TECHNOLOGIE STROJNÍHO OBRÁBĚNÍ
SEMINÁRNÍ PRÁCE
AUTOR PRÁCE
BRNO 2014
Neznámý dobrák ;)
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
2
1. ZÁKLADY TECHNOLOGIE STROJNÍHO OBRÁBĚNÍ „Technologie strojního obrábění se zabývá obráběcími procesy, při kterých se realizuje změna tvaru obráběné součásti odebíráním materiálu ve formě třísek. Potřebná energie je přiváděna obvykle ve formě elektrické energie k obráběcímu stroji, kde se transformuje v energii mechanickou, využívanou pro realizaci obráběcího procesu. Úběr třísek se uskutečňuje na základě interakce nástroje a obrobku za určitých technologických podmínek.“ [1, s. 33]
1.1. Obrobek, plochy na obrobku „Obrobek představuje objekt obráběcího procesu a je to obráběná nebo již částečně obrobená součást.“ [1, s. 33] Plochy na obrobku: • • •
Obráběná plocha: plocha na obrobku, která má být obrobena. Obrobená plocha: je získána průchodem řezného nástroje. Přechodová plocha: je ta část povrchu, která je vytvořena na obrobku působením řezné hrany v průběhu následujícího zdvihu, otáčky obrobku, nebo následující řezné hrany.
Obr. 1.1 – plochy na obrobku [2]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
3
1.2. Nástroj, plochy na nástroji Prvky nástroje: Obráběcí nástroj je aktivním prvkem v obráběcí soustavě. Tento nástroj umožňuje v interakci s obrobkem realizaci řezného procesu. Uskutečňuje řezání tím, že svou pracovní částí tj. břitem vniká do materiálu obrobku a odděluje z něho postupně částice ve tvaru třísky. Řezné nástroje se skládají z těchto základních částí: [3] • • • •
„Stopka je část nástroje určená pro upnutí. (obr. 1.2, označeno 1) Základna je plochý prvek stopky nástroje, který je zpravidla rovnoběžný nebo kolmý k základní rovině nástroje (obr. 1.2, označeno 2). Slouží pro umístění a orientaci nástroje při jeho výrobě, kontrole a ostření. Řezná část je funkční část nástroje, která obsahuje prvky tvořící třísku (obr. 1.2, označeno 3). Patří sem zejména ostří, čelo a hřbet. V případě vícebřitého nástroje má každý břit svou řeznou část. Břit je prvek řezné části nástroje ohraničený čelem a hřbetem nástroje. Může být spojený jak s hlavním, tak i vedlejším ostřím.“ [3, s. 6]
Plochy nástroje: „Plochy na nástroji se označují symboly, které se skládají z písmene A a z indexu řecké abecedy označující druh plochy (např. Aγ). Plochy přiřazené k vedlejšímu ostří se označují s čárkou (např. A´α). • • •
Čelo Aγ je plocha nebo souhrn ploch, po kterých odchází tříska (obr. 1.2). Tvar čela určuje křivka vytvořená průsečíkem plochy čela Aγ s požadovanou rovinou, přičemž je tento tvar obvykle definovaný a měřený v nástrojové rovině ostří Pn. Utvařeč třísky je část čelní plochy určená k lámání nebo svinování třísky. Mohou být vylisovány nebo přiloženy na čelo nástroje Hřbet (Aα, A´α) je plocha nebo souhrn ploch, které při řezném procesu směřují k ploše obrobku (obr. 1.2). Hlavní hřbet Aα směřuje k přechodové ploše obrobku, vedlejší hřbet A´α směřuje k obrobené ploše obrobku.“ [3, s. 7]
Obr 1.2 - Prvky a plochy nástroje [3]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
4
1.3.Geometrie nástroje K definování geometrie řezné části nástroje používáme dvě souřadnicové soustavy: a. Nástrojová souřadnicová soustava b. Pracovní souřadnicová soustava Podrobněji se budeme věnovat pouze soustavě a.
