Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta

Ústav nábytku, designu a bydlení

Diplomová práce Porovnání kvality broušeného povrchu bukových nábytkových dílců kombinací různých zrnitostí brusných prostředků

Brno 2010/2011

Bc. Radim Marušák

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji,že jsem diplomovou práci na téma „Porovnání kvality broušeného povrchu bukových nábytkových dílců kombinací různých zrnitostí brusných prostředků“, vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana LDF MZLU v Brně.

dne………………………………………. podpis studenta…….…………………….

Poděkování Mé poděkování za odborné vedení diplomové práce patří Ing. Josefu Hlavatému. Dále bych rád poděkoval společnosti TON a.s. v Bystřici pod Hostýnem za umožnění provádět měření a zapůjčení měřícího přístroje SJ-201P.

3

Jméno:

Bc. Radim Marušák

Název diplomové práce:

Porovnání kvality broušeného povrchu

bukových nábytkových dílců kombinací různých zrnitostí brusných prostředků Abstrakt Předmětem diplomové práce je analyzovat kvalitu broušeného povrchu bukových dílců na strojní zařízení používaném ve společnosti TON a.s. Bystřice pod Hostýnem. Stanovit škálu brusiv pro dvoustupňové broušení v odpovídající kvalitě pro vyhovující jakost povrchu. Ze získaných měření vytvořit účelný nástroj pro vrchový management jakosti v TON a.s. Dále také navrhnout opatření, která by vedla ke zefektivnění procesu broušení na daném strojním zařízení. Name:

Bc. Radim Marušák

Subjekt of bachelor thesis:

Comparing the quality of cut surface of

beech furniture parts combination of grit abrasives Abstrakt The subject of this thesis is to analyze the quality of the cut surface of beech parts for machinery used in the company and TON a.s. Bystrice Hostýnem below. Determine the range for two-stage grinding abrasives of suitable quality for satisfactory surface quality. The collected measurements to create an effective management tool for the surface quality of the TON a.s. and We also propose measures that would streamline the process of grinding on the machinery.

Klíčová slova: Brusný pás, kvalita broušeného povrchu, životnost brusného pásu, drsnost povrchu dřeva, Ra, Rz. Key words: Belt, the quality of ground surface, abrasive belt life, wood surface roughness, Ra, Rz.

4

Anotace Na základě laboratorních výsledků a opatření vedoucí ke zkvalitnění broušení na stroji „FC 8“, lze konstatovat, že nejvhodnější kombinací brusiv je brusivo se zirkokorundovým posypem Sia Siaron 2800 P 100 a P 150. Tato kombinace drží nejdéle pracovní ostrost brusného pásů při střední úrovni drsnosti povrchu (Ra). Při procesu broušení, je také nutné důsledně dbát na technický stav strojního zařízení, včasnou výměnu brusiv a kvalifikované personální obsazení strojního zařízení. Annotation Based on laboratory results and measures to improve the grinding machine "FC 8“, we can say that the best combination of abrasives to the abrasive Zirko-korund strewn Sia Siaron 2800 P 100 P 150th This combination keeps working long sharp abrasive belts at moderate levels of surface roughness (Ra). During the grinding process, it is also necessary to strictly observe the state of the art machinery, abrasives and timely exchange of skilled manpower machinery.

5

OBSAH OBSAH ....................................................................................................................................................... 6 1

ÚVOD................................................................................................................................................ 9

2

CÍL PRÁCE.................................................................................................................................... 10

3

LITERÁRNÍ ČÁST........................................................................................................................ 11 3.1

O SPOLEČNOSTI ....................................................................................................................... 11

3.2

DEFINICE A ZÁKLADNÍ POJMY UVEDENÉ V TÉTO PRÁCI ........................................................... 12

3.3

OPERACE BROUŠENÍ ................................................................................................................ 12

3.3.1

Poznatky o broušení........................................................................................................... 12

3.4

FAKTORY A JEJICH INTERAKCE V PRECESE BROUŠENÍ .............................................................. 13

3.5

KINEMATIKA PROCESU BROUŠENÍ, TVORBA TŘÍSKY, OPOTŘEBENÍ NÁSTROJE .......................... 15

3.5.1

Tvorba třísky ...................................................................................................................... 16

3.5.2

Opotřebení brusného prostředku ....................................................................................... 17

3.6

BRUSIVO A BRUSNÉ PROSTŘEDKY............................................................................................ 20

3.6.1

Rozdělení brusiv................................................................................................................. 20

3.6.2

Konstrukce a složení brusného prostředku ........................................................................ 22

3.6.3

Druh posypu....................................................................................................................... 25

3.6.4

Spoje brusných pásů .......................................................................................................... 26

3.6.5

Optimalizace životnosti brusného prostředku .................................................................... 27

3.6.6

Skladování brusných prostředků ........................................................................................ 27

3.7

HODNOCENÍ KVALITY POVRCHU .............................................................................................. 28

3.7.1

Vizuální metoda ................................................................................................................. 28

3.7.2

Porovnávací metoda .......................................................................................................... 28

3.7.3

Dotykové metody................................................................................................................ 29

3.7.4

Bezdotykové snímače ......................................................................................................... 31

3.8

ZÁKLADNÍ POJMY TÝKAJÍCÍ SE HODNOCENÍ KVALITY POVRCHU .............................................. 32

3.8.1

Drsnost............................................................................................................................... 32

3.8.2

Vlnitost ............................................................................................................................... 32

3.8.3

Tvar povrchu...................................................................................................................... 33

3.9

FILTRY POVRCHU..................................................................................................................... 33

3.9.1

Cut-off ................................................................................................................................ 33

3.9.2

Typy parametrů.................................................................................................................. 34

3.10

BRUSKY NA DŘEVĚNÉ MATERIÁLY .......................................................................................... 36

3.10.1 3.11

SDRUŽENÉ STROJE PRO DVOUSTRANNÉ OBRÁBĚNÍ TVAROVÝCH DÍLCŮ SEDACÍHO NÁBYTKU .. 38

3.11.1 4

Pásová orbitální bruska ................................................................................................ 36 Dvoustranný kopírovací boční obráběč ........................................................................ 38

VÝCHODISKY ŘEŠENÍ DANÉ PROBLEMATIKY ................................................................ 40

6

5

MATERIÁL A METODIKA PRÁCE.......................................................................................... 41 5.1

POUŽITÝ MATERIÁL ................................................................................................................. 41

5.1.1

Použité druhy dřevin .......................................................................................................... 41

5.1.2

Použité brusné prostředky.................................................................................................. 41

5.2

POUŽITÉ ZAŘÍZENÍ A POMŮCKY ............................................................................................... 43

5.2.1

Kopírovací stroj „FC 8“ se čtyřmi frézovacími jednotkami a čtyřmi brousícími jednotkami 43

5.2.2

Drsnoměr „ SJ – 201 P“.................................................................................................... 45

5.2.3

Stolní halogenová lampa Spektra L 460 35/50W ............................................................... 46

5.2.4

Pomůcky............................................................................................................................. 46

5.3

6

METODIKA PRÁCE ................................................................................................................... 47

5.3.1

Analýza současného stavu broušení na provoze 12, dílna strojního obrábění „B“........... 47

5.3.2

Natavení a kalibrace drsnoměru SJ-201 P ........................................................................ 47

5.3.3

Zkušební materiál a postup měření .................................................................................... 48

5.3.4

Nastavení stroje ................................................................................................................. 48

5.3.5

Seřízení stroje před obráběním .......................................................................................... 49

5.3.6

Nastavení řezných podmínek.............................................................................................. 51

5.3.7

Osazení stroje brusnými prostředky................................................................................... 51

VÝSLEDKY.................................................................................................................................... 52 6.1

ANALÝZA SOUČASNÉHO STAVU DRSNOSTI POVRCHU NA PROVOZE 12, DÍLNA STROJNÍHO

OBRÁBĚNÍ „B“ ....................................................................................................................................... 52

7

6.1.1

Kombinace brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120 hodnoty Ra, Rz ...................................... 53

6.1.2

Kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 120 hodnoty Ra, Rz .............................. 55

6.1.3


6.1.4


6.1.5


DISKUSE ........................................................................................................................................ 63 7.1

HODNOCENÍ SOUČASNÉHO STAVU BROUŠENÍ NA PROVOZE 12 DÍLNA STROJNÍHO OBRÁBĚNÍ „B“ 63

7.2

HODNOCENÍ DRSNOSTI POVRCHU A ČAS OTUPENÍ PŘI KOMBINACI BRUSIVA SIS SIATUR JJ,

ZRNITOST P 80 A P 120 .......................................................................................................................... 64

7.3

HODNOCENÍ DRSNOSTI POVRCHU A ČAS OTUPENÍ PŘI KOMBINACI BRUSIVA SIS SIARON 2800,

ZRNITOST P 100 A P 120 ........................................................................................................................ 64

7.4


ZRNITOST P 100 A P 180 ........................................................................................................................ 64

7.5


ZRNITOST P 120 A P 180 ........................................................................................................................ 65

7.6


ZRNITOST P 100 A P 150 CELKOVÁ ŽIVOTNOST ...................................................................................... 65

7

7.7 7.7.1 7.8

KVALITATIVNÍ NÁSTROJ PRO MANAGEMENT JAKOSTI .............................................................. 67 Grafické znázornění intervalu drsnosti pro zvolené kombinace brusiv ............................. 68 OPERACE VEDOUCÍ KE ZKVALITNĚNÍ PROCESU BROUŠENÍ NA „FC 8“...................................... 69

7.8.1

Otáčení brusného válce...................................................................................................... 69

7.8.2

Použití oscilace brusného pásů při broušení širších dílců................................................. 70

7.8.3

Ofukování brusných pásů................................................................................................... 70

7.8.4

Nasvětlení povrchu halogenovou lampou .......................................................................... 72

7.8.5

Chyby obsluhy stroje.......................................................................................................... 74

8

ZÁVĚR............................................................................................................................................ 75

9

SUMMARY .................................................................................................................................... 77

10

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY .......................................................................................... 79

11

SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK ........................................................................................... 81

PŘÍLOHY................................................................................................................................................. 84

8

1

ÚVOD V posledních letech je sedací nábytek vnímán spíše jako solitér, než jen jako

interiérová sestava jednotlivých kusů židlí. Víme, že dřevo je anizotropní materiál. I náš zákazník si je tohoto faktu do určité míry vědom, ale také si žádá kvalitu, kterou při dnešních technologiích lze dosáhnou. Každá židle je složena z několika dílců. Tyto dílce jsou zhotoveny každá z jiné části stromu, ve většině případů i každá ze stromu jiného. V tomto okamžiku nám do výroby vystupují další faktory, které nám výrazným způsobem ovlivňují kvalitu a jakost povrchu výrobku. Proto je úkolem výrobce navrhnout a provést taková opatření, která by vedla ke snížení nestejnosti povrchu dílců židle. Výrobce musí sestavit operace v takovém sledu, aby dosáhl co nejvyšší kvality povrchu svého výrobku, které budou z jeho pohledu nejlépe vyhovující. V této chvíli nastane problém, jak tuto stanovenou ideu plnohodnotně řídit. V současné době existuje mnoho přístrojů na měření drsnosti povrchu. Umí měřit nespočet hodnot a vytvořit 3D simulaci povrchu. Velkou nevýhodou je, že toho vyhodnocení je časově náročné a pořizovací náklady takového zařízení jsou vysoké. Pro nábytkářský průmysl jsou dostačující přístroje dotykové, které pracují na indukčním principu. V nábytkářské výrobě se broušení řadí k operacím, které jsou velmi časově a finančně náročné. Při broušení se snažíme docílit co nejhladšího povrchu dílce, aby následující technologické operace byly co nejméně pracné a málo nákladné. V běžné praxi se kvalita vybroušeného povrchu posuzuje nejčastěji hmatem a zrakem. Jenže každý člověk má jiné citové vnímání. Jeden z dvojce zhodnotí , že vybroušený povrch dřeva má vyhovují kvalitu a druhý řekne, že kvalita povrchu se zdaleka nepřibližuje ani standardu. Z toho plyne, že i v nábytkářském průmyslu musíme zavádět takové metrologické procesy, které se využívají v převážné míře ve strojírenství. V procesu broušení je třeba dobře znát vzájemné interakce mezi dřevem, strojem, nástrojem a materiály používané na povrchovou úpravu dřeva a velmi možná často opomíjenou i relativní vlhkosti vzduchu.

9

2

CÍL PRÁCE Hlavním cílem této diplomové práce je analyzovat kvalitu broušeného povrchu

bukových dílců na strojní zařízení používaném ve společnosti TON a.s. Bystřice pod Hostýnem. Analyzovat současnou kvalitu broušeného povrchu bukových nábytkových dílců sedacího nábytku při dvoustupňovém broušení. Stanovit škálu brusiv pro dvoustupňové broušení v odpovídající kvalitě pro vyhovující jakost povrchu. Analyzovat použití brusných prostředků v různých kombinacích zrnitostí a stanovit metodiku měření broušeného povrchu. Analyzovat drsnost povrchu, jak se mění v závislosti na otupení brusného prostředku. Navrhnout opatření, která by vedla ke zefektivnění procesu broušení na daném strojním zařízení. Ze získaných měření vytvořit účelný nástroje pro vrchový management jakosti.

