Obrábění nekovových materiálů

Název projektu: Datum zahájení projektu: Datum ukončení projektu: Obor: MS, SM Zpracoval: Bc. Jan Dula

Modul:

Sbližování teorie s praxí 01.11.2010 30.06.2012 Ročník: 2, 3

Obrábění nekovových materiálů

Střední odborná škola technická Uherské Hradiště, Revoluční 747, 686 06 Uherské Hradiště

OBSAH

1. Rozdělení nekovových materiálů ………………………...….2 2. Kompozitní materiály…………………………………………..4 2.1.

Vybrané druhy kompozitů……………………………..7

2.2.

Technologické podmínky obrábění………………….10

2.3.

Základní problémy při obrábění ……………………..14

3. Plasty……………………………………………………………17 3.1.

Obrábění technických plastů………...........................18

3.2.

Vybrané druhy plastů……………………………….....21

4. Keramické materiály…………………………………………..35 4.1.

Metody obrábění keramických materiálů……………41

5. Obrábění dřeva…………………………………………………43 5.1 Ruční obrábění dřeva……………………………………..43 5.2 Soustružení dřeva …………………………………..……76 5.3 Frézování dřeva………..………………………………….94 6. Seznam použitých zdrojů……………………………………111

OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

1

Název projektu: Sbližování teorie s praxí


1 ROZDĚLENÍ NEKOVOVÝCH MATERIÁLŮ Nekovové materiály

polymery /plasty/

anorganické nekovové materiály

kompozitní materiály

Rozdělení a použití polymerů /plastů/ přírodní vlákna – konopí, juta, bavlna, len přírodní pryskyřice – jantar, sosnová a olivová přírodní

přírodní kaučuk – měkká a tvrdá pryž dřeva – měkká, středně tvrdá a tvrdá kůže

polymery termoplasty – polyetylen, polypropylen, polyvinylchlorid, polystyrol, polymetakrystor, polyamid

syntetické

duroplasty – polyuretan, polyesterové, epoxidové a fenolové pryskyřice

elastomery – silikony, styrol-butadien, polyisopren, butadien-acrylnitrid


2



Rozdělení a použití anorganických nekovových materiálů polovodiče – polovodivé prvky, slitinové polovodiče keramika – hrubá, jemná, technická anorganické nekovové materiály

skla – křemičitá, olovnatokřemičitá, speciální umělý uhlík – kompaktní, vlákna

Rozdělení a použití kompozitních materiálů

kov/ kov- šrouby, hřídele, skříně, kluzná ložiska kov/ anorg. nekov – cermety, řezná keramika, brusné kotouče

kompozitní

kov/ polymer – ozdoby, nádoby, spojování

materiály polymer/ polymer – lyže, vyplňování dutin,tkaniny polymer/ anorg. nekov – kola pro ozub. řemeny, nádoby, díly letadel, listová pera

anorg. nekov/ anorg. nekov- oxidokarbidická řezná keramika spoje


3



2 KOMPOZITNÍ MATERIÁLY ÚVOD Jsou stále více žádány od zákazníků z řad elektroprůmyslu, automobilového průmyslu, ale i strojírenství a chemického průmyslu. Mezi základní operace při obrábění patří řezání, soustružení, frézovaní a vrtání. Kompozitní materiály se vyznačující nízkou hmotností, dobrými mechanickými vlastnostmi, elektrickou pevností a odolností proti kyselinám Jelikož se jedná o zpracování značného druhu materiálů různých mechanických vlastností, je určení technologických podmínek při obrábění složité. Nedostatek technické literatury a informací týkajících se obrábění těchto materiálů vede k obtížnému stanovení technologických podmínek. Konkurence podniků zabývajících se zpracováním těchto materiálů vytváří tlak, aby nastavení podmínek vedlo k co nejlepší kvalitě výrobků za současného snižování výrobních nákladů.

Ukázka výrobků z kompozitních materiálů Charakteristika kompozitních materiálů Značná část veřejnosti se pod vlivem novinových a vědeckopopulárních článků domnívá, že kompozity jsou vynálezem druhé poloviny dvacátého století. Používání typických kompozitních materiálů lze vysledovat už v dávno zaniklých civilizacích, používaly se hlavně ve stavebnictví. Staří Babylóňané 3000 let před Kristem používali kompozity vyrobené ze směsi jílu (pojivo) a organických, většinou přírodních celulózových vláken (výztuže) k výrobě cihel. Tímto došlo k prvnímu cílenému, smysluplnému spojení dvou odlišných prvků v novou entitu o vlastnostech


4



nedosažitelných samostatně jednotlivými složkami. Použití přírodních kompozitů jako dřevo a kosti, či jiné živočišné stránky je mnohem starší. Velký rozmach komerčního využití kompozitů nastal během druhé světové války, kdy byly využívány pro vojenské účely a to leteckou, raketovou a námořní techniku. Díky objevům a výrobě pokročilých komponent o vynikajících vlastnostech, jsou kompozity používány v automobilovém průmyslu, elektrotechnice, stavebnictví, ale také k výrobě sportovních potřeb (hokejky, golfové hole, tenisové rakety, oštěpy, , lyže). Dnes se také tyto materiály s výhodou používají v lékařství. Nové materiály inovují stávající produkty a snižují jejich cenu za současné zvýšení životnosti. Význam kompozitních materiálů ve všech oblastech techniky neustále roste. Struktura kompozitních materiálů Kompozitními materiály jsou tvořeny minimálně dvěma výrazně fyzikálně a chemicky odlišnými složkami (komponentami). Kompozitní materiály mají ve srovnání s jednotlivými komponentami výrazně lepší vlastnosti. V současné době je dostupná velká škála kompozitních materiálů odlišujících se pojivem, typem a charakterem výztuží a způsobem výroby. Je nespočet možností, jak lze jednotlivé složky v kompozitu uspořádat. Zatímco pojiva mohou být v daném objemu materiálu plynule rozmístěná, výztuž vytváří geometricky ohraničenou oblast. Dalším z kritérií, jak lze kompozity dělit je orientace a délka vyztužujících vláken: Jednosměrné (vlákna orientována převážně v jednom směru): - krátkovlákné (poměr délka / průměr; L/D < 100), - dlouhovlákné (L/D > 100 nebo kontinuální vlákna, vlákna s délkou rovnou rozměrům celého dílce).

Mnohosměrné (vlákna jsou náhodně nebo pravidelně orientována dvěma či více směry): - krátkovlákné (L/D < 100), - dlouhovlákné (L/D > 100).


5



Částicový

Vláknový

Vrstvený

Druhy kompozitů dle uspořádání výztuže Elektroizolační materiály v podobě listů, desek a tyčí tvoří dvě základní složky. Tvrdší, pevnější nespojitá složka se označuje výztuž. Výztuž (plnivo) je v podobě souvislých pásů tkanin, vláken či papírů. Používají se bavlněné a skelné tkaniny nebo celulózový papír. Spojitá a obvykle poddajná složka zastávající funkci pojiva výztuže se nazývá matrice, jsou to různé druhy pryskyřic (fenolická, epoxidová, polyamidová). Úkolem pojiva je jednak chránit výztuž před mechanickým či chemickým poškozením, tak i udržovat v dané poloze vůči namáhání a umožnit přenos vnějších napětí do výztuže. Nevyztužená pryskyřice má nízkou hustotu a je snadno zpracovatelná. Má dobrou stabilitu proti působení širokého spektra prostředí a chemikálií. Nevýhodou je nízký modul pružnosti, nízká pevnost a křehkost. Výztuž sice má požadovanou tuhost a pevnost, je však velmi křehká a náchylná k poškození v agresivním prostředí. Je velmi těžké udržet výztuž v požadovaném tvaru. Vlastnosti obráběných materiálů, použití Kompozitní materiály mají řadu výhod, kombinací jednotlivých druhů výztuží a matric lze získat velké množství materiálů s naprosto odlišnými mechanickými a fyzikálními vlastnostmi. Často se tak podaří dosáhnout lepších výsledných vlastností, než by odpovídal součtu vlastností jednotlivých komponent. Základní vlastnosti kompozitních materiálů: - elektrická nevodivost, - nulový útlum elektromagnetických vln, - nízká tepelná vodivost, - nízká měrná hmotnost, - dobré mechanické vlastnosti, OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

6



- korozivzdornost, - snadná montáž a údržba.


7



2.1 VYBRANÉ DRUHY VÝROBKŮ Z KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ

Textit J Desky jsou vyrobené z bavlněné tkaniny jako výztuže a krezolformaldehydové pryskyřice jako pojiva. Dobrá odolnost proti slabým kyselinám i při vyšší teplotě umožňuje jeho použití jako konstrukčního materiálu při stavbě strojů a zařízení v elektrotechnice. Má dobré mechanické a kluzné vlastnosti, tlumí nárazy. Používá se na výrobu kluzných ložisek, větších ozubených kol, kladek, kluzných částí strojů a zařízení, tlumících částí, skříňových částí, pák, táhel, ochranných kotoučů, podložek, obložení kluzných částí lisů, těžkých hoblovacích strojů a rámových pil.

Textit E Desky

jsou

vyrobené

z

bavlněné

tkaniny

jako

výztuže

a

modifikované

krezolformaldehydové pryskyřice jako pojiva. Vyznačuje se výbornými kluznými a mechanickými vlastnostmi, dobrou opracovatelností. Oproti textitu J má lepší elektrickou pevnost a odpor ve vlhkém prostředí. Je vhodný na výrobu různých součástek vysoce mechanicky a elektricky namáhaných, používá se jako textit J pro elektrotechnické součástky se zaručenou elektrickou pevností a izolačním odporem na elektroizolační desky, kostry, tělesa přístrojů, skříňových částí rozvoden a rozvaděčů, elektrických strojů a transformátorů. Sklotextit ARV Vrstvený materiál je vyrobený z upravené skelné tkaniny jako výztuže. Pojivem je zde epoxidová pryskyřice. Kromě dobrých mechanických a elektroizolačních vlastností má i vysokou klimatickou odolnost. Používá se na výrobu součástek s dobrými mechanickými a elektrotechnickými vlastnostmi, pro elektrická zařízení pracující při vyšších teplotách nebo ve vlhkém prostředí, při namáhaných elektroizolačních


8



součástkách,

jako

jsou

kostry,

tělesa

přístrojů,

skříňové

částí

rozvoden,

transformátorů, rozvaděčů a elektrických strojů.

Sklotextit FR4 Vrstvený materiál ve tvaru desek, vyrobený z upravené nealkalické skelné tkaniny jako výztuže a epoxidové pryskyřice jako pojiva. Kromě dobrých mechanických a elektroizolačních vlastností jsou desky samozhášivé. Jeho uplatnění je podobné jako u sklotextitu ARV. Sklotextit Si Vrstvený materiál ve tvaru desek, vyrobený z nealkalické skelné tkaniny. Pojivo tvoří silikonová pryskyřice. Vyznačuje se vysokou teplotní odolností (teplotní třída H – do 180 °C) a dobrými dielektrickými vlastnostmi. Barva je voskově bílá až voskově žlutá. Je určený do elektrických zařízení teplotní třídy H a všude tam, kde se požaduje vysoká teplotní odolnost a malý pokles elektrických a mechanických vlastností při pracovních teplotách. Použití i ve vysokofrekvenční technice. Glastic UTR Ohnivzdorný laminát odolný proti elektrickému oblouku a plazivým proudům. UTR je zesílený polyesterový sklolaminát. Tento materiál se pro svou odolnost proti plazivým proudům obecně používá pro elektrické izolace. Výborná kombinace velké síly, ohnivzdornosti a nízká hladina kouřivosti umožňují používání v mnoha dalších odvětvích, kde jsou zapotřebí bezpečné, nicméně ekonomické materiály. Standardní barva je červená nebo bílá. Elektroizolační materiál, vysoce ohnivzdorný, nehořlavý a s nízkou hladinou toxických látek.


9



Glastic FHT Tento laminát poskytuje velkou flexibilitu a výbornou dielektrickou sílu při zvýšených teplotách. Používá se pro polohové a jádrové (cívkové) izolace pro suché typy transformátorů. Standardní barva tohoto laminátu je žlutohnědá. Vysoce flexibilní, výborné dielektrikum, vysoká žáruvzdornost, ideální pro suché typy transformátorů, materiál bez obsahu azbestu. Glastic SG – 200 Jedná se o silný, pevný, vysokoteplotní laminát, který nabízí stejný výkon a prospěšné vlastnosti jako FHT laminát. Díky těmto svým vlastnostem je ideální pro použití vyžadující vysokoteplotní materiály. K dispozici je v přírodní žlutohnědé barvě. Extrémně pevný, silný, výborná stálost vlastností při zvýšených teplotách, ideální pro vysokoteplotní aplikace, bez azbestu, vhodný pro suché typy transformátorů. Kartit Desky jsou vyrobené z celulózového papíru jako výztuže a fenolformaldehydové pryskyřice jako pojiva. Použití při stavbě transformátorů ve formě izolačních mezistěn, různých konstrukčních prvků, krytů, vložek. Pro vysokou elektrickou a mechanickou pevnost jsou vhodné k výrobě izolačních táhel a dílců elektrických rozvaděčů.


10



Výroba kompozitních materiálů K výrobě kompozitních materiálů se používá různých druhů tkanin, skelných vláken a papírů jako výztuže. Matricí jsou zde tvrditelné pryskyřice. Polotovary pro strojní obrábění jsou ve formě desek (vrstvené kompozity, lamináty), tyčí a různých profilů. 2.2 TECHNOLOGICKÉ PODMÍNKY OBRÁBĚNÍ KOMPOZITŮ Obráběné kompozitní materiály jsou vyztužené skelnou, bavlněnou případně papírovou matricí v různé formě, orientace i obsahu. Tyto materiály patří do skupiny se specifickými vlastnostmi, jejichž použití spolu s požadavky na nástroje neustále vzrůstá.

Jejich

obrábění

je

obtížné,

volba

vhodných

řezných

nástrojů

a

technologických podmínek vyžaduje pečlivý přístup. Kromě geometrie a materiálu řezného nástroje mají značný vliv na kvalitu obrábění kompozitních materiálů i řezné podmínky. Záleží na správně zvoleném posuvu a otáčkách, aby byl zajištěn správný řez. Při obrábění těchto materiálů je třeba zamezit tření nástroje o povrch obrobku. Pokud nástroj neřeže správně, dochází k delaminaci nebo lámání vláken. Používané nástrojové materiály Je nutností zajistit neustále ostrý a hladký břit a nepracovat s opotřebovanými nástroji. Nástrojové materiály pro obrábění kompozitních materiálů jsou voleny podobně jako při obrábění oceli. Může se použít nástrojů z rychlořezných ocelí, ale při jejich používání se musí očekávat nízká trvanlivost nástroje. Důvodem je nižší hodnota tvrdosti a tím menší schopnost odolávat abrazivnímu opotřebení. Pro obrábění kompozitních materiálů vyztužených abrazivními skelnými vlákny jsou vhodné jemnozrnné slinuté karbidy. Mají vyšší tvrdost, a proto lépe odolávají opotřebení. Pro zvýšení trvanlivosti nástrojů se používá různých povlaků na bázi karbidů, nitridů, oxidů nebo diamantu. Při používání nástrojů z polykrystalického diamantu (PKD) je dosahováno nejlepších výsledků. Jejich vysoká tvrdost a dobrá tepelná vodivost zaručuje rychlý odvod tepla z místa řezu, a tím i vysokou kvalitu obrobené plochy a trvanlivost břitu. Díky ostrému břitu, který vydrží dlouhou dobu obrábět, je eliminována tvorba delaminace a lámání vláken. U vhodně nastavených technologických parametrů obrábění, lze s nástroji z PKD zvýšit produktivitu o 50 až 100 %. OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

11



Řezné rychlosti a posuvy Řezná rychlost je volena o 25–30 % nižší než jsou hodnoty pro ocel a posuv je volen o 15–20 % vyšší. Vyšší posuvy a nižší řezné rychlostí jsou voleny z důvodů problémů při obrábění kompozitních materiálů, zejména tavení a vytahování vláken z matrice. Používání procesních kapalin Procesní kapaliny lze

použít při obrábění materiálů, jejichž výztuží jsou skelná

vlákna. Kapalina má snižovat vliv abraze vyztužujících vláken, ochlazovat břit nástroje a tím zvyšovat jeho trvanlivost. V praxi se osvědčilo používání procesní kapaliny Chestertom 575 opticool. Je to vodou ředitelná kapalina a míchá se v poměru 5–6 %. Procesní kapalina nesmí být použita při obrábění materiálů, které jsou tvořeny papírem či textiliemi. Například textit a kartit. Při použití kapaliny by tyto materiály nasákly vodou a nemohou být dále používány ve výrobě. Soustružení Při soustružení kompozitních materiálů se volí řezné podmínky na základě zmíněných

obtíží

při

obrábění.

Vzhledem

k vysokým

abrazivním

účinkům

vyztužujících skelných vláken a vysoké teplotě v místě řezu, není vhodné používat k soustružení těchto materiálů nástrojů z rychlořezných ocelí či slinutých karbidů. Ani povlaky těchto nástrojů výrazně neovlivní opotřebení a trvanlivost je nízká. V praxi se ukázalo nejvýhodnější používat VBD deštičky osazené břitem z polykrystalického diamantu. Malé břity z PKD jsou pevně uchyceny na břitových destičkách ze slinutého karbidu, které jim zaručují pevnost a odolnost proti tepelným a rázovým šokům. Jejich trvanlivost je mnohonásobně vyšší, než u ostatních nástrojových materiálů. Pro soustružení kompozitních materiálů, jejichž výztuží nejsou skelná vlákna, je výhodné použít VBD ze slinutých karbidů. Geometrie nástroje má také výrazný vliv na trvanlivost a jakost obrobené plochy. Doporučuje se volit pozitivní geometrii řezného břitu (α0 = 10° až 12°, γ0 = 18° až 20°). Soustružením jsou vyráběny válcové a kuželové součástí, závitové drážky, zápichy, osazení a také slouží k upichování. Přesnost obrobených ploch je v rozmezí IT9 až IT11.

Frézování Vrstvené kompozitní materiály se frézují pouze sousledným frézováním, tj. směr posuvu a otáčení frézy je shodný. Při obrábění nesousledným frézováním, tj. otáčení frézy proti směru posuvu se jednotlivé vrstvy či vlákna vytrhávají z matrice. Od OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

12



soustružení a vrtání se frézování liší přerušovaným řezem a tím zvýšení možnosti vytrhávání jednotlivých vláken a vrstev. Další nevýhodou přerušovaného řezu je vznik chvění a tím vznik vyšších nároků na celkovou tuhost soustavy stroj – nástroj – obrobek. Nástrojovými materiály jsou voleny zejména povlakované rychlořezné oceli a slinuté karbidy. Použití destiček osazených polykrystalickým diamantem je vzhledem k již zmíněnému přerušovanému řezu nevhodné. Velikosti posuvů na zub (fz) mají velký vliv na jakost obrobené plochy. Při práci s malým posuvem (fz < 0,05 mm) se často objevuje podrývání vláken. Při obrábění tvrzeného papíru (kartit) malými řeznými rychlostmi se tyto materiály obrábí špatně, jakost obrobeného povrchu je velmi nekvalitní. Snížením posuvu se jakost nezlepší, spíše naopak zhorší. Velká hodnota posuvů na zub může vyvolat vznik značného tepla a obráběný materiál může začít hořet. Frézováním se vyrábí rovinné plochy, drážky a výřezy různých tvarů. Nástroje jsou používány válcové, čelní, rohové a také speciální frézy. Přesnost obrobené plochy dosahuje hodnot IT11 – IT13. Speciální nástroj k obrábění Pro obrábění kompozitních materiálů vyztužených skelnými vlákny, se pro frézování malých hloubek záběrů nejlépe osvědčily nástroje, na jejichž pracovní plochy jsou naneseny zrna polykrystalického diamantu. Tělo nástroje je vyrobeno z konstrukční oceli. Na pracovní plochy jsou nanášena zrna polykrystalického diamantu do velikosti 450 μm. Typ pojiva je kovový. Pro lepší odvod prachu a třísek z ploch nástroje jsou po obvodě nástroje vytvořené drážky. U nástrojů, které je neměly, docházelo k zanesení pracovních ploch a vzniku vysokých teplot. Použití tohoto nástroje dovoluje nastavení vysokých řezných a posuvových rychlostí. Trvanlivost takto vyrobených nástrojů je mnohokrát vyšší než nástrojů z RO a SK.


