsko ulaganje CNC strojevi su puno skuplji od klasičnih strojeva. Da bi se isplatili u razumnom roku moraju imati dobru iskoristivost kapaciteta.

b) Potreba programiranja CNC stroja Programeri su visoko obrazovani pojedinci koji moraju imati specijalistička znanja iz više područja strojarstva. Osim poznavanja funkcija CNC upravljanja, programer mora imati velika znanja iz područja tehnologije obrade odvajanjem čestica, poznavanje svojstva materijala te poznavanje vrsta i mogućnosti pojedinih reznih i steznih alata i naprava. Zahtjevi za izradom vrlo složenih proizvoda vode ka sve većoj primjeni višeosnih CNC strojeva za programiranje kojih su potrebna specifična znanja.

c) Visoki troškovi održavanja CNC strojevi su vrlo složeni. Stroj mora biti redovito održavan kako bi zadržao svoje prednosti, a posebno točnost. Za održavanje su potrebna znanja iz elektronike i strojarstva. Zbog toga i ovo osoblje mora biti dobro plaćeno.

d) Neisplativost izrade jednostavnih predmeta


115

Predmete jednostavne geometrije u pojedinačnoj proizvodnji ili malim serijama često je jeftinije i brže izraditi na klasičnom stroju u traženoj kvaliteti. Za njih nije potrebno pisati program, testirati ga i tek zatim izrađivati proizvod.

18.2 Osnovni koncept programiranja CNC strojeva

Slijedi nakon planiranja tehnološkog procesa. Kompliciranost problema numerički upravljanih strojeva za obradu se procjenjuje preko osi pravocrtnog ili kružnog gibanja koja se pojavljuje u modelima gibanja za koje treba pisati programe. S obzirom na broj osi modeli gibanja su:

dvoosni modeli – 2D (obrada u ravnini), dvo i pol osni modeli – proširenje 2D (gibanje duž 3 osi, ali ne istovremeno u druge dvije

osi), troosni modeli – gibanje po prostornim krivuljama, peteroosni i višeosni modeli – 5D – istovremeno složeno linearno gibanje u tri osi i

rotacijska gibanja. Obradu dijelimo, s obzirom na vrstu gibanja tijekom obrade na:

obrada od točke do točke – cilj je pozicioniranje alata ili predmeta obrade. Obrada počinje nakon pozicioniranja u željenu točku.

pravocrtna obrada – obrada može trajati za vrijeme gibanja po ravnoj crti. obradu po kontinuiranoj putanji – je krivulja po kojoj se najčešće giba os alata između

početne i konačne točke obrade. Izrađivanje programa za jednu operaciju je izrađivanje programa dijela. Sadrži ID, opis geometrije obratka – predmeta obrade, opis geometrije izlaznog proizvoda – izratka i tehnološke uvjete i tehnološku proceduru. Prije konstruiranja programa se radi:

određivanje nultih točaka, određivanje steznih naprava, određivanje alata, putanje alata i parametara obrade, ostalih tehnoloških parametara.


116

18.2.1 Pravokutni koordinatni sustav

Pojam koordinatnog sustava definirao je u 17. st. francuski matematičar Rene Descartes. Pravokutni koordinatni sustav u ravnini sastoji se od dva međusobno okomita brojevna pravca koji se nazivaju koordinatne osi i najčešće se označuju s x i y. Sjecište osi naziva se ishodište ili nultočka. Koordinatne osi x i y određuju koordinatnu ravninu XY s četiri odvojena područja koja se nazivaju kvadranti. Tablica 18.1 Algebarski predznaci točke u kvadrantima ravnine

Slika 18.1 Pravokutni

koordinatni sustav

Kako bismo prikazali stvarni prostorni predmet, potrebna je još jedna os koju označavamo sa z, a koja je okomita na prethodne dvije osi. Os z i os y određuju YZ ravninu, a os z i os x ravninu XZ (slika 18.2). Na taj način, poziciju svake točke u prostoru možemo jednoznačno opisati koordinatama X, Y, Z.

Slika 18.2 Prostorni koordinatni sustav Slika 18.3 Predmet u prostornom koordinatnom sustavu

Na slici 18.3 prikazan je predmet s odgovarajućim ortogonalnim projekcijama. Treba uočiti da za tehničko crtanje nije bitan položaj predmeta u odnosu na ishodište koordinatnog sustava, ali je za numeričko upravljanje od presudne važnosti. Kako bismo alat doveli do određene točke na predmetu (npr. u vrh A), moramo znati njezinu poziciju s obzirom na ishodište koordinatnog sustava.

Pridruživanjem vrijednosti koordinata X, Y i Z karakterističnim točkama predmeta, stvoren je preduvjet za CNC upravljanje. Slika 18.4 Koordinatni sustav izratka

Primjeri koordinata točaka u ravnini i prostoru prikazani su na slikama 18.5 i 18.6.

