Proizvodne tehnologije

  • 18,648 views
Uploaded on

Korisna stvar za izradu seminarskih radova

Korisna stvar za izradu seminarskih radova

More in: Education , Technology
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
No Downloads

Views

Total Views
18,648
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1

Actions

Shares
Downloads
400
Comments
2
Likes
4

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. MAŠINSKI FAKULTET - KRAGUJEVAC BOGDAN NEDIĆ MIODRAG LAZIĆ PROIZVODNE TEHNOLOGIJEOBRADA METALA REZANJEM PREDAVANJA Kragujevac, 2007.
  • 2. PROIZVODNE TEHNOLOGIJEOBADA METALA REZANJEMskriptaAutori: Dr Bogdan Nedić, vanredni profesor Mašinski fakultet, Kragujevac Dr Miodrag Lazić, redovni profesor Mašinski fakultet, Kragujevac Mašinski fakultet 34000 Kragujevac Sestre Janjić 6 Višegodišnji rad autora skipte i ostalih saradnika Laboratorije za obradu metala rezanjem Mašinskog fakulteta u Kragujevcu, omogućio je izradu velikog broja publikavija iz oblasti proizvodnih tehnologija, posebno obrade metala rezanjem. Mnogobrojne knjige, udžbenici i priručnici sadrže obilje saznanja i podataka do kojih su saradnici došli kroz dogogodišnji stručni rad i istraživanja i veoma korisno služe kako studentima tako i inženjerima - stručnjacima u praksi za svakodnevno rešavanje niza problema. Ova skripta je namenjena studentima osnovnih akademskih studija Mašinskog fakulteta u Kragujevcu i bazirana je na nastavnom planu i programu zajedničkog predmeta PROIZVODNE TEHNOLOGIJE (deo koji se odnosi tehnologije obrade metala rezanjem). Skripta sadrži osnovne i neophodne podatke potrebne za razumevanje problematike definisanje tehnologija i tehnoloških postupaka, izbor i primenu alata, pribora, merne opreme, mašinai parametara režima obrade u obradi metala rezanjem. Skripta sadrži i neophodne podatke potrebne za ovladavanje znanjima na laboratorijskim vežbama i izradu samostalnog rada. Autori
  • 3. SADRŽAJ1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA 1 1.1. Proizvodne tehnologije 1 1.2. Tehnologije mašinogradnje 1 1.3. Tehnologije obrade 3 1.4. Obrada metala rezanjem 5 1.4.1. Postupci obrade metala rezanjem 5 1.4.2. Osnovi procesa rezanja 7 1.4.3. Osnovna kretanja alata i predmeta obrade 10 1.4.4. Osnovna geometrija reznog alata 11 1.4.5. Tribomehanički sistem u obradi metala rezanjem 13 1.4.6. Naučne oblasti OMR 142. OBRADNI SISTEMI I PROCESI 15 2.1. Obradni sistemi 15 2.2. Obradni procesi 15 2.3. Mašine u obradi metala rezanjem 17 2.3.1. Prenosnici alatnih mašina 18 2.4. Rezni alati 20 2.4.1. Klasifikacija reznih alata 20 2.4.2. Oblik i osnovni konstruktivni elementi reznih alata 21 2.4.3. Alatni materijali 27 2.5. Pomoćni pribori 31 2.5.1. Uloga i klasifikacija pribora 31 2.5.2. Univerzalni (stezni) pribori 32 2.5.3. Specijalni pribori 36 2.6. Merni pribori (merila) 37 2.6.1. Osnovi merenja i kontrole 37 2.6.2. Sredstva merenja i kontrole (merila) 383. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM 43 3.1. Obrazovanje strugotine 43 3.1.1. Mehanizam nastanka strugotine 43 3.1.2. Vrste i oblici strugotine 45 3.1.3. Naslaga na reznom klinu alata 46 3.1.4. Faktor sabijanja strugotine 47 3.2. Mehanika rezanja 49 3.2.1. Otpori rezanja pri ortogonalnom rezanju 49 3.2.2. Snaga rezanja i pogonska snaga mašine 51 3.3. Termodinamika rezanja 52 3.3.1. Toplota rezanja 52 3.3.2. Temperatura rezanja 54 3.4. Tribologija rezanja 55 3.4.1. Priroda triboloških procesa 55 3.4.2. Habanje reznih elemenata alata 57
  • 4. 3.4.3. Obradljivost materijala 64 3.4.4. Sredstva za hladjenje i podmazivanje - SHP 65 3.5. Kvalitet obrade 71 3.5.1. Tačnost obrade 71 3.5.2. Kvalitet obradjene površine 72 3.6. Ekonomika rezanja i režimi obrade 77 3.6.1. Struktura vremena obrade 77 3.6.2. Troškovi obrade 78 3.6.3. Postojanost alata 794. OBRADA STRUGANJEM 81 4.1 Proizvodne operacije i alati 81 4.1.1 Proizvodne operacije u obradi struganjem 82 4.1.2 Alati u obradi struganjem 83 4.2 Otpori i snaga rezanja 88 4.2.1 Otpori rezanja 88 4.2.2 Snaga mašine 89 4.3 Režim obrade u obradi struganjem 89 4.3.1 Korak u obradi struganjem 90 4.3.2 Brzina rezanja u obradi struganjem 91 4.4 Mašine u obradi struganjem 91 4.4.1 Strugovi za pojedinačnu proizvodnju 92 4.4.2 Strugovi za serijsku proizvodnju 93 4.4.3 Strugovi za masovnu proizvodnju 945. OBRADA BUŠENJEM 95 5.1 Proizvodne operacije i alati 95 5.1.1 Osnovna kretanja 95 5.1.2 Proizvodne operacije u obradi bušenjem 96 5.1.3 Alati u obradi bušenjem 98 5.2 Otpori i snaga rezanja 102 5.2.1 Obrada bušenjem 102 5.3 Režim obrade u obradi bušenjem 103 5.4 Mašine u obradi bušenjem 104 5.4.1 Jednovretene bušilice 104 5.4.2 Viševretene bušilice 1066. OBRADA GLODANJEM 108 6.1 Proizvodne operacije i alati 108 6.1.1 Osnovna kretanja 108 6.1.2 Proizvodne operacije obrade glodanjem 110 6.1.3 Alati u obradi glodanjem 112 6.2 Otpori i snaga rezanja 115 6.2.1 Otpori rezanja 115 6.2.2 Snaga mašine 116 6.3 Režim obrade u obradi glodanjem 116 6.3.1 Korak po zubu 117 6.3.2 Brzina rezanja u obradi glodanjem 117 6.4 Podeoni aparati 118 6.5 Mašine u obradi glodanjem 120
  • 5. 7. OBRADA TESTERISANJEM 125 7.1 Osnovne operacije i alati 125 7.1.1 Proizvodne operacije u obradi testerisanjem 125 7.1.2 Alati u obradi testerisanjem 126 7.2 Brzina rezanja 127 7.3 Mašine u obradi testerisanjem 1278. OBRADA RENDISANJEM 129 8.1 Proizvodne operacije 129 8.2 Alati u obradi rendisanjem 131 8.3 Otpori i snaga rezanja 132 8.4 Režim obrade u obradi rendisanjem 133 8.5 Mašine u obradi rendisanjem 134 8.5.1 Kratkohode rendisaljke 135 8.5.2 Dugohode rendisaljke 136 8.5.3 Vertikalne rendisaljke 1369. OBRADA PROVLAČENJEM 137 9.1 Proizvodne operacije i alati 137 9.2 Otpori rezanja i snaga mašine 142 9.2.1 Otpori rezanja i vučna sila mašine 142 9.3 Režim obrade u obradi provlačenjem 142 9.4 Mašine u obradi provlačenjem 14310. OBRADA BRUŠENJEM 145 10.1 Proizvodne operacije 145 10.2 Alati u obradi brušenjem 149 10.3 Otpori i snaga rezanja 151 10.4 Režim obrade u obradi brušenjem 151 10.5 Mašine u obradi brušenjem 15311. IZRADA NAVOJA 155 11.1 Izrada navoja na strugu 155 11.2 Izrada navoja na bušilici 157 11.3 Izrada navoja na glodalici 157 11.4 Specijalni postupci izrade navoja 15812. IZRADA ZUPČANIKA 159 12.1 Izrada cilindričnih zupčanika glodanjem 159 12.1.1 Izrada zupčanika pojedinačnim rezanjem 159 12.1.2 Izrada zupčanika relativnim kotrljanjem 160 12.2 Izrada cilindričnih zupčanika rendisanjem 161 12.2.1 Izrada zupčanika relativnim kotrljanjem 161 12.3 Izrada koničnih zupčanika 162 12.3.1 Izrada koničnih zupčanika glodanjem 162 12.3.2 Izrada koničnih zupčanika rendisanjem 163 12.4 Izrada zupčanika provlačenjem 163 12.5 Završna obrada zupčanika 164 12.5.1 Obrada zupčanika brušenjem 164 12.5.2 Obrada zupčanika ljušenjem (brijanjem) 164 12.5.3 Obrada zupčanika glačanjem (poliranjem) – uparivanjem 164
  • 6. 13. NOVI POSTUPCI OBRADE 165 13.1 Visokoproduktivni postupci obrade 165 13.2 Nekonvencionalni postupci obrade 166 13.2.1 ECM - Elektrohemijska obrada 167 13.2.2 EDM - Elektroeroziona obrada 168 13.2.3 EUS - Ultrazvučna obrada 169 13.2.4 LBM - Obrada laserom 170 13.2.5 PJM - Obrada plazmom 170 13.2.6 CM – Hemijska obrada 171 13.2.7 AJM i WJM obrada 172 13.2.8 Ostali NPO obrade 17214. LITERATURA 173Prilig 1. Pitanja za kolokvijum iz PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA - OMRPrilog 2. Pitanja za završni ispit iz PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA - OMR
  • 7. 1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA1.1 PROIZVODNE TEHNOLOGIJETehnologija (od grčkih reči tehnos - zanat, logos - nauka) je nauka koja proučavaprocese i postupke prerade sirovina (ruda i sl.) u polufabrikate i gotove proizvode. Onaobuhvata materijalne i nematerijalne procese i deli se na: ♦ neproizvodnu ili nematerijalnu i ♦ proizvodnu ili materijalnu tehnologiju.Neproizvodne tehnologije proučavaju problematiku transformacije ili prerade energije iinformacija, transporta i organizacije transporta, skladištenja, čuvanja i ispitivanjamaterijala i proizvoda i sl.Proizvodne tehnologije su tehnologije prerade sirovina i izrade polufabrikata iproizvoda različitih tipova i namena (alatnih mašina, automobila, aviona, brodova ...). Tosu tehnologije kojima se menja: » suština materije (dobijanje gvožđa, čelika, bakra i drugih metala, granulata za izradu sinterovanih delova i delova od plastike, drobljenje, mlevenje i rastvaranje sirovina ...), » oblik, dimenzije i karakteristike delova i proizvoda i » struktura materijala i estetski izgled proizvoda (termička i hemijskotermička obrada, površinska zaštita, tehnologija modifikovanja površina ...).Razvoj tehnologija je inicirao veliki broj postupaka izrade proizvoda u različitimoblastima života, tako da se prema nameni proizvodne tehnologije dele na: ♦ tehnologije mašinogradnje, ♦ tehnologije prerade plastičnih masa, ♦ tehnologije prerade drveta, ♦ tehnologije prerade papira, ♦ tehnologije prehrambene industrije, ♦ tehnologije dobijanja cementa itd.1.2 TEHNOLOGIJE MAŠINOGRADNJEPrerada materijala (metala i nemetala) i oblikovanje različitih delova (vratila, zavrtnjeva,navrtki, zupčanika i sl.), podsklopova i sklopova (spojnica, kućišta, menjača, prenosnika...) i proizvoda (alatnih mašina, automobila itd.) se ostvaruje primenom različitihtehnologija mašinogradnje. Izučava osobine metala, nemetala i legura i postupkenjihove prerade u poluproizvode ili proizvode. Postoji šest osnovnih tehnologija, to sutehnologije: ♦ materijala, ♦ obrade,
  • 8. Proizvodne tehnologije ♦ termičke i hemijsko-termičke obrade, ♦ montaže, ♦ površinske zaštite i ♦ modifikovanja površina.Tehnologija materijala proučava postupke prerade sirovina, problematiku dobijanjamaterijala, osobine, namenu, sisteme označavanja i metode ispitivanja materijala.Tehnologija obrade proučava postupke izrade i obrade (oblikovanja) mašinskih delovaželjenog oblika i dimenzija od polufabrikata, dobijenih livenjem, kovanjem, valjanjem i sl.Pojednostavljeno rečeno obuhvata problematiku izrade i oblikovanja gotovih delova(slika 1.1). Predmet obrade tehnologija obrade (obradak) rezanjem Polufabrikat - sirovina Gotov deo (pripremak) (izradak) SREDSTVA RADA: know-how TEHNOLOŠKA ZNANJA: * redovnim obrazovanjem * alatna mašina * permanentnim usavršavanjem * rezni alati, pribori * kroz praktič an rad * merila i drugi ure|aji * upravljački sistem Slika 1.1. Ilustracija postupka obradeTehnologija termičke obrade (žarenje, kaljenje, poboljšanje, normalizacija,otpuštanje...) obuhvata postupke promene strukture, hemijskog sastava i mehaničkihosobina (tvrdoća, čvrstoća, žilavost itd.) materijala. Hemijskotermičkom obradom(cementacija, nitriranje, cijanizacija...) menjaju se karakteristike površinskog slojaobrađenih delova.Postupcima montaže se, od delova, formiraju podsklopovi, sklopovi i proizvodi različitefunkcionalnosti i namene.Tehnologija površinske zaštite obezbeđuje: » zaštite metalnih delova i konstrukcija od štetnog dejstva različitih hemijskih uticaja okoline (kiselina, baza, soli, gasova, kiseonika iz vazduha itd.) i » poboljšanje estetskog izgleda delova i proizvodaOstvaruje se: metalom: cinkovanje, kadmijumizacija, pobakrenje, kalaisanje, niklovanje, hromiranje, posrebrivanje, pozlaćivanje ..., nemetalom: emajliranje, bojenje, lakiranje, premazivanje sredstvima za konzerviranje... i hemijskim i elektrohemijskim postupcima: bruniranje, fosfatiranje...2
  • 9. 1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJATehnologijama modifikovanja površina se obezbeđuje poboljšanje karakteristikapovršinskih slojeva, veka trajanja i pouzdanosti mašinskih delova i tehničkih sistema.Poznate su pod nazivom i površinske tehnologije. Dve osnovne tehnologije sutehnologije: nanošenja prevlaka i modifikovanja površinskih slojeva.Tehnologijama nanošenja prevlaka nanose se ili deponuju anti-habajuće, zaštitne,dekorativne, optičke, regenerativne i druge prevlake na površinu mašinskog dela.Najčešće korišćene tehnologije su: CVD - hemijsko taloženje prevlaka, PVD - fizičko taloženje prevlaka, termalni postupci (gasni, elektrolučni, plazma sprej, laserski), galvanizacija, elektroforeza (anaforeza i kataforeza), TD (difuzioni) postupci, nanošenja prevlaka čvrstih maziva (molibden disulfid...) , plastifikacija, nanošenja neorganskih prevlaka (oksidne prevlake, fosfatiranje, hromiranje, emajliranje ...), nanošenja organskih prevlaka (gumiranje, bojenje i lakiranje).Tehnologijama modifikovanja površinskih slojeva se menja hemijsko, strukturno ifizičkometalurško stanje materijala u površinskim slojevima. Najčešće korišćenetehnologije modifikovanja su: a) Termička obrada Poboljšanje, Kaljenje itd. b) Termohemijski i hemijski postupci nitriranje (klasično, plazma ...) cementacija karbonitriranje difuziona metalizacija (boriranje, siliciranje, alitiranje ...) bruniranje ... c) Jonska implantacija d) Deformaciono otvrdnjavanje ....1.3 TEHNOLOGIJE OBRADETehnologija obrade proučava problematiku izrade i oblikovanja gotovih delova. Zavisnood osnovnih principa uklanjanja viška materijala i oblikovanja gotovih delova(korišćenjem mehaničke ili drugih vidova energije) tehnologije obrade se dele na: tehnologije mehaničke obrade i nekonvencionalne postupke obrade.U tehnologije obrade spadaju i novi postupci obrade kao što su postupci:visokoproduktivne obrade, obrade na suvo, bez primene SHP, brze izrade prototipa,mikro obrade, nano obrade... 3
  • 10. Proizvodne tehnologijeTehnologija mehaničke obrade proučava problematiku izrade i oblikovanja gotovihdelova mehaničim putem (delovanjem alata na predmet obrade). Postupci mahaničkeobrade se dele na postupke: sa uklanjenjem viška materijala (sa skidanjem strugotine) i bez uklanjanja viška materijala (bez skidanja strugotine).Obrada bez skidanja strugotine obezbeđuje obradu i oblikovanje bez ili sa neznatnimuklanjanjem viška materijala. To su postupci: Obrade livenjem, Obrade spajanjem, Obrade deformisanjem.Obrada livenjem (slika 1.2.a) obuhvata livenje čelika, sivog liva, obojenih metala inematala u pesku, kokili, pod pritiskom, u obliku košuljice, centrifugalno... 6 8 7 3 3 1- jezgro 2- gotov deo (izradak) 1- kalup 2 3- gornji deo kalupa 2- pogonski ure|aj 4- donji deo kalupa 1 3- te~ni SL 5 5- elementi za vezivanje 4- zidovi kalupa 1 6- opterećenje 5 4 7- ulivni sistem 5- gotov deo 8- ispusni otvor (izradak) 4 2 Izgled kalupa za livenje u pesku Centrifugalno livenje u vertikalnom a) Livenje rotirajućem kalupu žičana elektroda Kotur sa žicom Zaštitni gas (Argon) MIG postupak Zavarivanje u zaš titi argona Elektrootporno - ta čkasto zavarivanje topljivom metalnom elektrodom F b) Zavarivanje oblikač gotov deo v (izradak) Gornji pokretni deo matrica F Donji nepokretni deo v Kovanje u kalupu duboko izvlač enje lima c) Obrada metala deformisanjem Slika 1.2. Postupci mehaničke obrade bez uklanjanja viška materijalaObrada spajanjem (slika 1.2b) obuhvata postupke zakivanja, lemljenja, zavarivanja,lepljenja ...Obrada deformisanjem (slika 1.2c) predstavlja postupke kovanja, prosecanja i4
  • 11. 1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJAprobijanja, dubokog izvlačenja, savijanja ...Obrada sa skidanjem strugotine (slika 1.3) podrazumeva postupke obrade kod kojihse oblikovanje ostvaruje uklanjanjem viška materijala. To su: Bravarski radovi - ručna obrada (sečenje, turpijanje ...) i Obrada metala rezanjem.Obrada metala rezanjem (struganje, bušenje, glodanje ...) je postupak oblikovanjauklanjanjem viška materijala mehaničkim putem alatima najčešće znatno veće tvrdoćeod tvrdoće materijala predmeta obrade. predmet obrade alat D d predmet obrade alat obrada struganjem obrada bu šenjem a) Obrada metala rezanjem A K alat elektrolit dielektrikum A - anoda - predmet obrade predmet obrade K - katoda - alat ECM - elektrohemijska obrada EDM - elektroeroziona obrada b) Nekonvencionalni postupci obrade Slika 1.3. Ilustracija nekih postupaka obrade metala rezanjemNekonvencionalni postupci obrade - NPO (elektrohemijska - ECM, elektroeroziona -EDM, laserska obrada ...) su postupci oblikovanja uklanjanjem viška materijala različitimfizičko-hemijskim mehanizmima, korišćenjem električne, hemijske, svetlosne, magnetnei drugih vidova energije.1.4 OBRADA METALA REZANJEM1.4.1 Postupci obrade metala rezanjemPostupci obrade metala rezanjem su postupci oblikovanja (promene oblika, dimenzija,hrapavosti obrađene površine i karakteristika površinskog sloja) uklanjanjem viškamaterijala mehaničkim dejstvom reznog alata na predmet obrade (slika 1.4). Najčešćese razvrstavaju na postupke: prethodne - grube obrade i završne - fine obradePostupci prethodne obrade (struganje, bušenje, glodanje, rendisanje ... ) imaju,prvenstveni, cilj da uklone što veću količinu materijala.Postupcima završne obrade (razvrtanje, provlačenje, brušenje, honovanje, lepovanje ...)se ostvaruje zahtevani kvalitet obrade (tačnost i kvalitet obrađene površine).Osnovni postupci OMR su: struganje, bušenje, glodanje, testerisanje (odsecanje),rendisanje, provlačenje, brušenje i glačanje (lepovanje, superfiniš, honovanje ipoliranje). 5
  • 12. Proizvodne tehnologije POSTUPCI OBRADE M ETA LA REZANJEM alatima definisane geometrije alatima nedefinisane geometrije struganje br u{enje spolja{nje kru`no uzdu` no popre~no bu{enje r avno bu{enje pro{ irivanje razvrtanje lepovanje glodanje superfini{ obimno ~eono pr ovla~enje odsecanje honovanje rendisanje poliranje * ~etkama * obrtnim diskovima * elektr ohemijsko Slika 1.4. Postupci obrade metala rezanjemPostupci OMR se razvrstaju i prema obliku obrađivanog dela na postupke (slika 1.5): obrade rotacionih delova (osovine, vratila ...)6
  • 13. 1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA obrade prizmatičnih površina (kućišta, blokovi motora ...) izrade navoja (spoljašnjeg, unutrašnjeg ...) izrade zupčanika (cilindričnih, koničnih ...) izrade ožljebljenih vratila .... spoljaš nji izrada navoja vretenastim glodalima unutra šnji izrada navoja buš enjem izrada navoja struganjem a) Izrada navoja izrada zuba zup čanika pojedinač nim izrada zupč anika relativnim rezanjem kotrljanjem b) Izrada zupčanika c) Izrada ožljebljenih vratila Slika 1.5. Postupci izrade navoja, zupčanika i ožljebljenih vratilaU postupke OMR se često ubrajaju i kombinovani postupci obrade kao što supostupci: vibracionog rezanja, obrade u abrazivnoj sredini, obrade na povišenimtemperaturama, ojačanja površinskih slojeva deformisanjem, nareckivanja i sl. To surazličiti postupci kojima se obezbeđuje poboljšanje efekta obrade klasičnih postupaka.1.4.2 Osnovi procesa rezanjaProces rezanja nastaje prodiranjem reznog klina alata (1), brzinom v, u materijalpredmeta obrade (2), slika 1.6. Prodiranjem reznog klina alata, pod dejstvom spoljašnje 7
  • 14. Proizvodne tehnologijesile (sile rezanja F), dolazi do pretvaranja viška materijala debljine a (dubina rezanja) ustrugotinu (3) debljine as. 3 1 as 6 7 F a V 2 obrada struganjem 4 5 7 6 obrada bušenjem Slika 1.6. Osnovi procesa rezanjaU procesu rezanja se uočavaju tri osnovne površine: Obrađivana površina (4), Obrađena površina (5) i Površina rezanja (6)Obrađivana površina je površina koja prethodi obradi i nalazi se ispred reznog klina. Toje površina koja se potpuno ili delimično uklanja u procesu rezanja.Obrađena površina je površina nastala kao rezultat procesa rezanja. Nalazi se izareznog klina i karakteriše je tačnost oblika i dimanzija, površinska hrapavost i veličina iosobine površinskog sloja.Površina rezanja je površina predmeta obrade koja se nalazi u direktnom kontaktu sareznim alatom. To je površina koju obrazuje rezna ivica alata u toku rezultujućegkretanja.Dve grupe osnovnih parametara obrade su: Tehnološki parametri obrade i Geometrijski parametri obradeTehnološki parametri obrade (slika 1.7) su: » a, mm - dubina rezanja, » s, mm/o - korak ili vp, mm/min - brzina pomoćnog kretanja i » v, m/min - brzina rezanja ili n, o/min - broj obrta.8
  • 15. 1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA V, n 1 V, n 2 D D d a 1 2 Vp a S h h1 struganje glodanje Slika 1.7. Tehnološki parametri obrade u obradi struganjem i glodanjemDubina rezanja a, mm je vrednost debljine sloja materijala koji se uklanja u procesurezanja, određena rastojanjem obrađivane (1) i obrađene površine (2): D−d a= , mm pri obradi rotacionih delova i 2 a = h − h1 , mm pri obradi prizmatičnih delova.Korak (posmak) s, mm/o je pomeranje alata ili predmeta obrade u pravcu pomoćnogkretanja za jedan obrt alata ili predmeta obrade, za jedan zub alata s1, mm/z (glodanje),za jedan dupli hod alata ili predmeta obrade s, mm/dh (rendisanje) ili jedan hod alata s,mm/hod (ravno brušenje).Brzina pomoćnog kretanja vp, mm/min je pomeranje alata ili predmeta obrade ujedinici vremena.Brzina rezanja v, m/min ili v, m/s (brušenje) je pređeni put glavne rezne ivice alata ujedinici vremena.Osnovni geometrijski parametri obrade su: » širina reznog sloja b, » debljina reznog sloja h i » površina poprečnog preseka reznog sloja A.U obradi struganjem (slika 1.8), na primer, širina i debljina reznog sloja su: a b= ; h = S ⋅ sin κ , sin κgde je κ - napadni ugao. d h D A B E a D b C κ S Slika 1.8. Rezni sloj u obradi struganjem 9
  • 16. Proizvodne tehnologijeU procesu rezanja veći deo viška materijala CE uklanja glavno sečivo i pretvara ustrugotinu. Manji deo obrađivane površine BE, uz obrađenu površinu, koji obrazujepomoćna rezna ivica AE, ostaje na obrađenoj površini kao sastavni deomikrogeometrije obrađene površine.Zato je nominalna površina poprečnog preseka reznog sloja ograničena konturomABCD i iznosi: A = a ⋅S ≈ b ⋅h .1.4.3 Osnovna kretanja alata i predmeta obradeDa bi se proces rezanja ostvario neophodno je da postoje relativna kretanja alata ipredmeta obrade. Na mašinama za obradu metala rezanjem se realizuju osnovna idopunska kretanja (slika 1.9). Osnovna kretanja se izvode u toku procesa obrade, adopunska na početku i kraju procesa obrade ili u prekidima. Osnovna kretanja se delena: glavna i pomoćna. V, n (1) V, n (2) S (2) D D S (2) struganje bušenje D V, n (1) n L (1) Vr, Vp Vp (2) S (2) L glodanje rendisanje V, n (1) Vt , nt (1) S (2) Sa (2) Vr, nr (2) razvrtanje brušenje Slika 1.9. Glavna (1) i pomoćna kretanja (2, 3) u obradi metala rezanjemGlavna kretanja (kretanje 1, slika 1.9) su kretanja koja omogućavaju stvaranjestrugotine i nastanak procesa rezanja. Definisana su: • brzinom rezanja - v, m/min ili m/s (obrada brušenjem), 1000 ⋅ v • brojem obrta n: n = , o/min D ⋅π • brojem duplih hodova nL, dh/min (rendisanje) ili hodova nL, hod/min (ravno 1000 ⋅ v brušenje): nL = , dh/min (hod/min). L10
  • 17. 1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJAgde su, pored poznatih veličina: D, mm - prečnik predmeta obrade ili alata i L, mm -dužina hoda alata ili predmeta obrade u pravcu glavnog kretanja.Pomoćna kretanja (kretanja 2 i 3) obezbeđuju nastavak procesa rezanja. Definisanasu: » korakom - s, mm/o; mm/dh; mm/hod, » korakom po zubu s1, mm/z: s1 = s / Z ili » brzinom pomoćnog kretanja - sp, mm/min: Vp = n ⋅ S , mm/mingde je, pored poznatih veličina, Z - broj zuba alata.Glavna i pomoćna kretanja mogu biti: obrtna i/ili pravolinijska, a izvode ih: rezni alat,predmet obrade ili rezni alat i predmet obrade.Dopunska kretanja su kretanja kojima se alat i predmet obrade dovode u tačanmeđusobni položaj (primicanje, odmicanje ili podešavanje položaja alata i sl.).1.4.4 Osnovna geometrija reznog alataSvi rezni alati (slika 1.10) se sastoji od najmanje dva dela: tela alata na kome se nalaze rezni elementi alata (rezni klin) i drške ili otvora u telu alata, preko kojih se izvodi postavljanje i pričvršćivanje alata na nosač alata i mašinu.Rezni klin alata ispunjava osnovnu ulogu reznih alata, obezbeđujući rezanje(uklanjanje viška materijala). Rezni alati (slike 1.10 i 1.11) u svom osnovnom oblikuimaju zajednički geometrijski oblik - rezni klin (slika 1.12.b). 1 2 α 2 γ 1 α 2 β 1 α β γ β γ 2 α 2 2 α α 1 1 1 β γ β γ β γ 2 α 1 β γ 1 2 γ Slika 1.10. Neki od alata u obradi metala rezanjem 11
  • 18. Proizvodne tehnologije drška telo rub (fazeta) grudna površina glavno osnova otvor sečivo leđ na telo površina strugarski nož valjkasto glodalo telo JUS K.D2.020 leđ na drška površina grudna površina glavno popre čno se čivo pomoćno sečivo sečivo spiralna burgija rub (fazeta) Slika 1.11. Osnovni delovi reznih alataNa reznom klinu alata se uočavaju karakteristične površine, linije i tačke: » grudna površina, GP - površina po kojoj klizi strugotina, » leđna površina, LP - površina okrenuta prema površini rezanja i » pomoćna leđna površina, PLP - površina reznog klina alata okrenuta prema obrađenoj površini predmeta obrade.Presek grudne i leđne površine reznog klina alata predstavlja glavno sečivo - GS iliglavnu reznu ivicu alata - GRI, a presek grudne i pomoćne leđne površine pomoćnosečivo - PS ili pomoćnu reznu ivicu - PRI. Presek glavnog i pomoćnog sečiva je reznivrh alata - RV. Z γ Pn GP Po β Ps rezni klin a α GS X LP Y Pr osnova b) Osnovna geometrija reznog alata (noža) klina alata drška a) Tehnološki koordinatni sistem Slika 1.12. Koordinatne ravni tehnološkog koordinatnog sistema i osnovna geometrija reznog klina alataOsnovna geometrija reznog alata je geometrija reznog klina alata (slika 1.12.b). Premastandardu JUS K.A2.010 definisanje i utvrđivanje geometrije se izvodi korišćenjem dvakoordinatna sistema: ♦ tehnološkog - definisanje geometrije reznih alata kao geometrijskog tela pri njegovoj izradi, oštrenju i kontroli (osnovna geometrija alata) i12