13



Opotřebovaný nástroj s vrstvou zrn z PKD Vrtání Vrtání patří mezi nejčastější způsob obrábění kompozitních materiálů. Slouží k výrobě děr pro šrouby, nýty, kolíky a další spojovací součásti. Pro dosažení vyšší jakosti obrobených ploch je vhodné používat vrtáky s co nejmenší délkou příčného ostří, s pozitivní geometrií a s ostrým břitem. Při vrtání se používá vrtáků klasických tvarů. Nástrojové materiály mohou být z rychlořezné oceli s povlakem, či bez povlaku. Nevýhodou těchto vrtáků je velmi nízká trvanlivost. U vrtáků ze slinutých karbidů je trvanlivost vyšší. Při použití celokarbidových, monolitních vrtáků se očekává dlouhá životnost. Při vrtání vede použití nástrojů z polykrystalického diamantu k nejvyšším hodnotám trvanlivosti a životnosti nástroje. Dosažitelná přesnost je v rozmezí IT 10 až 13. Doporučené geometrie vrtáků pro obrábění kompozitních materiálů jsou uvedeny na obrázku. U klasických šroubovitých vrtáků s běžně ostřenou špičkou (a) by délka příčného ostří měla být pokud možno co nejmenší. Příčné ostří má negativní vliv na proces řezání, protože v důsledku nízké řezné rychlosti a negativního úhlu čela materiál spíše vytlačuje než řeže. To má za následek silné zvýšení posuvové síly a následnou delaminaci materiálu. Z tohoto důvodu jsou pro obrábění kompozitů v široké míře používány především vrtáky se speciální úpravou ostří (b, c), které výrazným způsobem zabraňují tvorbě nežádoucí delaminace. Konstrukce nástroje pro zpracování kompozitních materiálů s aramidovým vláknem je na obr.(d). U aramidových vláken nedochází ke křehkému lomu, jako tomu je u OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

14



skleněných a uhlíkových vláken. Jejich houževnatost je až 4krát vyšší v porovnání s uhlíkovými vlákny, proto se lehce poddají tlaku nástroje (mají tendenci se ohýbat přes břit). Phi-vrták (d), který prokazuje vysokou výkonnost a jakost obrobené plochy, vlákna nejprve předepne a poté čistě oddělí a odstraní z místa řezu.

d)

2. 3 ZÁKLADNÍ PROBLÉMY PŘI OBRÁBĚNÍ KOMPOZITŮ Struktura materiálu Obráběné kompozitní materiály jsou typické svojí anizotropií. Je to díky různé směrové orientaci výztuží. Vlastnosti se výrazně liší a to ve směru a napříč výztuže. Dále také významně ovlivňuje vlastnosti obráběných materiálů plnivo, jelikož špatně odvádí vzniklé teplo a zalepuje funkční plochy řezného nástroje – to zejména čelo. Další komplikací při obrábění těchto materiálů je nízká tepelná odolnost při vyšších teplotách (ve srovnání s kovy) a tak nejsou kompozitní materiály stálé. Je nutné volit takové řezné podmínky, aby nebyla překročena kritická teplota. Při ní dochází k degradaci pryskyřičné matrice a na obrobeném povrchu se začnou objevovat natavené či spálené oblasti, dále dochází ke ztrátě funkce pojiva. Tou je ochrana výztuže před poškozením a přenos napětí působící na materiál do výztuže. Velikosti


15



řezných a posuvových rychlostí limitující vznik kritické teploty při obrábění za daných technologických podmínek nejsou jasně definovány. Záleží na zkušenostech a poznatcích technologa a obsluhy stroje, jelikož teplota je ovlivňována mnoha faktory (stav nástroje, velikosti posuvu, rychlosti, použití procesních kapalin a dalších). Několikanásobná tepelná roztažnost proti kovovým materiálům musí být brána na zřetel jak při samotné volbě technologických podmínek obrábění, tak i při následné kontrole rozměrů a tvarové přesnosti. Opotřebení řezných nástrojů Proces opotřebení nástroje je složitý děj, závisí na mnoha faktorech. Na fyzikálně – mechanických vlastnostech obráběného a obráběcího materiálu, druhu obráběcí operace, geometrii nástroje a na řezných podmínkách. Opotřebení se projevuje ztrátou materiálu nástroje na čele nebo na hřbetě. Vyztužující vlákna působí na nástroj silným abrazivním účinkem a jsou jedním z největších příčin intenzivního opotřebení břitu nástroje. Zejména obsah skelných vláken působí na intenzitu opotřebení. Z důvodu, že sklo v Mohsově stupnici tvrdosti sousedí se slinutými karbidy, karbidem křemíku a boru vyplývá, že všechny ostatní materiály (mimo diamantu) budou velmi intenzivně opotřebovány. Nadměrné tepelné zatížení nástroje také výrazně zvyšuje intenzitu jeho opotřebení. Schopnost břitu odolávat abrazivnímu otěru je z větší části závislá na jeho tvrdosti. Řezný materiál obsahující hustou strukturu tvrdých částic odolává abrazivnímu opotřebení lépe Teplota v místě řezu Při obrábění je značná část (až 98 %) veškeré mechanické energie přeměněno na tepelnou energii. Vzhledem k nízké tepelné vodivosti obráběných materiálů přestupuje vzniklé teplo do obráběného materiálu a do třísky pouze v malém rozsahu. Zbytek tepla je tedy odváděn nástrojem, což jej nadměrně tepelně zatěžuje a výrazně zvyšuje intenzitu opotřebení. Je-li to možné vzhledem k povaze obráběného materiálu, je vhodné použít při obrábění procesních kapalin. Ty chladí nástroj a odvádí část vzniklého tepla v místě řezu. Delaminace obráběných materiálů Delaminace je častým typem poškození které vzniká především u vrtání a frézování vrstvených kompozitních materiálů. Dochází k ní jak na vstupu (odlupování povrchové vrstvy) tak i na výstupu (odlupování neobrobené vrstvy pod nástrojem). Při vrtání šroubovitým vrtákem probíhá delaminace postupně ve dvou fázích a to působení příčného a hlavního ostří na materiál obrobku.


16



Fáze vzniku delaminace Delaminace u vrstvených materiálů nenastane uvnitř vrstvy, ale pouze mezi jednotlivými vrstvami laminátu. Mimo nastavení řezných podmínek má na delaminaci také značný vliv stav ostří nástroje. Není-li nástroj dostatečně ostrý, vlákna nejsou deformována střihem, ale mají sklon se před ostřím ohýbat a dále jsou vytahávána z matrice. Tvorba třísek Při obrábění kompozitních materiálů nevzniká pouze drobivá tříska, ale vytváří se také drobné částečky třísek v podobě hrubého prachu. Vzniklý prach a tříska je odváděna z místa řezu procesní kapalinou nebo vzduchovým odsáváním, kterým je vybavena většina obrábějících strojů. Upínání součástí Doporučují se nižší řezné a menší upínací síly, působící ve více bodech. Pro tenkostěnná pouzdra se k jejich upnutí používají upínací trny, aby se zabránilo deformacím. Při upínání vrstvených materiálů pro vrtání je třeba upínat obrobky tak, aby nástroj byl kolmo ke směru vláken, zabrání se tak vyštipování výztuže z matrice. Dojde-li při upínání k průhybu obráběné desky, dochází tak k rozměrovým a tvarovým neshodám s požadovanými rozměry. Upnutí součásti při obrábění na strojích je provázeno vznikem deformací, které jsou částí celkové deformace pružné soustavy stroj – obrobek – nástroj. Tyto deformace mají velký vliv na přesnost obrábění. Působením upínací síly se deformuje obrobek i jeho povrchové vrstvy v místech styku s ustavovacími plochami stroje nebo přípravku.


17



3 PLASTY Úvod: S přírodními polymery, jako například dřevo, kůže nebo rostlinná vlákna, se lidstvo setkává již od svých počátků. Umělé polymery byly poprvé syntetizovány v 19. století. V polovině devatenáctého století objevil Alexandr Parkes nitrát celulózy. Ten byl poprvé veřejnosti představen roku 1862 v Londýně. John W. Hyatt zlepšil vlastnosti tohoto nitrátu smícháním s kafrem a nazval nový produkt celuloid. Tento nový plast byl s oblibou používán na výrobu hřebenů, knoflíků a rukojetí, ve formě folie dal základ filmovému průmyslu. Nové polymerní materiály ve svých počátcích představovaly modifikované přírodní látky, z nichž nejznámější je viskózové vlákno. Tento polopřírodní polymer vyráběný z celulózy je používán v textilním průmyslu a je znám jako celofán. Roku 1909 Leo Baekeland v Americe vynalezl první plně syntetický plast – bakelit. Tento plast vyráběný z fenolu a formaldehydu se vyznačuje pevností, lehkostí, tepelnou odolností a dobrými izolačními vlastnostmi. K masovému rozvoji a využití plastů došlo během 2. světové války a na začátku 50. let. Dnes plasty běžné střídají tradiční materiály jako je dřevo, kovy, sklo, kůže, papír a přírodní pryž, protože jsou lehčí, pevnější, odolnější proti korozi, trvanlivější, snadněji zpracovatelné a mají lepší izolační vlastnosti. Z těchto důvodů je použití plastů ve srovnání s klasickými materiály ekonomicky výhodnější. V mnohých případech je použití plastů výhodnější i z hlediska technologického a konstrukčního. Při praktické aplikaci je ovšem nutné nezapomínat, že oproti kovům mají plasty silnou závislost téměř všech mechanických vlastností na teplotě, rychlosti a době zatěžování. Definice plastu Plasty jsou materiály,jenž jsou tvořeny polymery a přísadami typu plniv,změkčovadel, stabilizátorů, maziv, barviv aj. Definice polymeru Polymer je chemicky čistá, makromolekulární látka, která má jasně definovaný chemický vzorec. Základním strukturním prvkem polymerů je atom uhlíku C, který je díky své atomové struktuře schopen vytvořit čtyři kovalentní vazby. Jednotlivé atomy uhlíku mohou být mezi sebou vázány buď jednoduchou vazbou, nebo vazbou násobnou (dvojnou, resp. trojnou)


18



3.1 OBRÁBĚNÍ TECHNICKÝCH PLASTŮ Polotovary technických plastů (tyče, trubky, desky, atd.) lze snadno obrábět na běžných kovoobráběcích a dřevoobráběcích strojích. Všeobecná doporučení S ohledem na špatnou tepelnou vodivost a relativně nízký bod tání termoplastů je nutno zajistit, aby při obrábění vznikalo co nejméně tepla a současně aby co nejméně přecházelo na plastový obrobek. Zabrání se tak deformací, vzniku napětí v obrobku, změnám barvy a natavení povrchu. Proto je nutno dodržet následující doporučení: . nástroje musí být udržovány neustále ostré a hladké . posuv by měl být co největší . nástroje musí mít takový tvar, aby se obráběného materiálu dotýkaly jen řeznou plochou . musí být zajištěn co nejlepší odvod třísky . při operacích, kdy vzniká nadměrné teplo (např. při vrtání), je vhodné použít chladící médium Síla nutná pro obrábění technických plastů je nižší, než síla nutná pro obrábění kovů a navíc příliš vysoké upínací síly vedou k pružné deformaci obrobku, což má vliv na


19



přesnost obrábění. Proto je nutno snížit upínací tlaky a při obrábění např. tenkostěnných pouzder je nezbytné obrobek podpírat. Řezné nástroje Pro většinu polotovarů je vhodná rychlořezná ocel. Pro větší výrobní dávky je vhodné volit karbidové, keramické a diamantové řezné nástroje. Tyto jsou nezbytné pro obrábění materiálů vyztužených skleněnými vlákny a/nebo uhlíkem. Pro CELAZOLE a TORLON jsou nejlepší nástroje diamantové. Chlazení Mimo vrtání a řezání pásovou pilou zvláště velké průměry, obecně není potřeba chlazení. Chlazení povrchu obrobku však vždy vede k lepší kvalitě povrchu a nižším tolerancím. Jsou vhodné běžné chladící emulze pro obrábění. Tyto však nesmí být použity pro chlazení amorfních materiálů (PC 1000, PPSU 1000, PEI 1000, PSU 1000 a SEMITRON ESd 410C), které jsou náchylné k vnitřnímu popraskání po použití těchto médií. Pro chlazení těchto materiálů je nutné použít čistou vodu nebo stlačený vzduch. Stlačený vzduch je rovněž velmi vhodný z důvodu dobrého odvodu třísky mezi řeznou plochou a obrobkem. Tolerance Tolerance obrábění pro termoplasty jsou významně vyšší než tolerance pro kovové součásti. Je to způsobeno zvýšeným koeficientem tepelné roztažnosti, bobtnáním vlivem absorpce vlhkosti a možnými deformacemi způsobenými vnitřním pnutím během obrábění. Deformace se objevují zejména tehdy, kdy obráběním vznikají asymetrické nebo velké změny v průměru (např. pouzdra vyráběná z velkých tyčí kruhového průřezu) nebo hluboké drážky při frézování. V těchto případech, podle požadavků na toleranci, může nastat nutnost tepelné úpravy (odstranění vnitřního pnutí) po předběžném obrobení (min. přesah 3 % průměru) a před konečným obrobením součástí.. Podle empirického pravidla pro soustružené nebo frézované součásti lze přijmout toleranci 0,1 - 0,2 % jmenovitého rozměru, ale pro malé součásti je minimální tolerance pouze 0,05 mm. Přesnějších tolerancí lze dosáhnout u High -Tech materiálů jako je CELAZOLE, TORLON, řada PEEKů a TECHTRON.


20



PTFE je nutno obrábět při minimální teplotě 23°C. Zabrání se tak změně rozměrů, ke které dochází při teplotě cca. 20°C (inverzní bod struktury PTFE). Soustružení Dlouhé "řetězce" třísek je nutno vhodným způsobem při práci odstraňovat, aby se nezamotaly do upínací hlavy, nástroje nebo obrobku. Frézování Lze používat frézy pro lehké kovy. Okružní frézy jsou výhodnější, neboť umožňují lepší odstraňování pilin. Vrtání Naprosto vyhovují vysokorychlostní šroubové vrtáky. Při vrtání produkujícím velké množství tepla použijte chladící kapalinu. Pro lepší odvádění tepla a odstraňování třísek je nutné vrták často vytahovat, zejména při vrtání hlubokých děr. Pro vrtání otvorů o velkém průměru se doporučuje používat vrtáky se ztenčeným dříkem, aby se snížilo tření a následně i tvorba tepla. Při vrtání velkých otvorů se rovněž doporučuje vrtat postupně - tzn. otvor o průměru 50 mm by měl být vyvrtán postupně na průměr 15, 35 a 50 mm. Vystružování Používají se výstružníky s přímými nebo šroubovitými drážkami. Musí být velmi dobře ostřené kvůli špatnému odstraňování třísek a pružnosti termoplastů. Řezání Vyhovují pásové, kotoučové nebo přímočaré pily s dostatečně vzdálenými zuby, aby bylo zajištěno dobré odstraňování pilin. Zuby by měly mít dostatečný rozvod, aby nedocházelo ke svírání materiálu za řeznou plochou a v případě potřeby navíc použít rozpínací klíny. ERTALON 66-GF30, TORLON 4301, TORLON 4501, TORLON 5530, KETRON PEEK-HPV, KETRON PEEK-GF30, KETRON PEEK-CA30, TECHTRON HPV PPS, SEMITRON ESd 410C a SEMITRON ESd 520HR je potřeba řezat pásovou pilou s roztečí zubů 4 - 6 mm (CELAZOLE 2 - 3 mm). Nepoužívejte pro řezání těchto materiálů kotoučové pily, většinou jejich použití vede k popraskání materiálu. OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

21



Ochranné balení proti vlhkosti Obrobené součástí z takových polymerů, které přijímají vlhkost z okolního prostředí, je nutno po obrobení ošetřit nebo skladovat tak, aby se zabránilo nabobtnání a tudíž změnám v jejich rozměrech. Pro udržení velmi přesných tolerancí obrobků z materiálů ERTALON / NYLATRON, CELAZOLE, TORLON a SEMITRON je vhodné je skladovat v ochranném plastikovém obalu (sáčku) s pohlcovači vlhkosti.

3.2 VYBRANÉ DRUHY PLASTŮ Polyamid PA 6 (Silon)

Alkalický polyamid PA - 6 je vyráběný metodou polymeračního odlévání a umožňuje výrobu velkoobjemových odlitků. Dostupnou cenou je zejména vhodný pro malosériovou a kusovou výrobu. Tento konstrukční plast má zlepšené kluzné vlastnosti určené především pro výrobu součástí s požadavkem na nízký koeficient tření. V mnoha případech nevyžaduje přídavné mazání a jeho modifikace umožňují regulovat jeho vlastnosti podle druhu aplikace. Přednosti Polyamidu PA 6 1.

vysoká mechanická pevnost, výborná houževnatost

2.

nízký koeficient tření, dobré el.izolační vlastnosti

3.

dobrá chemická odolnost

4.

dobrá opracovatelnost, dobrá teplotní vodivost

Používá se:


22





tam, kde není možné zajistit pravidelné mazání a kde z ekologických důvodů není možné použití klasických maziv



tam, kde moderní konstrukce vyžadují nahradit tradičně používané materiály lehčí a cenově dostupnější alternativou



tam, kde je možnost koroze standardních materiálů



tam, kde je potřeba snížit opotřebení a zabránít nadměrnému hluku



kluzná ložiska, kluzné a vodící desky, lišty, ozubená kola, bezhlučné převody, vačky, řemenice, šoupátka, vodící pouzdra a uložení, transportní válečky, těsnící kroužky, atd.



součásti pro těžké pracovní podmínky bez možnosti přídavného mazání, podavače, transportní korečky, spojky, plochá a tvarová těsnění, atd.

Obrábění: Při strojním obrábění Polyamidu PA 6 je nutno dodržovat striktně podmínky pro soustružení a frézování. Podmínky strojního obrábění Způsob obrábění

Úhel hřbetu alfa

Úhel břitu beta

Řezná rychlost (m/min)

Posun (mm/ot)

Soustružení

8°

40°-50°

1000

0,1-0,3

Frézování

25°

25°-30°

1000

0,3


23



Polyuretanový elastomer POLYTAN nabízí výjimečnou kombinaci pružnosti, velké pevnosti v natržení a vysoké oděruvzdornosti. Díky této kombinaci Vám předkládáme materiál, který v podobě strojních dílů dobře plní vysoké nároky na spolehlivost i při velkém dynamickém zatížení, v prostředí vyžadujícím dobrou odolnost proti oděru a houževnatost. Používaná technologie umožňuje plnit speciální přání na tvarové výrobky za použití beztlakových forem v příznivých cenových relacích. POLYTAN lze dobře spojovat s kovy litím na kovový díl a při vyšších tvrdostech třískově obrábět. Použití výrobků: Vzhledem k tomu, že polyuretanové elastomery - Polytan mají velmi dobré pevnostní parametry, odolávají minerálním olejům a benzinům, vykazují vysokou odolnost vůči oděru a mají velmi dobré tlumící vlastnosti, jsou vynikajícím materiálem pro řadu aplikací, jako např.: těsnění, ucpávky, manžety, podložky pod stroje, pružné spojky, tlumící dorazy, potahy válců, přítlačné válečky, potahy pojezdových kol pro vysoká zatížení a pomalé rychlosti, vyložení násypek ve stavebnictví a hutnictví, vyložení mísičů betonových a maltových směsí, stěrky a vyložení forem ve stavebnictví, stírací břity pro sněhové pluhy, atd. Všechny tyto výrobky lze používat v teplotním rozsahu od - 30°C do + 80°C (trvalý provoz), krátkodobě (maximálně 4 hodiny až do + 120°C. Nad + 160°C nastává destrukce materiálu. Veškeré výrobky z Polytanu je nutno po výrobě ještě temperovat při teplotě cca 100°C, aby proběhly dokonale síťovací reakce a vyrovnalo se vnitřní pnutí v polyuretanovém elastomeru. Doba temperace je obvykle 5 až 15 dnů dle hmotnosti, tloušťky a charakteru výrobku. Doporučení k obrábění 

Tvrdé typy Polytanu (80°ShA a více) lze dobře obrábět, zatímco měkké mají snahu uhýbat nástroji. Doporučené podmínky pro podélné soustružení jsou:



Posuv nástroje z rychlořezné oceli je 0,1 až 0,2 mm/ot.



Pro tvrdostl 65 a 80° ShA řezná rychlost 300 až 500 m/min a pro tvrdosti 90 a 95° ShA - 100 až 150 m/min. Úhly na nástroji ? = 12°, ? = 53°, ? = 25°.


24



Pro relativní měkkost Polytanu vůči oceli se doporučuje řezat jen hrubé závity. P5i frézovaní se používá řezných rychlostí 250 az 400 m/min. Nástroj je z rychlořezné oceli o volném úhlu ? = 10° a ? - 20°. Nedoporučuje se užívat nástrojů s větším počtem zubů, neboť odběr třísky je obtížný. Ertalon /nylon/ ERTALON 6 SA přírodní (bílý)/černý PA 6 Tento materiál představuje optimální kombinaci mechanické pevnosti, tuhosti, tlumicí schopnosti a odolnosti proti opotřebení. Uvedené vlastnosti, společně s příznivými elektroizolačními vlastnostmi a dobrou odolností proti působení chemikálií, řadí ERTALON 6 SA do skupíny materiálů univerzálně použitelných v oblasti konstrukce i údržby. ERTALON 66 SA přírodní (krémový)/černý PA 66 Materiál s vyšší mechanickou pevností, tuhostí a odolností proti působení teploty a opotřebení než má ERTALON 6 SA. Vyznačuje se rovněž lepší odolností proti tečení, ale jeho pevnost v rázu a mechanické tlumicí schopnosti jsou poněkud sníženy. Je vhodný pro obrábění na automatických soustruzích. ERTALON 4.6 (červeno-hnědý) PA 4.6 Ve srovnání s konvenčními nylony se vyznačuje se stálou tuhostí a odolností proti tečení v širokém teplotním rozmezí, má rovněž vynikající odolnost proti stárnutí vlivem teploty. Proto je těžiště využití ERTALONU 4.6 situováno do oblasti vyšších teplot (80-150°C), kde nedostačuje tuhost, odolnost proti tečeni, odolnost proti stárnutí vlivem teploty a mez únavy materiálů PA 6, PA 66, POM a PETP. ERTALON 6 XAU+ (černý) PA 6G ERTALON 6 XAU+ je tepelně stabilizovaný litý nylon 6 s velmi hustou a vysoce krystalickou

strukturou.

Vyniká

lepšími

technickými

vlastnostmi

než

běžné

vytlačované nebo lité nylony: má vynikající odolnost proti tečení a opotřebení, lepší vlastnosti při tepelném stárnutí a vynikající obrobitelnost. Je obzvláště vhodný pro výrobu ložisek a jiných mechanických součástí vystavených námaze a pracujících při teplotách vyšších než 60°C.


25



ERTALON® LFX (zelený) PA 6G ERTALON® LFX je vnitřně mazaný litý nylon, který je samomazný ve skutečném smyslu tohoto slova. ERTALON LFX je speciálně vyvinutý pro výrobu pohyblivých nemazaných součástí a významným způsobem rozšiřuje současné možnosti použití nylonů. Je to možné díky sníženému koeficientu tření (-50%) a zlepšené odolnosti proti opotřebení (až 10x). Nejdůležitější vlastnosti 

vysoká mechanická pevnost, tvrdost, tuhost a houževnatost



vysoká mez únavy



vysoká mechanická tlumicí schopnost



dobré kluzné vlastnosti



vynikající odolnost proti opotřebení

ERTALON je používán pro širokou škálu průmyslových komponentů při výrobě základních zařízení a při jejich údržbě. Několik příkladů: trubková a kluzná ložiska, podložky, pomocné a vodicí kotouče, válce pro dopravníky, napínací válečky, ložisková pouzdra, kladky a obložení kotoučů, vačky, tlumiče, berany bucharů, čela kladiv, škrabáky, ozubená kola, řetězová kola, těsnící kroužky, vodicí šrouby, řezací a sekací desky, izolátory apod. ERTACETAL ERTACETAL C přírodní (bílý)/černý POM-C ERTACETAL H přírodní (bílý) POM-H Oba materiály jsou čisté acetalové kopolymery (POM-C) a homopolymery (POM-H). Acetalový kopolymer je odolnější proti hydrolýze, proti působení silných zásad a tepelně-oxidační degradaci než acetalový homopolymer. Homopolymer však má vyšší mechanickou pevnost, tuhost, tvrdost a odolnost proti tečení. Vyznačuje se i nižší tepelnou roztažností a velmi často má i lepší odolnost proti opotřebení. Ertacetal se velmi dobře obrábí na mechanických soustruzích a je velmi vhodný pro výrobu přesných mechanických součástí.


