Alati i Naprave - OOČ 2016

ALATI I NAPRAVE I

Alati i naprave I • Nositelji kolegija: Prof.dr.sc. A. Stoić Predavanja: Prof.dr.sc. A. Stoić, dr.sc. J.Cumin • Vježbe: dr.sc. J. Cumin • predavanja – 2 sata tjedno, ukupno 30 sati vježbe – 1 sata tjedno, ukupno 15 sati

Popis preporučene literature • Rebec, B.: "Rezni alati" Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb, 1990. • Grizelj, B.: "Alati i naprave", Strojarski fakultet Slavonski Brod 2004. • S. Ekinović: Obrada rezanjem, Zenica 2011 • A. Stoić: Alati i naprave, podloge za praćenje predavanja , Slavonski Brod 2016.

Polaganje ispita Ispit se sastoji od: - Pisanog dijela ispita (teorija + zadatci) - Usmenog dijela ispita Kolokviji: - 2 dijela : - rezni alati - alati za deformiranje - ocjena – aritmetička sredina

Alati PODJELA: - Alati za rezanje – rezni alati (noževi, glodala, brusevi, ….) - Alati za preoblikovanje – štance, prese - Alati za praoblikovanje – kalupi za lijevanje, proizvodnju polimernih proizvoda, alati za kontinuiranu proizvodnju šipkastog materijala, …

Naprave - Za prihvat alata - Za prihvat obradaka - Predstavljaju vezu između stroja, alata i obradaka

Sadržaj kolegija Rezni alati 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Podjela i vrste reznih alata Troškovi vezani uz rezne alate, postojanost alata Materijali za izradu reznih alata, držača alata Geometrija rezne oštrice, oštrenje alata Podešavanje i kontrola reznih alata Stezanje i izmjena reznih alata Stezne naprave u obradi rezanjem

Alati za oblikovanje deformiranjem

TEHNOLOGIJA OBRADE MATERIJALA Tehnološka znanja (KNOW HOW) -Obrazovanje -Usavršavanje -Praktični rad

Tehnološka dokumentacija -Crteži (radionički) -Planiranje tehnoloških procesa -Liste – operacijske, instrukcijske plan rezanja, stezanja

Proizvodna sredstva - Alati – rezni, stezni , mjerni - Strojevi - upravljanje

Općenito o alatima Podjela alata : Prema namjeni alata tehnološki alati mjerni i kontrolni alati stezni alati Prema materijalu obratka alati za obradu metala alati za obradu drveta alati za obradu gume alati za obradu plastičnih materijala alati za obradu kamena, granita i sl ( u rudarstvu) Prema načinu - tehnologiji rada alata alati za obradu rezanjem – rezni alati – STANDARDNI OBLIK alati za obradu deformiranjem alati za lijevanje (kalupi) Alati imaju funkcialati za injekcijsko prešanje (kalupi) onalan oblik - formu SPECIJALNI OBLIK

Podjela alata : Prema upotrebi – pogonskoj energiji ručni alati strojni alati Prema izvedbi standardni (univerzalni) alati specijalni alati Prema uvjetima upotrebe jednokratni alati višekratni Osnovni zadatak alata (tehnoloških) je formirati oblik obradka. Alati imaju iznimno veliki značaj u proizvodnji jer su posrednici između stroja i obratka. (kao što su npr. gume za vozilo ili tračnice za vlakove ili krila za avione) Alatima se prenosi energija sa stroja na obradak, prenosi se oblik i u velikoj mjeri utječu na točnost izrade proizvoda.

REZNI ALATI Rezni alat je alat kojim ručno ili na stroju obrađujemo materijal rezanjem.

Rezni alati mogu biti: 1. Alati za RAZDVAJANJE MATERIJALA (sječenje) koji u izravnom dodiru razdvajaju materijal sječenjem pomoću oštrice u obliku klina, bez odvajanja čestica (npr: noževi na škarama, žigovi i matrice štanci); 2. Alati za ODVAJANJE MATERIJALA u izravnom dodiru režu materijal odvajanjem čestica pomoću oštrice u obliku klina (npr: tokarski nož, glodalo, svrdlo); 3. Alati za ODNOŠENJE MATERIJALA bez izravnog dodira obratka i rezne oštrice obrađuju materijal odnošenjem čestica korištenjem energije (npr:elektroda za elektroerozijsku obradu).