Nástrojová souřadnicová soustava: • •
• • • •
•
•
„Nástrojová základní rovina Pr – rovina procházející uvažovaným bodem ostří, kolmá na předpokládaný směr hlavního pohybu. Nástrojová boční rovina Pf – rovina procházející uvažovaným bodem ostří, ve které leží vektory všech pohybů
a která je kolmá na nástrojovou základní rovinu Pr (všeobecně je tato rovina orientována ve směru posuvového pohybu). Nástrojová zadní rovina Pp – rovina procházející uvažovaným bodem ostří, kolmá na nástrojovou boční rovinu Pf a nástrojovou základní rovinu Pr. Nástrojová rovina ostří Ps – rovina tečná k ostří v uvažovaném bodě a kolmá na nástrojovou základní rovinu Pr. Nástrojová ortogonální rovina Po – rovina procházející uvažovaným bodem ostří, kolmá na nástrojovou rovinu ostří Ps a nástrojovou základní rovinu Pr. Nástrojová normálná rovina Pn - rovina kolmá na ostří v uvažovaném bodě (jediná z nástrojových rovin, která není obecně kolmá k Pr, pouze v případě, když λs=0). Nástrojová rovina největšího spádu čela Pg - rovina procházející uvažovaným bodem ostří, kolmá na čelo nástroje Aγ a nástrojovou základní rovinu Pr. Tato rovina se vyznačuje tím, že nástrojový úhel čela v ní měřen je ze všech nástrojových úhlů čela největší (γg - maximální). Nástrojová rovina největšího spádu hřbetu Pb - rovina procházející uvažovaným bodem ostří, kolmá na hřbet nástroje Aα a nástrojovou základní rovinu Pr. Tato rovina se vyznačuje tím, že nástrojový úhel hřbetu v ní měřen je ze všech nástrojových úhlů hřbetu nejmenší (αb - minimální).“ [3, s. 10–11]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
5
Obr 1.3 - Roviny nástrojové souřadnicové soustavy [3] (Pozn.: 1 - předpokládaný směr hlav. pohybu, 2 - směr posuvového pohybu, 3 - uvažovaný bod ostří)
1.4. Základní nástrojové materiály a jejich vlastnosti Nástrojové oceli (NO): Jedná se o ušlechtilé oceli se zvýšeným obsahem uhlíku i legur, podle ČSN třída 19. Můžeme je dále rozdělit na: a) Uhlíkové oceli – Obsahují asi 1,25% C, mají martenzitickou strukturu, maximální teplota použití je 250°C. b) Legované oceli – Obsah C pod 1,25%, legované hlavně Mn, Cr, Mo, Ni, W; lepší mechanické vlastnosti než uhlíkové oceli. c) Rychlořezné oceli – Nejpoužívanější skupina NO, obsah legur až 18% - W, Cr, V, Mo, Co. Oproti jiným (neocelovým) materiálům mají nižší tvrdost, ale vyšší houževnatost – používají se při obrábění s rázy, nebo pro výrobu tvarově složitých nástrojů. Výsledné mechanické vlastnosti všech nástrojů z NO jsou závislé na tepelném zpracování.
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
6
Slinuté karbidy (SK): „Slinuté karbidy (SK) jsou nejpevnějšími materiály mezi tvrdými nástrojovými materiály a mohou být použity pro obrábění vysokými posuvovými rychlostmi a pro těžké přerušované řezy. Nemohou být ale použity pro vysoké řezné rychlosti, zejména v důsledku své nízké termochemické stability.“ [3, s. 58] Vznikají slinováním tvrdých karbidů (např. WC, TiC, TaC, NbC) a kovového pojiva (nejčastěji Co). Pro zlepšení řezivosti a mechan. vlastností nástroje se karbidy často potahují jednou nebo více vrstvami povlaků z TiC, TiCN, TiN aj. [1] Keramické řezné materiály: „Tuto skupinu řezných materiálů tvoří sloučeniny kovu s křemíkem, dusíkem, bórem, oxidem, uhlíkem a nitrid křemíku, apod. Vykazují vysokou tvrdost za tepla, nereagují chemicky s obráběným materiálem, vysokou trvanlivost břitu a může se s nimi obrábět vysokými řeznými rychlostmi (až 1600 m/min ).“ [2, s. 28] Cermety: Vznikají slinováním tvrdých karbidů (TiC, TiCN, TaN aj.) v houževnatém, kovovém pojivu (Co, Ni, Mo). Teoreticky by měly spojovat tvrdost keramiky a houževnatost kovu (ceramics + metal = cermet). „Jsou velmi rozšířené při dokončovacím obrábění, protože tvrdá fáze cermetů vytváří při obrábění plochy s velmi nízkou drsností povrchu“ [4, s. 103] Polykrystalický kubický nitrid bóru (KNB, CBN): Má velmi vysokou tvrdost blížící se tvrdosti diamantu a vysokou odolnost proti opotřebení. Kvůli vysoké ceně se z něj často nevyrábí celé břity, ale pouze segmenty břitu, které jsou následně připájeny na břitové destičky z levnějšího materiálu (převážně z SK). Používá se pro obrábění žáropevných materiálů, kalené oceli nebo nežíhaných tvrdých litin. Polykrystalický