VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE
TECHNOLOGIE I LABORATORNÍ CVIČENÍ Studijní opory pro magisterskou formu studia Doc. Ing. Anton Humár, CSc.
2003
OBSAH Str. Fyzikální základy procesu řezání …………………………………………………………... 3 Základní dílenská měření …………………………………………………………………... 9 Technologická měření …………………………………………………………………….. 13 Soustružení ………………………………………………………………………………... 27 Frézování ………………………………………………………………………………….. 36 Broušení a válečkování …………………………………………………………………… 46 Výroba ozubení …………………………………………………………………………… 57
2
CVIČENÍ ČÍSLO: KROUŽEK: POŘADOVÉ ČÍSLO:
TÉMA CVIČENÍ:
VYPRACOVAL:
FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY PROCESU ŘEZÁNÍ
DATUM: KONTROLOVAL:
ZADÁNÍ: a) Součinitel pěchování třísky Na základě provedených zkoušek zpracujte průběh závislosti součinitele pěchování třísky Λ na řezné rychlosti. V elaborátu uveďte: • specifikaci obráběného materiálu, • specifikaci použitého nástroje (typ držáku; geometrie - nástrojový úhel nastavení hlavního ostří κr, nástrojový ortogonální úhel čela γo, nástrojový ortogonální úhel hřbetu αo, nástrojový úhel sklonu hlavního ostří λs; vyměnitelná břitová destička - označení a nástrojový materiál), • řezné podmínky (šířka záběru ostří ap, posuv na otáčku f, řezné rychlosti vc), • potřebné výpočtové vztahy, • tabulku naměřených a vypočtených hodnot, • grafickou závislost Λ = f (vc), • komentář k získaným výsledkům. b) Objemový součinitel třísky Na základě provedených zkoušek vyhodnoťte, zda je použitý soustružnický nůž z hlediska utváření třísky vhodný pro obrábění daného materiálu v celém rozsahu zvolených hodnot posuvu na otáčku. V elaborátu uveďte: • specifikaci obráběného materiálu, • specifikaci použitého nástroje (jako v zadání a), • řezné podmínky (šířka záběru ostří ap, řezná rychlost vc, posuvy a otáčku f), • potřebné výpočtové vztahy, • tabulku naměřených a vypočtených hodnot, • grafickou závislost W = f (f), • komentář k získaným výsledkům. c) Střední teplota v místě řezu - metoda přirozeného termočlánku Na základě provedených zkoušek zpracujte průběh závislosti střední teploty v místě řezu na řezné rychlosti. V elaborátu uveďte: • schéma měření teploty přirozeným termočlánkem metodou jednoho a dvou nožů, • řezné podmínky (šířka záběru ostří ap, posuv na otáčku f, řezné rychlosti vc), • tabulku naměřených hodnot, • grafickou závislost Θ = f (vc). d) Vyhodnocení teplotního pole metodou teplotního řezu Na základě provedených zkoušek sledování teplotního pole pomocí termokamery FLIR 2000 proveďte vyhodnocení získaného snímku. V elaborátu uveďte: • řezné podmínky (řezná rychlost vc, šířka záběru ostří ap, posuv na otáčku f), • tabulku teplot, získaných z teplotního řezu, • graf závislosti teploty na vzdálenosti od okraje součásti.
3
a) Součinitel pěchování třísky Jmenovitý průřez třísky: AD = bD . hD = ap . f = bDc . hDc [mm2], kde: hD [mm] - jmenovitá tloušťka třísky (pro κr=90º: hD=f), bD [mm] - jmenovitá šířka třísky (pro κr=90º: bD=ap) ap [mm] - šířka záběru ostří, f [mm] - posuv na otáčku, bDc [mm] - šířka třísky (bDc ≅ bD), hDc [mm] - tloušťka třísky.
Obr.1 Jmenovitý průřez třísky Součinitel pěchování třísky: Λ =
Obr.2 Pěchování třísky
h Dc l = c > 1 [-]. hD l
Jmenovitá tloušťka třísky: hD = f . sin κr [mm]. Tab.1 Součinitel pěchování třísky Číslo vc hDc bDc ADc -1 měření [m min ] [mm] [mm] [mm2] 1 2 3 4 5
Λ [-]
Obr.3 Měření tloušťky třísky b) Objemový součinitel třísky Objemový součinitel třísky: W =
Vt Vm
[-],
kde: Vt [cm3] - objem volně ložených třísek, Vm [cm3] - objem odebraného materiálu, korespondující s Vt.. 4
Objem volně ložených třísek: Vt = 10-3. a . b . c [cm3], kde: a, b, c [mm] - rozměry nádobky na třísky (viz obr.4). Objem odebraného materiálu: Vm =
Gt [cm3], ρ
kde: Gt [g] - hmotnost třísek, ρ [g cm-3] - měrná hmotnost materiálu třísek.