Pozicija točke Koordinata

X Y I - kvadrant + + II - kvadrant - + III - kvadrant - - IV - kvadrant + -


117

Slika 18.5 Primjer zadavanja točaka u ravnini

Slika 18.6 Primjer zadavanja točaka u prostoru

Točka P1 P2 P3 X 20 40 -40 Y 20 -40 40 Z 50 40 20

Točka P1 P2 P3 P4 P5 P6

X 50 -80 -30 70 0 -50

Y 60 30 -70 -40 80 0


118

18.2.2 Polarni koordinatni sustav

U polarnom koordinatnom sustavu, lokacija pojedine točke se opisuje radijus vektorom i kutom koji taj vektor čini u odnosu prema važećem polu i pozitivnom smjeru osi koja prolazi kroz taj pol. U primjeru na slici 18.7 točka P opisana je radijusom RP=4 i kutom AP=120°.

Slika 18.7 Polarni koordinatni sustav

Polarni koordinatni sustav nalazi primjenu pri programiranju operacija glodanja i bušenja.

Odredi koordinate točaka T1 do T5 u prikazanom polarnom koordinatnom sustavu. Slika 18.8 Zadatak za određivanje koordinata u polarnom sustavu


119

18.2.3 Referentne točke stroja

CNC strojevi imaju tri međusobno neovisna koordinatna sustava: stroja, obratka i alata. Svaki od tih sustava ima proizvoljno (dogovorno) odabrane referentne (nul) točke. Da bi vođenje oštrice alata bilo moguće, potrebno je precizno definirati matematičku vezu među pojedinim referentnim točkama. Pri uključivanju CNC stroja, aktivira se koordinatni sustav stroja s ishodištem u točki M pa se sve ostale referentne točke definiraju se s obzirom na njega.

Slika 18.9 Referentne točke glodalice Slika 18.10 Referentne točke tokarilice

M - Strojna nultočka (Machine zero point)

Određuje ju proizvođač CNC stroja i ne može se mijenjati. Ona je ishodište strojnog koordinatnog sustava i od nje se računaju svi pomaci alata.

W - Nultočka izratka (Workpiece zero point) Proizvoljno se odabire na obratku. S obzirom na tu točku programiraju se koordinate svih točaka putanje alata u apsolutnom koordinatnom sustavu.

A - Privremena nultočka obratka Smješta se na čelo stezne glave, a postavlja se funkcijom G54. R - Referentna točka stroja (Reference point)

Točka u radnom području stroja koja je određena krajnjim prekidačima. Položaj joj je određen u fazi konstrukcije stroja, stalan je i nepromjenjiv. Služi za kalibriranje mjernog sustava. Pri uključivanju stroja, a prije početka izrade, alat moramo dovesti u točku R po svim osima.

B - Početna točka alata ( Begin point) Od te točke prvi alat počinje s obradom i u njoj se obavlja izmjena alata.

N - Nul točka držača alata (Tool mount reference point) Početna točka od koje se mjere svi alati. Leži na osi držača alata. Određuje ju proizvođač stroja i ne može se mijenjati.

P - Nul-točka alata (teorijski vrh alata) Da bi programirano gibanje alata rezultiralo točnim oblikom i dimenzijama predmeta moramo u

svakom trenutku obrade znati na kojim koordinatama se nalazi nul točka alata P čije kretanje programiramo. To ostvarujemo tako da pri uključivanju stroja nul točku držača alata N dovedemo u referentnu točku R čije su koordinate poznate. Time točka N preuzima koordinate točke R.

Kod glodalice početna nul točka držača alata N se nalazi na čelu prihvata alata, a kod tokarilice na čeonoj površini revolverske glave i to na promjeru na kojem se nalazi prihvat alata za bušenje.


120

Početnoj nul točki držača alata N je pridružena korekcija alata D0 (slika 3.3). Programiranjem funkcije D1 (D2, D3, …) kontrola upravljanja se premješta na nul točku alata P (vrh rezne oštrice alata) pa je zbog toga potrebno prethodno izmjeriti alate (duljina, promjer …) i podatke upisati u upravljačku jedinicu stroja. Položaj nul točke za pojedine alate prikazuje slika 18.12. Slika 18.11 Korekcija duljine alata

Slika 18.12 Položaj nul točke za različite alate

18.3 Koordinatni sustav stroja

Kinematika većine CNC strojeva je zasnovana na pravokutnom koordinatnom sustavu (ISO 841:2000). Pri njegovu orijentiranju na CNC stroju polazi se od osi z:

• kod strojeva s čvrstim glavnim vretenom os z se podudara ili je usporedna s osi glavnog vretena, • ako je glavno vreteno nagibno, ali tako da je samo u jednom položaju usporedno s nekom od osi,

onda se ta os obilježava kao os z, • ako je glavno vreteno nagibno tako da može biti usporedno s više osi, onda je os z ona koja je

okomita na površinu stezanja obratka (radni stol), • ako se glavno vreteno može gibati u smjeru svoje osi (usporedno s osi z), onda se ta os

obilježava kao os w, • ako stroj ima više vretena, glavno je ono koje je okomito na radni stol,

Os x je usporedna s radnim stolom i uvijek okomita na os z, a smjer se može utvrditi na slijedeći način: a) rotira alat

Ako je os z vodoravna, tada pozitivan smjer osi x ide u desno gledajući od glavnog vretena prema obratku. Ako je os z uspravna, onda kod jednostupnih strojeva (konzolne glodalice) pozitivan smjer osi x ide u desno kad se gleda od vretena prema obratku, a kod dvostupnih pozitivan smjer osi x ide u desno kad se od vretena gleda prema lijevom stupu.