10

3

LITERÁRNÍ ČÁST

3.1 O společnosti V současnosti se sortiment TON a.s. Bystřice pod Hostýnem dělí na čtyři větší celky - židle, židle barové, křesla, a dětský nábytek. V poledních třech letech došlo ke zvětšení robustnosti převážně v sortimentu křesel. Což má za následek zvětšení dimenzí jednotlivých dílu křesel i zvětšení povrchu dílců (Obr. 1), který je třeba důkladně opracovat, aby výrobek dosahoval výborné jakosti u zákazníka. Nejvíce vad se projevuje na vysokých opěradlových deskách a na loketnících. Jedná se o dvě největší plochy na celé konstrukci křesla, kde už zákazník může pozorovat špatné opracování při broušení. Špatné opracování se následně umocní dokončením vodou ředitelnými nátěrovými hmotami, kdy dojde ještě k většímu zvýraznění vad. Proto se společnost snaží navrhnout takové technologické postupy, kde by bylo využito pouze dvoustupňové broušení, z důvodu toho, že stroj na kterém probíhá frézování a broušení je vybaven pouze dvěmi brusnými jednotkami z obou stran. Pokud by se tohoto předpokladu dosáhlo, není nutné brousit dílce třetím brusem.

a)

b)

Obrázek 1 a) Žídle 313 412, b) Židle 313 740

11

3.2 Definice a základní pojmy uvedené v této práci Broušení - technologická operace, která slouží vyrovnání a vyhlazení broušeného povrchu Brusné zrno - minerál, který má určitou velikost upravenou mletím nebo drcením Houževnaté zrno - zrno, které má vyhovující pevnost a dobře odolává mechanickému zatížení Brusný prostředek - soustava velkého počtu zrn na určitém podkladovém materiálu Brusný pás – soustava brusných zrn umístěných na papírovém nebo textilním podkladu spojený v nekonečný pás určený pro strojní broušení Životnost brusného pásu – doba, po kterou je pás schopen vytvářet povrch určité drsnosti Drsnost – charakteristika povrchu po mechanickém obrábění Odchylka od geometrického tvaru – jakákoliv odchylka od vyžadovaného tvaru Ra – průměrná aritmetická úchylka posuzovaného profilu Rz – největší výška posuzovaného profilu je součet výšky nejvyššího výstupku profilu a hloubky nejnižší prohlubně profilu v rozsahu základní délky

3.3 Operace broušení Broušení je proces, který je zařazený do třídy třískového obrábění dřeva. Je základní metodou vyrovnávání povrchu dřeva a používá se nejenom na vyrovnání surových a zadýhovaných konstrukčních desek, ale i na vyrovnávání povrchu upraveného tmelením, vyplňováním a podkladovými brusnými foliemi.1 3.3.1

Poznatky o broušení Broušení je v podstatě řezání, při němž se brousícím prostředkem, nejčastěji

brusným pásem postupně odstraňují nerovnosti obráběného dílce, aby se vyhladil na požadovaný stupeň hladkosti. Nerovnosti, které jsou před operací broušení na povrchu obráběného dílce jsou způsobeny předcházejícími operacemi, kterými jsou řezání, frézování, místa zatlačená do dřeva upínáním obrobku v různých přípravcích při předcházejících operacích, stopy po zatlačených třískách, pilinách nebo zborcení dřeva. 1

TRÁVNÍK, Arnošt. Technologické procesy výroby nábytku. Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2007. 234 s. ISBN 978-80-7375-056-5.

12

Všechno, co požadované hladkosti stojí v cestě se musí zbrousit, tzn. roztřískovat tak, aby se povrch co nejrychleji zarovnal a vyhladil na požadovaný stupeň. Brousící proces se tedy skládá z hrubého broušení, kterým se vyrovnávají nerovnosti a z jemného broušení, kterým se povrch vyhlazuje2 3.3.1.1 Pří výrobě nábytku se broušení uplatňuje za účelem •

vyrovnání a hlazení povrchu

•

zvýšení adheze nátěrových látek

•

zvýšení estetické krásy dřeva

•

zvýšení ochrany dřeva

Při identifikaci technologického procesu broušení, je třeba určit a zkoumat činitelé determinující drsnost a vlnitost povrchu jako vlastnost, která charakterizuje jakost povrchu a také obrus, jako ukazatel výkonnosti brusiva.

3.4 Faktory a jejich interakce v precese broušení Dělí se na tři základní faktory: •

faktory charakterizující brusný prostředek – nástroj

•

faktory vztahující se k obráběnému materiálu

•

vzájemná interakce stroj – nástroj – obrobek3

Obrázek 2 Faktory ovlivňující kvalitu broušeného povrchu 2

DRÁPELA, Jindřich a kolektiv. Výroba nábytku - technologie. Praha : SNTL, 1980. 479 s. BANSKI, Adrián. Fyzikálno - mechanické javy v interakcii drevo – nástroj v procese brúsenia rastlého dreva. Zvolen, 2004. 104 s. Dizertační práce. Technická univerzita vo Zvolene Drevárska fakulta Katedra obrábania dreva. 3

13

Druh obráběného materiálu: Tvrdé druhy dřev se brousí lépe než měkké. Měkké dřevo má pružnější vlákna, která se při broušení vtlačují do povrchu dřeva a po broušení (zejména po navlhčení plochy) znovu vystupují. Směr broušení: Nejvyšší jakosti broušení se dosáhne tzv. křížovým broušením. První broušení se provede větším zrněním kolmo na vlákna, čímž se rychle odstraní hrubé nerovnosti a docílí se rovný povrch. Po brusném prostředku však zůstávají na povrchu broušeného dílce rýhy, které se odstraní následným broušením jemnějším zrněním podél vláken. Křížové broušení se uplatňuje především u plošných nábytkových dílců. Na širokopásových a válcových bruskách vykonává brusný prostředek současně s hlavním pohybem také oscilační pohyb do stran. Oscilace brusných pásů je výkyv přítlačného prvku i s brusným pásem do stran. Při oscilaci brusného pásu se obrus (odbroušená hmota) zvyšuje až o 50 %. Zvýšený výkon brusného prostředku se vysvětluje tím, že brusná zrna při styku s obráběnou plochou neprocházejí stejným místem plochy, ale jejich dráhy se křižují pod úhlem, který je závislí na zdvihu oscilace. Oscilační zdvih se pohybuje mezi 2 – 12 mm.4 Řezná rychlost nástroje: Řezná rychlost má významný vliv na výkon i kvalitu broušení. U pásových a válcových brusek se za horní hranici považuje řezná rychlost 40 m.s-1, u kotoučových brusek 55 m.s-1. Do určité meze, která je podle typu brusek, brusného prostředku, dřeviny a dalších činitelů asi 25 m.s-1, se zvyšováním řezné rychlosti zvyšuje i jakost obroušené plochy. Platí zásada, že pro tvrdé dřeviny je vhodnější vyšší řezná rychlost a pro měkké dřeviny nižší.5 Posuvná rychlost obrobku: Posuvná rychlost při broušení se pohybuje mezi 8 až 16 m.min-1 a závisí na jakosti povrchu obrobku před broušením. Čím je povrch drsnější, tím je nutný delší kontakt mezi broušeným povrchem a brusným prostředkem. To znamená, že posuvná rychlost musí být nižší.6

4

KŘUPALOVÁ, Zdeňka. Technologie II : pro II. ročník SOU oboru truhlář pro výrobu nábytku. 1. vydání. Praha : Sobotáles, 2002. 116 s. ISBN 80-85920-91-3. 5 UHLÍŘ, Alois. Technologie II : pro studijní obor Nábytkářství. 3. přepracované vydání. Praha:Informatorium, 2003. 190 s. ISBN 80-7333-008-3. 6 KŘUPALOVÁ, Zdeňka. Technologie II : pro II. ročník SOU oboru truhlář pro výrobu nábytku. 1. vydání. Praha : Sobotáles, 2002. 116 s. ISBN 80-85920-91-3.

14

Vlhkost dřeva: Vlhkost dřeva ovlivňuje výrazně jakost broušení. Při vyšší vlhkosti se dřevní vlákna chovají jako pružná, pod tlakem se vtlačují do pórů dřeva a následně se znovu zvedají. Vlhkost dřeva ovlivňuje i výkon při broušení, protože se stoupající vlhkostí se měrný obrus zmenšuje. Vlhkost dřeva má proto činit 8 ± 2%, max. 12 %. I při této vyšší vlhkosti lze dosáhnout dobře vybroušené plochy, protože teplo, které se vyvíjí mezi obrobkem a brusným prostředkem, vysouší povrchovou vrstvu dřeva, čímž se snižují počáteční rozdíly vlhkosti. Přítlak – přítlačná síla při broušení: Přítlačná síla je důležitým faktorem působícím na intenzitu broušení, jakost povrchu a celý průběh procesu broušení. Se zvyšující se přítlačnou silou se zvyšuje úběr materiálu, avšak vzrůstá nebezpečí zatlačování vláken do pórů (povrchu), což je nežádoucí pro následující povrchovou úpravu, zejména moření. Se zvyšováním přítlaku se zvyšuje namáhání pásu, a tím se zkracuje jeho životnost. Optimální velikost přítlaku se volí podle druhu dřeviny a podle původní a požadované jakosti povrchu.7

3.5 Kinematika procesu broušení, tvorba třísky, opotřebení nástroje V předcházející kapitole jsem se věnoval faktorům vtahujících se převážně ke kvalitě broušeného povrchu. V této části se budu důkladně hovořit o kinematice s tvorbě třísky v procesu broušení. Broušení je charakterizováno jako velmi složitý proces obrábění dřeva. Vše vyplívá z toho jakým tvarem nástroje působíme na obrobek. Za jednoduché řezání je považováno takové, kde jsou dodrženy tyto podmínky: •

otevřený řez

•

přímkový tvar ostří (řezné hrany)

•

konstantní úběr třísky

•

úhel φ0 = 0°

•

konstantní řezná rychlost8

7

UHLÍŘ, Alois. Technologie II : pro studijní obor Nábytkářství. 3. přepracované vydání. Praha:Informatorium, 2003. 190 s. ISBN 80-7333-008-3. 8 BANSKI, Adrián. Fyzikálno - mechanické javy v interakcii drevo – nástroj v procese brúsenia rastlého dreva. Zvolen, 2004. 104 s. Dizertační práce. Technická univerzita vo Zvolene Drevárska fakulta Katedra obrábania dreva.

15

3.5.1

Tvorba třísky Zvláštní charakter má tvorba třísky v podmínkách mikrogeometrie broušeného

povrchu. Brousné zrno při svém pohybu vytváří rýhu do obrobené plochy a obrobena plocha je tvořena soustavou rýh, které po celé ploše na sebe navazují.

Obrázek 3. Schéma tvoření rýhy na povrchu obrobku, při obrábění zrnem ve tvaru krystalu

Samotné broušení (složité řezání) probíhá ve třech základních částech: 1) Tření hřbetu brusného zrna o obráběnou plochu 2) Stlačení materiálu v oblasti náběhu zrna do materiálu 3) Přeřezání vláken Ljubimov (1976), z hlediska tvorby třísky uvádí následující závěry: I kdyby byly brusná zrna stejně vysoká, nedojde k odstranění problému, aby se brusná zrna zařezávala stejně, vliv anatomické stavby dřeva (jarní – letní dřevo). Délka řezu jednotlivých zrn je taktéž různá. Na tvorbu třísky má vliv poloměr zaoblení brusného zrna. Tříska se začne tvořit až při větší hodnotě, než je poloměr zaoblení zrn; dlouho dochází k plastické deformaci materiálu bez tvorby třísky. Různá rozteč mezi zrny a jejich různé uspořádání na povrchu brusného prostředku způsobuje, že mnohá zrna následují po předchozích ⇒ tvoří se tříska různých tvarů a typů, tloušťka třísek se mění od několika mikrometrů po desítky mikrometrů. Mnohá zrna sledují už jen vyrytou dráhu předešlým zrnem - tedy netvoří třísku. Některé zrna se během záběru lámou nebo se vylomí z podkladu. V těchto případech řezání končí dříve, než je doba kontaktu s obráběným povrchem. Třísky při broušení jsou velmi rozdílné, tzn. tvar a rozměr. V procesu se tudíž nezíská systematicky opakující se tříska. Počet aktivních zrn na 1mm2 brusného prostředku se pohybuje v rozmezí 10 až 15%. Postupně po dobou broušení se 25 až

16

30% zrn vylomí z pojiva nebo se zanese, ⇒ počet aktivních zrn se neustále snižuje, dochází tedy k opotřebení brusného prostředku.9 3.5.2

Opotřebení brusného prostředku Opotřebení brusného zrna je postupná změna jeho mikrogeometrie, kdy dochází

k zvětšování rozměrů ploch tvořících skutečnou řeznou hranu. Zvětšuje se poloměr křivosti, což má za následek ztrátu schopnosti řezat. Opotřebení je projevem tření a odporu materiálu - dřeva, proti vnikání řezného nástroje. Tento odpor materiálu je způsoben: •

pevností dřevného materiálu při přeřezávání dřevních vláken brusným zrnem

•

ohybovou deformací odřezávané třísky

•

třením třísky o čelo zrna

•

třením hřbetu a bočních ploch brusného zrna o obráběnou plochu

Při broušení probíhá buď otupení nástroje nebo se využívá jeho samoostření. Samoostření brusného prostředku nastává v důsledku vylamování částí nebo celých zrn z pojiva. Po vydrolení pojiva pak začínají pracovat nová zrna, takže pracovní plocha nástroje se neustále obnovuje. Tato schopnost obnovování je význačnou, specifickou vlastností brusných nástrojů.

9

BANSKI, Adrián. Fyzikálno - mechanické javy v interakcii drevo – nástroj v procese brúsenia rastlého dreva. Zvolen, 2004. 104 s. Dizertační práce. Technická univerzita vo Zvolene Drevárska fakulta Katedra obrábania dreva.

17

3.5.2.1 Základní mechanismy opotřebení brusiva

Obrázek 4. Základní mechanismy opotřebení brusných zrn [a) otěr řezných částí (vrcholů) zrn brusiva, který je doprovázen vznikem více, či méně hladkých plošek; b) mikroskopické porušování (štěpení) zrn s oddělováním malých úlomků; c) porušení celých zrn - s oddělováním celých částí zrna; d) úplné vylamování zrn z pojiva; e) porušení zrna působením chemických vlivů ve styku brusného zrna a obráběného materiálu; f) zanesení prostoru mezi zrny třískami a brusným odpadem]

Typ [a; b] je způsob opotřebení typický pro nástroj, který pracuje s omezenou nebo žádnou schopností samoostření. Pro brusná zrna často převládá opotřebení křehkým lomem, což je způsobeno vlastnostmi materiálu zrna. Mezi brusným zrnem a povrchem obrobku nastává tření a postupné zaoblování zrna, čímž se řezná síla zvětšuje. V důsledku větší řezné síly se naruší zrno a odlomí se jeho částice, čímž vznikne několik (2 až 3) hran. Rozměrnost zrn se tím zvětší a řezná síla o něco poklesne. Pokud je však zrno nedostatečně upevněné, vytrhne se z pojiva celé. Pokud zůstane, probíhá jeho opotřebení zaoblováním vrcholové části. Tento proces končí v případě [d], když už síla, která působí na zrno, nestačí na další porušování zrna a zrno se vyhladí, ztrácí rozměrnost. Na opotřebení zrnu se objevuje charakteristická ploška s určitou drsností.