26



Nejdůležitější vlastnosti 

vysoká mechanická pevnost, tuhost a tvrdost



vynikající pružnost



dobrá odolnost proti tečení



vysoká rázová houževnatost, dokonce i při nízkých teplotách



velmi dobrá rozměrová stálost



dobré kluzné vlastnosti



vynikající obrobitelnost



fyziologicky netečný (vhodný pro kontakt s potravinami)

Použití 

ozubená kola s malým modulem



vačky



silně zatížené nosné plochy a válce



ložiska a ozubená kola s malou světlostí



sedla ventilů



"zacvakávací" montážní sestavy



všechny druhy rozměrově stálých přesných strojních součástí



izolační elektrotechnické komponenty



součásti pracující nepřetržitě ve vodě o teplotě 60-80°C (ERTACETAL C)

ERTACETAL H-TF je směs DELRIN* AF: kombinace vláken TEFLONU*, rovnoměrně rozptýlených v acetalové pryskyřicí DELRIN. Tento materiál má téměř stejnou pevnost jako ERTACETAL H, ale přidáním teflonových vláken, která jsou měkčí a méně tuhá, se některé vlastnosti změní. Ve srovnání s ERTACETALEM C a H má tento materiál lepší kluzné vlastnosti. Ložiska vyrobená z ERTACETALU H-TF vykazují nízké tření, jsou odolná proti opotřebení a téměř neprokluzují.DELRIN je registrovaná obchodní známka Du Pont.TEFLON je registrovaná obchodní známka Du Pont. ERTALYTE


27



Materiály ERTA vyrobené z krystalického termoplastického polyesteru jsou uváděny na trh pod obchodními názvy ERTALYTE (čistý produkt) a ERTALYTE TX (plněný produkt). ERTALYTE© přírodní (bílý)/černý PETP Díky svým specifickým vlastnostem je čistý PETP velmi vhodný pro výrobu mechanicky přesných částí které jsou určeny pro velké zatížení a jsou vystaveny opotřebení. Nejdůležitější vlastnosti 




velmi dobrá odolnost proti tečení



nízký a stálý koeficient tření



vynikající odolnost proti opotřebení (srovnatelná s odolností nylonů)



velmi dobrá rozměrová stálost (lepší než u polyacetalu)



fyziologicky netečné (vhodné pro kontakt s potravinami)

Použití 

obzvlášt zatížená ložiska pouzdra vodicí zařízení atd.



rozměrově stálé části pro přesné mechanismy: pouzdra, kluzné dráhy, ozubená kola, válce, součásti čerpadel atd.



izolační elektrotechnické komponenty

ERTALYTE© TX (světle šedý) PETP ERTALYTE TX je sloučenina na bázi polyethylentereftalátu, v níž je rovnoměrně rozptýleno pevné mazivo. Díky specifickému složení je dosaženo zvláštní kvality, vhodné pro výrobu ložisek. ERTALYTE TX ne jen vynikající odolnost proti opotřebení, ale ve srovnání s materiálem ERTALYTE má dokonce ještě nižší koeficient

tření

a

zároveň

schopnost

pracovat

v

širším

rozsahu

tlaků.

ERTA® PC přírodní, čirý, průsvitný Polykarbonát (PC)


28



ERTA uvádí na trh UV - nestabilizovaný polykarbonátový produkt pod obchodním názvem

ERTA

PC.

Jedná

se

o

"neoptickou"

průmyslovou

kvalitu.

Nejdůležitější vlastnosti 

vysoká mechanická pevnost



dobrá odolnost proti tečení



vysoká pevnost v rázu, dokonce i při nízkých teplotách



stálá tuhost v širokém rozmezí teplot






průsvitnost



fyziologicky netečný (vhodný pro kontakt s potravinami)

Použití 

komponenty pro přesné strojírenství



bezpečnostní zasklívání



izolační součásti v elektrotechnice



součásti v kontaktu s potravinami



komponenty lékařských a farmaceutických přístrojů

ERTA® PEI přírodní (jantarový, průsvitný) PEI ERTA PEI, vyráběný z pryskyřice ULTEMK, se vyznačuje kombinací vynikajících teplotních, mechanických a elektrických vlastností, společně s velmi nízkou hořlavostí a nízkou produkcí kouře během spalování. ERTA PEI je vynikající materiál pro využití v situacích, vyžadujících současně vysokou tepelnou odolnost a dobrou mechanickou pevnost za zvýšených teplot (max. přípustné provozní teploty jsou: krátkodobě 210°C a nepřetržitě 170°C). ERTA PES má vynikající vlastnosti při tepelném stárnutí a v důsledku toho i maximální přípustnou provozní teplotu 180°C při nepřetržitém provozu. Materiál je rovněž schopen odolat při krátkodobé expozici teplotě 220°C. ERTA PES má velmi nízkou hořlavost a při spalování emituje velmi malé množství kouře.


29



ERTA PSU prefabrikované tvary jsou vyráběny z polysulfonové pryskyřice, nestabilizované proti UV záření. Tento materiál má maximální přípustnou krátkodobou provozní teplotu 180°C a při 150°C může být používán nepřetržitě. 




velmi vysoké maximální přípustné provozní teploty (150-220°C)



vynikající hydrolytická odolnost (vhodné pro opakovanou sterilizaci párou)



velmi dobrá odolnost proti tečení a tuhost v širokém teplotním rozmezí



vysoká tuhost i při nízkých teplotách






fyziologicky netečné (vhodné pro kontakt s potravinami)



dobré elektroizolační schopnosti a dielektrické vlastnosti



průsvitný (v neoptické kvalitě)



velmi dobrá odolnost proti pronikavé radiaci

Součástky vyrobené z těchto materiálů jsou využívány v elektrotechnickém průmyslu (indukční cívky, izolační vložky, pouzdra), jako části pro dojicí přístroje, čerpadla, ventily, filtrační soustavy, výměníky tepla, v potravinářském průmyslu a pro výrobu lékařských přístrojů (součásti vystavené opakovanému mytí a sterilizaci). Profily ERTA PEEK jsou vyráběny z čisté polyetheretherketonové pryskyřice. Pro své vlastnosti je ERTA PEEK ideálním materiálem pro použití všude tam, kde je vyžadována velká odolnost za extrémních teplotních, chemických, radiačních a elektrických podmínek. Proto ERTA PEEK nachází využití v mnoha průmyslových odvětvích od tradičních konstrukcí až po high-tech aplikace v kosmickém, jaderném a chemickém průmyslu. Obohacením ERTA PEEK grafitem, karbonovými vlákny a PTFE vzniká materiál s vyšší mechanickou pevností, nižším koeficientem tření a zlepšenou odolností proti opotřebení. Pro své vynikající třecí vlastnosti je ERTA PEEK-BG zvláště vhodný pro využití v oblasti výroby ložisek. ERTA PEEK GF-30 s 30 % podílem skelných vláken má vyšší tuhost a pevnost než ERTA PEEK a ERTA PEEK-BG. Kromé toho má vynikající vlastnosti při zvýšených teplotách. Tato vlastnost předurčuje ERTA PEEK-GF3O pro použití všude tam, kde


30



musí materiál vydržet vysoké statické zatížení při vysokých teplotách a po dlouhou dobu. Nejdůležitější vlastnosti 




velmi vysoké maximální přípustné provozní teploty (250-310°C)



vynikající chemická a hydrolytická odolnost



velmi dobrá odolnost proti tečení, dokonce i při zvýšených teplotách



vynikající odolnost profi opotřebení v širokém rozpětí provozních podmínek






inherentní nízká hořlavost a velmi nízká produkce kouře při hoření



dobré elektroizolační vlastnosti a dielektrické schopnosti (s výjimkou PEEKBG)



vynikající odolnost proti pronikavé radiaci

Použití Ozubená kola, součásti čerpadel, sedla ventilů, ložiska. Materiál může být využit v kosmickém, jaderném, chemickém, automobílovém a elektrickém průmyslu, ve všech druzích vojenského vybavení. NOVODUR - Výrobky z tvrdého polvinylchloridu - PVC

Duroplast, novodurové tyče Novodur odolává převážně kyselinám a zásadám. Neodolává acetonu, anilínu, benzenu, esterům, éterům, ketonům, chlórovaným uhlovodíkům, kresolu, sirouhlíku, změkčovadlům. Mez použitelnosti je v rozmezí teplot 5 - 40 °C, nárazově až do 60 °C. Zvyšováním teplot se snižuje pevnost v tahu, za nízkých teplot křehne a nárazem


31



se tříští. Po prohřátí na normální teplotu má opět původní hodnoty. Novodur se zpracovává sekáním, řezáním, soustružením, frézováním, vrtáním, hoblováním, pilováním, broušením a leštěním. Spojuje se svařováním teplým vzduchem, lepení lepidlem L 20. Dodává se v deskách a tyčích PVC-U obtížně vznětlivý, chemicky odolný, dobrý elektrický izolant. Má výsokou pevnost, stálost a tvrdost, Dá se velmi dobře lepit a svařovat. Tepelná použitelnost -15 - 60 °C. Provedení tyče a trubky Teflon - FLEXON

Flexon je obchodní označení pro polytetrafluoretylen (zn.PTFE nebo PF 4), který je velmi významným plastem ze široké skupiny fluorových polymerů. PTFE je krystalický polymer bílé barvy, parafinického vzhledu. Vyznačuje se vysokou molekulovou hmotností a obsahuje pouze atomy uhlíku a fluoru s vysokou pevností vazby, což určuje jeho charakteristické vlastnosti: 

vynikající chemická odolnost



výborná odolnost proti vysokým teplotám



výborné dielektrické vlastnosti



odolnost proti stárnutí



nízká nasákavost a odolnost proti rozpouštědlům


32





dobré kluzné vlastnosti.

Používá se ve všech průmyslových odvětvích, kde jsou kladeny vyšší požadavky na vlastnosti použitého materiálu. Mimo již uvedené vlastnosti patří k jeho výhodám fyziologická nezávadnost v rozsahu pracovních teplot, nepatrná adheze a výborné těsnící účinky. Fyzikální vlastnosti PTFE má ve srovnání s jinými plasty dobrou pevnost za vyšších teplot a dostatečnou pružnost při velmi nízkých teplotách, velmi dobrou vrubovou a rázovou houževnatost v širokém rozsahu teplot. Při tlakovém zatížení se nedrtí, ale má sklon k tečení, přičemž stupeň deformace při daném napětí je časově závislý. Proto nemá pro trvalé zatížení napětí převyšovat 10% ze zjištěné pevnosti při dané teplotě. Pevnost v tahu je vyšší než 12 MPa a tažnost je větší než 150%. Hustota je 2,15 - 2,25.103 kg/m3. Statický součinitel tření PTFE na oceli je 0,07 až 0,11. Nasákavost ve vodě nenastává a dílce nemění své rozměry ani po dlouhodobém uložení ve vodě. Polyethylen - PE 300

Tento materiál vyniká vysokou houževnatostí, pevnost při nižších teplotách, velmi dobře

opracovatelný,

dobré

chemické

vlastnosti.

Velmi

dobrá

svařitelnost,

obrobitelnost. Možnost použití: 

výroba nádrží



výroba nádob



výroba palivových nádrží



výroba hraček



díly pro potravinářství



dá se velmi dobře obrábět


33



Polypropylen - PP

Tento materiál vyniká vysokou rázovou houževnatostí, je lehký, avšak stabilní, vynikající odolnost proti chemikáliím především kyselinám. Výborná svařitelnost, ohybatelnost a obrábění. Možnosti použití: 

výroba nádob



výroba nádrží



zhotovení krytů strojů



ploché těsnění



výroba filtrů

ABS, PEHD Umastyr Obchodním názvem UMASTYR® ABS jsou označovány jednostranně leštěné vytlačované desky z terpolymeru akrylonitril-butadien-styrenu. Desky jsou dodávány v provedení barevně krytém podle vzorkovnice dodavatele vstupních granulátů. Použití: Dobré pevnostní hodnoty v tahu ve spojení se značnou vrubovou houževnatostí zařazují UMASTYR® ABS mezi konstrukční materiály. UMASTYR® ABS se používá


34



zejména na výrobu dílců určených pro využití v automobilovém průmyslu, při výrobě kolejových vozidel, chladírenských přepravníků, sportovních potřeb, hraček apod. Způsob zpracování UMASTYR® ABS se zpracovává především tvářením za tepla ve vakuových tvářecích strojích. Při tváření do forem se nedoporučuje používání separačních prostředků, zejména silikonů. Předejde se tak obtížím při navazujících povrchových úpravách. Desky výrobku UMASTYR® ABS je možno povrchově upravovat stříkáním syntetickými barvami. UMASTYR® ABS je možno rovněž lepit, a to za použití 15% roztoku UMASTYR® ABS v metyletylketonu, toluenu nebo chloroformu. Velmi dobře se osvědčila směs butylacetátu s 5% dimetylformamidu. Při teplotě 220o-230o C lze UMASTYR® ABS svařovat horkým vzduchem. Materiál je dobře opracovatelný nejrůznějšími způsoby mechanického obrábění. Materiál je rozpustný v aromatických a chlorovaných alifatických uhlovodících, částečně v ketonech, esterech a nižších mastných kyselinách. UMASTYR® ABS je stálý proti vodě, v alkoholech, odolává účinku slabých a zředěných silných kyselin a zásad, většině roztoků solí, olejům a částečně pohonným hmotám.


35



4 Keramické materiály Úvod Keramika představuje zvláštní skupinu nekovových konstrukčních materiálů, vyznačujících se specifickými vlastnostmi od většiny kovových slitin. Odlišují se především vnitřní stavbou. Jde o látky krystalické s amorfní skelnou fází, vzniklou roztavením taviv a sklo tvořících látek. Pravděpodobně vůbec první keramický nástroj používal člověk již v době kamenné a i mnohem později byly bloky pískovce, obsahující velké množství mikroskopických břitů SiO2, používány pro ostření nožů, břitev, nůžek a dalších nástrojů. Pískovcové kotouče se tak na dobu mnoha století staly hlavním brousícím materiálem. A. v nedávné minulosti začali být nahrazovány moderními materiály, jako je Al2O3, SiC nebo diamant. Keramika byla používána jako technický materiál po celá staletí, ale teprve v současné době je používaná jako konstrukční materiál. Dřívější využití keramiky ve strojírenství bylo motivováno převážně jejím vysokým bodem tání, chemickou odolností, žáruvzdorností, tepelnými a elektrickými izolačními vlastnostmi. Z mechanických vlastností se využívala dobrá odolnost proti opotřebení a někdy i dobrá pevnost v tlaku. Použití keramiky je v součastné době široké a rozmanité. Používají se při stavbě strojů a různých zařízení. Jedno z důležitých využití je v oblasti vysokoteplotních aplikací jako jsou systémy konverze energie, díly plynových turbín, spalovací motory, kde zvyšují výkonnost těchto zařízení, jejich spolehlivosti a také snížení hmotnosti. Je to především v elektronice a v neposlední řadě i ve strojírenství. Keramické materiály jsou řazeny do skupiny těžkoobrobitelných materiálů, proto se běžně neobrábí na klasických obráběcích strojích. Všeobecná charakteristika keramiky Keramika je anorganický nekovový materiál s heterogenní strukturou, tvořenou krystalickými látkami o různém složení a uspořádání. Konstrukční keramické materiály se liší od tradiční keramiky především chemickou a fyzikální homogenností, vlastnostmi a typem vazby. Jde o látky krystalické s amorfní skelnou fází, vzniklou roztavením taviv a sklo tvořících látek. Keramické materiály jsou vázány převážně iontovými a kovalentními vazbami, v krystalické struktuře převládají složité mřížky kubické a hexagonální. Keramické materiály mají většinou dobrou chemickou odolnost, vysokou teplotu tání, malou tepelnou vodivost, vysokou tvrdost a pevnost v tlaku i většinou odolnost vůči creepu za vysokých teplot. Za hlavní nevýhodu se OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

36



považuje jejich velká křehkost, nesnadná obrobitelnost a velká citlivost na vnitřní defekty. Jedna z důležitých vlastností keramických materiálů je nízká elektrická vodivost, kterou využíváme pro výrobu elektroizolačních materiálů. Z hlediska magnetických vlastností se chová většina materiálů jako diamagnetické nebo paramagnetické.

Výjimku

tvoří

některé

oxidové

keramiky,

které

vykazují

feromagnetické vlastnosti. Keramické materiály používané pro konstrukční aplikace rozdělují na tradiční keramické materiály, progresivní keramické materiály a materiály se skelnou strukturou. Tradiční keramika se vyrábí ze surovin nacházejících se v přírody (z jílu, křemene a živce). Progresivní konstrukční keramika se vyrábí z čistých, práškových, uměle připravených sloučenin (oxidy, karbidy a nitridy). K nejznámější progresivní konstrukční keramice patří oxid hlinitý, nitrid křemíku, karbid křemíku a oxid zirkoničitý modifikovaný dalšími žáruvzdornými oxidy. Tyto progresivní keramické materiály jsou pro své vlastnosti (vysoký bod tání, chemická stabilita, vysoká tvrdost a pevnost) používány jako důležité konstrukční materiály v oblasti práškových technologií. Skelné materiály mají specifické vlastnosti, kterými se odlišují od ostatních konstrukčních materiálů. Hlavní vlastností je průhlednost a tvrdost. Mají vynikající korozní odolnost v běžném prostředí, které činí ze skel nepostradatelné materiály pro konstrukční aplikace v laboratořích, elektrotechnickém a chemickém průmyslu. Vlastnosti keramických materiálů Na vlastnosti keramiky má vliv nejen chemické složení (podíl příměsí nebo naopak přísad), ale i způsob zpracování a odpovídající mikrostruktura. Charakteristické vlastnosti keramických materiálů:

vysoká pevnost při vysokých teplotách (1000°C i více),

otěruvzdornost,

roti mechanickému namáhání (zejména tlakem), OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

37



polovodičové vlastnosti,

- křehkost, - citlivost k tepelným rázům, - nízká reprodukovatelnost, - obtížná výroba. Pevnost keramiky Pevnost keramických materiálů se pohybuje ve značně širokém rozmezí. Nejmenších hodnot pevnosti v tahu (pod 10 MPa) dosahují různé tepelně-izolační materiály, které pevnost v tlaku mají zhruba o řád výše. U klasické keramiky na bázi silikátů se v závislosti na složení a přípravě pohybuje pevnost od 30 do 150 MPa. Oxidová keramika má pevnost v ohybu zpravidla 100 a. 300 MPa a u čistého slinutého m byla naměřena pevnost v ohybu za studena 600 MPa. Karbidy a nitridy dosahují ještě větší pevnosti (tlakově slinovaný Si3N4 i SiC) a. přes 800 MPa. Nejvyšších pevností se podařilo dosáhnout u speciálních keramických materiálů, využívajících fázových transformací ZrO2, které nabývají hodnot přes 1000 MPa.

Tvrdost keramiky


38



Tvrdost keramických materiálů je velmi vysoká. Podle Mohsovy stupnice vrypové tvrdosti, keramika zaujímá místo mezi nejtvrdšími materiály: silikátová keramika – stupeň 5 a. 7 – stupeň 8 a. 9 neoxidová keramika - stupeň 9 a. 9,5 Po diamantu, jehož tvrdost je charakterizována stupněm 10, patří některé z keramických látek mezi nejtvrdší materiály vůbec. Tvrdost je definována jako odpor materiálu proti vnikání cizího tělesa. Tvrdost v případě keramiky nelze jednoznačně definovat jako fyzikální veličinu, protože více než jiná mechanická vlastnost závisí na zkušebních podmínkách. Z hlediska měření tvrdosti spočívá největší rozdíl mezi kovem a keramikou v tom, že plastická deformace keramiky je velmi nízká a energie přivedená do materiálu při zkoušce tvrdosti se uvolňuje vznikem trhlin různého typu.

Výroba keramických materiálů Výroba keramiky je založena na vytvarování a tepelném zpracování práškových látek, které se žárem zpevní a zhutní. Vznikne polykrystalický produkt, jehož fázové složení se může vlivem vysokoteplotních reakcí lišit od výchozí směsi. Krystalickými fázemi u klasické keramiky jsou často minerály známé v přírodě, které se vyznačují pevností, chemickou odolností a stálostí za zvýšených teplot.


39



Rozdělení konstrukčních keramických materiálů Pro dělení a značení keramických konstrukčních materiálů neexistuje konkrétní norma. Z hlediska zaměření na techniku pro konstrukční účely se držíme dělení podle chemického složení, které rozlišuje skupiny: Oxidová keramika čistá - obsahuje 99% Al2O3 polosměsná - Al2O3+ZrO2 , Al2O3+ZrO2+CoO směsná - Al2O3+TiC , Al2O3+TiN, Al2O3+ZrO2+TiC, Al2O3+TiC+TiN Neoxidová (nitridová) keramika Představují chemické sloučeniny, tvořené lehkými prvky III. a. V. skupinami Mendělejovy tabulky.