Obr.4 Stanovení hodnot Gt a Vt
Obr.5 Vliv hodnot ap a f na tvar třísky
Obr.6 Hodnoty W pro vybrané tvary třísek
5
Tab.2 Objemový součinitel třísky Číslo f Gt Vm měření [mm] [g] [cm3] 1 2 3 4 5
Vt [cm3]
W [-]
c) Přirozený termočlánek
Obr.7 Přirozený termočlánek, jeden nůž
Obr.8 Přirozený termočlánek, dva nože (termoduo) 6
Tab.3 Střední teplota v místě řezu Číslo n D vc měření [min-1] [mm] [m min-1] 1 2 3 4 5
U [mV]
Θ [ºC]
d) Vyhodnocení teplotního pole metodou teplotního řezu
Obr.9 Termokamera FLIR 2000
Obr.10 Snímek teplotního pole při vrtání 7
Obr.11a Snímání teplotního pole při vrtání
Obr.11b Snímek teplotního pole
Obr.12a Snímání teplotního pole přisoustružení Tab.4 Teplota Vzdálenost [mm] Θ [ºC]
2
4
6
8
10
8
Obr.12b Snímek teplotního pole
12
14
16
18
20
CVIČENÍ ČÍSLO: KROUŽEK: POŘADOVÉ ČÍSLO:
TÉMA CVIČENÍ:
VYPRACOVAL:
ZÁKLADNÍ DÍLENSKÁ MĚŘENÍ
DATUM: KONTROLOVAL:
ZADÁNÍ: a) Kontrola úhlu sinusovým pravítkem Změřte rozměry zadané součásti a vypočítejte jmenovitou hodnotu úhlu zkosení. Stanovte jmenovitou hodnotu výšky sestavy koncových měrek H a pomocí číselníkového úchylkoměru změřte úchylku úhlu ∆α. V elaborátu uveďte: • schéma měření, • schéma sestavy koncových měrek a výpočet hodnoty H, • seznam použitých měřidel, • vyhodnocení měření s odpovídajícím komentářem. b) Měření drsnosti povrchu obrobené plochy Změřte průměrnou aritmetickou úchylku profilu Ra a největší výšku profilu Rz zadaného obrobeného povrchu metodou světelného řezu a pomocí profilometru Surftest 201. V elaborátu uveďte: • teoretický rozbor hodnot Ra a Rz podle ČSN EN ISO 4287, • schéma měření metodou světelného řezu, • naměřené hodnoty Ra a Rz, • vyhodnocení měření s odpovídajícím komentářem. c) Kontrola závitu Změřte rozteč a velký průměr zadaného závitu, podle ČSN 25 4108 stanovte průměr měřicích drátků pro kontrolu středního průměru závitu. Pomocí mikrometru a vybraných měřicích drátků proveďte kontrolu středního průměru závitu minimálně ve třech místech a stanovte jeho průměrnou hodnotu. V elaborátu uveďte: • náčrt součásti se zakótovanými hlavními rozměry, • princip třídrátkové metody měření, • použité pomůcky a měřidla, • vyhodnocení měření s odpovídajícím komentářem.
9
a) Kontrola úhlu sinusovým pravítkem αn [º] - jmenovitá hodnota úhlu α [º] - úhel na měřené součásti ∆α [º] - úchylka úhlu α L [mm] - délka sinusového pravítka H [mm] - hodnota sestavy konc. měrek l [mm] - měřená délka na součásti z1 [mm] - údaj úchylkoměru v poloze 1 z2 [mm] - údaj úchylkoměru v poloze 2
Obr.1 Sinusové pravítko
Výška sestavy koncových měrek: H =
n
∑ hi + i =1
n
n −1
i =1
i =1
∑ ∆h i +
∑ si +
2 . p i ± ∆h t [mm],
kde: hi [mm] - jmenovité rozměry jednotlivých měrek, ∆hi [mm] - délkové chyby jednotlivých měrek, si = 0,0002 mm - chyba ve styku dvou měrek, pi = 0,0002 mm - chyba ve styku sestavy měrek a předmětu, ∆h t = α . ( t − 20 ) .
n
∑ hi
[mm] - teplotní chyba sestavy měrek,
i =1
α = 11,5 . 10-6 K-1 - součinitel délkové roztažnosti, t [ºC] - teplota měrek. H = L . sin αn
∆α = − arctg
(z 2 − z1 ) l
α = αn + ∆α
Pro (z2-z1)<0 je ∆α>0 a pro (z2-z1)>0 je ∆α<0.
b) Měření drsnosti povrchu obrobené plochy Průměrná aritmetická úchylka profilu Ra je aritmetický průměr absolutních hodnot pořadnic Z(x) v rozsahu základní délky lr (obr.2): Ra =
1 . lr
lr
∫ Z( x )
dx
0
Největší výška profilu Rz je součet výšky Rp nejvyššího výstupku profilu a hloubky Rv nejnižší prohlubně profilu v rozsahu základní délky lr (obr.3).
10
Obr.2 Průměrná aritmetická úchylka profilu
Obr.3 Největší výška profilu
Obr.4 Profilometr Surftest 201
Obr.5 Princip metody světelného řezu
Obr.6 Odečítání a výpočet hodnoty Rz
c) Kontrola závitu třídrátkovou metodou Střední průměr závitu: 1 t α + . cot g − K 1 + K 2 [mm], d 2 = Md 2 − d D . 1 + α 2 2 sin 2 kde: Md2 [mm] - rozměr závitu přes drátky, dD [mm] - průměr drátků, t [mm] - rozteč závitu (u jednochodého závitu t=s, kde s je stoupání), 11
α [º] - vrcholový úhel teoretického profilu závitu, K1 [mm] - korekce s ohledem na úhel stoupání šroubovice, K2 [mm] - korekce s ohledem na měřicí tlak (pouze při velmi přesných měřeních).
Obr.7 Princip třídrátkové metody
Obr.8 Měření přes drátky pomocí mikrometru
Tab.1 Rozměry přes drátky pro metrický závit základní řady (d2 = MD2 - 2x) Velký průměr Stoupání Průměr Rozměr přes Hodnota závitu d [mm] s = t [mm] drátků dD [mm] drátky Md2 [mm] 2x [mm] 4 0,70 4,305 0,760 0,455 4,5 0,75 4,730 0,717 5,153 0,673 5 0,80 6 6,346 0,996 1,00 0,620 7 7,345 0,995 8 8,282 1,25 0,725 1,094 9 9,282 10 10,414 1,388 1,50 0,895 11 11,413 1,387 12 1,75 1,10 12,650 1,787 14 15,021 2,00 1,35 2,320 16 17,021 18 19,164 2,788 2,50 1,65 20 21,163 2,787 22 23,163 24 25,606 3,555 3,00 27 28,605 3,554 2,05 30 30,848 3,50 3,121 33 33,848 36 37,591 4,189 4,00 39 40,590 4,188 2,55 42 42,832 3,755 4,50 45,832 45 48 5,00 3,20 50,025 5,273
12
CVIČENÍ ČÍSLO: KROUŽEK:
TÉMA CVIČENÍ:
VYPRACOVAL:
TECHNOLOGICKÁ MĚŘENÍ
POŘADOVÉ ČÍSLO:
DATUM: KONTROLOVAL:
ZADÁNÍ: a) Rozměrová a technologická identifikace soustružnického nože Změřte základní rozměry a nástrojové úhly radiálního soustružnického nože a podle označování ISO identifikujte zadaný nástroj a použitou břitovou destičku. V elaborátu uveďte: • okótovaný náčrt měřeného radiálního nože, • kódové označení držáku a břitové destičky podle ISO s vysvětlením významu jednotlivých symbolů a popisem přiřazených údajů, • přehled použitých měřidel a pomůcek. b) Měření krouticího momentu a posuvové síly při vrtání Proveďte měření krouticího momentu a posuvové síly při vrtání šroubovitými vrtáky různých průměrů pomocí tenzometrického dynamometru. V elaborátu uveďte: • stručný popis metody měření, • řezné podmínky (průměry vrtáků D, řezná rychlost vc, posuv na otáčku f), • tabulku výsledků měření, • grafické závislosti Mk = f (D) a Ff = f (D). c) Měření řezné síly nepřímou metodou při frézování rovinné plochy Změřte celkovou řeznou sílu Fc při frézování rovinné plochy frézovací hlavou, nepřímou metodou pomocí wattmetrické soustavy. V elaborátu uveďte: • specifikaci použitého nástroje (průměr D, počet zubů z, použité břitové destičky), • specifikaci obráběného materiálu, • řezné podmínky (řezná rychlost vc, hloubka odebírané vrstvy ap, posuv na zub fz, posuv na otáčku fn, posuvová rychlost vf), • tabulku výsledků měření, • grafickou závislost Fc = f (ap).