RAZVOJ I UPOTREBA ALATA Razvoj alata određuje prije svega obradak svojom geometrijskim značajkama, ali i stroj svojom snagom kinematikom i dr. Alati tijekom svog vijeka prolaze tri faze: proizvodnja, upotreba (uključuje i održavanje) i recikliranje. Proizvođači alata trebaju osigurati što bolja eksploatacijska svojstva ali i brinuti o zbrinjavanju neupotrebljivih alata. Uvjeti upotrebe (korištenja) alata utječu u najvećoj mjeri na ostvarenje dobiti i rentabilnost poslovanja . Alati nisu resursi samo firme u kojima se eksploatiraju već i proizvođača alata. Za pojedine specijalne alate postoji mogućnost najma i na taj se način smanjuje ukupni trošak alata. PROIZVOĐAČ

DOBAVLJAČ

KUPAC (KORISNIK)

Opće napomene vezane uz rezne alate: - Zahtijevi na rezne alate 1. Suvremeni uvjeti obrade - pad cijene reznog alata po reznoj oštrici, smanjenje postojanosti alata kod skupljih strojeva (veće brzine) 2. Poboljšanje reznih svojstava – veća otpornost na trošenje i veće brzine rezanja, nepovoljno je smanjenje ekonomične postojanosti alata tj. Povećava se ekonomična brzina rezanja 3. Trajanje procesa rezanja – mala brzina generira veću postojanost i manje troškove izmjene alata, nepovoljno je duže trajanje procesa (povećava se trošak plaća i trošak zauzeća strojeva) 4. Gruba obrada – zahtijev: minimalno komadno vrijeme i minimalni troškovi obrade 5. Završna (fina) obrada – zahtijev: manja hrapavost, manje tolerancijsko polje

Što je zajedničko svim reznim alatima neovisno o izvedbi?

1.Rezni dio 2. Drška (prihvat)

Rezna oštrica ima reznu geometriju

Opće napomene vezane uz rezne alate: IZVEDBA ALATA: a) različit materijal reznog dijela od drške - izmjenjiva rezna oštrica - rezna oštrica koja se obnavlja b) rezni dio i drška iz istog materijala 1. Zastupljenost pojedinih izvedbi reznih alata – izmjenjive rezne pločice (>80%), lemljene rezne pločice i „solid tools” 2. Trošak pojedinih izvedbi reznih alata – izvedba za izmjenjivim pločicama je cca 1/3 cijene alata sa lemljenim pločicama 3. Stanje isporuke reznih alata – > 90% izmjenjivih reznih pločica imaju prevlake

Postojanost reznih alata: -

1940 je bila 4-8 sati 1960 je bila 1 sat (60 minuta) danas 0,25 -0,3 sata (15-20 minuta)

postojanost

Tvrdoća alata 1. TM /CERMET 5-30 GPa (HV) 2. keramika 10-40 GPa (HV) 3. CBN 20-50 GPa (HV) 4. PCD 80-120 GPa (HV) GPa (kg/mm2)

godine

Specijalne izvedbe alata

Zbrinjavanje reznih alata - Glavni sastojci pločica iz TM – Volfram i kobalt - Rijetki minerali koji se mogu dobiti iz svega nekoliko zemalja u svijetu - Kobalt se dobije kao nuzproizvod u proizvodnji bakra i nikla (KONGO,KINA; KANADA, AUSTRALIJA, KUBA,…- veličina zrna cca 1 um - Volfram – prah veličine 0,7 do 5 um (Tangstem – na Švedskom znači teški kamen – ima najniži koef. toplinske deformacije od svih metala Zemlja Bolivia Canada China Russia Vietnam Ukupno

Proizvodnja (2009) 1,023 1,964 51,000 2,665 725 61,200

Proizvodnja (2010) 1,204 420 59,000 2,785 1,150 68,400

Proizvodnja (2011) 1,124 1,966 61,800 3,314 1,635 73,900

Proizvodnja (2012) 1,247 2,194 64,000 3,537 1,050 76,400

- Stanje – 95% materijala u pločicama TM se može reciklirati - trenutno se reciklira oko 30% - Proizvođači dostavljaju konteinere za istrošene alata i plaćaju cca 25 $ po kg

m/min

Brzina rezanja (od kornjače do aviona)

Brzina rezanja,

Al legure Sivi lijev (SL)

Tvrdi metali TM

TM s prevlakom CERMET Ugljični čelici

ugljični Alatni čelici

Brzorezni čelici HSS

Legirani Alatni čelici

Godina

Razvoj reznih alata  Alat i alatni stroj su jedna tehnološka cjelina.  S razvojem alatnih strojeva – povećanjem snage, točnosti, broja okretaja, povećavani su i zahtjevi koji su se postavljali pred brzinu obradbe.  Rezni alati imaju široku primjenu i ne koriste se samo na jednoj vrsti alatnih strojeva (npr. glave za glodanje se mogu rabiti na portalnim glodalicama, horizontalnim strojevima za bušenje i glodanje, univerzalnim strojevima i sl.).  Rezni alati koji su se koristili za obradu čelika krajem 19. i početkom 20. stoljeća bili su uglavnom niskolegirani alatni čelici. Brzine rezanja su iznosile 7 m/min, a za brzorezne čelike (koji su se tada smatrali najkvalitetnijima) brzine su se penjale i do tada 18-20m/min.  Keramičke pločice postižu brzine obradbe veće od 50 m/min, dok pločice od sinteriranog aluminijevog oksida postižu brzine i preko 200 m/min.