  • 19. 1. OSNOVI PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA ♦ kinematskog - definisanje geometrije alata u procesu rezanja (kinematska geometrija alata).Tehnološki koordinatni sistem (slika 1.12.a) čine četiri ravni: » osnovna ravan Pr - ravan koja prolazi kroz posmatranu tačku na sečivu alata i paralelna je ili upravna na neku ravan ili osu alata od značaja za izradu i oštrenje alata ili kontrolu geometrije alata. Može se definisati i kao ravan koja sadrži osu predmeta obrade ili alata i normalna je na vektor brzine u tački u kojoj se posmatra geometrija alata, » ravan rezanja Ps - ravan tangencijalna na glavnu reznu ivicu (sadrži glavnu reznu ivicu alata) i normalna je na osnovnu ravan, » normalna ravan Po - ravan upravna na osnovnu i ravan rezanja i » normalna ravan na glavno sečivo Pn - ravan normalna na glavnu reznu ivicu ili tangentu na sečivo u posmatranoj tački.Položaj grudne i leđne površine reznog klina alata određen je osnovnom geometrijomalata (slika 1.12.b), koja obuhvata tri ugla: ♦ leđni ugao α - ugao između leđne površine reznog klina alata i ravni rezanja, ♦ grudni ugao γ - ugao između grudne površine reznog klina alata i osnovne ravni i ♦ ugao klina β - ugao između grudne i leđne površine reznog klina alata.Vrednosti uglova reznog klina alata se definišu (mere), najčešće, u normalnoj ravni Po(osnovni uglovi reznog klina sa ili bez indeksa - αο, γο, βο). Mogu se definisati i normalni(αν, γν, βν - u normalnoj ravni na glavno sečivo Pn), radijalni i aksijalni uglovi reznog klinaalata.1.4.5 Tribomehanički sistem u obradi metala rezanjemProces rezanja u svim vrstama obrade metala rezanjem se ostvaruje u tribo-mehaničkom sistemu (TMS) čiju strukturu čine (slika 1.13): rezni klin alata, predmet obrade i sredstvo za hlađenje i podmazivanje.Tribomehanički sistem predstavlja skup međusobno povezanih elemenata u jednucelinu radi ostvarivanja postavljenog cilja: uklanjanje viška materijala i oblikovanjedelova uz minimalne troškove izrade i maksimalnu proizvodnost, tačnost i kvalitetobrade. Materijal 3 1 Obra đena Energija V površina 1 - rezni alat 2 2 - predmet obrade Informacija 3 - sredstvo za hlađ enje i podmazivanje - SHP Slika 1.13. Tribomehanički sistem u obradi metala rezanjemPored strukture, TMS karakterišu ulazne i izlazne veličine. 13
  • 20. Proizvodne tehnologijeUlazne veličine su: » materijal, energija i informacija.Materijal se odnosi na materijal predmeta obrade i pomoćni materijal (sredstva zahlađenje i podmazivanje, ulja za podmazivanje prenosnika i vođica alatnih mašina itd.).Polazni materijal ili polufabrikat se naziva pripremak, materijal ili deo u toku obradeobradak (predmet obrade), a gotov deo izradak.Energija se troši na ostvarivanje procesa rezanja, savlađivanje otpora rezanja, otporakretanju izvršnih organa obradnog sistema i ostvarivanje potrebnih kretanja alata ipredmeta obrade.Informacija obezbeđuje upravljanje procesom rezanja. Predstavljaju skup podataka omašinama, alatima, priborima, pripremku, mernim i kontrolnim sredstvima, režimimaobrade, sistemima upravljanja procesom itd.Izlazne veličine iz tribomehaničkog sistema su: » informacija, energija i materijal.Izlazne informacije su transformisane ulazne informacije i obuhvataju skupove podatakao: kvalitetu obrade (tačnost oblika, položaja i ostvarenih mera i kvalitet obrađenihpovršina), proizvodnosti i ekonomičnosti obrade.Izlazna energija je transformisana ulazna energija, toplotna i kinetička energijaelastičnih deformacija i vibracija elemenata tehnološkog sistema (mašina - rezni alat -pribor - predmet obrade).Izlazni materijal je izradak i otpadni materijal (strugotina, utrošeno sredstvo za hlađenje ipodmazivanje, utrošeno ulje za podmazivanje i sl.).1.4.6 Naučne oblasti OMRProces rezanja prati pojava otpora kretanju reznog klina alata kroz materijal predmetaobrade, toplote i visokih temperatura u zoni rezanja, trenja u zonama kontakta alata ipredmeta obrade i habanja alata.Mehanika procesa rezanja je deo nauke o obradi metala rezanjem posvećenproblematici određivanja vrednosti otpora i brzina rezanja i dinamičkog ponašanjaelemenata obradnog sistema.Termodinamika procesa rezanja je posvećena problemima generisanja i odvođenjatoplote iz zone rezanja (obrade), kao i određivanja temperatura rezanja.Tribologija rezanja obuhvata proučavanje procesa trenja u zonama kontakta alata ipredmeta obrade i procesa habanja reznih elemenata alata.Ekonomika procesa rezanja je oblast nauke o OMR posvećen problematici troškovaobrade i obezbeđenja maksimalnih tehno - ekonomskih efekata obrade (minimalnecene koštanja proizvoda, maksimalnog profita i sl.).14
  • 21. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI2.1 OBRADNI SISTEMISistemi za obradu rezanjem ili obradni sistem (slika 2.1) se sastoji od sredstava rada iobradnih procesa, sa karakterističnim ulaznim i izlaznim veličinama, prikazanim na slici. SISTEM ZA OBRADU METALA Informacije Informacije SREDSTVA OBRADNI RADA PROCESI Energija Ma šina Energija Rezni alat Procesi Pribor obrade Pripremak Merilo Izradak (sirovina) Predmet obrade Pomoć ni (gotov deo) - obradak procesi Pomoćni Otpadni materijal materijal Slika 2.1. Struktura sistema za obradu rezanjemSredstva rada obuhvataju pet podsistema i to podsisteme: mašina, reznih alata,pribora, mernih instrumenata - merila i predmeta obrade.Podsistem mašina čini jedna ili više alatnih mašina sa svim instalacijama i agregatima.Podsistem alata se sastoji od jednog ili više reznih alata za izvođenje procesa obrade.Podsistem pribora obuhvata sve standardne, univerzalne i specijalne pribore zapozicioniranje, vođenje i stezanje alata i obratka. Podsistem merila čine univerzalna ispecijalna sredstva merenja i kontrole (prema standardima sistema upravljanjakvalitetom ISO 9001:2001 oprema za merenje, kontrolisanje i ispitivanje). Jedan ili višepredmeta obrade čine podsistem predmeta obrade.2.2 OBRADNI PROCESIObradni procesi se sastoje od: procesa obrade (direktnih ili efektivnih procesa) i pomoćnih ili dopunskih procesa.Procesi obrade su procesi direktne transformacije predmeta obrade u gotov proizvod ilipoluproizvod za dalju obradu (struganje, bušenje, glodanje...).Pomoćni procesi omogućavaju izvođenje procesa obrade (pozicioniranje i stezanjealata i predmeta obrade, odlaganje predmeta obrade, uključivanje i isključivanjemašine...).
  • 22. Proizvodne tehnologijeTehnološki ili obradni proces (proces izrade delova ili proizvoda) se realizuje kroztehnološke postupke obrade. Tehnološki postupak je skup svih obrada na predmetuobrade u toku izrade na odgovarajućim mašinama, uz primenu reznog, steznog imernog alata. Elementi tehnološkog postupka su tehnološke operacije ili jednostavnooperacije. Operacija je obrada pripremka na jednoj mašini (jednom radnom mestu) uzjednu pripremu mašine. Broj operacija je broj priprema ili broj mašina (kada se operacijapoklapa sa obradnim procesom) ili broj pozicija obrade. Dva osnovna principaprojektovanja tehnoloških procesa (slika 2.2) su sa: ♦ diferencijacijom i koncentracijom operacija. DIFERENCIJACIJA OPERACIJA KONCENTRACIJA OPERACIJA Operacija 10: Operacija 50: Operacija 10: Popreč na obrada Popreč na obrada Obrada jedne strane 3 2 1 Operacija 20: Operacija 60: Uzduž na obrada Uzduž na obrada 4 Zahvati: 1 - Popreč na obrada 2 - Uzdu žna obrada (2 prolaza) 3 - Buš enje otvora 4 - Obaranje ivice Operacija 20: Obrada druge strane Operacija 30: Operacija 70: Bušenje otvora Obaranje ivice 1 2 3 Operacija 40: Gotov deo - izradak Obaranje ivice Zahvati: 1 - Popreč na obrada 2 - Uzdu žna obrada 3 - Obaranje iviceSlika 2.2. Diferencijacija i koncentracija operacija, podela operacija na zahvate i prolazeDiferencijacija operacija podrazumeva tehnološki proces proizvodnje kod koga suproizvodne operacije svedene na najjednostavnije elemente (zahvate). Koncentracijaoperacija je objedinjavanje nekoliko različitih obrada (zahvata) na jednoj mašini i u istovreme.16
  • 23. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESIU okviru jedne operacije može da postoji više podoperacija. Podoperacija predstavljajedan položaj predmeta obrade u odnosu na mašinu i stezni alat ili pribor. Svakaoperacija odnosno podoperacija se sastoji od: zahvata i prolaza.Zahvat je proces istovremene obrade jedne ili više površina predmeta obradekorišćenjem jednog ili više alata, bez promene režima obrade. Razlikuje se elementarni,složeni i grupni zahvat. Elementarni zahvat je obrada jedne površine jednim alatom.Složeni zahvat (slika 2.3.a) je proces oblikovanja složene površine jednim alatom(kopiranjem ili na NU mašinama). Grupni zahvat (slika 2.3.b) čini proces istovremeneobrade više površina većim brojem alata.Prolaz (slika 2.4) je deo zahvata u kome se jedan sloj materijala uklanja jednim alatom.Poslednjim prolazom završava se zahvat i proces oblikovanja i obrade posmatranepovršine. a) Elementarni zahvat b) Složeni zahvat c) Grupni zahvat Slika 2.3. Složeni (obrada kopiranjem) i grupni zahvat (obrada višesečnim alatom) a) Jedan prolaz b) Dva prolaza Slika 2.4. Prolazi u obradi struganjem2.3 MAŠINE U OBRADI METALA REZANJEMAlatne mašine obezbeđuju izradu i obradu delova različitih oblika i dimenzija, počev odnajjednostavnijih (vratila, osovine, osovinice i sl.) do najsloženijih (lopatice turbina,bregovi i sl.). Alatne mašine se razlikuju po obliku, strukturi i konstrukciji, dimenzijama,eksploatacijskim karakteristikama i nameni. Klasifikacija mašina se najčešće izvodiprema nameni, proizvodnoj operaciji, na: strugove, bušilice, glodalice, rendisaljke,testere, brusilice, mašine za provlačenje, obradne centre, fleksibilne tehnološke module,ćelije, centre i sisteme .... 17
  • 24. Proizvodne tehnologijeStrukturni elementi univerzalnih (na primer struga - slika 2.5) i specijalnih alatnihmašina se razvrstavaju na glavne ili osnovne, elemente gradnje i montaže i elementeupravljanja. Glavni ili osnovni elementi su: noseći sistem, sistem vođenja i pogonskisistem. glavno zadnji vreteno oslonac ni=n1, n 2,..., nm si=s 1, s2,..., s m (konjić) no nosa~ alata prenosnik 10 EM glavnog 5 kretanja 9 1 3 2 6 mehanizam izmenljiva pretvaranja grupa prenosnik obrtnog u zup čanika 7 pomoćnog pravolinijsko kretanja kretanje 4 8 1 - pogonski elektromotor; 2 - prenosnik glavnog kretanja; 3 - izmenljiva grupa zupč anika; 4 - prenosnik pomoć nog kretanja; 5 - stezna glava; 6 - vuč no vreteno; 7 - vodeć e vreteno; 8 - suport; 9 - konji ć; 10 - predmet obrade Slika 2.5. Šematski prikaz univerzalnog strugaPogonski sistemi glavnog obrtnog i pravolinijskog kretanja obezbeđuju neophodnemomente i brzine rezanja za nastanak procesa rezanja datog spektra materijala idimenzija predmeta obrade. Sastoje se od pogonskog elektromotora, prenosnika ivreteništa kod glavnog obrtnog kretanja, odnosno pogonskog elektromotora,prenosnika, mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvršnogorgana kod glavnog pravolinijskog kretanja.Pogonski sistemi pomoćnog kretanja obezbeđuju neophodne momente i brzinekretanja za nastavak procesa rezanja. Zavisno od koncepcijskog rešenja i vrste alatnemašine mogu biti zavisni ili nezavisni, kontinualni ili periodični. Sastoje se od prenosnikapomoćnog kretanja, mehanizma pretvaranja obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvršnogorgana. Kod zavisnih prenosnika pogon se obezbeđuje dopunskim prenosnikom izmeđuprenosnika glavnog i pomoćnog kretanja, a kod nezavisnih posebnim elektromotorom.2.3.2 Prenosnici alatnih mašinaMehanizmi koji obezbeđuju izmenu parametara kretanja izvršnih organa alatnih mašina(broja obrta, broja duplih hodova, koraka, brzine pomoćnog kretanja i sl.) su prenosnicialatnih mašina. Predstavljaju jedan od osnovnih elemenata konstrukcije alatnih mašina(slika 2.5) i dele se na prenosnike: glavnog kretanja i pomoćnog kretanja.Prenosnici alatnih mašina prema principu gradnje mogu biti: mehanički, električni,hidraulični i pneumatski, a prema vrednosti izlaznih parametara kretanja odnosnonačinu regulisanja izlaznih parametara: kontinualni i stupnjeviti.Mehanički stupnjeviti prenosnici, izvedeni najčešće kao kaišni ili zupčasti prenosnici(slika 2.6), obezbeđuju diskretne vrednosti parametara kretanja unutar oblasti izmeneparametara kretanja (od minimalne do maksimalne vrednosti).18
  • 25. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI EM EM no no glavno glavno vreteno vreteno n i=n 1, n2, n 3 n i= n1, n 2,..., n12 kai šni prenosnik zupčasti prenosnik Slika 2.6. Mehanički stupnjeviti prenosniciKontinualni prenosnici se izvode najčešće kao mehanički u vidu varijatora (slika 2.7a), električni (slika 2.7 b), hidraulični ili kombinovani. Obezbeđuju bilo koju vrednostparametara kretanja unutar oblasti izmene parametara kretanja. no EM EM ni=nmin - n max glavno vreteno glavno vreteno ni=n min - n max ni=nmin - n max varijator - mehanički prenosnik električni prenosnik Slika 2.7. Mehanički i električni kontinualni prenosniciPrenosnici za glavno kretanje se izvode najčešće kao stupnjeviti ili kombinovani(stupnjeviti i kontinualni).Zakonitosti promene parametara kretanjaBroj obrta alata ili predmeta obrade: 1000 ⋅ V n= = f ( V , D ), o/min D ⋅πje funkcija brzine (V) i prečnika alata ili predmeta obrade (D). Jedna te ista vrednostbrzine rezanja V, pri različitim vrednostima prečnika, se može ostvariti samo različitimbrojevima obrta alata ili predmeta obrade.Kako se prečnik kontinualno menja u granicama Dmin - Dmax, to se utvrđena brzinarezanja može ostvariti prenosnicima sa kontinualnom promenom broja obrta ugranicama nmin - nmax. Kontinualnih (mehaničkih) prenosnika ima malo i sreću senajčešće u laboratorijskim uslovima, jer je njihova konstrukcija i izrada veoma složena,a cena visoka. Međutim, pojavom frekventnih regulatora nove generacije primenaelektričnih kontinualnih prenosnika postaje dominantna. 19
  • 26. Proizvodne tehnologijeVećina obradnih sistema (mašina) ima prenosnike sa stupnjevitom promenom brojaobrta. Prenosnici sa stupnjevitom promenom mogu biti sa: aritmetičkom,geometrijskom, dvostrukom geometrijskom i logaritamskom promenom.Najčešće se koristi geometrijska promena. To je promena broja obrta koju karakterišekonstantan odnos dva susedna broja obrta: n2 n3 n = = ....... = m = ϕ = const . n1 n2 nm−1Odnos brojeva obrta (koraka ili brzina pomoćnog kretanja) se naziva geometrijskimfaktorom promene prenosnika mašine ϕ.Za unifikaciju i standardizaciju mašina i prenosnika za glavno i pomoćno kretanje koristese standardne vrednosti brojeva obrta i parametara pomoćnog kretanja. Standardnevrednosti se formiraju za geometrijsku promenu korišćenjem osnovnog redazasnovanog na geometrijskom faktoru promene prenosnika: R 20 ∴ ϕ = 20 10 = 1,12 .Pored osnovnog reda najčešće se koriste izvedeni redovi: R10 ∴ ϕ = 10 10 = 1,25 , i R 20 / 3 ∴ ϕ = 20 / 3 10 = 1,4 ,a ređe R 5 ∴ ϕ = 5 10 = 1,6 i R10 / 3 ∴ ϕ = 10 / 3 10 = 2 .Na osnovu navedenih vrednosti geometrijskih faktora promene formiraju se tabelestandardnih vrednosti brojeva obrta i koraka (tabele P.20 i P.21 Priručnika). I osnovni iizvedeni redovi ukazuju na niz vrednosti brojeva obrta i koraka, formiran tako da odnosdve susedne vrednosti bude konstantan i odgovara geometrijskom faktoru promeneprenosnika.2.4 REZNI ALATI2.4.1 Klasifikacija reznih alataOsnovne oblici reznih alata, dimenzije, namena i tehnički zahtevi standardnih reznihalata su definisani odgovarajućim standardima, odnosno tehničkim uslovima kojima jeodređen kvalitet i rezna sposobnost alata.U masovnoj i visokoserijskoj proizvodnji, posebno u uslovima visoke automatizacije ifleksibilne proizvodnje, racionalnije je koristiti tzv. specijalne rezne alate. To su alatispecijalno projektovani i izrađeni za konkretne uslove obrade i konkretnu proizvodnuopremu.Klasifikacija reznih alata se može vršiti na različite načine. Opšta podela reznih alata jena: ručne i mašinske.Podela mašinskih alata se izvodi na bazi različitih kriterijuma i to prema vrsti obrade,materijalu predmeta obrade, vrsti alatnog materijala, broju reznih ivica, obliku alata ipoložaju površina obrade, tipu alata, načinu postavljanja alata itd.Najčešća podela alata je prema vrsti obrade i to na rezni alati za: struganje, bušenje,proširivanje i razvrtanje, glodanje, rendisanje, brušenje i glačanje, provlačenje, izraduzupčanika, ožljebljenih vratila, navoja i sl.20
  • 27. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESIPrema vrsti materijala predmeta obrade razlikuju se rezni alati za obradu metala,drveta, plastičnih masa, nemetala (kamen, staklo, mermer, hartiju, grafit i sl.).Prema vrsti alatnog materijala alati se dele na alate od alatnog čelika, brzoreznogčelika, tvrdih metala, keramičkih materijala, dijamantske alate, alate od supertvrdihmaterijala i sl. Pored ovim alata i alatnih materijala postoje alati od brzoreznih čelika itvrdih metala sa tvrdim prevlakama.Prema broju reznih ivica razlikuju se jednosečni (noževi za rendisanje, struganje,bušenje, rezanje navoja i sl.), dvosečni (spiralne i ravne burgije i sl.), višesečni(proširivači, razvrtači, upuštači, glodala, ureznici, ...) i mnogosečni alati (alati zabrušenje - tocila).Prema obliku alata razlikuju se alati za obradu spoljašnjih površina, izradu otvora,izradu navoja, ožljebljenih vratila i zupčanika.Prema tipu alati se razvrstavaju na alate izrađene izjedna od alatnog materijala(integralni alati), sa umetnutim reznim elementima (zubima), alati sa lemljenim imehanički pričvršćenim pločicama.Prema načinu postavljanja na mašinu razlikuju se alati sa drškom i nasadni alati ilialati sa otvorom.Najvažnije karakteristike reznih alata su: geometrijski oblik, koji je određen postupkom obrade kome je namenjen, rezna geometrija, koju čine osnovna geometrija i geometrija specifična za pojedine alate i materijal alata, materijal od koga je rezni alat izrađen.2.4.2 Oblik i osnovni konstruktivni elementi reznih alataSvi rezni alati se sastoji od najmanje dva osnovna dela (slika 2.8): tela alata na kome se nalaze rezni elementi alata (rezni klin) i drške ili otvora u telu alata, preko kojih se izvodi postavljanje i stezanje alata na nosač alata i mašinu. drška telo rub (fazeta) grudna površina glavno osnova otvor sečivo leđna strugarski nož telo površina valjkasto glodalo telo JUS K.D2.020 leđna drška površina grudna površina glavno poprečno sečivo pomoćno spiralna burgija sečivo sečivo rub (fazeta) Slika 2.8. Osnovni delovi reznih alata 21
  • 28. Proizvodne tehnologijeRezni klin alata ispunjava osnovnu ulogu reznih alata, obezbeđujući rezanje odnosnouklanjanje viška materijala. Sastoji se od jedne ili više reznih ivica (glavnih i pomoćnihsečiva), utvrđene osnovne geometrije.Telo alata sa reznim klinom alata čini jedinstvenu konstruktivnu i funkcionalnu celinuformiranu na različite načine i to kao alat: iz jednog komada (integralno) - slika 2.8, saumetnutim reznim elementima (zubima), lemljenom ili mehanički pričvršćenom pločicom(slika 2.9). boraks sredstvo za lemljenje - lem ploč ica `ica za vezivanje telo sa drškom izgled alata šema lemljenja pločica Strugarski nož sa lemljenom ploč icom Dva sistema vezivanja (stezanja) Strugarski nož sa okretnom pločicom Slike 2.9. Oblik alata sa lemljenim i mehanički pričvršćenim pločicamaDrugi deo, drška odnosno prihvatni i stezni deo, obezbeđuje pravilno postavljanje -baziranje, prihvatanje i pouzdano stezanje alata u odgovarajući pribor mašine. U nizuslučajeva drška se koristi i za centriranje alata.Oblik drške zavisi od tipa alata. Kod strugarskih noževa drška je kružnog, pravouga-onog ili kvadratnog poprečnog preseka (slika 2.10.a). Kod cilindričnih alata (burgije,razvrtači, vretenasta glodala i sl.) oblici drški (slika 2.10.b-d) se razvrstavaju na: cilindrične i sa Morze konusom i to: » sa ušicama i » bez ušica,pri čemu su završeci cilindričnih drški prikazani na slici 2.10.e-g.Nasadni alati imaju cilindrične ili konične otvore (slika 2.11), preko kojih se ostvarujepostavljanje, centriranje, baziranje i stezanje alata. Uzdužni ili poprečni klin sprečavaproklizavanje alata i obezbeđuje prenošenje obrtnog momenta sa vratila mašine na alat.Oblici i karakteristike reznih pločicaRezne pločice se izrađuju od brzoreznog čelika, tvrdog metala, rezne keramike,dijamanta i kubnog nitrida bora, a za nosač alata se vezuju: lemljenjem (lemljene pločice) ili mehaničkim pričvršćivanjem (okretne ili izmenjive pločice).22
  • 29. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI d b b h a) cx h l b) c) o 120 D o 60 D2 D1 D l b L l1 d) l1 l1 l2 l2 o 60 d do120 o o60 60 D D e) f) g) Slika 2.10. Oblici drški strugarskih noževa i cilindričnih alata b l1 l1 h f L a) Cilindrični hk D otvori b) Konični bk D L otvori konus 1:30 Slika 2.11. Oblici otvora kod nasadnih alata 23
  • 30. Proizvodne tehnologijeLemljenje pločice (slika 2.12) od brzoreznog čelika ili tvrdog metala se koriste zaizradu strugarskih noževa, burgija, razvrtača, glodala i sl. Retko se sreću u savremenimproizvodnim uslovima. za laku obradu - JUS K.C1.150 za kopirno struganje za izradu kaišnika JUS K. C1. 152 JUS K. C1. 153 Tip G Tip H Tip J za mašinske noževe - JUS K. C1. 151 oblik A oblik B oblik C oblik D oblik E Slika 2.12. Neki oblici lemljenih pločicaOkretne - izmenjive ili višesečne pločice (slika 2.13) se mehanički vezuju za nosačalata. Nakon habanja jednog sečiva menja se sečivo, a nakon habanja pločice menja sepločica. Pohabane pločice se skupljaju i vraćaju na reciklažu. trouglaste TNUN TNMA TNMM TNMG TPUN, TPGN TPMR, TPGR TPAN TNMX kvadratne SNUN, SNGN SNMA SNMM SNMG SPUN, SPGN SPGF SPGX SNAN, SNCN romboidne, romb DNMM, DNMG, DNMA CNMA CNMG okrugle specijalne KNUX R 166G R 156.3 Slika 2.13. Neki oblici izmenjivih (okretnih) pločica24
  • 31. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESIOkretne pločice su različitog oblika, dimenzija, geometrije, tačnosti izrade i sl. PremaJUS K.A9.030 oznaka pločica je usklađena sa ISO standardima (slika 2.14). SISTEM OBELEŽ AVANJA REZNIH PLOČICA ZA STRUGARSKE NOŽEVE PO ISO STANDARDU 7. 8. 9. 10. 5. 6. DUŽ INA REZNE DEBLJINA RADIJUS 1. OBLIK OKRETNE PLOČ ICE 2. LEĐ NI UGAO IVICE PLOČ ICE VRHA H C L H L S r 80 o 3 o A 5 o B l l S O D A O A B o K oznaka r, mm 55 l S o 00 okrug. 85 o o l P E B 7 C 15 D 00 o{t. vr. P C o D oznaka s, mm 02 0,2 75 E l o H 01 1,59 04 0,4 88 V M l 03 3,18 08 0,8 R K o E o F R 04 4,76 12 1,2 o 20 25 80 55o 06 6,35 16 1,6 07 7,94 24 2,4 V l 09 9,52 32 3,2 S o 35 S 11 11,11 40 4,0 30 G N o o 0 l T T 11 o P l S P G R 12 04 08 E R 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3. TOLERANCIJE 4. VRSTA LOMAČ A 11. OBLIK 12. SMER REZANJA I NAČ IN PRITEZANJA REZNE Tolerancija, mm T za m T za d IVICE Klasa d, m s d kl. J, klasa mm klasa klasa K,L, U U A F F N M A +0,005 +0,025 +0,025 B +0,005 +0,025 +0,013 6,35 +0,08 +0,13 +0,03 +0,08 C +0,013 +0,025 +0,025 9,52 +0,08 +0,13 +0,03 +0,08 G M E H +0,013 +0,025 +0,13 2,7 +0,13 +0,20 +0,03 +0,13 R E +0,025 +0,025 +0,025 5,66 +0,15 +0,27 +0,10 +0,18 N R T G +0,025 +0,13 +0,025 9,05+0,15 +0,27 +0,10 +0,18 od+0,052 25,4 +0,18 +0,38 +0,13 +0,25 J +0,0051 +0,025 do+0,132 T - tolerancija mere X S od+0,052 specijalni oblik K +0,013 1 +0,025 L do+0,132 od+0,052 L +0,0251 +0,025 do+0,132 od+0,082 od+0,052 M +0,13 1 do+0,182 do+0,132 Odnosi se na pločice sa bruše- nom ravnom fazetom 2 od+0,12 2 od+0,08 2 Tolerancije zavise od veli čine N U +0,13 pločice i date su u gornjoj tabeli do+0,382 do+0,252 Slika 2.14. Sistem označavanja okretnih pločicaPločice od alatne keramike imaju iste oblike kao i pločice od tvrdog metala. Izrađuju sebez centralnog otvora, imaju veću debljinu i leđni ugao im je 0o. Često se izrađuju sarubom - fazetom duž glavnog sečiva u cilju povećanja čvrstoće. 25
  • 32. Proizvodne tehnologijeMehaničko pričvršćivanje pločica i nosači alataMehaničko pričvršćivanje pločica za nosač pločica (alata) se ostvaruje na različitenačine (preko poluge, klina i zavrtnja ili držača i zavrtnja itd.). Mehaničko pričvršćivanjepločica predstavlja osnovu gradnje savremenih reznih alata, a sistem pričvršćivanje jestandardizovan. Nosači alata su različite konstrukcije i izrađeni su od konstruktivnihmaterijala. Prema ISO standardu oznaka nosača (slika 2.15) ima 14 simbola (12obaveznih i dva dopunska). SISTEM OBELEŽAVANJA DRŽAČA - NOSAČA ALATA ZA SPOLJAŠNJU OBRADU PO ISO STANDARDU 1. SISTEM STEZANJA 2. OBLIK OKRETNE PLOČ ICE 5. SMER REZANJA 6. 7. 8. 9. VISINA ŠIRINA C DRŽ AČA DRŽ AČA H C L o 80 Pritezanje odozgo O D A R M o 55 o 85 P E B o Pritezanje odozgo 75 i preko otvora 88 o L P M R K o 80 55o V Pritezanje preko otvora S S 35 o N Pritezanje vijkom T P S B N R 25 25 M* 12 __ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3. NAPADNI UGAO 4. LEĐ NI UGAO 10. DUŽ INA DR ŽAČ A 11. 12. 13. 14. 90 o 75 o 90 o DUŽ INA REZNE OZNAKE IVICE PREMA IZBORU H L PROIZVO- 3 o A o 5 B 1 1 Đ AČA l A B C l o o o o 45 60 90 90 O A B o o K 7 C 15 D l 1 l D Eo F o G P C 93 o 75 95 o D 50 E l o H 95 V 20 o E 25 o F l R J K L M o o o o 63 75 45 60 l o G o 0 N S 30 N R S T o o o 93 o 60 85 l 72,5 T 11 o P l U V W Y Slika 2.15. Sistem označavanja nosača reznih pločica26
  • 33. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI2.4.3 Alatni materijaliPočetkom XX veka brzina rezanja se kretala u granicama 10 - 20 m/min (slika 2.16), dabi u savremenim proizvodnim uslovima dostigla vrednost i do 1.000 m/min, pa i više, uproizvodnim operacijama struganja i čeonog glodanja. t g, V, min m/min 100 1000 tg V 1 10 1903 1974 godina ugljenič ni alatni rezna keramika čelici Slika 2.16. Uticaj vrste alatnog materijala na brzinu i vreme obradeU skladu sa razvojem alatnih materijala i porastom brzine rezanja menjala se ikonstrukcija reznih alata i alatnih mašina i obradnih sistema, čime su stvoreni uslovi zakorišćenje raspoloživih mogućnosti savremenih alatnih materijala, kako u pogledupovećanja brzine rezanja, tako i u pogledu proizvodnosti, ekonomičnosti, tačnosti ikvaliteta obrade.Sve vrste savremenih alatnih materijala su nastale kao rezultat stalne težnje da seobezbedi alatni materijal što veće tvrdoće i žilavosti, odnosno otpornosti na: habanje i udarna opterećenja i vibracije,posebno u uslovima visokih temperatura rezanja. Sa porastom temperature rezanjaopadaju vrednosti mehaničkih karakteristika alatnih materijala (slika 2.17). Smanjenjetvrdoće alatnog materijala dovodi do smanjenja otpornosti na habanje i postojanostialata. rezna keramika alat: valjkasto glodalo HRC T tvrdi alatni metal - TM čelik brzorezni čelik - BČ 400 600 1000 θ, K 64 HRC Slika 2.17. Uticaj temperature na mehaničke karakteristike alatnog materijala i uticaj promene tvrdoće alatnog materijala na postojanost glodala 27
