Obrada probijanjem i prosijecanjem

Obrada probijanjem i prosecanjem spada u grupu obrade bez deformacije materijala,

pri kojoj se vrši odvajanje jednog dijela materijala od drugog. Probijanje i prosijecanje vrši se

uglavnom specijalnim atatlma i mašinama. Razlika izmeĎu probijanja i prosijecanja jeste u

tome što se pri probijanju izraĎuju rupe različitog oblika u materijalu (okrugle, pravougaone,

šestovgaone i dr.) dok se prosijecanje izvodi u cilju dobijanja radnih predmeta različitog

spoljnjeg oblika.

Proces obrade

Probijanje i prijesecanje se izvode pomoću dvodijelnog alata na presama i spadaju u

obradu materijala razdvajanjem deformacijom bez skidanja strugotine. Kod ove obrade

razdvajanje materijala dešava se po zatvorenoj konturi. Proces probijana i prosijecanja može

se, isto kao i proces odsjecanja, predstaviti u tri faze kako je pokazano na sl.1.

Kao što se vidi, alat ima dva elementarna dijela i to probojač (prosjekač) i reznu ploču.

Probijanje, odnosno prosijecanje, nastaje na taj način što pogonski mehanizam prese ostvaruju

takvu silu, koja u materijalu izaziva napone koji su veći po svojoj veličini od čvrstoće

materijala u ravni smicanja. Faze probijanja i prosijecanja potpuno su identične fazama

odsijecanja, odnosno i ovdje takoĎe postoje: faze elastičnih deformacija , zatim faza

plastičnih deformacija i faze prekida, odnosno smicanja materijala . Mada je proces

probijanja potpuno identičan procesu prosijecanja, naponsko deformacioni odnosi, kao i

proračun, sila, potpuno istovjetno dešavaju, postoji ipak suštinska razlika dvaju obrada. Kod

prosijecanja odvojeno jezgro predstavlja gotov komad (proizvod), a ostatak materijala je

otpadak, dok je kod probijanja jezgro otpadak.

Sile presijecanja i probijanja

Sile prosijecanja (probijanja) odreĎuju se na osnovu jačine materijala na smicanje

=A

F , gdje je A povrsina smicanja i predstavljena je kao povrsina unutrašnjeg cilindricnog

dijela rupe .Ako tu površinu predstavimo u razvijenom obliku, onda ima oblik

pravougaonika,čija je jedna strana jednaka obimu konture rupe L, a druga strana je jednaka

debljini materijala s, te se površina može pisati kao A = Ls.

U suštini nama je potrebno na neki način smanjivati date sile, pri različitim uslovima.

Pa tako imamo tri osnovna načina smanjena sile: smanjenje sile zakošenjem reznih ivica alata,

smanjenje sile izradom probojca različitih dužina kod višesječne obrade i smanjenja sile

obradom u uslovima povišenih temperatura.

Alati za prosijecanje i probijanje

Tipičan predstavnik alata za prosijecanje (i probijanje) prikazan je na slici:

Predstavljeni su uglavnom svi potrbni dijelovi, kako bi alat mogao funkcionisati normalno.

Sem probojca 1 i rezne ploče 2, alat ima i slijedeće dijelove: 3-ploča za voĎenje i skidanje

materijala, 4- nosač prosjekača, 5- meĎuploča, 6- gornja ploča, 7- donja ploča, 8- cilindrični

rukavac, 9- utiskivač prese, 10- ploča za stezanje, 11- materijal (traka).

Zazori i tolerancije izrade alata

Uobičajena su dva oblika matrice, sa cilindričnim, odnosno koničnim otvorom ( tabela

1. i 2.).

IzmeĎu prosekača (probojca) prečnika (dp) i prstena za prosecanje (matrice) prečnika (dM )

postoji zazor (z ) :

z = dM - dP

Zazor bitno utiče na proces razdvajanja i kvalitet

prosječenog ( probijenog ) komada. Zazor nema

stalnu vrijednost, već zavisi od stanja istrošenosti

alata i vremenom se povećava. Za odreĎivanje

zazora postoji više preporuka, kao npr:

- za čelične limove

z = ( 0.03-0.06 ) ; s ≤ 3 mm - za uobičajeni

kvalitet razdvojenih površina

z = ( 0.02-0.04 ) ; s ≤ 3 mm - za bolji kvalitet

razdvojenih površina

z = ( 0.06-0.08 ) ; s < 10-25 mm - za bolji kvalitet

razdvojenih površina

Uvijek je bolje birati zazor na donjoj granici

računajući da će se habanjem alata isti

povećavati. Mali zazor je uvijek lahko povećavati (brusi se prosekač ili matrica) .

Proračun tolerancija

1) Probijanje. Pri probijanju otvora, dimenzije probojca odgovaraju najvećem

dopuštenom prečniku otvora, a dimenzije matrice uvećavaju se za iznos zazora: dM =

dp + z.

