VYSOKÉ UýENÍ TECHNICKÉ V BRNċ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY
TECHNOLOGIE SMYKOVÉHO TLAýENÍ SHEAR SPINNING TECHNOLOGY
BAKALÁěSKÁ PRÁCE BACHELOR´S THESIS
AUTOR PRÁCE
Tomáš Povalaþ
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2011
Ing. Eva Šmehlíková, Ph.D.
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav strojírenské technologie Akademický rok: 2010/2011
ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE student(ka): Tomáš Povalač který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Strojní inženýrství (2301R016) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: Technologie smykového tlačení v anglickém jazyce: Shear spinning technology Stručná charakteristika problematiky úkolu: Jedná se o vytvoření obecného přehledu a popisu principu technologie smykového tlačení. V práci by měl byt uveden popis daných metod, používané nástroje a stroje, výhody a nevýhody uvedených metod a dle možností i příklady moderních výrobních postupů a vyráběných součástí. Cíle bakalářské práce: Provedení průzkumu v oblasti tváření a vytvoření obecného náhledu na technologii smykového tlačení. Princip dané metody a konfrontace s metodou konvenčního tažení rotačních nádob. Uvedení základních metod tlačení, jejich záporů a kladů. Dílčím cílem je vytvoření přehledu užívaných nástrojů a strojů a dle možností i uvedení příkladů moderních výrobních postupů a vyráběných součástí. Vše by mělo být doplněné obrázkovou dokumentací.
Seznam odborné literatury: NOVOTNÝ, Karel. Tvářecí nástroje. 1. vyd. Brno: Nakladatelství VUT v Brně, 1992. 186 s. ISBN 80-214-0401-9. ŽÁK, Jan, SAMEK, Radko, BUMBÁLEK, Bohumil. Speciální letecké technologie I. 1. vyd. Ediční středisko VUT Brno. Brno : Rektorát Vysokého učení technického v Brně, 1990. ISBN 80-214-0128-1. s. 220. NOVOTNÝ, Karel, MACHÁČEK, Zdeněk. Speciální technologie I : Plošné a objemové tváření. 2. vyd. Brno: Nakladatelství VUT Brno, 1992. s. 171. ISBN 80-214-0404-3.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Eva Šmehlíková, Ph.D. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2010/2011. V Brně, dne 17.11.2010 L.S.
_______________________________ prof. Ing. Miroslav Píška, CSc. Ředitel ústavu
_______________________________ prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty
ABSTRAKT POVALAý Tomáš: Technologie smykového tlaþení. PĜedložená práce vypracovaná v rámci bakaláĜského studia B-STI Strojní inženýrství je zamČĜena na technologii smykového tlaþení. Na základČ studie a vlastních zkušeností je v práci pĜedstavena problematika tlaþení, technologie využívající procesu tlaþení, stroje a nástroje pro smykové tlaþení. Klíþová slova: Smykové tlaþení, tváĜení, tlaþení
ABSTRACT POVALAý Tomáš: Shear spinning technology. Submitted work fully fashioned within the frame of bachelor study B-STI Mechanical engineering, is specialized for shear spinning technology. On the basis of study and own experiences are presented problems spinning, technologies exploited the process of spinning, machines and tools for shear spinning. Keywords: Shear spinning, Moulding, Spinning
BIBLIOGRAFICKÁ CITACE POVALAý, Tomáš. Technologie smykového tlaþení. Brno: Vysoké uþení technické v BrnČ, Fakulta strojního inženýrství, 2011. 33 s.,CD. Vedoucí bakaláĜské práce Ing. Eva Šmehlíková, Ph.D.
ýESTNÉ PROHLÁŠENÍ Tímto prohlašuji, že pĜedkládanou bakaláĜskou práci jsem vypracoval samostatnČ, s využitím uvedené literatury a podkladĤ, na základČ konzultací a pod vedením vedoucího bakaláĜské práce. V BrnČ ……… dne 18.5.2011
………………………… Podpis
PODċKOVÁNÍ Tímto dČkuji paní Ing. EvČ Šmehlíkové, Ph.D. za cenné pĜipomínky a rady týkající se zpracování bakaláĜské práce.
OBSAH Zadání Abstrakt Bibliografická citace ýestné prohlášení PodČkování Obsah 1. ÚVOD
2. SMYKOVÉ TLAýENÍ 2.1. SMYKOVÉ TLAýENÍ BEZ ZTENýENÍ STċNY 2.1.1. Deformace 2.2. SMYKOVÉ TLAýENÍ SE ZTENýENÍM STċNY 2.2.1. Princip metody smykového tlaþení se ztenþením stČny 2.2.2. ýinitelé procesu 2.2.3. PĤsobící síly 2.3. SMYKOVÉ TLAýENÍ KUŽELE 2.3.1. ýinitelé procesu 2.3.2. PĤsobící síly 2.4. TLAýENÍ SFÉRICKÝCH A PARABOLICKÝCH DÍLCģ 2.5. TLAýENÍ TRUBEK 2.5.1. SoubČžné (dopĜedné) tlaþení trubek 2.5.2. ProtibČžné (zpČtné) tlaþení trubek 2.6. SMYKOVÉ TLAýENÍ JAKO DOKONýOVACÍ OPERACE 2.7. UŽITÍ OHěEVU 2.8. NÁSTROJE 2.8.1. Kladky 2.8.2. Formy 2.9. STROJE PRO SMYKOVÉ TLAýENÍ 2.9.1. Firma DENN 2.9.2. Firma ZANI PRESE 2.9.3. Firma LEIFELD 2.10. VYRÁBċNÉ DÍLCE 2.10.1.PrĤmyslové dílce 2.10.2.Dekorativní dílce
3. ZÁVċR Seznam použitých zdrojĤ Seznam obrázkĤ Seznam použitých symbolĤ a zkratek
9 10 10 12 12 14 15 16 17 18 19 20 21 21 21 22 23 23 24 25 26 28 28 29 31 31 32
33
1. ÚVOD Smykové tlaþení se Ĝadí k technologii beztĜískového tváĜení. PĜi této technologii dostávají polotovary konkrétní navržený tvar pĤsobením vnČjších sil, aniž by došlo k porušení tváĜeného dílce. Technologie je omezena pouze na výrobu symetrických tvarĤ s kruhovým prĤĜezem. Dílce vyrábČné technologií smykového tlaþení nemají v souþasné dobČ tak dominantní postavení na trhu jako souþásti tváĜené ohýbáním, pĜípadnČ tažením. Ovšem technologie smykového tlaþení zažívá v posledních letech obrovský vzestup z dĤvodĤ zkrácení strojních þasĤ, efektivnosti a pĜedevším snížení nákladĤ. RozkvČt celé technologie je dán vývojem CNC strojĤ, které výraznČ usnadĖují pracovní cyklus. Dílce tváĜené smykovým tlaþením se vyskytují v rĤzných prĤmyslových odvČtvích jako letectví, automobilový a potravináĜský prĤmysl. V automobilovém prĤmyslu to jsou pĜedevším plechové ráfky kol nebo pístní kroužky, v letectví pĜední þásti (nosové) letadel nebo špiþka turbíny motoru. Dále se smykovým tlaþením vyrábí víka a dna tlakových nádob, stínítka svČtel a lamp, konce trumpet a také rĤzné ozdobné pĜedmČty. NČkteré pĜíklady tlaþených dílcĤ jsou uvedeny na obr. 1.