Nejzajímavější z hlediska vlastností i praktických možností

jsou karbidy a nitridy boru, křemíku a hliníku (B4C, BN, SiC, Si3N4, AlN). Velmi perspektivní jsou i keramiky sialonového typu (Si-Al-O-N). Nejdůležitější nové konstrukční (progresivní) keramické materiály můžeme shrnout do pěti základních skupin: terý je nejrozšířenější konstrukční keramikou), karbid křemíku (který je používán především pro svou vysokou tvrdost, dobrou odolnost vůči tečení při vysokých teplotách), nitrid křemíku (který je vůbec nejslibnější konstrukční keramický materiál pro vysokoteplotní aplikace), -Al-ON (které představují spojnici mezi oxidovými a neoxidovými keramikami) oxid zirkoničitý (jeho největší předností je velmi vysoký bod tání a jedinečná struktura, která umožňuje transformační zhouževnatění). Použití konstrukčních keramických materiálů Keramika je se svými vynikajícími elektrickými, magnetickými, tepelnými a chemickými

vlastnostmi

nepostradatelná

v

průmyslu

elektrotechnickém

a

elektronickém. Díky mechanickým vlastnostem za vysokých teplot, odolností proti otěru, korozi a dalším termomechanickým vlastnostem se konstrukční keramika uplatňuje ve strojírenství, hutnictví, chemickém a textilním průmyslu. Nové konstrukční keramické materiály lze rozdělit podle použití do těchto 8 skupin:


40



1. Otěruvzdorné součásti: Součásti mají vysokou tvrdost, chemickou odolnost, schopnost opracování na jemný povrch s vysokými tolerancemi, houževnatost, pevnost v širokém rozsahu teplot a korozní odolnost. Jako materiál se nejčastěji používá oxid hlinitý, nitrid křemíku, nitrid boru, karbid křemíku, karbid boru. 2. Keramické brusné materiály: Keramické materiály, které mají vysokou tvrdost se přednostně používají jako brusné materiály pro řezání, broušení a leštění. Nejčastěji se používá tavený oxid hlinitý a karbid křemíku. Jako vhodnější brusný materiál je karbid křemíku, protože je tvrdší. Kombinací oxidu zirkoničitého s oxidem hlinitým se zlepšuje brusná schopnost materiálu. 3. Řezné nástroje: Keramické řezné nástroje si při teplotách přes 600 °C zachovávají pevnost a tvrdost. Odolávají vysokoteplotním deformacím a mají delší životnost. Na řezné nástroje se používá keramika na bázi oxidu hlinitého, keramika směsná na bázi oxidu hlinitého a karbidu titanu a keramika na bázi nitridu křemíku. 4. Ložiska: Z keramických materiálů se vyrábí součásti, které jsou odolné vůči únavě, vysoké teplotě, korozi a ztrátě mazných vlastností. Kulové a válečkové ložiska mají vysokou tvrdost a vynikající vysokoteplotní vlastnosti, které se používají při konstrukci motorů s vysokou účinností. Pro tyto účely se používá nitrid křemíku, protože má malý třecí koeficient, vysokou odolnost vůči otěru, vysokou pevnost v tlaku a dlouhou životnost. 5. Keramika pro lékařské aplikace: Jsou to dentální nebo ortopedické implantáty, které rozdělujeme do tří skupin. Inertní, hlavně oxid hlinitý a oxid zirkoničitý. Keramika s bioaktivním povrchem se vyrábí ze sklokeramických materiálů, bioskel a kompozitů. Resorbovatelná keramika se vyrábí z kompozitů polymerů a kalciumfosfátů. 6. Elektrochemická zařízení: Keramika musí mít vhodné elektrické vlastnosti i vlastnosti mechanické. Keramika na bázi oxidu zirkoničitého a slouží jako supravodiče, které se používají v palivových článcích, bateriích, senzorech a tepelných strojích. 7. Tepelné stroje: Používají se jako součástky turbodmychadel, jako povlaky nebo monolitické komponenty pro vznětové motory. Pro výrobu se používá nitrid a karbid křemíku. OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

41



8. Tepelné výměníky: Pro výrobu se používá především karbid křemíku, protože má vysokou tepelnou odolnost, vynikající tepelnou vodivost, odolnost proti korozi a dobrou odolnost proti teplotním rázům. 9. Povlaky: Povlaky zvyšují tepelnou a chemickou odolnost. Použití je pro ultratvrdé povlaky pro řezné nástroje, tepelné izolace a samomazné povlaky pro vznětové a plynové turbíny. 10. Vojenské a kosmické použití: Keramické materiály se využívají pro výrobu vojenských a kosmických zařízen í jako jsou raketové trysky a součásti pro spalovací motory. Zde se využívá oxid hlinitý, karbid boru a křemíku nebo borid titanu na pancéřování vojenských strojů (letadel a helikoptér). 4.1 METODY OBRÁBĚNÍ KERAMICKÝCH MATERIÁLŮ Keramické materiály jsou řazeny do skupiny těžkoobrobitelných materiálů. Keramické materiály se obrábějí pomocí tzv. dokončovacích a nekonvenčních technologií obrábění. Součásti z oxidových i neoxidových konstrukčních keramických materiálů jsou většinou vyráběny lisováním nebo odléváním. Když přesnost součásti není rozhodující, tak ji můžeme vyrobit v konečném rozměru a tvaru. Součásti, které vyžadují velkou přesnost jsou dále obráběny. Opracování se většinou provádí surovém stavu anebo ve slinutém stavu. Rozvoj výrobních technik, které produkují keramické součásti, které nevyžadují konečnou úpravu rozměrů a tvarů. Jsou i konstrukční součásti, u kterých požadujeme z důvodu trvanlivosti a spolehlivosti užší tolerance rozměrů a úchylek tvaru a vyšší kvalitu funkčních povrchů jsou zapotřebí účinné obráběcí metody. Dokončovací metody obrábění (např. broušení a leštění), které mají za účel dosažení dokonalé jakosti obrobené plochy, vysoké přesnosti požadovaného rozměru při dodrženém geometrickém tvaru. Těmto požadavkům nelze

vyhovět

běžnými

operacemi

obrábění.

Rostoucí

rozsah

využívání

nekonvenčních metod obrábění je vyvolán vývojem a používáním materiálů s vysokou pevností, tvrdostí, houževnatostí, materiálů odolných proti opotřebení, které nelze standardními metodami hospodárně obrábět.


42



Metody, které se používají k obrábění keramických materiálů: -

lámání s naříznutím,

- řezání, -

soustružení,

- frézování, - vrtání, - broušení, - leštění, - otryskávání,-

obrábění vodním paprskem,

- obrábění ultrazvukem, - obrábění laser paprskem Metody, které jsou obtížně použitelné pro obrábění keramiky: -

elektroerozivní obrábění,

- elektrochemické obrábění, - chemické obrábění, -

obrábění plazmatem,

Soustružení, frézování, vrtání V méně náročných případech se užívají k opracování keramiky nebo skla nástroje, soustružnické nože, frézy, kopinaté vrtáky, které jsou na obr. Tyto nástroje mají břity ze slinutých karbidů wolframu a titanu. S ohledem na vysokou křehkost obráběného materiálu dochází v místě styku s břitem nástroje k tvorbě trhlinek, přičemž podél řezné hrany vzniká současně více trhlin. Narušený materiál se odděluje vylamováním a odprýskáváním jemných střípků. Předpokladem je přiměřeně malý posuv nástroje do záběru, důsledkem vzniku velkých řezných sil může dojít k rozrušení celého obrobku. Mechanismus úběru materiálu je podobný jako u broušení.


43



5 OBRÁBĚNÍ DŘEVA 5. 1 Ruční obrábění dřeva Úvod Obrábění dřeva je technologický pochod, kterým vytváříme požadovaný tvar obrobku ve stanovených rozměrech a v požadované kvalitě obrobených ploch. Obrábění dřeva lze rozdělit podle způsobu oddělování materiálu, a to na třískové a beztřískové. Při beztřískovém obrábění je oddělovaná část samotným výrobkem, zatímco při třískovém obráběním je oddělovaná část vedlejší produkt, odpad, ve formě pilin či třísek Jednotlivé operace ručního obrábění dřeva jsou: upínání, řezání, rašplování, pilování, broušení, vrtání, dlabání a hoblování. Těmto operacím předchází ještě operace orýsování, měření a upnutí, bez kterých by nebylo možno kvalitně provádět jednotlivé operace obrábění. Aby byl proces výrobku kompletní, po těchto všech operacích přichází na řadu ještě spojování a úprava povrchu, avšak těmito operacemi se v této práci již zabývat nebudu. Obrábění dřeva - historie Historie obrábění dřeva sahá až do pravěku. V době asi před třemi miliony let dochází u člověka k napřimování postavy a ruce mohou nyní začít používat různé předměty nalezené v přírodě a hlavně jimi opracovávat jiné předměty. První nástroje, které člověk používal, byly neopracované nerosty, později již oštípané do tvaru ostrých čepelí. Až před 1,5 milionem let člověk začíná používat pěstní klín a první sekáčky. S udržením ohně před 50 000 lety přichází opalování hrotů nástrojů či používání primitivních vrtáků. Dokonalejší nástroje začal člověk (Homo sapiens)


44



používat až před 30 000 lety, ty se už začínají skládat i z více součástí. Opracovává kosti, nerosty, dřevo, zpracovává kůži. V době asi před 8 000 lety dochází ke změně způsobu obživy, od lovu se přechází k zemědělství, vznikají nástroje pro obdělávání půdy, kácení lesů a výstavbu obydlí. Později, v době železné, se učí zpracovávat rudu, objevují se hrnčířské pece, metalurgie a keramika. Zemědělci zdokonalují obdělávání půdy rádlem, k dopravě začínají používat veslice a plachetnice. Člověk používá dláto, sekeru, poříz, vrtáky a objevuje hoblík. Dochází i ke zdokonalování zbraní, jako byly sekery a kovová kopí, ale objevují se i první přilby a brnění. O strojích lze mluvit až od dob římské říše, asi 4. století našeho letopočtu, kdy byly v Galii postaveny první vodní pily. Obráběcí stroje jsou záležitostí až pozdního novověku, kdy během průmyslové revoluce dochází k objevu kotoučové pily, rozmítacího pilového stroje a řetězové pily. Obrábění dřeva - geometrie nástroje Základní nástroje používané přímo člověkem vycházejí obvykle z principu jednoduchých strojů a obvykle zvyšují schopnosti lidských rukou popřípadě nohou. Za nástroj jsou označovány i jednodušší součásti větších strojů. Nástroj je tedy prostředkem k uskutečnění určité činnosti, bývá svázán s určitou konkrétní technikou či s nějakým technologickým procesem. Nářadí je pojem, který obvykle označuje sadu nástrojů nějaké řemeslné profese nebo jiné úzce specializované manuální činnosti. Sadám nástrojů pro jiné neřemeslné profese a jiné specializované lidské činnosti se obvykle říká náčiní. Řezný nástroj se skládá z těla a břitu. Tělo je část nástroje, za kterou je upnut, zatímco břit je pracovní neboli řezná část nástroje a má tvar klínu. Břit je tvořen dvěma plochami, čelem a hřbetem. Je to ta část nástroje, která vniká do materiálu a odděluje třísky od obrobku. Vzájemná poloha čela a hřbetu je důležitá. Popisujeme ji pomocí geometrie břitu, tedy pomocí úhlů břitu, čela a hřbetu. Čelo je plocha břitu, která odvádí přebytečné kusy materiálu. Hřbet je plocha břitu, která je přiblížená k obráběnému materiálu. Úhel břitu je úhel mezi čelem a hřbetem břitu. Podle úhlu mezi těmito plochami rozlišujeme břity s různými typy ostří. Čím je úhel větší, tím


45



vyšší je odpor nástroje při vnikání do materiálu, ale snižuje se jeho pevnost. Je tedy dobré u jednotlivých nástrojů volit takový úhel, aby byl kompromisem mezi odporem a trvanlivostí. Menší úhly použijeme při obrábění materiálů s menší pevností. Ostří neboli řezná hrana je průsečnice obou ploch, tedy čela a hřbetu. Ostří jednotlivých pracovních nástrojů budou podrobněji popsána v jednotlivých kapitolách. Úhel čela je úhel mezi čelem a kolmicí na směr pohybu nástroje. Ovlivňuje pronikání nástroje do materiálu. Při zmenšování úhlu břit hůře vniká do materiálu a dochází k větší deformaci třísky. Při větších úhlech se tříska utváří lépe, ale břit je tenčí, a tedy i slabší.

[ 1 - úhel hřbetu, 2 – úhel břitu, 3 – čelo břitu, 4 – hřbet břitu, 5 – hrana řezu, 6 - úhel čela ] Geometrie nástroje Při ručním obrábění dřeva používáme většinou nástroje, které se používají i při zpracování kovů či plastů. Nástroje pro obrábění dřeva jsou charakterizovány počtem, tvarem a velikostí jejich pracovních částí neboli břitů. Tyto nástroje mohou být jednobřitové nebo mnohabřitové. U nástrojů ručního obrábění používáme malé úhly břitu. Práce s nimi je pomalá a pohyb nástroje je přerušovaný. V této práci jsou nástroje rozděleny podle příslušných operací. Měření a orýsování Měření a orýsování přesných rozměrů je vždy první krok k úspěšnému sestavení konečného výrobku.


46



Měření je porovnávání délky nebo úhlu s odpovídajícím měřidlem. Pomocí měření zjišťujeme délku, výšku a tloušťku měřeného předmětu. Pro měření délek používáme ocelové měřítko, svinovací metr, skládací metr a posuvné měřítko. Orýsování je přenesení velikosti délkového rozměru nebo úhlu na dřevo. Provádíme ho nejčastěji tužkou. Mezi další nástroje k orýsování patří úhelník, jehla, rejsek, pokosník a kružítko.

MĚŘENÍ A ORÝSOVÁNÍ - NÁSTROJE

Metry jsou nejčastější nástroje pro měření délky. Rozlišujeme několik druhů metrů. Svinovací metr je skladnější a praktičtější, je svinut v úzké krabičce kruhového nebo čtvercového tvaru. Na krabičce se většinou nachází jezdec, díky němuž je možno po vytažení potřebné délky metr aretovat.

Svinovací metr Skládací metr existuje v dřevěné i plastové podobě, ve velikostech 1 nebo 2 metry. Na koncích je opatřen mosaznými koncovkami, ve kterých bývá umístěna nula. Koncovky jsou důležité z důvodu možného opotřebení dřeva a následné ztráty přesnosti. Po celé délce metru je vyražena nebo natištěna stupnice.


47



Skládací metr Ocelové měřítko je dlouhý rovný pásek pevného kovu s vyraženou stupnicí. Mimo měření ho lze použít k orýsování nebo k vedení nástroje při řezání. Pokud je měřítko vyrobeno z neohebného materiálu, jedná se o tzv. ocelové pravítko. Úhelník slouží k ověření zda jedna část výrobku svírá pravý úhel s jinou částí výrobku. Úhelník se skládá ze dvou ramen, které spolu svírají pravý úhel.

Úhelník Pokosník je velmi podobný uhelníku, avšak jeho ramena nejsou pevně spojená a jsou vybavena stupnicí, díky které lze odečítat úhel nastavený mezi oběma rameny.


48



Pokosník Rýsovací jehla patří mezi nejstarší a nejjednodušší nástroje pro práci se dřevem. Jedná se vlastně o špičatý kus oceli s rukojetí.

Rýsovací jehla Pro práci se dřevem existuje speciální široká tužka zvaná truhlářská tužka. Její výhoda je v menším opotřebovávání špičky, avšak na úkor přesnosti, proto je v některých případech lepší použít tužku klasickou.

Truhlářská tužka Rejsek se používá při rýsování čar vedoucích rovnoběžně nebo kolmo se směry vlákna. Je tvořen držákem a dvěma tyčinkami, na kterých jsou hroty. Pohyb tyčinek umožňuje kolík, který povolením dovoluje posuv tyčinek, zasunutí naopak posuvu zabraňuje. Ocelové hroty slouží na vyznačení čáry na dřevě.


49



Rejsek Kružidlo slouží ke kreslení křivek, kružnic či půlkruhů. Kružidlo má na jednom konci tuhu a na druhém hrot, zatímco odpichovadlo má na obou koncích hroty. Slouží také k přenášení rozměrů.

Odpichovadlo

Měření a orýsování - zásady Při základním orýsování s použitím měřidla je potřeba si uvědomit, kde je nula. Ta se může nacházet v hraně měřítka nebo je posunuta mimo hranu kvůli možnému opotřebení. Při označování řezu či tvaru spojů rýsujeme špičákem nebo ostrou tužkou. Je potřeba dbát na pravoúhlost a přesnost rýsování. Držadlo úhelníku zapřeme pevně o hranu a podle pravítka pak narýsujeme ať již tužkou, nebo nožem čáru. Při používání rejsku je důležité si umět nastavit hroty. Přiložíme držák rejsku k hraně materiálu a hrot nastavíme podle značky na ploše nebo podle stupnice na libovolném


50



měřítku. Pokud rejsek používáme k orýsování čepů a dlabů, je potřeba na začátku práce nastavit rozteč mezi hroty podle šířky dláta. Upínání - úvod Druhou nejdůležitější operací je správné upnutí obráběného dřeva. Materiál musí být upnut tak, aby při dokončování operace nebyla poškozena deska pracovního stolu nebo nástroj, kterým operaci provádíme. Pro upínání materiálu slouží zejména hoblice a svěrky.

Upínání - nástroje Svěrka (ztužidlo) slouží k dodatečnému upnutí materiálu k hoblici nebo také k přidržení části materiálu při lepení.

Svěrka Svěrák je dílenský nástroj, sloužící k upevnění opracovávaného materiálu. Je tvořen dvojicí čelistí, z toho je jedna posuvná a jedna je pevná. Posun čelisti se provádí stahováním trapézovým šroubem.

Svěrák


51



Hoblice je nejvhodnějším pracovním stolem pro ruční obrábění dřeva. Je vyrobena ze dřeva. Je vybavena obvykle dvěma vozíky svěráků, které umožňují upnutí obráběných dřevěných výrobků. Skládá se z pracovní desky, předního a zadního vozíku, několika otvorů pro poděráky, ze samotných poděráků a žlábku pro odkládání nástrojů. Výška pracovní desky hoblice by měla dosahovat k zápěstí stojícího připaženého žáka.

[ 1 – přední v., 2 – zadní v., 3 – poděráky, 4 – otvory pro p., 5 – deska, 6 – žlábek, 7 – zásuvka ] Hoblice

Poděráky Upínání – zásady Dřevo se upíná mezi poděráky hoblice a to tak, že levá strana prkna se položí na desku hoblice. Pravá strana prkna může být vlivem borcení materiálu vypuklá a prkno položené pravou stranou na desku hoblice by nebylo pevně upnuto. Nejdříve se dřevo upne jen zlehka, potom se poklepem na rohy prkna (kladivem nebo paličkou) usadí na desce stolu a teprve potom se vozík pevně utáhne.


52



Velké desky upínáme truhlářským ztužidlem, malé do vozíků hoblice. Menší kusy dřeva lze též upnout do čelistí zámečnického svěráku. Do předního vozíku upínáme materiál vodorovně a do zadního svisle. Měkké materiály upínáme do čelistí svěráku pomocí gumových či plstěných vložek, aby nedošlo k deformaci materiálu.

Řezání – úvod Řezání je jedním ze způsobů třískového oddělování materiálu. Při řezání pilou v materiálu vzniká pilový řez a odpadávají piliny. Pila se skládá z rukojeti a pilového listu. Zuby listu mají trojúhelníkový tvar a pracují jako řada klínů za sebou, vnikají postupně do dřeva a vytvářejí pilový řez. Zuby pilového listu mohou mít různou velikost a tvar. Pro materiály tvrdší je třeba zvolit drobné pilové zuby, pro materiály měkčí jsou pak vhodnější pily se zuby většími. Aby pila správně řezala, musí mít její zuby správný sklon. U pily na dřevo jsou zuby nakloněny proti směru pohybu. Pohyb pilového listu při průchodu materiálem je brzděn třením o stěny řezu. Aby se tomu zabránilo, jsou zuby pily na dřevo rozvedené tak, že všechny liché zuby jsou vyhnuty na jednu stranu a všechny sudé na stranu opačnou. Řezání – nástroje Pracovní nástroj pro řezání materiálu se nazývá pila. Pila je nástroj určený k oddělování předmětů ze dřeva, kovu nebo i z jiných materiálů. Základní částí je obvykle pohyblivý ozubený pilový list, jehož zuby narušují při pohybu řezaný materiál. Pily dělíme na několik typů podle způsobu využití.

[ 1 – ú. ostří, 2 – ú. hřbetu, 3 – ú. čela, 4 – ú. řezu, 5 – rozteč, 6 – výška , 7 – čelo, 8 – hřbet ] Geometrie pilového listu


53



Rozvod pily

Srovnání různých pilových listů Rámová pila se skládá z pilového listu, ramene, rukojeti, napínacího lanka a rámu ve tvaru písmene H. List pily je natahován mezi dvěma svislými rameny upevněnými na protějších koncích střední příčky. Je natahován silou přetočeného lanka, které k sobě táhne opačné konce ramen. K příslušenství pily patří tři pilové listy: rozsečka, osazovačka, vykružovačka. Jednotlivé listy se od sebe liší možností použití, které naznačuje i jejich pojmenování.

Rámová pila Pokosová pila se skládá z kovového pracovního stolku s opěrkou, který s pilou svírá pravý úhel. Pila je upevněna do rámu kterým se dá otáčet o 45 stupňů oběma směry a lze tím nastavit úhel řezu. Slouží k seřezávání rohů.

Pokosová pila OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

54



Lupenková pila má velice úzký list, který je napínán rámem ve tvaru písmene U. Díky rámu můžeme pilu natočit do jakéhokoli polohy a vyřezat tak i zakřivené linie. Používá se pro velmi jemné zakřivené řezy. Kvůli křehkosti tenkého listu je omezena na řezání tenkých a měkkých materiálů.

Lupénková pilka Pila čepovka je pila s jemným ozubením, která je určena svým tvarem pro snadnější vyřezání čepů. List je ve tvaru obdélníku, většinou mívá na horní hraně zesílení, které sice znemožňuje provádět průchozí řezy, ale dobře stabilizuje pilu a nedochází k ohýbání plátku při řezání.

Pilka čepovka Pila děrovka má velice úzký pilový list a používá se k vyřezávání křivek o větším průměru nebo malých otvorů při omezeném přístupu.

Pilka děrovka Pila ocaska slouží k vedení řezů ve směru vláken dřeva. Má kónicky vybroušený břit, který brání uváznutí pily v materiálu. Také má velký rozvod a velké zuby.


55



Pilka ocaska Řezání - zásady Nikdy neřežeme „od oka“, vždy si narýsujeme rysku. Pilu položíme na rysku materiálu a při prvních tazích pily za pomoci nehtu palce, o který zapřeme pilový list, ji zařízneme do materiálu. Při řezání je pila ve sklonu zhruba 20 - 25° od plochy materiálu, netlačíme na ni a je zapotřebí využívat co největší část pilového listu. Zuby pily směřují při řezání dopředu. Při dořezávání zpomalíme činnost a přidržíme odřezávanou část, aby se nám spodní vlákna materiálu neodštípla.

Naříznutí materiálu

Rašplování a pilování - úvod Konečný tvar výrobku se dotváří rašplováním a pilováním. Rašple a pilníky se také používají k úpravám zakřiveného povrchu, který není možno hoblovat. Rašplování a pilování - nástroje


56



Pilník [1] a rašple [2] K hrubému obrobení slouží rašple, kterou používáme při odebírání větších vrstev dřeva. Hrubost rašplí je dána počtem zubových hrotů na cm2. Nejběžnějšími variantami rašplí podle hrubosti je polohrubá, střední a jemná. Hlavním pravidlem je, že čím hrubší sek, tím více materiálu se odebírá. Při odebrání pilin zůstávají na opracovávaném povrchu hrubé rýhy, proto se nesmí při rašplování materiál ubírat až k naznačené rysce, ale musí se nechat ještě malá vrstva materiálu k jemnému obrobení.

Typy rašplí Jemné opracování se provádí pilníkem. Pilníků se vyrábí mnoho druhů podle toho, k jaké práci jsou určeny. Mají různý tvar a různě husté a ostré seky. Rozličné tvary pilníků usnadňují opracování tvarových ploch. Pro obrábění dřeva jsou důležité ploché, úsečové, kruhové, trojhranné a čtyřhranné pilníky se seky hrubými nebo polohrubými. Různé druhy hrubosti pilníků se volí podle opracovaného materiálu, požadovaného úběru a jakosti povrchu. Jemné pilníky se na dřevo nehodí. Pro seky dílenských, jehlových a ostřicích pilníků je hrubost seku udávána počtem celých zubů na centimetr podél délky pilníku

[ 1 – plochý, 2 – trojúhelníkový, 3 – úsečový, 4 – kruhový ] Typy pilníků


57



Pilník plochý se používá pro pilování rovných povrchů, ostrých rohů a osazení. Pilník čtvercový se používá pro pilování drážek, pravoúhlých otvorů, vnitřních rohů a pro jemnou úpravu řezných nástrojů. Trojúhelníkový pilník se používá při odstraňování ostřin, pilování úhlů a vnitřních rohů. Půlkruhový (úsečový) pilník se používá pro pilování konkávních a plochých povrchů a velkých otvorů. Kruhový pilník slouží k pilování otvorů, velkých zaoblení a konkávních povrchů.