diamant (PKD, PCD) „Používá se pro jednoduché jednobřité nástroje k jemnému obrábění s plynulým nepřerušovaným řezem. Je nejvhodnější k obrábění měkkých, houževnatých materiálů, neželezných kovů, jejich slitin, tvrzené pryže, plastů, lepenky a všech materiálů s malou tepelnou vodivostí. Zásadní podmínka je obrábění materiálů homogenních. Jinak hrozí, že při každém přerušení řezu, nebo změně průřezu třísky může dojít k poškození diamantu. Diamant je také velice citlivý na otřesy, proto vyžaduje obráběcí stroje s klidným chodem a speciálními upínacími držáky nástrojů. V současnosti se vyrábějí syntetické diamanty z grafitu.“ [5] Na následujícím obrázku jsou zachyceny vybrané vlastnosti pro zmíněné materiály.
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
Obr 1.4 Hodnoty vybraných vlastností řezných materiálů [3]
List
7
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
8
2. Technologie soustružení „Soustružení je obráběcí metoda, která se používá při obrábění rotačních součástí, kdy se pracuje zpravidla jednobřitým nástrojem. Hlavní pohyb je rotační, koná ho obrobek, posuvový pohyb je přímočarý a koná ho nástroj. Řezný pohyb se při soustružení válcové plochy realizuje po šroubovici a při soustružení čelní plochy po Archimedově spirále.“ [1, s. 45]
2.1. Řezné podmínky: Hodnoty řezné rychlosti vc, posuvové rychlosti vf a rychlosti řezného pohybu ve se určí podle následujících vztahů:
∙
∙
∙ 10 m ∙ min
10
∙
∙
∙ mm ∙ min ∙
mm ∙ min
D - průměr obráběné plochy [mm]; n - otáčky obrobku [min-1]; f - posuv na otáčku obrobku [mm] Pro standardní podmínky soustružení platí: vf << vc; f << πD, tudíž ve ≅ vc. Pro popis standartních rozměrů průřezu třísky nám poslouží následující obrázek:
Obr 2.1 Identifikace průřezu třísky při soustružení a) válcová plocha, b) čelní plocha [1]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
9
Pro šířku záběru ostří ap, jmenovitou šířku třísky bD, jmenovitou tloušťku třísky hD a jmenovitý průřez třísky AD platí následující vztahy:
0,5 ∙
$% =
ℎ% =
− ! = " − # [mm]
sin κ'
[mm]
∙ sin κ' [mm]
)% = $% ∙ ℎ% =
∙ [mm ]
κr - nástrojový úhel nastavení hlavního ostří [°], D - průměr obráběné plochy [mm], d průměr obrobené plochy [mm], L - délka obráběné plochy [mm], l - délka obrobené plochy [mm]
2.2. Rozdělení a popis nástrojů „Nejpoužívanějšími nástroji pro obrábění jsou soustružnické nože. Jde o jednobřité nástroje jednoduchých tvarů, které jsou poměrně levné a jednoduché z hlediska údržby.“ [6, s. 8]
Soustružnické nože lze rozdělit podle mnoha hledisek na mnoho skupin, uvedeme si proto ta nejdůležitější dělení: Rozdělení soustružnických nožů z technologického hlediska: a) b) c) d)
radiální – nejhojněji používaná skupina, u které si provedeme další dělení kotoučové prizmatické tangenciální
Rozdělení radiálních nožů podle konstrukce: • • •
„celistvé – těleso i řezná část jsou vyrobeny z nástrojové nebo rychlořezné oceli a tvoří jeden celek s pájenými břitovými destičkami – destička z řezného materiálu je připájena tvrdou pájkou na těleso nože z konstrukční oceli s vyměnitelnými břitovými destičkami (VBD)- břitová destička je mechanicky upnuta v nožovém držáku z konstrukční oceli pomocí systémů upínání ISO. Mechanické upínání do nožového držáku je podstatou soustružnických nožů s vyměnitelnými břitovými destičkami. Existuje množství
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
10
upínacích systémů, jejichž cílem je, aby se pevnost upínacího spojení přiblížila pevnosti, která je dosažena u pájených břitových destiček.“ (obr. 2.2) [6, s. 9]
Obr 2.2 Systém upínání vyměnitelných břitových destiček [6] Rozdělení radiálních nožů podle směru posuvu při obrábění: • •
pravé – pohyb nástroje je od koníka ke vřeteni levé – pohyb nástroje od koníka ke vřeteni
Rozdělení radiálních nožů podle způsobu obrábění: • •
pro obrábění vnitřních ploch pro obrábění vnějších ploch
Každá z těchto dvou skupiny pak může dělit nože na tyto dílčí podskupiny: − − − − − −
ubírací zapichovací upichovací závitové kopírovací tvarové
Rozdělení radiálních nožů podle tvaru tělesa nože: • • • •
přímé ohnuté stranové rohové
Na následujících obrázcích jsou předvedeny příklady radiálních nožů, které kombinují různé výše uvedené vlastnosti.