Prema vrsti materijala od koji su izrađeni, alati mogu biti: 1. Alati iz alatnog čelika - mogu biti ugljični i legirani alatni čelici. Koriste se za izradu ručnih alata za rezanje metala, zbog manje tvrdoće, žilavosti i otpornosti na trošenje u odnosu na brzorezne čelike i tvrde metale 2. Alati od brzoreznog čelika – izrađeni od legiranih čelika: Č.6880, Č.6980, Č.9782. Koriste se za izradu noževa koji rade na nižim temperaturama i brzinama obrade i za obradu u materijala pri udarnim opterećenjima. 3. Alati od tvrdog metala – izrađeni od praha karbida TiC i TaC(za obradu žilavih materijala), WC (za obradu krtih i tvrdih materijala) sa vezivnim materijalima Co i Ni. Uglavnom se koriste na obradnim centrima povišene krutosti i točnosti, za standardne vrste obrade. 4. Alatna keramika – izrađuju se od praha Al2O3, sa vezivnim sredstvom od SiO2, B4C. Koriste se za obradu tvrdih čelika i legura te za izradu prevlaka na tvrdim metalima. 5. Supertvrdi materijali – umjetni polikristalni dijamant (PCD), kubni nitrid bora

Proizvođači reznih alata

Upravljanje (tok) alata u proizvodnji - Procesi -

NABAVA ALATA

Rezni alati i materijali obratka Novi materijal obratka – novi alat ?? Č 0562 93,73%

Č 1204 4,14%

Č 1730 0,02% Č 0561 0,76%

Č 0645 0,03% Č 1630 0,12% Č 0562

Č 1204

Č 0561

Č 0361

Č 4732 0,21% Č 1530

Č 0545 0,24% Č 0545

Č 1530 0,28% Č 4732

Č 1630

Č 0361 0,47%

Č 0645

Č 1730

Podjela reznih alata Rezne alate najčešće dijelimo prema vrsti obradbe koji alat obavlja na alate za:  tokarenje  glodanje  bušenje  provlačenje  odrezivanje  razvrtavanje  upuštanje  urezivanje i sl.

P r i ka z p o j e d i n i h vrsta a l ata : Vrste tokarskih noževa:

Kutevi i plohe tokarskog noža: 1 2 3 4 5 6 7 8

– – – – – – – –

prednja ploha stražnja bočna ploha rezna oštrica pomoćna bočna ploha pomoćna rezna oštrica vrh rezne oštrice noža tijelo alata (noža) osnovna ravnina

Alat za bušenje – SVRDLO

Alat za upuštanje

Alati za razvrtavanje

Glodalo

Ureznice – alati za urezivanje navoja

Ekonomičnost primjene reznih alata

• Povećanje proizvodnosti i sniženje troškova je jedan od ciljeva koje si postavlja svaka proizvodna tvrtka. Povećanje proizvodnosti istovremeno pretpostavlja i veće koeficijente uporabe obrtnih sredstava (proizvodnih resursa) – njihovo učinkovitije korištenje. • Na životni vijek oštrice alata utječe nekoliko čimbenika, a jedan od najvećih je ekonomična brzina rezanja. • Ekonomična brzina rezanja je ona brzina pri kojoj se određena količina odvojenih čestica skida uz najniže troškove. • Troškovi se također javljaju i pri skidanju i stavljanju alata, održavanja – oštrenja i obrade reznih površina i sl.

Ovisnost vremena o brzini rezanja

1 – vrijeme obrade (rezanja) 2 – vrijeme namještanja alata 3 – ukupno vrijeme

Trošenje alata i trajnost oštrice alata Vrste trošenja alata: Adhezijsko trošenje - koje uzrokuje međusobno «zavarivanje» vrhova površina koje su u dodiru (klizanju). Abrazijsko trošenje - koje uzrokuje skidanjem čestica ili «oranje» uz pomoć tvrdih čestica. Difuzijsko trošenje - između materijala odvojene čestice i materijala alata na nivou atoma dolazi do difuzije atoma iz jedne površine u drugu. Oksidacijsko trošenje - koje uzrokuju elektrokemijski mehanizmi, koji djeluju na površinama dodira

Utjecaj brzine rezanja na trajnost oštrice alata • 1906. godine F.W. Taylor objavio je jednadžbu koja povezuje brzinu rezanja (v) i trajnost oštrice (T).

v – brzina rezanja (m/min) T – trajnost oštrice alata (min) n – komponenta trajnosti oštrice, koja se određuje putem eksperimenata CT – komponenta koja zavisi od materijala alata i materijala obrade. • Taylorova formula je osnovni dio niza metoda koje se upotrebljavaju kod ekonomskih proračuna obrade odvajanjem čestica.