13
a) Rozměrová a technologická identifikace soustružnického nože
Obr.1 Označování držáků s vyměnitelnými břitovými destičkami ze slinutých karbidů
14
Obr.2a Označování vyměnitelných břitových destiček ze slinutých karbidů
15
Obr.2b Označování vyměnitelných břitových destiček ze slinutých karbidů
16
Obr.3a Měření úhlu hřbetu
Obr.3b Měření úhlu hřbetu
Obr.4a Měření úhlu čela
Obr.4b Měření úhlu čela
Obr.5 Měření úhlu nastavení
17
Obr.6a Měření úhlu špičky
Obr.6b Měření úhlu špičky
b) Měření krouticího momentu a posuvové síly při vrtání Celková řezná síla na vrtáku: Fc = Fc = C Fc . D
x
Fc
.f
y
Fc
Fc F + c [N], 2 2
[N],
kde: D [mm] - průměr vrtáku, f [mm] - posuv na otáčku, CFc [-] - konstanta, xFc, yFc [-] - exponenty. Celková posuvová síla na vrtáku: Ff = Ff = C Ff . D
xF
f
.f
yF
f
Ff F + f [N], 2 2
[N],
Obr.7 Složky řezné síly na vrtáku
kde: D [mm] - průměr vrtáku, f [mm] - posuv na otáčku, CFf [-] - konstanta, xFf, yFf [-] - exponenty.
18
Celková pasivní síla na vrtáku: Fp = Krouticí moment: M k = 2 .
Fp 2
−
Fp 2
= 0 [N].
x y y Fc D 1 x . = . C Fc . D Fc . s Fc . D = C M . D M . f Fc [N mm], 2 4 4
kde: D [mm] - průměr vrtáku, f [mm] - posuv na otáčku, 1 konstanta C M = . C Fc , exponent x M = x Fc + 1 . 4
Obr.8 Schéma měřicí aparatury Tab.1 Cejchování posuvové síly Ff, pákový převod 1:10 Závaží Naměřená hodnota [dílky] Dílčí [kg] Celkem [kg] Zatěžování Odlehčování Střední hodnota 0 0 1 1 1 2 1 3 2 5 3 8 3 11 5 16 5 21 19
Síla Ff [N]
Obr.9 cejchovací křivky pro posuvovou sílu Ff
20
Obr.10 Cejchovací křivky pro krouticí moment Mk
21
Tab.2 Cejchování krouticího momentu Mk, pákový převod 1:45 Závaží Naměřená hodnota [dílky] Dílčí [g] Celkem [g] Zatěžování Odlehčování Střední hodnota 0 0 100 100 100 200 100 300 100 400 200 600 200 800 200 1000 200 1200 500 1700
Moment Mk [Nmm]
Obr.11 Tenzometrický dynamometr s cejchovacími závažími
22
Obr.12 Tenzometrický dynamometr s cejchovacími závažími - detail
23
Obr.13 Tenzometrický dynamometr - detail cejchování posuvové síly
Obr.14 Tenzometrický dynamometr - detail cejchování krouticího momentu
24
Tab.3 Naměřené hodnoty Ff a Mk Průměr Otáčky Řezná Posuv na vrtáku vrtáku rychlost otáčku -1 -1 D [mm] n [min ] vc [m min ] f [mm]
Posuvová síla Ff [dílky]
[N]
Krouticí moment Mk [dílky]
[Nmm]
c) Měření řezné síly při frézování rovinné plochy nepřímou metodou Celkový příkon stroje při obrábění: P = Pc + P0 [kW], kde: Pc [kW] - řezný výkon, P0 [kW] - příkon stroje při běhu naprázdno. Řezný výkon: Pc = P - P0 [kW]. Odečítání na wattmetru: P ≡ P0 = α . K . 10-3 [kW], kde: α [W] - údaj wattmetru při nastaveném rozsahu přístroje, K [-] - konstanta wattmetru. Fc . v c [kW], 6 . 10 4 kde: Fc [N] - celková řezná síla, vc = π . D . n . 10-3 [m min-1] - řezná rychlost, D [mm] - průměr nástroje, n [min-1] - otáčky nástroje. Řezný výkon: Pc =
6 . 10 4 . Pc Celková řezná síla: Fc = [N]. vc Posuvová rychlost: vf = fz . z . n [mm min-1], kde: fz [mm] - posuv na zub, z [-] - počet zubů nástroje, n [min-1] - otáčky nástroje. Tab.4 Naměřené hodnoty výkonu a řezné síly Fc Posuv Celkový příkon Příkon naprázdno ap Č. vf fz 1) 2) 1) 2) [mm] [mm min-1] [mm] α [W] P [kW] α [W] P0 [kW] 1 2 3 4 5 6 7 8 Pozn.: 1) odečtená hodnota, 2) přepočítaná hodnota 25
Pc [kW]
Fc [N]
Obr.15 Wattmetrická souprava
26
CVIČENÍ ČÍSLO: KROUŽEK:
TÉMA CVIČENÍ:
VYPRACOVAL:
SOUSTRUŽENÍ
POŘADOVÉ ČÍSLO:
DATUM: KONTROLOVAL:
ZADÁNÍ: a) Geometrická přesnost univerzálního hrotového soustruhu - ČSN ISO 1708 Proveďte kontrolu geometrické přesnosti univerzálního hrotového soustruhu a změřte vybrané hodnoty podle normy ČSN ISO 1708: • vyplňte předepsaný protokol ve sloupci naměřených úchylek, • uveďte přehled použitých měřidel a jejich přesnost, • komentujte měření porovnáním dovolených a naměřených hodnot mezních úchylek. b) Soustružení šroubové drážky na univerzálním hrotovém soustruhu: • nakreslete schéma soustružení šroubové drážky, • navrhněte převodový poměr a zvolte kola na lyře, • uveďte obráběcí stroj, obráběný materiál a použité řezné podmínky, • nakreslete výkres součásti se šroubovou drážkou, okótujte jednotlivé rozměry. c) Soustružení tvarových ploch: • nakreslete schéma mechanického a hydraulického kopirovacího zařízení, • změřte vybrané rozměry obrobku vyrobeného kopírováním a nakreslete jeho výkres s okótovanými rozměry, • popište metody kopírování na soustruhu a uveďte jejich výhody a nevýhody.