121

Slika 18.13 Koordinatni sustav glodalica

Osi x, y i z mogu biti pridružene stolu, glavnom vretenu ili njihovom kombinacijom na način da je z os pridružena glavnom vretenu, a x i y os radnom stolu stroja. Dodavanjem rotacijskih osi A, B i C dobiva se višeosni alatni stroj. Najčešći višeosni glodaći obradni centri su pet-osni alatni strojevi koji uz pravocrtne osi x,y i z imaju jednu nagibnu (rotacijsku) os B ili A te okretnu os C. Time je moguće izrađivati veoma složene oblike, kao što su impeleri i propeleri. Matematički gledano rotacijska os A je rotacija oko osi x, rotacijska os B je rotacija oko osi y, a rotacijska os C je rotacija oko osi z. Rotacijske osi mogu biti ostvarene na radnom stolu ili na glavnom vretenu, što je u nekim slučajevima povoljnije, kao u slučaju potrebe bušenja kosih provrta. Odnos između osnovnih i dodatnih osi prikazan je niže.

Slika 18.14 Izvedbe višeosnih glodalica Slika 18.15 Pravilo desne ruke


122

Određivanje pozitivnog smjera koordinatnih osi slijedi položaj prstiju desne ruke. Položaj osi y proizlazi iz koordinatnog sustava i položaja osi z i x. b) rotira obradak

Slika 18.16 Koordinatni sustav horizontalne tokarilice Slika 18.17 Koordinatni sustav vertikalne tokar.

Os x je okomita u odnosu na os obratka, a pozitivan smjer osi x ide od obratka prema nosaču alata (revolver glavi).

18.4 Programabilni mjerni sustavi

Upravljačka jedinica stroja omogućava programiranje u dva mjerna sustava:

apsolutnom

inkrementnom

18.4.1 Apsolutni mjerni sustav

U apsolutnom mjernom sustavu, lokacija pojedine točke predmeta definirana je udaljenošću od ishodišta aktivnog koordinatnog sustava (točka W). Predznak (-) ili (+) određuje kvadrant u kojem se točka nalazi.

Na slici 18.18 vidljivo je da je ciljna točka udaljena od ishodišta koordinatnog sustava u smjeru osi x za 18 mm, a u smjeru osi y za 56 mm.

Prednost programiranja u apsolutnom mjernom sustavu je

mogućnost izmjena jednog dijela programa, pri čemu se ne mora mijenjati ostali dio programa. Slika 18.18 Apsolutni mjerni sustav


123

Primjer za tokarenje:

Slika 18.19 Primjer uporabe apsolutnog mjernog sustava kod tokarilice

Napomena: Vrijednost X koordinate unosi se kao promjer. Primjer za obradu glodanjem:

Slika 18.20 Primjer uporabe apsolutnog mjernog sustava pri glodanju

18.4.2 Inkrementni mjerni sustav

U inkrementnom mjernom sustavu, lokacija sljedeće točke se zadaje udaljenošću od lokacije prethodne točke i po iznosu i po predznaku (može se reći da se zadaje iznos pomaka alata u smjeru pojedinih osi). Odnosno, lokacije ciljne točke u koju se alat treba gibati zadaje se u odnosu na trenutni položaj alata.

U primjeru na slici 18.21, ciljna točka je udaljena od početne u smjeru osi x za -8 mm, a u smjeru osi y za +38 mm. Lančani način kotiranja sugerira primjenu tog načina zadavanja koordinata. Osnovna prednost i primjena inkrementnog mjernog sustava je pri pisanju potprograma za identične operacije koje se ponavljaju na različitim dijelovima izratka. Slika 18.21 Inkrementni mjerni sustav

Točka Koordinata

X Y Z 1 10 10 -5 2 10 50 -5 3 70 50 -5 4 70 30 -5 5 50 10 -5

Točka Koordinata

X Z 1 20 0 2 30 -5 3 30 -20 4 40 -20 5 40 -35 6 60 -45 7 60 -65


124

Primjer za tokarenje: Slika 18.22 Primjer uporabe inkrementnog mjernog sustava pri tokarenju

Napomena: Vrijednost X koordinate unosi se kao promjer. Primjer za obradu glodanjem:

Slika 18.23 Primjer uporabe inkrementnog mjernog sustava pri glodanju

Primjer 1: Odredi koordinate točaka P1, P2, P3 i P4 na skici 18.23 primjenjujući po potrebi koordinate u pravokutnom i polarnom mjernom sustavu.