Srovnání seků rašple [1] a pilníku [2] Škrabka je jedním z nejjednodušších tesařských nástrojů. Jedná se o čepel z popouštěné oceli. Slouží k vyhlazování dřeva. Rašplování a pilování - zásady Při obrábění výrobku držíme rašpli nebo pilník oběma rukama tak, že jednou rukou držíme násadu a prsty či dlaní druhé ruky tlačíme na její čepel. Tím ji přitlačujeme k obráběné ploše. Při práci s pilníkem provádíme rovnoměrný pohyb. Rašplování a pilování - zásady Při obrábění výrobku držíme rašpli nebo pilník oběma rukama tak, že jednou rukou držíme násadu a prsty či dlaní druhé ruky tlačíme na její čepel. Tím ji přitlačujeme k obráběné ploše. Při práci s pilníkem provádíme rovnoměrný pohyb. Sek ubírá jen jedním směrem, proto při zpátečním pohybu povolíme tlak na materiál. Pohyb provádíme pokud možno vodorovně. Zabíráme při pohybu vpřed. Piluje se dále od čelistí svěráku a kolmo na plochu dřeva, aby nedošlo k úrazu, kdyby pilník sjel např. na prst. Pro práci s pilníkem je důležitý jeho pohyb po opracovávaném materiálu: pilníkem nelze kolébat, chod pilníku po materiálu je mírně zešikma, aby v obrobku nezůstávaly


58



vyškrábané rýhy po seku. Opracovávaný materiál je vhodné mít ve výši loktů a pevně upnutý. Pilníky je třeba chránit před zamaštěním. Materiálem zanesený pilník se čistí mosazným drátěným kartáčem.

Držení malé rašple

Držení středního pilníku

Držení velkého pilníku

Broušení - úvod Broušení je dokončující operace při obrábění. Broušení spočívá v odstraňování vrstev opakovaným působením brusiva (například brusného papíru). Broušení - nástroje Pro ruční broušení dřeva slouží brusné neboli smirkové papíry. Podle druhu dělíme brusivo na přírodní a umělé. Pro broušení dřeva a plastů se používají hlavně přírodní brusiva z křemičitého písku nebo přírodního korundu a jako umělé brusivo se používá oxid hlinitý a karbid křemíku. Čím hrubější brusný papír, tím vyšší číslo. Pro běžné broušení dřeva se používají brusné papíry zrnitosti 50 – 150 (například pro plasty lze použít jemnější zrnitosti 150 – 300).


59



Brusný papír Broušení - zásady Broušení vždy začínáme s hrubějším brusným papírem a postupujeme k jemnějšímu. Velké plochy brousíme kroužením ruky, malé plochy brousíme po směru vláken dřeva. Při broušení rovinných ploch se smirkový papír napíná na brousící kostku, při broušení kulatých otvorů jej můžeme upnout na kulatou tyč. Vždy při broušení používáme brusný papír napnutý na vhodné podložce, při držení papíru v ruce může dojít k poranění o brusná zrna.

Brousící kostka

Vrtání - úvod

Při vrtání je na rozdíl od ostatních operací využit rotační pohyb, kterým za pomoci posuvného pohybu směrem do materiálu vrtákem odebíráme třísku a vytváříme tak v materiálu díry válcového či v některých případech kuželového průřezu. Na vrtáky působíme malou silou. Vrtání patří rovněž k třískovým obráběcím procesům. Je to velmi stará pracovní operace. Vrtáním vznikají válcové díry určité hloubky a průřezu nebo díry průchozí. Při vrtání průchozích děr zabráníme vylamování okrajů dřevěnou OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

60



podložkou. Vrtaný materiál i podložka vyžadují dokonalé upnutí. Vrtáme - li otvory menší, používáme šroubovité vrtáky na kov. Na vytvoření otvorů o větším průměru je vhodné užití plochých vrtáků na dřevo. Vrtání - nástroje Nejjednoduššími nástroji pro vrtání otvorů jsou klasické nebozezy. Jinými nástroji pro vrtání otvorů jsou také kolovrátky. Existují i ruční vrtačky opatřené svidříkovým závitem, dále též mechanické ruční vrtačky poháněné klikou pomocí ozubeného převodu.

[ 1- čelo, 2 – fazetka, 3 – ostří , 4 – hřbet, 5 – úhel vrcholu, 6 – úhel čela ] Geometrie vrtáku Ruční vrtačka je obráběcí stroj určený k obrábění rotačních otvorů, například pomocí vrtáků, výhrubníků, výstružníků, závitníků a záhlubníků. Má převodové ústrojí, hrudní opěrku a boční rukojeť. Většinou je přepínatelná mezi dvěma rychlostmi. Kolovrátek je vlastně jednoduchá jednou zalomená kliková hřídel opatřená na dolním konci vrtací hlavou a na druhém konci rukojetí. Zařízení pracuje na jednoduchém fyzikálním principu kola na hřídeli, kdy otáčivým pohybem lidské ruky o větším poloměru vzniká požadovaný kroutící moment v hlavě nástroje o menším poloměru, ve které je vhodným upínacím mechanismem připevněn vrták.


61



Kolovrátek Nebozez je jeden z nejstarších nástrojů k vrtání. Jedná se o vrták, který má za špičkou spirálovitou osu sloužící k vytvoření díry požadovaného průměru. Osa nebozezu je na konci upevněna v dřevěné násadě.

Nebozez Svidřík je jednoduché mechanické zařízení, které převádí přímočarý pohyb na pohyb rotační. Může to být hřídel s velmi strmým závitem, jednoduchým nebo pravým a levým, po níž se ručně pohybuje člunek s kamenem klouzající v drážkách závitu. Na horním konci hřídele svidříkových nástrojů je volně otočná rukojeť, kterou člověk drží obvykle v levé ruce a tlačí tak na nástroj. Na dolním konci hřídele je pak jednoduché sklíčidlo, do něhož se upíná vrták, šroubovák a podobně.

Svidřík Vrtáky se dělí dle využití na vrtáky do dřeva, kovu a betonu. V současnosti je nejpoužívanějším druhem tzv. šroubovitý vrták, který se díky svému provedení stává univerzálním pro téměř všechny materiály. Je vhodný na díry o malém průměru. Má šroubovité ostří se středícím hrotem, který vrták vede v díře. Spirálový vrták slouží při vrtání hlubokých děr za použití ruční vrtačky nebo kolovrátku. Kopinaté vrtáky slouží k vytváření malých otvorů nebo při předvrtávání. Pracovní část je tvořena oboustranným klínem. Plochý vrták má na konci osy plochý břit se špičkou. Umožňuje vrtání děr větších průměrů do měkkého či čerstvého dřeva. Vrtání


62



je méně přesné. Hadovitý vrták má průměr až 32 mm o délce od 320 do 600 mm, používá se pro vrtání hlubokých děr do trámů a hranolů. Umožňuje provrtat například dva trámy položené přes sebe. Závitový samostředící hrot zaručuje přesné vrtání.

[ 1 - plochý vrták, 2 - špulíř, 3 - šroubovitý vrták, 4 - hadovitý vrták ] Typy vrtáků Pilový děrovač umožňuje vyříznout jen obvod díry tak, že jádro vypadne v podobě kolečka nebo válce.

Pilový děrovač Vrtání - zásady Označíme si střed vrtaného otvoru. Vybereme správný vrták a upneme do nástroje. Hrot vrtáku přiložíme k označenému otvoru. Vrtáme tak dlouho, dokud nedosáhneme požadované hloubky nebo se neprovrtáme skrz. V případě průchozích děr je nutné materiál podložit podložkou, aby nedošlo k poškození pracovního stolu.

Dlabání - úvod Dlabáním se ve dřevu vytvářejí hranaté otvory různých velikostí, tvarů a hloubek, které slouží ke spojení dřevěných součástí navzájem, nebo k zapouštění nábytkového a stavebního kování. Ostří dláta, které má tvar klínu, vniká do dřeva


63



přesekáváním jeho vláken a štěpením dřeva na třísky. Dláta lze též použít ke štípání, krájení a řezání dřeva např. při řezbářství nebo soustružení dřeva. Dlabání - nástroje Dláto je břitový nástroj používaný k vyřezávání či vysekávání dřeva. Má čepel z popouštěné oceli zkosené na jednu stranu, aby vznikla ostrá hrana ostří. Na druhé straně je břit zapuštěn do soustružené rukojeti. Tato dláta se používají tak, že jsou na ně vedeny údery kladivem nebo dřevěnou paličkou, která jim uděluje potřebnou hybnost.

Dláta Čepovní dláto je určeno k zhotovování čepů a dalších spojů, jejichž hloubka by byla pro běžná dláta příliš velká. Duté dláto se podobá obyčejnému dlátu, jeho ostří má ale zaoblený profil. Je to nejdůležitější nástroj řezbářů a sochařů. Dlabání - zásady Tvar dlabu se orýsuje na dřevo. Dlabané dřevo se pevně přitáhne k desce pracovního stolu. Dláto se nasadí kolmo asi 1 mm před ryskou z vnitřní strany dlabu tak, aby břit dláta směřoval do dlabu. Dláto se nesmí přikládat přímo na rysku, protože při stlačení vláken by se dlab poněkud zvětšil. Aby se dlabané dřevo nerozštípilo, dělají se nejdříve záseky kolmé na směr vláken dřeva, a pak záseky


64



rovnoběžné se směrem vláken. Dřevo se při dlabání odebírá od středu dlabu směrem k jeho okrajům. Nikdy se nesmí pracovat s dlátem, které má prasklou rukojeť, také se nesmí používat k práci tupé dláto nebo dláto s vylámaným ostřím. Dláto se při práci drží pouze za rukojeť, nikoliv za čepel, kdy může dojít ke sklouznutí dláta a k poranění studenta.

Hoblování - úvod Hoblování se používá ke srovnávání dřeva na potřebnou tloušťku, dále ke srovnávání nerovných ploch a začišťování povrchu dřevěných dílů. Speciálními hoblíky lze vyhoblovat drážky, polodrážky nebo různé tvarové profily Podstata hoblování je, že ostří nože hoblíku, který má tvar klínu, při pohybu hoblíku vniká do dřeva a odebírá z něj tenkou třísku neboli hoblinu. Tloušťka odebírané třísky závisí na vysunutí nože z těla hoblíku. Aby se zamezilo vytrhávání vláken dřeva, bývají některé hoblíky opatřeny přídavným želízkem neboli klopkou. O klopku se odebíraná tříska odklápí a povrch je čistý. Ostří nože však musí jen mírně vyčnívat nad plaz. Je nutné, aby ubíraná tříska byla velmi tenká. Tím zabráníme štípání a praskání dřeva. Hoblování - nástroje Klasický hoblík se obvykle skládá z dřevěného těla ve tvaru hranolu a do něj zapuštěného nože. Břit nože (želízko) vyčnívá několik desetin milimetru pod spodní rovinu hoblíku. Klouzavým pohybem hoblíku po povrchu dřeva odkrajuje nůž tenkou hoblinu. Na přední části větších hoblíků bývá rukojeť pro snazší uchopení. Hoblík uběrák se používá k odebírání silnějších vrstev dřeva. Je poněkud užší, ale má dosti širokou štěrbinu. Želízko má obloukovité ostří, které vniká poměrně hluboko do dřeva a hoblovaná plocha je vlnitá. S tímto hoblíkem se může hoblovat pouze po vláknech dřeva, nikoli proti vláknům.


65



Hoblík hladík je nejužívanější hoblík. Používá se především k zarovnávání a uhlazování povrchu dřeva. Želízko je jednoduché s mírně zaoblenými rohy, aby na hladké ploše nevznikly rýhy od hran želízka. Štěrbina ústí nemá být po celou dobu životnosti hoblíku větší než 2 mm, jinak se budou vytrhávat dřevní vlákna a hoblovaná plocha nebude hladká.

Hoblík hladík

Hoblík hladík Hoblík klopkař se používá především k vyhlazování již předem zhoblovaných rovných ploch. Šířka ústí je pouze 1,5 mm. Želízko je opatřeno jemně nastavitelnou klopkou, která brání vytrhávání dřevních vláken z povrchu hoblovaného dřeva.


66



Hoblík klopkař

Hoblík klopkař Hoblík macek se užívá k přesnému srovnávání povrchu velkých desek a prken a ke spárování. Je to největší hoblík. Jeho délka je asi 600 mm, široké želízko má též klopku.

Hoblík macek Hoblík cidič je specializovaný druh hoblíku s klopkou, určený k hoblování spojů, hran, štípaných a zvlněných povrchů. Klopka má 0,5 mm tlustou hranu, která se nastavuje cca 0,5 mm za břit. O hranu se hobliny zlomí, a břit tak nemá snahu vytrhávat vlákna dřeva. Hoblík člunkař je specializovaný hoblík na hoblování vykroužených částí. Jeho plaz není rovný, ale má tvar válcové výseče o požadovaném poloměru. U kovových člunkařů lze křivost plazu nastavovat, dřevěný člunkař má křivost dánu pevně opracováním plazu. Hoblík římsovník bývá široký 16 až 25 mm, želízko je stejně široké jako plaz a někdy mívá i klopnu. Používá se k hoblování říms, zárubní dveří a okenních rámů, profilových rohů a hran.


67



Hoblík římsovník

Hoblík římsovník Na správném seřízení hoblíku, především jeho želízka, závisí kvalita vyhoblované plochy. Želízko nesmí být příliš vysunuté z roviny plazu. Správné vysunutí želízka má být pro tvrdé listnáče 0,2 až 0,3 mm, pro měkké listnáče a jehličnany 0,3 až 0,4 mm. Správně uložené želízko musí vyčnívat rovnoběžně s povrchem plazu. Je – li nasazeno křivě, nezabírá pravidelně do hloubky a na hoblované ploše jsou rýhy. Chceme – li želízko hoblíku uvolnit z těla hoblíku, uchopí se hoblík do levé ruky plazem nahoru, přičemž palec a ukazováček přidržují tělo hoblíku, ostatní prsty přidržují želízko. Kladivem se poklepe na vystouplou nebo jinak označenou zadní část lůžka hoblíku. Nejde – li želízko uvolnit, klepá se kladivem do obou boků želízka, až se želízko uvolní. Uvolnění želízka u hoblíku macku se provádí lehkými údery kladiva, shora na přední část lůžka hoblíku. Hoblík se drží v levé ruce tak, že palec je vložen do hoblíku a ukazovák je pod otvorem ústí. Želízko se pozvolna zasouvá dolů až se jeho ostří dotkne ukazováku. Ostří želízka musí směřovat směrem dolů. Potom se vloží klín, který se lehce zaklepne kladivem. Hoblík se obrátí plazem nahoru a pohledem oka se zkontroluje velikost vysunutí želízka a jeho rovnoběžnost s rovinou plazu. Vyčnívá - li želízko málo, klepne se kladívkem na konce želízka a klín se doklepne.


68



Vyčnívá – li želízko příliš, mírným úderem kladiva se želízko uvolní a celý postup zasunutí želízka se opakuje. Pokud není ostří rovnoběžné s rovinou plazu, mírným poklepem kladiva na bok želízka se jeho poloha upraví. Když je želízko ve správné poloze zafixuje se zatlučením klínu. Poté se s hoblíkem zkusí hoblovat. Neřeže –li ostří vůbec žádnou třísku, nebo jen třísku příliš jemnou, uhodí se lehce na konec želízka kladívka a opět se zafixuje klín. Je-li tříska příliš tlustá, musí se hoblík rozebrat, želízko uvolnit a celý postup nasazení a seřízení želízka opakovat. Hoblování - zásady Hoblík se položí na materiál tak, aby želízko hoblíku bylo před hoblovaným dřevem. Při začátku tahu hoblíkem se více tlačí na přední část hoblíku, uprostřed tahu má být přítlak rovnoměrně rozložen na přední i zadní část hoblíku. U konce tahu se více přitlačuje na zadní část hoblíku a jeho přední část se mírně nadzvedává. Nebude-li přenášení tlaku prováděno správně, budou koncové části dřeva ohoblovány více než jeho střední část. Při zpětném tahu se hoblík mírně naklání k jednomu boku. Šetří se tak plaz hoblíku. Pohyby hoblíkem musí být rychlé a jisté. Čím je pohyb hoblíku po hoblované ploše rychlejší, tím je i plocha čistší. Trhané pohyby hoblíkem způsobují nerovnosti v hoblované ploše. Hoblovat se začíná vždy u pravé, tj. vzdálenější boční hrany a postupuje se v rovnoběžných pásech ke hraně levé. Dlouhé a široké prkno se hobluje postupně v pásech. Je-li nutné odebrat vrstvu dřeva silnější než 3 mm, hobluje se nejdříve hoblíkem uběrákem, potom se plocha srovná hladíkem a nakonec se začistí klopkařem. Při hoblování po vláknech ostří želízka snadno vniká do dřeva, hobliny jsou dlouhé a hladké, hoblování jde lehce a snadno a ohoblovaná plocha je hladká. Jestliže při hoblování hoblík zadrhává a hobliny jsou zlámané, dřevní vlákna vytrhaná a ohoblovaná plocha je drsná a nečistá, hobluje se proti vláknům. V tomto případě se dřevo uvolní a otočí na druhou stranu, aby se hoblovalo po vláknech. Je-li dřevo svalovité, musí se někdy hoblovat po vláknech a některá místa proti vláknům.


69



Hoblíky se pokládají na bok, aby se ostří želízek zbytečně neotupilo. Ústí hoblíků, které je ucpané hoblinami, se čistí pouze dřevěnou třískou nebo rozebráním hoblíku. V žádném případě se k čištění ústí nesmí používat kovové předměty. Hoblování čela dřeva se provádí seřízením hoblíku na velmi jemnou třísku a vedením hoblíku šikmo od kraje ke středu hoblované plochy. Želízko hoblíku musí být bezvadně ostré. Kosení hran se provádí tak, že velikost hloubky a šířky zkosení se přenese rejskem na dřevo a hoblíkem skloněným v potřebném úhlu se zkosením ohobluje. Kulacení hranatých tyčí se provádí postupným zhoblováním čtvercového průřezu na osmihran a poté na šestnáctihran. Nakonec je vhodné ohoblovanou tyč pomocí paličky prorazit otvorem patřičného průměru, který je vyvrtán v tvrdém dřevě nebo dřevotřískové desce.

Stroje na obrábění dřeva Dřevoobráběcí stroje fungují na principu přenosu energie z motoru na pracovní

hřídel, kolo nebo buben, kde se upíná samotný nástroj. Nástroj působí přímo na dřevo, odebírá třísku, a tak mění rozměry a tvar dřeva. Dřevoobráběcí stroj jen dodává pohybovou energii nástroji, sám o sobě však na dřevo nepůsobí. V následujícím textu budeme u jednotlivých strojů uvádět i příslušné nástroje.

Pily Pily nám slouží na podélné i příčné dělení dřeva, řezání zakřivených tvarů, dělení konstrukčních desek, výrobu drážek, půldrážek atd. Rozlišujeme kotoučové a pásové pily. Kotoučové pily Nástrojem všech kotoučových pil je kruhový list s vhodným ozubením po obvodu, který

je

připevněn

na

vodorovném

hřídeli

poháněném

řemenem

nebo

elektromotorem. Podle konkrétního účelu použití se pilové kotouče liší průměrem, počtem, velikostí a tvarem zubů a použitým materiálem. Jednodílné pilové kotouče


70



se vyrábějí z nástrojové oceli, mají poměrně krátkou životnost a musíme je často ostřit. Dnes se používají omezeně, a to jen na masivní dřevo. Trvanlivost ostří pilových kotoučů se prodlouží, když jsou na jejich zubech naspájkované plátky ze slinutých karbidů nebo z polykrystalického diamantu. Podle účelu použití kotouče se mění i tvar plátků. Tyto kotouče mají mnohonásobně vyšší životnost, zuby jsou dobře rozvedeny a mají vyšší kvalitu řezu. Výborně se hodí na řezání deskových materiálů a masivního dřeva. Všechny kotouče mají uprostřed otvor, pomocí kterého je nasazujeme na hřídel pily. Kotouč vložíme mezi příruby a zajistíme maticí s levotočivým závitem. Rozmetací kotoučová pila - je stroj s masivní konstrukcí, který slouží k podélnému dělení dřeva na několik menších částí jedním přechodem pilou. To umožňuje několik stejně velkých pilových kotoučů upnutých na hřídeli stroje. Materiál prochází pilou pomocí mechanického posuvu. Speciálním typem rozmítací pily je stroj s jedním pilovým kotoučem. Při jeho použití položíme materiál na dlouhý stůl, procházíme pilou podél materiálu a odřezáváme kus po kuse. Tyto pily jsou vhodné pro přířezy a pro truhlářské dílny. Omítací pily - jsou stroje s podobnou konstrukcí jako rozmetací, materiál opět prochází strojem. Na pracovním hřídeli jsou upnuty dva pilové kotouče, jeden pevný a druhý posuvný. Vzdálenost mezi kotouči nastavujeme podle šířky řeziva, které chceme omítnout. Zkracovací pily - slouží na příčné dělení řeziva a přířezů. V truhlářských dílnách se používají horní ramenové zkracovací pily. Motor i s kotoučem můžeme posouvat po rameni, materiál leží na stole pily. Při práci ručně přitáhneme pilový agregát k sobě, prořízneme fošnu nebo desku a pila se vrací do výchozí polohy. Stolní kotoučové pily - patří mezi základní stroje pro práci se dřevem. Jde o univerzální stroj, na kterém prořezáváte jak deskový materiál, tak kulatinu. Základem stroje je stojan, ve kterém je umístěn pilový agregát. Kotouč vyčnívá nad stůl stroje a materiál do řezu posouváme většinou ručně proti pilovému kotouči. Na přesné vedení káceného materiálu slouží podélné pravítko. Většina pil obsahuje boční zkracovací vozík na přesné krácení dílců.


71



Formátovací pily - dělíme je na horizontální a vertikální. Horizontální formátovací pila vychází z klasické kotoučové pily. Před hlavním pilovým kotoučem má však ještě menší pilový kotouč, který se točí proti směru hlavního pilového kotouče. Menší kotouč vyčnívá maximálně 2 mm nad stůl pily a nařezává spodní povrchovou vrstvu materiálu.

Takto

zabráníme

vytrhávání

spodní

strany

laminovaných

nebo

dýhovaných desek hlavním kotoučem. Součástí těchto pil je velký posuvný stůl s výložníkem, který zabezpečuje přesné vedení velkoplošných materiálů do řezu. Pily jsou určeny k řezání deskových materiálů a kulatiny. Vertikální formátovací pily tvoří šikmý stojan, o který opíráme rozsekané deskové materiály. Před stojanem můžeme pohybovat břevnem s pilovým agregátem a dělat vodorovné i svislé řezy. Výhodou těchto pil jsou menší nároky na prostor. Pásové pily Tyto pily jsou vhodné pro řezání zakřivených tvarů, výrobu různých spojů a pod. Nástrojem pásových pil je nekonečný pilový pás. Ten se vyrábí v různých šířkách a s různým tvarem zubů. Stroj se skládá ze stojanu, na kterém jsou připevněny dvě pásovnice. Spodní je hnací, horní je hnána a napína pilovým pásem. Na stojanu je umístěn pracovní stůl, který můžeme naklápět pod úhlem 45 °. Přesné vedení pásu v řezu zajišťují vodítka, která jsou umístěna nad a pod stolem pásové pily. Tyto pily se vyrábějí v různých velikostech a s různým průměrem pásovnice.