27
PROTOKOL O ZKOUŠCE GEOMETRICKÉ PŘESNOSTI HROTOVÉHO SOUSTRUHU Typové označení: Výrobní číslo stroje:
Výška špiček:
Inventární číslo stroje:
Délka soustružení:
Číslo
Schéma
Předmět A - LOŽE Ověření vyrovnání vodicích ploch do vodorovné roviny: a) V podélném směru - přímost vodicích ploch ve svislé rovině.
G1
Mezní úchylka [mm] Dovolená Naměřená 0,02 (vodicí plochy jen vypouklé)
0,04/1000 b) V příčném směru - rovnoběž- změna sklonost vodicích ploch ve svislé nu rovině.
C - VŘETENÍK:
a) 0,01
G4
b) 0,02 a) měření osového pohybu, včetně osob) měření čelního házení opěrné vého pohybu plochy vřetena.
G5
Měření obvodového házení vnější středicí plochy vřetena.
G6
Měření obvodového házení kuželové dutiny vřetena: a) u vřetena, b) na konci trnu.
G7
Kontrola rovnoběžnosti osy vřetena s podélným pohybem suportu, měřená v délce D/2, nebo nejvýše 300 mm: a) v rovině vodorovné, b) v rovině svislé.
28
0,01
a) 0,01 b) 0,02 pro vzdálenost 300 mm
a) 0,015/300 konec vychýlen jen dopředu b) 0,020/300 konec vychýlen jen nahoru
Číslo
Schéma
Mezní úchylka [mm] Dovolená Naměřená
Předmět
Měření obvodového házení upinacího hrotu vřeteníku.
G8
D - KONÍK Kontrola rovnoběžnosti pohybu suportu s hrotovou objímkou: a) v rovině vodorovné, b) v rovině svislé.
G9
E - HROTY
G11
Kontrola rozdílu výšky hrotů vřeteníku a koníku.
0,015
a) 0,015/100 konec vychýlen jen dopředu b) 0,020/100 konec vychýlen jen nahoru
0,04 hrot koníku jen výše než hrot vřeteníku
F - NOŽOVÉ SANĚ Kontrola rovnoběžnosti podélného pohybu nožových saní s osou vřetena.
G12
Datum:
0,04/300
Kontroloval:
Pozn.: Zpracováno podle ČSN ISO 1708 pro vybrané pozice měření. Mezní úchylky stanoveny pro kategorii „Ostatní soustruhy“, D ≤ 800 a 500 < L ≥ 1000. 29
Obr.1 Vodováha
Obr.2 Odečítání na vodováze
Obr.3 Digitální vodováha
30
Obr.4 Číselníkové úchylkoměry a) standardní, b) digitální, c) páčkový
Obr.5 Měření geometrické přesnosti hrotového soustruhu 31
b) Soustružení šroubové drážky
Obr.6 Soustružení šroubové drážky Posuvová rychlost: vf = no . so = nš . sš [mm min-1], kde: no [min-1] - otáčky obrobku, so [mm] - stoupání soustružené šroubové drážky, nš [min-1] - otáčky vodicího šroubu soustruhu, sš [mm] - stoupání vodicího šroubu soustruhu. so n = š [-], sš no kde: ik [-] - převodový poměr výměnných kol, ip [-] - převodový poměr posuvové převodovky. Převodový poměr: i = i k . i p =
Převodový poměr výměnných kol: i k = ik =
s /s so Z i = o š = = 1 [-], nebo: ip ip i p . sš Z2 n /n nš Z i = š o = = 1 [-], ip ip i p . no Z2
kde: Z1 [-], Z2 [-] - počet zubů výměnných ozubených kol.