  • 34. Proizvodne tehnologijeIstovremeno rešenje suprotnih zahteva, posebno zahteva za visokom tvrdoćom ižilavošću, dovelo je do razvoja spektra alatnih materijala kao što su: ♦ ugljenični i legirani alatni čelici, ♦ brzorezni čelici, ♦ tvrdi metali, ♦ alatna ili rezna keramika i ♦ super tvrdi materijali.Sem ovih alatnih materijala koriste se i materijali nedefinisane geometrije namenjeniizradi alata za brušenje, poliranje, honovanje i sl. To su različiti brusni materijali tipakorunda, silicijum karbida i sl.Danas se za izradu reznih alata najčešće koriste: brzorezni čelik i tvrdi metal.Pored alatnih materijala za izradu alata koriste i pomoćni materijali. To su materijali zaizradu drške, tela, nosača, nastavaka i sl. Kao pomoćni materijali koriste se:konstruktivni čelici, sivi liv, čelični i aluminijumski liv itd.Ugljenični alatni čelici pripadaju grupi alatnih čelika istorijskog značaja. Koriste se zaizradu alata namenjenih obradi metala malim brzinama rezanja (ručni ureznici, razvrtačii sl.) i obradi drveta.Legirani alatni čelici su čelici poboljšanih karakteristika, posebno u pogledu otpornostina visokim temperaturama i otpornosti na habanje. Koriste se, uglavnom, za izradualata koji rade sa malim opterećenjima i malim brzinama rezanja. Češće se koriste zaizradu alata za isecanje i oblikovanje lima, kao i izradu mernih alata i pribora.Prema osnovnom legirajućem elementu dele se na: hrom, volfram, hrom - volframove,hrom - silicijuumove i hrom - vanadijumove legirane alatne čelike. To su, na primer,čelici tipa Č4140, Č4141, Č4143, ..., Č4149, prokron čelici (Č4170 ... Č4176), meriločelici (Č3840, Č4840, Č6440, ...), OCR čelici (Č4150, Č4650, Č4750 ...) ...Brzorezni čelik se pretežno koriste za izradu alata za bušenje, glodanje, rendisanje,provlačenje i sl., alata koji pretežno rade u uslovima prekidnog rezanja.Predstavljaju najvažniji i najčešće primenjivani visokolegirani alatni čelik sa većimsadržajem legirajućih elemenata, pre svih: hroma, volframa, molibdena, vanadijuma ikobalta. Variranjem sadržaja legirajućih elemenata menjaju se tvrdoća i otpornost nahabanje, žilavost i otpornost na udarna - dinamička opterećenja, otpornost na povišenimtemperaturama i sl.Brzorezni čelici sa povećanim sadržajem volframa (18 % W, 4 % Cr i 1 % V) su klasičnibrzorezni čelici. U savremenim proizvodnim uslovima sve više se ko-riste molibdenskibrzorezni čelici sa smanjenim sadržajem volframa (5 % Mo, 6 % W i 2 % V). Brzorezničelici povećane postojanosti na visokim temperatrama sadrže veći procenat vanadijuma(do 4 %), a brzorezni čelici visoke otpornosti na povišenim temperaturama sadrže većiprocenat molibdena, vanadijuma i kobalta. To su tzv. super brzorezni čelici.Povećanjem sadržaja volframa povećava se i osetljivost brzoreznog čelika na pojavudefekata pri brušenju - oštrenju. Povećanjem sadržaja kobalta smanjuje se žilavostbrzoreznog čelika.Prema osnovnim legirajućim elementima brzorezni čelici se dele na:28
  • 35. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI volframove brzorezne čelike: Č6880, Č6881, Č6882, Č6883, Č9782 ... namenjene izradi normalno opterećenih reznih alata, volfram - molibdenske brzorezne čelike: Č7680, Č9780, Č9783... namenjene izradi alata povećanog opterećenja, molibdenske brzorezne čelike: Č7880, ... namenjene izradi alata za prekidno rezanje, jer se odlikuju povećanom žilavošću, vanadijumske brzorezne čelike: Č8780, Č9681, Č9683, Č6981, Č9880, ... koje odlikuje povećana otpornost na habanje i visoke temperature, a namenjeni su izradi alata za završnu obradu i kobaltske brzorezne čelike: Č6980, Č9682, Č9780, ... koje karakteriše otpornost na visokim temperaturama i namenjeni su izradi jače opterećenih alata.Savremeni brzorezni čelici sa prevlakama, najčešće titan - nitrida (TiN) poskupljuju alatza 20 - 40 %, ali obezbeđuju i povećanje postojanosti alata za 2 - 3 pa i nekoliko puta(slika 2.18). Prevlake se izrađuju kao jednoslojne ili višeslojne od TiC, TiN, Al2O3,kubnog nitrida bora ili dijamanta. h brzorezni č elik brzorezni č elik + TiN TiN hk T1 T2 T Slika 2.18. Uticaj prevlake na postojanost alata od brzoreznog čelikaTvrdi metali se koriste za izradu strugarskih noževa, čeonih glodala i sl., alata kojipretežno rade u uslovima neprekidnog rezanja.Tvrdi metali su fizičko - metalurška smeša tvrdih (osnovni materijal tipa karbida WC,TiC, TaC, NbC, ...) i žilavih komponenti - vezivnog materijala (metali Co, Ni, ...).Variranjem sadržaja osnovnog i vezivnog materijala prilagođavaju se tvrdoća i žilavosttvrdih metala širokom području primene.Tvrde metale odlikuju visoka postojanost i tvrdoća na povišenim temperaturama(i do 1250oC), što obezbeđuje povećanje brzine rezanja i proizvodnosti. Međutim,manja žilavost dovodi do smanjenja otpornosti na udarna, dinamička opterećenja.Prema sadržaju volfram - karbida WC razlikuju se: tvrdi metali sa velikim sadržajem WC i neznatnim dodatkom ostalih karbida TiC, TaC. Namenjeni su obradi tvrdih i krtih materijala, kada se formira kidana strugotina i tvrdi metali na bazi WC, TiC i TaC (sa povećanim sadržajem TiC i TaC). Namenjeni su obradi žilavih materijala, kada se formira neprekidna strugotina. 29
  • 36. Proizvodne tehnologijePrema ISO i JUS standardima oznaka tvrdog metala sadrži: slovni i brojni deo.Slovni deo oznake (slika 2.19) ukazuje na osnovnu grupu tvrdih metala. Prema slovnojoznaci tvrdi metali se razvrstavaju u tri grupe: » grupa P (plava) - namenjena obradi čelika, čeličnog i temper liva, » grupa M (žuta) - namenjena obradi čelika, čeličnog, temper i sivog liva i » grupa K (crvena) - namenjena obradi krtih materijala. a tv r oćd d tv r P01 K01 oć a P05 P08 K05 P10 K10 P20 M10 K20 P25 t M20 K30 s žila vo P30 M30 K40 žila vo P40 M40 st K50 P50 Slika 2.19. Klasifikacija i ISO P ISO M ISO K označavanje tvrdih metalaBrojni deo oznake određuje kvalitet tvrdog metala i sužava oblast njegove primene.Tako, na primer, otpornost na habanje (tvrdoća) tvrdog metala raste sa porastomsadržaja karbida TiC i TaC (niža brojna oznaka). U tim slučajevima opada žilavost,raste osetljivost na mehanička i termička naprezanja. Otuda se, na primer, kvalitet Ptvrdog metala sa većim sadržajem TiC i TaC (P01 - P10) koristi za izradu alatanamenjenih završnoj obradi, velikim brzinama rezanja i pri malim presecima strugotine.Kvalitet P tvrdog metala sa većim sadržajem WC i Co (P20 - P50) se koristi za izradualata namenjenih gruboj obradi, manjim brzinama rezanja i pri većim presecimastrugotine, jer se odlikuje povećanom žilavošću i otpornošću na dinamička opterećenja.Tehnologijom nanošenja prevlaka (slika 2.20) nanose se: jednoslojne i višeslojneprevlake od TiC, TiN, Al2O3, kubnog nitrida bora, dijamanta i sl. T tvrdi metal tvrdi metal + TiC TiC T V1 V2 V Slika 2.20. Prevlake i uticaj prevlake na postojanost alata od TMNanošenjem prevlaka se obezbeđuje povećanje tvrdoće površinskih slojeva (otpornostina habanje) pri nepromenjenoj žilavosti, koja zavisi od kvaliteta osnovnog materijala -tvrdog metala. Time se obezbeđuje značajno povećanje brzine rezanja ili postojanostialata. Nedostatci prevlaka se ogledaju u nemogućnosti preoštravanja alata i obrade30
  • 37. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESImalim dubinama i koracima zbog relativno većeg radijusa vrha. Zato se koriste alati savišesečnim izmenjivim okretnim pločicama.Rezna ili alatna keramikaRezna keramika se, najčešće, javlja u tri varijante - tipa kao: ♦ mineralna (čista ili oksidna) keramika, Al2O3 , ♦ mešana (oksidno - karbidna) keramika se sastoji od 60 % Al2O3 i 40 % WC, Mo2C ili TiC. ♦ silicijumnitridna keramika Si3N4 .Presovanjem i sinterovanjem na temperaturi od 1600 - 1800oC izrađuju se pločicerazličitog oblika, koje se isključivo mehanički prićvršćuju za nosač alata.Prednosti rezne keramike u odnosu na tvrde metale su veća tvrdoća, otpornost nahabanje i otpornost na visokim temperaturama. Nedostatci su niska žilavost i visokaosetljivost na dinamička opterećenja i promenu termičkih naprezanja.Rezna keramika se koristi za izradu alata namenjenih neprekidnom rezanju namašinama veće krutosti i stabilnosti i to obradu konstruktivnih čelika (ugljeničnih ilegiranih), visokokvalitetnih čelika, sivog i temper liva, legura obojenih metala inemetala. Nije pogodna za obradu lakih metala i njihovih legura zbog porastaintenziteta difuzionog habanja.Supertvrdi alatni materijaliSupertvrdi alatni materijali su: prirodni dijamant, kubni nitrid bora - CBN (borozan ielbor) i sintetički dijamant - PKD.Odlikuju se vrlo visokom tvrdoćom i otpornošću na habanje, niskom žilavošću iotpornošću na dinamička opterećenja.2.5 POMOĆNI PRIBORI2.5.1 Uloga i klasifikacija priboraPribori su dopunski uređaji koji se koriste pri obradi, montaži i kontroli delova,sklopova i proizvoda. U toku izvođenja procesa obrade i realizacije pomoćnihoperacija, pribori se koriste za pozicioniranje i stezanje predmeta obrade i alata.U mnogim slučajevima obezbeđuju i potrebno vođenje alata u odnosu na predmetobrade. Prema nameni dele se na: univerzalne i specijalne.Univerzalni pribori su namenjeni obradi različitih pripremaka. Predstavljaju standardnipribor svake alatne mašine.Specijalni pribori su namenjeni obradi određenih pripremaka ili izvođenju određenihoperacija obrade na jednom ili više delova.Pravilno koncipiranje pribora, projektovanje i konstrukcija, podrazumeva poznavanje ianalizu baznih površina dela koji se izrađuje.Pri projektovanju konstrukcije i tehnologije obrade delova, posebno projektovanjutehnoloških procesa, najpre se vrši izbor baznih površina (baza). Baze su tačke, linije 31
  • 38. Proizvodne tehnologijeili površine u odnosu na koje se orijentišu drugi delovi ili površine delova u procesuobrade, merenja ili montaže. Dele se na: konstrukcione, tehnološke, merne i montažne.Grupu konstruktivnih baza čine: osnovne i pomoćne baze, koje, pri konstruisanju(izboru oblika površina, njihovog položaja, utvrđivanju dimenzija i normi tačnosti i sl.),imaju suštinski značaj. U fazi konstrukcije se identifikuju i: funkcionalne i slobodnepovršine.Osnovne površine (baze) su površine u odnosu na koje se određuje položaj dela uproizvodu (sklopu). Po pravilu položaj dela u sklopu se određuje kompletom od dve ili tribaze. Osnovne baze vratila prikazanog na slici 2.21 su cilindrična površina čaura 2(2),osa vratila OO i stepenaste površine 1(1), jer određuju položaj vratila u kućištu 6(6).Stepenaste površine sprečavaju pomeranje vratila duž ose vratila.Pomoćna površina (baza) određuje položaj montiranih delova podsklopova. Za vratilo,na primer, se javljaju dva kompleta pomoćnih površina za postavljanje zupčanika, sa trielementa: rukavac 3(3), stepenica 5(5) i klin (slika 2.21).Funkcionalne površine su površine preko kojih se ostvaruje funkcija zadatog sklopa.To su, u pomenutom slučaju, bočne površine zuba zupčanika.Slobodne površine su površine povezuju osnovne i pomoćne površine. To je površinavaljka (4). 3 4 3 2 2 O 1 O 1 5 5 6 6 Slika 2.21. Karakteristične površine delova sklopaTehnološka baza je površina koja određuje položaj dela u procesu izrade (obrade) uodnosu na rezni alat i/ili pribor.Merne baze se koriste u procesu merenja i kontrole gotovog dela. Merna baza jepovršina koja određuje relativni položaj dela ili sklopa i sredstva merenja.Montažne baze se koriste za orijentaciju i postavljanje delova pri montaži. To su bazekoje lišavaju deo ili sklop tri stepena kretanja, na primer pomeranja duž jedne ose iobrtanja oko druge dve ose.2.5.2 Univerzalni (stezni) priboriUniverzalni pribori ili stezni pribori su namenjeni prvenstveno pojedinačnoj imaloserijskoj proizvodnji za postavljanje i stezanje predmeta obrade i alata32
  • 39. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESIrazličitih oblika i dimenzija. Kao univerzalni pribori koriste se: univerzalna glave zastezanje, šiljci, univerzalni stezač za alate sa cilindričnom drškom, brzi stezač za alatesa cilindričnom drškom, mašinske stege, obrtni stolovi, trnovi (vratila), odstojniprstenovi, obrtni prstenovi, stezne čaure, elastične stezne čaure, magnetne ploče i sl.Univerzalni pribori su najčešće i standardizovani, pa se nazivaju i standardnimpriborima alatnih mašina (isporučuju se uz mašinu).Univerzalna glava za stezanje (slika 2.22) sa tri (četiri, retko dve) čeljusti je standardnipribor strugova, glodalica i brusilica. Služi za stezanje okruglih (često i prizmatičnih)delova ili alata sa drškom (burgije, vretenasta glodala ...). Razlikuju se po stepenuuniverzalnosti, konstrukciji mehanizma za samocentriranje i stezanje. Postoje i drugekonstrukcije univerzalnih glava, sa ručnim i mehanizovanim (pneumatskim, hidrauličnimili elektromehaničkim) stezanjem. Slika 2.22. Univerzalna glava za stezanjeMašinske stege (slika 2.23)se koriste za ručno stezanjerazličitih delova na rendisalj-kama, bušilicama, glodalica-ma i dr. Različite konstrukcijestega, okretne u ravni iliprostoru, omogućujući orijen-taciju dela za obradupovršina pod uglom. Poredručnih, postoje i stege samehanizovanim stezanjem,najčešće hidrauličnim. Slika 2.23. Neki tipovi mašinskih stegaŠiljci (slika 2.24) se koriste za pozicioniranje i stezanje cilindričnih delova većih dužina(odnos dužine i prečnika L/d iznad 4 do 10), najčešće na strugovima i brusilicama zaokruglo brušenje. Delovi se pozicioniraju i oslanjaju sa jedne ili obe strane (slika 2.25),primenom nepokretnih (neobrtnih) ili pokretnih (obtnih) šiljaka. Oslanjanju na šiljkeprethodi izrada središnjih gnezda na delovima. 33
  • 40. Proizvodne tehnologije standardni zasečeni - popreč na obrada sa kuglicom - izrada konusa pokretni - obrtni sa središ njim gnezdom - obrada pripremaka malog pre čnika nepokretni - neobrtni Slika 2.24. Šiljci Slika 2.25. Pozicioniranje pomoću šiljakaObrtači (srca) služe za prenos obrtnog kretanja sa glavnog vretena na predmetobrade, kod pozicioniranja pomoću šiljaka (slika 2.26). Slika 2.26. Osnovne konstrukcije obrtača (srca)Linete (slika 2.27) se koriste za oslanjanje predmeta obrade u toku rezanja sa ciljemsprečavanja i smanjenja deformacija dužih delova, nastalih dejstvom spoljašnjih sila(sila i otpora rezanja, sopstvene mase i sl.). Dva osnovna tipa lineta su: pokretne inepokretne. Pokretne se postavljaju na uzdužni nosač alata, a nepokretne na vođicenosača alata odnosno nosača šiljka.34
  • 41. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI postolje maš ine (vođice) suport a) Nepokretna lineta b) Pokretna lineta Slika 2.27. Pokretne i nepokretne lineteTrnovi (slika 2.28) se primenjuju za postavljanje i stezanje predmeta sa centralnimotvorom većeg prečnika i manje debljine zida, odnosno stezanje alata. predmet obrade Slika 2.28. TrnoviMagnetne ploče se koriste za postavljanje i stezanje predmeta od feromagnetnihmaterijala sa ravnim površinama, kod brusilica za ravno brušenje (slika 2.29). Mogu bitisa permanentnim magnetima ili elektromagnetima. Obezbeđuju ravnomernu silustezanja po oslonoj, baznoj površini obratka, imaju visoku krutost i jednostavno i brzostezanje (prebacivanjem ručica ili isključivanjem jednosmerne struje). N S N S N S N S Slika 2.29. Magnetna pločaZa stezanje alata sa drškom (burgije, upuštači, proširivači, razvrtači, vretenastaglodala...) koriste se univerzalni stezači (slike 2.30 i 2.31). 35
  • 42. Proizvodne tehnologije čaura za stezanje alata sa MK drš kom alat univerzalni stezač za alate sa cilindrič nom dr š kom Slika 2.30. Stezanje alata sa drškom brzi stezač za alate sa konič nom dr š kom za već e preč nike za manje preč nike elastič ne čaure elastič na čaura za male prečnike Slika 2.31. Brzi stezač i stezne čaure2.5.3 Specijalni priboriSpecijalni pribori ili pomoćni pribori se, prvenstveno, koriste u serijskoj imasovnoj proizvodnji. Sastoje se (slika 2.32) od: tela pribora, elemenata zapostavljanje (baziranje), mehanizama za pritezanje (stezanje) i elemenata zapovezivanje (čivije, zavrtnjevi i sl.). predmet obrade mehanizam za stezanje elementi za baziranje telo pribora elementi za povezivanje Slika 2.32. Šematski prikaz mogućeg rešenja pribora u obradi glodanjem36
  • 43. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI2.6 MERNI PRIBORI (MERILA)2.6.1 Osnovi merenja i kontrolePrema standardima sistema upravljanja kvalitetom serije ISO 9001: 2001 (standardimaQMS) tehnička kontrola kvaliteta izrade proizvoda (merenje, kontrolisanje i ispitivanje)obuhvata, između ostalog, i kontrolu: ♦ kvaliteta izrade proizvoda i ♦ sposobnosti tehnoloških procesa i proizvodne opreme.Kontrola kvaliteta izrade proizvoda je provera stepena bliskosti - ″poklapanja″pokazatelja kvaliteta izrade sa zahtevima definisanim konstruktivno - tehnološkomdokumentacijom.Kontrola sposobnosti tehnoloških procesa (proizvodne opreme) podrazumevaidentifikovanje: T » indeksa potencijala (preciznosti): Cp = ≥ 1,33 Tp 2⋅Δ » indeksa sposobnosti (tačnosti): C pk = ≥ 1,33 Tpgde su (slika 2.33): • T = Xg - Xd, mm - konstruktivnom dokumentacijom propisana tolerancija izrade; • Tp = 6 σ, mm - prirodna tolerancija koja se obezbeđuje datim procesom izrade; • σ, mm - standardna devijacija rasipanja rezultata višestruko ponovljene procedure merenja posmatrane dimenzije: 1 n σ= ∑ ( X i − X )2 n i =1 1 n • X , mm - srednja aritmetična vrednost rezultata merenja: X= ⋅ ∑ Xi n i =1 • Xi, mm - vrednosti pojedinačnih merenja; • n - broj merenja; • Δ, mm - minimalno rastojanje srednje aritmetičke vrednosti rezultata meranja i granica specifikacije (Xd, Xg); • Δr = X − X s , mm - veličina podešavanja; Xg − Xd • Xs, mm sredina tolerantnog polja: Xs = . 2Kontola sposobnosti, očigledno, predstavlja kontrolu: tačnosti i stabilnosti tehnološkihprocesa, prema unapred utvrđenim kriterijumima. 37
  • 44. Proizvodne tehnologije f f Xg Xd T teorijska kriva stvarna kriva Δ XS X Δr X1 X2 X3 Xn X X1=X-3 σ Tp=6σ X 2=X+3σ Slika 2.33. Ilustracija postupka kontrole sposobnosti procesaOsnovni strukturni elementi sistema kvaliteta u oblasti ispitivanja, kontrolisanja iproveravanja kvaliteta (tehničke kontrole kvaliteta), prema standardima sistemaupravljanja kvalitetom serije ISO 9000, su: funkcija kvaliteta u proizvodnji, kontrolaproizvodnje i verifikacija kvaliteta proizvoda (klasična kontrola kvaliteta proizvoda:ulazna ili prijemna, međufazna ili operacijska i završna kontrola.Merenje je eksperimentalno određivanje numeričke vrednosti fizičke veličine. Vrednostse očitava na indikatorskoj jedinici mernog pribora (slika 2.34). 18.02 d Slika 2.34. Ilustracija postupka merenja a d=aKontrola (slika 2.35) je postupak kojim se izvodi provera da li se kontrolisana dimenzija(veličina) nalazi unutar propisanih granica tolerancije (maksimalnog i minimalnogodstupanja). Vrednost kontrolisane veličine je određena atributima: u granicama, iznad gornje granice i ispod donje granice.Na osnovu rezultata kontrole delovi se razvrstavaju na usaglašene (u granicama) ineusaglašene (van granica). Neusaglašeni delovi se mogu doraditi ako je kontrolisanadimenzija iznad gornje granice kod spoljašnje odnosno ispod donje granice kodunutrašnje dimenzije.2.6.2 Sredstva merenja i kontrole (merila)Sredstva merenja i kontrole ili merila (oprema za merenje, kontrolisanje iispitivanje prema QMS - standardima) predstavljaju tehničke uređaje namenjeneformiranju merne informacije o izvršenim merenjima i kontrolama.Prema nameni merila se dele na: etalone, merke, kontrolnike ili tolerancijska merila,univerzalna merna sredstva, merna sredstva specijalne namene, kontolne uređaje(poluautomate i automate) i merne sisteme.38
  • 45. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI diferencijalni - elementarni metod kontrole kompleksni - integralni metod kontrole Slika 2.35. Šematski prikaz operacija kontroleEtaloni (primarni, sekundarni i radni) su merila i merni pribori kojima se identifikuje(materijalizuje), čuva i reprodukuje jedinica mere neke fizičke veličine u odgovarajućemopsegu. Primarni etalon je nacionalni etalon jedinice mere i nalazi se u Saveznomzavodu za mere i dragocene metale.Merke su mehanička jednostruka (granična merila, šabloni, kalibri i sl.) ili višestrukamerila (merni lenjiri, pomična merila, mikrometarska merila i sl.) za merenje ili kontrolujedne ili više vrednosti fizičkih veličina.Granična merila se razvrstavaju uglavnom na granična merila za dužine i uglove. Zamerenje i kontrolu dužina najčešće se koriste paralelna granična merila - PGM (slika2.36), kod kojih rastojanje dve paralelne ravni predstavlja nominalnu vrednost.Formiranje slogova različite nominalne vrednosti dužine se vrši slepljivanjem, odnosnoslaganjem merki. 35 30 25 0 0 l 1,002 l>1 l<1 15 1,4 9 9 17,402 5 12 35 10 25 25 9 0,2 l 0,2 l l>100 Slika 2.36. Paralelna granična merila 39
  • 46. Proizvodne tehnologijeGranična merila za uglove (slika 2.37) po svom obliku mogu biti veoma različita(trougaona, četvorougaona i sl.). Obezbeđuju formiranje slogova različite nominalnevrednosti ugla (slepljivanjem - slaganjem merki). α + + α o α 5 β - α - + o 15 10 20 - o 37 o o o o α = 15 + 5 = 20 α 10 5 o 116 o o α α = 47 20 - o δ 5 + o α α = 126 5 + o γ 90 55 15 o β - 59 o o o o α = 15 - 5 = 10 o α = 149 55 Slika 2.37. Granična merila za ugloveKontrolnici ili tolerancijska merila (slika 2.38) se koriste za kontrolu dimenzija, jerobezbeđuju proveru da li se kontrolisana dimenzija nalazi u granicama dozvoljenihodstupanja. Najpoznatiji kontrolnici su kontrolni čepovi i kontrolne račve. C C ne ide ne ide D ide d D d ide Kontrolnik za konus Kontrolnik za duž ine ide ne ide ide ne ide ne ide ide dvostrana za merenje prečnika dvostrana za već e preč nike jednostrana Kontrolne rač ve za osovine ne ide ide za manje preč nike za ve će preč nike Kontronik za dubine Kontrolni čepovi za osovine Slika 2.38. Kontrolnici ili tolerancijska merilaUniverzalna merna sredstva su instrumenti i pribori sa indikatorom za očitavanjevrednosti mernih veličina u obliku: skale, brojčanika, štampača, plotera (uređaja zacrtanje dijagramskih zavisnosti) ili signalizatora (uređaja za signalizaciju usaglašenih ineusaglašenih proizvoda, kao i proizvoda koji se mogu doraditi). Nezavisno od namenedele se na: instrumente sa nonijusom (kljunasta ili pomična merila, univerzalni uglomerii sl.), mikrometarska merila, komparatore, merne mašine, merne projektore imikroskope, interferometre, numerički upravljane merne mašine, mernokontrolne roboteitd.Pomična ili kljunasta merila (slika 2.39) spadaju u grupu najčešće korišćenih merila uindustriji prerade metala, za merenje spoljašnjih i unutrašnjih mera (prečnici, dužine,širine, dubine i sl.), visina, međuosnih rastojanja itd.40
  • 47. 2. OBRADNI SISTEMI I PROCESI 0 10 20 30 40 0 5 10 Slika 2.39. Standardno pomično meriloMikrometri za spoljašnja i unutrašnja merenja (slika 2.40) koriste za iste namene kao ipomična merila. Obezbeđuju znatno tačnija merenja i najčešće se primenjuju uoperacijama završne obrade. 6 4 1 2 3 5 0 - 25 1 - račva; 2 - nepokretni pipak; 3 - pokretni pipak; 4 - dobo š sa dopunskom sk alom; 5 - mehanizam sa Mikrometar za unutrašnja merenja skakavicom; 6 - k očnica Mikrometar za spoljašnja merenja Slika 2.40. Mikrometri za spoljašnja i unutrašnja merenjaKomparatori (slika 2.41) ili merni pretvarači su merni instrumenti za merenje iidentifikovanje odstupanja merene veličine. Mogu biti različitog tipa i konstrukcije, anajčešće korišćeni su sat komparatori i subito za kontrolisanje unutrašnjih dimenzija. Minimetar Ortotest Sat komparator Subito Slika 2.41. Neki tipovi komparatoraUniverzalni mehanički uglomer (slika 2.42) se koristi za merenje uglova u rasponu od0 - 360o sa tačnošću ±5. 41
  • 48. Proizvodne tehnologije 6 3 1 1- osnovna skala 0 2- dopunska sk ala 2 5 3- nepokretni disk 4- nepokretni lenjir 5- pokretni disk 6- pokretni lenjir 4 Slika 2.42. Univerzalni mehanički uglomerMerna sredstva specijalne namene su merila za merenje i kontrolu: dužina i uglova(kalibri, šabloni, tolerancijska i granična merila, merni projektori i mikroskopi, merila sanonijusom i mikrometarska merila, interferometri, merne mašine i sl.), parametarahrapavosti površina (dvojni mikroskopi, profilografi, profilometri, interferometri itd.),parametara navoja (šabloni, tolerancijska merila, mikrometri, merni mikroskopi,specijalni merni uređaji itd.), parametara zupčanika (šabloni, modulna merila,kompleksna merila, specijalni uređaji i sl.).Kontrolni uređaji su uređaji sa nizom funkcionalno povezanih mernih sredstava ipomoćnih pribora namenjenih merenju i kontroli objekata složene konfiguracije (blokovimotora, kolenasta vratila itd.).Merni sistemi su skup tehničkih uređaja i/ili instrumenata međusobno povezanih ujednu konstruktivnu i funkcionalnu celinu (slika 2.43). Sistem se povezuje sa objektommerenja, kontrole, analize, upravljanja, istraživanja ili drugim objektima radi generisanja,pretvaranja, memorisanja, prikazivanje ili korišćenja mernih rezultata i informacija(mernih signala) za odgovarajuće namene. OBJEKT UPRAVLJANJA POLAZNI PODACI UPRAVLJAČ KA JEDINICA pojačivač izvršni 4 5 6 organ 7 1- merni pipak 2- pretvara čki niz 3- predajnik MERNI INSTRUMENT 4- prijemnik signala 5- memorija indikatorska 6- pretvara č sa jedinica pojačivačem 7 - upore đivač dava čko-pretv. jed. pojači- va č 32 1 Slika 2.43. Tok informacija za obezbeđenje kvaliteta izrade proizvoda primenom aktivnog mernog sistemaMerni ili metrološki sistemi najviše klase tačnosti su fleksibilni metrološki sistemi kaošto su fleksibilni metrološki moduli, ćelije, centri, stanice i informacioni metrološki sistemi(CIQ, CAQ i sl.), računarom integrisani sistemi. Osnovu gradnje fleksibilnih mernihsistema čine numerički upravljane merne mašine i mernokontrolni roboti.42
  • 49. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMPri prodiranju reznog klina alata (1 - slika 3.1) u materijal predmeta obrade (2) mogu dase pojave dva slučaja (principa) rezanja: ortogonalno i koso rezanje. 1 1 o ω=90 o ω=90 GS V V GS 2 2 ortogonalno rezanje koso rezanje Slika 3.1. Osnovni principi rezanja: ortogonalno (a) i koso (b)Ortogonalno rezanje nastaje u slučajevima kada je glavna rezna ivica alata (glavnosečivo) normalna na pravac kretanja alata ili predmeta obrade (pravac relativnogkretanja). Kod kosog rezanja pravac kretanja alata ili predmeta obrade i glavnog osečiva zaklapaju ugao različit od 90 .Principi kosog ili ortogonalnog rezanja zastupljeni su kod svih vrsta obrade metalarezanjem (slika 3.2), mada su uslovi pri kojima se izvodi obrada različiti.Struganje je, u opštem slučaju, koso rezanje. Pri odsecanju (usecanju) i obradi kada jenapadni ugao 90o nastaje ortogonalno rezanje. Pri obimnom glodanju koso rezanjenastaje pri obradi valjkastim glodalima sa zavojnim zubima, a ortogonalno pri glodanjuglodalima sa pravim zubima. Rendisanje je koso rezanje, osim usecanja žljebova kadanastaje ortogonalno rezanje. Pri bušenju se javlja koso rezanje. Provlačenje je najčešćeortogonalno rezanje. Obrada mnogosečnim alatima, na primer tocilima, je koso rezanje.3.1 OBRAZOVANJE STRUGOTINE3.1.1 Mehanizam nastanka strugotineFormiranje strugotine se odvija kroz tri sukcesivne faze: plastično deformisanje materijala predmeta obrade (stvaranja strugotine), odvođenje strugotine iz zone rezanja i savijanje i lomljenje strugotine. Ova faza se ne pojavljuje uvek.Proces formiranja strugotine ostvaruje se, u osnovi, lokalnim plastičnim deformisanjemmaterijala predmeta obrade. Pri prodiranju reznog klina alata u materijal predmetaobrade javljaju se, u materijalu ispred reznog klina, složena naprezanja. Ravan u kojojsu naprezanja na smicanje maksimalna (slika 3.3) se naziva ravan smicanja, a njenpoložaj je određen uglom smicanja φ. Većem uglu smicanja odgovara manja debljinastrugotine.