Obr. 1 PĜíklady tlaþených dílcĤ [30], [31]
9
2. SMYKOVÉ TLAýENÍ [1], [3], [9] Smykové tlaþení, nČkdy též nazýváno kovotlaþení þi rotaþní tlaþení, se dá obecnČ definovat jako rotaþní proces tvarování polotovaru podle povrchu formy s využitím tlaþného nástroje. Smykovým tlaþením se zhotovují rotaþní souþásti prostorových dutých tvarĤ pĜevážnČ z pĜístĜihĤ plechĤ, ale i z trub þi tlustostČnných výtažkĤ. ObecnČ smykové tlaþení rozdČlujeme do dvou základních skupin: - smykové tlaþení bez zmČny tloušĢky stČny (obr. 3) - smykové tlaþení se zmČnou tloušĢky stČny (obr. 2) Dle tvaru vyrábČného dílce se smykové tlaþení dále dČlí na: - tlaþení kuželĤ - tlaþení dílcĤ válcového tvaru - tlaþení trubek - tlaþení sférických, parabolických a podobných dílcĤ Smykové tlaþení v ĜadČ pĜípadĤ konkuruje hlubokému tažení. S výhodou se používá zejména pĜi výrobČ vypuklých a vydutých tvarĤ, jejichž výroba hlubokým tažením by byla obtížná. Dále se využívá v malosériové výrobČ, kdy je výroba tažného nástroje neekonomická a v pĜípadČ, kdy je požadována nestejná tloušĢka stČny v rĤzných þástech pláštČ duté souþásti.
Obr. 2 Smykové tlaþení se zmČnou tloušĢky stČny [9]
Obr. 3 Smykové tlaþení bez zmČny tloušĢky stČny [9]
2.1. SMYKOVÉ TLAýENÍ BEZ ZTENýENÍ STċNY [1], [3], [5], [7] Na obr. 4 je naznaþen zpĤsob výroby nádob smykovým tlaþením na jednoduchém kovotlaþitelském soustruhu. Na vĜeteníku je pomocí lícní desky resp. pĜíruby upnuta forma (tvárnice na kovotlaþení). Její tvar odpovídá koneþnému tvaru souþásti. Polotovar (pĜístĜih plechu, tlustostČnný výtažek) je pĜitlaþován k þelu formy pĜíložkou pomocí pinoly koníku. Tvarování výtlaþku se omezuje jen na místo pĤsobení tlaþného nástroje, který se pohybuje ruþnČ nebo strojnČ podél povrchu formy. V pĜípadČ sériové výroby na automatizovaných kovotlaþitelských strojích vybavených veškerými speciálními nástroji se vykoná nČkolik 10
základních operací na jedno upnutí. Jedná se napĜ. nap o pĜehlazování ování polotovaru, ostĜihování, ost lemování, rozšiĜování, ování, zužování a spojování dílcĤ. dílc . Nevýhodou je vyšší poĜ poĜizovací cena automatizovaného kovotlaþitelského itelského stroje a možnost vyráb vyrábČt pouze rotaþní ní výlisky. V procesu rotaþního tlaþení ení se používají maziva jako jsou lĤj, j, jádrové mýdlo, rostlinný olej nebo speciální grafitové pasty.
Obr. 4 Smykové tlaþení tla dutých tČles [5] K výrobČ dílcĤ komplikovaného tvaru napĜ. nap se zúženým hrdlem se používá dČlená d forma (obr. 5). Forma je rozebiratelná a skládá se z nČkolika segmentĤĤ daného tvaru nasazených na kuželový trn. Po zhotovení dílce se trn trn vysune a jednotlivé segmenty se vyjmou z nádoby.
Obr. 5 DČlená forma [2] Hotové dílce vyrobené smykovým tlaþením tla bez ztenþení stČny ny mají stejnou tloušĢku tlouš stČny pláštČ jako dna, pĜi tváĜení ení nedochází k toku materiálu ve stČnČ dílce, a to v osovém smČru. ru. Plocha polotovaru je rovna ploše hotové souþásti. sou Technologií smykovým tlaþením þením bez zten ztenþení stČny se vyrábČjí napĜ.. kuželové trysky, spalovací komory, kopulovité a prstencové kryty, nosové no a ocasní þásti ásti trupu letadel apod.
11
2.1.1. Deformace [1], [3] StupeĖ deformace je pĜi tlaþení daný buć tzv. Krt, což je pomČr prĤmČru polotovaru D ku vnitĜnímu prĤmČru výlisku d a nebo opaþným pomČrem d/D, který je nazýván souþinitelem tlaþení mrt.
(2.1)
Plastická deformace je pĜi tlaþení omezená na místo pĤsobení tlaþného nástroje. PĤsobením nástroje zde existuje obecnČ rovinná napjatost s radiálním tahovým napČtím ır a tangenciálním tlakovým napČtím ıt, viz. obr. 6.
Obr. 6 Rozložení napČtí ve výtlaþku [3] Maximální dosažitelná hodnota stupnČ tlaþení je omezena: a) Nebezpeþím vzniku vln v pĜírubČ v dĤsledku tangenciálního napČtí. b) Možností vzniku tangenciálních trhlin v pĜechodu mezi pĜírubou a válcovou þástí v dĤsledku napČtí, které mĤže vzniknout v pĜírubČ pod vlivem axiální posuvné síly tlaþného nástroje. c) Nebezpeþí vzniku trhlin na okraji pĜíruby v dĤsledku ohybového napČtí, které vzniká pĜi pĜesouvání zvlnČní k okraji v procesu tlaþení. PĜi tlaþení mČlkých dílcĤ s malým stupnČm deformace je možno uskuteþnit proces nepĜerušeným zdvihem tlaþné kladky v jedné operaci. PĜi výrobČ hlubokých detailĤ s velkým pomČrem D/d je tĜeba deformaci provádČt vratným, postupným pohybem tlaþné kladky na jednotlivých þástech polotovaru. PĜi tlaþení dochází v porovnání s tažením plechu k intenzivnČjšímu zpevĖování, proto jsou souþásti zhotovené ve více operacích zpravidla po každé operaci žíhány. 2.2. SMYKOVÉ TLAýENÍ SE ZTENýENÍM STċNY [1], [3], [8], [10] Jak již vyplývá z názvu pĜi tlaþení se ztenþením tloušĢky stČny výtlaþku, dochází zde na rozdíl od prostého tlaþení k zámČrnému ztenþení stČny, pĜiþemž pĤvodní tloušĢku výchozího polotovaru si zachovává pouze dno výtlaþku. 12
Technologie tlaþení se ztenþením stČny je technologie progresivnČjší než technologie bez ztenþení stČny. TloušĢka stČny koneþného výrobku závisí na úhlu tvoĜící kĜivky v místČ kontaktu tváĜecí kladky. Výchozí polotovar má nČkolikanásobnČ vČtší tloušĢku než je tloušĢka stČny hotové rotaþní souþásti. Technologie tlaþení se ztenþením stČny pĜináší i vysokou úsporu materiálu, v nČkterých pĜípadech až 95%. Kvalita povrchu vnitĜních tvarĤ prakticky kopíruje parametry struktury povrchu použitého trnu (formy). Struktura povrchu vnČjších tvarĤ souþásti je dána geometrií tvaru a povrchu použité kladky a technologickými parametry. Výchozí polotovar pro tuto technologii nemusí mít vždy plechový kruhový tvar. Je možno vycházet ze þtvercového pĜístĜihu plechu, svaĜeného polotovaru, trubky, pĜedlisovaného kalíšku, hrubého obrobku atd. Za studena lze zpracovávat materiály o tloušĢce až 25 mm, pĜi ohĜevu až 140 mm, maximální prĤmČry dílcĤ mohou dosahovat až 4000 mm. Klasickým pĜíkladem smykového tlaþení se ztenþením stČny je tzv. soubČžné (obr. 7) a protibČžné (obr. 8) tlaþení dílcĤ válcového tvaru (tlustostČnných výtlaþkĤ þi trubek). Lze zde zaĜadit i tlaþení kuželových nádob þi dílcĤ sférických nebo parabolických tvarĤ s promČnlivou tloušĢkou stČny. Tyto dílce mohou být kromČ zesíleného dna opatĜeny osazením nebo lemy u otevĜených koncĤ. PĜíklady typických finálních dílcĤ uvádí obr. 9.
