ZÁKLADY STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE II.

Soustružení

Soustružení

Soustružení je nejrozšířenější způsob obrábění a představuje 30 – 40% celkové

pracnosti strojního obrábění. Soustružením se obrábí vnější a vnitřní válcové plochy,

vnější a vnitřní kuželové plochy, tvarové plochy i plochy obecné – soudkovité, váčky. Na

soustruzích lze vrtat, vystružovat, řezat závity, soustružit rovinné i kulové plochy. Na

současném trhu je k pořízení velká škála různých typů soustruhů, které umožňuji obrábět

obrobky od několika miligramů až po několik tun. Proto je třeba se při výběru zaměřit na

soustruh, který splňuje kritéria pro médium, které budeme obrábět.

Soustružení je metoda strojního obrábění, při kterém hlavní řezný pohyb je rotační

a vykonává jej obrobek, přičemž soustružnický nůž, vrták vykonává pohyb do řezu.

Pracovní pohyb nástroje (nůž, vrták) je buďto rovnoběžný s osou obrobku – podélný

posuv, pak je výsledkem obrábění válcová plocha, a nebo příčný posuv – získáme

rovinnou plochu. Opisuje-li špička nástroje obecnou křivku, pak vznikne obecná tvarová

plocha.

Řezná rychlost při soustružení je definována jako obvodová rychlost, měřená na

obráběné ploše. Její velikost vypočteme ze vztahu:

…D je průměr obrobku v milimetrech …n jsou otáčky obrobku v 1.min-1

Velikost podélného i příčného posuvu s je dráha nože za 1 otáčku. Vztah mezi posuvem na

otáčku a posuvem minutovým se vyjádří vztahem:

Smin = s.n

Nástroje pro soustružení

Pro soustružení se používají různé druhy soustružnických nožů. Soustružnické

nože se vyrábějí v mnoha typech. Lze je rozdělit:

Podle druhu materiálu řezné části nože

- Ze slinutých karbidů

- Z řezné keramiky

- Z nástrojových ocelí

- Ze supertvrdých materiálu – kubický nitrid, diamant

Nejčastěji se konstruují soustružnické nože radiální. Tyto se dále dělí podle své geometrie

– levé/pravé. Kromě radiálních soustruž. nožů se dále používají radiální tvarové

soustružnické nože pro soustružení tvarových ploch zapichovacím způsobem – posuv

v radiálním směru.

Radiální nože se vyrábějí s různým tvarem průřezu tělesa. Nejčastěji se používají

s průřezem čtvercovým 6x6 mm až 63x63 mm nebo s průřezem obdélníkovým 12x20 mm

až 40x64 mm. Použití nože s průměrem kruhovým je taky možné, tyto mohou být

kotoučové a tangenciální.

Soustružnické nože se upínají různými typy pomocí upínek respektive do

nožových hlav.

Upínání obrobků při soustružení

Upínání obrobků je možné více způsoby. Způsob upnutí závisí na tvaru obrobku,

hmotnosti, požadované přesnosti soustružení, druhu obráběcího stroje a počtu kusů dané

součásti, které se budou na stroji vyrábět.

Nyní si uvedeme základní způsoby

upínání obrobků při soustružení.

Obrobky plné, u kterých je poměr délky

k průměru větší než 2 až 3, se upínají

mezi hroty nebo do sklíčidla a hrotu.

Při upínání mezi hroty je ve vřeteni

stroje upnut pevný hrot – otáčí se

s vřetenem, a v koníku soustruhu je upnut

otočný hrot. Přenos kroutícího momentu

z vřetene na obrobek se provádí unášeči

ve tvaru srdce a to unášeči přímými nebo

ohnutými. Při upínání hřídelů se někdy

používá místo hrotů vnějších středících

kuželů. Středicích kuželů vnitřních

se používá pro upínání dutých hřídelů. Při upínání obrobků do sklíčidla a hrotu se pro

upínání používá nejběžnějšího upínacího prostředku pro soustružení – tříčelisťové

sklíčidlo. Tvar čelisti umožňuje upínání za vnější i vnitřní průměr. Pohyb všech tří čelistí

je vzájemně vázán. Pro upínání nepravidelných obrobků se používá univerzální upínací

deska s nezávisle stavitelnými čelisti.