Obrázek 5. Průběh porušování zrna [a) postupné porušování v průběhu broušení; b) štípání zrna vlivem elementárních sil; c) opotřebené zrno brusiva; 1, 2) charakteristická ploška s určitou drsností]10

10


18

3.5.2.2 Zanášení brusného prostředku Při prvním záběru brusného zrna vzniká tříska, která se zaklíní do mezery mezi brusnými zrny. Při druhém záběru se dostane znovu totéž zrno do kontaktu s obrobkem a nově vzniklá tříska posouvá předchozí hlouběji do mezery. Při dalších záběrech se může mezera zcela zaplnit třískou. V tom případě nástroj ztrácí své řezné vlastnosti a přestává brousit materiál. Dochází k přímému kontaktu a tření mezi brusným prostředkem, který je zanesen a nemá žádné funkční plochy k broušení. Tudíž nedochází k broušení, ale ke hlazení nebo leštění. V konečné fázi tohoto stádia dojde k povrchovému spálení broušeného materiálu.

Obrázek 6. Zanášení brusného prostředku třískou v průběhu broušení11

3.5.2.3 Průběh otupení brusného prostředku Je charakterizován křivkou, která se nazývá opotřebení brusného prostředku v čase.

Obr. 8. Křivka opotřebení brusného prostředku12

11


19

Je složena ze tří fází: První fáze - počáteční ostrost: křivka otupení má degresivně klesající tendenci. V této fázi dochází k odlamování a vylamování brusných zrn, otupování má za následek vzestup množství účinných řezných hran. Druhá fáze - ve fázi pracovního ostrosti - křivka lineárně klesá. V této oblasti sledujeme pokles agresivity brusného prostředku. Proces broušení se vyznačuje konstantním průběhem. Třetí fáze - fázi otupení - křivka má silně progresivní charakter. V této fázi otupení nastává v důsledku silného zaoblení vrcholů zrn a zanášení mezer mezi brusnými zrny.13

3.6 Brusivo a brusné prostředky Brusivem je materiál, který vykazuje stejnou nebo větší tvrdost než opracovávaný objekt a je odolný vůči teplotě i chemickým reakcím, který je dostatečně houževnatý, aby odolával mechanické destrukci. Používá se v podobě brusných zrn volných, nebo ve formě brusných nástrojů. Volná zrna jsou oddělené úlomky brusného materiálu. Brusné nástroje lze označit též jako vázaná brusná zrna, jde o zrna spojená v definovaný geometrický tvar, nejčastěji brusný kotouč, nebo brusný papír.14 3.6.1

Rozdělení brusiv Přírodní

Syntetická

- přírodní pemza

- syntetická pemza

- pazourek

- syntetický korund

- granát

- karbid křemíku

- smirek

- zirkon

- přírodní korund

12

TRÁVNÍK, Arnošt. Technologické procesy výroby nábytku. Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2007. 234 s. ISBN 978-80-7375-056-5. 13 BANSKI, Adrián. Fyzikálno - mechanické javy v interakcii drevo – nástroj v procese brúsenia rastlého dreva. Zvolen, 2004. 104 s. Dizertační práce. Technická univerzita vo Zvolene Drevárska fakulta Katedra obrábania dreva. 14 www.gemologie.turnovec.cz [online]. 2008. Využití petrologie a mineralogie v průmyslu brusiva. Dostupné z WWW: .

20

Přírodní brusiva se používají méně, protože se jejich výskyt v přírodě se snižuje, nebývají chemicky čistá (mohou špinit broušené plochy) a u mnohých nevyhovuje tvrdost požadavkům. Syntetická brusiva se v posledních letech uplatňují stále více z důvodu jejich chemické čistoty, jednolité tvrdosti a jejich inertnosti se dřevěnými materiály, které jsou bohaté na třísloviny.15 Syntetická pemza - dodává se v kusech, nebo prášku. Kusová se používá k broušení lakových filmů za mokra, prášková slouží k plnění pórů a ručnímu leštění. Hlavními součástmi syntetické pemzy jsou karbid křemíku, křemitý písek a kysličník hlinitý, spojené vhodným pojicím prostředkem. Podle požadovaných tvrdostí a jemností se pemzový kámen vypaluje v žáru 900° až 1200°C. Syntetický korund - elektrokorund - vyrábí se tavením hydroxidu hlinitého (bauxitu). Je ostrý, tvrdý, houževnatý, tvrdost 9 - 9,5. Je to nejpoužívanější brusivo na dřevo. Hydroxid hlinitý obsahuje značné množství kysličníku hlinitého, který se v elektrické peci za žáru 2200°C taví a rafinuje, aby se z něho vyloučily nečistoty. Bývá znečištěn železem, křemíkem a titanem. Pro výrobu syntetického korundu se surový bauxit nejdříve praží, aby se zbavil chemicky vázané vody. Vlastní rafinace bauxitu probíhá tak, že se ve formě bílého kouře odděluje část křemíku a zbytek se slučuje se železem. Žárem roztavená sloučenina klesá pro svou hmotnost do spodních vrstev, kdežto specificky lehčí kysličník hlinitý zůstává nahoře. Další oddělení se děje již mechanicky. Rafinace je ukončena po odstranění železa, titanu a ostatních nečistot. Někdy se musí přetavovat, má-li se dosáhnout dobré jakosti. Po ukončení procesu se nechá získaný korund buď v peci ztuhnout a teprve po vychladnutí se z pece vyjímá, anebo se tuhnutí provádí mimo pec, odpichem, prováděným vždy po 6 hodinách, při kterém roztavený korund vytéká do připravených forem.16 Karbid křemíku - (carbokorundum) je sloučenina křemíku s uhlíkem (SiC), která se vyrábí v elektrických pecích při teplotě 2100 až 2200 °C. Výchozí surovinou je 15

KŘUPALOVÁ, Zdeňka. Technologie II : pro II. ročník SOU oboru truhlář pro výrobu nábytku. 1. vydání. Praha : Sobotáles, 2002. 116 s. ISBN 80-85920-91-3. 16 HOUDEK, Jaromír. Broušení dřeva. 1. vydání. Praha : Státní nakladatelství technické literatury, 1953. 128 s.

21

křemíkový písek a látky obsahující uhlík (koks a antracit). Výrobní proces se zakládá na křemíkování uhlíkových částic parami kyseliny křemičité. Technický křemík se vyrábí v třech druzích. Zelený karbid křemíku s obsahem asi 97% SiC je tvrdší, ale méně houževnatý, používá se zejména pro ostření nástrojů ze slinutých karbidů. Černý karbid křemíku má černou nebo tmavomodrou barvu a kovový lesk. Obsahuje minimálně 95% SiC. Používá se často na broušení kovů s malou pevností v tahu (šedá litina, bílá litina, měď, mosaz, hliník, křehké druhy bronzu apod.).17 Zirkon - zirkon, chemicky křemičitan zirkoničitý, krystalizuje ve čtvercové soustavě. Název tohoto nerostu je odvozen od prvku zirkonia, kterého obsahuje 67,1 %. Zirkon tvoří sloupcovité krystalky s jednoduchými krystalovými tvary čtvercové soustavy. Jeho tvrdost značně kolísá mezi 6,5 až 7,5. Barva je většinou hnědá, žlutohnědá, červenohnědá, vzácně je zelenavý, modrý nebo čirý. Má silný diamantový, v některých případech pouze pryskyřičný lesk.18 3.6.2

Konstrukce a složení brusného prostředku

Obrázek 7. Konstrukce složení brusného prostředku

Konstrukce brusného pásu nebo archu se skládá z následujících vrstev: Podkladový materiál - kromě toho, že podkladový materiál nese pojivo, také přenáší výkon brousícího stroje na povrch. To znamená, že největší zrna, která vyžadují od brousícího stroje více výkonu, také potřebují silnější podkladový materiál. Podkladový materiál je z papíru, plátna nebo polyamidové síťoviny. Nejpoužívanější je

17

BANSKI, Adrián. Fyzikálno - mechanické javy v interakcii drevo – nástroj v procese brúsenia rastlého dreva. Zvolen, 2004. 104 s. Dizertační práce. Technická univerzita vo Zvolene Drevárska fakulta Katedra obrábania dreva. 18 Www.oko.yin.cz [online]. 2004 . Zirkon. Dostupné z WWW:

22

papír pro nízkou cenu a hladký povrch (nevzniká velké napětí mezi brusným pásem a přítlačným zařízením, které je způsobeno vzájemným třením), má ale poměrně malou tahovou pevnost. Plátna jsou pevná, ohebná, ale jsou dražší a mají vysokou průtažnost. Nejvíce se z nich používá keprové plátno. Pro širokopásové a hranové brusky se nejvíce používá kombinace plátna a papíru.19 Podle normy ČSN 22 4010 (Brusivo, brousící materiály a pojiva. Klasifikace) Je definována gramáž papíru a tuhost tkaniny takto: Papírový podklad

Označení tkaniny dle stupně flexibility

A – do 80 g/m2

X – bavlněná tkanina, tažná

B – 80 - 105 g/m2

J – bavlněná tkanina, lehká

C – 105 - 125 g/m2

XF – bavlněná tkanina, těžká, flexibilní

D – 125 - 160 g/m2

JF – bavlněná tkanina lehká, vysoce flexibilní

2

E – 200 - 250 g/m

YY – polyesterová tkanina, velmi tažná

F – 250 - 300 g/m2

YX – polyesterová tkanina, tažná20

Pojivo – základní vrstva - tvoří lůžko pro brusné zrno a připojuje zrno k podkladu. Používají se pojiva přírodní a syntetická. Z přírodních je nejpoužívanější kožní klih, který je cenově dostupný a pružný, neodolává však vodě ani teplu (teplem při broušení měkne a zrna mohou vypadávat). Ze syntetických se používají močovinoformaldehydové (UF) a fenolformaldehydové (PF) pryskyřice, které jsou odolnější, ale málo pružné. Pojivo – krycí vrstva - částečně zalévá brusná zrna a zabraňuje tak jejich vyvrácení z podkladu a současně chrání podkladovou vrstvu před účinkem vlhka a tepla. Používají se syntetické pryskyřice. Pryskyřice se ve výrobních procesech nanáší ve dvou vrstvách, před a po nanesení brousícího zrna. Kombinace klihu a pryskyřice v těchto dvou vrstvách určují čtyři kvalitativně i cenově odlišné druhy brusných prostředků.21 19

KŘUPALOVÁ, Zdeňka. Technologie II : pro II. ročník SOU oboru truhlář pro výrobu nábytku. 1. vydání. Praha : Sobotáles, 2002. 116 s. ISBN 80-85920-91-3. 20 Norma ČSN 22 4010; Brusivo, brousící materiály a pojiva. Klasifikace 21 TRÁVNÍK, Arnošt. Technologické procesy výroby nábytku. Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2007. 234 s. ISBN 978-80-7375-056-5.

23

3.6.2.1 Brusné zrno – je definováno parametry Tvrdost je prvořadou podmínkou. Čím je brusivo tvrdší, tím je způsobilejší k broušení, a tím je také brusný prostředek trvanlivější. Měřítkem tvrdosti brusiv je Mohseova stupnice, která má rozsah od 1 do 10 (nejtvrdší s číslem 10 je diamant). Požadovaná tvrdost brusiv na dřevo je 7 - 9,5.

Obrázek 8. Vlastnosti brusných zrn (srovnání pevnosti, tvrdosti, křehkosti)22

Tvar brusného zrna ovlivňuje hlavně řeznou schopnost, a tedy i vnikání do dřeva. Nejlépe vyhovuje brusivo s ostrohrannými krystalky, musí však mít i náležitou tvrdost, protože ostrohranné brusivo se rychleji otupuje. Pro broušení lakových filmů však musí být naopak brusivo se zaoblenými hranami a křehčí, aby nevytvářelo hluboké rýhy na lakovaném povrchu. Houževnatost je důležitá k tomu, aby se zrno při broušení nedrolilo a neznehodnocovalo brusný prostředek. Velikost brusného zrna se je závislá na dvou pohledech. Hrubá zrna mají větší úběr dřevní hmoty, zanechávají však větší stopy - rýhy. Proto se používají pro vyrovnání ploch. Pro vyhlazení se používají prostředky s menšími zrny. Velikost zrn je zohledněna v tzv. čísle zrnitosti, které udává, kolik zrn se vejde v třídících sítech do

22

KWH Mirka Ltd. Efektivní broušení dřeva [online]. [s.l.] : [s.n.], 2007. Dostupné z WWW: .

24

plochy jednoho čtverečního palce (palec = coul = 25,4 mm). Čím vyšší je číslo zrnění, tj. čím více brusných zrn se na tuto plochu vejde, tím je brusivo jemnější. 23 Označení zrnitosti se provádí podle evropských standardů FEPA nebo amerických ANSI. Příklad označení podle FEPA (P 120). Označení podle ANSI (120). Rozdělení zrnitosti je následovné: zrnitost P 40 – hrubé zrno; zrnitost P50 – 80 – střední zrno; zrnitost P 90 – 120 – jemné zrno; zrnitost P 150 – 280 – velmi jemné zrno; zrnitost P 320 – 400 – velmi jemné zrno na leštění laků.24 3.6.3

Druh posypu Brusné zrno se na podkladový materiál fixováno dvěmi vrstvy pryskyřice. Posyp

se provádí dvěma způsoby a to mechanicky (obyčejný) nebo tzv. orientovaný nános v elektrostatickém poli. Vtlačení zrnek do pojiva se volí tak, aby se zrna snadno nevylamovali, ale přitom aby dostatečně z pojiva vyčnívaly. Podle množství naneseného zrna na podkladový materiál určujeme tři druhy posypu: •

otevřený - nosný materiál je pokryt asi na 50% brousicím zrnem

•

polootevřený - nosný materiál je pokryt na 75% brousicím zrnem

•

hustý - nosný materiál je brousicím zrnem pokryt celoplošně25

Obrázek 9. Princip nánosu brusného zrna na podklad26

23

KŘUPALOVÁ, Zdeňka. Technologie II : pro II. ročník SOU oboru truhlář pro výrobu nábytku. 1.vydání. Praha : Sobotáles, 2002. 116 s. ISBN 80-85920-91-3. 24 KWH Mirka Ltd. Efektivní broušení dřeva [online]. [s.l.] : [s.n.], 2007. Dostupné z WWW: . 25 BANSKI, Adrián. Fyzikálno - mechanické javy v interakcii drevo – nástroj v procese brúsenia rastlého dreva. Zvolen, 2004. 104 s. Dizertační práce. Technická univerzita vo Zvolene Drevárska fakulta Katedra obrábania dreva.