Obr. 7 SoubČžné tlaþení [10]
Obr. 8 ProtibČžné tlaþení [10]
13
Obr. 9 Tvary dílcĤ vyrobených smykovým tlaþením þením [1] 2.2.1. Princip metody smykového tlaþení tla se ztenþením stČny [1] Princip metody smykového tlaþení tla se ztenþením stČny ny je zde vysv vysvČtlen na pĜípadu soubČžného tlaþení ení dílce válcového tvaru. tvar Polotovar, jímž je v tomto pĜípadČ p tlustostČnný válcový výtažek, je umístČn umíst na rotující formČ.. Lokální úsek jeho obvodu je ,,natl ,,natlaþován“ na pĜiléhající nástroj – kladku, jak ukazuje obr. 10. K redukci stČny Čny dochází v tomto pĜípadČ tlakem kladky, její þinnou þást tvoĜí nábČhový úhel Į, viz. obr. 11. Kladka se pohybuje v axiálním smČru v konstantní vzdálenosti od povrchu formy. Ohnisko deformace de pĜedstavuje malý objem materiálu, jemu odpovídá i malá styková plocha kladky a polotovaru. DĤsledkem D této lokální deformace je, že umožĖuje umož dosažení vČtších tších redukcí na jeden pr prĤchod (zdvih) nástroje. SpotĜeba eba práce je zde menší ve srovnání napĜ. nap s redukcí stČny stejného dílce tažením, u kterého je ohnisko deformace rozloženo kolem celého celé obvodu.
Obr. 10 Redukce tlouš ušĢky stČny [1]
Obr. 11 Geometrické vztahy þinitelĤ v deformaþní þní zónČ zón [1]
Jak vyplývá z náþrtu þrtu (obr. ( 10), celkové pĜemístČní kladky (fs)c u soubČžného principu je vČtší než þiní pĜírĤstek Ĝ Ĥstek délky (fM)c redukovaného polotovaru. Tento pĜírĤstek p je ,,deformaþním“pĜesunem esunem fd odebraného objemu Vd do prostoru pĜírĤstku pĜírĤ délky dílce (fM)c. 14
Kladka se tedy pĜesouvá rychleji než prĤbČh pĜesouvání materiálu, který je nutno pĜes ohnisko deformace pĜemístit do prostoru tvorby pĜírĤstku délky. Jednotkou posuvu kladky je strojní posuv fs [mm/ot], pĜi þemž hrot kladky vytváĜí v principu ,,smykovou“ šroubovici, jejímž stoupáním je právČ fs. Intenzita smykového tlaþení závisí na zmČnČ tloušĢky (pomČru t1/t0), a velikost strojního posuvu fs. Nové poloze kladky dle obr. 11 odpovídá urþitý ,,elementární úbČr tloušĢky ǻh“. Geometrie znázornČného trojúhelníku naznaþuje elementární plošku, kterou je nutno transformovat do místa pĜírĤstku t1. Hodnota ǻh závisí na nábČhovém úhlu kladky a aktuálním ,,deformaþním“ pĜesunu materiálu fd tedy: Deformaþní pĜesun:
(2.2)
(2.3)
Absolutní úbČr:
kde
(2.4)
ǻh……elementární úbČr tloušĢky fd……..aktuální deformaþní pĜesun materiálu fs……..strojní posuv t1……..tloušĢka materiálu po pĜetvoĜení t0……..výchozí tloušĢka materiálu ǻt…….výška Į……..nábČhový úhel
[mm] [mm/ot] [mm/ot] [mm] [mm] [mm] [°]
2.2.2. ýinitelé procesu [1]
• ZábČrový oblouk ld ZohledĖuje stykovou plochu v ohnisku deformace.
• PolomČr zaoblení nástroje ȡ Hodnota ρ se volí dle druhu materiálu a tloušĢky plechu pro: t0 < 5 mm…ρ = (1 až 2)t0 t0 > 5 mm…ρ = 0,5t0 Zmenšování hodnoty ρ ĺ snížení radiální složky sil FR ĺ menší tlaková síla suportu. ZvČtšování hodnoty ρ ĺ zhoršení kvality povrchu dílce.
15
• Strojní posuv fs Strojní posuv ovlivĖuje pĜesnost dílce, respektive jeho prĤmČru, kvalitu povrchu a možnost vzniku defektĤ. Doporuþené hodnoty strojního posuvu jsou fs=(0,075 až 2,0)mm/ot. Vyšší hodnoty (0,6 až 0,7)mm/ot ĺ hrubší povrch, ale pĜesnČjší rozmČr dílce z hlediska sesouhlasení vnitĜních prĤmČrĤ dílce a formy. Nízké hodnoty (0,125 až 0,25)mm/ot zlepšují kvalitu povrchu. 2.2.3. PĤsobící síly [1] Výslednou sílu pĤsobící od nástroje na dílec válcového charakteru lze dle obr. 11 stanovit jako: !
(2.5)
pĜiþemž dle 1 je: Radiální síla: "# $%& Axiální síla: $%& Tangenciální síla: ! kde
'() *
K+
'() *
K+
'() *
K+
(2.6)
(2.7)
(2.8)
F………celková tváĜecí síla FR……..radiální síla FA……..axiální síla FT……..tangenciální síla ¨t……..celkový úbČr Į………nábČhový úhel rm……...polomČr dílce fd………deformaþní pĜesun materiálu (ıp)s……materiálový faktor ȘF……..úþinnost procesu
16
[N] [N] [N] [N] [mm] [°] [mm] [mm/ot] [MPa] [%]
Obr. 12 Prostorové uspoĜádání složek výslednice F [1] 2.3. SMYKOVÉ TLAýENÍ KUŽELE [1], [2], [3], [4] Princip smykového tlaþení kužele je uveden na obr. 13. PĜetvoĜení je realizováno tlakem kladek, které se musí pohybovat stále ve stejné vzdálenosti od povrchu formy, což je smČr strojního posuvu. Kladky jsou ovládány hydraulickým systémem nebo ruþnČ. Na obr. 13 jde o dvou operaþní postup. Zákonitost procesu je dána tím, že tloušĢka dílce, mČĜená v rovnobČžném smČru s osou systému – osová tloušĢka, je shodná s výchozí tloušĢkou polotovaru (t0). VnČjší prĤmČr polotovaru a výtlaþku je rovnČž shodný. PĜíruba zĤstává kolmá na osu rotace. Objem jednotkového elementu stČny výtlaþku (v1), jehož stĜed je ve vzdálenosti R od osy formy, je shodný s objemem elementu výchozího polotovaru (v0) v téže vzdálenosti R (viz. obr. 14).