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
11
Obr 2.3 Vnější soustružnické nože, a – ubírací nůž čelní, b – ubírací nůž přímý, c – ubírací nůž přímý, d – ubírací nůž ohnutý, e – ubírací nůž oboustranný, f – rohový nůž, g – rohový nůž, h – ubírací nůž stranový, i – hladicí nůž, j – radiusový nůž [6]
Obr 2.4 Vnitřní soustružnické nože, 1 – vnitřní ubírací nůž, 2 – vnitřní rohový nůž, 3 – vnitřní kopírovací nůž, 4 – vnitřní ubírací nůž, 5 – vnitřní ubírací nůž, 6 – vnitřní rohový nůž [6]
„Prizmatické, kotoučové a tangenciální nože se využívají vesměs jako nože tvarové. Konstrukční řešení těchto nožů umožňuje relativně vysoký počet přeostření, aniž by došlo ke změně soustruženého tvaru. Prizmatické a kotoučové nože se posouvají do záběru radiálně vzhledem k obrobku, tangenciální nože tangenciálně.“ [1, s. 54]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
12
2.3. Rozdělení a popis strojů I. „Rozdělení podle konstrukce: A. Hrotové soustruhy: 1. univerzální: •
mají kromě vodícího hřídele pro posuvy rovněž vodící šroub, který umožňuje na stroji řezat závity
•
mají široký rozsah otáček a posuvů, lze na nich provádět veškeré technologické operace
2. produkční (jednoúčelové): •
nemají vodící šroub
•
proti univerzálním bývají vybavovány motorem o větším výkonu (hrubovací práce)
•
používají se hlavně pro hrubovací práce
B. Čelní soustruhy: •
jsou určeny pro soustružení obrobků velkých průměrů a malé výšky jako setrvačníků, lanových kotoučů, apod.
•
obrobky se na nich upínají na lícní desku s radiálními drážkami a představitelnými čelistmi. Obrábíme především o součásti přírubovitého tvaru.
C. Svislé soustruhy (karusely): •
osa upínaného obrobku je svislá
•
obrábíme především o součásti přírubovitého tvaru. Svislá osa umožňuje lepší manipulaci s obrobkem.
•
dělíme je na: 1. jednostojanové (do průměru stolu 2 m) 2. dvoustojanové (průměr stolu nad 18 m)
D. Revolverové soustruhy: •
velký počet nástrojových míst v revolverové hlavě umožňuje obrábění i nejsložitějších obrobků jednoduchými nástroji
•
podle polohy osy revolverové hlavy dělíme tyto soustruhy na: 1. soustruhy s vodorovnou osou 2. soustruhy se svislou osou
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
13
E. Speciální soustruhy: •
jsou určeny pro speciální soustružnické práce (např. soustružení vaček, klikových hřídelů, podtáčení zubů fréz aj.)