Tyčový materiál menších průměrů se upíná do přesných upínacích pouzder –

kleštin. Kleštiny mají vnější tvar kuželovitý a jsou rozříznuty podélnými drážkami.

Vtahováním kleštiny do kuželové dutiny se kleština svírá a upíná materiál. Vtahování

kleštiny do kuželové dutiny se provádí ručně nebo automaticky.

Obrábění dlouhých obrobků s malým průměrem se provádí pomocí podpěr – lunet,

aby se zabránilo průhybu obrobku či vzniku chvění při obrábění. Lunety jsou upnuty na

loži obráběcího stroje nebo na suportu stroje. Možností upínání je však možno i dalšími

způsoby.

Stroje pro soustružení

Stroje pro soustružení – soustruhy se vyrábějí v různých typech, ať z hlediska

pracovních možností, přesností, výkonu, rozměrů a stupně mechanizace či automatizace.

Lze je dělit a soustruhy z konstrukčně-technologického hlediska na hrotové, čelní

revolverové, svislé a speciální. Z hlediska řízení pracovního cyklu se dělí na ručně

ovládané, poloautomaty, automaty a programově řízené.¨

Náplň cvičení:

Soustružení ocelové tyče upnuté do tříčelisťového sklíčidla za pomoci nože

s vyměnitelným břitem.

1) Spočítat otáčky obrobku

2) Upnutí obrobku do tříčelisťového sklíčidla a pevné zajištění

3) Upnutí soustružnického nože do otočné nožové hlavy

4) Nastavení otáček obrobku na převodové skříni soustruhu

5) Zapnutí soustruhu, přísuvem se dotknout špičkou nože obrobku

6) Na příčném suportu nastavit hodnotu odběru materiálu

7) Posouvat podélným suportem po obvodu suportu

8) Po odstranění obráběné plochy zastavit soustruh

9) Obrobek je upraven na požadovanou míru – přeměření

Použitá literatura:

Čada, R.,VŠB-TUO, Ostrava 1997, Základy strojírenské technologie, ISBN 80-7078-300-1

Hluchy, P., Scientia 2000, Strojírenská technologie 1, ISBN 80-7183-140-9

ZÁKLADY STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE II. Program č.2

Frézování

Frézování

Frézování je jedním z nejpoužívanějších způsobů obrábění, jehož podstatou je

opracováním především rovinných ploch a také obrábění tvarových ploch. Při frézování

hlavní řezný pohyb vykonává nástroj – fréza a obrobek vykonává pohyb do řezu. Podle

způsobu záběru frézy do materiálu obrobku se rozlišují dva typy frézování:

a) Frézování obvodem nástroje – obvodové frézování

b) Frézování čelem nástroje – čelní frézování

Při frézování obvodem nástroje je osa frézy rovnoběžná s obráběnou plochou. Řezný

pohyb je výslednicí rotačního pohybu frézy a podélného pohybu obrobku. Výsledná dráha

obou pohybů je cykloida.

Při čelním frézování se uplatňují jak obvodové, tak čelní břity frézy. Osa nástroje je

kolmá k obráběné ploše, dráha jednotlivých ostří je rovněž cykloida.

Posuv se udává jako posuv na zub sz (mm.zub-1) nebo posuv na otáčku s (mm.ot-1) či

posuv za minutu smin (mm.min-1).

Mezi těmito posuvy platí vztah pro frézu se z zuby,otáčející se otáčkami n (min-1) vztah:

Smin= s. n = sz .z.n

Posuv sz he rozhodující při volbě řezných podmínek, posuv smin se nastavuje na

stroji. Proto musíme tento posuv při nastavování posuvu na stroji spočítat pro daná sz, z, n.