Točka

Apsolutne koordinate

Inkrementne koordinate

Polarne koordinate

X Y X Y RP AP

P1 0 16 P2 74 16

P3 65 120

P4 0 0

Točka Koordinata

X Z 1 20 0 2 10 -5 3 0 -15 4 10 0 5 0 -15 6 20 -10 7 0 -20

Točka Koordinata

X Y Z 1 10 10 -5 2 0 40 0 3 60 0 0 4 0 -20 0 5 -20 -20 0 1 -40 0 0

Rješenje: Analiza pokazuje da su točke P1 i P2 kotirane u odnosu na ishodište koordinatnog sustava. Točka P3 je definirana u odnosu na točku P2 kutom 120° i udaljenošću 65 mm. Zbog toga se točka P2 smatra polom za definiranje točke P3. Točka P4 u smjeru osi y ima iste koordinate kao točka P3, a iznos koordinate X u odnosu na ishodište pravokutnog koordinatnog sustava je nula.


125

18.5 Metode programiranja

Na početku treba istaknuti da bi prvi cilj početnika programera CNC strojeva trebao biti razumijevanje obrade odvajanjem čestica pa tek onda programiranje izrade na CNC stroju. Primjerice, početnik na tokarskom obradnom centru treba razumjeti pojmove kao što su gruba i završna obrada, izrada utora i žljebova, tokarenje navoja, zabušivanje. Kako se na ovim strojevima u jednom programu mogu programirati različite operacije obrade pa i kompletna obrada predmeta potrebna su znanja kako definirati redoslijed operacija obrade. Ako nam je poznat način kako izvršiti obradu na klasičnom obradnom stroju, znati ćemo što želimo da CNC stroj učini. Relativno jednostavno je postojeće znanje strojne obrade nadograditi s poznavanjem programiranja. To je razlog zašto su inženjeri strojne obrade najbolji CNC programeri ili operateri. U nastavku su opisane tri metode programiranja; ručno programiranje, dijaloško programiranje na stroju i CAM sustav programiranja. Svaka metoda nalazi svoju primjenu u određenim vrstama tvrtki.

18.5.1 Ručno programiranje

Svi CNC programeri bi trebali imati dobro razumijevanje ručne tehnike programiranja neovisno da li je koriste ili ne. Ovo se može usporediti s uporabom kalkulatora u osnovnoj školi. U matematici učenici uče što znači umnožak dvaju brojeva i kako se dolazi do rezultata množenja. Kad to nauče učenici mogu koristiti kalkulator da im ubrza množenje. Isto tako i programeri kada nauče ručno programirati mogu koristiti i ostale načine programiranja, ako će im to ubrzati dolazak do rješenja. Za određene slučajeve ručno programiranje može biti pravi izbor. Ako se samo nekoliko strojeva koristi za obavljanje jednostavnih obrada ili ako se CNC strojevi koriste za točno određene obrade, dobar ručni programer će biti u stanju efikasno izvršiti programiranje potrebne obrade. Čak i kad se koristi CAM sustav, postoje slučajevi kada se CNC program (na G-code razini) mora izmijeniti zbog uočenih grešaka za vrijeme provjere programa. Također, uvijek postoje mogućnosti za optimiziranje i poboljšanje obrade, a time i programa nakon izrade probnog obratka. Vršenje određenih izmjena putem CAM sustava ponekad je nemoguće ili će zahtijevati više vremena od izravnog mijenjanja G koda.

Princip pisanja CNC programa može se pokazati analogijom sa bilo kojim nizom korak-po-korak instrukcija. Npr. u posjetu tvrtki će doći posjetitelj iz drugog grada. Posjetitelju treba napisati uputu kako da dođe od autobusnog kolodvora do tvrtke. Da bi to učinili, trebamo si vizualno predočiti put do tvrtke, a potom točno određenim redoslijedom napisati instrukcije za pojedino kretanje. Posjetitelj će čitati instrukcije iz upute te ih izvršavati jednu po jednu sve dok ne dođe do cilja. Na sličan način, programer pri ručnom programiranju mora imati sposobnost prostornog predočavanja operacija obrade koje treba izvršiti na obratku. Za obradu na stroju je potrebno točno određenim redoslijedom, korak po korak, napisati funkcije (naredbe) prema kojima će se vršiti operacije obrade. Bez sposobnosti vizualizacije, programer neće moći ispravno definirati gibanja u programu. Program strukturiran na ovakav način bit će pregledan i omogućit će brze korekcije. Ovo poglavlje o strukturiranju programa korisno je ponovo pročitati nakon izrade određenog broja programa.