  • 50. Proizvodne tehnologije koso ortogonalno struganje koso ortogonalno rendisanje koso bušenje koso ortogonalno glodanje Slika 3.2. Primeri kosog i ortogonalnog rezanja γ V st FR ravan smicanja β as B φ A A V a C a O α O ravan smicanja zona deformisanja - rezanja Slika 3.3. Ravan i zona smicanjaU stvarnosti proces deformisanja se ne odvija u jednoj ravni (ravni smicanja), već ujednom sloju materijala oko te ravni, koji se naziva zona smicanja ili zonadeformisanja (zona rezanja). Deformacija zrna materijala predmeta obrade započinjeu ravni AO, a završava u ravni OCB, u kojoj je struktura materijala potpuno deformisana(slika 3.3).Izgled zone deformisanja prikazan je na slici 3.4. Pored primarne zone deformisanja(I) - zona ADOHB, javlja se i sekundarna zona deformacija (II) - zona OHC sakočionim slojem debljine a1 ≈ 0,1 as. Relativna deformacija u sekundarnoj zoniznačajno (do 20 puta) prevazilazi srednju deformaciju slojeva strugotine. Ispred zoneODA metal je elastično deformisan. Debljina deformisanog sloja a2 (tercijalne zonedeformisanja) zavisi od osobina materijala predmeta obrade i opterećenja.Pravac u kome se vrši deformisanje zrna materijala izduženjem ne poklapa se nikadasa pravcem ravni smicanja, već zaklapa neki ugao ψ (ugao teksture) u odnosu naravan smicanja. Usled dejstva sile trenja ( FT ) i normalne sile ( FN ) dolazi donaknadnog deformisanja sabijanjem i povijanja linija tekstura u oblasti kočionog sloja.44
  • 51. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM γ V st strugotina rezni klin ψ ψ a1 as E A FN a1 φ B φ H C A a c1 c V O D O a2 FT a) Zona deformisanja b) Linije teksture Slika 3.4. Zona smicanja (zona rezanja) i linije tekstureNa debljinu zone smicanja (zone plastičnog deformisanja) utiče vrsta materijalapredmeta obrade i uslovi pod kojima se proces rezanja ostvaruje. Pri visokim brzinamarezanja i korišćenju alata sa malim ili negativnim vrednostima grudnog ugla, debljinazone smicanja je relativno mala, tako da se može aproksimirati sa ravni smicanja.Međutim, pri rezanju malim brzinama rezanja i korišćenju alata sa velikim vrednostimagrudnog ugla debljina zone smicanja je znatna.3.1.2 Vrste i oblici strugotineU zavisnosti od mehanizma i karaktera obrazovanja strugotine formira se strugotinarazličitog oblika i tipa. Oblik i tip strugotine zavisi od vrste i fizičko-mehaničkih osobinamaterijala predmeta obrade (pre svega plastičnosti) i uslova plastičnog deformisanjareznog sloja: karaktera naprezanja (prekidno ili neprekidno rezanje), vremena, stepenai brzine deformisanja. Šarolikost uslova obrade, po spektru obrađivanih materijala injihovih osobina, metodama obrade itd., dovodi do velikog broja oblika i tipovastrugotine, razvrstana u četiri osnovna tipa (slika 3.5): prekidna ili diskontinualna, neprekidna ili kontinualna (trakasta), neprekidna u uslovima pojave naslage i lamelarna.Prekidna ili diskontinualna strugotina (lomljena, segmentna itd.) nastaje pri obradilivenog gvožđa, livene bronze i drugih krtih materijala. Nastaje i pri obradi žilavihmaterijala malim brzinama rezanja i velikim koracima. Proces formiranja prekidnestrugotine prate lomovi materijala nestacionarne prirode između kojih teče procesplastičnog deformisanja dela materijala koji se pretvara u strugotinu. p ( ) p ( ) neprekidna (kontinualna) u uslovima prekidna (diskontinualna) neprekidna - trakasta (kontinualna) pojave naslage lamelarna Slika 3.5. Osnovne vrste strugotineNeprekidna ili kontinualna (trakasta) strugotina je najčešće željeni oblik strugotinepri obradi većine materijala. Njeno formiranje je posledica uglavnom plastičnogdeformisanja u zoni smicanja, odvajanje materijala se vrši kontinualno u vidu traka 45
  • 52. Proizvodne tehnologijeodređene debljine. Pri tome je kvalitet obrađene površine veoma dobar. Pri obradi naautomatima ovaj oblik strugotine nije poželjan.Neprekidna strugotina u uslovima pojave naslage javlja se u uslovima rezanjapogodnim za stvaranje naslage na reznim elementima alata.Debljina strugotine zavisi od ugla smicanja. Pri manjim vrednostima ugla smicanja višakmaterijala se pretvara u strugotinu veće debljine i obrnuto.3.1.3 Naslaga na reznom klinu alataVisoka specifična toplotna i mehanička opterećenja dovode do visokih temperatura i do1600 K i kontaktnih pritisaka i do 35000 MPa. To su idealni uslovi za pojavu zavarivanjadva materijala (materijala predmeta obrade i alata). Kako je kontakt grudne površinereznog klina alata i strugotine diskontinualne prirode, u pogodnim uslovima obrade, do-lazi do stvaranja zavarenih spojeva u nizu tačaka. Zavareni spojevi su dobra podloga zadalje nagomilavanje čestica materijala i stvaranje naslage (slika 3.6). Pod naslagom sepodrazumeva klinasta manje ili više nepokretna oblast materijala uz reznu ivicu alata. γf V st γ L O Δa a V Slika 3.6. Šema nastanka i H lokacija naslagePeriodična pojava i lom naslage utiče na proces nastanka strugotine, oblik i veličinuzone rezanja, geometriju i postojanost alata, habanje alata, kvalitet obrade, sile i snagurezanja, stabilnost procesa rezanja i sl.Uticaj naslage na habanje alata je dvojak: zaštita i destrukcija. Naslaga štiti rezni klinod habanja, jer se kretanje strugotine ne odvija direktno po grudnoj površini reznogklina alata. Destruktivno dejstvo naslage nastaje kada se naslaga razara kada seodvajaju delići reznog klina alata. Delići se odnose strugotinom i pošto su tvrđi odosnovnog materijala izvode abrazivno habanje grudne površine i leđne površine reznogklina. Pojava naslage ima negativan uticaj i na kvalitet obrade. Pojava loma naslageizaziva skraćenje reznog klina, smanjenje tačnosti obrade i pojavu većih neravnina naobrađenoj površini (slika 3.7). ΔH1 ΔH2 a Δa H2 H1 H formiranje naslage posle loma naslage Slika 3.7. Posledice pojave i loma naslage46
  • 53. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMPovećanjem naslage menja se stvarni grudni i ugao reznog klina, što značajno utiče nasmanjenje otpora i snage rezanja. Otpori se periodično povećavaju i smanjuju i zbogpromene dubine rezanja. Periodični nastanak i razaranje naslage, promena dubinerezanja i sl., izazivaju i samopobudne oscilacije u obradnom sistemu.3.1.4 Faktor sabijanja strugotineKao parametri procesa deformisanja materijala strugotine koriste se faktorideformisanja strugotine, faktor sabijanja strugotine, relativno klizanje, brzina relativnogklizanja, kvadratno izduženje, relativna dilatacija i stvarni ili logaritamski stependeformacije.Stepen deformacije materijala koji se pretvara u strugotinu se izražava koeficijentimadeformacije (faktorima deformisanja strugotine, slika 3.8): faktorima debljine, širine idužine strugotine i faktorom površine preseka strugotine. as ⋅ bs as λA = = λ a ⋅ λ b > 1 AS=bS aS a⋅ b a bs λ = λa = s > 1 b A a as b D λb = s > 1 a b l B λl = s < 1 A=b a l Slika 3.8. Osnovne veličine za određivanje parametara deformisanja strugotineZa identifikovanje stepena deformisanja strugotine najčešće se koristi faktor sabijanjastrugotine koji predstavlja odnos debljine strugotine (as) i dubine rezanja (a): as λ= = 2 − 5. aVrednost faktora sabijanja strugotine se može definisati na bazi vrednosti grudnog uglai ugla smicanja, matematičkom interpretacijom šeme prikazane na slici 3.9.a. γ γ F 90−(φ−γ) φ−γ Vs Vst A as A φ C φ a B O G V O 90−γ 90−φ+γ a) Geometrijske velič ine b) Brzine u zoni rezanja Slika 3.9. Faktor sabijanja strugotine definisan preko geometrijskih veličina i brzina aIz trouglova OAC i OAB sledi: as = OA ⋅ cos ( φ − γ ) i OA = , sin φ 47
  • 54. Proizvodne tehnologije ašto znači da je debljina strugotine: as = ⋅ cos ( φ − γ ) . sin φ a cos ( φ − γ )Prema definiciji faktor sabijanja strugotine je: λ = s = . a sin φFaktor sabijanja strugotine se može definisati i preko brzine rezanja V i brzine klizanjastrugotine po grudnoj površini Vst (slika 3.9.b). Naime, na bazi sinusne teoremeprimenjene na trougao OFG: Vst V V V cos ( φ − γ ) = = , sledi: = = λ. sin φ sin [90 − ( φ − γ )] cos ( φ − γ ) Vst sin φ as V cos ( φ − γ )Vrednost faktora sabijanja strugotine: λ= = = , a Vst sin φzavisi od brzine rezanja i strugotine, dubine rezanja, debljine strugotine, ugla smicanja igrudnog ugla alata.Vrednost faktora sabijanja strugotine eksperimentalno se određuje na tri načina: merenjem brzine rezanja i brzine strugotine, zapreminskom metodom i masenom metodom.Najjednostavniji postupak određivanja faktora sabijanja strugotine se zasniva najednakosti zapremina sloja materijala pre rezanja i strugotine (zapreminska metoda): as l V = Vs ; a ⋅ b ⋅ l = as ⋅ bs ⋅ l s , tako da za bs ≈ b sledi: = = λ. a lsTo znači da se postupak svodi na identifikovanje pređenog puta alata ili dužine mate- D ⋅ π ⋅ l1rijala pre rezanja (slika 3.10): l = , i merenje dužine strugotine nakon rezanja ls. S l1 l D S S Slika 3.10. Šema identifikovanja dužine strugotine pre rezanjaMasena metoda je nešto tačnija i bazira na jednakosti mase materijala i strugotine.Primenom analitičke vage za merenje mase ms i merila dužina za merenje dužineodrezane strugotine ls stvaraju se uslovi za određivanje faktora. Masa strugotine je: ms = Vs ⋅ ρ = as ⋅ bs ⋅ l s ⋅ ρ = as ⋅ b ⋅ l s ⋅ ρ ,gde su: as, mm - debljina strugotine; b, mm - širina obrade i ρ, kg/mm3 - specifična masamaterijala predmeta obrade.48
  • 55. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM msZa bs ≈ b debljina strugotine je: as = , b ⋅ ls ⋅ ρ as ms msdok je faktor sabijanja strugotine: λ= = = , a a ⋅ b ⋅ ls ⋅ ρ A ⋅ ls ⋅ ρgde je: A, mm2 - površina poprečnog preseka strugotine A = a b = a S.3.2 MEHANIKA REZANJA3.2.1 Otpori rezanja pri ortogonalnom rezanjuProdiranju reznog klina alata u materijal predmeta obrade (slika 3.11) suprotstavljaju seotpori rezanja. Njihovo poznavanje ima značajnu ulogu u postupku definisanjaobradljivosti materijala, habanja reznih elemenata alata, dimenzionisanja elemenatamašina, pogonske snage mašine i sl.Kod ortogonalnog rezanja rezultujuća sila rezanja FR se može razlažiti na: tangencijalnu silu (silu trenja) FT, koja deluje u ravni grudne površine i normalnu FN, koja deluje u ravni normalnoj na grudnu površinu reznog klina, silu u ravni smicanja (silu smicanja) FS i normalnu silu FSN, koja deluje u ravni normalnoj na ravan smicanja i glavnu silu (glavni otpor rezanja) F1 i silu (otpor) prodiranja F2, koja deluje normalno na obrađenu površinu predmeta obrade. γ A φ FS φ+ρ−γ a a F1 b F SN FR ρ−γ 90−ρ ρ−γ ρ FT F2 FN γ Slika 3.11. Komponente rezultujuće sile rezanja pri ortogonalnom rezanjuU slučaju kosog rezanja javlja se i otpor pomoćnom kretanju F3 (slika 3.12). FSOdnos sile smicanja i sile normalne na ravan smicanja = μ s = tg ρ s , definiše FSNkoeficijent unutrašnjeg trenja μs odnosno ugao unutrašnjeg trenja ρs. Za praksu je Fznačajniji odnos sile trenja i normalne sile T = μ = tg ρ , kojim se utvrđuje koeficijent FN 49
  • 56. Proizvodne tehnologijetrenja μ odnosno ugao trenja ρ, jer omogućuje izračunavanje pojedinih komponentirezultujućeg otpora rezanja. n n F3 S F2 F3 F2 S F1 F1 a) uzdužna obrada b) poprečna obrada Slika 3.12. Komponente rezultujuće sile rezanja u obradi struganjemGlavna sila rezanja se najčešće i najlakše meri i eksperimentalno određuje. Na osnovu F1rezultujućeg otpora rezanja: FR = , odnosno glavne sile rezanja ostale cos ( ρ − γ )komponente rezultujuće sile rezanja mogu se definisati relacijama: sin ρ sila trenja ili tangencijalna sila: FT = FR ⋅ sin ρ = F1 ⋅ = μ ⋅ FN , cos ( ρ − γ ) cos ρ normalna sila: FN = FR ⋅ cos ρ = F1 ⋅ , cos ( ρ − γ ) sila smicanja ili sila u ravni smicanja: cos ( φ + ρ − γ ) FS = FR ⋅ cos ( φ + ρ − γ ) = F1 ⋅ = μs ⋅ FSN , cos ( ρ − γ ) sin ( φ + ρ − γ ) sila normalna na ravan smicanja FSN = FR ⋅ sin ( φ + ρ − γ ) = F1 ⋅ i cos ( ρ − γ ) sila prodiranja: F2 = F1 ⋅ tg ( ρ − γ ) .Jednačinama za proračun najčešće se utvrđuje zavisnost glavne sile rezanja. Na baziglavne sile rezanja određuju se i ostale komponente. Najuticajnije veličine na glavnusilu rezanja su materijal predmeta obrade i parametri režima obrade, pre svih dubinarezanja (a) i korak (S), tako da je najčešće korišćeni izraz oblika: F1 = Ck1 ⋅ a x1 ⋅ S y1 ,u kome su Ck1, x1 i y1 - konstanta i eksponenti uticaja materijala predmeta obrade,geometrije alata i uslova obrade.Za proračun glavne sile rezanja koriste se različiti izrazi oblika:F1 = K s ⋅ A = K s ⋅ a ⋅ S , zasnovani na specifičnom otporu rezanja Ks. 2gde su: KS, MPa/mm - specifični otpor rezanja čija vrednost zavisi od geometrije imaterijala alata, materijala predmeta obrade, vrste obrade itd. i A = a S, mm2 -površina poprečnog preseka strugotine.50
  • 57. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM h h = S⋅ sinκ a b= a b sinκ κ S Slika 3.13. Geometrija preseka strugotine u obradi struganjemOd vrednosti ugla smicanja zavisi utrošak energije pri rezanju, razvijena količinatoplote, veličina deformacija i intenzitet razvoja triboloških procesa na alatu i sl. Ugaosmicanja se može odrediti na dva načina: ♦ preko faktora sabijanja strugotine i ♦ iz uslova maksimalnog naprezanja na smicanje u ravni smicanja. cos ( φ − γ )Iz izraza za faktor sabijanja strugotine λ = , odgovarajućim matematičkim sin φ cos ( φ − γ ) cos φ ⋅ cos γ + sin φ ⋅ sin γ cos γtransformacijama λ= = = + sin γ , sledi sin φ sin φ tg φ cos γugao smicanja tg φ = . λ − sin γOdređivanje ugla smicanja iz uslova maksimalnog naprezanja na smicanje u ravnismicanja predstavlja Merčant (Merchant) - ov model analize ugla smicanja. γ A φ FS φ+ρ−γ a a F1 b F SN FR ρ−γ 90−ρ ρ−γ ρ FT F2 FN γ Slika 3.14. Šema određivanja ugla smicanja3.2.2 Snaga rezanja i pogonska snaga mašineU procesu rezanja potrebno je savladati otpore rezanja i trenja u obradnom sistemu. Toznači da se snaga pogonskog elektromotora obradnog sistema sastoji od snagepraznog hoda Po i snage potrebne za savladavanje: glavnog otpora rezanja PF1 , otpora prodiranja PF2 i otpora pomoćnog kretanja PF3. 51
  • 58. Proizvodne tehnologijeSnaga Po je snaga praznog hoda neopterećene mašine zajedno sa dopunskimgubicima izazvanim opterećenjima pri radu (otpori trenja i drugi otpori u obradnomsistemu). Njena vrednost je promenljiva i zavisi od optrećenja, jer sa opterećenjemrastu pritisci u ležajevima, a usled zagrevanja menja se i koeficijent trenja. F1 ⋅ VSnaga glavnog otpora rezanja: PF1 = , kW 6 ⋅ 10 4zavisi od vrednosti glavnog otpora rezanja (F1, N) i brzine rezanja (V, m/min).Snaga otpora prodiranja je snaga potrebna za savladavanje otpora prodiranja. Kakoje brzina prodiranja jednaka nuli ili približno jednaka nuli, to je i snaga PF2 = 0 . F3 ⋅ VpSnaga pomoćnog kretanja: PF3 = , kW 6 ⋅ 107zavisi od otpora (F3, N) i brzine pomoćnog kretanja (Vp, mm/min). P F1 ⋅ VSnaga pogonskog elektromotora: P = k = , kW η 6 ⋅ 10 4 ⋅ ηzavisi i od η - mehaničkog stepena iskorišćenja snage mašine, koji uključuje i snagupraznog hoda obradnog sistema Po.3.4 TERMODINAMIKA REZANJA3.4.1 Toplota rezanjaPojava toplote u zoni rezanja posledica je pretvaranja mehaničke energije u toplotnu.Toplota utiče na: proces obrazovanja strugotine, plastično deformisanje strugotine ifaktor sabijanja strugotine, otpore rezanja, pojavu naslage, intenzitet razvoja procesahabanja reznih elemenata alata i strukturu i debljinu defektnog sloja.Više od 99,5 % energije (mehaničkog rada) utrošene na deformisanje materijalapredmeta obrade i savlađivanje sila trenja na kontaktnim površinama reznog klina alata(grudnoj i leđnoj) pretvara se u toplotu, tako da je količina generisane toplote: Q = A = F1 ⋅ V , J.Generisana toplota (Q) je rezultat pojave četiri toplotna izvora (slika 3.15) u zonama: Q1 = (75 - 80) % Q - smicanja (primarna zona deformisanja), u kojoj se izvodi plastično deformisanje materijala predmeta obrade i njegovo pretvaranje u strugotinu, Q2 = (19 - 22,5) % Q - kontakta grudne površine reznog klina alata i strugotine širine c, Q3 =(2 - 3,5) % Q - kontakta leđne površine reznog klina alata i obrađene površine i Q4 = oko 0,5 % Q - zona elastičnih deformacija (ispod zone smicanja).Kratka analiza toplotnih izvora pokazuje da se najveća količina toplote generiše u zonideformisanja i na kontaktu grudne površine reznog klina alata i strugotine. Upravo su toi oblasti kojima se, u analizi problematike procesa rezanja i posvećuje najveća pažnja.52
  • 59. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM Q1 Q 1=75 - 80 %Q Q 2=19 - 22,5 %Q a Q4 Q2 a Q3 Q 4=0,5 %Q Q 3=2 - 3,5 %Q Slika 3.15. Toplotni izvori q1=68 - 80 %q q4 q1 q5 q4=8 - 25 %q q5=1 - 6 %q q2 c q 2=2 - 5 %q a a q3 q3=2 - 10 %q a) Toplotni ponori Srednja temperatura rezanja θsr, C 100 2000 o Q, % 80 1500 ~elik 60 sivi liv strugotina 1000 40 predmet obrade bronza rezni alat 20 500 mesing 0 50 100 150 200 V, m/min alumin. 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 Brzina rezanja V, m/min b) Procentualni udeo odvođenja toplote Slika 3.16. Toplotni ponori i procentualni udeo odvođenja toploteKarakter odvođenja (distribucije) toplote zavisi od postupka obrade, brzine rezanja,toplotne provodljivosti materijala predmeta obrade i alata, dimenzija predmeta obrade ialata i sl. Toplotni ponori (slika 3.16.a) su: q1 = (68 - 80) % q - strugotina; odvodi veći deo toplote generisane izvorom Q1 i deo toplote od izvora Q2 , q2 = (2 - 5) % q - rezni alat; odvodi veći deo toplote generisane izvorom Q2 i deo toplote od izvora Q3 , q3 = (2 - 10) % q - predmet obrade; odvodi toplotu generisanu izvorom Q4 i deo toplote od izvora Q2 i Q3 , q4 = (8 - 25) % q - okolina (sredstvo za hlađenje i podmazivanje); odvodi deo ukupne generisane toplote. Pri obradi bez primene SHP toplota se odvodi vazdušnim strujanjem u okolinu, a pri obradi uz primenu SHP sredstvom i q5 =(1 - 6) % q - površinski slojevi alata. Deo toplote se akumulira u površinskim slojevima i izaziva povećanje temperature slojeva.Najveći deo generisane toplote se odvodi strugotinom (slika 3.16.b). Kod malih brzinarezanja količina generisane toplote koja se odvodi strugotinom i predmetom obrade jepribližno ista. Sa povećanjem brzine rezanja smanjuje se količina toplote koja se odvodipredmetom obrade i alatom. Pri primeni savremenih postupaka obrade visokim 53
  • 60. Proizvodne tehnologijebrzinama rezanja strugotina odvodi i do 95 % generisane toplote, tako da su alat ipredmet obrade praktično hladni.Poznavanjem toplotnih izvora i ponora može se formirati i jednačina toplotnogbilansa procesa rezanja oblika: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 .3.4.2 Temperatura rezanjaGenerisana toplota u zoni rezanja dovodi do zagrevanja predmeta obrade, strugotine ireznog alata i pojave karakterističnih temperaturnih polja i temperatura (slika 3.17). Saslike 3.17 je evidentno da se različite tačke strugotine i grudne površine reznog klinaalata nalaze na različitim temperaturama. o o 850 800 o o 900 700 o o 350 o 600 o 400 500 o o 400 o A 500 o 300 o 600 200o 250 o A (x, y, z) o 900 200 o o 150 o 850 o o 30 800 o 100 o 50 A 750 o o o 100 700 50 o 150 le đ na površ ina reznog klina grudna povr šina reznog klina Slika 3.17. Temperaturna polja pri obradi čelikaU oba slučaja maksimalna temperatura je na sredini kontakta. Temperatura bilo kojetačke u zoni rezanja zavisi od koordinata te tačke (x, y, z) i vremena (t): θ = f ( x , y , z , t ) ,funkcija koordinata te tačke (na primer tačke A), za razliku od temperaturskih oblastiograničenih karakterističnim temperaturnim poljima, izotermama (krivama konstantnetemperature).Pored temperature u bilo kojoj tački, za proučavanje procesa obrade rezanjemznačajne su i: temperature u karakterističnim tačkama zone rezanja (slika 3.18.a) i srednja temperatura rezanja (slika 3.18.b).Temperatura Θ1 nastaje kao posledica loma materijala odnosno raskidanja struktureosnovnog materijala predmeta obrade. Kod žilavijih materijala prouzrokovana jesabijanjem strugotine i raste sa porastom brzine rezanja. Zato se često i nazivatemperaturom brzine rezanja.Temperatura otpora rezanja Θ2 nastaje u korenu strugotine kao rezultat sabijanja ideformisanja strugotine.Temperatura Θ3 je temperatura kontakta površine strugotine i grudne površine reznogklina alata. Svoj maksimum dostiže na polovini kontakta.54
  • 61. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMNa kontaktnoj površini leđne površine reznog klina alata i obrađene površi ne predmetaobrade javlja se kontaktna temperatura Θ4.Temperatura zone rezanja je srednja temperatura rezanja Θsr. θ θ θ3 θ3 θ2 θ1 a θ4 θ1 a) Temperatura u tački brzina rezanja V, m/min θ θ3 80% 10% 800 a 600 θ sr 10% θsr 400 b) Srednja temperatura 200 0 200 400 V, m/min Slika 3.18. Temperatura u karakterističnim tačkama i srednja temperatura rezanjaZa određivanje vrednosti temperature rezanja postoji veći broj manje ili više tačnih,preciznih i pouzdanih metoda. Sve metode određivanja temperature rezanja se dele utri grupe i to na metode: proračuna temperature rezanja, analogije i merenja temperature rezanja.Metode merenja temperatura alata, strugotine i predmeta obrade se razvrstavaju udve grupe, zavisno od toga da li se meri temperatura u zoni rezanja ili u tački, tačnije uuskom području alata, strugotine ili predmeta obrade, i to na metode merenja: srednje temperature rezanja i temperature u tački (na pojedinim mestima).Za merenje srednje temperature rezanja najčešće se koriste metode: kalorimetarska,metod promene boje tankog sloja oksida, metod termoosetljivih boja ili premaza i metodprirodnih termoparova.Za merenje temperature rezanja u tački primenjuju se: metod veštačkih termoparova,metod poluveštačkih termoparova, radijacijski ili optički metod, metod mikroskopskeanalize, metod elektrotoplotne analogije i sl.3.5 TRIBOLOGIJA REZANJA3.5.1 Priroda triboloških procesaOsnovni tribomehanički sistem u obradi metala rezanjem (slika 3.21) čine: rezni alat(1), predmet obrade (2) i sredina, koju najčešće čini sredstvo za hlađenje ipodmazivanje (3).Tribomehanički sistem ima dva kontaktna para (slika 3.19): 55
  • 62. Proizvodne tehnologije prvi - kontakt grudne površine reznog klina alata i strugotine i drugi - kontakt leđne površine reznog klina alata i obrađene površine predmeta obrade. 3 1 - predmet obrade 2 2 - rezni alat 3 - sredstvo za hla đenje i podmazivanje - SHP 1 I - kontaktni par II - kontaktni par A A FN F r=F2 strugotina le|na površina reznog klina alata Vst V grudna površina obra|ena reznog klina alata povr{ina F N - normalna sila; F r - radijalna sila; F2 - otpor prodiranja; Vst - brzina strugotine; V - brzina rezanja Slika 3.19. Tribomehanički sistem u obradi metala rezanjem i kontaktni paroviTribološki procesi na kontaktnim površinama grudne površine alata i predmeta obradeutiču na: karakter i intenzitet habanja alata, kvalitet obrađene površine, tačnost obrade,sile rezanja itd. Kontakt strugotine i grudne površine odlikuje: promenljiv kvalitetpovršina kontakta, neravnomernost naprezanja (napona) i izmena temperaturekontakta u širokim granicama od sobne do temperature topljenja. To znači da seklizanje strugotine duž grudne površine odvija u različitim uslovima, od graničnog trenja(veoma retko, skoro nikada) do potpunog mikrozavarivanja kontaktnih površina. 1 - rezni alat 2 - predmet obrade 3 3 - SHP F t2 1 2 - čestica alatnog FT materijala F t2 - sila trenja na leđnoj povr šini reznog klina alata F T - sila trenja na grudnoj površ ini reznog klina alata Slika 3.20. Kretanje masa u procesu ostvarivanja kontaktaU uslovima visokih toplotnih i mehaničkih opterećenja dolazi do razvoja procesaformiranja i raskidanja frikcionih veza (zavarenih spojeva) između materijala alata i56