Za dimenzionisanje alata merodavna je maksimalna dimenzija komada:

Dmax=D+Δ.

Gdje je:

Δ-izradna tolerancija komada

D-prečnik otpatka

Mjeri Dmax odgovara mjera probojca :

dP=Dmax =D+Δ

a probojac se troši u području Δ do vrijednosti D

dM=dP+z=( D+Δ )+z

2) Prosijecanje. Pri prosijecanju dijelova čija spoljna kontura treba da ima odreĎene

dimenzije,treba da tim dimenzijama odgovara otvor matrice. Dimenzija matrice

omogućava izradu najmanje dimenzije komada, a prosjekač ima mjeru umanjenu za

iznos zazora: dP= dM – z

Dmin=D - Δ D-prečnik komada

dM=Dmin=D - Δ dP=dM-z=(D - Δ) –z

Za dimenzionisanje alata mjerodavan je minimalni prečnik komada. Trošenje prstena ide na račun

izrade tolerancije Δ . Najčešće tačnost izrade alata je za 3 kvaliteta bolja od tačnosti izrade

predmeta. Ako komad nije tolerisan onda je u kvalitetu IT 11. Tolerancije izrade noža i matrice su

najčešće H7/h6 i H8/h7.

Metode racionalnog korištenja materijala

U serijskoj proizvodnji komada iz traka veoma je bitno napraviti dobar raspored

komada u traci. Raspored komada treba biti takav da se dobije što manji otpadak, uz

postojanje odgovarajućeg kvaliteta radnog komada.

Veličina otpatka direktno zavisi od ruba i mosta , te treba nastojati da ove vrijednosti budu što

manje radi uštede u materijalu. Zato je potrbno imati najmanje dvije različite varijante

rasporeda komada u traci.

Procedura je takva da se izračuna neto težina svih komada u seriji. Potom se izračuna i bruto

težina svih traka potrebnih za izradu neke serije. Težina se dobije razlici pomenute dvije

težine. Treba težiti da iskorištenost bude što veća , tj. da procentualno gledajući odpadak bude

što manji. U idealnom slučaju je otpadak nula. Ovo je u praksi neizvodivo, ali se pravilnim

rasporedom komada u traci gubitak može znatno smanji.

Tipovi alata za prosijecanje (probijanje)

Prema broju komada u seriji, kao i u zavisnosti od tražene tačnosti izrade, alati mogu biti:

- otvoreni,

- poluotvoreni,

- sa vodećim pločama,

- sa stubnim voĎicama,

- sa kombinovanim voĎicama.

Na slici a. se vidi šematski prikaz otvorenog alata. Kod ovog alata se probojac veže za

pritiskivač prese, a rezna ploča se postavlja i učvrsti na sto prese. Tačnost rada ovih alata

zavisi od tačnosti voĎica prese, te najveća tačnost koja se može postići ovim alatima je

0,2 mm. Na slici b. predstavljena je šema jednog poluotvorenog alata, kod kojeg postoji

voĎica 3, koja usmjerava kretanje prosijekača u odnosu na reznu ploču. TakoĎe i ovi alati

imaju malu tačnost, te zbog toga se ne upotrbljavaju za precizne radove.

Na slici c. šematski je prikazan alat sa vodećom pločom 4. Vodeća ploča je učvršćena na

reznoj ploči2 pomoću podloge 5, i njom se obezbjeĎuje veća pravilnost voĎenja

prosijekača 1. S obzirom na težu izradu vodećih ploča, ovakvi alati se koriste za

jednostavnije konture, a zbog većeg habanja se primjenjuju u maloserijskoj i najviše u

srednjoserijskoj proizvodnji.

Na slici pored pokazan je alat sa stubnim

voĎicama. Rukavac se učvršćuje u

pritiskivač prese, a osnovna ploča na stolu

prese. Alat sa stubnim voĎicama

obezbjeĎuje veoma tačnu izradu predmeta

i zbog jednostavnosti konstrukcije često se

primjenjuje u praksi.

Na pored predstavljen je kombinovani alat,

koji u stvari predstavlja kombinaciju vodeće

ploče sa stubnim voĎicama. Ovaj alat se manje

haba pa se može koristiti za visokoserijsku

proizvodnju.

Elementi za usmjeravanje alata

Otvoereni alati nemaju sopstvenih elemenata za voĎenje, nego tačnost rada zavisi od

tačnosti rada prese. Uslijed istrošenosti voĎica prese, dolazi do malih odstupanja pri kretanju

pritiskivača prese, koja se vidno manifestuju na kretanje probojca u odnosu na reznu ploču, te

može doći do loma alata ili udara reznih ivica alata. Ovi alati se projektuju sa većim zazorom

pa im je smanjena tačnost gotovih komada. Mnogo bolje riješenje usmjeravanja alata je

konstrukcija sa stubnim voĎicama. Stubne voĎice se naslanjaju na steznu ploču stola prese, a

njihovo pomjeranje u aksijalnom pravcu se sprečava prstenastim osiguračem ili zavrtnjem.