18.5.2 Dijaloško (radioničko) programiranje

Pomoću dijaloškog programiranja program se kreira na upravljačkoj jedinici CNC stroja u samoj radionici. Općenito, dijaloško programiranje je grafičko programiranje odabirom i definiranjem određenih elementarnih geometrijskih oblika kao što su kontura, žlijeb, utor, navoj, provrt i slično. Po završetku upisivanja podataka većina upravljačkih jedinica može izvršiti i simulaciju obrade. Sam način dijaloga je različit za pojedine upravljačke jedinice. Neke upravljačke jedinice, pogotovo starije, dopuštaju samo dijaloško programiranje što znači da u stroj nije moguće učitati program kreiran pomoću CAM sustava. Novije upravljačke jedinice pored dijaloškog načina programiranja prihvaćaju i G kod kreiran CAM sustavom ili ručnim programiranjem. U pogledu primjene dijaloškog programiranja vođeno je dosta polemika. Neke tvrtke isključivo koriste dijaloško programiranje dok ga druge smatraju nekorisnim. Općenito govoreći, tvrtke koje zapošljavaju manji broj ljudi na CNC opremi i obrađuju široku paletu različitih proizvoda skloni su korištenju


126

dijaloškog programiranja. U ovim tvrtkama, očekuje se da jedna osoba obavlja mnoge CNC-povezane zadatke. Na primjer, očekuje se da CNC operator postavlja alate, postavi obradak, pripremi, provjeri i optimizira program te zapravo pokrene proizvodnju. U ovoj vrsti tvrtke, sve što može pomoći operateru će ubrzati proizvodnju. Dijaloško programiranje može značajno smanjiti vrijeme potrebno za izradu programa u odnosu na ručno programiranje, a time i ukupno vrijeme do isporuke proizvoda. U većim proizvodnim tvrtkama, cilj je da stroj vrši obradu što više vremena. Zbog toga takve tvrtke zapošljavaju osoblje koje će to poduprijeti. Prekid rada stroja iz bilo kojeg razloga se smatra gubitkom vremena. Tako jedna osoba može pripremati alate za sljedeću obradu dok se trenutna obrada izvodi. Druga osoba može postaviti obradak na sljedeću paletu. Programer pak piše i provjerava program. U tom slučaju, operater će samo vršiti izmjenu obratka i pokretanje programa. Kao što se vidi, takve tvrtke ne žele dijaloško programiranje na stroju, jer za to vrijeme stroj ne proizvodi. Postoje još dva čimbenika koja određuju je li dijaloško programiranje isplativa investicija. Prvi ima veze s motivacijom operatera. Osoba koja vrši dijaloško programiranje mora biti visoko motivirana. Ta osoba ima veliki utjecaj na uspjeh tvrtke. Motivirani programer dijaloškog programiranja može biti puno učinkovitiji od programera ručnog načina programiranja. Ovo je bitan razlog zašto je dijaloško programiranje toliko popularno u malim tvrtkama. U njima osoba koja dijaloški programira obično ima veliki interes za uspjeh tvrtke. Drugi čimbenik koji utječe na isplativost primjene dijaloškog programiranja je broj različitih obradaka čiju obradu treba programirati. Ako se obrađuje samo ograničen broj različitih obradaka na CNC stroju, dijaloško programiranje možda neće biti najbolji izbor.

18.5.3 CAM sustav programiranja

CAM sustav omogućava programiranje na višoj razini nego ručno programiranje. Na prvi pogled CAM sustav omogućuje dobivanje CNC programa bez mukotrpnog detaljnog učenja G koda pa je i to jedan od razloga njegove popularnosti, pogotovo kod programera početnika. Općenito govoreći, CAM sustav pomaže programeru u tri područja. Oslobađa programera potrebe za matematičkim izračunima, olakšava programiranje različitih vrsta strojeva s istim osnovnim CNC jezikom, te pomaže kod izbora nekih osnovnih funkcija strojne obrade. Načelo programiranja je uporaba razvijenog CAD sustava u kojem definiramo 3D model obratka. Tako definiran model povezuje se s CAM modulom za generiranje putanja alata. Izbor redoslijeda operacija i zahvata kao i tehnoloških parametara obrade određuje tehnolog. Podaci dobiveni iz modula moraju se obraditi u postprocesoru kako bi se dobio ispis programa za upravljačku jedinicu CNC stroja na kojem će se vršiti obrada. Simulacija (provjera) obrade također se vrši u CAM modulu. Za različite vrste obrade postoje odgovarajući CAM moduli (tokarenje, glodanje, elektroerozija, plazma rezanje, itd.).


127

19. TEHNOLOŠKA DOKUMENTACIJA

• Definira sve elemente proizvodnog procesa (proizvodna oprema, alati, operacije i njihov redoslijed, vremena operacija, reprodukcijski materijal…)

• Nužna je podloga za planiranje proizvodnje (godišnji plan, operativni terminski planovi)

Nužna je podloga za posluživanje i upravljanje proizvodnjom (nabava i osiguranje alata, repromaterijala, radnog osoblja)