25

3.6.4

Spoje brusných pásů Spoj na brusném pásu je velmi výrazný faktor, který ovlivňuje nejenom životnost

pásu, ale i stabilitu pásu na stroji a také se výrazným způsobem podílí na kvalitě vybroušeného povrchu. Spoj bývá nejslabším článkem na brusném pásu, kde dohází k přetržení, proto se výrobci snaží neustále vymýšlet různé variace spojení. Ve spoji také nejrychleji nastává proces zanesení brusného pásu a od tohoto místa pokračuje dále. Varianty spojení brusných pásů jsou uvedeny na obr.10.

Obrázek 10. a) spojení na tupo pro plátěné brusné pásy s podlepením; b) standardní spojení papírových brusných pásů s brusnými zrny v oblasti spoje; c) standardní spojení plátěných brusných pásů s brusnými zrny v oblasti spoje; d) prosté spojení pro plátěné brusné pásy; e) vlnitý řez, sinusové spojení na tupo, podlepené, pro papírové a plátěné brusné pásy; f) spojení na tupo pro plátěné brusné pásy s podlepením shora27

26

Www.siamotive.com [online]. 2008 [cit. 2011-02-12]. Sis Abrasives. Dostupné z WWW: . 27 Www.efesys.cz [online]. 2009 [cit. 2011-02-12]. EFESYS s.r.o. Dostupné z WWW: .

26

3.6.5

Optimalizace životnosti brusného prostředku Životnost pásu můžeme snadno optimalizovat správným brousicím vybavením a

jeho řádným využíváním. •

pro každou operaci broušení zvolit správný typ brusky, kotouče nebo brusné podložky

3.6.6

•

zvolit správnou tvrdost a průměr válce

•

správně seřídit brusku

•

zvolit správnou zrnitost

•

zvolit optimální posyp

•

zvolit vhodnou rychlost broušení

•

použít výkonné odsávací zařízení

•

dělat pravidelnou údržbu stroje

Skladování brusných prostředků Pokud se budeme řídit některými ze základních pravidel uskladnění brusných

pásů, můžete zjistit, aby pásy zůstali nepoškozené a zachová se jejich plnohodnotný funkční potenciál. •

pásy skladovat až do doby, kdy mají být použity v originálních neotevřených obalech

•

pokud byli pásy vyjmuty ze svých obalů, vyndejte je zcela z pytlů tak, aby se zabránilo jejich vystavení nerovnoměrné vlhkosti vzduchu

•

byly-li pásy vyndány ze svých obalů, pověste je horizontálně

•

pokud stojí na zemi, mohou být rozdíly ve vlhkosti mezi vrchním a spodním koncem příliš vysoké

•

pásy musejí mít při zavěšení dostatek prostoru, abychom zabránili jejich vzájemnému odírání

•

vhodná teplota skladování je 15–25 °C

•

relativní vlhkost vzduchu by měla být 35–60 %, aby si pásy udržely svůj tvar nikdy pásy nevystavujte na přímé sluneční světlo28

28

KWH Mirka Ltd. Efektivní broušení dřeva [online]. [s.l.] : [s.n.], 2007. Dostupné z WWW: .

27

3.7 Hodnocení kvality povrchu 3.7.1

Vizuální metoda Nejstarší a zároveň nejjednodušší metoda, která spočívá pouze na vnímání

povrchu lidským okem. Tato metoda je v metrologii velmi málo používaná, protože s ní nedokážeme dosáhnout tak velkých přesnosti. Jak metoda funguje? Materiál s hodnoceným povrchem položíme na světlo, v případě potřeby použijeme lupu a můžeme sledovat stopy po obrábění, směr stop po obrábění, defekty nebo škrábance vzniklé na povrchu.29

Obrázek 11. Vizuální kontrola povrchu dřeva

3.7.2

Porovnávací metoda Metoda je založena opět na lidském vnímání. Oproti vizuální metodě je vjem

realizován dotykem. Musí však být na každý hodnocený materiál vytvořeny porovnávací stupnice tzv. etalony, podle kterých se hodnotí. Metoda funguje tak, že pouhým dotykem na hodnoceném vzorku a vnímání jeho drsnosti se nalezne na porovnávací stupnici podobný povrch o podobné drsnosti. Je to metoda velmi jednoduchá, která je ale závislá na lidském faktoru.

29

SVATOŠ, Michal. Kvalita povrchu při frézování. Brno, 2009. 56 s. Bakalářská práce. Mendelova univerzita.

28

Obrázek 12. Vzorkovnice drsnosti frézovaných povrchů dřeva (hodnocení Rz podle ČSN 014451; 1 – 16µm, 2 – 32 µm, 3 – 63 µm, 4 – 125 µm, 5 – 320 µm, 6 - 630 µm

3.7.3

Dotykové metody Tyto metody jsou již poněkud přesnější a vyvinutější oproti předchozím dvěma

metodám. Přístroje sloužící pro toto měření se nazývají drsnoměry. Většinou se skládají z nějaké posuvné a měřící jednotky, raménka (dokáže se pohybovat vodorovně ve směru posuvu v ose x, a výškově v ose z) a různého typu snímače. Nevýhodou těchto snímačů je, že při vyvinutí větší působící síly mohou způsobit na povrchu snímaného vzorku škrábance nebo nevratný defekt. 3.7.3.1 Indikční snímač Diamantový hrot na snímacím raménku je posouván po povrchu. Vertikální pohyb hrotu při přechodu výstupků a prohlubní je indukčním měřidlem převáděn na elektrický signál. Pro tento systém je charakteristická malá měřící síla, což minimalizuje nebezpečí poškození měřeného povrchu. Snímač disponuje vysokým rozlišením, lze měřit s vysokou přesností. S indukčním snímačem je také možné měřit i vnitřní povrchy.30

30


29

Obrázek 13. Popis činnosti indukčního snímače

3.7.3.2 Interferometrický laserový snímač Dnes jeden z nejpřesnějších snímačů. Jako jednotka délky se využívá vlnová délka světla helium neonového laseru 0,633 mikrometru. Světlo se nechá na sledovaném předmětu odrazit zpět a počítají se vlnové délky, které se vejdou do proběhnuté dráhy světla. Vlnové délky se sledují pomocí interference světla. Měřící paprsek vráceným zrcadlem předmětu se nechá v interferometru interferovat s referenčním paprskem odraženým od pevného zrcadla. Vlnové délky měřícího paprsku se v místě interference posouvají a mění fázi k referenčnímu paprsku s frekvencí úměrnou rychlosti předmětu. Snímací fotodioda snímá intenzitu interferovaného světla - každé zatmění reprezentuje jednu vlnovou délku. V základním uspořádání s jednofrekvenčním laserem je snímaná frekvence nulová, je-li předmět v klidu. Bez dalších opatření nelze rozpoznat směr pohybu. Kolísání intenzity paprsku je snímáno jako pohyb předmětu. Tento snímač má extrémně vysokou přesnost a linearitu, velký rozsah při vysokém rozlišení, které není závislé na rozsahu snímače.

Obrázek 14. Interferometrický snímač31

31


30

3.7.4

Bezdotykové snímače

3.7.4.1 Fotometrické hodnocení Spočívá ve snímkování povrchu obrobku CCD kamerou, která je umístěna na stojanu nad snímanými vzorky s možností výškového přenastavení osvětleného snímaného objektu. Princip metody je velmi jednoduchý a funguje tak, že snímaný vzorek se umístí pod kameru, nastaví se osvětlovač a nechá se snímat obraz vzorku. Poté se pomocí softwarového vybavení po nastavení správného digitálního měřítka vyhodnotí vzniklé výsledky. Touto metodou lze pouze vyhodnotit hloubku a šířku vzniklé vlnky. 3.7.4.2 Laserový triangulační jímač (PSD) Snímač pracuje na principu triangulační metody. Úzký laserový svazek generovaný polovodičovým laserem je odražen od objektu zpět. Změna vzdálenosti objektu, a tudíž změna úhlu, pod kterým je svazek odražen zpět, se ve snímači projeví jako změna místa na detektoru, kam svazek dopadne. PSD (Position Sensitive Device) je fotocitlivý prvek, u nějž se protékající proud mění v závislosti na poloze dopadu laserového paprsku. Závislost proudu na místě dopadu světla je silně nelineární. O linearizaci a vyhodnocení polohy se stará mikroprocesor. V tomto uspořádání dosahuje snímač doby odezvy kratší než 1 ms. Tyto údaje jsou vyhodnoceny mikroprocesorem uvnitř snímače. Mezi výhody tohoto snímače patří jeho vysoká rychlost (až 50,000/s), dokáže snímat hrany až do 90 deg a také jeho poměrně nízká cena. Do nevýhod se řadí proměnlivá velikost bodu, nedokáže snímat zastíněné oblasti a má pouze omezené rozlišení. 3.7.4.3 Konfokální (CLA) snímač Princip činnosti konfokálního snímače spočívá v tom, že bíle světlo rozloženo a optikou se spektrální aberací je směřováno na kontrolovaný povrch Optika rozloží světlo podle vlnových délek a v každém bodě povrchu je zaostřena jen určitá vlnová délka. Světlo odražené z povrchu prochází otvorem, který propustí jen světlo zaostřené vlnové délky.Spektrometr vychýlí světlo na CCD senzor, kde je každému bodu přiřazena prostorová poloha (souřadnice bodu X, Y a výška v dané poloze Z). Mezi výhody tohoto snímače patří rychlé snímání ve vysokém rozlišení a vysoká přesnost. 31

3.8 Základní pojmy týkající se hodnocení kvality povrchu Pro správné nastavení a použití měřících přístrojů, ale i pro další vyhodnocování výsledků je vyžadována znalost několika pojmů. Mezi tyto pojmy se řadí různé typy profilů, filtrů, parametrů. Definice pojmů jsou převzaty z norem ČSN EN ISO. 3.8.1

Drsnost Nejmenší nerovnosti vznikající v procesu výroby, např. působením řezného

nástroje nebo brousícího zrna. Drsnost je spíše důsledkem technologie dokončování, než působením technologického zařízení. Proces výroby povrchu zanechává na povrchu stopy. Uspořádání stop má periodický nebo náhodný charakter. Působením „odtrhávání“ mikročástic materiálu při obrábění nebo malých vad na ostří nástroje vznikají i jemnější složky struktury povrchu.

Obrázek 15. Grafické znázornění drsnosti

3.8.2

Vlnitost Představuje rozměrnější nerovnosti, na které je superponována drsnost a většinou

jsou způsobeny technologií obrábění, kmitáním nebo deformací obrobku, příp. pnutím v materiálu. Vlnitost je dále přisuzována především vlastnostem obráběcího stroje a nástroje např. nevyváženost a nepřesnost seřízení nástroje, házivost hřídele apod.32

Obrázek 16. Grafické znázornění vlnitosti

32


32

3.8.3

Tvar povrchu Největší nerovnosti profilu povrchu, které vznikají bez ohledu na drsnost

a vlnitost. Úchylku tvaru povrchu nejčastěji způsobuje nedostatečné tuhé upnutí obráběné součásti nebo úchylky vodících ploch strojů, příp.deformace součásti

Obrázek 17. Tvar povrchu

Výše uvedené defekty povrchů se nikdy na měřeném povrchu nevyskytují samostatně, ale v určité kombinaci. Je však potřeba každý popsaný typ nerovnosti hodnotit zvlášť. Z tohoto důvodu se používají měřicí přístroje různých typů filtrů pro jejich oddělení. Použitím správného filtru je základem věrohodného měření.

3.9 Filtry povrchu Filtr je základní prvek procesu měření parametrů struktury povrchu, který rozčlení strukturu povrchu na složky podle rozteče nerovností (tvar, vlnitost a drsnost). Správná volba filtru je základem objektivního měření. Měřící systém v případě absolutního měření nebo měření s optickým snímačem data neupravuje (tzn. jsou bez filtrace). Filtr je přidáván až po zpracování příslušným softwarem v PC nebo v měřícím přístroji. 3.9.1

Cut-off Mezní vlnová délka představuje délku, při které začíná být filtr účinný. Zatímco

základní délka je fyzikální veličinou (délka kontrolovaného povrchu), mezní vlnová délka (cut-off) je funkcí softwaru. Vlnové délky závisí na nerovnostech povrchu. Při volbě mezní vlnové délky je rozhodující charakter struktury kontrolovaného povrchu. K volbě mezní vlnové délky cut-off existuje řada doporučení, např. v ISO 4288. V každém případě by měla být volba hodnoty cut-off prováděna až po změření velikosti roztečí nerovností (výstupků a prohlubní) profilu, vytvořených technologickým procesem. Doporučuje se nastavovat filtr profilu v hodnotě odpovídající asi pětinásobku rozteče nerovností. Pro volbu velikosti cut-off musí být rozhodující charakter 33

kontrolovaného povrchu a ne jeho velikost nebo délka. Pro věrohodnou analýzu povrchu je možné volit hodnoty Cut-off až do délky stop nerovností na povrchu.33

Obrázek 18. Základní délka (Cut-off)

3.9.2

Typy parametrů •

R-parametr = parametr vypočítaný z profilu drsnosti

•

P-parametr = parametr vypočítaný ze základního profilu

•

W-parametr = parametr vypočítaný z profilu vlnitosti

Tyto parametry jsou určeny pro hodnocení 2D povrchu 3.9.2.1 Nejčastěji měřené hodnoty v metrologii povrchu Ra (µm) průměrná aritmetická úchylka posuzovaného profilu je nejpoužívanějším parametrem hodnocení povrchu v běžné praxi. Význam Ra je podmíněn správnou volbou vyhodnocované délky ln. Parametr Ra však nedává žádnou informaci o tvaru nerovností povrchu, popisuje pouze průměr povrchových nerovností. Hodnotu Ra je tak nutné často doplnit dalšími údaji, jako je základní délka měření, způsob zpracování, uspořádání a směr nerovností, apod.