Održavanje reznih alata

Za pravilno održavanje alata neophodno je znati kako pratiti intenzitet trošenja oštrice alata. Intenzitet trošenja se može pratiti na nekoliko načina:  vanjskim izgledom obratka  izgledom oštrice (oštećenje i lom)  naglim povećanjem sila rezanja  naglim porastom širine istrošenja stražnje površine  naglim porastom temperature alata

TROŠKOVI ALATA

Troškovi

• Promjenjivi troškovi Troškovi koji utječu na proizvodnju: - Rezni alat (3%) - Materijal za radne komade i SHIP 17%

• Stalni troškovi Troškovi koji postoje i bez proizvodnje: - Strojevi i prihvatni alat (27%) - Razvoj, Ljudsvo,.. (31%) - Zgrade, Administracija etc. (22%)

Vc T m = CT Za brzorezni čelik: Vc T 0,15 = 30

Postojanost min

Za TM :

Vc T 0,25 = 150

Za Al2O3:

Vc T 0,45 = 500

Postojanost Troškovi alata

Brzina rezanja vc

Troškovi

Ukupni troškovi

Troškovi obrade

Troškovi alata Troškovi izmjene alata Neproizvodni troškovi Brzina rezanja vc Visokoučinsko područje

Ostali troškovi

Trajnost , min Korekcijski faktor

10 15 1,11 1,0

vc= 340 m/min

ALAT (2-4%) SHIP 7-17%

vc= 405 m/min

Odgovornost tehnologa pri izboru brzine vc=(260 – 405) m/min

20 0,93

25 0,88

30 45 0,84 0,75

60 0,7

Smanjenjem brzine za 15 % (potrebno je dvostruko manje alata) -smanjeni su troškovi koji se odnose na alat za 1% -povećani su ostali troškovi (zaposlenici, stroj, zgrada,.. -) za 11% UKUPNO POVEĆANJE TROŠKOVA 10 %

Utjecaj parametara rezanja (vc i f) na troškove hm= f (fz) P, kc

100 % Tr, € fz= 0,05 70% fz= 0,12

0,2

fz= 0,18

100

200

300

400

500

vc

0,5

1

hm

Brzina rezanja

vc, m/min

za različite alatne materijale i procese

Materijal rezne oštrice alata

vc

– relativna vrijednost

vc

m/min

BČ

TM

TM+prevlaka

Cermet

keramika

1

3-6

5-15

5-10

10-25

270 225 180 135 90 45 0

Tokarenje

glodanje

bušenje

izrada navoja

GEOMETRIJA ALATA

Geometrija reznog alata

DRŠKA

REZNI DIO

Prednja površina

Pomoćna oštrica

Glavna oštrica Glavna slobodna površina

Lijevi i desni Ako je glavna oštrica noža (a time i posmak) na desnoj strani, gledajući od obratka prema nožu, tada je nož desni, a ako je obratno, riječ je o lijevom. Drška ovisi o geometriskim svojstvima obratka. Primjerice, za unutrašnje uzdužno tokarenje trebat će nam drška koja je duža nego kod vanjskog uzdužnog tokarenja. Također je potrebno obratiti pozornost i na razna opterećenja da ne bi došlo do savijanja držača. Standardne vrijednosti L20x20 DIN K.C1.058 → tokarski nož s pločom od tvrdog materijala L20x20 DIN K.C1.010 → tokarski nož od brzoreznog čelika

Odabir tipa rezna pločice Rezna pločica se odabire na osnovi: • materijala obratka • geometrije obrađivane površine • vrste obrade (gruba, srednja, fina) • uvjeti obrade (dobri, uobičajeni, loši)

Način stezanja pločice Postoje četri osnovna sustava stezanja rezne pločice: • Stezanje odozgo sa stegom oblika palca (C sustav), • Dvostrano stezanje odozgo pomoću poluge i odozdo (M sustav) • Stezanje pomoću otvora u pločici pomoću poluge sa ekcentrom (P sustav), • Stezanje direktno pomoću vijka kroz pločicu (S sustav), .

Alat promjenjivog promjera (veliki promjer otvora)

Rezne oštrice

Veličina zrna u reznoj pločici i oblik zrna (disk reinforced grain) Tvrdi metal (TM) prvo je razvijen u Njemačkoj 1929. god sa WC i Co sastavom. Dobiva se postupkom sinteriranja na temperaturi 1300-1600 °C i visokom tlaku. Struktura tvrdog metala može se usporediti sa strukturom građevinskog betona. U vezivnoj osnovi cementa (metalno vezivo kod tvrdog metala najčešće kobalt) ugrađen je pijesak i sitni kamen (karbidi kod tvrdog metala). Skoro sve vrste TM obavezno sadrže wolframov karbid (WC) sa dodatkom titanovog (TiC) ili tantalovog (TaC) karbida. Koji mu osiguravaju otpornost na trošenje i postojanost na visokim temp. Veličina zrna obrnuto proporcionalno utječe na rezne sposobnosti tvrdog metala, tj. pločice koje imaju finozrnatu sktrukturu imaju puno veću otpornost na abrazivno trošenje, dok je tvrdoća finozrnatih i grubozrnatih podjednaka. Oblik zrna i njegov raspored trebaju biti takvi da kada dođe do pucanja po granici zrna pukotina bude što duža. Na taj način povećavamo trajnost alata.