  • 63. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMpredmeta obrade. Otuda se priroda trenja u procesu rezanja može razjasniti čestompojavom i raskidanjem frikcionih veza - zavarenih spojeva.Posledica ovih pojava je gubitak energije, utrošak rada na raskidanje veza i generisanjetoplote. Pored toga u procesu ostvarivanja kontakta nastaje i kretanje masa izmeđuelemenata tribomehaničkog sistema (odlazak čestica alatnog materijala sa strugotinomi obrađenom površinom predmeta obrade - slika 3.20). Odlazak čestica alatnogmaterijala dovodi do habanja reznih elemenata alata.3.5.2 Habanje reznih elemenata alataMehanizmi habanja reznih elemenata alata (slika 3.21) se mogu podeliti na: ♦ mehaničko habanje: abrazivno habanje i mikrorezanje ♦ fizičko-hemijsko habanje: tribohemijsko habanje, atheziono habanje, difuziono habanje, oksidno habanje i habanje usled zamora.Abrazivno habanje (2) je mikrorezanje površinskih slojeva reznog klina alata.Mikrorezanje se javlja u uslovima pojave tvrdih čestica (uključaka, karbida, oksida) uzoni rezanja. Tvrde čestice mogu biti i: delići strugotine, produkti habanja, produktisagorevanja legirajućih elemenata u sredstvu za hlađenje i podmazivanje i sl.Tribohemijsko habanje je rezultat hemijskog dejstva sredstva za hlađenje ipodmazivanje, uticaja okoline, različitih procesa između materijala predmeta obrade ialata i sl. Aktivne komponente, u tečnom i gasovitom stanju, dovode do formiranjaprevlake na površinskim slojevima reznog klina alata. Razaranjem prevlake nastaje ihabanje alata.Najčešći vid tribohemijskog habanja je oksidno habanje (4) nastalo kao rezultatdifuzije ili athezije kiseonika u površinske slojeve.Poseban vid tribohemijskog habanja je koroziono habanje.Jedan od oblika tribohemijskog habanja je i difuziono habanje (1) nastalo kao rezultatmeđusobne difuzije pojedinih legirajućih elemenata materijala predmeta obrade i alata(ugljenika, volframa, kobalta). mikroelement predmet obrade SHP SHP rezni alat rezni alat predmet predmet obrade obrade alat - frikcione veze 2) abrazivno habanje 3) adhezivno habanje F Ukupno habanje predmet obrade 1 naponi promenljivi po znaku i intenzitetu _ + 2 rezni alat 4 1 - difuziono habanje 5) zamorno habanje 2 - abrazivno habanje 3 3 - adhezivno habanje 4 - oksidno habanje Brzina rezanja (Temperatura rezanja) Korak ... Slika 3.21. Osnovni mehanizmi habanja reznog klina alata 57
  • 64. Proizvodne tehnologijeAtheziono habanje (3) je proces nastanka i razaranja frikcionih veza - zavarenihspojeva na površinama u kontaka alata i strugotine. Atheziono habanje je prisutno nasvim temperaturama, a njegov intenzitet raste sa porastom temperature rezanja,posebno u uslovima pojave naslage.Zamorno habanje nastaje u uslovima dinamičkih opterećenja. Manifestuje se pojavommikropukotina koje prerastaju u makropukotine i dovode do odvajanja sitnih delićaalatnog materijala. Odvajanjem delića stvaraju se karakteristične jamice i krateri("pitting"). Dinamička opterećenja su rezultat nedovoljne krutosti i stabilnosti elemenatatehnološkog sistema, neravnomernosti dubine rezanja, nehomogenosti strukturematerijala predmeta obrade i sl.Habanje reznih elemenata alata predstavlja gubitak rezne sposobnosti alata (slika3.22) i rezultat je: plastičnog deformisanja reznog vrha alata, krzanja, odlamanja ili razaranja reznog klina alata i habanja reznog klina alata. H1 H2 a) Habanje b) Krzanje c) Deformisanje Slika 3.22. Osnovni oblici gubitka rezne sposobnosti alataPlastično deformisanje reznog klina nastaje pri visokim toplotnim i mehaničkimopterećenjima i manifestuje se izmenom oblika kontaktnih površina alata (povijanjegrudne i pojava ispupčenja na leđnoj površini reznog klina alata).Krzanje, odlamanje i razaranje reznog klina je nepovoljan oblik trošenja alata, jerdovodi do brzog otkaza alata. Krzanje je odvajanje čestica dimenzija do 0,3 mm,odlamanje odvajanje čestica dimenzija 0,3 - 1 mm i razaranje odvajanje česticadimenzija iznad 1 mm. Javlja se, uglavnom, kod krtih alatnih materijala (rezna keramika,tvrdi metali na bazi TiC i sl.) i nije funkcija vremena rada.Odlazak čestica alatnog materijala sa strugotinom, obrađenom površinom i sredstvomza hlađenje i podmazivanje dovodi do promene oblika reznog klina alata (habanja alata- slika 3.23). Ta promena se manifestuje preko pojave: kratera na grudnoj i pojasahabanja na leđnoj površini reznog klina alata.Tri osnovna oblika habanja reznih alata (slika 3.23 i 3.24) su: ♦ habanje isključivo po grudnoj površini reznog klina alata u vidu kratera. Karakteristično je za obradu alatima od brzoreznog čelika bez primene sredstva za hlađenje i podmazivanje, ♦ habanje isključivo po leđnoj površini reznog klina alata u vidu pojasa habanja odgovarajuće širine. Karakteristično je za završnu obradu i ♦ opšti oblik habanja (habanje i po leđnoj i po grudnoj površini reznog klina alata). Karakteristično je za obradu krtih materijala, čelika sklonih pojavi naslage, obradi većim dubinama rezanja i pri primeni sredstva za hlađenje i podmazivanje i sl.58
  • 65. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM aGP GP - krater LP - pojas habanja b a- dubina kraterae b- širina kratera LP e- polož aj kratera h- širina pojasa habanja h a) Pojas habanja na b) Krater na grudnoj c) Op šti oblik habanja: leđnoj povr šini: povr š ini: srednje vrednosti koraka Krti materijali, žilavi materijali, i brzine rezanjamale vrednosti koraka već e vrednosti dubine i brzine rezanja i brzine rezanjad) Opš ti oblik habanja: e) Deformisanje: f) Krzanje: Abrazivni, obojeni Vrlo velike vrednosti Ploč ice od tvrdog i laki metali i legure brzine rezanja metala i rezne keramike Slika 3.23. Oblici habanja reznih elemenata alata razvrtač pro širiva č strugarski nož - op šti oblik habanja valjkasta glodala spiralna burgija vretenasta glodala zup časti no ž odvalno glodalo Slika 3.24. Oblici habanja reznih alata 59
  • 66. Proizvodne tehnologijePored osnovnih javljaju se i drugi oblici habanja kao što su: zaobljenje reznog vrha,radijalno habanje, koncentrisano habanje na leđnoj površini reznog klina itd.Koncentrisano habanje (slika 3.25) se manifestuje pojavom niza žljebova, najčešće uzoni prelaza sa pomoćne na glavnu reznu ivicu. pomoć na rezna ivica hL glavna rezna ivica leđna povr š ina grudna povr šina `ljebovi h max hL a) Oblik habanja leđne površine h1 h2 h3 hr leđna povr š ina S S S leđna povr š ina c) Radijalno habanje b) Koncentrisano habanje Slika 3.25. Koncentrisano i radijalno habanje reznog klina alataProces habanja reznih elemenata alata može se pratiti brojnim parametrima koji sedele na: direktne i indirektne parametre habanja.Direktni parametri habanja su parametri kojima se prati promena oblika reznog klinaalata. To su: » linijski ili jednodimenzionalni, » površinski ili dvodimenzionalni i » zapreminski ili trodimenzionalni.Linijski parametri su osnovni parametri habanja. Njima se prate promene dimenzijakratera na grudnoj površini reznog klina alata (a, b) i/ili širine pojasa habanja na leđnojpovršini (h), slika 3.26. a h sr - srednja {iri na Ag poj asa habanja Vg i= n 1 hsr = ∑ n i=1 hi hsr b a - dubina kratera e b - {irina kratera Ap e - polo`aj kratera Vp h - {irina pojasa h habanja Slika 3.26. Linijski, površinski i zapreminski parametri habanja reznog klina alataPovršinski parametri habanja (slika 3.26) su: površina poprečnog preseka kratera nagrudnoj površini Ag i površina poprečnog preseka pojasa habanja na leđnoj površini Ap.Zapreminski parametri habanja (slika 3.26) su zapremina pohabanog materijala sa:grudne (Vg) i leđne površine reznog klina (Vp).Parametar habanja može biti i masa pohabanog materijala: sa grudne površine reznogklina, sa leđne površine ili ukupna masa pohabanog materijala.60
  • 67. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMIndirektni parametri habanja (slika 3.27) su parametri koji se odnose na praćenjepromena na predmetu obrade, promena u procesu rezanja i sl. kao što su promene:hrapavosti obrađene površine, dimenzija predmeta obrade (tačnosti obrade), otporarezanja, temperature rezanja i sl. Rz ΔD T (h) T (h) srednja visina neravnina promena dimenzije - ta čnost F1 q T (h) T (h) glavni otpor rezanja temperatura rezanja Slika 3.27. Indirektni parametri habanjaZa praćenje habanja reznih elemenata alata koriste se: direktne i indirektne metode.Direktne metode praćenja habanja reznih elemenata alata su metode koje obezbeđujumerenje parametera habanja reznih elemenata alata. To su: masene, mikroskopske,metode otisaka i radioaktivne metode.Indirektne metode su metode praćenja promene: parametara hrapavosti obrađenepovršine, dimenzija predmeta obrade, otpora rezanja, temperature rezanja i sl., savremenom. To su metode praćenja promena na predmetu obrade i u procesu rezanja.Retko se primenjuju i ne mogu obezbediti praćenja procesa habanja, već samo moguukazati na momenat zatupljenja alata.Proces habanja se matematički modelira korišćenjem funkcionalnih zavisnosti promeneparametra habanja sa vremenom. Tri osnovne zavisnosti su: krive habanja,intenziteta i otpornosti na habanje.Razvoj procesa habanja reznih elemenata alata sa vremenom se prikazuje, najčešće,krivom promene širine pojasa habanja na leđnoj površini reznog klina alata, poznatompod nazivom kriva habanja (slika 3.28). Kriva habanja ukazuje na tri karakterističnezone habanja reznih elemenata alata i to zone: I. inicijalnog (početnog) ili ubrzanog habanja, II. ustaljenog ili normalnog habanja i III. naglog porasta širine pojasa habanja ili katastrofalnog habanja.U zoni inicijalnog habanja intenzitet habanja je prouzrokovan visokim specifičnimtoplotnim i mehaničkim opterećenjima, nastalim kao posledica relativno male masereznog klina alata, jer je alat potpuno oštar.U drugoj fazi alat poprima drugi oblik tako da je masa reznog klina veća. To prouzrokujesmanjenje specifičnih opterećenja, kako toplotnih tako i mehaničkih. Posledica jeusporavanje intenziteta razvoja procesa habanja i pojava zone ustaljenog ilinormalnog habanja. 61
  • 68. Proizvodne tehnologije h h, mm I - zona inicijalnog habanja II - zona ustaljenog habanja III - zona katastrofalnog habanja hk T h1 h I II III T1 Tk T, min h T h=0 h1 hk mogu ći oblici krivih T habanja Slika 3.28. Principijelni oblik krive habanjaU trećoj fazi (katastrofalno habanje) dolazi do naglog porasta širine pojasa habanja.Rezni klin alata se menja, pa može doći do pojave krzanja, međukristalnih promena isl., odnosno do trajne neupotrebljivosti alata. Alat, zbog pojave kritične vrednostiparametra habanja, gubi rezne sposobnosti i postaje neupotrebljiv, tako da bi dalji radznačio, po pravilu, i njegov lom.Krive habanja se analitički mogu aproksimirati, u koordinatnom h - T sistemu (slika3.28), sa dve parabole oblika: I ∴ h = C1 ⋅ T z1 ; 0 ≤ T ≤ T1 ; z1 < 1 . II ∴ h = C2 ⋅T z2 + C3 ; T1 ≤ T ≤ T ; z2 > 1 .Krive habanja se mogu matematički prikazati i polinomima trećeg ili višeg reda: h = a1 ⋅ T + a2 ⋅ T 2 + a3 ⋅ T 3 .Primenom polinoma dobija se jedinstvena zavisnost u sve tri faze habanja, bez obzirana izabrani parametar habanja. Izabrani parametar habanja može se prikazati u funkcijiuslova obrade i elemenata režima obrade, funkcijom oblika: VB = C ⋅ a x ⋅ S y ⋅V z ⋅T p ,što znači da njegova vrednost zavisi od dubine rezanja, koraka, brzine i vremenarezanja (postojanosti alata) i sl.Promena širine pojasa habanja u jedinici vremena predstavlja intenzitet habanja (slika3.29). Na osnovu funkcionalne zavisnosti krive habanja h = f (T) proizilazi i intenzitethabanja reznih elemenata: ⎛ dh ⎞ z −1 I ∴ II = ⎜ ⎟ = C1 ⋅ z1 ⋅T 1 ; 0 ≤ T ≤ T1 , ⎝ dT ⎠I ⎛ dh ⎞ z −1 II ∴ III = ⎜ ⎟ = C2 ⋅ z2 ⋅T 2 ; T1 ≤ T ≤ T . ⎝ dT ⎠II62
  • 69. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM h, mm I, I=f(T) mm h min I II II h1 h1 I T T1 T, min T1 T, min Slika 3.29. Kriva habanja i intenziteta habanja reznih elemenata alataVreme rezanja u toku koga se parametar habanja promeni za jedinicu dužinepredstavlja otpornost na habanje (slika 3.30). Proizilazi na osnovu funkcionalnezavisnosti krive habanja oblika T = f (h) i određena je relacijom: ⎛ dT ⎞ u −1 I ∴ RI = ⎜ ⎟ = K1 ⋅ u1 ⋅ hT 1 ; 0 ≤ h ≤ h1 , ⎝ dh ⎠I ⎛ dT ⎞ u −1 II ∴ RII = ⎜ ⎟ = K 2 ⋅ u2 ⋅ h 2 ; h1 ≤ h ≤ h . ⎝ dh ⎠II T, min R, min mm T R1 I II II R=f(T) T1 I T h h1 h, mm h1 hk h, mm Slika 3.30. Kriva habanja i otpornosti na habanje reznih elemenata alataZa dati kriterijum zatupljenja hk, na bazi krive otpornosti na habanje, može se odreditipostojanost alata T, jer ista predstavlja površinu ispod krive.Kriterijum zatupljenja alata definiše trenutak prekida procesa rezanja i zamenealata novim ili preoštrenim. Kod utvrđivanja kriterijuma zatupljenja alata treba: izbe-gavati nepotrebna oštećenja alata - krzanje ili lom alata (nastaje pri visokom stepenupohabanosti alata); obezbediti zahtevani kvalitet obrade (tačnost obrade i kvalitetobrađene površine); obezbediti maksimalnu ekonomičnost i proizvodnost obrade i sl.Izbor alata za konkretne uslove obrade rezanjem podrazumeva izbor: vrste, oblika,dimenzija, i materijala alata, uz poznavanje i triboloških karakteristika (kvaliteta) alata.Ispitivanje triboloških karakteristika alata se zasniva na primeni dve grupe metoda:kompleksnih i komparativnih metoda.Kompleksne metode su metode sistematskog ispitivanja alata i formiranja tehnološkihbaza podataka.Komparativne metode ili indeksne - relativne metode zasnovane su na upoređivanjuispitivanog i referentnog alata, čiji je indeks kvaliteta 100. Za upoređivanje se koristeosnovni: postojanost alata, brzina rezanja i troškovi obrade i dopunski kriterijumi:otpori rezanja, temperature rezanja, kvalitet obrađene površine, tačnost obrade i sl. 63
  • 70. Proizvodne tehnologijeOsnovna veličina za utvrđivanje triboloških karakteristika alata je postojanost alata (T).Postojanost alata određena je oblikom krive habanja i kriterijumom zatupljenja alata(slika 3.31).Na osnovu krivih habanja za različite alate (alate od različitih alatnih materijala)identifikuju se odgovarajuće postojanosti alata i određuje indeks tribološkihkarakteristika alata: T T I aB = B ⋅100. TAPri tome je jedan od alata etalon alat (npr. alat A), čiji je indeks triboloških karakteristika100. Postojanosti alata (TA, i TB) su određene na bazi zadatog kriterijuma zatupljenjaalata hk. h T TB T Ia I aB = ⋅ 100 A TA B 100 hk 100 A B TA TB T A lat Slika 3.31. Krive habanja pri primeni različitih alata3.5.3 Obradljivost materijalaProjektanti i konstruktori različitih delova i elemenata pri izboru materijala posebnupažnju obraćaju samo na osobine materijala (tvrdoća, zatezna čvrstoća, žilavost,otpornost na koroziju, otpornost na habanje i sl.). Međutim, cena i kvalitet projektovanihi konstruisanih elemenata zavise i od obradljivosti materijala. Obradljivost materijala jerelativna osobina materijala predmeta obrade, koja se definiše kao lakoća kojom seizvodi obrada.Pojam obradljivosti materijala je složen i razmatra se istovremeno sa više aspekata i urazličitim uslovima obrade. Tako, na primer, materijal dobre obradljivosti u obradistruganjem može da ima nisku obradljivost, na primer, u obradi provlačenjem i sl.Ispitivanje obradljivosti materijala se zasniva na primeni dve grupe metoda: ♦ komparativnih i ♦ kompleksnih metoda.Komparativne metode ili indeksne - metode relativne obradljivosti su zasnovane naupoređivanju obradljivosti ispitivanog i referentnog (etalon) materijala, čiji je indeksobradljivosti 100. Kompleksne metode su metode sistematskog ispitivanja obradljivostii formiranja tehnoloških baza podataka.Kriterijumi za ocenu obradljivosti materijala predmeta obrade, pri komparativnimispitivanjima, se formiraju na osnovu: postojanosti alata, ekonomične brzinerezanja, troškova obrade, otpora rezanja, temperature rezanja, parametarahrapavosti obrađene površine i sl.64
  • 71. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMPostojanost alata je jedan od osnovni pokazatelja za definisanje indeksa obradljivostimaterijala. Na osnovu formiranih krivih habanja za različite materijale (slika 3.32) iutvrđenih kriterijuma zatupljenja alata identifikuju se vrednosti postojanosti alata (TE iTA) pri obradi različitih materijala. h T TBi I m I mB = T ⋅ 100 A TAi B hk 100 100 A B TA TB T materijal Slika 3.32. Krive habanja i indeks obradljivosti materijalaAko se indeks obradljivosti materijala A (etalon materijala) označi sa 100 tada je indeksobradljivosti materijala B: T I T = B ⋅100 . mB TAKompleksne metode su metode utvrđivanja skupova funkcija obradivosti, kojeobezbeđuju kompleksna znanja o mehanici, termodinamici, tribologiji i ekonomicirezanja, kao i kvalitetu obrade. Odlikuju ih kompleksna, dugotrajna i skupa ispitivanja,uz veliki utrošak raspoloživih resursa. Zato se i koriste za sistematska i sistemskaispitivanja usmerena formiranju tehnoloških baza podataka (TB) neophodnih zarazvoj računarski podržanih sistema projektovanja tehnologija.3.5.4 Sredstva za hlađenje i podmazivanje - SHPSredstva za hlađenje i podmazivanje predstavljaju treći element tribomehaničkogsistema u obradi rezanjem (slika 1.13). Primena SHP počela je još u ranim fazamarazvoja procesa obrade metala rezanjem sa ciljem da se oblivanjem prostora u komese izvodi proces rezanja prvenstveno odvede generisana toplota, a zatim smanji trenjena kontaktnim površinama alata, slika 3.33. p SHP p a) Poli vanjem preko SHP p c) Pod viskom pri tiskom strugoti ne kroz rezni alat SHP p SH P SHP b) Pod pri tiskom u pravcu d) Unutra{nje hl a| enje kroz grudne i le| ne dr{ku alata p povr{ine Slika 3.33. Dovođenje SHP i hlađenje alata i predmeta obrade 65
  • 72. Proizvodne tehnologijeUklanjanje viška materijala sa predmeta obrade, bilo kojom vrstom obrade metalarezanjem, ostvaruje se u uslovima koje karakterišu visoke temperature rezanja i visokipritisci na kontaktnim površinama alata i predmeta obrade. Tribološki procesi koji se uovakvim uslovima razvijaju dovode do intenzivnog trošenja alata i pojave velikihneravnina na obrađenoj površini. Intenzitet razvoja triboloških procesa je funkcija, poredostalog, i količine generisane toplote koja se razvija u zoni rezanja i pritiska izmeđukontaktnih površina. Zato su osnovni zadaci, mehanizmi dejstva i uloga (time ikarakteristike) SHP: ♦ sposobnost hlađenja - toplotna provodljivost, ♦ sposobnost podmazivanja - sposobnost smanjenja trenja i ♦ zaštitna sposobnost - sprečavanje neželjenih pojava u procesu obrade.U procesu rezanja prisutni su i drugi mehanizmi dejstva SHP (slika 3.59) kao što su:mahaničko dejstvo, difuziono dejstvo i spirajuće dejstvo.Oblivajući strugotinu, alat i predmet obrade, SHP odvodi deo generisane toplote u zonirezanja, smanjujući temperaturu rezanja. Efekat hlađenja zavisi od načina dovođenja(slika 3.33), vrste i kvaliteta SHP itd.Mehanizam podmazivanja kontaktnih površina alata, pri primeni SHP, je još uveknedovoljno razjašnjen. Smanjenje trenja formiranjem nosećeg (uljnog) filma nekogfluida između kontaktnih površina obezbeđuje se kod većine kliznih parova (slika 3.34).Eksperimentalna ispitivanja su pokazala da se pri veoma malim brzinama rezanja možeformirati noseći film SHP i da se u tim slučajevima intenzitet trenja smanjuje i do 80 %.Međutim, pri porastu brzine rezanja mogućnosti formiranja nosećeg filma su svedenena minimum, zbog pojave visokih temperatura i kontaktnih pritisaka pri kojima se razaranoseći film i ostvaruje direktni kontakt alata i predmeta obrade. FN FN V V element 1 rezni alat uljni fil m SH P element 2 predmet obrade kl izni par rezni alat - predmet obrade Slika 3.34. Noseći - uljni film u uslovima trenja klizanja i obrade rezanjemSredstva za hlađenje i podmazivanje imaju i značajnu zaštitnu ulogu, koja zavisi odnjihove zaštitne sposobnosti. SHP treba da: spreče pojavu korozije na elementimatehnološkog sistema, zadrže stabilnost u procesu obrade (ne smeju se razlagati,obrazovati penu itd.), spreče stvaranje otrovnih para i negativne reakcije na kožiradnika, ne poseduju neprijatan miris, ne rastvaraju sredstva za podmazivanje (maziva)i ne dovode do drugih negativnih reakcija i sl.Vrste SHPRazvoj SHP zasniva se na stvaranju fluida koji može efikasno da hladi zonu rezanja(odvodi generisanu toplotu), efektivno da podmazuje kontaktne površine alata ipredmeta obrade i da pri svemu tome ne utiče negativno na radnika, elementetehnološkog sistema i okolinu.66
  • 73. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMEfikasno hlađenje obezbeđuje voda, jer ima visoku termičku provodljivost i specifičnutoplotu. Ali, voda ima izuzetno slaba podmazujuća svojstva, ispira sredstva zapodmazivanje elemenata i sklopova, izaziva koroziju i sl.Mineralna ulja imaju izvanredna podmazujuća svojstva, deluju antikoroziono naelemente tehnološkog sistema, podmazuju i klizne parove. Međutim, njihova termičkaprovodljivost i specifična toplota su izuzetno niske, tako da je efekat hlađenja izuzetnomali.Rešavanje ova dva suprotna zahteva dovelo je do razvoja niza SHP, koja se mogurazvrstati u tri grupe: uljne emulzije, hemijska - sintetička sredstva i čista ulja za rezanje.Uljne emulzije su mešavina mineralnih ulja, emulgatora i vode. Koriste se uproizvodnim operacijama koje se izvode velikim brzinama rezanja, pri relativno niskimvrednostima otpora rezanja. U ovim uslovima obrade primarna je sposobnost hlađenja(struganje, bušenje, glodanje...). Dele se na: » mlečne - neprozirne emulzije, » čiste mlečne, prozirne ili transparentne emulzije i » mlečne emulzije sa EP aditivima (aditivi visokog pritiska).Hemijska ili sintetička sredstva su rastvori neorganskih i organskih materija u vodi saili bez aditiva za poboljšanje triboloških i drugih karakteristika sredstva. Dele se na: » hemijska - sintetička SHP za brušenje i » hemijska - sintetička SHP za struganje, bušenje i glodanje.Polusintetička sredstva sadrže manju količinu mineralnih ulja od uljnih emulzija i većukoličinu emulgatora i površinski aktivnih molekula od hemijskih.Uljne emulzije, hemijska - sintetička i polusintetička sredstva sadrže i odgovarajućedodatke - aditive: » emulgatore (stvaranje kvalitetne emulzije), » inhibitore korozije (sprečavanje pojave korozije), » antipenušavce (sprečavanje penušanja sredstva), » baktericide (sprečavanje biološkog zagađenja sredstva) i » EP aditive (obezbeđenje mogućnosti primene sredstva u uslovima obrade sa visokim kontaktnim pritiscima).Čista ulja za rezanje su mineralna ulja sa ili bez aditiva. U ovu grupu spadaju i masnaulja. Koriste u proizvodnim operacijama u kojima je bitna sposobnost podmazivanja iantikoroziona stabilnost SHP (provlačenje, izrada zupčanika...). Dele se na: » aktivna sa EP aditivima i » neaktivna sa EP aditivima.Izbor SHP podrazumeva izbor pre svega: vrste SHP, koncentracije SHP, tipa aditiva, izavisi od: vrste obrade, materijala alata, materijala predmeta obrade i sl. 67