II. Rozdělení z hlediska automatizace: A. Soustruhy ovládané ručně B. Poloautomaty C. Automaty – křivkové D. Soustruhy s programovým řízením“ [7]
Obr 2.5 Univerzální hrotový soustruh SN50C [3]
Obr 2.6 Revolverový soustruh SR50A [3]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
14
3. Technologie frézování 3.1. Technologická charakteristika „Frézování je obráběcí metoda, při které je materiál obrobku odebírán břity rotujícího nástroje. Posuv nejčastěji koná obrobek, převážně ve směru kolmém k ose nástroje. U moderních frézovacích strojů jsou posuvové pohyby plynule měnitelné a mohou se realizovat ve všech směrech (obráběcí centra, víceosé CNC frézky). Řezný proces je přerušovaný, každý zub frézy odřezává krátké třísky proměnné tloušťky.“ [3, s. 119] V závislosti na použitém nástroji rozlišujeme frézování na: • • •
•
válcové – obrábíme obvodem nástroje, osa nástroje je rovnoběžná s obráběnou plochou. čelní – obrábíme čelem nástroje, osa nástroje je kolmá na obráběnou plochu. okružní – obrábíme obvodem rotačního nástroje obrobek, který je rovněž rotačního tvaru. Osy nástroje i obrobku jsou obvykle vzájemně skloněné a hloubka řezu se nastavuje ve směru kolmém na osu obrobku. Okružním frézováním lze obrábět vnější i vnitřní válcové plochy. planetové – rovněž používané pro obrábění vnitřních a vnějších válcových ploch.
3.1.1. Válcové frézování: „Uplatňuje se převážně při práci s válcovými a tvarovými frézami. Zuby frézy jsou vytvořeny pouze po obvodu nástroje a hloubka odebírané vrstvy se nastavuje kolmo na osu frézy a směr posuvového pohybu.“ [1, s. 59] Podle kinematiky frézovacího procesu rozlišujeme válcové frézování: a) nesousledné (protisměrné) – ostří rotujícího nástroje se v místě styku pohybuje proti směru posuvu obrobku; k obrábění dochází při vnikání nástroje do obrobku; tloušťka třísky postupně roste z nulové hodnoty na maximální.
Obr 3.1 Nesousledné válcové soustružení [3]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
15
b) sousledné (sousměrné) – ostří rotujícího nástroje se v místě styku pohybuje ve směru posuvu obrobku; k obrábění dochází, když zub frézy vychází ze záběru; tloušťka třísky postupně klesá z maximální hodnoty na nulovou.
Obr 3.2 Sousledné válcové soustružení [3]
Řezné podmínky: „Jmenovitý průřez třísky pro polohu zubu frézy i se označí ADi a vyjádří se na základě poměrů naznačených na obrázcích č. 3.3 a 3.4 následovně:
)%*
(+ ∙
,
∙
∙ -. /+ mm
Maximální velikost jmenovitého průřezu třísky bude při φi = φmax
)%012
(345 ∙
,
sin /345
∙
2
∙ sin /345 mm 7
7
Hodnoty řezné rychlosti vc, posuvové rychlosti vf a rychlosti řezného pohybu ve, se stanoví na základě vztahů:
∙
8∙
∙ 10
∙
∙ 10 m ∙ min
,
∙
∙ mm ∙ min ∙
8∙
,
m ∙ min
(Vzhledem k tomu, že vc>>vf, realizuje se řezný pohyb po zkrácené cykloidě, která se blíží kružnici)
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
16
Počet zubů frézy v současném záběru nz se určí jako:“ [1, s. 59] ,
8 ∙ /345 360°
Obr 3.3 Základní způsoby frézování a - válcové frézování, b - čelní frézování 1 - fréza, 2 - obrobek, ap - šířka záběru ostří, B - šířka frézované plochy, H - hloubka odebírané vrstvy, vf - posuvová rychlost, fz - posuv na zub, vc - řezná rychlost [3]
Obr 3.4 Válcové frézování - jmenovitá tloušťka třísky hi = f (φi) [3]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
17