Sila na loma

Utjecaj oblika lomača odvojenih čestica na trošenje alata i utrošak energije.

Sila trenja

Sila lomljenja

Korak izbočina lomača

Mali korak izbočina na lomaču utječe na : veći utrošak snage , dužu postojanost alata, a preporuča se za obradu teškoobradivih materijala i manje dubine rezanja. Veći korak izbočina na lomaču utječe na : manji utrošak snage, kraću postojanost alata, a preporuča se za obradu lakoobradive materijale gdje se traži veća proizvodnost na strojevima manjih snaga.

Utjecaj oblika odvojenih čestica (kut vijčanja) na trošenje lom Vektor smjera odvojena čestica Vektor smjera odvojena čestica

Odvojena čestica Zona trošenja

Vektor smjera odvojena čestica Zone trošenja

Odvojena čestica

Odvojena čestica

Zona trošenja

1 - oblik pločice , 2 - veličina leđnog kuta , 3 – tolerancije dimenzija pločice , 4 – oblik reznog dijela pločice , 5 – veličina pločice ( nazivna mjera ) , 6 – debljina pločice , 7 – radijus vrha pločice , 8 – tip rezne pločice , 9 – sistem stezanja pločice na držač , 10 – tip držača , 11 – izvedba alata , 12 – visina držača , 13 – širina držača , 14 – dužina držača , 15 – izvedba držača za unutrašnju obradu s obzirom na način dovođenja sredstva za hlađenje , 16 – promjer držača za unutrašnju obradu

Podešavanje alata i nadzor stanja alata Pozicioniranje obratka

Sustav mjerenja na stroju - „probe system” Uveden je još 1970 –ih godina i znatno je promijenio sustav mjerenja posebno na CMM (koordinatnom mjernom stroju) Točnost sustava : 1. kinematski (na slici) 1 µm 2 sigma i može napraviti 1 000 000 mjerenja 2. mjerne trake 0,25 µm 2 sigma i može napraviti 10 000 000 mjerenja

file:///C:/Users/Korisnik/Downloads/Probing_systems_for_CNC_machine_tool s_technical_specifications%20(1).pdf

Komunikacija senzor – sustav je (radio valovi, optički i žičana veza)

Podešavanje na stroju – on line - definira se odnos (odnos između geometrije oštrice i radnog komada) - definiraju se dimenzije - najčešće osi x i z (duljina i promjer alata) Podešavanje izvan stroja – na sustavu za predpodešavanje off line - sustav za kontrolu geometrije - sustav za balansiranje alata

Podatci o geometriji se dobivaju – kontaktim metodama - beskontaktnim metodama Podešavanje može biti u stacionarno (alat stoji) ili dinamičko (alat se rotira) Podešavanje obuhvaća – korekcija geometrije - statičko - korekciju putanje (kompenzacija putanje alata) - korekcija geometrije – dinamičko – balansiranje – smanjiti radijalni udar

On-line

Što se mjeri pri podešavanju alata i obratka: 1. Stroj (machine setting) : odnos pojedinih osi npr glavnog vretena i osi x ili y a odstupanja mogu nastati npr zbog toplinskih deformacija 2. Mjerno ticalo (probe setting) : provodi se da bi sva ostala mjerenja tim ticalom bila referentna; provodi se tjedno 3. Obradak (part setting) – smanjuje trošak nabave skupih stega, kontroli istrošenost steznih papuča, …. 4. Alat (tool setting) – kontrola duljine i promjera alata

Nadzor stanja alata – off line – beskontantne metode

60

Podešavanje (kompenzacija alata) . 1. Duljina (ne postoje dva alata u magazinu sa istom duljinom ) 2. Promjer

Podešavanje duljine (mjerenje duljine alata na stroju)

Podešavanje duljine (mjerenje duljine alata izvan stroja - na mjernom uređaju ) Prikazan je jednostavan i jeftin mjerni sustav

Ručno podešavanje

Tool offset (opcija G92 ili G 54)

(max. odstupanja 2,5 µm u x osi (promjer) i 12,5 µm u z osi (duljina alata)

Kontaktne metode nadzora alata

Nadzor loma alata

Nadzor trošenja alata

Nadzor toplinskih defo

Bez kontaktne metode nadzora alata

Tool Touch Probes- mjerenja alata na stroju skraćuje neproizvodne putove, povećava točnost i smanjuje škart te doradu dijelova. TT touch probe i kontakt-freeTL laserski sustavi, HEIDENHAIN imaju dva potpuno različita sustava za mjerenje alata (ticalo i laserski)