Podle smyslu otáčení frézy a směru posuvu materiálu obrobku může nastat nesousledné a

sousledné frézování.

Při nesousledném frézování se tloušťka třísky mění od nuly do maxima. Záběr je

relativně plynulý – bez rázu. U tohoto způsobu frézování je větší opotřebení břitu než u

způsobu sousledného. Při nesousledném frézování nastávají rázy, tloušťka třísky se mění

od maxima k nule, opotřebení břitu je tak menší než u nesousledného frézování.

Nástroje pro frézování

Nástroje pro frézovaní – frézy jsou vícebřité nástroje s břity na válcové, čelní,

kuželové nebo tvarové ploše. Vyrábějí se z rychlořezných ocelí, slinutých karbidů a

z řezné keramiky. Frézy z rychlořezných ocelí se převážně konstruují jako celistvé, frézy

ze slinutých karbidů jako celistvé s břitovými destičkami. Uvedeme si několik typů:

Válcová fréza, úhlová fréza, kotoučová fréza, čelní fréza, frézovací hlava, tvarová fréza,

čelní válcová fréza, kopírovací fréza, drážkovací fréza.

Je možné dělit frézy takto:

rozdělení podle způsobu upnutí

o stopkové

s kuželovou stopkou

s válcovou stopkou

o nástrčné

o Oba druhy mohou být:

válcové

tvarové

rozdělení podle tvaru hlavy

o kulové

o válcové

o stromové

o kuželové

o tvarové (frézují podle typu hlav)

rozdělení podle obráběcí plochy frézy

o obvodové

o celoplošné

o kombinované

rozdělení podle materiálu

tvrdokov (kvalitnější a vyšší životnost)

HSS rychlořezná ocel

Upnutí obrobku na stůl frézky musí být velmi tuhé a pevné, ale nesmí deformovat

obrobek. Menší obrobky se při frézování upínají do strojních svěráků, přičemž ovládání

těchto svěráků může být ruční, pneumatické nebo hydraulické. Větší obrobky se upínají

pomocí upínek, opěrek, podpěr a jiných.

Stroje pro frézování

Stroje pro frézování – frézky jsou vyráběny v mnoha typech i velikostech s celou řadou příslušenství. Frézky můžeme rozdělit:

podle osy vřetene:

o horizontální (vodorovné)

o vertikální (svislé)

o univerzální

podle konstrukce:

o konzolová

o nástrojařská

o portálová

o odvalovací

o na závity

K nejrozšířenějším typům frézek patří konzolové frézky. Jejich specifickou částí je

konzola (2), která je představitelná ve svislém směru po stojanu stroje (3). Součástí

konzoly je podélný a příčný stůl (1), jenž spolu se směrem pohybu konzoly umožňuje

ustavení obrobků vůči fréze ve třech navzájem kolmých souřadnicích (4 upínací trn).

Náplň cvičení:

Frézování rovinné plochy úhlovou frézou

1) Spočítat otáčky frézy

2) Nastavit otáčky frézy na převodové skříni frézky

3) Upnutí frézy

4) Upnutí obrobku do svěráku na stůl frézky

5) Ustavení obrobku vůči fréze podélným a příčným stolem

6) Nastavení velikosti odebíraného materiálu obrobku

7) Spuštění frézky – roztočení frézy , spuštění chladícího média

8) Posouváním stolem frézky vůči fréze, frézování materiálu (při manuálním

frézování velice pomalu a plynule – dosažení jemného povrchu)

9) Po frézování do stanoveného rozměru zastavit frézku, zastavit chladící médium

vyjmout obrobek

10) Demontáž frézy

Použitá literatura:

Čada, R. a kol.,VŠB-TUO, Ostrava 1997, Základy strojírenské technologie, ISBN 80-7078-300-1