3.1.2. Čelní frézování „Nástroj pro čelní frézování má břity nejen na obvodu frézy, ale i na čele (na ploše kolmé k ose frézy). Podle polohy osy otáčení frézy vzhledem k obráběné ploše existují 2 základní metody: • •
symetrické frézování – osa nástroje prochází středem frézované plochy nesymetrické frézování – osa nástroje je mimo střed frézované plochy“ [6, s. 23]
Hodnoty řezné rychlosti vc a posuvové rychlosti vf se stanoví ze stejných vztahů, jako tomu bylo u válcového frézování. Rozdíl je pouze ve výpočtu maximální velikosti jmenovitého průřezu třísky, který platí pro φ = 90° a nabývá hodnoty:
)%012
,
∙
[mm ]
3.2. Rozdělení a popis nástrojů Frézy se, podobně jako soustružnické nože, dělí na základě rozličných charakteristik do mnoha skupin. Uvedeme si některá z těchto dělení: Podle umístění zubů na tělese nástroje: • • •
válcové – zuby jen na válcové ploše čelní – zuby jen na čelní ploše válcové čelní – zuby na válcové i čelní ploše
Podle způsobu výroby břitů: • •
frézované – „u frézovaných zubů tvoří čelo i hřbet rovinné plochy, úzká fazetka o šířce 0,5 až 2 mm na hřbetě zpevňuje břit a ostření se provádí na hřbetě“ [1, s. 61] podsoustružené – „podsoustružené zuby mají hřbetní plochu vytvořenou jako část Archimedovy spirály, čelo zubu je tvořeno rovinnou plochou a ostření se provádí na čele. Předností podsoustružených zubů je, že při ostření na čele se jejich profil mění jen nepatrně, takže se využívají především pro tvarové frézy.“ [1, s. 61]
Podle materiálu břitu rozlišujeme frézy: •
z rychlořezné oceli, SK, cermetů, řezné keramiky, KNB, PKD.
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
18
Podle počtu zubů vzhledem k průměru frézky: • • •
jemnozubé polohrubozubé hrubozubé
Platí, že pro klidný chod frézy má být zubů tolik, aby pokaždé současně řezaly alespoň dva zuby. Podle směru zubů vzhledem k ose rotace frézy: • •
frézy s přímými zuby frézy se zuby na šroubovici – takové zuby vnikají do záběru postupně, proto je řezání plynulejší
Podle konstrukčního uspořádání: • • •
celistvé – těleso i zuby jsou z jednoho kusu materiálu s vloženými noži s vyměnitelnými břitovými destičkami
Podle způsobu upnutí: • •
nástrčné – upínají se na centrální otvor stopkové – upínají se válcovou nebo kuželovou stopku
Podle smyslu otáčení • •
pravořezné levořezné
Podle geometrického tvaru funkční části: • • • • • • • •
válcové kotoučové úhlové drážkovací kopírovací rádiusové na výrobu ozubení aj. Obr 3.5 Válcová čelní fréza z rychlořezné oceli, hrubozubá, celistvá, úhlová, nástrčná, pravořezná, se zuby frézovanými a přímými [1]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
Obr 3.6 Válcová fréza z rychlořezné oceli, polohrubozubá, celistvá, rádiusová, nástrčná, levořezná, s podsoustruženými a přímými zuby [1]
List
19
Obr 3.7 Čelní fréza ze slinutých karbidů, hrubozubá, s vyměnitelnými břitovými destičkami, nástrčná, pravořezná, se zuby na šroubovic [1]
3.3. Rozdělení a popis strojů Frézovací stroje, neboli frézky, se vyrábějí ve velkém množství modelů s různými velikostmi, výkony a speciálním příslušenstvím. Základní dělení je ale rozlišuje do čtyř skupin: A. Konzolové frézky: • „Jsou charakteristické výškově přestavitelnou konzolou, po které se pohybují příčné sáně s podélným pracovním stolem. Tato kombinace pohybů umožňuje přestavování obrobku, upnutého na pracovním stole, ve třech pravoúhlých souřadnicích vzhledem k nástroji. • Konzolové frézky se vyrábí jako: i. svislé ii. vodorovné iii. univerzální“ [1, s. 66]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