Uzrok otkaza alata

ISO 1940-1 2

 n  F = u ⋅  ,N  9549  u = f(m), gmm

F, N 400 300 200

U=20gmm U=5gmm

Fc za glodalo Φ=10 mm m=1 kg

100 n, min-1 20000

40000

70

Balansiranje alata

ISO 1940-1 2

 n  F = u ⋅  ,N  9549  u = f(m), gmm

Oštrenje alata

Upotrebljivost alata - Rezna mogućnost alata

Kraj upotrebnog vijeka - OŠTRENJE 100% istrošenje alata

rezna mogućnost ( rezljivost) alata 0% vrijeme

Postojanost alata T, min

73

Oštrenje alata može se obaviti:  u vlastitom proizvodnom pogonu - brusionica  u tvrtki koja pruža usluge oštrenja Uvjet : postupak se izvodi na 5-osno upravljanoj brusilici ili običnoj brusilici za jednostavniju geometriju rezne oštrice Trošak : cca 10-20% vrijednosti novog alata Alati koji se oštre: razna glodala, svrdla, kružne pile, navojna svrdla, upuštala, razvrtala ...

Izvedbe jednostavnih oštrilica alata

Postupak oštrenja svrdla:

Geometrija – kutevi A,B i C

Ručno oštrenje

Formiranje kuta B

Formiranje kuta A Ispravan kut B Formiranje kuta C

prevelik kut B

premali kut (negativan

kut poprečne oštrice 120ο -135ο

Brušenje promjera brus

59o

8-12o

Postupak oštrenja tokarskog noža: Površina 1

Kut 10-12 o

Geometrija oštrice

Površina 2

Teorijski se mogu oštriti 5 površina ali se oštre samo površine 1-3

Kut 8-10 o

Postupak oštrenja tokarskog noža:

Geometrija oštrice

Teorijski se mogu oštriti 5 površina ali se oštre samo površine 1-3

Površina 3

UNUTRAŠNJOST STROJA

Stezanje: alata, naprava i obradaka

STEZANJE OBRADAKA

Stezanje: alata, naprava i obradaka Zadatak sustava za izmjenu (pozicioniranje i stezanje) obradaka:    

Pozicioniranje obradaka i alata Stezanje Nošenje Osigurati krutost alata i obratka (posebno ako se radi o tankostijenim dijelovima)

Postoje 2 grupe sustava za stezanje obradaka: -Za cilindrične obratke -Za prizmatične obratke

Stezanje: alata, naprava i obradaka Sustav za izmjenu osigurati:      

(pozicioniranje i stezanje) obradaka treba

Brzu izmjenu obradaka Dovoljno visoku silu stezanja Potreban pristup reznim alatom do obradne površine Spriječiti pojavu neželjenih vibracija u sustavu točno pozicioniranje u radnom prostoru Da ne oštećuju obradak i da se lako postavljaju i uklanjaju

Sila stezanja obratka ostvaruje se (može biti i nekoliko 10 kN):  Mehanički (vijak/matica)  Hidraulički / pneumatski  Magnetni Obradci se postavljaju:  Izravno na radni stol  Na paletu

Hidraulička stega Tlakovi koji se koriste su od 7 do 35 MPa, a iznimno i preko 70 MPa. Hidraulički fluid je uglavnom mineralno ulje, ali koriste se i sintetička ulja, emulzije te voda. Prednosti: oVelika snaga zbog nestlačivosti medija oNema podmazivanja oTočnost oJednostavna upotreba oNema opasnosti od eksplozije pri oštećenju spremnika ili cijevi oStalnost obujma medija omogućuje precizan pomak radnog mehanizma Nedostatci: oKomplicirana izrada oPotreba za brtvljenjem oPotreba za uljem oDovod ulja

Pneumatska stega

Prednosti:

Dijelovi za proizvodnju i razvod zraka imaju zadatak osigurati potrebne količine stlačenog zraka (kompresor, spremnik, cjevovodne mreže za razvod). Glavni vod postavlja se s padom od 1-2% u smjeru strujanja zraka, kako bi se osiguralo otjecanje kondezirane vode. Glavni vod treba osigurati ujednačeni tlak bez obzir na potrošnju zraka. Radni tlak iznosi od 500 do 700 kPa.