Obr. 13 Princip smykového tlaþení kužele [4] 17
Dle schématu na obr. 14 je možno uvést rovnost objemĤ: 01 ze kterého plyne, že skuteþná skute tloušĢka stČny se mČní dle závislosti: ,- . / , . /
(2.9)
(2.10)
01 PromČnná zmČna na tloušĢky: 2
3 4 3 01
(2.11)
kde V0=V1……objem elementu R…………vzdálenost stĜedu st elementu stČny výtlaþku ku od osy formy t1…………tloušĢka Ģka materiálu po ppĜetvoĜení t0…………výchozí tloušĢka tlouš materiálu ε………….pomČrná Črná zm zmČna tloušĢky
[mm3] [mm] [mm] [mm] [%]
Redukce tloušĢky Ģky ky na jednu operaci má svou mezní hodnotu ((ε) mez zohledĖující tvar dílce a tváĜitelnost materiálu.
Obr. 14 ZnázornČní Znázorn osového pĜesunu esunu materiálu kuželového dílce [1] 2.3.1. ýinitelé procesu [1]
• Hodnota mezní redukce (ε)mez Z rovnice (2.11 11) vyplývá, že nejvČtším redukcím na jeden prĤchod pr odpovídá úhel kladky Į = 15° až 17°. Nízké hodnoty (ε) ( mez odpovídají úhlu Į = 40° až 50° a vedou k pod-redukování. Nezpracovaná þást ást polotovaru se zvedá od formy, naklápí se proti smČru sm posuvu. Tím mĤže že dojít ke zvlnČ zvlnČní pĜíruby a uvolnČné stČny dílce, viz. obr. 15a). 15
Obr. 15 Defekty kuželového dílce [1]
Vysoké hodnoty (ε) ( mez, odpovídají malým úhlĤm, m, zname znamenají prudký vzestup složek tváĜecí ecí síly. PĜ PĜíruba se naklápí vpĜed. Mezi pĜírubou írubou a stČ stČnou výtlaþku mohou 18
vznikat praskliny. Jde o pĜe-redukování, v oblasti dna dílce pak vznikne hrana, viz. obr. 15b). • Strojní posuv fs Strojní posuv má vliv na kvalitu povrchu výtlaþku a pĜesnost jeho rozmČrĤ. Má být takový, aby nezpracovaná þást svírala s osou rotace úhel 90°. • Otáþky Velikost otáþek má vliv na velikost tangenciální síly, neboĢ zvýšení otáþek (n) pĜedstavuje i zvýšení obvodové rychlosti. Zvýšení fs a ponechání otáþek je také doprovázeno vČtším pĜírĤstkem síly. 2.3.2. PĤsobící síly [1] PĜi tlaþení kuželového dílce se kladka pohybuje podél jeho površky, v ideálním pĜípadČ je osa kladky rovnobČžná s površkou. Silový mechanismus kladky vytváĜí posuvovou sílu (Fp) a pĜítlaþnou sílu (Fn), jenž je kolmicí k površce, viz. obr. 16. TĜícestným dynamometrem lze zmČĜit hodnoty (Fp), (Fn) a tangenciální sílu (FT), jenž je spoleþnČ se silami (FA) a (FR) složkou celkové tváĜecí síly (F). Obr. 16 Složky sil pĜi tlaþení kužele [1] Radiální síla: 5 "#0 3 ) "#0 "# $%&
'() *
K+
(2.12)
Axiální síla: 5 01 3 ) "#0 $%&
'() *
K+
(2.13)
Výsledná síla: ! kde F………celková tváĜecí síla FR……..radiální síla FA……..axiální síla FT……..tangenciální síla Fp……..posuvová síla Fn……..pĜítlaþná síla
(2.14)
[N] [N] [N] [N] [N] [N] 19
¨t……..celkový t……..celkový úbČr úb hový úhel Į………nábČhový rm……...polomČr Čr dílce fd………deformaþní pĜesun p materiálu (ıp)s……materiálový faktor
[mm] [°] [mm] [mm] [MPa]
2.4. TLAýENÍ ENÍ SFÉRICKÝCH A PARABOLICKÝCH DÍLCģ DÍLC [11] Na obr. 18 je pĜíklad Ĝíklad sférického dílce, kde je úhel (Į) ( ) mezi osou a teþnou te v bodech 1 a 2 promČnný. Teþny v bodech 1 a 2 pĜedstavují p edstavují površky ,,náhradních kužel kuželĤ“. Pokud je výchozí tloušĢka ka polotovaru (t0) konstantní, pak v souladu se sinusovým sinus pravidlem dle rovnice (2.10) každé zmČnČ zmČ Č hodnoty (Į) odpovídá i zmČna koneþné þné tlouš tloušĢky hotového dílce. Pokud má mít hotový dílec tloušĢku t stČny konstantní,, musí se upravit tloušĢku výchozího polotovaru a to napĜíklad nap obrábČním (obr. 19). PĜepoþ Ĝepoþet tloušĢky výchozího polotovaru se provádí pomocí ,,sinusového“ pravidla,, a to pro body nalézajících se na polomČrech (ri), jenž jsou definovány poþáteþními po úhly (Įi). Platí, že: ri=R⋅cos Įi. Touhle metodou dou se vyrábČjí vyráb napĜíklad souþásti ásti svítidel, stínítka stínítka, souþásti raket, rĤzné pĜíjmaþee signálu (satelity), víka a dna tlakových nádob a další viz. obr. 17.
Obr. 17 PĜíklady parabolických dílcĤ [23]
Obr. 18 Smykové tlaþení tlaþ sférického dílce s promČnnou nnou tlouš tloušĢkou stČny [1]
Obr. 19 Postup výroby sférického dílce s konstantní tloušĢkou tlouš [1]
20
2.5. TLAýENÍ TRUBEK [1] U tlaþení trubek se využívají dvČ metody. První a více využívanou je metoda soubČžného (dopĜedného) tlaþení a druhá je metoda protibČžného (zpČtného) tlaþení trubek. VČtšinou jde o trubky svaĜené, tlustostČnné bezešvé þi odstĜedivČ lité. 2.5.1. SoubČžné (dopĜedné) tlaþení trubek [1], [3] U soubČžného tlaþení dochází ke zvČtšení délky dílce, oproti rozmČru polotovaru. S výhodou je užívána pro výrobu dílcĤ s osazeným vnČjším povrchen. Lze zpracovávat polotovary o prĤmČru 2 až 3 mm pĜi tloušĢce stČny 0,1 mm, nebo vČtší prĤmČry 600 až 800 mm s tloušĢkou 15 mm, kterou je možno redukovat na 2 až 3 mm. Polotovary musí být opatĜeny osazením pro uchycení. Princip soubČžného tlaþení trubek na vnČjším prĤmČru je znázornČn na obr. 20 a na vnitĜním obr. 21.
Obr. 20 Princip redukování vnČjšího prĤmČru [1]
Obr. 21 Princip redukování vnitĜního prĤmČru [1]
Výhody: -možnost tvarování vnČjšího osazení, drážek, pĜírub atd. -možnost redukovat tlustostČnné výtažky, výkovky ve tvaru talíĜĤ s osovými þepy -rozptyl rozmČrĤ výchozí trubky, není závadou, pĜebytek materiálu se nachází pĜed kladkou, je tedy možnost jej odĜíznout Nevýhody: -pracnČjší upnutí ve formČ, ta musí mít vnitĜní osazení -posuv nástroje odpovídá délce hotového dílce, je tedy delší než byla výchozí délka polotovar 2.5.2. ProtibČžné (zpČtné) tlaþení trubek [1], [3] Kladka pĜed sebou ,,tlaþí“ materiál, jehož smysl toku se mČní prostĜednictvím osazení trnu þi formy v opaþný. Užívá se pĜedevším pro výrobu dílcĤ s hladkým vnČjším prĤmČrem. StejnČ jako u soubČžného tlaþení, tak i u protibČžného rozlišujeme dva zpĤsoby, a to tlaþení na vnČjším prĤmČru obr. 22 a tlaþení na vnitĜním prĤmČru obr. 23.