Organizacijski nije uputno da se sve tehnološke informacije nalaze na jednom dokumentu, jer nisu nužne za različite korisnike, a i provođenje izmjena kod takvog složenog dokumenta bilo bi otežano. Stoga se koristi cijeli set tehnoloških dokumenata, posebno za serijski tip proizvodnje. U skladu sa odvijanjem proizvodnog procesa za svaki tehnološki proces se izrađuje odgovarajuća tehnološka dokumentacija. Tako imamo tehnološku dokumentaciju pripremnih operacija materijala (krojenje pozicija), tehnološka dokumentacija strojne obrade, tehnološka dokumentacija zavarivanja, tehnološka dokumentacija toplinske obrade, tehnološka dokumentacija za obradu deformiranjem, tehnološka dokumentacija antikorozivne zaštite, tehnološka dokumentacija bravarskih radova i montaže finalnog proizvoda, tehnološka dokumentacija za funkcionalna ispitivanja i drugo. Primijenjena tehnologija uvjetuje i opasnosti koje postoje za radnike u radnom procesu te je potrebno opisati i mjere zaštite na radu. U tom se smislu kvantifikacije izvode na temelju poznatih tehnoloških i organizacijskih standarda i uvjeta proizvodnje ili rada te zakonskih propisa koji reguliraju tu specifičnu problematiku projekta. Ukoliko zaštita na radu zahtijeva posebna ulaganja, treba ih u potpunosti pregledno prikazati kao dio opisa tehnološkog procesa.

19.1 Tehnološka dokumentacija montaže

U tehnološkoj pripremi za definiranje aktivnosti pri montaži formiraju se osnovni tehnološki dokumenti u skladu sa sljedećom slikom:

Slika 19.1 Tijek osnovnih ulaznih i izlaznih informacija u tehnološkoj pripremi montaže

Tehnološki proces montaže kao podloga planiranja i upravljanja proizvodnjom podrazumijeva određivanje montažnih operacija i njihovog redoslijeda, definiciju radnih mjesta i opreme za njihovo izvođenje, određivanje potrebnih vremena ( tpz, to ) i radnog osoblja ( količine i kvalifikacije ). Jasno je da to treba uskladiti sa uvjetima vlastitog proizvodnog sustava (prostor, oprema, kadrovi…). Sve se to definira dokumentom OPERACIJSKI LIST MONTAŽE, i on je osnovni dokument na osnovi kojeg se izrađuju svi ostali dokumenti. Sadrži opis svih aktivnosti na temelju kojih se vrši montaža određenog broja pozicija u jednu cjelinu, uz podjelu na zahvate koji se u pravilu vežu za montažu jedne pozicije. POPIS OPERACIJA MONTAŽE predstavlja sastavnicu tehnološkog procesa, te se iz njega vidi količina operacija, redoslijed, vremena (za planiranje proizvodnje), uz još jedan važan podatak o ciklusu montaže, kao djelu ukupnog ciklusa izrade proizvoda.


128

Ukoliko se taj podatak ne nalazi u dokumentu nužno ga je računati radi aktivnosti operativnog planiranja. Također se u dokumentu definiraju proizvodni kapaciteti na kojima se operacije odvijaju, te će o tome ovisiti planiranje kapaciteta, ali o značajkama i prostornoj organizaciji te opreme i brzina protoka izradaka kroz proizvodni proces, odnosno dinamička upravljivost kapacitetima. Na osnovi ovog dokumenta izrađuje se jedan dio lansirne dokumentacije, kao i kalkulacija planskih cijena koštanja. Uz ova dva dokumenta automatski se formira i POPIS POZICIJA ZA MONTAŽU, u kojem se navode pozicije po konstrukcijskim grupama i rastućim identifikacijskim brojevima uz definiciju pojma “dobavlja” (isporučuje, osigurava, proizvodi, nabavlja). Bilo kakva izmjena ovog podatka provodi se samo na ovom dokumentu bez mijenjanja konstrukcijske dokumentacije ili tehnološkog postupka montaže. Ovim dokumentom može se iskazati još jedan važan podatak o dozvoljenim minimalnim i maksimalnim količinama pojedine pozicije na zalihama, i to zbog definicije prostora i rasporeda dijelova pri montažnim aktivnostima, te za određivanje frekvencija i količina jednokratne dobave pozicija u sklopu izrade operativnih planova. Osim toga, uz popis operacija montaže podloga je za formiranje cijene koštanja. Na osnovi ovakvog dokumenta formira se onoliko poddokumenata koliko ima različitih dobavljača (nabava, obrada A, obrada X…), i to na način da se izbace podsklopovi. Za montažu se ponekad mogu formirati još neki dokumenti kao “PLAN RASPOREDA POZICIJA ZA MONTAŽU” (raspored poslova za manipulaciju i skladištenje).

19.2 Tehnološka dokumentacija strojne obrade

19.2.1 Operacijski list

Operacijski list je dokument koji definira:

redoslijed svih operacija i zahvata s obzirom na zahtjeve na crtežu (geometrijske i linearne tolerancije, hrapavost površine, toplinska obrada)

potrebne stezne, rezne i mjerne alate za pojedinu operaciju izrade

režim obrade (dubina rezanja, brzina posmaka, brzina rezanja) za pojedinu operaciju

pripremno-završno, pomoćno i glavno vrijeme obrade Oblik obrasca se razlikuje od tvrtke do tvrtke, a niže je prikazan jedan od mogućih oblika.