Rovinné frézy Úkolem těchto strojů je přeměna křivých a hrubých povrchů dřeva na rovné a hladké. Jako dřevoobráběcí nástroj v nich slouží několik hoblovacích nožů (2 až 4), které se upínají v nožovém hřídeli. Zarovnávací frézy - jsou určeny k zarovnávání rovinných a bočních ploch desek, fošen, hranolů atd. Na stojanu stroje jsou osazeny dva stoly (přední a zadní), mezi nimiž se otáčí nožový hřídel. Oba stoly se dají výškově přestavit. Stroj obsahuje pravítko, podle kterého se frézují boční plochy, srážejí hrany a pod. Pravítko můžeme naklápět v rozmezí 90 až 45 °.


72



Tloušťkovací frézy - používáme je na tloušťkové frézování desek nebo fošen. Hodí se i na frézování šířek hranolů, lišt a přířezů. Obrobky mají před tloušťkovým frézováním obvykle jednu nebo dvě plochy zarovnány. Ve stojanu stroje je umístěn stůl, který můžeme výškově přestavit podle tloušťky materiálu. Nad stolem jsou uloženy podávací válce a nožový hřídel. Na rozdíl od zarovnávaček se zde materiál podává mechanicky. Vícestránkové frézy - můžeme na nich obrábět materiál ze všech stran jediným přechodem dřeva přes stroj. Některé stroje umožňují pouze rovinné frézování, na jiných se dají frézovat i profily. Na těchto strojích můžeme zhotovovat různé palubkové desky, lišty a další frézované sortimenty. Frézky Poslouží nám k výrobě drážek, profilů, žlábků, spojů a pod. Můžeme jimi obrábět přímé i různě zakřivené plochy. Horní frézky - nepatří mezi běžně používané dřevoobráběcí stroje. Jde o speciální stroje pro výrobu různých ornamentů, svlakových drážek a na obrábění drobných předmětů. Jako nástroj používají stopkové frézy. Obrobek na ně posouváme ručně podle pravítka nebo podle šablony. Spodní frézky - patří naopak mezi základní truhlářské stroje. Nad úroveň stolu vyčnívá výškově nastavitelná hřídel, na které se upínají frézy. Rovinný materiál posouváme ručně podle pravítka, u zakřivených ploch ho vedeme podle kopírovacího ložiska a šablony. Většina frézek má čepovací vozík, který umožňuje výrobu čepů, výdlabků a dalších spojů. Nástrojem ve spodních frézkách jsou kotoučové frézy, které mají různé průměry a tvary dle požadovaného profilu. Frézy mohou být celistvé (celoocelové), s napájenými nebo vyměnitelnými zuby.

Vrtačky Stojanová vrtačka - patří mezi základní vybavení dílny a slouží k výrobě kruhových otvorů. Pomocí ní můžeme zhotovit otvory pro kolíky, závěsy a jiné kování, vyvrtávat


73



boule a pod. Tento stroj je vhodný zejména na vrtání do plochy. Vrtací jednotka se sklíčidlem se nachází na svislém sloupu stojanu, na kterém se přestavuje pracovní stůl. Vrták upnutý do sklíčidla vedeme do řezu ručně pomocí páky. Podle druhu práce rozeznáváme různé druhy vrtáků: spirálové s kuželovým hrotem, spirálové se středicím hrotem, forstnerův vrták, vrták s válcovou hlavou a další. Vrtací dlabačka - slouží k výrobě kruhových otvorů kolíků a jiných spojovacích prostředků, které vrtáme zejména do bočních ploch. Hlavní funkcí vrtací dlabačky je však výroba podélných otvorů, které dokážeme zhotovit pomocí speciálních dlabacích vrtáků. Obrobek upneme na výškově nastavitelný stůl a vrták v sklíčidle vedeme do řezu ruční pákou. Při výrobě podélných otvorů nejprve vyvrtáme několik kruhových otvorů vedle sebe, následně otvor vyčistíme pohybem stolu ve směru kolmém na osu vrtáku.

Brusky Používáme je na konečné opracování - broušení, kterým vyrovnáváme nerovnosti povrchu, povrch vyhlazujeme a zbavujeme nečistot. Jako nástroj v bruskách slouží brusné papíry nebo brusná plátna s různou zrnitostí. Úzkopásové brusky - patří mezi základní dřevoobráběcí stroje. Mezi dvěmi pásovnicemi je horizontálně napnutý nekonečný brusný pás o šířce 150 mm. Obrobek položíme na posuvný a výškově nastavitelný pracovní stůl. Brusný pás přitiskneme k obrobku přítlačnou patkou. Na tomto stroji brousíme rovinné plochy dílců. Hranové brusky - slouží na broušení bočních ploch. Jde opět o úzkopásovou brusku, pás je však kratší a osazen kolmo na pracovní stůl. Dílec položíme na stůl a jeho boční plochy ručně přitiskneme k pásu. Kotoučové brusky - jsou určeny k broušení vydutých bočních ploch, čelních ploch dílců, srážení hran a podobně. Brusný papír se uchycuje na rotující kotouč, který je umístěn kolmo na pracovní stůl.

Ruční stroje


74



Jsou to malé mobilní stroje, které často nahrazují ruční nástroje. Práce s nimi je rychlejší a přesnější. Pro svou nízkou hmotnost a snadnou ovladatelnost je hojně využijeme ve stavebnictví a při různých montážních pracích. Ruční vrtačky - umožňují výrobu kruhových otvorů. Do sklíčidla upínáte různé druhy vrtáků, které jsou schopny vrtat do dřeva, plastů, kovů, betonu a pod. Na vrtání do betonu a podobných stavebních materiálů používáme vrtačky s příklepem. Dnes elektrické vrtačky stále častěji nahrazují ruční šroubování. Tyto vrtačky musí mít plynulou regulaci otáček, musí umožňovat levé a pravé otáčky vřetena a upnutí do sklíčidla namísto vrtáků nástavce na šroubování. Ruční kotoučové pily - můžeme jimi řezat kulatiny a různé deskové materiály. Nástrojem je pilový kotouč s menším průměrem, než je u stolních kotoučových pil. I zde uplatníme kotouče s naspájkovanými zuby. Přímočaré pily - umožňují nám vytvářet přímé i různě zakřivené řezy. Jako nástroj slouží speciální pilové listy, které kmitají nahoru a dolů ve svislém směru. Podle druhu pilového listu umožňují tyto pily řezat kulatinu, dřevěné deskové materiály, plasty, železné a neželezné kovy. Ruční elektrické hoblíky - slouží podobně jako ruční hoblíky k vyrovnávání a hlazení povrchů dřeva. Opracováváme jimi rovné plochy, boční plochy, hrany, půldrážky a pod. Uplatníme je zejména při výrobě různých staveb ze dřeva a úpravách konstrukcí přímo na staveništi. Horní frézky - jsou to stroje, ve kterých se otáčí svislé vřeteno s upínací kleštinou. Do této kleštiny můžeme upnout různé druhy stopkových fréz. Podle tvaru frézy dokážeme touto frézkou vyrábět drážky, zvlaky, ozuby, různé profily, dokončovat rovné i zakřivené hrany. Stroj vedeme do řezu podle pravítka, šablony nebo kopírovacího ložiska.

Ruční brusky využijeme na dokončování povrchu dřeva, odstraňování zbývajících nerovností, nečistot a pod. Jejich další funkcí je odstraňování starých nátěrů z povrchu dřeva a z jiných materiálů. Snadné ovládání a možnost vybrousit i méně


75



přístupná místa jsou jejich velkou předností. Podle konstrukce a použití rozlišujeme pásové, excentrické, vibrační brusky a jiné.


76



5.2 SOUSTRUŽENÍ DŘEVA Úvod: Dřevo je materiál, se kterým setkáváme každý den. Stačí se podívat kolem sebe: dveře, okna, podlahy, schody, dokonce cele domy jsou ze dřeva. Díky dobrým vlastnostem je jeho využiti všestranné. Jen namátkou: je pevné a pružné, zajímavě vypadá, charakteristicky voní a na dotyk je příjemné. K tomu, aby se maximálně využívaly možnosti, které dřevo poskytuje, je potřeba jej kvalitně zpracovávat. K tomuto účelu slouží dřevoobráběcí nástroje. Mezi dřevoobráběcí nástroje se řadí zejména: frézovací nástroje, soustružnické dláta, pilové kotouče, hoblovací nože, vrtáky, záhlubníky, atd. Hlavní částí soustruhu na dřevo:

Řezná rychlost soustružení dřeva Největší otáčky hřídele soustruhu by měly dosahovat cca 3000 ot/min. Uvedené hodnoty jsou orientační. Pro přesný výpočet použijeme vzorec n=(V*1000)/(3.14*d), kde n je počet otáček za minutu, V je řezná rychlost, d je průměr obrobku. Orientační průměry obrobku pro soustružení danými otáčkami uvádím níže. průměr 400m/min 500m/min 600m/min 700m/min 5 cm 2547 3185 3820 4458 10 cm 1273 1592 1910 2229 15 cm 849 1060 1274 1486 20 cm 636 796 955 1114


77

Kusy, které nemohou být



vycentrovány přesně a bezpečně upevněny mezi hroty, musí být soustruženy pomalu, do doby, kdy je kulatina srovnána, kvalitně upnuta a obrobek běží bez házení. U vysoké rychlosti otáček je odstředivá síla velmi velká, hrozí nebezpečí uvolnění obrobku. Broušení nástrojů Plochá dláta, upichovací nože a škrabky se brousí standardně na opěrce brusky. Při nastavení opěrky do správného úhlu může být nástroj naostřený velmi rychle. Dutá dláta, se brousí v přípravku vysoko na kotouči protože, vytvoření kvalitního ostří a celistvého čela nástroje vyžaduje spojení několika pohybů a v ruce je toto broušení docela složité. Pří broušení nástroje by měla být aplikována jen malý přítlak, aby nedošlo k přehřátí ostří. Velmi často už jen váha nástroje na brusu poskytuje dost tlaku. Delší kontakt nástroje s kotoučem brusky není žádoucí. Přípravky pinola, označovač středů, hoblík na kolíkové tyče. Úpinky a sklíčidla Sklíčidlo, lícní deska, příruba, drapákový upínač, upínač s vrutem, Měřidla Posuvné měřítko, úhloměr, úhelník, odpichovadlo, kružítko, metr svinovací. Nástrojové materiály na výrobu soustružnických dlát Nabídka soustružnických nástrojů je dnes obrovská. Nástroje jsou všechny dělané z uhlíkové oceli nebo oceli rychlořezné. Navíc množství výrobců dělá velmi specializované (a velmi drahé) nástroje z karbidů. Většina začátečníků si bude moci dovolit jen omezené množství standardních nástrojů. Před volbou nástrojů potřebujete rozumět funkcím různých typů a důvodům rozdílného použití. Jasný musí být také rozdíl mezi uhlíkovou ocelí a ocelí rychlořeznou. Ocel rychlořezná, která je houževnatější než uhlíková ocel, byla původně vyvinuta pro soustružení kovů vyšší řeznou rychlosti. Proto tyto nástroje udrží ostří déle.


78



Existují tři hlavní typy nástroje: škrabky, rovná a dutá dláta. Dutá dláta mohou být rozdělena do dalších tří podskupin: dutinová, hřídelová a hrubovací. Dláta jsou obvykle popisováni jako řezací nástroje. V kontrastu škrabky jsou často vnímány jako hrubé nástroje, které prostě vytrhnou hoblinu. Chci podotknout, že dláta mohou, být příležitostně užity na škrábání. Co se týká způsobu použití, existuje jasné rozlišení mezi dláty a škrabkami. Dláta jsou používána k řezání ostrým úhlem řezu (25-45 stupňů) rovnajícím se úhlu břitu nástroje (hřbet nástroje je nulový, nástroj leží na obrobku). Proti tomu škrabky mají úhel řezu blížící se 90%. Jestliže je na škrábání užité dláto, musí být držené ve stejné pozici jak škrabka. Vedení dláta Dřevo se odděluje nejlépe, když jsou vlákna oddělena čistě a dřevo se nevytrhává. Toto je možné pouze v případě, kdy hřbet nástroje leží na materiálu obrobku (a tvoří v spojení se dřevem oporu nástroji). Pro kvalitní povrch je důležité řezat co nejvíce po směru vláken dřeva. Na obrázku odcházející

vidíte

působení

třískou

(A)

síly a

silou

vytvářené vytvořenou

na

hřbetu

nástroje

(B).

Obecně, jestliže nástroj je udržován v této pozici, síly B a A se budou prakticky rovnat a nástroj bude odřezávat hladce a soustružník nebude muset na nástroj tlačit. Tak je možné, že zkušený soustružník používá jen jednu ruku (na heftu). Problémy způsobené špatným naostřením Na všech řezacích nástrojích musí být břit plochý nebo konkávní nesmí být nikdy konvexní. Špatným nabroušením vznikají dva problémy. První, že efektivní úhel řezu je velmi zvětšený a tím redukuje výkonnost (prostupnost) nástroje. Nehledě k tomu, že když hlavní hřbet bude ležet na obrobku, aby zajistil dostatečné vedení ostří, ostří nebude odebírat třísku vůbec. Za druhé, abychom byli takovým nástrojem schopni soustružit, musíme změnit postavení nástroje a tím oddálit hlavní hřbet od obrobku. V této pozici má ostří velmi malou podporu a je pravděpodobné, že nástroj bude vtlačován do dřeva. Hrubovací dláta OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

79



První věc, kterou musíte udělat, když začnete soustružit hřídel, je přesoustružit profil obrobku z hranolu na válec. Nástroje užité k tomuto úkonu se nazývají orovnávací dláta. Tyto nástroje jsou vyráběny především z uhlíkové oceli a v typickém profilu vysokého "U", který zaručuje, že se dřevo nebude při odběru třísky v rozích vyštípávat. Jejich špička je naostřená v úhlu 40-45 stupňů. Jsou používány k rychlému odstranění přebytku dřeva. Dlouhý heft dodá nástroji stabilitu i při této hrubé práci. Ploché šikmé (orovnávací) dláto Po hrubování získáte válcovitý polotovar s hrubým povrchem. Vytvořit hladký povrch je práce pro šikmé dláto. Pří soustružení leží dláto hřbetem na obrobku, nástroj je vytočený do strany tak, že se jeho ostří tvoří s osou obrobku úhel cca 45 stupňů. Tříska je odebírána střední a spodní častá ostří. Dláta obvykle mají dvojitý břit, a uhly břitu jsou menší než na škrabkách. Úhel břitu by měl být od 25 stupňů (to je 12,5 na každé straně!) do cca max. 45 stupňů . u plochých šikmých dlát je zešikmení 60-80 stupňů (cca dvojnásobek tloušťky nástroje). Je to velmi všestranný nástroj, který je také potřebný na zarovnání konců hřídele a pro výrobu "V" vrypů. Pro rovná dláta je typický obdélníkový průřez, nicméně někteří výrobci používají mírně oválný. Upichovací nože V

některých

případech

budete

potřebovat

oddělit

vysoustružený kus od konců. Nebo budete chtít vytvořit rýhu s ostrými okraji. Dosáhnete toho upichovacím nožem. Úhel břitu těchto nástrojů bývá kolem 60-90 stupňů. Na pravé straně fotky je zapichovací nůž: je širší a mělčejší než upichovací nůž, příkladně tady 10mm. Tento nástroj se užívá na mělčí řezy než upichovací nůž. Může také být používán jako malé rovné dláto na špatně přístupném místě. Pro každého soustružníka to jsou nepostradatelné nástroje.


80



Profilové dláto Primárně je profilové dláto hřídele používané na zakulacené rýhy v povrchu dřeva. Všimněte si, že nástroje

jsou

podobného

průřezu

jako

hrubovací

nástroje. úhel břitu je zpravidla 30-45 stupňů. V současné době nejčastěji soustružníci brousí dláta hřídele do tvaru nehtu (odbrousí horní okraje dláta více dozadu). To dělá nástroj multifunkčním. Dutinové dláto Základní rys dláta mísy je jeho robustnost (oproti dlátu hřídele). Dláto je často používáno s docela velkým přesahem přes opěrku nástroje. Dláta mají poměrně tupý úhel břitu, mezi 40-55 stupni. Dláta s velkým úhlem(až 60 °) se používají na soustružení vnitřku hluboké mísy. Zaměnitelnost dlát Je docela běžné soustružit s dutinovým dlátem hřídel. Není zde totiž zásadního rozdílu ve tvaru špičky dvou druhů dlát. Ale je jeden důležitý rozdíl, který by měl být známý: pro danou velikost břitové destičky (podobné velikosti nástroje) dláto na dutiny je silnější než dláto hřídele. dláto hřídele by proto nemělo (normálně) být užité na soustružení mísy. Škrabky Na rozdíl od všech výše zmíněných nástrojů, jsou škrabky používány tak,že pouze břit nástroje je ve spojení s povrchem obrobku (soustruží se bez opory o čelo nástroje). Název 'škrabka' není úplně výstižný, protože i při použití škrabky by měla z řezu odcházet čistá hoblina (stejně jako při práci s dlátem) a ne jen prach. Škrabce zajišťuje její vysokou tuhost velký úhel břitu 80-88 stupňů.


81



Nastavení opory nástroje Ujistěte se, že hrana opory nástroje, po které bude jezdit dláto je hladká (tj. bez rýh nebo zářezů). Jakmile je materiál upnutý nastavte oporu nástroje do výchozí pozice. To je cca 5mm od materiálu (v případě hranolu jeho rohů) a lehce pod osou soustružení. Je-li nastavení vzdálenosti

od

obrobku

otázkou

bezpečnosti,

tak

nastavení výšky je otázkou pohodlí při soustružení. Opěrka by měla být v takový pozici, aby bylo možně soustružit v doporučeném postoji. Nováčkům se doporučuje po nastavení opory nástroje vzít struh a při vypnutém stroji vyzkoušet, zda se dláto (při dodržení správného postoje) leží hřbetem na obrobku a nástroj se pohodlně drží a ovládá. Pak je možné výšku opěrky nástroje upravit. Teprve potom pustíme soustruh a začneme soustružit. Ideální délka opěrky je cca 20cm. Správný postoj Při záběru by se ruce a tělo měli pohybovat současně.

Postupně

zjistíte,

že

je

hodně

snadnější udržovat nástroj ve správném poloze, jestliže tělo tvoří pevnou platformu pro ruce. Když se soustružník připravuje soustružit mezi centry, tělo by mělo být vzpřímeno. Jestliže se bude horní polovina těla předklánět, dostaví se zanedlouho bolest v kříži. Pozice noh je také důležitá. Měly by být tak blízko u soustruhu, aby soustružník pohodlně a bez předklánění dosáhl na oporu nástroje. Pozice noh také určuje orientaci těla ve vztahu k ose soustruhu. Doporučená je mírně šikmá pozice, tak jak je nakresleno na obrázku. Lokty zůstávají blízko těla. Protože pravá ruka by měla držet nástroj těsně pod kováním. Hefty nástroje jsou obvykle dělány značně delší než je požadováno pro mnoho operací. Když je pravá ruka příliš vzadu loket je odsunut od těla dozadu a na stranu. Předloktí by mělo být drženo v souladu s nástrojem tak aby prsty a zápěstí mohly snadno otočit nástroj kolem jeho osy.


82



. Držení dláta soustružníkem U levé ruky jsou dva základní způsoby, jak držet nástroj: nadhmatem a spodem. Doporučuji střídat mezi jedním a druhým podle okolností. Nováček by měl experimentovat a vědět jak který vypadá. Pří držení nadhmatem je ruka je nahoře na nástroji, všechny prsty jsou baleny kolem železa s palcem pod. U druhé metody jsou dvě možná držení. Jeden je podhmatem s rukou pod dlátem a palcem shora. Druhý, který je používán, když je třeba více citlivosti a kontrola. Ruka je umístěna pod, ale ostří je drženo právě špičkou ukazováčku a palce. U pravé ruky je podobný výběr uchopení. Prsty jsou kolem heftu a dlaň je v kontaktu rukojeti, nebo je ručka držena mezi špičkami prstů a špičkou palce. Soustružení hřídelí - základní řezy Existuje několik základních řezů používaných v soustružení hřídele:        

a) hrubování b) hlazení (hoblovací řez) c) "v" zápich d) korálek e) "u" zápich f) srovnání čela g) upichování h) speciální techniky

Hrubování Přípravná fáze soustružení, kdy hranol materiálu přesoustružíme na válec. K tomu používáme velké hrubovací dláto. Ostří nástroje je velmi namáháno, rychle se tupí. Povrch po hrubování bývá často potrhaný a drsný, to však není na závadu. Účelem


83



hrubování je v co nejkratším čase odstranit přebytečný materiál bez požadavků na kvalitu povrchu.

Hrubovací dláto je pak umístěno do výchozí pozice, tak že je

podporováno opěrkou nástroje a hranou obrobku. Špička dláta by měla vyčnívat o 3cm přes materiál. Pak by dláto mělo být posunuto směrem k soustružníkovi, až do pozice kdy se břit nástroje setká s materiálem. Dláto musí být stále v kontaktu s opěrkou a obrobkem. Soustružník by měl zůstat uvolněný, ale ostražitý a v soustředěný. Dláto nyní odebírá nepatrnou hoblinu z masy materiálu. Jestliže je dláto posunuto nalevo po opěrce nástroje, pak ostří znovu začne ubírat hobliny. U konců obrobku dávejte pozor, ať se nástroj nesetká s upínacími prvky. velikost hobliny řídíte tím, že mírně zvýšíte nebo snížíte heft dláta. Když je hrubování ukončeno, profil by měl být rovný a válcovitý. Povrch je pravděpodobně docela hrubý. Hoblování (hlazení) Srovnávací řez hoblováním je analogický s použitím hladící hoblovky. Technologicky navazuje na hrubování. Účelem je srovnat dílec a docílit dobrého povrchu, který bude vyžadovat

pouze

malé

přebroušení.

Často používáme soustružení lávkováním, kdy je dláto drženo šikmo k zakřivené ploše a jen relativně malá část jeho ostří je ve spojení s dřevem. Důležité je, že vlákna u okrajů jsou oddělena ostřím nástroje a ne vytrhávána jako v případě Když je řez lávkování zkombinovaný řezem po vláknech, možnost zvedání vlákna před špičkou nástroje je značně redukovaná a dokonce i na nevhodném materiálu jsou možné velmi ostré řezy. Je nutné zajistit, aby horní roh špičky nevnikl do materiálu, když se to stane, nástroj se bude tlačit do obrobku a přinejmenším zničí práci. Spodní bod ostří by také neměl vstoupit do kontaktu s obrobkem. Řez bude sice pokračovat, ale může vzniknout drsný povrch. Pro začátek není špatné vyzkoušet si správný úhel dláta k obrobku a opěrce při vypnutém soustruhu.