21
Obr. 22 Princip redukování vnČjšího prĤmČru [1]
Obr. 23 Princip redukování vnitĜního prĤmČru [1]
Výhody: -velmi kvalitní povrh a rovnomČrná struktura -možnost získat tenkostČnné trubky pĜesného prĤmČru -jednoduché upnutí dílce -kratší posuv nástroje v porovnání se soubČžným tlaþením -pĜevládající tlaková napjatostv ohnisku deformace umožĖuje zpracovávat materiály s horší plastiþností Nevýhody: -nelze tvarovat vnČjší osazení -rozptyl tloušĢek trubky vede k podélné ohybové deformaci dílce 2.6. SMYKOVÉ TLAýENÍ JAKO DOKONýOVACÍ OPERACE Smykovým tlaþením se dílce pouze nevyrábČjí. Smykové tlaþení se mĤže využít, také jako dokonþovací operace. A to pĜedevším pĜi hlazení povrchu po protlaþování nebo tažení. Dokonþovací operace následují po samotném procesu smykového tlaþení. VČtšinou není hned po tlaþení povrch dílce dokonale hladký, a z toho dĤvodu se provádí smirkování. K smirkování postaþí smirkové papíry rĤzných hrubostí dle požadované potĜeby. Další dokonþovací operací po smykovém tlaþení je odstĜihávání. OdstĜihávají se okraje a hrany, které jsou na dílci nevyhovující viz. obr. 24. Mezi další dokonþovací operace patĜí také pískování nebo þernČní.
Obr. 24 OdstĜižení okraje 22
2.7. UŽITÍ OHěEVU [1], [13], [14], [15] Smykové tlaþení se neprovádí jen za studena, ale naopak je pĜi smykovém tlaþení hojnČ využíván lokální ohĜev souþásti. Lokální ohĜev je užíván u souþástí, které jsou vyrábČné z vysoko pevnostních materiálĤ, žáropevných, rĤzných slitin nebo mají problematické tvary. OhĜev pĜináší: - snížení deformaþních odporĤ - zvýšení hodnot tažnosti (A) a kontrakce (Z) - snížení poþtu operací PĜedností lokálního ohĜevu je, že souþást ohĜíváme pĜed kladkou, pĜímo v oblasti ohniska deformace, pĜiþemž pohyb hoĜáku je vázán na posuv kladky. NejþastČji se užívají plynové hoĜáky, avšak v poslední dobČ je vytlaþuje laserový ohĜev, u trubek a válcových dílcĤ jsou užívány též vysokofrekvenþní indukþní cívky. U smykového tlaþení neohĜíváme pouze tlaþenou souþást, ale mĤžeme ohĜívat i formu, zde jde napĜ. o aplikaci sálavého ohĜevu, možné jsou i zabudované odporové þlánky. OhĜev u forem pĜináší také problémy, a to napĜ. s mazáním – užívány jsou pevné filmy (grafitové, molykotové apod.). PĜíklady smykového tlaþení s užitím ohĜevu mĤžeme vidČt na obr. 25.
Obr. 25 Smykové tlaþení s ohĜevem [13], [14], [15] 2.8. NÁSTROJE K smykovému tlaþení se využívají jako nástroje formy a kladky. Formy mají vždy tvar koneþného dílce, mohou být vyrobeny z jednoho nebo více kusĤ tzv. dČlené formy. Kladky slouží k tlaþení materiálu podél formy.
23
2.8.1. Kladky [1], [16], [17], [18] Je vhodné používat 2 až 3 kladky, a to z dĤvodĤ abychom alespoĖ þásteþnČ zamezili prĤhybu formy. V nejbČžnČjších situacích se tyhle kladky nacházejí v protilehlé poloze a þastou bývají v osovém smČru formy pĜesazeny proti sobČ o 1 až 3 mm. Tlak kladky na tváĜený materiál je vyvolán pomocí hydraulického zaĜízení, které je souþástí kovotlaþitelských strojĤ. Volba rozmČru a tvaru kladky je závislá na prĤmČru polotovaru a typu zaĜízení. Dalším faktorem jenž ovlivĖuje volbu kladky je velikost úbČru a zpracovávaný materiál. BČžnČ se používají kladky o prĤmČrech 250 až 500 mm, a to zejména u kladek jejichž tvar pĜedstavuje prstenec viz. obr. 26. Prstence se vyrábČjí pĜedevším z kalených ocelí. V dnešní dobČ se, ale do popĜedí dostávají modernČjší materiály jako je nylon, duraspin nebo fenolitické materiály. Obr. 26 Prstencová kladka [16] Další pĜíklady kladek jsou uvedeny na obr. 27.
Obr. 27 PĜíklady kladek [17], [18] 24
2.8.2. Formy [1], [19], [20], [21], [22] Trny (formy) se upínají do sklíþidla kovotlaþitelských strojĤ. Pomocí sklíþidla je na nČ pĜenášen kroutící moment. DČlené formy slouží k výrobČ složitČjších tvarĤ. PĜedevším takových tvarĤ, kde dochází k zúžení z vČtšího prĤmČru na menší a k opČtovnému zvČtšení prĤmČru. Pokud by byla forma pro výrobu takovéto souþásti vyrobena z jednoho kusu, tak bychom nebyli schopni výtlaþek z formy sejmout. Z toho dĤvodu se vyrábČjí dČlené formy jenž jsou rozebiratelné (obr. 28a). Na obr. 28b mĤžeme vidČt formu ve smontovaném stavu a pĜipravenou k použití.
Obr. 28 DČlená forma [19] Formy se vyrábČjí z rĤzných materiálĤ a vždy záleží na poþtu vyrábČných dílcĤ. Pro kusovou výrobu jsou dostaþující formy ze dĜeva. Pro vČtší poþty 10 až 100 ks se používají vČtšinou formy ze šedé litiny, pro sériovou výrobu je vhodné zvolit ocel povrchovČ upravenou kalením. RĤzné pĜíklady forem mĤžeme vidČt na obr. 29.
Obr. 29 PĜíklady forem [20], [21], [22] 25
2.9. STROJE PRO SMYKOVÉ TLAýENÍ [3] Smykové tlaþení se uskuteþĖuje na kovotlaþitelských strojích, které jsou svojí konstrukcí podobné soustruhĤm. Schéma jednoduchého kovotlaþitelského stroje je znázornČno na obr. 30. Na obrázku jsou vidČt jednotlivé þásti stroje, kde forma (2) se upíná do vĜeteníku (1), který bývá vybaven variátorem pro zajištČní prĤbČžné zmČny otáþek. Polotovar se k trnu pĜitlaþí pĜítlaþnou deskou (5), jenž je umístČná v posuvné pinole koníku (6). Otoþná pracovní kladka (3) je upevnČna v držáku suportu (4). Pracovní kladka je schopna díky suportu vykonávat podélný a pĜíþný pohyb.
Obr. 30 Schéma kovotlaþitelského stroje [3] Technologie smykového tlaþení není žádnou novinkou na trhu. Samotná technologie je na svČtČ již nČkolik desítek let. A samozĜejmČ postupem þasu se technologie rozvíjela a sní také kovotlaþitelské stroje. V úplných zaþátcích se pro smykové tlaþení upravovaly soustruhy, kde se místo nožové hlavy pĜipevĖovaly kovotlaþitelské kladky, které byly ovládány ruþnČ obsluhou stroje. PĜíklady dnes již historických kovotlaþitelských soustruhĤ mĤžeme vidČt na obr. 31. SamozĜejmČ v dnešní dobČ se stále používají kovotlaþitelské soustruhy ruþní viz. obr. 32a) a to pĜedevším v menší malosériové nebo domácí výrobČ.