Hluchý, P., Scientia 2000, Strojírenská technologie 1, ISBN 80-7183-140-9

ZÁKLADY STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE II. Program č.1

1. Práce s posuvným měřidlem 2. Ruční obrábění

Práce s posuvným měřidlem

Posuvná měřidla se vyrábějí s různými tvary měřících ramen a s různou délkou

stupnice. Podle rozdělení nonické stupnice umožní odečítání hodnot s přesnosti 0,1 mm,

0,05 mm, 0,02 mm. Pro odečítání s přesností 0,1 mm se rovná deset dílků nonické stupnice

na posuvném rameni devíti dílkům hlavní stupnice. Protože každý dílek hlavní stupnice

měří 1 mm, je diference mezi hlavní a nonickou stupnici 0,1 mm. U měřidla s diferenci

0,05 mm je 19 dílků hlavní stupnice rozděleno na 20 dílků nonické stupnice, při diferenci

0,02 mm je 49 dílků hlavní stupnice rozděleno na 50 dílků stupnice nonické. Posuvná

měřidla umožňují měření vnějších, vnitřních rozměrů a hloubky. Jde o měření absolutní.

Mikrometrická měřidla jsou založena na principu mikrometrického šroubu, který

umožňuje odečítání hodnot s přesností 0,01 mm. Mikrometrická měřidla umožňují měření

vnějších, vnitřních rozměrů i hloubek. Princip měření spočívá v tom, že otáčením šroubu

v matici se změní vzdálenost pohyblivého dotyků odečítáme-li v milimetrech na válcové

části, s dělením 0,5 a setiny na stupnici bubínku s 0,01 mm. Konstantní přítlak mezi

dotyky zajišťuje řehtačka. Uveďme jako příklad třmenový mikrometr. Stejně jako posuvná

měřidla se mikrometrická měřidla vyrábějí v různém konstrukčním provedení.

Ruční obrábění

Obrábění je technologický proces, při kterém se vytváří požadovaný tvar součásti

mechanickým oddělováním materiálu součástí břitem řezného nástroje ve tvaru třísky,

elektrickými, elektromechanickými pochody.

Při ručním obrábění se využívá fyzická síla a manuální zručnost pracovníka, proto

produktivita a jakost obrábění má vzhledem ke stavu techniky nízkou úroveň. Rozumí se

práce, vykonávané člověkem pomocí ručních nástrojů jako je sekání, pilování,

zaškrabávání apod. Patří sem rovněž práce vykonávané pomoci ručně ovládaných strojů.

Jako jsou ruční elektrické brusky, vrtačky…

OBROBEK – obráběná část

ODEBÍRANÁ VRSTVA – část obrobku odstraňovaná z obrobku ve formě třísky

TŘÍSKA – odříznutá a deformovaná vrstva materiálu obrobku

OBRÁBĚNÁ PLOCHA – část povrchu obrobku odstraňována obráběním

OBROBENÁ PLOCHA – plocha obrobku vznikající obráběním¨

PLOCHA ŘEZU – okamžitá plocha obrobku vytvářená při obráběním ostří nástroje, která

tvoří přechod mezi obráběnou a obrobenou plochou

HLAVNÍ ŘEZNÝ POHYB – složka řezného pohybu a sice relativní pohyb nástroje a

obrobku, který se uskutečňuje základním pohybem daným nástrojem

Vrtání

Vrtání je nejstarší technologií obrábění a slouží

pro výrobu děr. Nástroj při této technologii rotuje a

vykonává řezný pohyb společně s posuvem ve směru své

osy. Nejčastějším nástrojem pro výrobu děr a otvorů je

šroubovitý vrták, který má dvě ostří vytvořené dvěma

protilehlými šroubovitými drážkami, kterými odchází

tříska z místa řezu. Šroubovité vrtáky se používají

k vrtání kratších děr do poměru průměr:délka 1:5, 1:10.