U serijskoj proizvodnji komada prosijecanjem iz traka, veoma važnu ulogu imaju

graničnici, zbog toga što se nakon radnog hoda prosijekača traka mora pomjeriti za odreĎenu

veličinu hoda. Hod trake zavisi od rasporeda komada u traci i može se jednostavno odrediti.

Tačno pomjeranje trake izvodi se pomoću graničnika. Konstrukcija graničnika zavisi od toga

da li je posmak ručni ili mehanički.

Vođice materijala

Pored toga što traka mora imati ograničen hod, za njeno pravilno kretanje u alatu

moraju postojati voĎice.

VoĎice materijala mogu biti obezbijeĎene u samoj presi, a

ako ih nema, onda se voĎice prave u alatu.

Ako se izraĎuju veliki komadi, kod kojih se koriste trake

većih širina B, kao voĎice materijala koristi se obično

cilindrični kočići što je prikazano na slici pored.

Kao voĎice materijala koriste se takoĎe i letve koje se

postavljaju na reznu ploču, tako da je meĎusobno

rastojanje jednako širini trake, kao što je pokazano na slici

pored.

Elementi za pričvršćivanje alata na presu

Alati za prosijecanje (probijanje) sastoji se iz dva sklopa. Donji sklop alata veže se za

sto prese, a gornji sklop alata za pokretni dio prese, odnosno za pritiskivač prese. Donji sklop

alata se može direktno postavljati na sto prese ili se veza može izvršiti preko stezne ploče koja

je zavrtnjima spojena za sto prese. Gornji sklop alata se najčešće preko cilindričnog rukavca

učvršćuje za pritiskivač prese.

Materijali elemenata alata za prosijecanje

Svaki od elemenata alata ima ulogu i opterećen je odreĎenim silama uslijed kojih se

javljaju i odgovarajuća naprezanja u materijalu. Svi dijelovi nisu isto opterećeni te zbog toga

dajemo kratak pregled materijala koji se mogu koristiti za izradu pojedinih elemenata.

- Cilindrični rukavac se izraĎuju od čelika Č.1730 poboljšanog na oko 850

N/mm²

- MeĎuploča se pravi od čelika Č.1220 cementiranog i kaljenog na 50- 55 HRc

- Držači prosijekača se izraĎuje od čeličnog lima, a ponekad od čelika za

cementaciju.

- Prosijekači se izraĎuju od visoko kvalitetnog legiranog alatnog čelika i kale se

obično do polovine dužine, dok se druga polovina termički opušta.

- Rezne ploče se takoĎe izraĎuju od visokolegiranog alatnog čelika. zatim se

kale na tvrdoću 60 – 65 HRc i termički opuštaju.

- Osnovne ploče se najčešće izraĎuju od lima Č.0400 ili čeličnog liva Č.0545, a

za sto prese vezuju se sa vijcima.

- VoĎice materijala se prave od čelika za cementaciju i moraju biti otvrdnute na

50 – 55 HRc.

- Graničnici se izraĎuju od čelika, cementiraju se i kale na 50 – 60 HRc.

Učvršćivaju se na osnovnu ploču ili reznu ploču.

Dobijanje kvalitetnih površina pri obradi

Zbog prirode procesa razdvajanja vrlo je teško konvencionalnim postupcima obrade dobiti

kvalitetnu površinu .

Postoji više načina za dobijanje kvalitetnih površina pri prosijecanju. Kvalitet površine

najviše zavisi od geometrijskih karakteristika alata, mašine, svojstava materijala, kvaliteta

površine materijala. Kvalitetne površine moguće je dobiti:

1) naknadnom obradom (čišćenje, kalibrisanje, "brijanje")

2) jedinstvenom operacijom preciznog (finog) prosecanja

Osnovna ideja postupka finog (preciznog) prosijecanja je

ostvarivanje visokog bočnog pritiska u zoni razdvajanja

(naponsko stanje svestranog pritiska) kako bi se zona

smicanja raširila po čitavom presjeku. U materijal se

utiskuje rebro (greben) , koje u zoni razdvajanja obezbjeĎuje

dodatni pritisak, sa geometrijom prema slici pored.

Ova obrada se može izvoditi isključivo

na mašinama trostrukog dejstva.

Ta dejstva su (prema slici pored):

dejstvo držča, prosekača i pridrživača.

Alati za ovu obradu se praktično rade sa nultim zazorom.

Alati su redovno sa kugličastim voĎenjem,

komplikovani su za izradu i skupi .

Dat je crtež alata za fino prosecanje sa nepokretnim

prosekačem.

Na slici je pokazan primjer

uporeĎenja klasične i napredne

tehnologije finog razdvajnaja pri

izradi lančanika za bicikl.

Salkic Adelisa