84



TECHNOLOGIE: 

nástroje je podepřen o opěrku nástroje - špička nástroje by měla být nad obrobkem



nástroj je snížen, tak že se ostří dotýká dřeva



nástroj je polohován tak aby hřbet byl v kontaktu obrobkem



z této pozice je dláto pomalu vyhnuto do strany, dláto je posunováno doleva podél obrobku a odebírá čistou hoblinu



Tento pohyb konán spíše tělem než rukama

'V' zápich 'V' zápich soustružíme jako finální část výzdoby výrobku, nebo také jako první krok při výrobě korálku. Řez je dělán špičkou dláta. Proto může být dělán dlátem různé šířky. U rovných dlát je jedno, který roh je pro 'V' zápich používán. U šikmých musí být používán delší roh.

Houpačka Rohem dláta si narýsujeme osu V zápichu. Následující řezy jsou dělány se sklonem dláta na jednu a druhou stranu. Na začátku řezu by měl být břit držen kolmo k tečně povrchu obrobku. Heft nástroje se pohybuje po přímce (ne po křivce),


85



a udává směr ostří, opora nástroje je používán jako otočný bod.

Postupně odebíráme malé hobliny. Je obvyklé, ale ne absolutně nutné, dělat postupné řezy střídavě na obou stranách 'V'. Toto nejen umožní soustružníkovi odříznout hoblinu čistě, ale také pomáhá udržovat se 'V' na požadovaném místě. Po prohloubení "V" musí být sledováno několik věcí: Břit musí být lehce odkloněn od obrobku (řeže se jen špičkou). Zachytí-li hřbet o obrobek, může být zachycen. Výsledkem může být ošklivý spirálový šrám ve dřevě. Nicméně roh hřbetu je stále v kontaktu s obrobkem a zajišťuje dostatečnou oporu nástroji. Tlakem Před zahájením je opora nástroje umístěna tak, že horní hrana je v rovině s osou obrobku. Nástroj je držen vodorovně. Úhel vychýlení do strany určuje sklon strany 'V'. Nástroj je tlačen do obrobku mírným tlakem. Tyto řezy mohou být opakovány postupným řezem na opačných stranách. Nejčastějším problémem a chybou je zachycení nástroje o obrobek. Nástroj pak vyběhne ven z řezu a podél obrobku vytvoří rozedraný šrám ve dřevě. To bývá způsobeno tím, že hrana hřbetu přestala být v kontaktu s obrobkem. Jako důsledek ostří pronikne příliš daleko a zaboří se do dřeva. ostří nástroje se kousne a pak se chová jako závit, výsledná rozedraná spirála je ukázána na obrázku. Korálek Korálek je vystouplá forma ozdoby okolo kusu soustružení, která je rádiusová (půlkruhová). Korálek může být soustružen několika různými nástroji. Problém výroby korálku je náročnost na vedení nástroje. Když se břit kousne do dřeva (podobně jako u "V" houpačky) vytvoří ošklivou spirálovou rýhu v obrobku. V tomto směru je nejlepší používat ploché dláto. Má to ale jednu nevýhodu, šířka a tloušťka nástroje někdy znemožňuje dostat do dna řezu. Pro někoho může proto být vhodnější 10mm upichovací nůž. To je důležité poznamenat, že korálek může být ukrojený buď rohem dláta nebo řezem hoblování. OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

86



POSTUP Na hladkém válci uděláme dva "V" zápichy vzdálené na šířku korálku. Pak nástroj položíme hřbet nástroje na vrchol budoucího korálku, tak aby ostří neřezalo. Pootočením nástroje kolem jeho osy dostaneme ostří do záběru. Hrana hřbetu musí neustále přiléhat k obrobku, nebo se nám ostří okamžitě zaskousne do obrobku. Nástroj pak vedeme po požadované křivce k nižšímu konci korálku. U velkých profilů bude nutné posunovat nástrojem při obrábění směrem dopředu a do boku po opoře nástroje. Začínáme v pozici A a končíme v pozici B. Když dláto dosáhne postavení B nástroj by měl být ve stejné poloze, jak na obrázku. Tzn. posunutý směrem ke středu korálku a po směru řezu. Bez dodržení tohoto

postupu

tvarovaný

je

korálek.

nemožné Obrázek

vytvořit vpravo

dobře objasní

průběh řezu ve třech stádiích, je vedený od A k D přes B a C. Linky w, X, Y a Z reprezentují pozici ostří dláta v průsečíku bodů AA, BB a tak dále. Ostří tvoří tečnu k povrchu dřeva. Pozice ostří ukazuje, že rychlost rotace nástroje je konstantní po celou délku řezu. Duté dláto hřídele je používáno velmi podobné jako dláto ploché. Řez je vyroben špičkou ostří. Pozor aby boční hrany ostří nezachytily o materiál. Pomáhá, když je ostří nabroušené do tvaru palce. "U" zápich "U" zápich je propadlý rádiusový tvar (protiklad korálku). Používáme dláto hřídele vhodné velikosti. šířka dláta by měla být 1/4 hotového "U" zápichu. Nejdříve si plochým dlátem označíme šířku závitu. Tyto řezy by neměly být hluboké. Zápich začínáme tím, že nástroj položíme na opěrku pootočený o 90 stupňů v jeho ose. Posouváme nástroj ke středu zápichu a postupně náklon vyrovnáváme. Opakujeme tyto řezy na obou stranách, vždy zastavíme ve středu dole. Dláto je drženo ve vodorovné poloze s břitem v rovině hrany dutiny (pootočené o 90) a břit vniká do dřeva u okraje zápichu. Nástroj by měl


87



být otáčen kolem jeho osy, a posunovat se podél opory k středu zápichu. Při dosažení středu zápichu by mělo dláto být v rovné poloze. Srovnání čela Někdy to je nutné uřezat čelní dřevo dokonale čistým řezem. To může být provedeno rohem dláta. Tento řez je podobný 'V' zápichu, jen s tím rozdílem, že řez bude kolmý k ose kusu. Řeže nižší roh ostří. Horní roh by se měl odklonit od čela obrobku. U druhého "Raffan" způsobu je dřevo oddělováno břitem a ne jen rohem. Používá se ploché dláto se zakřiveným břitem. Vymezení odpadu. Při

soustružení

hřídele

je

většinou

žádoucí

odstranit známky po upínacích trnech. Na to je třeba myslet a mít dostatečný přesah materiálu u konců obrobku. Je obvyklé označit osoustruřením tento odpad v počátcích soustružení, aby byla jasně patrná konečná délka kusu. Odpadní část soustružíme upichovacím nožem. Plná šířka odpadu nemusí být odstraněn v jednom řezu. Pro udržení kontroly nad nástrojem to je často nutné odstranit materiál ve stádiích. Upichování Je paradoxní, že nástroj známý jako upichovací nůž je jen zřídka používán zkušeným soustružníkem pro finální oddělení. Místo toho se odděluje běžně plochým šikmým dlátem metodou "V" zápichu. Kdy jedna strana 'v' zápichu je kolmá k ose. Když musí být přebytek odstraněn u obou konců, začínáme u koníka. Uděláme "V" zápich tak hluboký, aby nedošlo k odpojení odpadu předčasně. pak provedeme stejnou operaci u hnacího trnu. Upíchnuty kus dřeva zachytíme čekající rukou.


88



Soustružení přechodu do hranolu Občas je třeba zanechat části obrobku v originálním čtvercovém stavu (např. noha stolu nebo židle). Musíme proto umět vytvořit plynulý přechod od hranolu k válci. Je důležité mít materiál dobře ohoblovaný a přidělat obrobek na soustruh velmi přesně, tak že válcová sekce bude centrovaná hranolem. První způsob jak vytvořit přechod je výrobou 'V' zápichu na místě přechodu hranolu do válce. Prvním krokem je označit po obvodě obrobku místo 'V' řezu. 'V' ukončete, až se dostanete na konec průsvitné vrstvy. Pak můžete odstranit hrubováním nepotřebnou část. Další metoda je používat duté dláto. V tomto případě přechod od čtverce ke kolu je dělán postupně. Postup jako u "U" zápichu, ale v tomto případě je tvořena jen jedna strana a místo zastavení dole v dutině řez pokračuje. Soustružení oválných tvarů Vyvrtejte centrální středící důlek a dva malé excentrické body na každém konci dřeva. Soustružte nejprve na středící díře (dokulata a pak na excentrických bodech. Před soustružením v excentrických bodech si označte tužkou, kolik materiálu chcete odebrat. Nakonec se upne opět do středícího bodu a můžeme odstranit ostré hroty. Soustružení spirály Průmyslově se vyrábí v rotačních ořezávačkách. Ruční způsob výroby je docela složitý. Nejsnadnější způsob, jak vyznačit spirálu je obtočit kus úzké lepicí pásky okolo obrobku, to pak postupně strhávat a orýsovat hranu tužkou. Druhý způsob je ukázaný na obrázku. Materiál nechte v soustruhu mezi centry a pilou vyřežte podél celé čáry až do konečné hloubky spirály, pomalu soustruhovat dřevo po ruce zatímco pokračovat viděl řez. Udělejte rysky, vzdálené cca 1/5 šířky spirály od zářezu pilou. Pak materiál mezi ryskami do hloubky zážezu odeberte. Na list pilky dejte omezovač hloubky. Ti zkušenější na soustruhu (min otáčky cca 60-100ot.min), ti druzí ve svěráku. Brzy


89



zahlédnete hrubý tvar spirály. Dávejte si pozor, ať neuřežete pryč vrchol spirály (redukují celkový průměr práce). Dokončete rašplí a smirkovým papírem. Soustružení mísy Materiál upínáme několika způsoby. 

A) Klížení k odpadnímu materiálu - Blok odpadního dřeva je připevněn ve sklíčidle (čelo je osoustruženo do roviny). Dono budoucí mísy je ohoblováno do roviny a přilepeno přes list novinového papíru k odpadnímu dřevu. Při této metodě soustružíme mísu na jedno upnutí. Hotový výrobek pak oddělíme lehkým poklepem paličkou o odpadní dřevo. To způsobí, aby se výrobek v místě vlepeného papíru oddělil. Tato metoda je vhodná speciálně na modelech, kde má býd podesta rovná. podesta se pouze začistí na pásové brusce.



B) Za centrální šroub..Pro výrobky, kde odstraňujeme středovou část materiálu a pro mísy malých průměrů (obrazové rámy, malé mísy).



C) Šrouby na přírubu..Pro výrobky, které budou později z druhé strany osoustruženy do dutiny (všechny velké mísy a vázy.

Soustružení vnějšího tvaru Vhodné je používat 1cm půlkulaté dutinové dláto. Při práci na míse seřeže po vlákně, nebo proti vláknu lávkováním. Dláto vždy musí ležet ostřím na obrobku. Opěrka nástroje je ve výšce osy otáčení (spíše trochu nad osou) a co nejblíže k obrobku. Soustružení vnitřního tvaru Mísu namontujeme znovu na lícní desku. Soustružení bude snadnější, jestliže v ose otáčení vyvrtáme díru (10mm a vice) do hloubky požadované dutiny (s rezervou na dokončení). Dláto je pak použité takovým způsob, že postupně rozšiřuje průměr vyvrtané díry k okrajům budoucí mísy. Soustružení dutin může být provedené metodou škrábání a někteří lidé to považují za mnohem snadnější než používat dláto, bohužel povrch po škrábání bývá většinou hrubší. Používáme špičatou škrabku. Oporu nástroje nastavíme tak, že špička dláta je v ose obrábění.


90



Dokončovací práce K dosažení trvalého lesku výrobku musí být povrch nejprve vybroušen. Kromě tohoto, pórovité dřevo jako dub, musí být vhodně ošetřený výplní dřeva. Mnoho práce se smirkováním nám ušetří vhodně naostřené nástroje. Dokončujeme nejprve opotřebovaným skelným papírem, který se nezařízne do dřeva jako nové papírové řezy, následně pilinami stejného dřeva, drženými v ruce.

Směry řezu Buňky dřeva, které mají formu dutých válců, tvoří dohromady formu vláken, která leží ve směru, který je víceméně axiální ke kmenu nebo k jeho odnožím. Obrázek vpravo ukazuje blok dřeva. Tři nástroje označují tři možné řezy ve směrech označených šipkami. A) Řez po směru vláknech B) Řez kolmo na vlákna C) Řez přes vlákna

Řez po/proti směru vláken Každý kdo pracoval s hoblíkem bude vědět, že je žádoucí, pracovat ve směru po vláknech a ne proti nim. Obrázek objasní běžnou situaci ve kterém vlákna dřeva leží šikmo k okrajům bloku dřeva. Když je dřevo hoblováno po směru vláken, rozštěpení mezi vlákny vzniká nahoře a před špičkou, následně nástroj oddělí vlákna úhledně a vznikne čistý povrch, jak ukazuje Obrázek vlevo dole. Jestliže je pokus dělán ostřím proti směru vláken, zvedne špička nástroje konce vláken, vytrhává je ven ze dřeva. Toto je objasněno vpravo dole.


91



Řez kolmo na vlákna Při soustružení

válcových

částí hřídele

leží

vlákna

souběžně s ostřím nástroje. Jak nástroj pronikne do hmoty vlákna se ne vždy oddělí čistě. Některá vlákna mohou být zvednuta špičkou. Řez přes vlákna Při řezu čelního dřeva (např. při začišťování čel hřídele) je ostří nuceno řezat přes konce vláken. Je nebezpečí, že

budou

Odebíráním

před

samotným

materiálu

odříznutím

v jemných

odtlačeny.

třískách

se

tento

problém

minimalizuje.

Důsledky rotace A) Vlákna rovnoběžná s osou otáčení - Pro zjednodušení předpokládejme, že zdřevní vlákna jsou souběžná s osou otáčení. jestliže otočíme obrobek o 180 stupňů nebude se zásadně měnit povaha řezu (ve smyslu k vláknu dřeva). Jakmile začneme

na

válci

tvořit

profil,

situace

se

komplikuje. Řezy označené na obrázku jako 'dolů' jsou soustruženy po směru vláken a ty s označením 'nahoru' proti směru. Označení 'nahoru' a 'dolů' jsou zažity a staly se součástí slovníku soustružníku dřeva.


92



B) Vlákna příčně k ose otáčení - zde je situace jiná. Na obrázku jsou čtyři pozice obrobku k nástroji (vždy pootočeno o 90 stupňů). Kdy je tvar mísy soustružen nahoru nebo dolu vyplývá z obrázku vpravo. Závisí to především na sklonu obráběného povrchu a zda to je děláno na vnitřku nebo vnější křivce (pravidlo po/proti vláknům).

Vlastnosti dřevin Dřevo je organický materiál rostlinného původu. Největší podíl jeho skladby zaujímá celulóza (cca 42%), dále hemicelulózy (cca 26%) a lignin (cca 25%). Zbytek tvoří acetyl (cca 2%), popeloviny (0,3 %), škroby a tuky (cca 1,8%), bílkoviny (cca 1%), třísloviny (cca 0,1%), pryskyřičné látky (cca 1,6%) a ve stopovém množství barviva, alkaloidy, glykosidy a ostatní složky. Dřevo je anizotropní materiál. V různých směrech má různé vlastnosti, protože obsahuje tzv. vlákna. Ve skutečnosti se jedná o 1 až 8 mm dlouhé buňky. Tato vlákna jsou rostlá přibližně rovnoběžně. Hodně fyzikálních vlastností dřeva (navlhavost, sesychavost, mechanické vlastnosti, elektrická, tepelná a akustická vodivost, vzhled dřeva, zpracovatelnost …) se v závislosti na směru k vláknům liší. Jednou z hlavních fyzikálních vlastností dřeva je jeho vlhkost. Vlhkostí dřeva rozumíme podíl obsahu vody v něm. Podíl ostatních složek dřeva označujeme souhrnným názvem sušina. Dřevo je materiálem hygroskopickým. Má tendenci uchovávat svoji vlhkost v rovnovážné poloze a ta je závislá na vlastnostech (zejména vlhkosti a teplotě) okolí. Protože uvedené vlastnosti okolí jsou proměnné, mění se i vlhkost dřeva. Na vlhkosti dřeva závisí hodně jeho dalších vlastností, a proto by při určování jejich hodnot neměl chybět ani údaj o vlhkosti. Ztrácí-li dřevo vlhkost, sesychá (zmenšuje své rozměry). V případě, že dřevo navlhá, absorbuje do sebe vlhkost ze svého okolí, bobtná (své rozměry zvětšuje). Střídavému sesýchání a bobtnání se říká pracování dřeva. (Pozn. redakce: dřevo


93



bobtná a sesychá pouze při změnách vlhkosti v intervalu od absolutně suchého dřeva do bodu nasycení vláken - vlhkost dřeva, při které jsou buněčné stěny nasycené vodou, ale v lumenech voda není - cca 30%. Nad touto hranicí se již rozměry dřeva nemění - pouze se naplňují či vyprazdňují lumeny buněk.) Typickou veličinou, která se s vlhkostí mění je hustota. Hustota běžně používaných druhů dřeva pohybuje se od 800 kg.m-3 (smrk, borovice) do 1100 kg.m-3 (švestka, habr) v syrovém stavu. Při vlhkosti w=13% (procentický podíl hmotnosti vlhkosti ve vzorku a hmotnosti celého vzorku - vlhkosti a sušiny) od 480 kg.m-3 (smrk, borovice) do 800 kg.m-3 (švestka, habr). Numericky nebo pomocí grafů lze hustotu přepočítávat pro různé vlhkosti. To je důležité například při projekci nejrůznějších konstrukcí. V případě extrémně nepříznivých podmínek se může hmotnost navržené konstrukce zvýšit či snížit až o desítky procent.

5.3 FRÉZOVÁNÍ DŘEVA


94



Úvod Dřevo je materiál, se kterým setkáváme každý den. Stačí se podívat kolem sebe: dveře, okna, podlahy, schody, dokonce cele domy jsou ze dřeva. Díky dobrým vlastnostem je jeho využiti všestranné. Jen namátkou: je pevné a pružné, zajímavě vypadá, charakteristicky voní a na dotyk je příjemné. K tomu, aby se maximálně využívaly možnosti, které dřevo poskytuje, je potřeba jej kvalitně zpracovávat. K tomuto účelu slouží dřevoobráběcí nástroje. Mezi dřevoobráběcí nástroje se řadí zejména: frézovací nástroje, pilové kotouče, hoblovací nože, vrtáky, záhlubníky, atd. V následujících řádcích je kladen důraz především na frézovací nástroje. Technologické podmínky řezného procesu při obrábění dřeva Řezny proces ovlivňuje cela řada faktorů, které působí na obráběný materiál (obrobek), zvolenou technologii zpracování dřeva a řezný nástroj. Při obrábění dochází k oddělování materiálu obrobku břitem nástroje. Při rozhodování jaký řezný materiál použit, jsou důležitým aspektem v rozhodování vlastnosti materiálu, který se bude obrábět, v tomto případě jsou tedy důležité vlastnosti dřeva. Vlastnosti dřeva Nejčastěji používanými a obráběnými materiály v dřevařském průmyslu jsou: - rostlé dřevo (přírodní dřevo), - lisované (zhuštěné) dřevo, - vrstvené dřevo, - aglomerované materiály na bázi dřeva (dřevotřískové, dřevovláknité, pilinové, kůrové aj.), - plastické hmoty – látky (PVC, tvrzeny papír, plexisklo aj.). Podmínky a jevy při obráběni těchto materiálů jsou silně ovlivněny jejich fyzikálními, mechanickými a technologickými vlastnostmi. Vlastnosti dřeva, které významně ovlivňují podmínky obrábění se dělí na: - fyzikální, - mechanické, - technologické. Fyzikální vlastnosti dřeva


95



Mezi fyzikální vlastnosti dřeva, které ovlivňují řezný proces při obrábění se řadí zejména: vlhkost, hustota, pórovitost, tepelné, elektrické a zvukové vlastnosti. Technologické vlastnosti dřeva K technologickým vlastnostem dřeva se řadí zejména: - obrobitelnost, - štípatelnost. Obrobitelnost je souhrn vlastnosti dřeva k vazbě obrobek – nástroj,který se posuzuje podle následujících kriterii: - velikost a kvalita obrobené plochy za časovou jednotku, - podle množství výrobků za časovou jednotku, - podle velikosti řezné sily, - podle intenzity opotřebení ostři apod. Snazší obrábění je obráběni ve směru vláken, jakýkoli odklon vyvolává obtíže. Platí to především o obrábění sukovitého dřeva nebo dřeva se zvlněnými nebo jinak deformovanými vlákny. Vliv na obrobitelnost dřeva má také jeho vlhkost. Vlhké dřevo se obtížně řeže, hobluje a piluje, přestože klade menší řezný odpor. Obrobitelnost dřeva ovlivňuje také jeho zdravotní stav. Dřevo poškozené houbami bývá sice měkčí, ale přesto se nedá obrábět s požadovanou čistotou. Technologie zpracování dřeva Technologii obecně nazýváme proces, ve kterém se podle předem stanoveného postupu vykonávají na dřevní hmotě pomoci různých nástrojů a zařízeni změny rozměrů, tvarů, eventuálně fyzikálních a mechanických vlastnosti. Z hlediska času změny probíhají za sebou, nebo souběžně (kontinuálně). Změny tvarů, rozměrů, povrchu, případně fyzikálních vlastnosti tvoří náplň mechanických technologii.


96



Řezný proces při obrábění dřeva Obráběním – řezáním dřeva je nazýván takový technologicky proces, při kterém působením cizího tělesa – řezného klínu, zubu, resp. řezného nástroje – je odstraněna z obráběné suroviny určitá část hmoty a to buď za účelem jejího rozdělení na menší části, nebo za účelem získání požadovaného tvaru obrobku při určité kvalitě jeho povrchu. K tomuto procesu je zapotřebí řezný nastroj (těleso klínovitého tvaru vnikající do dřevní hmoty a odstraňující z ní materiál o určitém objemu a tvaru – třísku). Vlastnost, která charakterizuje vztah obráběné hmoty k nástroji při obrábění se nazývá obrobitelnost (může byt souhrnně vyjádřena dosažitelným výkonem při obrábění, řeznými odpory, jakosti obrobené plochy, rozměrovou a tvarovou přesnosti). Základní směry při řezném procesu Nestejnorodost dřeva, způsobena odlišnými fyzikálně mechanickými vlastnostmi jarního a letního dřeva značně ovlivňuje proces řezáni, a proto je nutno definovat jednotlivé směry pohybu břitu vzhledem ke směru dřevních vláken a průběhu letokruhů.