Obr. 31 Historické kovotlaþitelské soustruhy [24] 26
Vzhledem k nízké produktivitČ práce na kovotlaþitelských strojích, má velký význam automatizace celého procesu. V dnešní technicky velmi pokroþilé dobČ jsou zpracovávány rĤzné systémy automatizace, kdy je pohyb kladky Ĝízen napĜ. pomocí kopírovacího zaĜízení nebo programem. Kovotlaþitelské stroje jsou v souþasné dobČ již vybaveny NC (obr. 32b) a CNC (obr. 32c) Ĝízením. V procesu tlaþení jsou Ĝízeny a v pĜípadČ potĜeby korigovány: otáþky vĜetene, stejnČ jako dráha, rychlost posuvu a tlak kladky. Stroje jsou vyrábČny jako univerzální a to proto, aby se mohly využívat jak pro tlaþení bez zmČny tloušĢky polotovaru, tak i pro smykové tlaþení.
Obr. 32 PĜíklady kovotlaþitelských soustruhĤ [25], [26] Pohon tlaþných kladek je u kovotlaþitelských NC nebo CNC strojĤ hydraulický (viz. obr. 33). Osa vĜetene je u strojĤ, pro velké vyrábČné souþásti svislá. BČžné horizontálnČ uspoĜádané stroje jsou vyrábČny pro dílce s prĤmČrem do 1140 mm a délkou až 1800 mm. Stroje s vertikálním provedením umožĖují tlaþení rozmČrných dílcĤ s prĤmČrem až 1900 mm. Speciální karuselové koncepce však umožĖují zhotovení dílcĤ s prĤmČrem až 27
Obr. 33 Hydraulický pohon kladek [27]
4000 mm a tloušĢkou 25 mm pĜi tváĜení za studena a 140 mm pĜi tlaþení za tepla, Stroje pro tlaþení trubek jsou vyrábČny pro prĤmČry trubky až 680 mm a tloušĢku 0,4 až 38 mm. Ocelové trubky mohou být vytlaþovány na délku až 17,5 m a hliníkové až na 45 m. S nástupem CNC strojĤ došlo k pomČrnČ velkému rozvoji kovotlaþitelství. Do této doby byla technologie smykového tlaþení velmi opomíjená a používala se spíše v kusové, malosériové výrobČ. S nástupem CNC strojĤ do kovotlaþitelství se výraznČ zvýšila produktivita výroby. Flexibilita tČchto CNC strojĤ umožĖuje jejich neomezené použití. Díky þíslicovému Ĝízení jsou schopny vyrobit rĤzné složité tvary, které by nešlo vyrobit ruþním smykovým tlaþením (kvĤli vysokým nákladĤm a nedostatku kvalifikovaných pracovních sil). Opomíjená technologie se zaþala rychle rozvíjet a v souþasné dobČ je velmi využívána zejména pro výrobu dutých, parabolických a dalších dílcĤ. 2.9.1. Firma DENN [28] Na trhu je celá Ĝada výrobcĤ CNC strojĤ urþených pro technologii smykového tlaþení. Na obr. 34 je znázornČn stroj od ŠpanČlské firmy DENN, která se vČnuje výrobČ a vývoji CNC strojĤ pro smykové tlaþení. Jedná se o model ZENN-160, který je schopný tlaþit rondele do tloušĢek až 20 mm a o prĤmČru od 10 do 4000 mm. Pracovní kladka je ovládána hydraulicky a souþástí je zásobník až pro šest výmČnných kladek. Stroj mĤže být osazen mechanismem pro ohĜev tváĜeného materiálu. ZENN-160 je vybaven programem od nČmecké firmy SIEMENS.
Obr. 34 CNC stroj ZENN-160 [28] 2.9.2. Firma ZANI PRESE [25] Další svČtovou firmou zabývající se konstrukcí kovotlaþitelských strojĤ je Italská znaþka ZANI PRESE. Firma vyvíjí kovotlaþitelské soustruhy pomocí nejnovČjších technologií. Velkou výhodou strojĤ téhle znaþky je, že jsou schopny provádČt více operací, jako napĜíklad obrubování, ostĜíhávání, Ĝezání závitĤ a další. Stroje firmy ZANI PRESE využívají k programování svĤj software. Programování lze snadno provádČt ruþnČ a nebo pomocí CAD-CAM, zde je možnost ovČĜení správnosti pracovního cyklu simulací. Díky programovému vybavení strojĤ se dá pĜecházet s jednoho druhu výroby na druhý napĜ. ze smykového tlaþení k ostĜíhávaní. ZANI PRESE má ve své nabídce hned nČkolik strojĤ TAL 28
450CN-60, TAL 200/CNC-10, TAL 1050/CNC-100, TAL 650/CNC-60, TAL 850/CNC-60 a TAL 850/CNC-100. Jednotlivé modely se od sebe liší napĜ. velikostí otáþek vĜetene, velikostí pĜítlaku koníku, prĤmČrem rondelĤ, které jsou schopny tváĜet. Na obr. 35 je znázornČn model TAL 650/CNC-60 jehož maximální rychlost vĜetene je 2000 ot/min, pĜítlak koníku 40 kN, prĤmČr tlaþeného rondelu až 1200 mm. Maximální tloušĢky tlaþených materiálĤ jsou u nerezové oceli 4 mm, u mČdi 6 mm a u hliníku až 12 mm. Také je vybaven zásobníkem až pro 8 nástrojĤ.
Obr. 35 TAL 650/CNC-60 [25] 2.9.3. Firma LEIFELD [29] CelosvČtovým gigantem ve výrobČ obrábČcích center a pĜedevším strojĤ urþených pro smykové tlaþení je nČmecká firma Leifeld se sídlem v mČsteþku Ahlen poblíž Dortmundu. Tým více než 120 motivovaných a zkušených zamČstnancĤ zaruþuje vysokou kvalitu produktĤ. Více než 6000 strojĤ ve více jak 60 zemích svČta je dokladem jedineþné a odborné znalosti a know-how firmy Leifeld. Firma má ve své nabídce celou Ĝadu strojĤ pro smykové tlaþení. NapĜíklad modelová Ĝada KSA je urþena pro výrobu pístních kroužkĤ, Ĝada SC pro hluboké tlaþení, Ĝada ST pro tlaþení trubek a Ĝada WSC pro výrobu diskĤ kol osobních automobilĤ. Stroje Ĝady WSC pracují ve vertikální rovinČ. Na obr. 36 je vidČt stroj PCN 206, který patĜí do modelové Ĝady SC. Kovotlaþitelský soustruh PCN 206 disponuje velmi vysokým výkonem. Je stabilní, flexibilní a uživatelsky jednoduchý. Jeho pevná konstrukce pĜi vysokých rychlostech nepĜenáší vibrace do okolí. Souþástí stroje je zásobník pro 16 nástrojĤ a možnost ohĜevu tváĜeného dílce. PCN 206 dokáže tlaþit z rondelĤ o maximálním prĤmČru 700 mm a tloušĢce 8 mm, rychlost vĜetene se pohybuje od 300 až do 3800 min-1. NapĜíklad PCN 216 (obr. 37) dokáže tlaþit prĤmČry až 1600 mm.