  • 74. Proizvodne tehnologijeOsnovna veličina kojom se ocenjuju tribološke karakteristike SHP je postojanost alata(T). Postojanost alata određena je oblikom i položajem krive habanja i kriterijumomzatupljenja alata (slika 3.35). TB h IT IT shpB = ⋅ 100 SH P A shp TA SH P B 100 hk 100 SH P SH P A B TA TB T SH P Slika 3.35. Krive habanja pri primeni različitih SHPEkološki aspekti primene SHPProizvodne procese, pored izrade delova i proizvoda, prati i pojava različitih tipovaotpada (slika 3.36) kao što su: otpadne vode, ulja i emulzije, hemikalije i drugividovi organskih i neorganskih zagađivača životne sredine. Sve vidove otpadatreba evidentirati, odložiti i odstraniti, čime se sprečava zagađenje životne sredine istvaraju podloge za razvoj i izgradnju sistema zaštite životne sredine prema zahtevimastandarda upravljanja kvalitetom (standardi ISO 9000 i ISO 14000) i međunarodnihkonvencija u oblasti zaštite životne sredine. osnovni i pomo} ni materij al proizvodi energija usluge PRO IZ VOD NI PROCES strugotina voda otpadna SHP znanje ostal i otpad - evidencija - odlaganje - regener acija (recikla` a) - odstranjivanje Slika 3.36. Strukturni elementi proizvodnog procesaVišestruko negativno delovanje SHP na čoveka, elemente tehnološkog sistema i radnui životni sredinu zahteva razradu ekološkog sistema primene SHP u cilju ekološkezaštite životne sredine (slika 3.37). To iz razloga što neorganska (strugotina, produktihabanja, prašina i sl.), organska (papir, cigarete, kafa, hrana i sl.) i biološka (bakterije igljvice) zagađenja SHP u toku pripreme i korišćenja dovode do velikog broja posledica.Posledice se ogledaju u pojavi neprijatnog mirisa i isparenja, promeni boje i stabilnostiSHP, pojavi korozije na elementima tehnološkog sistema, penušanja, infekcija, alergija idrugih štetnih dejstava SHP.Osnovu ekološkog sistema poslovanja sredstvima za hlađenje i podmazivanje činisistem održavanja propisanih osobina SHP sastavljen iz dva nivoa zaštite. Prvi nivo jesmanjenje svih zagađenja SHP, a drugi prečišćavanje i regeneracija SHP. Smanjenjenivo zagađenja se postiže revitalizacijom sistema podmazivanja mašine (sprečavanje ilisvođenje na minimum mogućnosti prodiranja SHP i drugih ulja u SHP), sprečavanjemzagađenja izborom SHP (vrsta, koncentracija i sl.), kvalitetnom pripremom SHP, stal-nom kontrolom, prečišćavanjem i poštovanjem propisa, tehničkih uslova i standarda.68
  • 75. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM obaveze preduzetnika zaš tita ljudi zaš tita životinjskog sveta za štita za štita prirode zaš tita na radu ž ivotne sredine EKOLO Š KA ZA ŠTITA ekološ ka zaš tita ekološ ka zaš tita radne sredine ž ivotne sredine - pokazatelji dermatološkog uticaja SHP - pokazatelji isparljivih ga- sova nastalih sagoreva- ekolo ška ekološ ka zaš tita njem SHP za štita prirode ž ivotinjskog sveta - pokazatelji sklonosti ka reagovanju sa neč istoćama - pokazatelji aktivnosti - moguć nost razgradnje - pokazatelji sadrž aja opas- EP aditiva - moguć nost reciklaž e nih materija u SHP - pokazatelji korozionog - sadrž aj mineralnog ulja u delovanja SHP SHP - pokazatelji ekološ kih troškova Slika 3.37. Sistem ekološke zaštite životne sredinePoslovanje sa sredstvima za hlađenje i podmazivanjeSavremeni sistem poslovanja sredstvima za hlađenje i podmazivanje zahtevapoznavanje metodologije poslovanja SHP koja obuhvata: izbor SHP sa tribološkog i ekološkog aspekta, skladištenje, pripremu, praćenje i kontrolu SHP, primenu tehnologija prečišćavanja, razgradnje, regeneracije (reciklaže) SHP, primenu proizvodne opreme sa sistemima za razgradnju i regeneraciju SHP, razradu novih postupaka projektovanja proizvodnih procesa koji uključuju ekološki aspekt primene SHP i sl.Postupak i kvalitet pripreme SHP zadatog sastava i karakteristika određuje vek trajanjai tehnološku efektivnosti SHP u procesu obrade. Emulzije se pripremaju od koncentratarastvaranjem u vodi ili od vodenih rastvora različitih komponenata. Rezna ulja sunajčešće već pripremljena za upotrebu.Osnovnu pripreme čini uvođenje komponenti SHP (koncentrata, emulgatora, aditiva) uvodu, primenom specijalnih uređaja - miksera (slika 3.38) ili postupaka mešanja,homogenizacije, ultrazvučne disperzije, koloidnog mešanja i sl. 69
  • 76. Proizvodne tehnologije 12 5 1 6 7 3 4 2 8 NE → 9 10 11 DA → Slike 3.38. SHP mikser razvijen u LOMT -u Mašinskog fakulteta u KragujevcuPrečišćavanje, razgradnja i regeneracija (reciklaža) SHP se sastoje u primenirazličitih principa i postupaka: izdvajanje mehaničkih nečistoća, uništavanjamikroorganizama, izdvajanja nerastvorljvih ulja iz emulzija i rastvora, izdvajanja vode izčistih reznih ulja i kompleksne razgradnje i regeneracije (reciklaže) SHP, slika 3.39. H EMI JSK E CENTRI FU - FLO TA CI JA GI RA NJE SPA LJI VA NJE RAZ GRAD NJA FI LTRI RA NJE SHP DESTIL ACIJA EL EKTRO LI ZA Slika 3.39. Postupci razgradnje SHP70
  • 77. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM3.6 KVALITET OBRADEKvalitet proizvoda je kompleksan pokazatelj i funkcija je kvaliteta: konstrukcije dela,izrade i obrade, obradnog sistema, obradnog procesa, pripremka i sl.Kvalitet izrade i obrade je jedan od uslova za postizanje visokog nivoa kvalitetaproizvoda i obuhvata: tačnost obrade i kvalitet obrađenih površina.Ova dva kompleksna pokazatelja kvaliteta obrade su u međusobnoj zavisnosti, različitoza svaki obradni sistem, i funkcije su velikog broja uticajnih faktora.3.6.1 Tačnost obradeTačnost obrade je stepen podudarnosti (bliskosti) obrađenih delova i modeladefinisanog konstruktivno-tehnološkom dokumentacijom. Uslovljena je zahtevimakonstruktivne dokumentacije (oblik, dimenzije, klasa tačnosti, odstupanja i sl.),funkcionalnost, zamenljivost delova i sklopova itd. Osnovni cilj ekonomične proizvodnje,sa minimalnim troškovima obrade, je proizvoditi delove samo onoliko tačno koliko jepotrebno, a ne koliko je moguće.Greške obrade su slučajnog karaktera, retko sistematskog, i ne mogu se unapredpredvideti. Međutim, pravilnim izborom tehnologija i parametara obrade mogu se svestina minimum, u granice dozvoljenih odstupanja.Pri obradi rezanjem se javljaju greške u mikrostrukturi - površinskom sloju igeometrijske greške obrade. Geometrijske greške obrade (slika 3.40) su: makrogeometrijske i mikrogeometrijske greške. M IK ROG EO METRIJSKE M AK RO GEO MET RI JSKE GRE[ KE GRE[ KE Gre{ka oblika Gre{ka mer e Gre{ka polo` aja H r apavost T T T T Slika 3.40. Geometrijske greške obradeMikrogeometrijske greške se odnose na hrapavost obrađene površine, amakrogeometrijske na tačnost - odstupanja: oblika, položaja i mera - dimenzija.Odstupanje oblika je odstupanje stvarnog oblika od idealnog. Dozvoljena odstupanjaoblika su pravost, ravnost, kružnost, cilindričnost, oblik linije i oblik površine. Nekiprimeri označavanja odstupanja oblika na crtežu, prema standardu JUS M. A1. 243,244 i 246, su prikazani na slici 3.41.Odstupanja položaja površina su odstupanja međusobnog položaja u odnosu naidealni. Dozvoljena odstupanja položaja (slika 3.41) su odstupanja: pravca (paralelnost,upravnost i ugao nagiba), mesta (lokacija, koncentričnost, koaksijalnost i simetričnost) itačnosti obrtanja (tačnost, kružnost i ravnost obrtanja). 71
  • 78. Proizvodne tehnologije 0,1 0,01 toler ancija za pravost toler ancija za ravnost 0,1 0,1 R tol erancija za kru` nost tolerancija obli ka povr{ ine 0,04 0,1 toler ancija oblika linije toler ancija cilindr i~nosti Slika 3.41. Primeri označavanja odstupanja oblika3.6.2 Kvalitet obrađene površineIzlazna površina iz tribomehaničkog sistema u obradi metala rezanjem je uvekobrađena površina, površina iza reznog alata.Pod obrađenom površinom se podrazumeva površinski sloj materijala ispod površinenastale obradom (slika 3.42). To je tanak sloj materijala sastavljen, po Schmalz-u, oddva dela: ♦ spoljašnjeg graničnog sloja i ♦ unutrašnjeg graničnog sloja.Spoljašnji granični sloj debljine oko 0,0001 - 0,001 mm je sloj koji razdvaja metalnupovršinu predmeta obrade od atmosfere ili nekog naležućeg čvrstog tela. Sastavljen jeod apsorbovane vode, ulja, gasova i drugih organskih jedinjenja, kao i sloja oksida,nastalih nakon reakcije obrađene površine sa sredinom u kojoj se izvodi proces obrade. 1 SGS 2 3 U GS 4 5 6 [ malc Ja{} erici n Slika 3.42. Obrađena površina prema Šmalzu i JašćericinuUnutrašnji granični sloj debljine oko 0,01 - 0,05 mm je tanak strukturno izmenjenprelazni sloj materijala u odnosu na strukturu materijala pre obrade. Fizičke i hemijskeosobine sloja se znatno razlikuju od osnovnog materijala, a promene su rezultatukupnih toplotnih i mehaničkih opterećenja, fizičko-hemijskih i drugih međudejstava.Zbog strukturnih promena, promene hemijskog sastava, mehaničkih karakteristika,pojave zaostalih napona i drugih defekata sloj se često naziva i defektnim slojem.72
  • 79. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMOsobine površinskog sloja su rezultat dejstva složenog i međusobno uslovljenogkompleksa kinematskih i fizičkohemijskih faktora, među kojima odlučujuću ulogu imaplastično deformisanje, otvrdnjavanje i zagrevanje predmeta obrade. Dve grupepokazatelja kvaliteta obrađenih površina su: geometrijske (odstupanje oblika, valovitost i hrapavost) i fizičkomehaničke karakteristike površinskog sloja (struktura, mikrotvrdoća, zaostali naponi).Geometrijski parametri podrazumevaju odstupanja od geometrijski pravilnog makro imikro novoa. Fizičkohemijsko stanje površinskog sloja ocenjuje se parametrima kojikarakterišu strukturu, fazni i hemijski sastav, deformacije, naprezanja i sl.Hrapavost obrađene površineOsnovne karakteristike mikrogeometrije obrađene površine (slika 3.43) su: valovitost i hrapavost obrađene površine.Valovitost obrađene površine je definisana neravninama kod kojih je odnos koraka(Sv) i visine neravnina (Hv) iznad 40 (Sv / Hv ≥ 40). Sv S Hv Slika 3.43. Valovitost i hrapavost obrađene površineHrapavost obrađene površine čine neravnine kod kojih je odnos koraka (S = 2 - 800μm) i visine neravnina (H=0,03 - 400 μm) ispod 40.Hrapavost obrađene površine je skup svih neravnina koje obrazuju reljefpovršine u granicama odabranog isečka takve veličine da su eliminisane greškeoblika i valovitosti. Hrapavost površine zavisi od uslova rezanja, posebno oblika alata,stanja reznih ivica alata, habanja reznih elemenata alata, naslage, vibracija, krutostielemenata tehnološkog sistema i sl. Razlikuje se poprečna i uzdužna hrapavost. S S V V st vo popre~na pa hrapavost ra ah S `n du uz popre~na hrapavost Slika 3.44. Poprečna i uzdužna hrapavost obrađene površineParametri hrapavosti obrađene površineZa praćenje hrapavosti obrađene površine postoji više od 30 parametara. Prema JUSstandardima (JUS M. A1. 020) parametri hrapavosti se dele na: osnovne i dopunske. 73
  • 80. Proizvodne tehnologijeTri osnovna parametra hrapavosti su: Ra - srednje aritmetičko odstupanje profila od srednje linije profila, Rz - srednja visina neravnina i Rmax - maksimalna visina neravnina. y Rmax ..... yn Ra 0 y1 .... x m l Slika 3.45. Parametri hrapavosti površinaZa njihovo definisanje koriste se dve osnovne veličine: » m - srednja linija profila i » l - referentna dužina.Srednja linija profila - m (osa x - slika 3.45) je linija koja seče profil obrađenepovršine tako da je, u granicama referentne dužine, zbir kvadrata odstupanja svihtačaka profila minimalan: n ∑ y i2 → min . i =1Referentna dužina - l je minimalna dužina isečka profila površine, neophodna zapouzdano definisanje paramatara hrapavosti, na kojoj su eliminisani uticaji drugih vrstanepravilnosti (valovitosti, greške oblika itd.).Srednje aritmetičko odstupanje profila od srednje linije profila - Ra (slika 3.45) jesrednja aritmetička vrednost odstupanja svih tačaka efektivnog profila (y1, y2, ...., yn) odsrednje linije profila u granicama referentne dužine: l 1 Ra = ∫ y ⋅ dx . l 0Maksimalna visina neravnina - Rmax (slika 3.45) je rastojanje dve paralelne prave sasrednjom linijom profila, povučene tako da, u granicama referentne dužine profila,dodiruju najvišu i najnižu tačku profila.Srednja visina neravnina - Rz (slika 3.46) je razlika srednjih aritimetičkih vrednosti petnajviših i pet najnižih tačaka profila u granicama referentne dužine: R + R3 + R5 + R7 + R9 R2 + R4 + R6 + R8 + R10 Rz = 1 − . 5 574
  • 81. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEM R1 R7 R9 Rz R3 R5 R8 R10 R2 R6 R4 RR l Slika 3.46. Srednja visina neravninaPored osnovnih postoji i veći broj dopunskih parametara hrapavosti. Prema JUSstandardima to su: dužina nošenja profila, koeficijent nošenja profila, kriva nošenja profila i sl.Dužina nošenja profila - lc (slika 3.47) je zbir dužina svih elementarnih odsečaka naprofilu, u granicama referentne dužine, koje odseca prava paralelna srednjoj liniji profila kna rastojanju (c): l c = ∑ l ci . i =1 y l c1 l ci l cn 0 1 c/Rmax c Rmax 0 x l l/Σlpi 1 pi Slika 3.47. Dužina nošenja profila i relativna kriva nošenja profilaKoeficijent nošenja profila - pnc je odnos dužine nošenja profila i referentne dužine lprofila: pnc = c ⋅100 , % . lKriva nošenja profila, slika 3.47, najbolje govori o rasporedu materijala u hrapavomsloju obrađene površine. Predstavlja grafičku interpretaciju zavisnosti dužine nošenjaprofila od položaja ravni sečenja (rastojanja ravne površine od gornje granice AA - pi).Sve površine, od najgrubljih do najfinijih, prema standardu JUS M. A1. 020, razvrstanesu u 12 klasa hrapavosti površina (tabela 3.3). Označavanje kvaliteta površina nacrtežu je propisano standardom JUS M. A0. 065 (slika 3.52). 75
  • 82. Proizvodne tehnologije O ZNA KE HRA PAVOSTI RA SPORED D ODATNI H OZNA KA H RA PAV OSTI Z nak Tuma~enje a - K lasa hrapavosti il i vrednost R a, μm b b - Postupak obrade i li vrsta pr evl ake - Z na~enje znaka se unosi na upi suje se j asno re~ima crte` u, na primer = a c ( f) c - Referentna du`i na pr ema JUS M. A 1. 120 e d ili broj tal asnog fi ltra λs kada odstupa N9 Ozna~ena povr {ina se obr a| uj e od standardnog broja bilo kojim postupkom obrade d - O znaka pr avca prostiranja ner avni na N9 Ozna~ena povr {ina se obr a| uj e e - Dodatak za obradu, mm postupcima ski danja materijala f - D rugi parametr i hr apavosti , osi m R a, uz obavezno upi si vanj e Ozna~ena povr {ina se ne obra| uje oznake i vr ednosti parametra, μm, na pr imer R z 12 PRI ME RI O ZNA KA : N9 Ozna~ena povr {ina se obr a| uj e z B z n postupcima bez skidanja materi jala OZ NA KE PRAV CA PROSTIRA NJA NERAV NINA V EL I^ INA K UK ICE Znak M C R H 1 Oznaka M C R o H2 o 60 Gr afi ~ko 60 Tuma~enje H 1 H 2 d 3,5 5 10 0,35 Paralelno ravni Upravno na Uk r{teno u dva Pri bli` no Pribli` no pr ojekci je u ravan projekcije U vi {e radijal no prema 5 7 14 0,5 Opi sno kosa pravca k ru`no prema kojoj je znak u kojoj je znak relat ivno prema pravaca sredi{tu sredi{tu 7 10 20 0,7 postavljen postavljen ravni projekcije povr{ina povr{ina d - debljina linija kukice Slika 3.48. Označavanje kvaliteta površina na radioničkim crtežimaTabela 3.1: Pregled klasa hrapavosti površina pri pojedinim postupcima obrade FI NA PRETH ODNA GRA DACIJE NA JFI NIJA O BRA DA OBRA DA OBRA DA GRU BA OBRA DA KL ASA N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 KVAL ITETA A ritmeti~ko odstupanje od sr ednje linije profila, R a, μm V RSTA OBRA D E 0,025 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 25 50 Grubo rendisanje Fino r endi sanje Grubo struganje Prethodno strug. Fino struganje N ajfinije struganje Bu{enje U pu{tanje Razvrtanje Fino r azvrtanje N ajfinije razvrt. Grubo glodanje Prethodno glod. Fino glodanje N ajfinije glodanje Provla~enje Fino pr ovla~ enje Grubo bru{enje N ormalno bru{. Fino br u{enje N ajfinije bru{enje H onovanje Fino honovanje N ajfinije honov. Grubo lepovanje Prethodno lepov. Fino lepovanje N ajfinije lepov.76
  • 83. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMU površinskim slojevima obrađene površine, usled dejstva toplotnih i mehaničkihopterećenja, dolazi do pojave neželjenih efekata kao što su: pojava mikropukotina izaostalih napona, plastično deformisanje i otvrdnjavanje, promena mikrostrukture imikrotvrdoće, pojava mestimično nagorelih površina i sl.3.7 EKONOMIKA REZANJA I REŽIMI OBRADE3.7.1 Struktura vremena obradeSvi delovi se obrađuju na većem broju obradnih sistema ili jednom obradnom sistem savećim brojem obradnih jedinica. Savremeni obradni sistemi namenjeni serijskoj imasovnoj proizvodnji projektovani su i izgrađeni tako da izvrše potpunu obradupredmeta određenog oblika. Ukupno vreme obrade serije od Z komada je [89, 126]: Tu = Tpz + Z ⋅ t k , mingde su: Tpz, min - pripremno - završnog vremene za seriju i tk, min - komadno vreme (vreme obrade po komadu).Pripremno - završno vreme je vreme potrebno za proučavanje tehnološkedokumentacije, pripremu obradnog sistema (mašine, alata i pribora i sl.) i raspremanjeobradnog sistema (odlaganje pribora, alata, čišćenje i podmazivanje mašine i sl.) nakonzavršetka izrade serije od Z - komada.Broj komada u seriji obuhvata broj komada koji se izradi u toku jedne ili više smena,jedne ili više nedelja/meseci.Komadno vreme ili vreme obrade po komadu se sastoji od osnovnog redoslednog (tor)i izgubljenog vremena (ti). Izgubljeno vreme obuhvata vremenske gubitke u procesuproizvodnje (organizaciono-tehnički i drugi razlozi), dok se osnovno redosledno vremesastoji od osnovnog vremena (to) i međuvremena (tm), uslovljenog tehnološkimrazlozima (prelaz sa jedne na drugu tehnološku operaciju). Osnovno vreme obuhvataglavno vreme obrade (tg) i pomoćno vreme (tp). Komadno vreme je vreme izvođenjajedne proizvodne operacije se može prikazati relacijom oblika: t k = t pz + t p + t g + t d , min .u kojoj su: tpz - pripremno završno vreme (tpz = Tpz / Z), tp - pomoćno vreme, tg - vremeefektivnog rezanja (glavno vreme obrade) i td - dodatno vreme.Pomoćno vreme je vreme koje se troši za realizaciju pomoćnih aktivnosti i kretanja uprocesu obrade kao što su: postavljanje i stezanje predmeta obrade, prazni hodovi,otpuštanje i skidanje predmeta obrade i sl. Snima se i određuje metodama studije radai vremena.Dodatno vreme je vreme koje se troši na kratke odmore i druge potrebe radnika.Određuje se najčešće u funkciji pomoćnog i glavnog vremena: p1 td = ⋅ ( t g + t p ) , min; p1 = ( 5 − 20 ) %. 100Glavno vreme ili vreme efektivnog rezanja je vreme koje se troši na direktnooblikovanje predmeta obrade (vreme kontakta alata i predmeta obrade). Definisano jerelacijama (slika 3.49): 77
  • 84. Proizvodne tehnologije Lza mašine sa glavnim obrtnim kretanjem tg = i ⋅ , min, n ⋅S Bi za mašine sa glavnim pravolinijskim kretanjem: tg = i ⋅ , min, nL ⋅ SU izrazima su: i - broj prolaza; L, mm - radni hod alata i B, mm - širina obrade. L l e a V, n S mm/dh d e2 b e2 S B L = l+ e B= b+ 2 e2 a) Obrada struganj em b) Obrada rendisanjem Slika 3.49. Osnovni parametri za određivanje glavnog vremena obrade3.7.2 Troškovi obradeObradne sisteme u kojima se izvodi proces rezanja i oblikovanja predmeta obrade čine: alatna mašina na kojoj se vrši obrada, rezni alat kojim se izvodi proces rezanja, sredstvo za hlađenje i podmazivanje kojim se poboljšavaju uslovi obrade i radnik koji upravlja procesom obrade.Vrednost proizvodnje koja se stvara na obradnim sistemima sastoji se iz troškovaobrade (Vo) i dodatnih troškova (Vd): n V = Vo + Vd = Vo + ∑Vdi , i =1gde su: Vo, din - troškovi obrade proizvodne operacije i Vdi, din - dodatni troškovi(kontrole, pripreme, doprinosi, energija, vode, pare i sl.) svedeni na proizvodnuoperaciju.Troškovi obrade koji nastaju u obradnom sistemu: Vo = R + A + M + SHP , din/operacijise sastoje od: R - troškova rada, A - troškova alata, M - troškova mašine i SHP -troškova sredstva za hlađenje i podmazivanje.Troškovi rada su direktno proporcionalni faktoru uticaja bruto ličnog dohotka stručnogradnika (n), bruto ličnom dohotku radnika (k1) i komadnom (ukupnom) vremenu obrade(tk): R = n ⋅ k1 ⋅ t k , din , o znači da se mogu smanjiti smanjenjem komadnogvremena odnosno povećanjem produktivnosti rada. Faktor uticaja bruto ličnog dohotka k Nstručnog radnika: n = 1 + 3 ⋅ 1 , zavisi od: k1, k3, din/min - bruto ličnog dohotka k1 N2proizvodnog i stručnog radnika i N1, N2 - broja mašina koje opslužuje jedan proizvodniodnosno jedan stručni radnik.78
  • 85. 3. OSNOVI TEORIJE OBRADE METALA REZANJEMTroškovi alata e sastoje od: A1 - troškova zamene pohabanog alata novim ilipreoštrenim, A2 - troškova regeneracije odnosno održavanja alata i A3 - troškovaamortizacije alata. U izrazu su: t1, min - vreme zamene alata, k2, din/min - bruto ličnidohodak oštrača, t2, min - vreme oštrenja alata, Ca, din - nabavna vrednost alata, i -broj mogućih oštrenja alata i T, min - postojanost alata, vreme rada između dva oštrenjaalata: ⎛ C ⎞ tg A = A1 + A2 + A3 = ⎜ n ⋅ k1 ⋅ t1 + k 2 ⋅ t 2 + a ⎟ ⋅ , din , ⎝ i +1 ⎠ TTroškovi mašine su definisani izrazom: Cm ⋅ p M= ⋅ t k , din , F ⋅η ⋅100 ⋅ 60u kome su: Cm, din - nabavna vrednost mašine (obradnog sistema) sa priborom, nakoju se primenjuje amortizaciona stopa, p = 7-12 % - amortizaciona stopa, F, h -raspoloživi godišnji fond časova rada mašine i η - vremenski stepen iskorišćenjamašine.Troškovi sredstva za hlađenje i podmazivanje zavise od: Qshp, l - količine utrošenogsredstva za hlađenje i podmazivanje, Cshp, din/l - nabavne cene SHP i tk, min -komadnog vremena obrade: Qshp ⋅ Cshp SHP = ⋅ t k , din 60Ukupni troškovi obrade se mogu prikazati kao na slici 3.50. Vo V , V o, 0.370 R V o di o n% A M R 0,3 60 48.7, % 0.220 40.8, % M 0,2 40 0.180 A SH P0,1 20 10.5, % Te T 0 0 Slika 3.50. Struktura troškova obrade3.7.3 Postojanost alataPostojanost alata (T) je vreme neprekidnog rezanja između dva oštrenja ili dvezamene alata. Izražava se u vremenskim jedinicama, mada se koriste i veličine kao štosu: pređeni put alata, broj obrađenih komada, zapremina skinute strugotine, površinaobrađena u toku procesa rezanja i sl.Postojanost alata zavisi od velikog broja parametara: režima rezanja, geometrije alata,materijala predmeta obrade i alata, vrste alata, vrste i načina dovođenja SHP, vrsteproizvodne operacije, postupka obrade, vrste rezanja (prekidno ili neprekidno),dinamičkih pojava u procesu itd. Pri optimalnoj geometriji alata i konstantnim uslovimaobrade osnovni parametri uticajni na postojanost alata su korak, brzina i dubinarezanja. 79