Tvrtka OPERACIJSKI LIST Datum List

1/1

Naziv objekta Naziv dijela Crtež broj Dimenzije pripremka

Vrsta materijala Masa (kg)

Upravljačka jedinica

Izradio Pregledao

Osovinica 11-1

AlCu5Mg1

Sinumerik 840D

Operacija/

zahvat Naziv operacije i zahvata, skica

Rezni, stezni i mjerni alat

vc n f ap i tpz t1

m/min min-1 mm/okr mm - min min

10 PRIPREMNE RADNJE 15 10/10 Pripremiti stroj

10/20 Izmjeriti i pripremiti alate (na stroju) 10/30 Izmjeriti i stegnuti pripremak pomično mjerilo, stezna

glava

10/40 Postaviti nultočku obratka pomično mjerilo

20 TOKARENJE

20/10 Uzdužno tokarenje do konture -grubo nož za vanjsko tok. 120 G96 0,15 1 20/20 Uzdužno tokarenje do konture -fino nož za vanjsko tok. 120 G96 0,08 0,2 1

30 ZAVRŠNE RADNJE 5 30/10 Otpustiti obradak

30/20 Kontrola ostvarenih dimenzija pomično mjerilo


129

19.2.2 Plan stezanja

Plan stezanja je dokument koji operateru za strojem kazuje kako stegnuti pripremak za pojedine operacije obrade. U njega se ucrtava:

nultočka izratka (točka W)

glavne izmjere pripremka (izratka)

koordinatni sustav izratka

mjesta stezanja i mjesta oslanjanja pripremka

početna točka alata

položaj alata pri izmjeni izratka.

Slika 19.2 Primjer plana stezanja za tokarenje


130

19.2.3 Plan alata

Plan alata je dokument koji omogućuje operateru na stroju da izvrši prednamještanje alata te obradu točno određenim alatima, redoslijedom i načinom kako je predviđeno u programu. Iz plana alata upisuju se podaci u upravljačku jedinicu stroja (Parameter – Tool Offset). Oblik Plana alata, kao i podaci koji se upisuju u njega, razlikuje se od tvrtke do tvrtke. Jedan od mogućih oblika prikazan je niže.

Tvrtka PLAN ALATA Datum

7.6.2014.

List

1/1

Naziv objekta Naziv dijela Crtež broj Dimenzije pripremka

Vrsta materijala Masa (kg)

Upravljačka jedinica

Izradio Pregledao

Vratilo A-11-5 Ø30 × 70 AlCu5Mg1 SINUMERIK D840

Naziv alata Nož za vanjsku grubu obradu

Nož za vanjsku završnu obradu

Nož za vanjsku završnu obradu

Broj alata T2 T4 T6

Kor

ekci

ja a

lata

oznaka D1 D1 D1

radijus rε 1,2 0,4 0,8

L1 3,234 3,085 2,123

L2 2,816 2,543 3,123

stražnji kut alata 5° 32° 72°30´

orijent. oštrice 3 3 8

Oznaka držača PCLNR 3232-P PDJNR 2525 M 15 SVVCN 2525 M 16

Oznaka izmjenjive pločice CNMG 190624 DNMG 15 06 08 EM

6630 VCMT 16 04 08

Materijal izmjenjive pločice P20 P20 P20

Skica alata


131

19.2.4 Plan rezanja

Plan rezanja je dokument ili skica koju izrađuje tehnolog – programer CNC strojeva kako bi sebi omogućio lakše programiranje izrade određenog geometrijskog elementa (površine), odnosno kako bi vizualizirao kretanje alata pri obradi. U planu rezanja se definira:

putanja i smjer kretanja alata u odnosu na obradak

mjesto uključivanja i isključivanja korekcije radijusa vrha alata

tablicu s koordinatama karakterističnih točaka programirane putanje alata

točka izmjene alata.