29
Obr. 36 PCN 206 [29]
Obr. 37 PCN 216 [29]
Stroj ST 560 H 2100 (obr. 38) slouží k tlaþení trubek. Minimální vnČjší prĤmČr tváĜené trubky je 55 mm, maximální otáþky vĜetene jsou 800 min-1 a délky trubek, které lze tím to strojem vyrobit jsou pĜi dopĜedném tlaþení 2 m a pĜi protibČžném 4 m (pĜi 50% ztenþení tloušĢky polotovaru). Celý stroj je pomČrnČ velkých rozmČrĤ, kdy na délku mČĜí 13 metrĤ a na šíĜku 5,5 metru. Pracovní þást tvoĜí tĜi kladky a je opatĜena chladícím zaĜízením viz. obr. 39.
Obr. 38 ST 560 H 2100 [29]
Obr. 39 Pracovní þást ST 560 H 2100 [29]
Firma Leifeld v souþasné dobČ vyrábí nejvČtší CNC soustruh pro tlaþení trubek na svČtČ. Jde o typ ST 650 H 9100 viz. obr. 40. Tento stroj dokáže tlaþit dopĜedným zpĤsobem trubky do délky 9 m, protibČžným až do 13 m (pĜi 30% snížení tloušĢky polotovaru) a o prĤmČrech od 60 mm do 680 mm. Obr. 40 ST 650 H 9100 [29] 30
Modelová Ĝada WSC se zamČĜuju na výrobu ráfkĤ kol osobních automobilĤ. Firma Leifeld nabízí hned tĜi typy CNC strojĤ WSC 600/4, WSC 700/6 C a WSC 700 H. Typ WSC 700/6 C (obr. 41) je schopen vyrábČt disky o minimálním vnČjším prĤmČru 410 mm, maximálním až 720 mm a šíĜce ráfku 14´´. Otáþky vĜetena se pohybují v rozmezí 120 až 800 ot/min-1.
Obr. 41 WSC 700/6 C [29] 2.10. VYRÁBċNÉ DÍLCE DílcĤ vyrábČných smykovým tlaþením je celá Ĝada. DČlíme je na dvČ skupiny, první skupina je skupina prĤmyslová a druhé patĜí dílce urþené pro dekorativní až umČlecké úþely. 2.10.1. PrĤmyslové dílce [30], [31] Strojírenský prĤmysl je rozdČlen na spoustu oborĤ jako je automobilový, letecký, potravináĜský, chemický atd. Ve všech zde zmínČných oborech se nalézají dílce vyrábČné smykovým tlaþení napĜ. v automobilovém prĤmyslu to jsou ráfky kol nebo pístní kroužky v motorech. V letectví jsou na letadlech pĜední þásti (þumáky) nebo špiþky turbín motorĤ, v potravináĜství se vyrábČjí smykovým tlaþení napĜ. hrnce a rĤzné nádoby rotaþního charakteru a v chemickém prĤmyslu to mohou být rĤzné tlakové nádoby. PĜíklady dílcĤ viz. obr. 42.
Obr. 42 PrĤmyslové dílce [30], [31]
31
2.10.2. Dekorativní dílce [30], [31] Do téhle kategorie patĜí dílce, které plní spíše funkci estetickou. Jsou to napĜ. stínítka lampiþek a svČtel nebo pouliþního osvČtlení. Dále pak rĤzné ozdobné vázy pro kvČtiny, misky vah, konce trumpet, þásti vodních dýmek atd. PĜíklady nČkolika dílcĤ je možno vidČt na obr. 43.
Obr. 43 PĜíklady dílcĤ [30], [31]
32
3. ZÁVċR Cílem bakaláĜské práce bylo obecné seznámení s technologií smykového tlaþení, která se používá ke zhotovení dutých rotaþních dílcĤ a dále vytvoĜit pĜehled používaných nástrojĤ a strojĤ až po souþasnost. V minulosti byla technologie smykového tlaþení využívána pĜedevším v kusové þi malosériové výrobČ. Výroba byla málo produktivní z dĤvodu ruþního ovládání nástrojĤ a zdlouhavé manipulace s materiálem, jako upínání, výmČna nástrojĤ i samotného výrobního procesu, z vČtší þásti provádČného na nČkolik operací. Tento náhled na tuto technologii se natolik zažil do podvČdomí nezasvČcené veĜejnosti, že si drtivá vČtšina stále myslí, že kovotlaþitelství není vhodné pro velkosériovou výrobu. Je to základní omyl, neboĢ s nástupem CNC strojĤ do kovotlaþitelství se výraznČ zvýšila produktivita výroby. Flexibilita tČchto CNC strojĤ umožĖuje jejich neomezené použití. Díky þíslicovému Ĝízení jsou schopny vyrobit rĤzné složité tvary, které by nešlo vyrobit ruþním smykovým tlaþením (kvĤli vysokým nákladĤm a nedostatku kvalifikovaných pracovních sil). Opomíjená technologie se rychle rozvíjí a v souþasné dobČ je velmi využívána zejména pro výrobu dutých, parabolických a dalších dílcĤ. Na trhu je celá Ĝada výrobcĤ CNC strojĤ urþených pro technologii smykového tlaþení napĜíklad to jsou firmy Denn, Zani prese nebo Leifeld.
33
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ 1.
SAMEK, Radko a Eva ŠMEHLÍKOVÁ. Speciální technologie tváĜení: þást I. první. [s.l.]: Akademické nakladatelství cerm, 2010. 134 s. ISBN 978-80-214-4220-7.
2.
DVOěÁK, Milan, František GAJDOŠ a Karel NOVOTNÝ. Technologie tváĜení: plošné a objemové tváĜení. þtvrté. [s.l.]: Akademické nakladatelství cerm, 2007. 169 s. ISBN 978-80-214-3425-7.
3.
LIDMILA, ZdenČk. Teorie a technologie tváĜení I. první. Brno: [s.n.], 2008. 112 s. ISBN 978-80-7231-579-6.
4.
ýADA, Radek. Technologie tváĜení a slévání: objemové tváĜení zatepla,nekonvenþní zpĤsoby tváĜení,plasty. 1.vydání. Ostrava: [s.n.], 2010. 80 s. ISBN 978-80-248-2273-0.
5.
LENFELD, Petr. Technologie II. þást 1.: TváĜení kovĤ. Vyd. 2. Liberec: [s.n.], 2009. 110 s. ISBN 978-80-7372-466-5.
6.
DVOěÁK, Milan, et al. Technologie II. 3. doplnČné vydání. [s.l.]: Akademické nakladatelství cerm, 2004. 238 s. ISBN 80-214-2683-7.
7.
LENFELD, Petr. Technologie II [online]. 2003 [cit. 2011-02-28]. technologické zpĤsoby výroby dutých tČles . Dostupné z WWW:
.
8.
MM PrĤmyslové spektrum [online]. 2001 [cit. 2011-02-28]. Rotaþní tlaþení plechu s povrchovou úpravou. Dostupné z WWW: .
9.
SMF [online]. 2005 [cit. 2011-03-23]. Spinning/Shear forming. Dostupné z WWW: .
10.
Firearmsid [online]. c2010 [cit. 2011-03-24]. Introduction of flow forming. Dostupné z WWW: .
11.
Global Metal Spinning Solution [online]. 31.12.2010 [cit. 2011-03-24]. Sheet Metal Parts Fabrication. Dostupné z WWW: .
12.
Makeitmetal.com [online]. c2005 [cit. 2011-03-29]. Chapter 9 - Metal Spinning. Dostupné z WWW: .
13.