  • 86. Proizvodne tehnologijeEkonomična postojanost alata je vreme neprekidnog rezanja između dva oštrenjaalata (dve zamene alata) pri kome su troškovi obrade minimalni ili je specifičnaproizvodnost obrade maksimalna. Na osnovu definicije ekonomične postojanosti alataproizilaze i metode proračuna. To znači da se ekonomična postojanost možeproračunati na bazi: troškova obrade, proizvodnosti obrade, vremena izrade i sl.Ekonomični i merodavni režimi obrade su definisani parametrima: glavnog i pomoćnog kretanja.Ekonomični režim obrade je režim obrade određen na bazi troškova obrade odnosnoekonomične postojanosti alata. Za izabrani režim obrade bira se mašina.Merodovani režim obrade se projektuje za poznatu mašinu relativno male snage.80
  • 87. 4. OBRADA STRUGANJEM4.1 PROIZVODNE OPERACIJE I ALATIObrada struganjem je postupak obrade prvenstveno rotacionih delova (vijaka,navrtki, osovina, vratila, čaura, remenica, ...). Ostvaruje se tako što predmet obradeizvodi glavno obrtno kretanje, a alat pomoćno pravolinijsko kretanje (slika 4.1).Relativna kretanja alata i predmeta obrade uslovljavaju i vrstu proizvodne operacije uobradi struganjem (uzdužna i poprečna obrada, izrada konusa i sl.). 1 1 3 2 Uzdu žna obrada Poprečna obrada 1 1 2 2 usecanje - odsecanje izrada konusa Slika 4.1. Osnovna kretanja alata i predmeta obrade u obradi struganjemGlavno kretanje (1) je definisano brzinom rezanja (V, m/min) - brojem obrtapredmeta obrade (n, o/min). Pomoćno kretanje (2) je određeno korakom (S, mm/o- aksijalno pomeranje alata za jedan obrt predmeta obrade) i brzinom pomoćnogkretanja (Vp, mm/min).Osnovni geometrijski parametri obrade su širina i debljina reznog sloja (slika 4.2): a b= i h = S ⋅ sin κ , sin κtako da je površina poprečnog preseka reznog sloja: A = a ⋅ S = b ⋅ h . d h D a b κ S Slika 4.2. Površina poprečnog preseka strugotine u obradi struganjem
  • 88. Proizvodne tehnologijeDubina rezanja (a) zavisi od dodatka za obradu i iznosi: D−d δ a= ili a = i 2 2gde su dodaci za obradu (slika 4.3, tabele P.4 - P.10, Priručnik [79]): δ1 - dodatak za grubu obradu, δ2 - dodatak za finu obradu i δ3 - dodatak za brušenje. L δ3p D δ3/2 D L δ2/2 δ2p δ1p Uzdužna obrada Poprečna obrada Slika 4.3. Dodaci za obradu u obradi struganjem4.1.1 Proizvodne operacije u obradi struganjemProizvodne operacije obrade struganjem se, prema kvalitetu obrađene površine,razvrstavaju na proizvodne operacije: grube i fine obrade, odnosno proizvodneoperacije: ♦ prethodne i ♦ završne obrade,pri čemu su proizvodne operacije prethodne obrade operacije grube obrade, aproizvodne operacije završne obrade operacije grube ili fine obrade.Obradom struganjem (slika 4.4) se realizuje veliki broj operacija kao što su: ♦ uzdužna obrada (spoljašnja i unutrašnja - a), ♦ poprečna obrada (spoljašnja i unutrašnja, usecanje, prethodno i završno odsecanje - b), ♦ izrada konusa (spoljašnjeg i unutrašnjeg - c), ♦ izrada profila (profilnim alatom i kopiranjem - d), ♦ nerotaciono struganje (prizmatičnih delova i leđno struganje - e), ♦ izrada navoja (spoljašnjeg i unutrašnjeg - f), ♦ izrada i obrada otvora i rupa itd.82
  • 89. 4. OBRADA STRUGANJEM gruba Završna Spoljašnja Spoljaš nja obrada otvora obrada rupa Unutra šnja Unutrašnja a) Uzdužna obrada usecanje prethodno zavr{no odsecanje odsecanje b) Popre čna obrada Spoljaš nji Unutraš nji c) Izrada konusa profilnim nož evima kopiranjem d) Izrada profila Spolja šnji navoj Prizmati čni delovi Leđno struganje Unutra šnji navoj e) Nerotaciona obrada uz dopunsko oscilatorno radijalno kretanje alata f) Izrada navoja Slika 4.4. Proizvodne operacije u obradi struganjem4.1.2 Alati u obradi struganjemStrugarski noževi su raznovrsni po obliku, dimenzijama i vrsti alatnog materijala.Prema vrsti obrade razlikuju se strugarski noževi za spoljašnju obradu (uzdužnu ipoprečnu), unutrašnju obradu, usecanje i odsecanje, izradu navoja i sl. Prema kvalitetupovršine strugarski noževi se razvrstavaju na strugarske noževe za grubu (prethodnu) izavršnu (finu) obradu.Prema obliku strugarski noževi mogu biti pravi, savijeni i krstasti (slika 4.5), a premaobliku poprečnog preseka drške pravougaoni, kvadratni i kružni. pravi savijeni krstasti Slika 4.5. Oblici strugarskih noževa 83
  • 90. Proizvodne tehnologijePrema smeru kretanja u toku obrade strugarski noževi se dele na leve, desne i čeone(slika 4.6). Orijentacija se određuje položajem palca ruke. glavno glavno sečivo sečivo levi desni Poprečni desni levi Slika 4.6. Levi, desni i poprečni strugarski noževiPrema vrsti alatnog materijala razlikuju se strugarski noževi od brzoreznog čelika, salemljenim pločicama od tvrdog metala i mehanički pričvršćenim pločicama savremenihalatnog materijala.Za izradu strugarskih noževa danas se uglavnom koriste tvrdi metali (sa ili bezprevlake), rezna keramika i super tvrdi materijali u vidu okretnih (izmenjivih) pločica.Pločice se mehanički vezuju za nosače alata, tako da se formiraju različiti tipovistrugarskih noževa (slika 4.7). Strugarski noževi sa okretnim pločicama se ne oštre, većse pločica okreće sve dok se ne iskoriste sve rezne ivice. Iskorišćene i pohabanepločice se prikupljaju i upućuju na reciklažu.Strugarski noževi sa lemljenim pločicama (slika 4.8) se retko koriste u savremenojindustriji. To iz razloga što je njihova izrada skuplja, a i troškovi eksploatacije su većizbog potrebe preoštravanja alata (troškovi oštrenja i obrade). a) Strugarski noževi za spoljaš nju obradu b) Strugarski no ževi za unutra šnju obradu Slika 4.7. Strugarski noževi sa izmenjivim (okretnim) reznim pločicama84
  • 91. 4. OBRADA STRUGANJEM a) Strugarski noževi za spolja šnju obradu b) Strugarski noževi za unutrašnju obradu Slika 4.8. Strugarski noževi za lemljenim pločicamaBrzorezni čelici se koriste za izradu profilnih noževa namenjenih obradi složenih iprofilisanih površina na jednovretenim i viševretenim automatskim strugovima (slika4.9). γ γ α α Kruž ni Prizmati čni paralelni paralelni nagnuti nagnuti Slika 4.9. Profilni strugarski noževi 85
  • 92. Proizvodne tehnologijeOsnovni oblici i dimenzije strugarskih noževa od brzoreznih čelika i sa lemljenimpločicama su standardizovani. Istovremeno su standardizovane i drškestrugarskih noževa i okretne pločice. Takvi strugarski noževi spadaju u grupustandardnih strugarskih noževa i proizvode ih visoko specijalizovane kompanije. Umetaloprerađivačkoj industriji koriste se i specijalni strugarski noževi, koji seprojektuju i izrađuju od strane korisnika.Strugarski nož (slika 4.10) se sastoji od: tela alata na kome se nalaze rezni elementi (rezni klin) i drške preko koje se izvodi postavljanje i pričvršćivanje na nosač alata. Drš ka telo pomoć no sečivo pomoć na le đna grudna povr šina povr šina rezni vrh osnova glavno sečivo Slika 4.10. Osnovni delovi le đna površina strugarskog nožaLeđna i grudna površina reznog klina noža (pločice) se mogu izvoditi sa rubovima(fazetama) utvrđene širine, naročito kada je vrednost grudnog ugla, u oblasti ruba,negativna (slika 4.11). bγ -1 0 ,8 γ o1 γ o2 γ o1 γ o2 bα αo o 2 α 1= α o+ α o1 α o1 fina obrada gruba obrada α o2 α o = 6 − 8o o α1 α o = 6 o − 8o α1 γ o = 0 − 25o γ o = −20o λ s = −4o − 0 λ s = −8o − 0 Slika 4.11. Oblikovanje grudne i leđne površine reznog klinaGrudne površine okretnih pločice su izrađene sa elementima za savijanje ilomljenje strugotine. To su kanali, stepenice (slika 4.12) ili specijalno oblikovani profilisa jedne (jednostrane) ili obe strane (dvostrane pločice). Kanali su različitog oblika idimenzija, polukružni (manji ili veći), dva kanala (prvi za savijanje kod manjih koraka, adrugi kod većih koraka) i sl. Stepenici su manji i veći ili složene konfiguracije. manji već i manji već i polukrug dva kanala stepenik Slika 4.12. Oblici grudne površine okretnih pločica86
  • 93. 4. OBRADA STRUGANJEM ravan Pf ravan Po Pp Pr γf Pr Ps f κo r βf αo αf γo βo r ravan Pp αp Pf κ r oblici vrha reznog klina βp κr γp εr ravan Ps Pr ravan Pr Pp Pr λs βn γn αn Pr Pn Slika 4.13. Rezna geometrija strugarskog nožaReznu geometriju strugarskog noža (slika 4.13), pored uglova reznog klina γ - grudniugao, α - leđni ugao i β - ugao klina, određuju: κ − napadni ugao - ugao između projekcija glavne rezne ivice i pravca pomoćnog kretanja na osnovnu ravan, κ1 - pomoćni napadni ugao - ugao između projekcija pomoćne rezne ivice i pravca pomoćnog kretanja na osnovnu ravan, ε - ugao vrha - ugao između projekcija glavne i pomoćne rezne ivice na osnovnu ravan, λ - ugao nagiba rezne ivice (sečiva) - ugao koji zaklapa glavna rezna ivica sa osnovnom ravni i r - radijus vrha noža.Rezni vrh strugarskog noža može biti izveden sa radijusom r ili rubom (fazetom) širine f,pri čemu je napadni ugao fazete κo.Vrednosti grudnog i leđnog ugla reznog klina u procesu rezanja se menjaju u zavisnostiod položaja reznog vrha alata u odnosu na osu predmeta obrade, koraka i ugla nagibarezne ivice.Ukoliko se rezni vrh alata nalazi iznad ili ispod ose predmeta obrade dolazi do promeneuglova u procesu rezanja za vrednost (slika 4.14): 2 ⋅e 2 ⋅e sin Δγ = ; Δγ = arc sin , D Dgde je e - odstupanje vrha reznog klina od ose predmeta obrade. 87
  • 94. Proizvodne tehnologije γk = γ + Δγ γk = γ − Δγ α k = α − Δγ α k = α + Δγ Δγ e γk D γ γk Δγ αk αk α Slika 4.14. Uticaj položaja reznog vrha alata na vrednost uglova reznog klina4.2 OTPORI I SNAGA REZANJA4.2.1 Otpori rezanjaRezultujući otpor rezanja FR se razlaže na tri komponente (slika 4.15): ♦ F1 - glavni otpor rezanja, ♦ F2 - otpor prodiranja i ♦ F3 - otpor pomoćnom kretanju,tako da je: FR = F12 + F2 + F3 . 2 2 n n F3 S F2 F3 F2 S F1 = K s ⋅ A K s = k ⋅ Rm F1 F1 Kronenberg: Ck Ks = εk A b) poprečna obrada a) uzdužna obrada Slika 4.15. Komponente rezultujućeg otpora rezanja pri uzdužnoj i poprečnoj obradiOtpori rezanja zavise od uslova obrade, tehnoloških i geometrijskih parametara rezanja,geometrije alata itd. Za orijentacioni proračun komponenti rezultujućeg otpora rezanja uobradi struganjem najčešće se koriste izrazi oblika: Fi = Cki ⋅ a xi ⋅ S y i , Ngde su: » Cki, xi i yi - konstanta i eksponenti otpora rezanja (tabela 2.1, Priručnik [79]), » a, mm - dubina rezanja i S, mm/o - korak.88
  • 95. 4. OBRADA STRUGANJEMZa tačnije proračune otpora rezanja koriste se složeniji prošireni izrazi ili izrazi ufunkciji debljine (h), širine reznog sloja (b) i specifičnog otpora rezanja: Fi = K Si1,1 ⋅ b ⋅ h1− z ⋅ K γ ⋅ K λ ⋅ K a ⋅ KV ⋅ K PO ⋅ K h , Nu kojima su: » KSi1,1 - glavne vrednosti specifičnih otpora rezanja, » Ki - korekcioni faktori uticaja: K - grudnog ugla, K - ugla nagiba rezne ivice, Ka - materijala alata, KV - brzine rezanja, KPO - oblika obrađivane površine, Kh - kriterijuma zatupljenja alata, K - leđnog ugla i K - napadnog ugla na otpore rezanja (tabela P.24, Priručnik [79]).4.2.2 Snaga mašineSnaga mašine u obradi struganjem je: F1 ⋅ V F1 ⋅ V P= = , kW 1000 ⋅ 60 ⋅ η 6 ⋅ 10 4 ⋅ ηgde su: η - mehanički stepen iskorišćenja snage mašine (tabela P.22, Priručnik [79]) iV, m/min - brzina rezanja.4.3 REŽIM OBRADE U OBRADI STRUGANJEMRežim obrade u obradi struganjem (slika 4.16) je određen brzinom rezanja: D ⋅π ⋅ n D ⋅ n V = ≈ , m / min 1000 320odnosno brojem obrta predmeta obrade: 1000 ⋅ V 320 ⋅ V n= ≈ , o / min i D ⋅π Dkorakom: S, mm/o - pomeranjem alata za jedan obrt predmeta obrade, a ređe ibrzinom pomoćnog kretanja: V p = n ⋅ S , mm/min. L l e a V, n d S Slika 4.16. Osnovni elementi proračuna glavnog vremena obrade 89
  • 96. Proizvodne tehnologijeNa osnovu parametara režima obrade definiše se i glavno vreme obrade: L tg = i ⋅ , min, n ⋅Sgde su, pored poznatih veličina: i = δ /(2 a) - broj prolaza; δ, mm - dodatak za obradu;a, mm - dubina rezanja; L = l +e, mm - hod alata; l, mm - dužina obrade i e = 2 - 5 mm -prilaz alata.Poprečna obrada se izvodi na strugovima sa stupnjevitom ili kontinualnom promenombrojeva obrta.Pri poprečnoj obradi na strugovima sa stupnjevitom promenom (broj obrta predmetaobrade je konstantan - slika 4.17) režim obrade je određen: korakom S, mm/o i brojem 2obrta: n = f (De), gde je ekvivalentni prečnik približno: De ≈ D , 3dok su tačnije vrednosti definisane u tabeli 2.3, Priručnik [79]. V D n n=const De r V=f(r) e 0 r D/2 Slika 4.17. Zavisnost brzine rezanja i broja obrta u toku obrade (n = const) LGlavno vreme izrade u ovom slučaju je: tg = , min n ⋅Sgde su: L, mm - hod alata - L=0,5 D=0,5(D+2 e) za slučaj potpune čeone obrade in, o/min - broj obrta koji odgovara prečniku De.Pri poprečnoj obradi na specijalnim strugovima za poprečnu obradu, sa kontinualnompromenom brojeva obrta, brzina rezanja je konstantna do prečnika d (slika 4.23). Utom slučaju režim obrade je određen: korakom S i rasponom brojeva obrta nmin − nmax ,pri čemu je: nmin = f (D) i nmax = f (d).4.3.1 Korak u obradi struganjemIzbor koraka u obradi struganjem obuhvata: ♦ proučavanje proizvodne operacije, ♦ izbor preporučene vrednosti koraka i ♦ proveru i konačni izbor koraka.Provera koraka se izvodi primenom četiri kriterijuma i to obzirom na: ♦ otpornost drške strugarskog noža, ♦ uslove nastanka strugotine, ♦ kvalitet obrađene površine i ♦ stabilnost predmeta obrade.90
  • 97. 4. OBRADA STRUGANJEM4.3.2 Brzina rezanja u obradi struganjemBrzina rezanja u obradi struganjem predstavlja obimnu brzinu predmeta obrade.Definisana je za maksimalnu vrednost prečnika obrade D (slika 4.31): V D ⋅π ⋅ n V= , m/min. D d 1000 S Slika 4.31. Geometrija obrade u obradi struganjemIzbor brzine rezanja se ostvaruje na bazi: preporuka (približan izbor) ili proračuna.Približan izbor brzine rezanja se izvodi na osnovu preporuka proizvođača alata ililiteraturnih podataka (tabela) datih u zavisnosti od vrste materijala predmeta obrade ialata i drugih parametara obrade (dubine rezanja, koraka), rezne geometrije alata i sl.Proračun (provera) brzine rezanja se izvodi s obzirom na iskorišćenje: postojanosti alata i snage mašine.Uticaj dubine rezanja na brzinu rezanja je jednoznačan (slika 4.32), jer sa porastomdubine rezanja vrednost brzine rezanja opada. V S3 V a3 S2 a2 S1 a1 S1> S2> S3 a1> a 2> a3 a 0,25 S Slika 4.32. Uticaj dubine rezanja i koraka na brzinu rezanjaZavisnost brzine rezanja i koraka je diskontinualne prirode (slika 4.32), sa jednim iliviše diskontinuiteta. Sa porastom koraka vrednost brzine rezanja opada.Sa porastom postojanosti alata i tvrdoće materijala predmeta obrade vrednost brzinerezanja opada. To znači da se tvrđi materijali mogu obrađivati pri manjim vrednostimabrzine rezanja i da se veća postojanost alata obezbeđuje smanjenjem brzine rezanja.4.4 MAŠINE U OBRADI STRUGANJEMMašine u obradi struganjem (strugovi) se, u zavisnosti od obima proizvodnje,razvrstavaju na strugove za: pojedinačnu proizvodnju, serijsku proizvodnju i masovnu proizvodnju. 91
  • 98. Proizvodne tehnologije4.4.1 Strugovi za pojedinačnu proizvodnjuStrugovi za pojedinačnu proizvodnju su strugovi koji se lako mogu prilagoditi prelazu sajedne konfiguracije predmeta obrade na drugu, sa jednih dimenzija na druge. To su:univerzalni strugovi, strugovi sa vučnim vretenom, strugovi sa vodećim vretenom,strugovi za leđno struganje, strugovi za poprečnu obradu i sl. glavno zadnji vreteno oslonac ni=n1, n2,..., nm si=s 1, s2,..., s m (konjic) no nosač alata prenosnik 10 EM glavnog 5 kretanja 9 1 3 2 6 mehanizam izmenljiva pretvaranja grupa prenosnik obrtnog u zupčanika 7 pomoćnog pravolinijsko kretanja kretanje 4 8 Slika 4.33. Šematski prikaz univerzalnog strugaUniverzalni strugovi (slika 4.33) su strugovi namenjeni realizaciji različitih proizvodnihoperacija. Osnovu gradnje čine pogonski elektromotor (1), prenosnik glavnog kretanja(2), izmenjiva grupa zupčanika (3), prenosnik pomoćnog kretanja (4), glavno vreteno(5), vučno vreteno (6), vodeće vreteno (7), nosač alata (8) i konjic (9). Obrtno kretanjese od elektromotora prenosi na glavno vreteno i predmet obrade (10), a preko izmenjivegrupe zupčanika, prenosnika za pomoćno kretanje i mehanizma za pretvaranje obrtnogu pravolinijsko kretanje, nosač alata dobija pomoćno pravolinijsko kretanje. Na nosačalata se postavlja rezni alat. Vodeće vreteno se, umesto vučnog, uključuje pri izradinavoja na strugu.Strugovi za leđno struganje se, najčešće, koriste za izradu glodala sa leđnostruganim zubima (1). Alat (2) izvodi dopunsko, periodično oscilatorno, radijalnokretanje za vreme obrtnog kretanja predmeta obrade (slika 4.34). 1 2 Slika 4.34. Princip rada struga za leđno struganjeStrugovi za poprečnu obradu su namenjeni, isključivo, poprečnoj obradi (obradačeonih površina, usecanje, odsecanje itd.).Osnovne eksploatacijske karakteristike strugova za pojedinačnu proizvodnju(značajne i pri izboru i nabavci strugova) su:92
  • 99. 4. OBRADA STRUGANJEM » pogonska snaga mašine P i mehanički stepen iskorišćenja snage η, » raspon brojeva obrta nmin - nmax i geometrijski faktor promene prenosnika glavnog kretanja ϕn, » raspon koraka Smin - Smax i geometrijski faktor promene prenosnika pomoćnog kretanja ϕS, » koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti mašine Cmpk, » gabariti predmeta obrade (maksimalni prečnik obrade i raspon šiljaka - maksimalna dužina) i sl.4.4.2 Strugovi za serijsku proizvodnjuStrugovi za serijsku proizvodnju se koriste za izradu većeg broja istih delova iliizvođenje većeg broja operacija na istom predmetu obrade. To su: višesečni strugovi,kopirni strugovi, revolver strugovi sa horizontalnom i vertikalnom revolver glavom i sl.Višesečni strugovi imaju nosač alata sa većim brojem reznih alata. Time jeobezbeđena istovremena obrada većeg broja površina (slika 4.35.a).Kod kopir strugova na nosaču alata se nalazi i šablon. Strugarski nož se, u procesuobrade, kreće u skladu sa kretanjem pipka šablona (slika 4.35.b) i kopira oblik šablonana predmetu obrade. šablon pipak šablona strugarski no` a) Princip višesečnog rezanja b) Princip kopiranja Slika 4.35. Princip rada višesečnog i kopir strugaOsnovu konstrukcije revolver strugova čini revolver glava (1- slika 4.36) sa većimbrojem alata poređanih prema redosledu izvođenja operacija - zahvata. Pored revolverglave strugovi imaju i dodatne nosače alata (2). Time je obezbeđena kompletna izradadelova različite konfiguracije.Osnovne eksploatacijske karakteristike strugova za serijsku proizvodnju obuhvataju,pored karakteristika strugova za pojedinačnu proizvodnju, i broj nosača alata i broj alatakoji prihvata revolver glava. 93
  • 100. Proizvodne tehnologije 2 1 I III II III 6 5 1 4 sa horizontalnom revolver glavom 3 I 2 III II III III 1-6 pozicije obrade I-III predmeti obrade Priprema revolver struga za grupnu obradu sa vertikalnom revolver glavom Slika 4.36. Šematski prikaz revolver strugova4.4.3 Strugovi za masovnu proizvodnjuStrugovi za masovnu proizvodnju su strugovi koji obezbeđuju smanjenjekomadnog vremena i smanjenjem pomoćnog vremena. To su strugovi namenskiprojektovani i izgrađeni za konkretne proizvode (slika 4.37) ili grupu sličnih proizvoda:automatski strugovi, automati za dugačke delove, revolver - automatski strugovi i sl. 1 2 3 4 1 - 4 pozicije obrade Slika 4.37. Šematski prikaz izrade tela ventila na automatskom strugu94
  • 101. 5. OBRADA BUŠENJEM5.1 PROIZVODNE OPERACIJE I ALATI5.1.1 Osnovna kretanjaBušenje je postupak izrade i obrade otvora i rupa. Glavno obrtno i pomoćnopravolinijsko kretanje izvodi alat (slika 5.1). Glavno kretanje je definisano brzinomrezanja (V, m/min) ili brojem obrta (n, o/min), a pomoćno korakom (S, mm/o - aksijalnimpomeranjem alata za jedan obrt alata) ili brzinom pomoćnog kretanja (Vp= n·S,mm/min). S V, n V, n S V, n S ϕ ϕ h 2ϕ h h b S1 b S1 S/2 b a d a d D D D a) Bu šenje b) Pro širivanje c) Razvrtanje Slika 5.1. Osnovna kretanja i rezni sloj u obradi bušenjemGeometrijski parametri obrade D SŠirina i debljina reznog sloja pri bušenju (slika 5.1.a) su: b = i h= ⋅ sin ϕ , 2 ⋅ sin ϕ 2tako da je površina poprečnog preseka reznog sloja: D ⋅S A = b⋅h = , mm2. 4Kod proširivanja i razvrtanja širina i debljina reznog sloja (slika 5.1.b, c) su: a D−d S b= = i h = S1 ⋅ sin ϕ = ⋅ sin ϕ , sin ϕ 2 ⋅ sin ϕ Zdok je površina poprečnog preseka reznog sloja: (D − d ) ⋅S A = b⋅h = , mm2 2 ⋅Zgde je Z - broj zuba (reznih ivica) alata za proširivanje ili razvrtanje.Dubina rezanja u obradi proširivanjem i razvrtanjem je: D−d a= , mm 2
  • 102. Proizvodne tehnologijedok su dodaci za obradu (slika 5.2, tabela P.11 - Priručnik [79]): δ1 - dodatak za obradu proširivanjem, δ2 - dodatak za obradu grubim razvrtanjem i δ3 - dodatak za obradu finim razvrtanjem. D D3 δ3/2 D2 δ2/2 D1 δ1/2 Slika 5.2. Dodaci za obradu u obradi bušenjem5.1.2 Proizvodne operacije u obradi bušenjemPored osnovnih operacija (bušenja, proširivanja, upuštanja i razvrtanja) bušenjemse mogu realizovati i druge operacije izrade i obrade otvora i rupa kao što su:zabušivanje, bušenje dubokih otvora (duboko bušenje) i izrada navoja.Bušenje otvora i rupa (slika 5.3) se izvodi u punom materijalu jednim alatom ili, kodvećih prečnika, stepenasto u nekoliko faza, burgijama različitog prečnika. D1 D D prvo buš enje drugo bušenje Buš enje ravnom D1=0,6 D burgijom Bu šenje spiralnom burgijom Stepenasto buš enje Slika 5.3. Proizvodne operacije bušenjaBušenje otvora spiralnim burgijama je efikasno kod otvora manje dubine (odnosadubine i prečnika otvora l/D ≤ 5). Za otvore veće dubine primenjuje se postupakdubokog bušenja, korišćenjem burgija za duboko bušenje (topovske burgije).Naknadna i konačna obrada otvora ostvaruje se operacijama proširivanja i razvrtanja(slika 5.4), koje obezbeđuju ostvarenje zadatih dimenzija otvora i propisanog kvalitetapovršina.Obrada krajeva otvora se izvodi upuštanjem (slika 5.5). Sve operacije upuštanja imajuza cilj obezbeđenje pravilnog naleganja vijaka različitog tipa (poravnavanje čeonepovršine i upuštanje glave vijaka). Ravno upuštanje se primenjuje za obradu čeonepovršine otvora kroz koji prolazi vijak sa ravnim sedištem (šestougaone glave i sl.),cilindrično za imbus vijak, a konično za vijak sa konusnom glavom.96