132

20. LITERATURA

[1] Chryssolouris, G.: Manufacturing Systems: Theory and Practice, Springer Science and Business Media, Inc., New York, 2006, ISSN 978-0387-25683-2. [2] Marri, H.B., Gunasekaran, A., Bulent, K.: Implementation of Computer - Integrated Manufacturing in Small and Medium Enterprises, Industrial and Commercial Training, 2003, Vol. 35, No. 4, pp. 151-157, ISSN 0019-7858. [3] Mitsuo Matsubayashi, Hiroshi Watabe: Mеchanism of а Factory with Illustration, http://www.lean-manufacturing-japan.com/factory/factory_mechanismoutline.html [4] Scallan, P.: Process planning: The Design/Manufacture Interface, MA: Butterworth-Hienemann, Boston, 2003, ISBN 0-7506-5129-6. [5] McMahon, C., Browne, J.: CAD/CAM - From Principles to Practice, Addison-Wesley, 1993, ISBN 978-0201565027. [6] Grieves, M.: Product Lifecycle Management, Driving Next Generation of the Lean Thinking, McGraw-Hill, New York, 2005, pp.32-44, ISBN 0071452303. [7] Šormaz, D.: Distributive Modeling of Manufacturing Activities using Integrative Manufacturing Process Model, International Journal of Industrial Engineering and Management, 2010, Vol. 1, No. 1, pp. 9-18, ISSN 2217-2661. [8] Šormaz, D.N., Arumugam, J., Rajaraman, S.: Integrative Process Plan Model and Representation for Intelligent Distributed Manufacturing Planning, International Journal of Production Research, 2004, Vol. 42, No. 17, pp. 3397-3417, ISSN 0020-7543. [9] Radhakrishnan, P., Subramanyan, S., Raju, V.: CAD/CAM/CIM, New age International Publishers, New Delhi, 2008, ISBN 81-22-42236-5. [10] Kamrani, K.A., Sferro, P., Handelman, J.: Critical Issues in Design and Evaluation of Computer Aided Process Planning System, Computers and Industry Engineering, 1995, Vol. 29, No. 1-4, pp. 619-623, ISSN 0360-8352. [11] Kuric, I., Matuszek, J., Debnar, R.: Computer Aided Process Planning in Machinery Industry, Politechnika Lodzka, Bielsko-Biata, 1999, ISBN 83-87087-00-9. [12] Mitrofanov, S.P.: The Scientific Principles of Group Technology, National Landing Library Translation, Yorks, UK, Boston Spa, 1996. [13] Feng, S., Song, E.: Preliminary Design and Manufacturing Planning Integration Using Intelligent Agents, 7th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design (CSCWiD), Rio de Janeiro, 2002, pp. 270-275. [14] Chan, K., King, C., Wright, P.: COMPASS: Computer Oriented Materials, Processes and Apparatus Selection Systems, Journal of Manufacturing Systems, 1988, Vol. 17, No. 4, pp. 275-286, ISSN 0278-6125. [15] Cay, F., Chassapis, C.: An IT View on Perspectives of Computer Aided Process Planning Research, Computers in Industry, 1997, Vol. 34, No. 3, pp. 307-337. ISSN 0166-3615.


133

[16] Feng, S., Song, E.: Information Modeling on Conceptual Design Integrated with Process Planning, Proceedings of Symposia for Design For Manufacturability, International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Orlando, Florida, 2000, pp. 160-168. [17] Feng, S., Zhang Y.: Conceptual Process Planning – A definition and functional decomposition, Manufacturing Science and Engineering, Proceedings of the International Mechanical Engineering Congress and Exposition, 1999, Vol. 10, pp. 97-106. [18] Opiyo, E.Z.: Development of hybrid system for product development and production, Research report, PTO, 1998. [19] Miko, B., Szegh, I., Kutrovacz, L.: Preliminary Planning of Part Manufacturing Process, Periodica Polytechnica Ser. Mech. Eng., 1999, Vol. 43, No. 2, pp. 97-106, ISSN 0324-6051. [20] Shea, C., Reynolds, C. Dewhurst, P.: Computer-Aided Materials and Process Selection, Proceedings of the Fourth International Conference on Product Design for Manufacture and Assembly, Rhode Island, USA, Vol. I, pp. 399-414, 1989. [21] Farris, J., Selection of Processing Sequences and Materials During Early Product Design, Ph.D Thesis, University of Rhode Island, 1992. [22] Esawi, A.M.K., Ashby, M.F.: Computer-Based Selection of Manufacturing Processes: Methods, Software and Case Studies, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B: Journal of Engineering Manufacture, 1998, Vol. 212, No. 8, pp. 595-610, ISSN 0954-4054. [23] Depinice, P., Amara, H., Hacoet, J. Y.: May Human Intervention Improve the CAPP System Abilities?, International Journal of Production Engineering and Computers, 2002, Vol. 4, No. 4, pp. 29-39, ISSN 1450-5096. [24] Marri, H.B., Gunasekaran, A., Bulent, K.: Implementation of Computer - Integrated Manufacturing in Small and Medium Enterprises, Industrial and Commercial Training, 2003, Vol. 35, No. 4, pp. 151-157, ISSN 0019-7858. [25] Denkena, B., Shpitalni, M., Kowalski, P., Molcho, G., Zipori, Y.: Knowledge Management in Process Planning, 2007, Annals of the CIRP, Vol. 56, No. 1, pp. 175–180, ISSN 0007-8506. [26] Yao, S.: Computer-Aided Manufacturing Planning (CAMP) of Mass Customization for Non-rotational Part Production, Ph.D. Dissertation, Worcester Polytechnic Institute, 2003. [27] Xu, X., Wang, L., Newman, S.T.: Computer-Aided Process Planning - A Critical Review of Recent Developments and Future TrendsFrancis, 2011, Vol. 24, No. 1-3, pp. 1-31, ISSN 0951-192X. [28] Xu, X.: Integrating Advanced Computer-Aided Design, Manufacturing, and Numerical Control - Principles ans Implementation, Information Science Reference, New York, 2009, ISBN 978-1-59904-714-0. [29] Zhang, H. C., Alting, L.: Computerized Manufacturing Process Planning System, Chapman & Hall, London, 1994, ISBN 978-0-412-41300-1.

Documents

Priprema Proizvodnje - Skripta_Ver_0.8