20
Obr 3.8 Konzolová frézka svislá [1] B. Stolové frézky: „Na rozdíl od frézek konzolových nemají konzolu, ale podélný příčný stůl. Svislý pohyb je prováděn přemísťováním vřeteníku po vedení stojanu stroje. Na stolových frézkách lze produktivně a zároveň velmi kvalitně obrábět velké a těžší součásti. Existují jak vodorovné tak svislé.“ [6, s. 33]
Obr 3.9 Stolová frézka svislá [6] C. Rovinné frézky: „mají pracovní stůl s jedním stupněm volnosti. Jsou robustní konstrukce a obrábějí se na nich obrobky vyšších hmotností. D. Speciální frézky: jsou používány pro speciálně zaměřené frézovací procesy, jako frézování ozubení ozubených kol, frézování závitů, apod.“ [1, s. 70]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
21
4. Technologie vrtání, vyhrubování a vystružování 4.1. Technologická charakteristika Vrtání „Je to nejstarší a nejpoužívanější technologická operace. Kromě vrtání do plného materiálu rozlišujeme ještě tzv. vyvrtávání, kterým již předvrtané, předlité aj. díry pouze zvětšujeme nebo zpřesňujeme. Jedná se tedy o obrábění vnitřních rotačních ploch do plného materiálu dvoubřitým (popřípadě vícebřitým) nástrojem.“ [8] Tento nástroj nazýváme vrták a právě on koná hlavní rotační pohyb. Posuvový pohyb je přímočarý a v drtivé většině případů jej vykonává rovněž nástroj, obrobek jen výjimečně. Řezný pohyb tedy probíhá po šroubovici. Řezné podmínky:
∙
= =
+
=
∙ 10
∙
∙ 10 [m ∙ min ]
∙ [mm ∙ min
=8∙ ∙
, [mm]
∙
+ 8∙
∙]
,
[m ∙ min ]
vc – řezná rychlost
f – posuv na otáčku [mm]
vf – posuvová rychlost
z – počet břitů [-]
D – průměr vrtáku [mm]
fz – posuv na břit [mm]
n – otáčky nástroje [min-1]
ve – rychlost řezného pohybu [m·min-1]
Při odvozování vztahů pro jmenovitý průřez třísky pak musíme mít na paměti, že s přechodovou plochou jsou v interakci dva břity. Jmenovitý průřez třísky odebíraný jedním břitem se vypočítá následovně:
)% =
∙ [mm ] 4
Celkový jmenovitý průřez třísky odebraný vrtákem se tedy stanoví následovně:
)% =
∙ [mm ] 2
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
22
Vyhrubování a vystružování „Provádí se při vyšších požadavcích na parametry přesnosti obráběné díry. V těchto případech na vrtání vrtákem technologicky navazuje vyhrubování výhrubníkem a vystružení výstružníkem. Díry do průměru 10 mm se po vrtání pouze vystružují a vyhrubování se neprovádí“ [1, s. 73]
4.2. Rozdělení a popis nástrojů Vrtáky se dělí podle mnoha kritérií, například podle geometrie, technologie, použití atd. Uvedeme si některé základní druhy vrtáků: Šroubovité vrtáky: • • • •
Nejrozšířenější nástroje pro výrobu děr, zpravidla dvoubřité. Mají válcovité tělo a na něm dvě protilehlé šroubovité drážky, které slouží k odvodu třísky. Pro vedení ve vrtané díře má tento typ vrtáku fazetku na vedlejším ostří. Stopka sloužící pro uchycení ve stroji může být válcová nebo kuželová. Lze je dále dělit např. podle délky (krátké, dlouhé) nebo podle směru otáčení (pravořezné, levořezné). Co se materiálu týče, vyrábí se tyto vrtáky nejčastěji z RO, ale často se též můžeme setkat s vrtáky s vyměnitelnými břitovými destičkami, popřípadě s celou vyměnitelnou špičkou. Tyto destičky a špičky se pak vyrábějí z tvrdších materiálů, např. SK.