Pro vrtání děr do tohoto poměru díry k její délce

se používají rovněž kopinaté vrtáky. Pro vrtání děr

s větším poměrem průměru k jejich délce 1:5 až 1:10

se používají vrtáky dělové nebo hlavňové.

Upínaní vrtáků s válcovou stopkou se provádí

pomocí sklíčidla. Nástroje s kuželovou stopkou se

upínají do vřetena vrtačky přímo nebo prostřednictvím

redukčních vložek. Pro rychlou výměnu nástroje

se používají rychloupínací hlavičky.

Pro upínání obrobků slouží především svěráky,

upínky, sklíčidla.

Stroje pro vrtání se nazývají vrtačky, ty lze rozdělit podle konstrukce na stolní,

sloupové, stojanové, radiální, speciální.

Hoblování a obrážení

Hoblování a obrážení jsou technologické metody určené pro výrobu rovinných

ploch. Hlavní řezný pohyb je přímočarý vratný a vykonává je buď obrobek – hoblování, a

nebo nástroj – obrážení. Posuv je přerušovaný a probíhá vždy v úvrati vratného pohybu.

Nástroje pro hoblování a obrážení jsou obdobného tvaru jako nože soustružnické,

konstrukčně robustnější. Pro dokončování velkých ploch se používají hladící nože

s prohnutým tělem. Prohnutí zabraňuje zasekávání nože do obráběného materiálu vlivem

řezného odporu. Nástroje jsou nože vyrobené z rychlořezné oceli či nože s břity slinutých

karbidů.

Broušení

Používá se pro opracování součástí na přesný geometrický tvar a rozměry a také

pro obrábění materiálů, pro které je jiný způsob obrábění obtížný nebo nemožný. Při

broušení je materiál obrobku odebírán břity nástroje – brusných zrn brusného kotouče ve

formě malých nepravidelných tvarů. Brousící kotouč je mnohabřitý nástroj se zrny

nepravidelně rozloženými po obvodu. Břity brusných zrn mají nedefinovatelnou

geometrii.

Brusivo – aby zrna odřezávala materiál, musí být tvrdší než obráběný materiál.

Nejpoužívanější brusiva jsou: Karbid křemíku SiC, Kysličník hlinitý Al2O3, Diamant.

Pojiva- vzájemně spojují jednotlivá brusná zrna v jeden celek příslušného tvaru. Druh

pojiva dodává kotouči jeho pevnost.

Druhy pojiv:

Keramické

Silikátové

Magnezitové

Šelákové

Pryžové

Z umělé pryskyřice

Zrnitost brusiva – číslo zrnitosti vyjadřuje měrný rozměr hlavní složky v setinách mm:

Zrnitost velmi hrubá (315, 250, 200, 160)

Zrnitost střední ( 50, 40, 32, 25)

Zrnitost jemná (8, 6, 5)

Stroje pro broušení se nazývají brusky, dělíme je na:

a) Brusky hrotové

b) Brusky bezhroté

c) Brusky na díry

d) Brusky rovinné

e) Brusky speciální

Základní práce ručního obrábění:

Sekání

Pilování

Zaškrabávání

Ruční řezání závitů

Sekání

Sekání je nejjednodušší způsob obrábění, při kterém nástrojem – sekáčem

odstraňujeme nerovnosti, nálitky, upravujeme povrch materiálu, vysekáváme drážky nebo

oddělujeme materiál. Sekáče se vyrábějí z uhlíkové popřípadě legované nástrojové oceli.