Lagan radni medij; Nema potrebe za povratom zrak jer se ispušta u okolinu; Zrak je elastičan pa ne postoji opasnost od hidrauličkih udara koji bi mogli oštetiti cijevi ili opremu; Stlačeni zrak ima potencionalnu energiju koja se mož koristiti i kada kompresor nije u pogonu; Stlačeni zrak je gotovo neosjetljiv na promjenu temperature i ekstremne uvjete; Neosjetljiv na radaciju, magnetska električna polja; Sigurnost jer nije eksplozivan i zapaljiv Nedostatci: Sila stezanja ovisna o promjeru cilindra; Manja točnost zbog stlačivosti zraka; Potreba za podmazivanjem elemenata

Elektro - parmenentni magnet Djelovanje sile je kratkotrajno – nema stalnog toka struje. Magnetna ploča je izrađena od mesinga Električni magnet Stezna naprava je masivna što omogućuje stabilnost konstrukcije. Elektronskim upravljačkim uređajem se omogućava djelovanje magnetskog polja na predmet obrade te se pomoću mikroračunala može podešavati sila prijanjanja. Razmak između polova zaštičen je mesingom

Vakuumsko stezanje je stezanje kod kojega se između vakuumskog stola i obradka stvara vakum. Vakuumski stol je napravljen od aluminija i na sebi sadrži usisne kanale koji omogućavaju protok zraka te se pomoću vakumskih pumpi omogućava stezanje. Prednosti Smanjeno vrijeme stezanja Stezanje nemagnetičnih obradaka Stezanje tankih obradaka te folija Rad bez njihanja Jednostavno stezanje i otpuštanje obradka Nedostatci Komplicirana izrada Teško stezanje malih obradaka Stezanje poroznih obradaka Glatka stezna površina obradka

Elementi steznih alata prema složenosti mogu biti : jednostavni ili složeni. Jednostavni dijelovi su :  vijci – za direktno i indirektno pritezanje  klinovi – imaju elemente samokočenja. Značajni su kada je potrebito osigurati siguran rad. Može biti ekscentričan, zavojni ili samocentrirajući.  ekscentri se rabe u konstrukciji specijalnih steznih naprava. Dijelimo ih na kružne i spiralne ekscentre.  poluge za pritezanje – ravnog oblika s ravnim ili savijenim krajem.

Složeni elementi ili mehanizmi koriste više jednostavnih elemenata, a mogu biti pogonjeni pneumatskim, hidrauličkim ili drugim sustavima. Prema stupnju mehanizacije dijelimo ih na:  Ručne – mehaničke ili mehaničko-hidrauličke mehanizme;  Mehanizirani s pneumatskim, hidrauličkim, pneumohidrauličkim, električkim ili vakuumskim sustavom rada;  Automatizirani mehanizmi čiji je rad sinkroniziran s radom alatnog stroja

Kod stezanja potrebno je obratiti pozornost na slijedeće napomene: Sile stezanja u smjeru oslonca po mogućnosti iznad oslonca (pogotovo ako je izradak iz materijala male čvrstoće). Kod stezanja na više mjesta poželjno je da sve sile rastu istovremeno do Fmax (zbog deformacije izratka).

Čvrsti materijal

Meki materijal

Stezanje: alata, naprava i obradaka Geometrija proizvoda ponekad zahtijeva i konstrukciju posebnih stega za obradke. MODULARNI PRISTUP

MODULARNI PRISTUP -primjer 1 straničnog (lijevo) i 4 straničnog sustava za stezanje obradaka (desno)

Stezanje velikih komada Horizontalna glodalica + stol

alat

Naprava za stezanje

Obradak (dio stroja za prešanje guma)

pozicioniranje

stezanje

Točnost sustava za stezanje Točnost većine obradnih centara je oko 0,01 mm. oKod postavljanja obratka točnost odstupanja od ravnosti treba biti oko 0,075 mm. oKod glodanja utora odstupanje od paralelnosti max 0,2 mm

prije glodanja Nakon glodanja

Netočnost u z osi

Prihvat table lima na stroju za lasersko rezanje (češalj)

Naprave za bušenje • •

Služe za čvrsto i sigurno stezanje obratka te vođenje alata (svrdlo, upuštalo) da se osigura točan položaj bušenja Čvrsto stezanje obratka postiže se na različite načine, ovisno o veličini i obliku obratka. Vođenje alata je pomoću kaljenih vodećih čahura (tuljaka) koje se uprešavaju u tijelo naprave ili nosač čahura. Na napravama za mali broj proizvoda, vodeći provrt se buši na tijelu naprave. Naprave za bušenje dijele se na šablone, natične (nasadne) naprave, ručne, nepomične (fiksne), zakretne, viševretene...

Sila stezanja se određuje prema očekivanim otporima rezanja. Može biti i do 30000 N (hidrauličko stezanje). -smjer sile stezanja

Stezanje obradaka

Obradak Segmenti za stezanje konus Potpora konusa

Integrirani hidraulički vijak

Stezanje obradaka

Hidrauličko stezanje

Stezni dio veza Nema bočnog stezanja

klip

STEZANJE ALATA

Podjela prema izvedbi prihvata alata: Prihvate na tokarskim strojevima Prihvate na ostalim strojevima Danas veću grupu strojeva kod kojih se izmjena alata izvodi automatski čine strojevi sa prihvatom alata u glavnom vretenu.

Glavno vreteno

Držač alata

Alat

SK-prihvat

SK prihvat je konstruiran tako da se prijenos snage i momenta vrši preko ostvarenog pritiska na konusnoj dodirnoj površini. Između čeone površine ,glavnog vretena i prirubnice držača prisutna je određena zračnost.Dakle nema nalijeganja ovih površina. Sustav je samocentrirajući i jednostavan za stezanje i upuštanje.