Obr 4.1 Šroubovitý vrták s popisem [1]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
23
Obr 4.2 Šroubovité vrtáky s vyměnitelnou břitovou hlavicí [6] Kopinaté vrtáky: •
„Jsou také dvoubřité nástroje s příčným ostřím a s vnějším odvodem třísek. Mají velkou tuhost a umožňují vrtat do plného materiálů díry o průměru 10 – 128 mm. Drsnost povrchu plochy obrobené tímto vrtákem je horší než po šroubovitém vrtáku.“ [6, s. 46]
Obr 4.3 Kopinaté vrtáky [6] Výhrubníky: •
„Jsou to tříbřité nebo čtyřbřité nástroje s břity v pravé šroubovici. Vyrábí se s kuželovou stopkou (do průměru 32 mm), nebo nástrčné (od průměru 24 mm). Výhrubníky slouží ke zpřesnění geometrického tvaru díry a k vytvoření rovnoměrného přídavku pro vystružování.“ [1, s. 78]
Výstružníky: •
„Mají obvykle přímé zuby s nerovnoměrnou roztečí, nebo zuby ve šroubovici. Nerovnoměrná rozteč zubů zabraňuje vzniku tzv. hranatosti vystružené díry.“ [1, s. 79]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
24
4.3. Rozdělení a popis strojů „V praxi se používají ruční nebo strojní vrtačky nejrůznějších konstrukcí a velikostí. Strojní vrtačky jsou jednovřetenové nebo několikavřetenové. Máme různé druhy (stolní, sloupové a otočné). Stolní vrtačky: • • • •
Slouží k vrtání děr malých průměrů – do 13 mm. Nemají strojní posuv, jsou jednoduché. Můžeme upínat jen vrtáky s válcovou stopkou. Otáčky vřetene přestavujeme řemenem na řemenicích
Sloupové vrtačky: • • • • •
Slouží k vrtání děr do průměru až 40 mm. Mají strojní posuv, vřeteno s převodovkou spočívá na sloupu, můžeme jej přestavovat i posouvat. Upínáme vrtáky s válcovou i kuželovou stopkou. Otáčky vřetene přestavujeme řemenem na řemenicích i pomocí jednoduché převodovky. Jsou velmi používané.
Obr 4.4 Stolní vrtačka [1]
Otočné vrtačky: • • • •
Slouží k vrtání děr do průměru až 60 mm. Mají strojní posuv, vřeteno s převodovkou se pohybuje po rameni, můžeme jej přestavovat, posouvat a celým ramenem i otáčet. Upínáme vrtáky s válcovou i kuželovou stopkou, mají širokou otáčkovou řadu, vyznačují se vysokou tuhostí. Můžeme vrtat i rozměrné obrobky.“ [8]
Obr 4.5 Sloupová vrtačka [1]
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
Obr 4.6 Otočná vrtačka [1]
List
25
FSI VUT
SEMINÁRNÍ PRÁCE
List
26
Použitá literatura: 1. HUMÁR, Anton. Sylaby předmětu – Výrobní technologie II. Ústav strojírenské technologie, Odbor technologie obrábění [online]. 29.4.2013 [cit. 2014-02-01]. Dostupné z: http://ust.fme.vutbr.cz/obrabeni/opory-save/VyrobniTechnologie_II.pdf 2. ZEMČÍK, Oskar. Nástroje a přípravky pro obrábění. 1. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2003, 193 s. Učební texty vysokých škol (Vysoké učení technické v Brně). ISBN 80-214-2336-6. 3. HUMÁR, Anton. TECHNOLOGIE I - TECHNOLOGIE OBRÁBĚNÍ – 1. část. Ústav strojírenské technologie, Odbor technologie obrábění [online]. 2003 [cit. 2014-02-02]. Dostupné z: http://ust.fme.vutbr.cz/obrabeni/opory-save/TI_TO-1cast.pdf 4. BRYCHTA, Josef, Robert ČEP, Jana NOVÁKOVÁ a Lenka PETŘKOVSKÁ. Technologie II – 1. díl. 1. vyd. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 20072008, 2 sv. ISBN 978-80-248-1641-8. 5. KRČMÁŘ, Martin. Nástrojové řezné materiály. COPTEL [online]. 9.12.2011 [cit. 2014-02-03]. Dostupné z: http://coptel.coptkm.cz/index.php?action=2&doc=32505&instance=2 6. BRYCHTA, Josef, Robert ČEP, Jana NOVÁKOVÁ a Lenka PETŘKOVSKÁ. Technologie II – 2. díl. 1. vyd. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 20072008, 2 sv. ISBN 978-80-248-1822-1. 7. STAVINOHA, Zdeněk. Základy soustružení, druhy soustruhů. COPTEL [online]. 28.11.2013 [cit. 2014-02-04]. Dostupné z: http://coptel.coptkm.cz/index.php?action=2&doc=39425&docGroup=1&cmd=0&instance=2 8. STAVINOHA, Zdeněk. Základy vrtání 1. část, COPTEL [online]. 28.11.2013 [cit. 2014-02-05]. Dostupné z: http://coptel.coptkm.cz/index.php?action=2&doc=18910&docGroup=4931&cmd=0 &instance=2