Obrázek 19. Grafické znázornění hodnoty Ra

33


34

Rz (µm) největší výška posuzovaného profilu je součet výšky nejvyššího výstupku profilu a hloubky nejnižší prohlubně profilu v rozsahu základní délky.

Obrázek 20. Grafické znázornění hodnoty Rz

Rt (µm) celková výška profilu je součet výšky nejvyššího výstupku profilu a hloubky nejnižší prohlubně profilu v rozsahu vyhodnocované délky.34

Obrázek 21. Grafické znázornění hodnoty Rt

34


35

3.10 Brusky na dřevěné materiály Brusky jsou stroje pro broušení plošných i tvarovaných dílců, které upravují jejich rozměry, tvar a jakost. Brusky patří k nejrozšířenějším strojům k opracování dřeva. Používají se ve všech fázích výroby dřevěných výrobků od egalizace konstrukčních desek až po operace dokončování nátěrových hmot. Brusky dělíme na: •

kotoučové

•

válcové a) egalizační b) k broušení zadýhovaných ploch

•

pásové brusky a) úzkopásové b) širokopásové

•

bubnové brusky

•

kombinované brusky

•

speciální brusky35

O širokopásových bruskách bylo již napsáno spoustu materiálu. V této části bych se rád věnoval bruskám speciálním, které se ve větším měřítku uplatňují k broušení povrchu ve výrobě sedacího nábytku. 3.10.1 Pásová orbitální bruska Tato bruska se používá výhradně na broušení zaoblených částí dílců, stržení hran na dílci nebo při broušení dílců nakulato. Stroj se skládá ze dvou brusných jednotek osazené na diskovém unášeči, vodících kolíků a podavače. Nevýhodou tohoto stroje je, že je zde uplatněno broušení napříč vláken a větší úběr materiálu při náběhu materiálu do stroje. Poloha brusných pásu je plynule přestavitelná podle charakteru broušeného dílce. Posuv dílce do stroje je taktéž měnitelný.

35

DRÁPELA, Jindřich a kolektiv. Výroba nábytku - technologie. Praha : SNTL, 1980. 479 s.

36

Obrázek 22. Orbitální pásová bruska od společnosti COMEC-Italy36

3.10.1.1 Horizontální pásová bruska pro podélné broušení Stroj se používá na broušení tvarových dílců. Skládá se ze dvou agregátu (podávací válec a brusná jednotka). Brusná jednotka se skládá z brusného pásu, který obíhá okolo dvou válců. Brusný válec pogumovaný a opatřen drážkami. Brusná jednotka je doplněna oscilačním pohybem pásu, což zvyšuje efektivitu a kvalitu broušení. Po průchodu dílce strojem se obrousí vždy jen jedna plocha. Úběr třísky se nastavuje manuálně. Na brusce se tedy dají brousit dílce hnuté maximálně ve dvou rovinách o mim. poloměru zaoblení 300 mm. Při broušení užších dílců je vhodné brousit je v párech pro lepší rovinnost broušení a výkonnost stroje.

36

Propagační materiály společnosti COMEC-Italy

37

Obrázek 23. Horizontální pásová bruska pro podélné broušení od společnosti COMEC-Ilaty37

3.11 Sdružené stroje pro dvoustranné obrábění tvarových dílců sedacího nábytku 3.11.1 Dvoustranný kopírovací boční obráběč Stroj je určen pro dvoustranné frézování a broušení kolmých i profilových bočních ploch masivních dřevěných dílců. Skládá se ze společného stojanu, obráběcích jednotek, z posuvného upínacího suportu , příčníku s upínkami, s ovládací a kontrolní aparatury. Na společném podélném stojanu jsou systematicky po obou stranách umístěny dvě obráběcí jednotky. První jednotky ve směru posuvu je frézovací, druhá brousící. Posuvný upínací suport se pohybuje ve vedení stolu po vodící tyči. Posuv suportu je odvozen od kombinovaného hydraulického válce. Na suport je připevněna šablona, na nichž se pneumatickými upínkami upínají obráběné dílce. Upínky lze podélně i výškově přestavovat. 37

Propagační materiály společnosti COMEC-Italy

38

Šablony potřebné pro obrábění tvarových dílců se zhotovují přesně podle tvaru dílce. Jsou zhotoveny z masivního dřeva, oceli nebo pertinaxu stroj pracuje automaticky je obsluhován jedním pracovníkem. Při obrábění se dílce vkládají a posuvný upínací suport a jsou na něm pneumatiky upínány. Po upnutí dílce se stroj uvede do chodu, posuvný suport projde strojem, po obrobení se dílce vrací do výchozí polohy, dílec se uvolní, pracovník jej odloží na paletu a upíná další přířez.38 Společnost TON a.s. v současné době ještě disponuje čtyřmi těmito obráběči v různých kombinacích.

Obrázek 24. Dvoustranný kopírovací boční obráběč (1- frézovací jednotka, možnost naklápění; 2brousící jednotka)

1 38

JANÍČEK František, Stroje a zařízení, pro 1. až 4. ročník SPŠ dřevařských, oboru truhlářství, SNTL, Praha 1979

39

4

VÝCHODISKY ŘEŠENÍ DANÉ PROBLEMATIKY •

analýza současného stavu kvality broušení na podélných kopírovacích frézkách „FC 8“

•

navrhnout optimální rozsah brusných prostředků pro dvoustupňové broušení na „FC 8“

•

vytvořit optimální řezné podmínky pro brusivo, vzhledem k různorodosti sortimentu

•

stanovit dobu otupení jednotlivých variant brusných prostředků

•

navrhnout opatření, která by vedla ke zkvalitnění procesu broušení na „FC 8“

•

vytvořit účelný nástroj pro management jakosti v TON a.s.

40

5

MATERIÁL A METODIKA PRÁCE

5.1 Použitý materiál Pro měření byly využity surově hlazené dílce opracované na kopírovacím stroji „FC 8“. Jednalo se převážně o přední nohy, opěradlové desky 313 412, opěradlové nohy a opěradlové obloučky. 5.1.1

Použité druhy dřevin •

Výhradně buk (Fagus Silvatica)

Charakteristika: Buk je naší nejrozšířenější listnatou dřevinou. Bukové dřevo světle až středně hnědé barvy. Strojně se bukové dřevo opracovává velmi dobře, ruční zpracování je dosti obtížné. Dobře přijímá lepidla, spojování hřebíky je pro značnou tvrdost obtížné, pro vruty je nutno předvrtávat otvory. Výborně se soustruží, frézuje a brousí. Opracované povrchy jsou hladké, odolné proti poškození, snadno přijímají mořidla i laky. Zásadním limitem v použití bukového dřeva je jeho nestabilita v kontaktu s vlhkostí. Po namočení nabobtná, následně se seschne, obvykle i popraská. Při delší expozici ve vlhku bývá často napadeno hnilobou. Bukové dřevo se tedy nehodí tam, kde se mohou vyskytovat větší výkyvy vlhkosti a teplot. Mechanické vlastnosti: Hustota dřeva při 12% vlhkoti je 720 kg/m3, čelní tvrdost je cca. 61 MPa, jedná se o dřevo středně těžké, ale tvrdé. Sesychavost radiální – 5,8 %, tangenciální – 11,8 % - spíše nestabilní dřevo.39 5.1.2

Použité brusné prostředky

5.1.2.1 Brusivo EKAMANT Ekamant je největší švédský výrobce brusiva na podkladě. Jeho produkty najdou uplatnění hlavně v dřevozpracujícím průmyslu, ale jsou také vhodné na broušení plastů

39

DRÁPELA, Jindřich a kolektiv. Výroba nábytku - technologie. Praha : SNTL, 1980. 479 s.

41

a laků. Ekamant je znám pro svou špičkovou kvalitu produktů. Ekamant je vynálezcem antistatické vlastnosti brusiva a je neustále jedničkou na tomto poli.40 5.1.2.2 Brusné pásy Sia Abrasives Firma sia Abrasives je jedním z největších výrobců brusiv se sídlem ve Švýcarsku. Sia Abrasives ze zabývá hlavně vývojem, výrobou, prodejem brusných archů a pláten všech navazujících systémů pro broušení a povrchovou úpravu, v oblasti kovoobrábění i pro dřevozpracující průmysl. Pro zkoušky byly použity brusiva Sia Siaron 2800, zrnitosti P 100, 120, 150, 180 Použití a vlastnosti brusiva Sia Siaron 2800: Vhodné pro broušení Výhody Druh posypu Hustota posypu Podkladový materiál Úběr Životnost Nebezpečí ucpání brusných mezer Stabilita pásů

měkká ocel / uhlíkové oceli nerez / nerez plechy titan slitiny mědi / mosaz / litiny Velmi vysoká hranová stabilita, vysoká odolnost proti trhání. Podložka s velmi vysokou stabilitu a nízkou průtažností Zirko - kurund Uzavřený YY- tkanina, polyester Velmi vysoký Velmi dlouhá Nízká Vysoce stabilní

Brusivo Sia Siatur JJ 2936 Vhodné pro broušení Výhody Druh posypu Hustota posypu Podkladový materiál Úběr Životnost Nebezpečí ucpání brusných mezer Stabilita pásů

40

Měkká dřeva, tvrdá dřeva, MDF desky Velmi adaptabilní pro křivky a zaoblení, velmi vysoká rozměrová stabilita Korund Uzavřený Tkanina JJ Vysoký Dlouhá Nízká

Www.brusivoro.cz [online]. 2008 [cit. .

Stabilní

2011-02-21].

42

Brusivo.

Dostupné

z

WWW:

5.2 Použité zařízení a pomůcky 5.2.1

Kopírovací stroj „FC 8“ se čtyřmi frézovacími jednotkami a čtyřmi brousícími jednotkami

Obrázek 25. Kopírovací stroj „FC 8“ od společnosti Paolino Bacci41

Kopírovací stroj „FC 8“ je vhodný pro přesné frézování a broušení nejmodernější generace. Na jedno upnutí dílce ve stroji se opracovávají vždy dvě protilehlé plochy. Frézovací jednotky mohou být osazeny rovinnými i tvarovými frézami. Posuvy a řezné rychlosti obráběcích jednotek se dají plynule měnit. Kolem celého stroje je protihluková (bezpečnostní) kapotáž.

41

Propagační materiály společnosti Paolino Bacci

43

Technické parametry stroje: Maximální pracovní délka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2500 mm Maximální pracovní výška. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 mm (210, 250 mm opt.) Maximální pracovní šíře. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 500 mm (660 mm opt.) Maximální rychlost pracovního stolu. . . . . . . . . . . . . 30 m / min Maximální rychlost stolu nazpět. . . . . . . . . . . . . . . . . 100 m / min Motory frézovací jednotky. . . . . . . . . . . . . . . . . ….. ..10 kW Motory brousící jednotky. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ….4 kW Průměry vřeten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………….. 40 mm Otáčky vřeten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …….....8600 ot / min (plynule měnitelné) 5.2.1.1 Frézovací nástroje Stroj „FC 8“ je osazen čtyřmi vícebřitými frézovacími hlavami

Obrázek 26. Vícebřitá frézovací hlava od společnosti Vydona

Parametry: D = 120 mm SB = 180 mm BO = 40 mm HW pájené břitové destičky Jednořadá šroubovice = 16 řad zubů Směr otáčení = prává, levá 44

5.2.2

Drsnoměr „ SJ – 201 P“ Přenosný drsnoměr „SJ–201 P“ byl vyvinut za účelem jednoduchého a rychlého

určení parametrů drsnosti. Posuvovou jednotku je možné vyjmout z vyhodnocovací jednotky a zajistit tak měření i v úzkém prostoru. Přístroj SJ–201 P může pracovat jak se síťovým adaptérem, tak i na akumulátor, což je velmi výhodné pro použití v dílenském provozu. Standardně je SJ–201 P vybaven sériovým rozhraním RS-232 C a výstupem DIGIMATIC. Díky tomu je možné pracovat s počítačem i bez něj, nebo také s přímým napojením na hardware nabízený firmou Mitutoyo. Sériové rozhraní a nastavovací tlačítka pokud se nepoužívánají, kvůli bezpečnosti zajišťují krytkou. Funkce Auto-Sleep šetří baterie, protože po 30 sekundách od skončení používání se přístroj automaticky vypne.

Obrázek 27. Drsnoměr SJ – 201 P

Rozsah měření Snímací metoda Snímací hrot Poloměr hrotu Měřená délka

Osa z -350µm Osa x -12,5 mm

Měřící /přítlačná síla

0,75 mN

Indukční metoda

Profily

Prim.prof. (P); Prof. drsnosti (R)

Diamant

Parametry

Ra, Ry, Rz, Rt, Rp, Sm, S, Pc, R3z, mr, A1, A2, Rq, Rk, Rpk, Rvk, Mr 1, Mr 2

2µm

Normy drsnosti

DIN, ISO, ANSI, JIS

0,25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm

Filtr

2CR-75%, 2CR-75% (fázové korig.), Gausuv

Tabulka 1. Technické parametry přístroje SJ-201 P

45

5.2.3

Stolní halogenová lampa Spektra L 460 35/50W

Obrázek 28. Stolní halogenová lampa Sektra L 460 35/50W

Stolní lampa, včetně halogenové žárovky JC, objímka pro jednopaticovou žárovku JC-G6,35, max. výkon žárovky 50 W, IP20, materiál plast/kov, rozměry 135x395 mm.

5.2.4

Pomůcky Hrotový vlhkoměr, pracovní stůl, stojan pro drsnoměr, coloxilové mořidlo B 150,

brusnou peřinku, vodou ředitelný základní lak, vodou ředitelný vrchní lak.