32
c) Soustružení tvarových ploch
Obr.7 Mechanické kopirovací zařízení
Obr.8 Mechanické kopirovací zařízení
Obr.9 Hydraulické kopirovací zařízení
33
Obr.10 Hydraulické kopirovací zařízení
Obr.11 Hydraulické kopirovací zařízení 34
Obr.12 Hydraulické kopirovací zařízení
35
CVIČENÍ ČÍSLO: KROUŽEK:
TÉMA CVIČENÍ:
VYPRACOVAL:
FRÉZOVÁNÍ
POŘADOVÉ ČÍSLO:
DATUM: KONTROLOVAL:
ZADÁNÍ: a) Dělicí přístroj a jeho použití - dělení přímé, nepřímé, diferenční Prostudujte základní způsoby dělení na univerzálním dělicím přístroji (dělení přímé, nepřímé, diferenční). Proveďte dělení obvodu součásti na ….. dílů diferenčním způsobem. V elaborátu uveďte: • schématický náčrt jednotlivých způsobů dělení a vztahy potřebné pro seřízení dělicího přístroje, • výpočet otáček kliky, převodový poměr a návrh výměnných ozubených kol Z1 až Z4 pro zadaný počet dílů. b) Seřizování frézovací hlavy Prostudujte způsoby seřizování nástrojů na seřizovacím přístroji Somet SDJ 300. Proveďte osazení frézovací hlavy průměru D=125 mm s počtem zubů z=7, ČSN 22 2472, vyměnitelnými břitovými destičkami TPCN 2204 PD-TR ze slinutého karbidu P30. Proměřte čelní házení jednotlivých zubů (destiček) a programovací hodnotu X seřizované frézovací hlavy. V elaborátu uveďte: • schématický náčrt měření čelního házení, • naměřenou hodnotu X pro seřízený nástroj, • tabulku naměřených hodnot čelního házení pro jednotlivé zuby a jejich grafické vyjádření. c) Měření a vyhodnocení opotřebení vyměnitelné břitové destičky ze slinutého karbidu Prostudujte charakter opotřebení břitů jednobřitých i vícebřitých nástrojů pro obrábění kovových materiálů a jeho vyhodnocování. Proměřte hřbetní opotřebení VB u vyměnitelné břitové destičky SNUN 120408 ze slinutého karbidu S20 (P20). Podmínky obrábění: − obráběcí stroj: univerzální hrotový soustruh SU 50A-SP, − nožový držák: CSRNR 2525 M12, − geometrie: κr = 45º, αo = 6º, γo = -6º, λs = -6º, − obráběný materiál: ocel 12 050.1, třída obrobitelnosti 14b, − řezné podmínky: řezná rychlost vc = 200 m min-1, šířka záběru ostří ap = 1,5 mm, posuv na otáčku f = 0,22 mm, − doba obrábění jednotlivými břity destičky: t = 1,5; 2,5; 5,0; 7,5; 10; 15 a 20 minut, − obrábění za sucha. V elaborátu uveďte: • schéma měření opotřebení VB v zorném poli dílenského mikroskopu, • tabulku naměřených hodnot, • grafické vyhodnocení časového průběhu opotřebení VB = f (t).
36
a) Univerzální dělicí přístroj Dělení přímé Počet roztečí, o které je třeba pootočit obrobek vzhledem k dělicí desce: n t =
p , z
kde: z - počet dílů, na které je dělen obvod obrobku, p = 24 - počet děr (zářezů) na dělicí desce přístroje. z nt
2 12
3 8
4 6
6 4
8 3
12 2
24 1
Dělení nepřímé (obr.1) 1 z
nw = i=
nw 1 1 1 = . = nk z nk 40
⇒
nk =
40 z
kde: nw - počet otáček obrobku (1), nk - počet otáček kliky (3), z - počet dílů, na které je dělen obvod obrobku, i = 1/40 - převodový poměr šnekového převodu (2) dělicího přístroje. Příklad: z = 26 nk =
40 40 14 7 21 = =1 =1 1 z 26 26 13 39
Zlomek je upraven tak, že v jeho jmenovateli je počet děr, které se nacházejí na některé z roztečných kružnic dělicí desky (v daném případě 39). Z výsledku je zřejmé, že klikou je třeba otočit o jednu celou otáčku a pak ještě o 21 děr (omezeno rozevřením stavitelných nůžek) na roztečné kružnici s 39 děrami.
Obr.1 Dělení nepřímé
Obr.2 Dělení diferenční
37
Obr.3 Univerzální dělicí přístroj
Obr.4 Univerzální dělicí přístroj - dělicí deska a stavitelné nůžky
38
Obr.5 Převod s ozubenými koly Z1 až Z4, včetně vloženého kola Zv Dělení diferenční - vyrovnávací (obr.2) Počet otáček obrobku pro dělení obvodu na z dílů: n w =
1 z
Počet otáček kliky pro dělení obvodu obrobku na z dílů nepřímým dělením: n k =
40 z
Počet otáček kliky pro dělení obvodu obrobku na nejbližší menší (větší) počet dílů (z') nepřímým dělením: 40 , nk = , z Převodový poměr mezi sklíčidlem, ve kterém je upnut obrobek a dělicí deskou: i=
n Z1 Z 3 . = d Z 2 Z4 nw
⇒
nd = n w .
Z1 Z 3 1 . = nw . i = . i Z 2 Z4 z
kde: nd - počet otáček dělicí desky (4), nw - počet otáček obrobku (1), Z1, Z2, Z3, Z4 - počet zubů výměnných kol ozubeného převodu (5). Celkové pootočení kliky pro požadované dělení obvodu obrobku na z dílů: nk = nk' + nd, po dosazení
40 40 1 = , + . i , z toho z z z
z 40 40 i= − , . z = 40 . 1 − , a dále z z z
39
Z z Z 40 . 1 − , = 1 . 3 . z Z2 Z4 Pokud bude mít levá stana rovnice kladnou hodnotu, dělicí deska se bude otáčet ve smyslu otáčení kliky, při záporné hodnotě se dělicí deska bude otáčet proti smyslu otáčení kliky. Smysl otáčení dělicí desky lze změnit pomocí vloženého ozubeného kola s libovolným počtem zubů Zv (toto kolo nemá vliv na nastavený převod i). b) Seřizování frézovací hlavy Seřizovací přístroj Somet SDJ 300 (obr.6) je určen pro seřizování rotačních nástrojů mimo obráběcí stroj (NC a CNC vyvrtávačky, vrtačky, frézky a obráběcí centra). Umožňuje seřizování nástroje ve vodorovné a svislé ose (obr.7). Ve vodorovné ose lze seřídit vyosení břitu (břitů) nástroje, včetně obvodového házení jednotlivých břitů, ve svislé ose délku nástroje, včetně čelního házení jednotlivých břitů. Indikace polohy sledovaných částí nástroje ve vodorovném směru se provádí pomocí somkátoru s plochým dotykem, indikace polohy ve svislém směru se provádí pomocí číselníkového úchylkoměru.
Obr.6 Seřizovací přístroj Somet SDJ 300
40
Hlavní technické parametry přístroje: • rozsah měřených průměrů nástroje: 6 až 300 mm, • rozsah měřených délek nástroje: 40 až 500 mm, • přesnost odečítání ve vodorovné ose: 0,002 mm, • přesnost odečítání ve svislé ose: 0,01 mm, • chyba přesnosti nastavení ve vodorovné ose, ve výšce 250 mm: ± 0,01 mm, • maximální hmotnost seřizovaných nástrojů: 50 kg.