Řezná část nástroje je zakalena, druhý konec zůstává měkký. Použití tři základních druhů

sekáčů:

Ploché – hrubé odsekávání materiálu a zarovnávání rovinných ploch

Křížové – oddělování

Tvarové – držák tvarován dle druhu práce

Podmínky práce závisí na úhlu řezného klínu. Při velkém úhlu řezného klínu nástroj

hůře vniká do obráběného materiálu. Nástroj s malým úhlem řez. Klínu je málo tuhý a

snadněji se vylomí. Úhly volíme následovně:

1. Pro barevné a lehké kovy 30-500

2. Pro měkké a středně tvrdé oceli 50 - 600

3. Pro tvrdé oceli 60-700

Pilování

Je přesnější způsob ruč. Obrábění než sekání. Pilování se omezuje na malý okruh

prácí, především v údržbě, kusové výrobě, odjehlování strojně obrobených hran obrobků.

Nástrojem je pilník – vyrábí se kováním nebo válcováním za tepla z nástrojové oceli.

Podle jakosti dělíme pilníky na:

a) Přesné

b) Obyčejné (lehké, těžké, uběrací, speciální)

Pilník je mnohobřitý nástroj. Břity se vytváří sekáním speciálními sekáči. Počet seků na

ploše určuje jeho jemnost. Pilníky jednooké mají břity tvořeny jedním směrem pod úhlem

70 stupňů, dvouseké pilníky mají břity vytvořeny ve dvou směrech, základní směr pod

úhlem 70 stupňů a pomocný pod úhlem 55 stupňů.

Přesné pilníky se liší od obyčejných jakosti materiálu přesnějším vytvořením jednotlivých

břitů i tvarem.

Jeden konec pilníku je upraven do hrotu pro upevněné násady, za kterou se nástroj

uchopí. Při práci se pilník vede rovnoběžné s obráběnou plochou, k níž je přitlačován.

Zaškrabávání

Nástrojem je škrabák. Při práci bývá nástroj skloněn k obráběné ploše pod úhlem

30 – 45 stupňů. Škrabák pro vnitřní válcové plochy má trojúhelníkový průřez a má tři

břity.

Postup při zaškrabávání:

Dlouhými a silnými taky nejprve odstraníme viditelní nerovnosti a stopy po předchozím

obrábění. Ke zviditelnění menších nerovností se používá barvivo. Označená místa se

škrabákem postupně odstraňují. Provádíme tak dlouho, dokud nedosáhneme požadované

jakosti obráběné plochy. Jakost plochy se hodnotí počtem dotykových míst s plochou

příměrné desky na ploše 1 čtverečního palce. Známých je 5 stupňů jakosti.

Jakost 1. Má 25-32 dotykových bodů

Jakost 5. Má 3-5 dotykových bodů.

Ruční řezání závitů

Použití jen omezeně vzhledem k nízké produktivitě práce především v kusové

výrobě. Pro ruční řezání závitů se používají závitníky. Závitník je šroub, na němž jsou

vytvořeny břity vyfrézováním jedné nebo více podélných drážek. Závitník má část řeznou

a dřík se čtyřhranem pro nasazení vratidla.

Pro ruční řezání vnějších závitů se používají závitnice. Jsou celistvé nebo kruhové

či dělené. Očka i čelisti jsou uchycené ve speciálních vratidlech. Očkem lze řezat závity

najednou a proto je vhodné pouze pro řezání závitů do velikosti M20. Pro řezání závitů

větších průměrů se používají stavitelné závitové čelisti, které umožňují postupné řezání.

Pro kalibrování se používají očka.

Pro řezání jemných vnějších závitů hlavně na trubky při montáži se používají

závitové hlavy.Při dořezání závitu se snadno uvolní a není nutné provádět vratný pohyb.

Při řezání závitů se používají různé druhy mazacích olejů, nejlepší jsou rostlinné

(řepkový). Mazáním se získá kvalitnější závit a zvětšuje se trvanlivost nástroje.

Použitá literatura:

Čada, R. a kol.,VŠB-TUO, Ostrava 1997, Základy strojírenské technologie, ISBN 80-7078-300-1

Hluchý, P., Scientia 2000, Strojírenská technologie 2, ISBN 80-7184-140-9