46

5.3 Metodika práce 5.3.1

Analýza současného stavu broušení na provoze 12, dílna strojního obrábění „B“ Před zahájení zkoušek na kombinaci a životnost brusiv z různých zdrojů, byla

nejprve provedena analýza současného stavu kvality broušení dílců opracovaných na „FC 8“, širokopásových bruskách a bruskách speciálních. U těchto strojních zařízení se používá dvou hodnot finálního broušení (tzn. P 150 a P 180). U tohoto měření šlo o to ověřit, zda je možné při dvoustupňovém broušení na „FC 8“ dosáhnout vyšší kvality povrchu vhodnou volbou kombinace brusiva. Z výroby bylo náhodně vybráno 25 různých dílců, na kterých bylo posuzováno 36 ploch. Na každé ploše byla provedena 3 měření. Každé měřené místo bylo označeno ryskou. Účel tohoto značení spočíval v tom, aby se snímací jednotka přikládala vždy na stejné místo.U dílců se měřila drsnot povrchu, jak se mění v procesu povrchové úpravy (tzn. dílce byly změřeny surové, namořené, dokončené základním lakem, po mezibrusu, po nánosu vrchního laku. Výsledky byly statisticky analyzovány. 5.3.2

Natavení a kalibrace drsnoměru SJ-201 P Před zahájením měření je třeba drsnoměr nejprve nakalibrovat podle referenčního

vzorku (etalonu drsnosti). Kalibrace je velmi jednoduchá. Není ji nutné provádět před každém měření. Je vyžadována pouze při vyjmutí posuvové jednotky z hlavy přístroje nebo při transportu. Parametry byly nastaveny následovně: •

norma ISO 1997

•

filtr PC 50

•

cut-Off 2,5 x 5

•

měřené parametry: Ra, Rz

Po nastavení těchto podmínek a parametrů je přístroj připraven k měření. Tvarové dílce se přístrojem dají měřit třemi způsoby. Když je dílec dostatečně široký min. 12 cm a mezi přední a zadní časti snímací hlavy je rovina, dá se snímací hlava položit přímo na měřený dílec. Při měření, např. přední nohy, nebo boční plochy opěradlových noh musíme využít minimálně tří tloušťkově totožných dílů k vytvoření roviny, na kterou

následně můžeme položit měřící hlavu drsnoměru. Pokud, ale měříme dílce, jako jsou např. přední a zadní plochy opěradlových noh, boční plochy područek, využijeme stojan do kterého upneme snímací hlavu, kterou vyrovnáme do roviny a samotný dílec taktéž fiksujeme k pevné podložce, aby během měření nedošlo k pohybu. 5.3.3

Zkušební materiál a postup měření Pro měření drsnosti bylo převážně použito předních noh 500 a 900 řady, pro

rychlost přípravy dílců na měření. Celkem bylo provedeno okolo 1000 měření. Od nasazení brusných pásů do stroje se vždy v intervalu 20 minut náhodně odebíraly tři kusy předních noh. Na délce nohy (450 mm), byly provedeny tři měření. V tomto intervalu se pokaždé získalo 5 hodnot.

a) b) Obrázek 29 a) zkušební materiál; b) postup měření ( červené rysky - polohy měření, zelené rysky – měřené plochy)

5.3.4

Nastavení stroje Stroj se programuje pomocí CAM systému od společnosti Paolino Bacci. Program

vytváří programátoři, ale i na samotném stroji lze provést jakoukoliv změnu především v řezných podmínkách. Před zahájením frézování je nutné na pojezdový stůl vložit podložku pro daný typ obráběného vzoru. Podložka slouží k vyvýšení obráběného 48

materiálu nad stůl a vymezení polohy. Úkolem obsluhy je také seřízení horních pneumatických upínek a bočních dorazů.

Obrázek 30 Nastavení stroje před frézováním ( 1- horní pneumatické upínky, 2 – boční dorazy, 3 – podložka)

5.3.5

Seřízení stroje před obráběním Poslední operací, kterou obsluha musí provést, že do stroje vsadí obráběné dílce

a „sjede“ je s manuálním ovladačem.

Obrázek 31. Kinematické schéma pohybu jednotlivých obráběcích jednotek a jejich číslování

49

Obsluha musí provést tyto kroky •

krok 1 – zapne frézovací jednotky 1 a 2, provede frézování

•

krok 2 – vypne jednotky 1 a 2, zapne jednotky 3 a 4, provede frézování

•

krok 3 – vypne jednotky 3 a 4, zapne jednotky 5 a 6, provede broušení. Během procesu sleduje velikost mraku brusného prachu, jestli je u obou jednotek stejná. Pokud není provede vizuální kontrolu dílce a doladí úběr na ovládacím panelu stroje.

•

krok 4 – vypne jednotky 5 a 6, zapne jednotky 7 a 8 provede broušení. Během procesu sleduje velikost mraku brusného prachu, jestli je u obou jednotek stejná. Pokud není provede vizuální kontrolu dílce a doladí úběr na ovládacím panelu stroje. Změření rozměrů podle referenčního vzorku.

V tomto okamžiku je stroj připraven. Velikost úběru jednotlivých obráběcích jednotek Programuje se v opačném pořadí něž je syntaxe číslování obráběcích jednotek. Pro nastavení úběru brusných jednotek se vychází z předpokladu, že nastavení jednotek pro dvoustupňové broušení by mělo být: •

první jednotka

•

druhá jednotka 25%

75%

Obrázek 32 Grafické znázornění velikosti úběrů na přední noze 900 řady

50

Úběry pro každou jednoty jsou následovné: Jednotka 7 a 8

0,125 mm

Jednotka 6 a 5

0,375 mm

Jednotka 4 a 3

2 mm

Jednotka 2 a 1

zbylá část materiálu

5.3.6

Celkem na každou stranu 0,5 mm

Nastavení řezných podmínek

Číslo obráběcí jednotky

Otáčky (ot/min)

Řezná rychlost (m/s)

1

8500

53,4

2

8500

53,4

3

8500

53,4

4

8500

53,4

5

3000

18,8

6

3000

18,8

7

1000

6,28

8

1000

6,28

Tabulka 2 Natavení řezných podmínek

Rychlost posuvu vozíku do řezu 9 m/min 5.3.7

Osazení stroje brusnými prostředky

CNC stroj „FC 8“ , byl osazen brusnými prostředky v dané kombinaci: ČÍSLO SADY

TYP BRUSIVA

ZRNITOST

1

Sia siatur JJ 2936

P 80, P 120

2

Sia siaron 2800

P 100, P 120

3

Sia siaron 2800

P 100. P 150

4

Sia siaron 2800

P 120, P 180

Tabulka 3. Osazení stroje brusnými prostředky

Ve zkouškách také bylo použito brusivo EKAMANT RKJ v sadě P100 a P150. Toto brusivo bylo ze zkoušek vyřazeno z důvodu krátké životnosti. Po půl hodině došlo k pálení povrchu.

51

6

VÝSLEDKY

6.1 Analýza současného stavu drsnosti povrchu na provoze 12, dílna strojního obrábění „B“ Z měření vyplynulo, že současná kvalita broušeného povrchu je na dílně strojního obrábění velmi variabilní. Dalším faktem je, že kvalitu výsledného povrchu z velké části ovlivní drsnost povrchu před procesem dokončení. Výsledky byly následovné: Interval drsnosti broušeného povrchu před dokončením [Měřená hodnota Ra (µm)] 3,85-4,65 4,65-5,34 5,34-6,52

Interval drsnosti dokončeného povrchu [(moření, 1-ní nástřik, mezibrus, 2-hý nástřik) Měřená hodnota Ra (µm)] 1,67-1,90 1,90-2,50 2,50-3,44

Subjektivní zhodnocení povrchu

Výborná Vyhovující Méně kvalitní povrch

Tabulka 4. Hodnocení současného stavu na provoze 12, dílna strojního obrábění „B“

Všechny hodnoty jsou přiloženy v přílohách této práce

a)

b)

Obrázek 33 a) vzhled povrchu dílce po dokončení se vstupní drsností 6,49 Ra, konečná drsnost 3,40; b) vzhled povrchu dílce po dokončení se vstupní drsností 3,76 Ra, konečná drsnost 1,78 Ra

52

6.1.1

Kombinace brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120 hodnoty Ra, Rz

1s Střední hodnota 1s´ 2s

Obrázek 34 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120, hodnota Ra

Parametry měření Střední hodnota Chyba střední hodnoty Směrodatná odchylka Max Min Rozdíl Max-Min Počet měření Hladina spolehlivosti 1s 1s´ 2s 1s – 1s´ (68%) 1s – 2s (83%)

Výsledky měření 6,56 0,083 0,93 9,36 4,87 4,49 125 0,164 7,49 5,62 4,69 7,49 – 5,62 7.49 – 4,69

Tabulka 5 Výsledky kombinace brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120, hodnota Ra

53


Obrázek 35 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120, hodnota Rz


Výsledky měření 49,91 0,622 6,96 70,97 36,92 34,05 125 1,232 56,88 42,95 35,99 56,88 – 42,95 56,88 – 35,99

Tabulka 6 Výsledky kombinace brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120, hodnota Rz

54

6.1.2

Kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 120 hodnoty Ra, Rz


Obrázek 36 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 120, hodnota Ra


Výsledky měření 7,46 0,055 0,617 9,58 6,31 3,27 125 0,109 8,08 6,84 6,22 8,08 – 6,84 8,08 – 6,22

Tabulka 7 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 120, hodnota Ra

55


Obrázek 37 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 120, hodnota Rz


Výsledky měření 51,71 0,56 6,34 78,45 40,77 37,68 125 1,123 58,05 45,37 39,02 58,05 – 45,37 58,05 – 39,02


56

6.1.3


1s

Střední hodnota 1s´ 2s



Výsledky měření 5,36 0,044 0,49 6,22 4,27 1,95 125 0,087 5,86 4,87 4,38 5,86 – 4,87 5,86 - 4,38


57




Výsledky měření 41,68 0,49 5,50 57,38 29,50 27,88 125 0,973 47,18 36,18 30,68 47,18 – 36,18 47,18 – 30,68

Tabulka 10 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 180, hodnota Rz

58

6.1.4





Výsledky měření 4,37 0,036 0,41 5,72 3,57 2,15 125 0,072 4,78 3,96 3,55 4,78 – 3,96 4,78 – 3,55


59




Výsledky měření 33,12 0,32 3,63 44,36 24,61 19,78 125 0,64 36,76 29,49 25,85 36,76 – 29,49 36,76 – 25,85


60

6.1.5





Výsledky měření 5,92 0,036 0,72 9,07 4,20 4,87 395 0,071 6,65 5,19 4,47 6,65 – 5,19 6,65 – 4,47


61




Výsledky měření 44,23 0,34 6,82 68,50 28,36 40,14 395 0,675 51,05 37,40 30,57 51,05 – 37,40 51,05 – 30,57


62

7

DISKUSE

7.1 Hodnocení současného stavu broušení na provoze 12 dílna strojního obrábění „B“ Výsledky lze interpretovat následujícím způsobem: Drsnost mořených dílců: Zde se nedá vyslovit tvrzení, že by mezi drsností surových dílců a dílců po namoření

existovala

měřitelná

posloupnost.

V této

fázi

se

dřevo

chová

nekontrolovatelně. Vychýlení drsnosti bylo až o 5,23 Ra od surového stavu. Je to fáze, kdy se dřevo v celém výrobním procesu od vysoušení dostane opět k vodě a chce ji přijmout co nejvíce. Drsnost povrchu po moření je z velké části ovlivněna hustotou dřeva a částečně i směrem broušení. První nástřik vodou ředitelnou nátěrovou hmotou, základ (vysoce plnící) SENSOL: V tomto procesu došlo ke smočení a zatečení nátěrové hmoty do póru dřeva. Ale nedošlo k plnému zalití povrchu. Snížení drsnosti bylo v průměru o 2,78 Ra. Z tohoto faktu se dá usoudit, že tento vodou ředitelný lak není tak vysoce plnící jak udává výrobce. Mezibrus: Tato fáze je v procesu dokončení nenahraditelná. Kvalita mezibrusu byla shodná se standardem v TON a.s. Zde došlo ke snížení drsnosti v průměru o 3,62 Ra. Druhý nástřik vodou ředitelnou nátěrovou hmotou, vrchní lak SENSOL: V tomto procesu došlo k relativnímu zalití povrchu dřeva lakem. Pokles drsnosti se pohyboval v průměru o 1,36 Ra. Z měření vyplynulo, že pokud dosáhneme co nejnižší drsnosti dílce v procesu broušení je zaručena vyhovující kvalita povrchové úpravy při dvoustupňovém nánosu povrchové úpravy.

63

7.2 Hodnocení drsnosti povrchu a čas otupení při kombinaci brusiva Sis Siatur JJ, zrnitost P 80 a P 120 Hodnota Ra (viz. Obrázek 34.) Relativně krátký nástup pracovní ostrosti po 01:20 h. Pracovní ostrost se pohybuje v rozmezí do 05:00 h. Nebyly zaznamenány velké výchylky středních hodnot. Po 06:00 h pokles drsnosti střední hodnoty z 6,56 Ra na 5,82 pokles trval 01:40 h. Po 07:40 h nárůst hodnoty Ra. Stav otupení. Hodnota Rz (viz. Obrázek 35.) Tato hodnota nemá velkou vypovídací schopnost o charakteristice životnosti pásů a o tvaru měřeného povrchu. Dá se říci ze hodnota Rz je pouze doplňující k hodnotě Ra. U průběhu této hodnoty lze pozorovat, že u průměru naměřených dat se nevyskytují velké výchylky od střední hodnoty.

7.3 Hodnocení drsnosti povrchu a čas otupení při kombinaci brusiva Sis Siaron 2800, zrnitost P 100 a P 120 Hodnota Ra (Viz. Obrázek 36.) Krátký nástup pracovní ostrosti po 0:20 h. Pracovní ostrost se pohybuje v rozmezí do 05:20 h. Nebyly zaznamenány velké výchylky středních hodnot. Po 05:40 h pokles drsnosti střední hodnoty z 7,46 na 6,62 Ra, pokles trval 02:00 h. Byl velmi pozvolný. Po 07:40 h nárůst hodnoty Ra. Stav otupení. Hodnota Rz (viz. Obrázek 37.) Podobně jako v předcházejícím případě zde nebyly zaznamenány velké odchylky od střední hodnoty průběh v čase byl vcelku plynulý.