Obr.7 Seřizování frézovací hlavy
Obr.8 Schéma měření čelního házení zubů frézovací hlavy
41
Tab.1 Naměřené hodnoty čelního házení Číslo zubu 1 2 3 Čelní házení [mm] 0,00 0,02 0,03
4 -0,08
5 0,17
6 0,03
7 0,02
Obr.9 Naměřené hodnoty čelního házení d) Měření a vyhodnocení opotřebení Formy opotřebení Vzhled břitu nástroje ze slinutého karbidu se všemi typickými formami opotřebení (1 - fazetka opotřebení na hřbetě, 2 - výmol na čele, 3 - primární hřbetní rýha, 4 - sekundární (oxidační) hřbetní rýha, 5 - rýha na čele) je uveden na obrázku číslo 10, opotřebené plochy nástroje ze slinutého karbidu jsou dokumentovány na obrázku č.11.
Obr.10 Formy opotřebení břitu nástroje z SK
Obr.11 Opotřebený břit nástroje z SK
42
Kritéria opotřebení Kritéria, kterými je opotřebení kvantifikováno, jsou uvedena na obrázku č.12 (nejčastěji užívaná kritéria, VB - šířka fazetky opotřebení na hřbetě, KT - hloubka výmolu na čele, KVy - radiální opotřebení špičky, jsou zvýrazněna většími písmeny). Kritérium KVy je významné zejména u dokončovacích operací, protože způsobuje změnu rozměru obrobené plochy. Označování jednotlivých kritérií odpovídá místním zvyklostem, které se poněkud liší od normy ČSN ISO 3685, která označuje kritéria opotřebení na hřbetě VBC (VC na obrázku č.1.5), VBB (VB), VBB max (VBmax) a VBN (VN).
Obr.12 Kritéria opotřebení řezného nástroje
Obr.13 malý dílenský mikroskop pro měření hřbetního opotřebení
43
Ukázky měření hodnot hřbetního opotřebení Hodnoty VB jsou v praxi měřeny pomocí malého dílenského mikroskopu (obr.13) tak, že se nitkový kříž nastaví do základní polohy, na čáru představující čelo nástroje, a poté se přesune do polohy, kde se kryje s měřeným kritériem opotřebení (ukázky jsou uvedeny na obrázcích číslo 14 až 19). Naměřené hodnoty jsou vynášeny do závislostí VB=f(čas) - viz příklady na obrázcích číslo 20 a 21.
Obr.14 Pravidelná nízká hodnota VB
Obr.15 Poměrně pravidelná nízká hodnota VB, vylomené ostří
Obr.16 Pravidelná vysoká hodnota VB
Obr.17 Nízká hodnota VB kombinovaná s vysokou hodnotou VBmax
Obr.18 Převládající hodnota VBmax
Obr.19 Převládající hodnoty VC a VBmax
44
Obr.20 Časový průběh křivek opotřebení při obrábění ložiskové oceli
Obr.21 Časový průběh křivek opotřebení při obrábění oceli 12 050.1
Tab.2 Naměřené hodnoty hřbetního opotřebení Řezná Posuv Strana VDSK/ Šířka záběru rychlost v na otáčku c břit ostří ap [mm] -1 [m min ] f [mm] 1/1 1/2 1/3 0,22 1,5 200 1/4 2/1 2/2 2/3
45
Doba obrábění t [min] 1,5 2,5 5,0 7,5 10 15 20
VB [mm]
CVIČENÍ ČÍSLO: KROUŽEK:
TÉMA CVIČENÍ:
VYPRACOVAL:
BROUŠENÍ A VÁLEČKOVÁNÍ
POŘADOVÉ ČÍSLO:
DATUM: KONTROLOVAL:
ZADÁNÍ: a) Brousicí nástroje - druhy, označování, vyvažování, upínání Prostudujte nástroje pro broušení z hlediska druhů, označování, vyvažování a upínání. V elaborátu uveďte: • způsob označování brousicích kotoučů s vysvětlením významu jednotlivých symbolů, • schéma postupu statického vyvažování brousicího kotouče, • zásady bezpečnosti práce při broušení. b) Brousicí stroje a charakteristické práce Prostudujte brousicí stroje (brusky) a charakteristické práce, které jsou na nich realizovány. V elaborátu uveďte: • přehled brousicích strojů a charakteristických operací, které lze na nich realizovat (bruska do kulata, bezhrotá bruska, bruska na díry, rovinná bruska), • přehled způsobů upínání brousicích kotoučů. c) Statické válečkování obrobeného povrchu Prostudujte problematiku úpravy obrobeného povrchu válečkováním a proveďte praktické zkoušky zaměřené na vyhodnocení závislosti drsnosti válečkovaného povrchu na přítlačné síle. V elaborátu uveďte: • schéma válečkovací hlavy, • schématický náčrt obrobku, • tabulku naměřených hodnot, • grafickou závislost drsnosti válečkovaného povrchu na přítlačné síle, • komentář k získaným výsledkům.