97



Geometrie nástroje Nástroje pro obrábění dřeva jsou charakterizovány tvarem, velikosti a počtem aktivních časti, tj. břitů. Nástroj v interakci s obrobkem umožňuje realizaci řezného procesu. Z geometrického hlediska je nástroj identifikován svými prvky, plochami, ostřími a rozměry ostři. Prvky nástroje: - těleso - je část nástroje, na které jsou přímo vytvořené, nebo upevněné elementy ostři. - stopka - je část nástroje určena pro upnutí. - upínací díra - je souhrn vnitřních ploch tělesa nástroje, určených pro nastavení a upnuti nástroje. - osa nástroje - je teoretická přímka s definovaným geometrickým vztahem ke stanovenému povrchu. Používaná při výrobě, ostřeni a upnuti nástroje. - řezná část - je funkční část nástroje, která obsahuje prvky tvořící třísku. Patří sem zejména ostří, čelo a hřbet. V případě vícezubého nástroje má každý zub svou řeznou část. - základna - je plochy prvek stopky nástroje, který je zpravidla rovnoběžný nebo kolmý k základní rovině nástroje. Slouží pro umístění a orientaci nástroje při jeho výrobě, kontrole a ostřeni.


98



- břit - je prvek řezné části nástroje ohraničeny čelem a hřbetem nástroje. Může byt spojeny jak s hlavním, tak i vedlejším ostřím. Plochy nástroje: - čelo - je plocha nebo souhrn ploch, po kterých odchází tříska. - redukované čelo - je speciálně upravena plocha čela, která vystupuje nad ostatní plochu čela. V důsledku toho je tříska v dotyku jen s tímto redukovaným čelem. - lamač třísky - je část čelní plochy určena na lámání nebo svinování třísky. Realizuje se vhodným tvarováním čela, nebo přiloženým utvářečem. - hřbet - je plocha nebo souhrn ploch, které při řezném procesu směřuji k ploše obrobku. Ostři nástroje: - nástrojové ostři - je prvek řezné časti nástroje, kterým se realizuje vlastní proces řezání. - nástrojové hlavni ostři - je část ostří, která začíná v bodě, kdy nástrojový úhel nastavení hlavního ostři je rovny nule a která má sloužit k vytvoření přechodové plochy na obrobku. - nástrojové vedlejší ostří - provádí dokončovací prací na obrobené ploše, ale nezúčastňuje se při vytváření přechodové plochy. - pracovní hlavni ostři - je část ostří, která začíná v bodě, kde pracovní uhel nastaveni je rovny nule a která má sloužit pro vytváření přechodové plochy na obrobku. - pracovní vedlejší ostři - je část ostří, kde pracovní uhel nastavení hlavního ostři je rovny nule, ale nezúčastňuje se při vytváření přechodové plochy na obrobku. - aktivní ostří - je část ostří, která bezprostředně realizuje řezání. - špička - je relativně mala část ostři, nacházející se na spojnici hlavního a vedlejšího ostři. Může byt zaoblena nebo přímá (sražena). - uvažovaný bod ostři - je bod nacházející se na libovolném místě hlavního nebo vedlejšího ostři, ve kterém se nachází počátek souřadnicového systému. - zaoblené ostří - je to ostří, které je vytvořené zaobleným přechodem mezi čelní plochou a hřbetní plochou. - přerušované ostři - je ostři, které je přerušené a v důsledku toho nedochází ke vzniku nevhodně tvarované třísky. Často se používá u válcových fréz pro frézování rovinných ploch. OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

99



Opotřebení nástroje Na řezný břit působí během obrábění cela řada vlivů způsobujících jeho opotřebeni - abraze, adheze, oxidace atd. Dílčím výsledkem těchto interakci obrobku s nástrojem je rozvoj určitých forem opotřebeni především na čele. Opotřebeni je postupná změna mikrogeometrie břitu během procesu řezání, kdy nástroj ztrácí schopnost řezat. Nástroj je tupý tehdy, když břit dospěl do určitého kritického stavu, který je provázen nepřípustným zhoršením jakosti povrchu obrobku, nežádoucím zvýšením řezné sily, pálením a rozměrovými nepřesnostmi obrobku. Trvanlivost břitu je doba, po kterou je schopen naostřeny břit kvalitně pracovat. Životnost nástroje je násobkem trvanlivosti ostři. NÁSTROJOVÉ MATERIÁLY PRO OBRÁBĚNÍ DŘEVA Řezný proces při obrábění dřeva je výrazně ovlivněn nástrojovým materiálem, ze kterého je řezná část nástroje vyrobena. K základním vlastnostem nástrojových materiálů patři tvrdost, odolnost proti opotřebení, tepelná vodivost, pevnost v ohybu, houževnatost atd. Mezi nástrojové materiály patři zejména: nástrojové oceli, slinuté karbidy, cermety, řezná keramika, supertvrdé řezné materiály a brousící materiály. Základní mechanické vlastnosti jednotlivých druhů a oblasti použití Nástrojové a rychlořezné oceli vynikají houževnatosti při dobré tvrdosti a relativní odolnosti proti otupení u rostlého dřeva, umožňuji dobré„vyostřeni" břitu a optimální geometrii břitu pro odvod třísky a pro snížení řezného odporu. Nejsou dostatečně odolné proti opotřebení abrazivními materiály, což jsou nejen aglomeráty, ale také exotické dřeviny či topol. Relativně snadný servis. Slinuté karbidy jsou podstatně odolnější proti otupení abrazivními materiály, jsou výkonné a dají se aplikovat na všechny materiály. Dnes nejrozšířenější materiál břitů na dřevní materiály. Vynikající pro průmyslovou praxi jsou zvláště výměnné břitové destičky, které jsou cenově optimální a je u nich relativně snadný servis. Polykrystalický diamant je moderní nástrojový břit používající se na abrazivní materiály. Při aplikaci je výkonný, má ale užší rozsah použiti a provedeni nástrojů. Nástrojové a rychlořezné oceli jsou při pořízení cenově nejvýhodnější. Postupně jsou nahrazovány slinutými karbidy, avšak stale mají uplatněni v kusové a maloseriové výrobě.


100



Slinuté karbidy jsou při pořízení dražší, v provozu většinou výhodnější, vzhledem k širokému sortimentu druhů i výrobků SK umožňuji optimalizovat provedení nástroje pro požadovanou technologii a obráběny materiál. NÁSTROJE PRO OBRÁBĚNÍ DŘEVA Při obrábění dřeva se z nástrojů používají zejména: pilové kotouče, vrtáky, záhlubníky, frézy, apod. Nástroje jsou charakterizovány tvarem, velikosti, počtem zubů a řeznými uhly. Pilové kotouče se používají v drtivé většině s řeznými hranami ze slinutých karbidů nebo syntetického diamantu pro operace formátováni, řezání drážek, polodrážek apod. Použití jednotlivých druhů pilových kotoučů určuji technologické předpisy podle druhu obráběného materiálu (jehličnaté dřevo, listnaté dřevo, aglomerované a překližované konstrukční materiály apod.), podle způsobu řezaní (podélné a příčné) a podle požadované kvality opracování. Vrtáky jsou nástroje určené ke zhotovování otvorů průchozích i neprůchozích - při vyspravování nedovolených vad dřeva a při vrtání otvorů pro spojovací koliky, spojovací kovaní, vruty a šrouby, vrchní a uzavírací kování (zámky) apod. Podle druhu vrtání je možné použit vrtáky pro podélné a příčné vrtáni a vrtáky speciální. Mezi speciální vrtáky patři zejména záhlubníky pro zahlubování otvorů, sukovníky a zátkovníky, kolíkovací vrtáky (pravé a levé) a jiné. Volba vhodných vrtáků a řezných podmínek

závisí

na

opracovaném

materiálu

(měkké

dřevo,

tvrdé

dřevo,

aglomerované desky, laminované desky), na směru vrtání (rovnoběžné s dřevními vlákny, napřič dřevních vláken, do hrany aglomerovaných desek, do plochy laminovaných desek), závisí také na tvaru a způsobu vrtání. Oranžovou barvou teflonu se označuji levotočivé vrtáky a černou barvou pravotočivé vrtáky. Frézovací nástroje Frézy jsou několikabřité nástroje, jejichž břity jsou uspořádány na válcové, kuželové nebo jiné tvarové ploše, u čelních fréz také na čelní ploše. Frézovací nástroje patři mezi nejpoužívanější dřevoobráběcí nástroje. Frézováním se vyrábí jak rovinné, tak i tvarové plochy. Fréza patří mezi vícebřité nástroje a je výrobně náročnější než ostatní nástroje (vrtáky, pilové kotouče, pilové pasy), především tvarové frézy mají specifické požadavky. Při konstrukci frézy je třeba zohlednit mnoho faktorů, které ovlivňuji proces frézování, aby se dodržely všechny požadované parametry.


101



Rozdělení frézovacích nástrojů Vzhledem k mnohostrannému uplatněni frézování v oblasti zpracování dřeva, a k velkému rozsahu technologie frézování, se v současné době používá mnoho typů fréz. Frézy se rozděluji do jednotlivých skupin dle následujících hledisek. Z hlediska upínání celého nástroje: - nástrčné frézy - jsou nejčastěji používaný především u klasických spodních frézek. Průměr frézovacího trnu činí cca 30 až 40mm. Tento trn je spojen s vřetenem frézky přes kuželovou stopku s přesuvnou matici. Použiti především u vícestranných frézek (tvarovacích frézek) a CNC strojů. - stopkové frézy - tento upínací systém se používá u horních ručních frézek, kdy se jedna o válcové stopky průměru od 6 do 12mm. Dále u CNC frézek až do průměru 25mm. Z hlediska konstrukce: - celistvý nástroj - znamená nástroj bez nerozebíratelně spojených nebo vyměnitelných časti, těleso a řezné časti (destičky) jsou z jednoho kusu materiálu. - nerozebíratelně spojeny nástroj - u něhož jsou řezné součásti (břitové destičky) spojeny s tělesem nástroje nerozbíratelným spojením, např. pájením, svařováním, lepením apod. - složeny nástroj – zde je použit jeden nebo vice řezných součásti (břitových destiček, nožů), které jsou rozebíratelně (vyměnitelně) upevněny v tělese nástroje pomoci upevňovacích prvků, řezné součásti mohou byt celistvé nebo spojené (nerozebíratelně).


102



- sadový nástroj - jednotka složena ze sady jednotlivých nástrojů, upnutých na společném nosném prvku. Z hlediska posuvu obráběného mat. do záběru s nástrojem: - nástroje pro ruční posuv - ruční drženi nebo ruční vedeni obrobku nebo časti stroje nesoucího nástroj. Ruční posuv představuje použití ručně ovládaných sani, na nichž je obrobek držen ručně nebo upnut s použitím demontovatelného přídavného strojního posouvacího zařízení. - nástroje pro strojní posuv - jsou nástroje, kdy posouvací mechanismus obrobku nebo nástroje je součástí stroje a obrobek nebo prvek stroje jsou drženy a vedeny mechanicky (např. pohaněny motorem) během obráběni. Z hlediska účelu použiti: - válcové frézy - mají zuby pouze na obvodě frézy, používají se pro frézovaní rovinných ploch rovnoběžných s osou nástroje. Břity nástrojů pro hrubováni bývají opatřeny drážkami pro dělení třísek, které způsobuji vyšší výkon. - čelní válcové frézy - jsou zde zuby na obvodě i na jedné čelní ploše, umožňuji frézování rovinných ploch kolmých i rovnoběžných na osu nástroje. Velké čelní frézy jsou nazývány frézovací hlavy, malé čelní válcové frézy se nazývají stopkové. Do této skupiny se řadí také frézy drážkovací a frézy na "T" drážky. - úhlové frézy - používají se pro frézování různých úhlových profilů (úkosy, sraženi, apod.). Mohou byt souměrné a nesouměrné, jednostranné nebo oboustranné. - tvarové frézy - zachovávají stalý tvar a úhel hřbetu i po mnohonásobném ostřeni (ostřeni se provádí pouze na čele). Tato vlastnost je dosažena podsoustružením nebo podbroušením tvaru zubu. Podsoustružování se může provádět radiálně, axiálně nebo šikmo a provádí se na speciálních strojích, kde je pohyb nože řízen vačkou. - drážkovací frézy a) s pevně napájenými SK-plátky, které se používají pro drážkování nebo předřezávání v protiběžném nebo při strojním posuvu i souběžném frézovaní. Patři sem i tzv. lamelovací frézy na výrobu vodicích drážek pro přesné vedení obrobku v čtyřstranné frézce a stavitelné drážkovací frézy s různým rozsahem šířek drážky. b) s otočnými noži SK, které mají výhodu zachování konstantního průměru frézy po otočení resp. výměně nožů, na rozdíl od nástrojů s pevně napájenými SK - plátky, kterých průměr se po přeostřeni zmenšuje. OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost

103



c) s břity z PKD , které se požívají při drážkování do silně abrazivních materiálů jako je DTD, MDF (hlavně při výrobě laminátových podlah). - srovnávací frézy a) s otočnými noži SK, pro srovnávání hran z masivu nebo dřevotřísky b) s břity z PKD, pro srovnávání hran dřevotřískových desek nebo laminátové vrstvy při výrobě laminátových podlah. Vysokou produktivitu výroby zabezpečuje dlouhá životnost PKD břitů i v extremních řezných podmínkách (posuv obrobku 70-80 m・min-1). Moderní konstrukce srovnávacích fréz mají řízeny odvod třísky. - polodrážkovací (falcovací frézy) - tyto nástroje se převážně konstruuji v provedení s otočnými noži. Pro větší rozměry polodrážek se doporučuji frézy, které frézuji polodrážku pod 45°uhlem. Nástroje vhodné pro použití k frézování na CNC obráběcích strojích Kvalitní nástroje pro práci na CNC obráběcích strojích, které pracuji s otáčkami až do 30 000 min-1 (běžně 18 000 min-1) musí splňovat tyto předpoklady: - minimální tolerance pro obvodovou házivost, - musí byt vyvážené, - mají mít co nejmenší hmotnost, aby nezatěžovali ložiska obráběcího stroje (optimální řešeni u nožových hlav je výroba tělesa z hliníkových slitin), - nepoužívat nástroje s příliš velkou pracovní délkou břitů pro opracováni malých obrobků (hrozí ulomeni stopkového nástroje), - použiti upínacích pouzder. FRÉZOVACÍ NÁSTROJE A JEJICH POUŽITÍ Dřevoobráběcí frézovací nástroje je možno rozdělit dle mnoha hledisek. Pro následující děleni je použito hledisko upínaní nástroje. Ty, které mají upínací stopku, se nazývají stopkové frézy, a ty které mají upínací otvor, se nazývají frézy nástrčné .Nástrčné frézy Jak už bylo zmíněno v předešle časti - rozděleni frézovacích nástrojů, tak nástrčné frézy jsou nejčastěji používány především u klasických spodních frézek. Průměr frézovacího trnu činí cca 30 až 40mm. Tento trn je spojen s vřetenem frézky přes kuželovou stopku s přesuvnou matici. Použiti především u vícestranných frézek (tvarovacích frézek) a CNC strojů.


104



Zaoblovací půlkruhová vydutá fréza Tento nástroj se používá pro zhotovení rádiusových ploch , k výrobě kruhového tvaru v měkkém i tvrdém dřevě, k zaoblení hrany materiálu. Dále slouží k výrobě ozdobné zakončovací hrany masivního dřeva, nebo k zaoblení ABS hrany. Zaoblovací - vytváří oble tvary, Půlkruhová - znamená, že se s ni vyrábí částečný, nebo úplný půlkulatý (rádiusový) profil, Vyduta - půlkruhová fréza se vyrábí ve dvou provedeních (vypouklá a vydutá). Vypouklá vniká do materiálu, kdežto vyduta obrábí materiál z vnější strany.

Falcovací fréza Střídavě šikmé zuby způsobuji čistší řez a je možné použit rychlejší posuv než u fréz se zuby rovnými. Frézy jsou osazeny 4 předřezy pro ostré rohy a 4 uběracími šikmými zuby.


105



Srovnávací a hoblovací fréza Design a geometrie zubů zabezpečuje velké a snadné úběry materiálu. Určeno pro všechny typy spodních frézek. Použit tuto frézu je možné na tvrdé i měkké dřevo.

Zaoblovací fréza Tato frézovací hlava umožňuje upnout tři různé typy nožů, s nimiž lze vyrobit šest různých zaoblených rádiusových profilů. Určeno k použití se spodní frézkou. Používá se téměř na všechny dřevěné materiály, zejména na tvrdé dřevo a deskové materiály. Tělo je vyrobeno z hliníkové slitiny.

Frézovací hlava ořezávací a zaoblovací Sestava je vytvořena ze dvou dílů, které lze upnout do spodní frézky. Fréza vytváří profily z tvrdého nebo měkkého dřeva či velkoplošných desek (s dýhou nebo bez dýhy). Do hlavy lze upnout pět různých nožů, takže může zaoblovat na jeden průchod jak horní, tak spodní hranu s rádiusem a srážet hrany pod uhlem. Frézovací hlava se může použit na spodní frézce či dvoustranném čepovacím stroji. Tělo je vyrobeno z hliníkové slitiny.


106



Úhlová fréza – 45° S touto uhlovou frézovací hlavou se docílí přesného sraženi hran a je ideální také pro výrobu rohových spojů. Fréza je určena k použití na spodních frézkách. Použiti nachází zejména při opracování tvrdého dřeva, velkoplošných, dýhovaných a laminovaných materiálů.

Fréza na výrobu lepených spojů Používá se pro lepené spoje při výrobě rozměrných desek, dveří a nábytkových dílů. Frézovací hlava se nastaví vůči dílci a spodní i horní ostří vyfrézují stejně široký úběr. Obrobí se jedna hrana desky, deska se otočí a poté se obrobí protilehlá strana. Takto se vyrobí dva protilehlé díly, které do sebe zapadají a jejichž spojením vznikne spoj. Určeno k použití se spodní frézkou.


107



Fréza na výrobu dveří s krátkým čepem Tento nastroj je určen k výrobě interiérových dveří z měkkého a tvrdého dřeva. Frézovací hlava je všestranná, neboť do ni lze upnout pět různých typů nožů, s nimiž se vyrobí nejžádanější profily. Stavitelnou drážkovací frézu, která je také součásti sestavy, lze použit k frézování drážek o tloušťce v rozmezí mezi 8 a 15 mm. Určeno k použití se spodní frézkou. Používá se pro tvrdé a měkké dřevo o maximální tloušťce 48 mm.

Výplňová frézovací hlava S touto frézou se vyrábí výplně nábytku, skříňových a interiérových dveří z tvrdého a měkkého dřeva. Nastavením vhodné řezné hloubky se získají tři různé profily. Pro dokonale povrchové úpravy je doporučeno frézovat na vice průchodů. Určeno pro použití se spodní frézkou.


108



Stopkové frézy Jsou nazývány takové dřevoobráběcí nástroje jenž mají stopku, za kterou se nástroj upíná do stroje. Tento upínací systém se používá například u horních ručních frézek, kdy se jedná o válcové stopky průměru od 6 do 12 mm. Dále u CNC frézek až do průměru 25mm. Drážkovací frézy krátké Vyznačují se kvalitním ostřím, které vyfrézuje drážku. Pro frézování podle šablony lze použit kopírovací ložiska na stopce. Frézy mají břity ze slinutých karbidů s dlouhou životnosti, mají speciální nepřilnavý teflonový potah a jsou vhodné pro frézování měkkého a tvrdého dřeva, lepeného dřeva, DTD, lamina, MDF a Corianu.

Drážkovací žiletkové frézy Fréza s jedním mini nožem a upínacím klínkem. Podélná příčná drážka mini nože umožňuje lepší nastavení a zabezpečeni proti axiálnímu pohybu nože. Použiti zejména pro frézování a dokončováni, postupné zavrtávání a drážkování v deskových materiálech (laminu, DTD, MDF) anebo ve tvrdém dřevě. Možné použití pro ruční frézování a v CNC obráběcích centrech.


109



Frézy pro cinkový rybinový spoj Používá se k výrobě samosvorných spojů

Čelní vypouklé frézy Vypoukle frézy umožňuji vytvořit rytiny do jakéhokoliv dřeva nebo dřevěného výrobku.

Frézy na okenní těsnění Pro frézování drážek pro okenní a dveřní těsněni. Díky konstrukci dvou břitů na jedné fréze se dosahuje úspor. Tělo nástroje je celokarbidové.


110



Doporučené řezné podmínky: - výběr počtu břitů na nástroji je závislý od možných otáček hřídele a možného posuvu, - voli se raději vyšší řezná rychlost, což umožňuje kvalitnější práci nástroje, - doporučena hodnota řezné rychlosti je 50 až 80 m・s-1 u měkkého dřeva a 40 až 60 m・s-1 u tvrdého dřeva, - konečná kvalita obráběné plochy je závislá na velikosti třísky na jeden zub nástroje. Příliš malá, nebo příliš velká tříska na zub způsobuje nekvalitní opracování, či krátkou dobu životnosti nástroje mezi broušením. Příliš velká tříska způsobuje zvlněny, nebo nerovný povrch obrobku. - doporučené hodnoty velikosti třísky na zub se liší podle povrchu, který chceme dosáhnout: jemný, hladký povrch (0,3 - 0,8 mm), rovny povrch (0,8 – 2,5 mm), hrubý povrch (2.5 – 4 mm).


111



6 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJÙ SEDLÁČEK, J. Problémy při obrábění kompozitních materiálů. MM Průmyslové spektrum. Duben 2007, č.4, s. 66-67. ISSN 1212-2572. LAŠ, Vladislav. Mechanika kompozitních materiálů. 2. vydání Plzeň: TYPOS a.s., 2008. 204 s. ISBN 978-80-7043-689-9. MACEK, K., ZUNA, P. a kol. Nauka o materiálu. 2. vydání Praha: ČVUT, 2002. 209 s. ISBN 80-01-02543-8. Příručka obrábění. PRAMET TOOLS s.r.o. [online]. Dostupné na World Wide Web: . JANČÁŘ, J. Úvod do materiálového inženýrství polymerních kompozitů. 1. vyd. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, 2003. 194 s. ISBN 80-214-2443-5. VANĚK, Milan. Třískové obrábění technických dílů z plastů. MM Průmyslové spektrum. Únor 2005, č. 1 a 2, s. 56. ISSN 1212–2572.

http://cs.wikipedia.org KOCMAN, K., PROKOP, J.: Technologie obrábění. 1. vyd., VUT Brno, 2001, 270 s PTÁČEK, L. A KOLEKTIV: Nauka o materiálu II. 1. vyd., Brno, Akademické nakladatelství CERM,s.r.o., 2003, 392 s SEDLÁČEK, J. Efektivní obrábění vláknově vyztužených kompozitních materiálů: Disertační práce. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Ústav strojírenské technologie, 2010. 104 s,

SVOBODA, M. Obrábění elektroizolačních materiálů. Brno. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2009. 71 s.


112



http://www.strojírenská-mechanika.blogspot.com http://www.strojírenství-učivo.blogspot.com


113


Obrábění nekovových materiálů

Recommend Documents