7.4 Hodnocení drsnosti povrchu a čas otupení při kombinaci brusiva Sis Siaron 2800, zrnitost P 100 a P 180 Hodnota Ra (viz. Obrázek 38.) Nástup pracovní ostrosti po 01:00 h. Pracovní ostrost se pohybuje v rozmezí do 02:40 h. Byly zaznamenány velké výchylky středních hodnot. Měřené hodnoty se do 03:00 h běhu seskupují blíže k sobě. Od 03:00 h se mezi hodnotami vytváří vyšší 64

rozestupy. Z tohoto průběhu se jednoznačně nedá vyslovit tvrzení o kvalitě a životnosti zvolené kombinace brusiva. Hodnota Rz (viz Obrázek 39.) Tato hodnota vykazuje podobný průběh jako hodnota Ra. Opět do 03:00 h běhu jsou hodnoty seskupeny pospolu. Od 03:00 h se u naměřených hodnot prokazuje velká variabilita

7.5 Hodnocení drsnosti povrchu a čas otupení při kombinaci brusiva Sis Siaron 2800, zrnitost P 120 a P 180 Hodnota Ra (viz. Obrázek 40.) Relativně krátký nástup pracovní ostrosti po 01:00 h. Pracovní ostrost se pohybuje v rozmezí do 02:00 h. Byly zaznamenány malé výchylky středních hodnot. Po 03:00 h pokles drsnosti střední hodnoty z 4,37 na 4,00 Ra, pokles trval 01:20 h. Po 05:00 h běhu opětovný nárůst hodnoty Ra z 4,00 na 4,60 Ra. Po 07:40 h opět pokles. Při této kombinaci nelze potvrdit kvalitu vybroušeného povrchu. Lze ale tvrdit, že mezi naměřenými hodnotami nejsou velké rozestupy. Hodnota Rz (viz. Obrázek 41.) Podobný průběh jako hodnota Ra. Zde lze také konstatovat, že měřené hodnoty se drží těsněji při sobě.

7.6 Hodnocení drsnosti povrchu a čas otupení při kombinaci brusiva Sis Siaron 2800, zrnitost P 100 a P 150 celková životnost Hodnota Ra (viz. Obrázek 42.) Pozvolný nástup pracovní ostrosti do 02:00 h. Pracovní ostrost se pohybuje v rozmezí 06:00 h. Nebyly zaznamenány velké výchylky od střední hodnoty. Po 08:00 h běhu pokles drsnosti střední hodnoty z 5,92 na 4,80 Ra pokles trval 03:20 h. Po 12:20 h běhu opětovný nárůst hodnoty Ra nad úroveň střední hodnoty. V této fázy došlo k otočení brusiva, protože u měřených vzorků celková výška dosahuje jen do 3/4 šíře brusného pásu. Po tomto zásahu se průměry měřených dat udržují 08:00 h nad úrovní střední hodnoty. Zde už také byly zaznamenány vyšší rozestupy měřených dat než tomu 65

bylo před otočením brusiva. Po 21:00 h prudký pokles pod úroveň střední hodnoty. Na dílcích, které mělo méně husté dřevo se začaly objevovat tmavé pásy v oblasti jarního dřeva. V této fázi již docházelo k pálení povrchu. Hodnota Rz ( viz. Obrázek 43.) U této kombinace brusiv hodnota Rz se nejvíce přibližuje lineárnímu průběhu střední hodnoty. Do stavu než bylo otočeno brusivo nebyly zaznamenány velké výchylky měřených dat. Po otočení nastal stav opačný.

66

7.7 Kvalitativní nástroj pro management jakosti Obsahem tohoto hodnocení je stanovit intervaly drsnosti hodnoty Ra pro management jakosti v TON a. s. Kombinace brusiv

Interval 1s –1s´ (68%) (Ra) 7,49 – 5,62

Interval 1s – 2s (83%) (Ra) 7,49 – 4,69

Pracovní ostrost (h)

Sia Siaron 2800 P 100; P 120

8,08 – 6,84

8,08 – 6,22

5,2

Sia Siaron 2800 P 100; P 180

5,86 – 4,87

5,68 – 4,38

2,4

Sia Siaron 2800 P 120; P 180

4,78 – 3,96

4,78 – 3,55

2

Sia Siaron 2800 P 100; P 150

6,65 – 5,19

6,65 – 4,47

6

EKA P 80; 120; 180

4,68 – 3,82

4,68 – 3,39 42

9,2

Sia Siatur JJ P 80; P 120

5

Tabulka 15 Intervaly drsnosti kombinací různých zrnitostí brusných prostředků

V tabulce 15 jsou barevně zvýrazněny nejpoužívanější kombinace zrnitosti v TON a.s. Tyto hodnoty parametru Ra je nutno ještě doplnit komentářem, že měření bylo provedeno kolmo na vlákna a měřená délka (cut-off) byla nastavena na 2,5mm x 5. Intervaly jsou plnohodnotné pro strojní broušení dílců, u kterých je konstantní úběr třísky a úhel svírající brusné zrno a dřevní vlákna je 0°. Tabulka 15 by měla být směrodatná pro management jakosti při kontrole drsnosti povrchu přístrojem SJ-201 P, kde doporučuji sledovat pouze hodnotu Ra z důvodu úspory času při kontrolní měření . Metodika pro statistickou kontrolu: Testovaná dávka by měla mít minimálně 50 ks dílců. Pracovník kvality náhodně vybere 17 dílců. Na každém dílci provede 2 měření. Varianta 1: drsnost náhodně vybraných dílců nepřesáhne interval 1s – 2s pro danou kombinaci brusiv uvedených v technologickém postupu dílce, v tomto případě je požadavek na kvalitu broušení je splněn.

42

OŠŤÁDAL, Zdeněk. POROVNÁNÍ KVALITY BROUŠENÉHO POVRCHU BUKOVÝCH DÍLCŮ BRUSNÝMI PROSTŘEDKY Z RŮZNÝCH ZDROJŮ. Brno, 2010. 57 s. Bakalářská práce. Mendelova univerzita v Brně.

67

Varianta 2: polovina náhodně vybraných dílců je nad hladinu drsnosti 1s, pracovník vrátí dílce do měřené dávky a opět provede náhodný výběr 17 dílců a opět provede kontrolu drsnosti. Pokud i při druhém měření je polovina dílců nad úroveň 1s, nařídí přebroušení celé dávky. Varianta 3: u všech 17 dílců je drsnost nad úrovní 1s, pracovník nařídí přebroušení celé dávky. 7.7.1

Grafické znázornění intervalu drsnosti pro zvolené kombinace brusiv

Obrázek 44 Graf znázorňující rozpětí intervalu drsnosti hodnoty Ra pro dané kombinace brusiv

Z grafu je patrné, že největší procento podílu optimální drsnosti při zvolených kombinacích zaujímá kombinace brusiv Sia Siaron 2800 P 100 a P 150, která vykazuje lineární průběh pracovní ostrosti s dlouho dobou životnosti. Další variantou by mohla být kombinace Sia Siatur JJ P 80; P 120. Zbytek kombinací brusiv je pro dvoustupňové broušení na kopírovacím stroji „FC 8“ nepoužitelný. Kombinace brusiv EKA 1000 je zde uvedena jen pro srovnání, které má ukázat na fakt, že při dvoustupňovém broušení nejsme schopni dosáhnou vysoké kvality broušení a vysoké životnosti brusných pásů.

68

7.8 Operace vedoucí ke zkvalitnění procesu broušení na „FC 8“ 7.8.1

Otáčení brusného válce

Dochází k otlačení

Obrázek 45. Otlačení brusného válce

Při broušení užších dílců např. přední nohy dochází na brusném válci k protlačení hrany obrobku do pryžové bandáže. Proto ho musí obsluha v pravidelných intervalech otáčet o 180° a symetricky podél osy stroje. Pokud se takto neděje, tak při broušení jiného sortimentu dílců, není stejný přítlak na celou obráběnou plochu. Tudíž vznik nekvalitně obroušeného povrchu a zbytečné opotřebení pryžového brusného válce => vyšší náklady na jeho údržbu.

69

7.8.2

Použití oscilace brusného pásů při broušení širších dílců Tímto problémem je míněno, že v současné době je oscilace na brusných

jednotkách zcela vyřazena z provozu. Což nepříznivě ovlivňuje kvalitu broušeného povrchu. Důvod pro vyřazení oscilace je, že brusné pásy (výchylka pásu ± 3 mm) při obrábění nižších dílců, při záběru brusných jednotek, dochází k vyjetí brusného pásu nad úroveň brusného válce. Tím se sníží stabilita pásu a kvalita obráběného povrchu. Navíc také dochází k probroušení hrany brusného pásu do obráběného dílce. Návrh opatření zní, že při obrábění vyšších dílců jako jsou např. opěradlové desky, uvést oscilaci do chodu => zvýšíme i kvalitu obráběného povrchu.

Obrázek 46. Oscilace brusných pásů

7.8.3

Ofukování brusných pásů Jak již bylo zmíněno stroj „FC 8“ je vybaven pouze oscilačním pohybem pásu.

Pokud tuto oscilaci vyřadíme z funkce, tak pás ztrácí samočisticí funkci. Do prostoru mezi zrny se kumuluje stále větší množství dřevních vláken (pás se zanáší). Existují dvě možnosti, jak tento stav oddálit. Jedna z nich je vysoce kvalitní odsávání a druhá ofuk pásu stlačeným vzduchem. Z mého pohledu by ofuk zvýšil životnost pásu min. o 20%.

70

Návrh technického řešení:

Ofukovací agregát

Obrázek 47. Návrh umístění ofukovacího agregátu na brusnou jednotku

Na vratné větvi brusných jednotek umístit ofukovací agregát, který bude složen z vícekanálových trysek pro plochý paprsek. Technická specifika ofukovacího agregátu: Při tlaku vzduchu 4 (bar)

Síla ofuku - 7,5 N Hladina hluku – 85 (dB) Spotřeba vzduchu – 45 (Nm³/h)

71

7.8.4

Nasvětlení povrchu halogenovou lampou Dílna strojního obrábění „B“je centralizována uprostřed výrobní haly provozu 12.

Osvětlení je zde realizováno protiprachovými dvoutrubicovými zářivkami, umístěnými cca. 3,6 m nad podlahou. Intenzita osvětlení je cca. 250 – 300 lx. Pracovník, který obsluhuje stroj „FC 8“ má v popisu pracovního úkolu provádět kontrolu každého kusu po vyjmutí ze stroje. Při současné stavu plošného osvětlení na dílně strojního obrábění, není pracovník schopen posoudit kvalitu obroušeného dílce tzn. vlnitost a drsnot dílce. Je schopen vidět jen jestli povrh není spálený nebo extrémně vytrhaná dřevní vlákna. Návrh opatření: Vybavit každý stroj „FC 8“ halogenovou lampou FP – 55M (IP 65) 24V 7.8.4.1 Halogenová lampa FP-55M (IP 65) 24V

Obrázek 48. Halogenová lampa FP-55M

Parametry: •

délka ramene lampy 250x220mm

•

nízké pracovní napětí 24V a standardně se dodává s kabelem o délce 1,8m

•

krytí IP 65 na všechny komponenty

•

halogenová žárovka 70W, 24V

•

zesílená ochranná čočka v hlavě lampy zaručuje vysoký světelný výkon

•

hlava lampy je polohovatelná doleva i doprava

72

•

robustní konstrukce ramene s kloubem zaručuje nastavení libovolného úhlu osvětlení

•

odolnost proti vibracím, třískám a kapalinám

•

hlava svítilny je opatřena rukojetí pro snadné nastavení ideálního úhlu osvětlení

•

dvojitým stíněním hlavy je zaručeno rychlé odvedení tepla

•

cena 3. 190 bez DPH

7.8.4.2 Princip nasvětlení dílce Obsluhující pracovník by mě povinnost při změně vyráběného sortimentu provést vizuální kontrolu obráběných dílců. Na kterých by porovnal kvalitu broušení brusných jednotek, 5 a 7; 6 a 8. Dále na takto přímo osvětleném povrchu lze hodnotit stav brusných válců a přítlak. Tímto přímím osvětlením zvýšíme hladinu osvětlení z 250 lx na 700 lx. Je vhodnější nasvětlit povrch teplým světlem (halogenová žárovka). Je zde sice nižší životnost něž u LED diod, ale teplé světlo je pro lidské oko příjemnější. Optimální úhel pro výbornou vizuální kontrolu mezi dílcem a lampou je 45 – 50° a mezi okem a dílcem 10-15°.

Obrázek 49 Nasvětlení povrchu dílce

73

7.8.5

Chyby obsluhy stroje V tomto případě obsluha provedla výměnu brusného pásu na jednotce číslo 8 (tzn.

jednotka blíže k pozorovateli). Brusný pás na jednotce číslo 6 je v plné míře otupen a zanesen dřevními vlákny. Foto je pořízeno za běžného chodu stroje. Tento stav nemůže nikdy nastat. Musí se rovnoměrně otupovat a zanášet obě brusné jednotky. Výměna brusných pásů musí taktéž provádět najednou. Obsluha musí v pravidelných intervalech kontrolovat stav pásu, v případě vyššího opotřebení provést doladění na hlavním ovládacím panelu stroje.