46
a) Brousicí nástroje Základní dělení brousicích nástrojů: • brousicí kotouče, • brousicí segmenty, • brousicí a obtahovací kameny, pilníky, • honovací a superfinišovací kameny, • řezací kotouče. Brousicí kotouče se označují podle ČSN ISO 0525 (22 4503) z hlediska tvaru, rozměrů, specifikace složení a maximální obvodové rychlosti. Konkrétní označení tvaru brousicích kotoučů je dáno typem kotouče, doplněným u plochých kotoučů podle potřeby také označením profilu obvodu. Příklad pro plochý brousicí kotouč (1), vnější průměr 300 mm, tloušťka 50mm, průměr upinací díry 76 mm, brousicí materiál umělý korund, velikost zrna 36, tvrdost L, struktura (sloh) 5, pojivo keramické, maximální pracovní obvodová rychlost 35 m s-1:
1 - 300 x 50 x 76 - A 36 L 5 V - 35 m s-1
Obr.1 Základní typy brousicích kotoučů
47
Tab.1 Značení materiálů kotoučů Vyjádření Al2O3 bílý Al2O3 červený (barvený) Al2O3 manganový Al2O3 legovaný oxidem Fe a Ti Al2O3 růžový Al2O3 zirkonový Al2O3 polokřehký, keramizovaný Al2O3 mikrokrystalický Al2O3 polokřehký Al2O3 hnědý SiC zelený SiC černý
Značení ČSN ISO 525 ČSN 22 4501 (22 4503) (staré značení) A99B A99 A98M A98T A98 A97E A A97K A97M A97P A96 C49 C C48
Tab.2 Značení zrnitosti kotoučů Vyjádření Velmi hrubá Hrubá Střední Jemná Velmi jemná Zvlášť jemná
Značení ČSN ISO 525 (22 4503) ČSN 22 4501 (staré značení) není 315, 250 ,200, 160 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 22, 24 125, 100, 80, 63 30, 36, 40, 46, 54, 60 50, 40, 32, 25 70, 80, 90, 100, 120, 150, 180 20, 16, 12, 10 220, 240, 280, 320, 360, 400, 500, 600, 8, 6, 5 800, 1000, 1200 není 4, 3, M 32, M 22, M 15
Tab.3 Značení kotoučů podle tvrdosti Vyjádření Velmi měkký Měkký Střední Tvrdý Velmi tvrdý Zvlášť tvrdý
Značení ČSN ISO 525 (22 4503) ČSN 22 4501 (staré značení) není G, H A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K I, J, K L, M, N, O, P, Q L, M, N, O R, S, T, U, V, W, X, Y, Z P, Q, R, S není T, U není V, W, Z
Tab.4 Značení kotoučů podle struktury Vyjádření Velmi hutný Hutný Polohutný Pórovitý Velmi pórovitý Zvlášť pórovitý
Značení ČSN ISO 525 (22 4503) ČSN 22 4501 (staré značení) 1, 2 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 3, 4 10, 11, 12, 13, 14, 5, 6 v případě požadavků i vyšší 7, 8 9, 10 11, 12, 13
48
Tab.5 Značení pojiva kotoučů Vyjádření Keramické (kaolín + živec + mastek) Silikátové (hlína + křemičitý prach + vodní sklo) Magnezitové (uhličitan hořečnatý + chlorid hořečnatý) Pryžové Pryžové s textilní výztuží Umělá pryskyřice Umělá pryskyřice s textilní výztuží Šelakové Polyuretanové
Značení ČSN ISO 525 ČSN 22 4501 (22 4503) (staré značení) V V není S MG MG R R RF RF B B BF BF, BF-Flex E E není U
Obr.2 Schéma statického vyvažování brousicího kotouče 1-brousicí kotouč, 2-nevyvážená hmota, 3-upinací příruby s drážkami pro vyvažovací tělíska, 4-vyvažovací tělíska, 5-vyvažovací stojánek Všeobecné zásady pro volbu brousicích kotoučů: • pro větší úběr materiálu se volí hrubší zrnitost, • pro tvrdší broušený materiál se volí měkčí kotouč, • pro broušení materiálů se sklonem k zanášení kotouče (měď, mosaz, hliník apod.) se volí měkký brousicí kotouč s hrubou zrnitostí, • čím větší je styčná plocha kotouče s obrobkem, tím má mít kotouč hrubší zrnitost a nižší tvrdost, • pro broušení materiálů citlivých na teplotní změny se volí měkčí kotouč, • pro broušení přerušovaných ploch se volí tvrdší kotouč, • pro broušení děr se volí měkčí kotouč než pro broušení vnějších válcových ploch, • pro broušení obrobku čelem kotouče se volí měkčí kotouč než pro broušení obvodem kotouče. 49
Základní pravidla bezpečnosti práce při broušení: • Pracovní obvodová rychlost kotouče nesmí překročit maximální povolenou hodnotu. U stojanových brusek při různých průměrech brousicích kotoučů se počet otáček řídí podle kotouče s největším průměrem. • K upínání kotoučů se musí používat jen předepsané příruby a podložky. Obě použité příruby musí mít stejný průměr. • Před upnutím se kotouč musí pečlivě prohlédnout, zda nemá trhlinky. Jasný zvuk při lehkém poklepu je důkazem, že kotouč není poškozen. • Brousicí kotouč se musí nechat nasunout na hřídel volně, bez použití větší síly. • Šrouby (matice) upinacích přírub se musí dotahovat rovnoměrně, bez použití větší síly. • Brusky musí být opatřeny ochranným krytem, stojanové brusky též stavitelnou podpěrkou. • Vůle mezi podpěrkou a brousicím kotoučem nesmí být větší než 3 mm. • Před broušením je třeba nově upnutý kotouč vyzkoušet při chodu naprázdno při pracovních otáčkách, nejméně po dobu 5 minut. Ochranný kryt pracovního prostoru musí být uzavřený a brusič musí stát mimo rovinu rotace kotouče. • Brousicí kotouč je dovoleno orovnávat jen zvlášť k tomuto účelu určeným orovnávacím nástrojem. • Při broušení a orovnávání kotouče je třeba vždy používat ochranné brýle.
Obr.3 Statického vyvažování brousicího kotouče
50
b) Brousicí stroje a charakteristické práce
Obr.4 Upínání brousicích kotoučů s průměrem větším než 200 mm a) plochý kotouč s velkým průměrem upinací díry, b) široký kotouč pro bezhrotou brusku (1brousicí kotouč, 2-příruba, 3-upinací prstenec, 4-šroub, 5-vyvažovací závaží, 6-měkká podložka), c) prstencový kotouč (1-brousicí kotouč, 2-lícní deska, 3-lepicí tmel)
Obr.5 Rovinná bruska BPH300 51
Obr.6 Bruska do kulata
Obr.7 Přídavné vřeteno pro broušení děr na brusce do kulata
52
Obr.8 Příklady broušení
53
Obr.9 Bezhrotá bruska (podávací kotouč vlevo, brousicí kotouč vpravo) c) Statické válečkování obrobeného povrchu Statické válečkování: k plastické deformaci povrchu dochází statickým působením tvářecích sil, válečkovací nástroj je s povrchem součásti v průběhu operace v nepřetržitém kontaktu. Přítlačná síla je buď konstantní nebo se v průběhu válečkování pozvolna mění. Dynamické válečkování: k plastické deformaci povrchu dochází působením řady časově omezených silových impulzů válečkovacího tělesa, které zvolenou frekvencí působí na válečkovaný povrch.