Dynamic specialty metal [online]. c2011 [cit. 2011-03-29]. Capabilities. Dostupné z WWW: .
14.
Sapphire Spinning Ltd. [online]. c2011 [cit. 2011-03-29]. We spin. Dostupné z WWW: .
15.
Repkon: Setting flow forming free [online]. c2010 [cit. 2011-03-29]. Hot spinning. Dostupné z WWW: .
16.
Duraspi : Plastic roller tools [online]. c2010 [cit. 2011-04-04]. Product details. Dostupné z WWW: .
17.
Bazz shop: Metal work [online]. c2007 [cit. 2011-04-04]. Welcome in to my shop. Dostupné z WWW: .
18.
Industrial Arts [online]. 28.11.2010 [cit. 2011-04-04]. New Metal Spinning Tools received from May Tool Inc. Dostupné z WWW: .
19.
Aardvar [online]. 13.2.2002 [cit. 2011-04-11]. My Metal-spinning Lathe. Dostupné z WWW: .
20.
Metalcraft: Spinning and stamping [online]. c2009 [cit. 2011-04-11]. Metal spinning. Dostupné z WWW: .
21.
MyLargescale [online]. 2.11.2009 [cit. 2011-04-11]. Headlight Reflectors (Metal Spinning). Dostupné z WWW: .
22.
Ebay [online]. c2011 [cit. 2011-04-11]. Manufacturing & Metalworking. Dostupné z WWW: .
23.
Haeberle-schwimme : The Float Manufacturer [online]. c2007 [cit. 2011-05-12]. Pressing and deep-drawing of sheet metal. Dostupné z WWW: .
24.
Chestofbooks [online]. c2009 [cit. 2011-05-12]. 206. Steps In Shaping Articles From Sheet Metals. Dostupné z WWW: .
25.
Zanital: Spinning lathes [online]. c2010 [cit. 2011-05-13]. Production. Dostupné z WWW: .
26.
RISER, James P. Jamesriser [online]. c2002 [cit. 2011-05-13]. An Assortment of Lathes Modified for Metal Spinning. Dostupné z WWW: .
27.
Cncsheetmetal [online]. c2008 [cit. 2011-05-13]. Metal spinning. Dostupné z WWW: .
28.
Denn [online]. c2011 [cit. 2011-05-13]. Productos - Spinning Lathes. Dostupné z WWW: .
29.
Leifeldms [online]. c2011 [cit. 2011-05-14]. Neumaschinen. Dostupné z WWW: .
30.
Hoodone [online]. c2011 [cit. 2011-05-18]. Products. Dostupné z WWW: .
31.
Google [online]. c2011 [cit. 2011-05-18]. Google ýeská republika. Dostupné z WWW: .
SEZNAM OBRÁZKģ Obr. 1 PĜíklady tlaþených dílcĤ ...................................................................................... 9 Obr. 2 Smykové tlaþení se zmČnou tloušĢky stČny ...................................................... 10 Obr. 3 Smykové tlaþení bez zmČny tloušĢky stČny ...................................................... 10 Obr. 4 Smykové tlaþení dutých tČles ............................................................................ 11 Obr. 5 DČlená forma ..................................................................................................... 11 Obr. 6 Rozložení napČtí ve výtlaþku ............................................................................. 12 Obr. 7 SoubČžné tlaþení ................................................................................................ 13 Obr. 8 ProtibČžné tlaþení .............................................................................................. 13 Obr. 9 Tvary dílcĤ vyrobených smykovým tlaþením ................................................... 14 Obr. 10 Redukce tloušĢky stČny ................................................................................... 14 Obr. 11 Geometrické vztahy þinitelĤ v deformaþní zónČ ............................................. 14 Obr. 12 Prostorové uspoĜádání složek výslednice F ..................................................... 17 Obr. 13 Princip smykového tlaþení kužele .................................................................... 17 Obr. 14 ZnázornČní osového pĜesunu materiálu kuželového dílce ................................ 18 Obr. 15 Defekty kuželového dílce ................................................................................. 18 Obr. 16 Složky sil pĜi tlaþení kužele ............................................................................. 19 Obr. 17 PĜíklady parabolických dílcĤ ........................................................................... 20 Obr. 18 Smykové tlaþení sférického dílce s promČnnou tloušĢkou stČny ..................... 20 Obr. 19 Postup výroby sférického dílce s konstantní tloušĢkou ................................... 20 Obr. 20 Princip redukování vnČjšího prĤmČru ............................................................. 21 Obr. 21 Princip redukování vnitĜního prĤmČru ............................................................ 21 Obr. 22 Princip redukování vnČjšího prĤmČru ............................................................. 22 Obr. 23 Princip redukování vnitĜního prĤmČru ............................................................ 22 Obr. 24 OdstĜižení okraje .............................................................................................. 22 Obr. 25 Smykové tlaþení s ohĜevem ............................................................................. 23 Obr. 26 Prstencová kladka ............................................................................................ 24 Obr. 27 PĜíklady kladek ................................................................................................ 24 Obr. 28 DČlená forma ................................................................................................... 25 Obr. 29 PĜíklady forem ................................................................................................. 25 Obr. 30 Schéma kovotlaþitelského stroje ..................................................................... 26 Obr. 31 Historické kovotlaþitelské soustruhy ............................................................... 26 Obr. 32 PĜíklady kovotlaþitelských soustruhĤ .............................................................. 27
Obr. 33 Hydraulický pohon kladek ............................................................................... 27 Obr. 34 CNC stroj ZENN-160 ...................................................................................... 28 Obr. 35 TAL 650/CNC-60 ............................................................................................ 29 Obr. 36 PCN 206 .......................................................................................................... 30 Obr. 37 PCN 216 .......................................................................................................... 30 Obr. 38 ST 560 H 2100 ................................................................................................. 30 Obr. 39 Pracovní þást ST 560 H 2100 .......................................................................... 30 Obr. 40 ST 650 H 9100 ................................................................................................. 30 Obr. 41 WSC 700/6 C ................................................................................................... 31 Obr. 42 PrĤmyslové dílce ............................................................................................. 31 Obr. 43 PĜíklady dílcĤ ................................................................................................... 32
SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLģ A ZKRATEK Oznaþení D d F FR FA FT Fp Fn fd fs Krt ld mrt rm R t1 t0 Vd V0=V1 Į ε (ε)mez (fs)c (fM)c ır ıt (ıp)s ǻh ǻt ρ ηF
Legenda PrĤmČr polotovaru VnitĜní prĤmČr výlisku Celková tváĜecí síla Radiální síla Axiální síla Tangenciální síla Posuvová síla PĜítlaþná síla Aktuální deformaþní pĜesun materiálu Strojní posuv StupeĖ deformace ZábČrový oblouk Souþinitel tlaþení PolomČr dílce Vzdálenost stĜedu elementu stČny od osy formy TloušĢka materiálu po pĜetvoĜení Výchozí tloušĢka materiálu PĜemístČný objem Objem elementu NábČhový úhel PomČrná zmČna tloušĢky Hodnota mezní redukce Celkové pĜemístČní kladky PĜírĤstek délky Radiální tlakové napČtí Tangenciální tlakové napČtí Materiálový faktor Elementární úbČr tloušĢky Výška PolomČr zaoblení nástroje Úþinnost procesu
Jednotka [mm] [mm] [N] [N] [N] [N] [N] [N] [mm] [mm/ot] [-] [mm] [-] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm3] [mm3] [°] [%] [%] [mm/ot] [mm/ot] [MPa] [MPa] [MPa] [mm] [mm] [mm] [%]