Obrázek 50 Nerovnoměrné otupení brusných pásu na jednotce 6 a 8

74

8

ZÁVĚR Vytvořit kvalitně vybroušený povrch, který by dosahoval nízkých hodnot Ra a Rz

je velmi složitý technický, technologický a technicko-ekonomický proces. Náplní této práce bylo ověřit kvalitu broušení na stroji „FC 8“. Na stroji se v současné době používá kombinace brusných pásů Sia Siron 2800 P100 a P 150. Hlavním cílem bylo analyzovat kvalitu broušeného povrchu obrobenou touto kombinací brusiv nebo tuto kombinaci nahradit jinou, jenž by vytvářela kvalitnější povrch při stávajícím dvoustupňovém broušení na stroji „FC 8“. Současně vytvořit i účelný nástroj pro management jakosti v TON a.s. Pro ověření kvality povrchu byl použit indukční drsnoměr SJ-201P Mitutoyo, kterým se na posuzovaných plochách dřeva měřila hodnota Ra a Rz. Experimentálním měřením bylo prokázáno, že v procesu broušení se na brusném prostředku projevují tři základní fáze. Fáze záběhu, fáze pracovní ostrosti a fáze otupení. Nejvíce ceněnou fází je u brusiva fáze pracovní ostrosti. U kombinace brusiv uvedené v této práci, dosahuje nejvyšší doby pracovní ostrosti stávající kombinace brusiva Sia Siaron 2800 P 100 a P 150. Tato varianta také zaujímá největší interval hodnot (Ra) v rozsahu dvoustupňového broušení, které byly ve výzkumu použity. Kombinace brusiv Sia Siaron 2800 P 100 a P 180, Sia Siaron 2800 P 120 a P 180 jsou na stroji „FC 8“ nepoužitelné. Z důvodu krátké pracovní ostrosti pásů i z důvodu neprogresivního průběhu otupení. Současně bylo prokázáno, že na stoji nelze použít jiné brusivo než na podkladu značeném YY-polyesterová tkanina. Tento typ tkaniny dodává brusivu těžko definovatelný typ agresivity, která je na stroji „FC 8“ potřebná. Toto tvrzení se vztahuje i k posypu, který je na pásech Sia Siaron 2800 použit. Ke zvýšení kvality broušení, by největší měrou přispělo: •

udržování výborné technické kvality stroje „FC 8“, tzn. pravidelných intervalech otáčet brusné válce a kalibrovat stroj

•

využívat možnosti nasvětlování obráběných dílců

•

kvalita broušení na „FC 8“ je také ovlivněna personálním obsazením stroje. Obsluhujícímu personálu by neměly být cizí návyky, týkající se precizního seřízení brusných jednotek před samotným obráběním a také vizuální vjem pro kvalitu obroušených ploch a otupených pásů. Pokud tyto faktory nebudou striktně dodržovány není možno vytvořit kvalitně vybroušený povrch na těchto strojích. 75

Kvalitativní nástroj pro jakost broušeného povrchu, který byl v této práci vytvořen, by mohl být velmi účinný pro vrcholový management jakosti. Podle tohoto nástroje je pracovník kvality schopen velmi lehce stanovit, zda je broušení provedeno kvalitně či nikoliv. Za základní poučku v managementu jakosti je považováno „Co nejde měřit, nelze řídit“.

76

9

SUMMARY To create a well-polished surface, which reached low values of Ra and Rz it is a

very complicated technical, technological and techno-economic process. The aim of this study was to evaluate the quality of the grinding machine "FC 8". The machine used a combination of abrasive belts Sia Siron 2800 P100 and P 150. The main objective was to analyze the quality of the machined surface cut by combination of abrasives, or the combination to replace the one that would generate better surface for the current two-stage grinding machine "FC 8". At the same time create a useful tool for quality management and the TON a.s. To verify the quality of the surface roughness was used for induction Mitutoyo SJ-201P that measured the value of Ra and Rz on assessed wood surfaces There are three stages on grinding device during the grinding process as demonstrated experimental measurements. Running-phase, the phase of sharpness, and phase languor. The most valuated phase is phase of sharpness. The combination of abrasives contained in this work achieves the maximum periods of sharpness current patchwork Sia Abrasives Siaron 2800 P 100 P 150th. This combination also occupies the largest interval of values (Ra) in the range of two-stage grinding, were used in research. The combination of abrasives Sia Siaron 2800 P 100 and P 180 and Sia Siaron 2800 P 120 and P 180 is a machine "FC 8" unusable. because of short sharpness strips and the unprogressive blunting. It was also shown that there can not be used other abrasive bolstering by YY-polyester fabric. This type of cloth provides abrasive difficult to define the type of aggression, which is on the machine "FC 8" is needed. This argument applies also to fill, which is on straps used Sia Siaron 2800. This argument applies also to scattering, which is on tracks used Sia Siaron 2800. To improve the quality of grinding, the most significant contribution is: •

maintaining the excellent quality of technical equipment "FC 8", ie. regular intervals to rotate the cylinder grinding machine and calibrate

•

exploit opportunities lighting machined parts

•

the quality of grinding on "FC 8" is also affected by staffing the machine. Service personnel should have some important habits as is precise adjustment of sanding units before the actual machining and the visual perception of the quality of ground and surface apathetic belt. If these

77

factors are not strictly adhered to is not possible to create a beautifully polished finish using these machines. Qualitative tool for quality cut surface, which was created in this work could be very effective for top quality management. According to this instrument is worker quality can easily determine whether the grinding is done well or not. The fundamental theorem in quality management is regarded as "what can not measure,can not drive."

78

10 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 1. DRÁPELA, Jindřich a kolektiv. Výroba nábytku - technologie. Praha : SNTL, 1980. 479 s. 2. BANSKI, Adrián. Fyzikálno - mechanické javy v interakcii drevo – nástroj v procese brúsenia rastlého dreva. Zvolen, 2004. 104 s. Dizertační práce. Technická univerzita vo Zvolene Drevárska fakulta Katedra obrábania dreva. 3. TRÁVNÍK, Arnošt. Technologické procesy výroby nábytku. Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2007. 234 s. ISBN 978-80-7375-056-5. 4. KŘUPALOVÁ, Zdeňka. Technologie II : pro II. ročník SOU oboru truhlář pro výrobu nábytku. 1. vydání. Praha : Sobotáles, 2002. 116 s. ISBN 80-85920-91-3. 5. UHLÍŘ, Alois. Technologie II : pro studijní obor Nábytkářství. 3. přepracované vydání. Praha:Informatorium, 2003. 190 s. ISBN 80-7333-008-3. 6. www.gemologie.turnovec.cz [online]. 2008. Využití petrologie a mineralogie v průmyslu

brusiva.

Dostupné

z

WWW:
/2008/11/16/ vyuziti-petrologie-a-mineralogie-v-prumyslu-brusiva>. 7. HOUDEK, Jaromír. Broušení dřeva. 1. vydání. Praha : Státní nakladatelství technické literatury, 1953.128 s. 8. Www.oko.yin.cz

[online].

2004

.

Zirkon.

Dostupné

z

WWW:

9. Norma ČSN 22 4010; Brusivo, brousící materiály a pojiva. Klasifikace 10. KWH Mirka Ltd. Efektivní broušení dřeva [online]. [s.l.] : [s.n.], 2007. Dostupné z 11. WWW: . 12. Www.siamotive.com Dostupné

z

[online].

WWW:

2008

[cit.

2011-02-12].

Sis

Abrasives.

schleifmittel_streuung_flexible_schleifmittel.php>. 13. Www.efesys.cz [online]. 2009 [cit. 2011-02-12]. EFESYS s.r.o. Dostupné z WWW: . 14. SVATOŠ, Michal. Kvalita povrchu při frézování. Brno, 2009. 56 s. Bakalářská práce. Mendelova univerzita. 15. JANÍČEK František, Stroje a zařízení, pro 1. až 4. ročník SPŠ dřevařských, oboru truhlářství, SNTL, Praha 1979

79

16. Www.brusivoro.cz [online]. 2008 [cit. 2011-02-21]. Brusivo. Dostupné z WWW: . 17. OŠŤÁDAL, Zdeněk. POROVNÁNÍ KVALITY BROUŠENÉHO POVRCHU BUKOVÝCH DÍLCŮ BRUSNÝMI PROSTŘEDKY Z RŮZNÝCH ZDROJŮ. Brno, 2010. 57 s. Bakalářská práce. Mendelova univerzita v Brně.

80

11 SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK Obrázek 1 a) Žídle 313 412, b) Židle 313 740 .............................................................. 11 Obrázek 2 Faktory ovlivňující kvalitu broušeného povrchu ......................................... 13 Obrázek 3. Schéma tvoření rýhy na povrchu obrobku, při obrábění zrnem ve tvaru krystalu............................................................................................................................ 16 Obrázek 4. Základní mechanismy opotřebení brusných zrn ......................................... 18 Obrázek 5. Průběh porušování zrna............................................................................... 18 Obrázek 6. Zanášení brusného prostředku třískou v průběhu broušení ........................ 19 Obrázek 7. Konstrukce složení brusného prostředku .................................................... 22 Obrázek 8. Vlastnosti brusných zrn (srovnání pevnosti, tvrdosti, křehkosti) ............... 24 Obrázek 9. Princip nánosu brusného zrna na podklad .................................................. 25 Obrázek 10. a) spojení na tupo pro plátěné brusné pásy s podlepením; b) standardní spojení papírových brusných pásů s brusnými zrny v oblasti spoje; c) standardní spojení plátěných brusných pásů s brusnými zrny v oblasti spoje; d) prosté spojení pro plátěné brusné pásy; e) vlnitý řez, sinusové spojení na tupo, podlepené, pro papírové a plátěné brusné pásy; f) spojení na tupo pro plátěné brusné pásy s podlepením shora ................ 26 Obrázek 11. Vizuální kontrola povrchu dřeva .............................................................. 28 Obrázek 12. Vzorkovnice drsnosti frézovaných povrchů dřeva (hodnocení Rz podle ČSN 014451; 1 – 16µm, 2 – 32 µm, 3 – 63 µm, 4 – 125 µm, 5 – 320 µm, 6 - 630 µm 29 Obrázek 13. Popis činnosti indukčního snímače........................................................... 30 Obrázek 14. Interferometrický snímač .......................................................................... 30 Obrázek 15. Grafické znázornění drsnosti .................................................................... 32 Obrázek 16. Grafické znázornění vlnitosti.................................................................... 32 Obrázek 17. Tvar povrchu............................................................................................. 33 Obrázek 18. Základní délka (Cut-off) ........................................................................... 34 Obrázek 19. Grafické znázornění hodnoty Ra .............................................................. 34 Obrázek 20. Grafické znázornění hodnoty Rz .............................................................. 35 Obrázek 21. Grafické znázornění hodnoty Rt ............................................................... 35 Obrázek 22. Orbitální pásová bruska od společnosti COMEC-Italy ............................ 37 Obrázek 23. Horizontální pásová bruska pro podélné broušení od společnosti COMECIlaty ................................................................................................................................. 38 Obrázek 24. Dvoustranný kopírovací boční obráběč (1- frézovací jednotka, možnost naklápění; 2-brousící jednotka) ...................................................................................... 39 81

Obrázek 25. Kopírovací stroj „FC 8“ od společnosti Paolino Bacci............................. 43 Obrázek 26. Vícebřitá frézovací hlava od společnosti Vydona .................................... 44 Obrázek 27. Drsnoměr SJ – 201 P................................................................................. 45 Obrázek 28. Stolní halogenová lampa Sektra L 460 35/50W ....................................... 46 Obrázek 29 a) zkušební materiál; b) postup měření ( červené rysky - polohy měření, zelené rysky – měřené plochy) ...................................................................................... 48 Obrázek 30 Nastavení stroje před frézováním ( 1- horní pneumatické upínky, 2 – boční dorazy, 3 – podložka)..................................................................................................... 49 Obrázek 31. Kinematické schéma pohybu jednotlivých obráběcích jednotek a jejich číslování .......................................................................................................................... 49 Obrázek 32 Grafické znázornění velikosti úběrů na přední noze 900 řady .................. 50 Obrázek 33 a) vzhled povrchu dílce po dokončení se vstupní drsností 6,49 Ra, konečná drsnost 3,40; b) vzhled povrchu dílce po dokončení se vstupní drsností 3,76 Ra, konečná drsnost 1,78 Ra ................................................................................................. 52 Obrázek 34 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120, hodnota Ra ...................................................................................................................... 53 Obrázek 35 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120, hodnota Rz ...................................................................................................................... 54 Obrázek 36 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 120, hodnota Ra ...................................................................................................................... 55 Obrázek 37 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 120, hodnota Rz ...................................................................................................................... 56 Obrázek 38 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 180, hodnota Ra ...................................................................................................................... 57 Obrázek 39 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 180, hodnota Rz ...................................................................................................................... 58 Obrázek 40 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 120 a P 180, hodnota Ra ...................................................................................................................... 59 Obrázek 41 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 120 a P 180, hodnota Rz ...................................................................................................................... 60 Obrázek 42 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 150, hodnota Ra ...................................................................................................................... 61 Obrázek 43 Grafické znázornění otupení brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 150, hodnota Rz ...................................................................................................................... 62 82

Obrázek 44 Graf znázorňující rozpětí intervalu drsnosti hodnoty Ra pro dané kombinace brusiv............................................................................................................ 68 Obrázek 45. Otlačení brusného válce............................................................................ 69 Obrázek 46. Oscilace brusných pásů............................................................................. 70 Obrázek 47. Návrh umístění ofukovacího agregátu na brusnou jednotku .................... 71 Obrázek 48. Halogenová lampa FP-55M ...................................................................... 72 Obrázek 49 Nasvětlení povrchu dílce............................................................................ 73 Obrázek 50 Nerovnoměrné otupení brusných pásu na jednotce 6 a 8 .......................... 74 Tabulka 1. Technické parametry přístroje SJ-201 P ..................................................... 45 Tabulka 2 Natavení řezných podmínek......................................................................... 51 Tabulka 3. Osazení stroje brusnými prostředky ............................................................ 51 Tabulka 4. Hodnocení současného stavu na provoze 12, dílna strojního obrábění „B“ 52 Tabulka 5 Výsledky kombinace brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120, hodnota Ra ....... 53 Tabulka 6 Výsledky kombinace brusiva Sia (siatur JJ) P 80 a P 120, hodnota Rz ....... 54 Tabulka 7 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 120, hodnota Ra ...................................................................................................................... 55 Tabulka 8 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 120, hodnota Ra ...................................................................................................................... 56 Tabulka 9 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 180, hodnota Ra ...................................................................................................................... 57 Tabulka 10 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 180, hodnota Rz ..................................................................................................................... 58 Tabulka 11 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 120 a P 180, hodnota Ra ...................................................................................................................... 59 Tabulka 12 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 120 a P 180, hodnota Rz ...................................................................................................................... 60 Tabulka 13 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 150, hodnota Ra ...................................................................................................................... 61 Tabulka 14 Výsledky kombinace brusiva Sia (Siaron 2800) P 100 a P 150, hodnota Rz ..................................................................................................................... 62 Tabulka 15 Intervaly drsnosti kombinací různých zrnitostí brusných prostředků ........ 67

83

PŘÍLOHY

84

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta

Recommend Documents