Obr.10 Schéma válečkovací hlavy 54
Obr.11 Válečkování - pohled zboku
Obr.12 Válečkování - pohled shora 55
Tab.6 Válečkování Měření Otáčky obrobku nw [min-1] Obvodová rychlost obrobku [m min-1] Posuvová rychlost hlavy [mm min-1] Přítlačná síla [dílky] Výchozí drsnost Rav [µm] Konečná drsnost Rak [µm] Výchozí průměr obrobku Dv [mm] Konečný průměr obrobku Dk [mm]
1
Obr.13 Nástroj pro válečkování válcové díry
Obr.15 Nástroj pro válečkování čelní plochy mezikruží
2
3
4
Obr.14 Nástroj pro současné válečkování dvou válcových děr různého průměru
Obr.16 Nástroj pro válečkování kuželové díry
Obr.17 Nástroj pro válečkování vnější kuželové plochy
Obr.18 Nástroj pro válečkování vnitřní kuželové plochy
56
CVIČENÍ ČÍSLO: KROUŽEK:
TÉMA CVIČENÍ:
VYPRACOVAL:
VÝROBA OZUBENÍ
POŘADOVÉ ČÍSLO:
DATUM: KONTROLOVAL:
ZADÁNÍ: a) Nástroje pro výrobu ozubení; měření vybraných parametrů ozubeného kola Prostudujte jednotlivé druhy nástrojů používaných při výrobě ozubených kol. Změřte vybrané parametry zadaného čelního ozubeného kola s přímými zuby (rozměr přes zuby M podle ČSN 01 4675 a úchylku obvodového házení ∆eb ve formě polárního diagramu). V elaborátu uveďte: • schéma měření zadaných parametrů s vyznačením hodnot, • potřebné výpočtové vztahy, • seznam použitých měřidel a pomůcek, • vyhodnocení měření, včetně odpovídajícího komentáře. b) Frézování čelních ozubených kol se šikmými zuby dělicím způsobem •
Nakreslete schéma výroby čelního ozubeného kola se šikmými zuby dělicím způsobem. • Určete hlavní parametry výroby čelního ozubeného kola se šikmými zuby v levé šroubovici, když je dáno: modul mč=1,5 mm, počet zubů z=66, úhel sklonu šroubovice β= 22º52', stoupání posuvového šroubu stolu frézky sš= 5 mm. c) Frézování čelních ozubených kol s přímými zuby odvalovacím způsobem Nakreslete schématicky princip výroby ozubených kol s přímými zuby frézováním odvalovacím způsobem. d) Obrážení čelních ozubených kol s přímými zuby kotoučovým nožem odvalovacím způsobem Nakreslete schématicky princip výroby ozubených kol s přímými zuby obrážení odvalovacím způsobem.
57
a) Nástroje pro výrobu ozubení
Obr.1 Nástroje pro výrobu ozubených kol 1 - kotoučová modulová fréza pro frézování dělicím způsobem, 2 - fréza pro frézování odvalovacím způsobem, 3 - hřebenový nůž pro obrážení metodou Maag, 4 - kotoučový nůž pro obrážení metodou Fellows, 5 - ševingovací kolo pro dokončování nekalených kol
Obr.2 Čepová modulová fréza pro frézování dělicím způsobem (vhodná i pro výrobu kol se šípovitými zuby)
58
Obr.3 Dvoumodulová fréza pro frézování odvalovacím způsobem povlakovaná TiN
Obr.4 Čelní frézovací hlavy Oerlikon pro výrobu kuželových kol s hypoidním ozubením
Obr.5 Detail zubů ševingovacího kola 59
a) Měření vybraných parametrů ozubeného kola Rozměr přes zuby Teoretická hodnota rozměru přes zuby pro kola s přímými zuby: M = m . [ π . cos α . ( z' – 0,5 ) + z . cos α . ev α ) ] [mm], Pro korigovaná kola: Mkor = M ± 2 . xm . sin α [mm], kde: m [mm] - modul ozubení, α [º] - úhel záběru, z [-] - počet zubů měřeného kola, z' [-] - počet zubů, přes které se měří, xm [mm] - posunutí základního profilu, znaménko + platí pro posunut´základního profilu směrem od středu kola (pro +V kolo), znaménko – platí pro posunutí základního profilu směrem ke středu kola (pro –V kolo). Počet zubů, přes které se měří: z' =
z.α + 0, 5 180 o
Obr.6 Měření rozměru přes zuby (aby vznikla vůle, jsou horní i dolní mezní úchylka vždy záporné, δM=∆MD – ∆MH) Tab.1 Hodnoty rozměru přes zuby Číslo měření 1 2 M [mm] Tab.2 Hodnoty obvodového házení Číslo měření 1 2 Házení [mm]
3
3
4
4
60
5
5
6
7
8
Obr.7 Schéma měření obvodového házení
Obr.8 Vyhodnocení měření obvodového házení
b) Frézování čelních ozubených kol se šikmými zuby dělicím způsobem
Obr.9 Schéma frézování ozubeného kola se šikmými zuby
61
Obr.10 Frézování ozubeného kola se šikmými zuby Průměr roztečné kružnice: d = mč . z [mm], normálný modul: mn = mč . cos β [mm] ⇒ m č =
mn cos β
stoupání šroubovice zubů vyráběného kola: so =
π . z . mn π . z . mn π . z . mn π . d π . z . mč = [mm], = = = sin β tg β tg β tg β . cos β sin β . cos β cos β
převodový poměr: i = 40 .
sš Z Z = 1 . 3, so Z2 Z4
hodnota počtu zubů porovnávacího kola pro určení čísla modulové frézy: z n =
62
z . cos 3 β
c) Frézování čelních ozubených kol s přímými zuby odvalovacím způsobem
Obr.11 Frézování ozubeného kola s přímými zuby odvalovacím způsobem - schéma
Obr.12 Frézování ozubeného kola se šikmými zuby odvalovacím způsobem
Obr.13 Kinematické schéma odvalovací frézky na ozubení
63
d) Obrážení čelních ozubených kol s přímými zuby kotoučovým nožem odvalovacím způsobem
Obr.14 Obrážení ozubeného kola s přímými zuby odvalovacím způsobem - schéma
Obr.12 Obrážení ozubeného kola s přímými zuby odvalovacím způsobem
Obr.13 Kinematické schéma odvalovací obrážečky na ozubení OH4
64