Nedostaci SK prihvata: •Osjetljiv je na točnost kuta konusa površine držača i vretena •Pritisak na površini ovisi o sili stezanja držača •Kod

velikog

broja

okretaja

pojavljuje

se

velika

centrifugalna sila,koja proširuje vreteno te se držač pod djelovanjem sile stezanja pomiće aksijalno prema unutra što istovremeno dovodi do aksijalnog vrha alata. •Zbog

centrifugalne

sile,mjenja

se

kut

konusa

u

vretenu,smanjuje se dodirna površina, a time i prenosivi okretni moment. Zbog ovih nedostataka SK prihvat se ne koristi kod visokobrzinskih obrada.

Primjer držača alata na EMCO CNC glodalici

Glodalo za Pridrživač Držač Držač završnu nareznice MT2 glodala obradu Alati su montirani na držač alata.Zabušivači glodala i profilna glodala stežu se steznom glavom u čahuri,a glodala za završnu obradu i žljebove stežu se na posebni držač.Nareznica se montira posebnim držačom s longitudinalnom kompenzacijom. Ovdje se koristi SK prihvat alata. Držač čahure

Držači čahura U držač čahura stežu se zabušivači,završna glodala i profilna glodala. Držači čahura i čahure moraju biti jako dobro očišćeni i lagano nauljani prije i poslije upotrebe kako bi se izbjegla moguća oštećenja. Primjer montaže čahura u držač •Otpustiti maticu(1). •Umetnuti čahuru(2) u držač čahure tako da čahura sjedne u držač. •Stegnuti čahuru pomoću matice u držač alata. Skidanje čahure •Otpusititi maticu(1). •Pomoću ekscentričnog prstena (3) u držaču čahure,čahura(2) matice.

se

izbacuje

otpuštanjem

HSK-prihvat

Čeljusti za stezanje

Površine nalijega nja z=0 HSK sustav stezanja se danas najviše koristi,a pogotovo kod visokobrzinskih obrada.Kod ovakvog prihvata dolazi do nalijeganja na površinu glavnog vretena pa je zračnost jednaka nuli. Držač je oblika kratkog konusa,progiba 1:10,koji na vreteno nalježe konusom i čeonom površinom same prirodnice. Prilikom stezanja stezne čeljusti djeluju na tanku konusnu stijenku šireći prema konusnoj površini prihvata u vretenu, čime se i kod velikih broja okretaja i širenja otvorena vretena stalno ostvaruje dodir naležnih površina. Zbog toga nema niti radijalnog niti aksijalnog pomaka pri radu ovakvih sustava.

Karakteristike HSK sustava: Brza i jednostavna izmjena alata Velika krutost zbog ravnog nalijeganja,čime se postiže znatno viša krutost pri savijanju Točnost aksijalnog i radijalnog pozicioniranja Velike sile stezanja Pogodan za visoke okretaje(Kod velikih brzina vreteno se širi uslijed dijelovanja centrifugalnih sila čime se konus drške dodatno utiskuje u vreteno pri čemu stavara veću prisnost.Pored toga se stijenke šupljeg konusa potiskuju prema spoju uslijed djelovanja centrifugalne sile,što izaziva pojačanu silu stezanja.) Mala masa Visoka statička i dinamička krutost sustava

Primjeri HSK držača

Držač glodaće glave sa navojem za stezanje

Držači stezne glave za okret u lijevo i desno

Držači alata

CAT i BT prihvat alata CAT je najstarija izvedba i nastala je u SAD-u. Poboljšanje ove izvedbe je BT izvedba,a razvijena je u Japanu. Obje izvedbe imaju držač s konusom 7:24. Karakteristike ovih držača su. •velika masa držača i velika dužina konusa •aksijalna točnost ovisi o aksijalnoj sili stezanja alata •smanjena radijalna i aksijalna točnost kod velikog broja okretaja •nije pogodan za visoko brzinsku obradu •konus nije samokočan.

Stezna čahura-ER tip Stezanje čahurom – problem radijalnog udara (u ovom primjeru koristi se dvostruki konus) Zbog tolerancije stezanja, stega je zakaljena na oko. HRc 46.

Radijalni udar prema slici 0,015 do 0,02 mm (ovisno o promjeru) u standardnoj izvedbi, a s posebnom točnosti 0,01 do 0,015

CNC strojevi – izbor alata

Pressure screw Piston Collet Clamping part

CNC strojevi – Weldon držači alata

• • • • • •

Screw type holders Good general purpose tool Limited clamping area, typically less than 10% Runout, typically is around 40 μm at the surface of chuck Can cause vibration problems Low cost solution for holding tools

CNC strojevi – revolverski držači alata

Magazin alata

Izmjena alata