  • 103. 5. OBRADA BUŠENJEM a a a D D D proširivanje prethodno završ no razvrtanje razvrtanje Slika 5.4. Proizvodne operacije proširivanja i razvrtanja ravno cilindri č no koni čno Slika 5.5. Proizvodne operacije upuštanjaZabušivanje pre bušenja otvora ili gnezda za centriranje (slika 5.6) se koristi prebušenja ili pre obrade osovina i vratila. Zabušivanje pre bušenja obezbeđuje centriranjei pravilno vođenje spiralne burgije. Izvodi se zabušivačima sa jednostrukim konusom(slika 5.7.a). Zabušivanje gnezda za centriranje, na vratilima i osovinama, obezbeđujepravilno centriranje i stezanje osovina i vratila u obradi struganjem i brušenjem. a) Zabu šivanje pre bu šenja o 60 o 120 o 60 b) Zabušivanje gnezda Slika 5.6. Proizvodne operacije zabušivanjaIzrada unutrašnjeg navoja se ostvaruje korišćenjem jednostrukih ureznika (slika 5.7).Pre izrade navoja buši se otvor čiji prečnik odgovara unutrašnjem prečniku navoja. do Slika 5.7. Izrada unutrašnjeg dM navoja na bušilici 97
  • 104. Proizvodne tehnologije5.1.3 Alati u obradi bušenjemZa bušenje otvora i rupa koriste se burgije, zabušivači i burgije za duboko bušenje.Burgije (slika 5.8) su definisane standardima JUS K.D3.001 - 063. Prema obliku dele sena ravne i spiralne (sa cilindričnom i koničnom drškom), specijalne i sl. Prema vrstialatnog materijala burgije se dele na burgije od brzoreznog čelika i sa pločicama odtvrdog metala, prema postupku izrade na burgije izrađene glodanjem, valjanjem ibrušenjem. 2 3 4 6 1 5 1-ravna burgija; 2-spiralna burgija sa koničnom drškom; 3-spiralna burgija sa cilindričnom drškom; 4-specijalna spiralna burgija za dovod SHP; 5-zabušivač; 6-spiralna burgija sa pločicom od tvrdog metala Slika 5.8. Alati za bušenje 1 2 3 5 6 4 1- sa cilindričnom drškom; 2- sa koničnom drškom; 3-vratni proširivači; 4-konični upuštač; 5-nasadni proširivač; 6-proširivač sa pločicom od tvrdog metala Slika 5.9. Alati za proširivanje i upuštanje otvora98
  • 105. 5. OBRADA BUŠENJEMZa proširivanje i upuštanje otvora koriste se proširivači i upuštači (JUS K.D3.280 -342, slika 5.9). Prema obliku razvrstavaju se na: spiralne proširivače sa cilindričnom ikoničnom drškom, vratne, sa vođicama, nasadne, sa pločicom od tvrdog metala,specijalne i sl. odnosno cilindrične, konične, specijalne upuštače itd.Razvrtači (JUS K.D3.100 - 201) se dele na ručne i mašinske, prema konstrukciji napodešljive i nepodešljive, vrsti alatnog materijala na razvrtače od brzoreznog čelika i sapločicama od tvrdog metala, prema obliku na cilindrične i konične (slika 5.10). 6 8 1 2 3 4 5 7 1-razvrtač sa koničnom drškom; 2-razvrtač sa zavojnim zubima; 3-ručni razvrtač; 4-ručni podešljivi razvrtači; 5 i 7-nasadni razvrtači; 6-konični razvrtač; 8-razvrtač sa pločicom od tvrdog metala Slika 5.10. Alati za razvrtanjeU savremenim proizvodnim uslovima sve češće se koriste burgije (alati) sa izmenjivimpločicama od tvrdog metala, rezne keramike i super tvrdih materijala (slika 5.11) iliburgije (alati) poboljšanih karakteristika, sa prevlakama.Svi alati za obradu otvora se od drške, vrata, tela i vrha (slika 5.11). Drškaobezbeđuje pozicioniranje, centriranje i stezanje burgije. Može biti cilindrična (za burgijeprečnika do 20 mm) ili konična (za burgije prečnika preko 5 mm). Vrat se koristi zaupisivanje osnovnih karakteristika burgije (materijal i prečnik). Telo čini cilindrični deo,koji odgovara nominalnom prečniku burgije. Na telu se nalaze dva naspramna zavojnažljeba za odvođenje strugotine. Zavojni žljebovi su složenog profila izrađeni tako daobrazuju konično centralno jezgro zamišljenog prečnika od oko 2/15 D na vrhu burgije,sa povećanjem prečnika ka vratu burgije.Vrh burgije se formira pomoću dva konusa brušenjem na specijalnom uređaju zaoštrenje burgija. Na reznom vrhu se uočavaju dve grudne i dve leđne površine.Grudne površine se poklapaju sa površinama zavojnih žljebova. Leđne površine neobrazuju centralni konus sa uglom 2ϕ, jer bi u tom slučaju došlo do direktnog kontaktasa materijalom. Zbog toga se leđne površine obrazuju pomoću dva konusa (slika5.11.a), kao presek konusa i tela burgije. Presekom leđnih i grudnih površina nastajudva glavna sečiva. Glavna sečiva su povezana pomoćnim sečivom nastalimpresekom leđnih površina. 99
  • 106. Proizvodne tehnologije D vrh telo vrat drš ka D ≤ 20 morze konus uš ica D≥5 čaura Osnovni elementi spiralne burgije telo drška leđna površina grudna površina poprečno glavno pomoćno sečivo rub sečivo sečivo spiralna burgija Slika 5.11. Osnovni konstruktivni elementiReznu geometriju spiralne burgije (slika 5.12), kao dvosečnog alata, pored uglovareznog klina (α, β i γ), definišu i uglovi: 2 ϕ - ugao vrha spiralne burgije, ψ - ugao nagiba pomoćnog sečiva i ω - ugao uspona spirale - zavojnice. o gM aM g= 18 - 30 o a = 8 - 14 - na priferiji o l aM = 20 - 26 - na poprečnom sečivu do do ≈ 0 ,2 ⋅ D f y g mx kx g D x p dx S w g akx kinematski uglovi o ax 2j = 90 - 135 mx o w = 10 - 45 H o y < 60 statički uglovi a S = S⋅ sinϕ S S S tg μ x = = ⋅ sinϕ S dx ⋅ π d x ⋅ π dx γ kx = γ x + μ x α kx = α x − μ x 2j Slika 5.12. Rezna geometrija spiralne burgije100
  • 107. 5. OBRADA BUŠENJEMRadni deo proširivača i razvrtača (slika 5.13 i 5.14) se sastoje od dva dela: reznog ikalibrirajućeg. Rezni deo, u vidu konusa sa uglom vrha 2ϕ, obezbeđuje uklanjanje viškamaterijala, a kalibrirajući vođenje alata, kalibrisanje otvora i održavanje dimenzija(prečnika) alata nakon oštrenja (pomeranjem reznog dela prema dršci alata). α = 8o − 10o H = π ⋅ D ⋅ tgω do = ( 0 ,35 − 0 ,5 ) ⋅ D α Z = 3− 4 γ f ω 2ϕ do D D H f1 rezni kalibrirajuć i deo deo Slika 5.13. Geometrija alata za proširivanje kalibrirajuć i deo rezni deo B ν ϕ o 45 r D f γ α=0 α Z = 6 - 12 različite vrednosti ugaonog koraka γ γ Slika 5.14. Geometrija alata za razvrtanje5.2 OTPORI I SNAGA REZANJA5.2.1 Obrada bušenjemRezultujući otpor rezanja u obrdi bušenjem (slika 5.15) se razlaže na tri komponente: F1 - glavni otpor rezanja, F2 - otpor prodiranja i F3 - otpor pomoćnom kretanju. 101
  • 108. Proizvodne tehnologije VR HR D V D/4 F1 ϕ F2 Mo F 3/2 S/2 F1 = K s ⋅ A F1 F2 = ( 0 ,7 − 0 ,9) ⋅ F1 ≈ F1 F3 = 2 ⋅ F2 ⋅ sinϕ D D2 ⋅ S M o = 2 ⋅ F1 ⋅ = K s ⋅ 2ϕ 4 8 Slika 5.15. Otpori rezanja u obradi bušenjemMeđutim, analiza uticaja glavnog otpora rezanja i otpora prodiranja je pokazala da suosnovne komponente rezultujućeg otpora rezanja (slika 5.15): otpor pomoćnom kretanju: F3 = Cf ⋅ D x1 ⋅ S y1 , N i obrtni moment (moment uvijanja): M = Cm ⋅ D x ⋅ S y , Nmmgde su:» Cf, Cm, x1, y1, x i y - konstanta i eksponenti otpora (tabela 3.1, Priručnik [79]),» D, mm - prečnik burgije i S, mm/o - korak.Snage mašineNa osnovu obrtnog momenta u obradi bušenjem: P ⋅η M = Cm ⋅ D x ⋅ S y = 9 ,55 ⋅ 10 6 ⋅ , Nmm n Cm ⋅ D x ⋅ S y ⋅ ndefiniše se snaga mašine: P= , kW 9 ,55 ⋅ 10 6 ⋅ ηpri čemu su: η - mehanički stepen iskorišćenja snage mašine (tabela P.22, Priručnik[79]) i n, o/min - broj obrta alata.Snaga mašine se orijentaciono može proveriti i na osnovu specifične snage rezanja q⋅ppreko izraza: P = , kW ηgde su, pored poznatih veličina: q, cm3/min - specifična proizvodnost obrade i p,kW/cm3 min - prosečna specifična snaga rezanja (tabela P.25, Priručnik [79]).5.3 REŽIM OBRADE U OBRADI BUŠENJEMRežim obrade u obradi bušenjem (slika 5.16) je određen brzinom rezanja: D ⋅π ⋅ n D ⋅ n V = ≈ , m/min 1000 320102
  • 109. 5. OBRADA BUŠENJEM 1000 ⋅ V 320 ⋅ Vodnosno brojem obrta alata: n= ≈ , o/min i D ⋅π Dkorakom S, mm/o - pomeranjem alata za jedan obrt alata, a ređe i brzinompomoćnog kretanja: Vp = n ⋅ S, mm/min e L l Slika 5.16. Osnovni elementi D l1 proračuna glavnog vremena obradeNa osnovu parametara režima obrade proračunava se i glavno vreme obrade: L tg = , min n ⋅Sgde su, pored poznatih veličina: L = l + e + l1, mm - hod alata (slika 5.17);l, mm - dubina obrade; e = 2 - 5 mm - prilaz alata i l1 ≈ D/3, mm - izlaz alata,Preporučena vrednost koraka bira se u zavisnosti od prečnika burgije, materijalapredmeta obrade i alata i drugih parametara, na osnovu preporuka proizvođača alataza bušenje ili iz drugih literaturnih izvora (priručnici, fabrički normativi i sl.).Provera koraka se izvodi obzirom na: ♦ otpornost spiralne burgije, ♦ mogućnost odvođenja strugotine i ♦ vrednost kinematskog leđnog ugla.Pod brzinom rezanja u obradi bušenjem podrazumeva se obimna brzina alata naspoljašnjem prečniku. Izbor brzine rezanja se vrši na bazi: preporuka ili proračunom.Proračun (provera) brzine rezanja se izvedi s obzirom na iskorišćenje: postojanosti alata i snage mašine.5.4 MAŠINE U OBRADI BUŠENJEMMašine u obradi bušenjem - bušilice se mogu razvrstati na različite načine. Premapoložaju glavnog vretena na: horizontalne i vertikalne bušilice, a prema broju glavnihvretena na: jednovretene i viševretene bušilice.5.4.1 Jednovretene bušiliceJednovretene bušilice su namenjene pojedinačnoj i serijskoj proizvodnji. Ovoj grupibušilica pripadaju: stone, stubne, radijalne, univerzalne radijalne i koordinatnebušilice. 103
  • 110. Proizvodne tehnologijeStona bušilica (slika 5.17) se sastoji od nosećeg stuba (1), konzole (2) sa pogonskimagregatom (ektromotor - 3 i prenosnik za glavno kretanje) i radnog stola (5). Ručicom(4) se ostvarivanje ručno aksijalno pomoćno pravolinijsko kretanje radnog vretena (7)sa reznim alatom. Predmet obrade (6) se postavlja na radni sto bušilice (5). 4 3 7 3 4 8 1 2 7 6 1 5 6 2 5 Slika 5.17. Šema stone bušilice Slika 5.18. Šema stubne bušiliceStubna bušilica (slika 5.18) je bušilica kod koje se na nosećem stubu (1) nalazekonzola radnog stola (2) i konzola pogonskog agregata (3), sastavljenog odelektromotora (4) i prenosnika za glavno i pomoćno kretanje. Posredstvom ručice (7) seobezbeđuje automatsko ili ručno pravolinijsko pomoćno kretanje radnog vretena (8) saalatom. Radni predmet (6) se postavlja na radni sto mašine (5).Radijalna bušilica (slika 5.19.a) se sastoji od nosećeg stuba (1) na kome se nalaziverikalno pomerljiva konzola (2) sa pogonskim agregatom (elektromotorom,prenosnicima za glavno i pomoćno kretanje i radnim vretenom - 3). Bušilica obezbeđujezakretanje konzole u horizontalnoj ravni, vertikalno pomeranje konzole duž nosećegstuba i horizontalno pomeranje pogonskog agregata duž konzole, čime je obezbeđenodovođenje alata u radnu poziciju pri bušenju predmeta obrade (4) postavljenog na radnisto mašine (5). To je posebno značajno kod bušenja predmeta većih gabarita.Univerzalna radijalna bušilica (slika 5.19.b) je slična radijalnoj bušilici, s tom razlikomšto obezbeđuje i zakretanje konzole oko svoje ose, čime je obezbeđeno bušenje otvorapod uglom.Koordinatna bušilica obezbeđuje bušenje odnosno obradu prema zadatimkoordinatama centra otvora, u skladu sa programom utvrđenim koordinatama. Zahtevaposebne uslove, u pogledu mikroklime, i obezbeđuje visok kvalitet obrade.104
  • 111. 5. OBRADA BUŠENJEM 2 3 1 4 5 a) Radijalna bu šilica b) Univerzalna radijalna bu šilica Slika 5.19. Šematski prikaz radijalne i univerzalne radijalne bušiliceOsnovne eksploatacijske karakteristike jednovretenih bušilica (značajne i pri izboru inabavci mašina) su: » koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti mašine Cmpk, » pogonska snaga mašine P i mehanički stepen iskorišćenja snage , » raspon brojeva obrta nmin - nmax i geometrijski faktor promene prenosnika glavnog kretanja ϕn, » raspon koraka Smin - Smax i geometrijski faktor promene prenosnika pomoćnog kretanja ϕS, » gabariti predmeta obrade (maksimalni prečnik i dubina bušenja) i sl.5.4.2 Viševretene bušiliceViševretene bušilice su namenjene masovnoj proizvodnji. To su: redne, bušilice saviševretenom glavom i viševretene bušilice.Redne bušilice (slika 5.20) su bušilice sa većim brojem radnih jedinica (pozicija) zaistovremenu obradu, u skladu sa tehnološkim postupkom izrade i obrade otvora (naprimer, na prvoj bušenje otvora, drugoj proširivanje, trećoj razvrtanje, četvrtoj izradanavoja itd.).Bušilice sa viševretenom glavom su bušilice koje obezbeđuju istovremenu izradu i/iliobradu većeg broja otvora. Na radno vreteno bušilice postavlja se viševretena glava, savećim brojem radnih vretena raspoređenih u skladu sa rasporedom otvora na predmetuobrade.Viševretene bušilice (slika 5.21) su bušilice sa većim brojem radnih vretenaraspoređenih u zavisnosti od namene (konfiguracije predmeta obrade). Posebna grupaviševretenih bušilica su agregatne bušilice sa većim brojem različito postavljenihagregata (jednovretenih i/ili viševretenih - slika 5.22).U osnovne eksploatacijske karakteristike viševretenih bušilica se, pored karakteristikajednovretenih bušilica, ubrajaju i broj radnih vretena, broj agregata itd. 105
  • 112. Proizvodne tehnologije Slika 5.20. Šematski prikaz redne bušilice Slika 5.21. Šema viševretene bušilice Slika 5.22. Neke od šema agregatnih bušilica106
  • 113. 6. OBRADA GLODANJEM6.1 PROIZVODNE OPERACIJE I ALATI6.1.1 Osnovna kretanjaObrada glodanjem je postupak obrade ravnih površina, žljebova, profilisanih(fazonskih) kontura, površina specijalnog i složenog oblika. Glavno kretanje (slika6.1) je obrtno kretanje alata definisano brzinom rezanja V, m/min. Pomoćnokretanje je pravolinijsko kretanje predmeta obrade i/ili alata i određeno je brzinompomoćnog kretanja (Vp = n·S, mm/min - aksijalnim pomeranjem u jedinici vremena), amože biti definisano korakom po zubu (S1, mm/z - aksijalnim pomeranjem za jedan zubalata) i korakom (S, mm/o - aksijalnim pomeranjem za jedan obrt alata). V, m/min n, o/min V, m/min n, o/min S1 a a Vp , mm/min Vp , mm/min a) obimno glodanje b) č eono glodanje ax ax V m m h V h a a h=0 Vp h=0 Vp istosmerno glodanje suprotnosmerno glodanje Slika 6.1. Osnovni postupci obrade glodanjemPrema rasporedu reznih elemenata alata (slika 6.1) razlikuju se dva postupka obradeglodanjem: obimno glodanje i čeono glodanje,pri čemu su zubi glodala za obimno glodanje raspoređeni po obimu cilindra, a kodglodala za čeono glodanje na čeonoj strani diska.
  • 114. Proizvodne tehnologijePrema smeru međusobnih kretanja alata i predmeta obrade razlikuju se dva postupkaobrade glodanjem (slika 6.1) i to obrada: istosmernim glodanjem i suprotnosmernim glodanjem.Kod obrade istosmernim glodanjem smerovi glavnog i pomoćnog kretanja se poklapaju,dok kod suprotnosmernog glodanja to nije slučaj. Pored toga kod istosmernog glodanjadebljina strugotine se menja od maksimalne vrednosti do nule, a kod suprotnosmernogod nule do maksimalne vrednosti hmax.Osnovni geometrijski parametri obrade glodanjem, pored dubine rezanja (a) i širineglodanja (B), su: ugao kontakta ψ, ugao zahvata ϕ, širina (b) i debljina reznog sloja -strugotine (h), trenutna, srednja i maksimalna.Ugao kontakta ψ je centralni ugao koji odgovara luku (FD) dodira alata i predmetaobrade (slika 6.2), dok ugao zahvata ϕ definiše trenutni položaj zuba glodala uzahvatu.Kod obimnog glodanja širina reznog sloja (strugotine) je jednaka širini glodanja b, doktrenutna debljina strugotine (slika 6.2) za proizvoljni ugao zahvata sledi iz trougla ABC: h = S1 ⋅ sin ϕ , gde je S1, mm/z - korak po zubu. O C D- a 2 D/ ϕ 2 ax h m ψ h D ϕ E C A S1 B a B A F H1 H Slika 6.2. Osnovni geometrijski parametri procesa rezanja pri obimnom glodanju D D a F S1r E b κ κ G F H h h E ϕ C C V A B Vp S1r b ψ ϕ A S1 B S1 Slika 6.3. Osnovni geometrijski parametri procesa rezanja pri čeonom glodanju108
  • 115. 6. OBRADA GLODANJEMMaksimalna debljina strugotine odgovara uglu kontakta i iznosi: hmax = S1 ⋅ sinψ .dok je trenutna površina poprečnog preseka reznog sloja: A = h ⋅ b = S1 ⋅ b ⋅ sin ϕ , za obimno i A = h ⋅ b = S1 ⋅ a ⋅ sin ϕ , za čeono glodanje.Kod čeonog glodanja širina reznog sloja (slika 6.3) sledi iz trougla GHD: a b= , gde je κ - napadni ugao zuba čeonog glodala. sin κDubina rezanja pri obradi ravnih površina glodanjem iznosi: a = h1 − h ,gde su h1 i h, mm - dimenzije pre i nakon obrade (slike 6.2 i 6.3), dok su dodaci zaobradu (slika 6.3 i tabela P.12 i P.13, Priručnik [79]): δ1 - dodatak za grubu obradu glodanjem, δ2 - dodatak za finu obradu glodanjem i δ3 - dodatak za brušenje. δ1 δ1 δ2 δ2 δ3 δ3 H1 H2 H3 H L H b Slika 6.4. Dodaci za obradu u obradi glodanjem6.1.2 Proizvodne operacije obrade glodanjemOsnovne operacije u obradi glodanjem su obrada: ravnih površina, krivolinijskih kontura, površina specijalnog oblika i površina složenog oblika.Obrada ravnih površina (slika 6.5) je obrada horizontalnih, vertikalnih ili nagnutihpovršina, izrada kanala i žljebova na ravnim i cilindričnim površinama (žljebova za klin),usecanje i odsecanje, obrada stepenastih površina i sl.Obrada krivolinijskih kontura (slika 6.6) je obrada profilisanih povr-šina, ispupčenja,udubljenja, zaobljenja, zavojnih žljebova, složenih kontura i sl.Izrada i obrada površina specijalnog oblika glodanjem (slika 6.7) je izrada T -žljebova, profila prizmi, žljebova u vidu ″lastinog repa″, površina sa većim brojemstepenica, pravolinijskih i krivolinijskih žljebova itd. 109
  • 116. Proizvodne tehnologije izrada žljebova koturastim glodalima a a a odsecanje b obrada ravnih površ ina b testerastim glodalima b valjkastim glodalima obrada ravnih površ ina čeonim glodalima obrada stepenastih površina vretenastim glodalima a b a Slika 6.5. Neke proizvodne operacije obrade ravnih površina glodanjem izrada udubljenja obrada ispup čenja izrada zaobljenja obrada koni čnim glodalom obrada slo ženih površina garniturom glodala Slika 6.6. Neke proizvodne operacije obrade krivolinijskih kontura glodanjem T - `ljeb "lastin" rep prizma Slika 6.7. Neke proizvodne operacije obrade površina specijalnog oblika glodanjemIzrada i obrada površina složenog oblika glodanjem (slika 6.8) je izrada zupčanika,navoja, ožljebljenih vratila, gravura alata za kovanje, livenje u kokilama, presovanje itd.110
  • 117. 6. OBRADA GLODANJEM 2 1 3 izrada navoja vretenastim glodalima izrada zupčanika odvalnim glodalima izrada ožljebljenih vratila odvalnim glodalima Slika 6.8. Neke proizvodne operacije obrade površina složenog oblika glodanjemProizvodne operacije obrade glodanjem se često razvrstavaju i prema vrsti i oblikuglodala koje se koristi pri obradi (slika 6.9) na glodanje: valjkastim glodalima, čeonimglodalima, vretenastim glodalima, koturastim glodalima itd. D d D d a a a b b B b D testerasta glodala valjkasta glodala čeona glodala D D d d a a b b b b a=D a koturasta glodala D vretenasta glodala D d D D d d a a a b b b dvostrana ugaona glodala ispup čena polukružna glodala udubljena polukru žna glodala Slika 6.9. Proizvodne operacije obrade glodanjem prema obliku alataSa aspekta kvaliteta obrade razlikuju se proizvodne operacije: grube obradeglodanjem i fine obrade glodanjem.6.1.3 Alati u obradi glodanjemAlati u obradi glodanjem - glodala pripadaju grupi višesečnih alati cilindričnog oblikasa reznim elementima raspoređenim po obimu i/ili čeonoj površini. Glodala serazvrstavaju primenom različitih kriterijuma. Prema konstrukciji glodala mogu biti: 111
  • 118. Proizvodne tehnologije ♦ jednodelna (integralna) glodala - glodala iz punog materijala i ♦ višedelna glodala i to sa: » umetnutim zubima, » lemljenim pločicama od tvrdog metala i » mehanički pričvršćenim pločicama alatnih materijala.Prema načinu postavljanja na mašinu (slika 6.10) glodala su: sa koničnom ili cilindiričnom drškom i otvorom - nasadna glodala,a prema vrsti i obliku: valjkasta, čeona, koturasta, vretenasta, testerasta, profilna,vretenasta za T - žljebove, konična i sl., garniture glodala različitog oblika i namene(slika 6.11) itd. koturasta glodala testerasta glodala JUS K.D2.043 JUS K.D2.151 polukruž na polukruž na četvrtkru žna ispup č ena udubljena udubljena glodala glodala glodala JUS K.D2.081 JUS K.D2.082 JUS K.D2.084 čeona glodala JUS K.D2.021 vretenasta glodala JUS K.D2.090 valjkasta glodala JUS K.D2.020 vretenasta glodala JUS K.D2.091 simetrična jednostrana ugaona ugaona glodala glodala JUS K.D2.071 glodalo za JUS K.D2.070 T - ž ljebove vretenasta ugaona glodala JUS K.D2.138 JUS K.D2.145 Slika 6.10. Tipovi glodala prema obliku112
  • 119. 6. OBRADA GLODANJEM garnitura sastavljena od valjkastog, garnitura sastavljena od dva valjkasta koturastog i konič nog glodala i tri koturasta glodala Slika 6.11. Garnitura glodala za obradu složenih površinaZa obradu ravnih površina posebno su značajni alati sa lemljenim ili mehaničkipričvršćenim pločicama, poznati pod nazivom glodačke glave (slika 6.12). sa lemljenim sa izmenjivim plo čicama pločicama Slika 6.12. Glodačke glaveGlodala spadaju u grupu višesečnih alata, što znači da imaju veći broj reznih elemenata(zuba), a time i veći broj reznih ivica. Geometriju alata u obradi glodanjem čine osnovnedimenzije (prečnik - D, širina - B, prečnik otvora ili drške - d), broj zuba glodala igeometrija reznog klina (α, β i γ), slika 13. αo βo γo γ β βN αN γN α koturasto glodalo valjkasto glodalo ω GP γ γ β K α glodala sa glodanim β zubima glodalo sa leđnostruganim zubima f α LP f geometrija reznog klina α α α β β β mogu ći oblici zuba γ γ γ Slika 6.13. Geometrija reznih elemenata glodala za obimno glodanje 113
  • 120. Proizvodne tehnologijeKod čeonih glodala (slika 6.14) geometrija reznog klina je definisana napadnim (κ) ipomoćnim napadnim uglom (κ1), uglom vrha zuba (ε), uglom nagiba sečiva (λ),radijusom vrha zuba (r) i geometrijom pomoćnog reznog klina (α1, β1 i γ1). Poredgeometrije reznog klina geometrija ovih alata je određena i uglom uspona spiraleglodala ω. γ γ γ β β β α α αο desnohodo ε α βο γο γ1 Čeono glodalo sa r κ β1 spiralnim zubima κ1 βο γο=0 α1 αο γ levohodo gloda čka glava GP β LP α ε γ1 1 β κo κ f α1 κ1 r valjkasto- čeono glodalo Slika 6.14. Geometrija reznih elemenata glodala za čeono glodanje6.2 OTPORI I SNAGA REZANJA6.2.1 Otpori rezanjaU opštem slučaju rezultujući otpor rezanja u obradi glodanjem se može, ukoordinatnom sistemu glodala, razložiti na tri komponente: Fo - glavnu ili obimnu - tangencijalnu silu, koja deluje u pravcu brzine rezanja tangencijalno na glodalo, Fr - radijalnu ili silu prodiranja, koja deluje u radijalnom pravcu i Fa - aksijalnu silu, koja deluje u pravcu ose glodala.Obimna komponenta se koristi za definisanje snage mašine i deformacija predmetaobrade, alata i elemenata mašine. Radijalna komponenta ima važnu ulogu priproračunu elemenata mašine i alata, kao i identifikovanju vibracija u procesu rezanja.Obimna sila jednog zuba Fo1: Fo1 = K sm ⋅ A = K sm ⋅ b ⋅ h, N 2je proizvod površine poprečnog preseka strugotine (A, mm ) i srednjeg specifičnogotpora rezanja (Ksm, MPa). Kako se debljina strugotine povećava od nule do svojemaksimalne vrednosti kod suprotnosmernog glodanja to glavni otpor rezanja raste odnule do maksimalne vrednosti, odnosno smanjuje se od maksimalne vrednosti do nulekod istosmernog glodanja to glavni otpor rezanja opada od maksimalne vrednosti donule.114
  • 121. 6. OBRADA GLODANJEMZa praksu proučavanje i izračunavanje obimne sile jednog zuba nema praktičnogznačaja. Zato se utvrđuje obimna sila nastala kao rezultat rezanja zuba glodala koji suistovremeno u zahvatu. To je srednja obimna sila ili kraće obimna sila.6.2.2 Snaga mašineSnaga mašine u obradi glodanjem proizilazi iz izraza za brzinu rezanja i glavni otpor Fo ⋅ Vrezanja: P = , kW gde je η - mehanički stepen iskorišćenja snage mašine. 6 ⋅ 10 4 ⋅ η6.3 REŽIM OBRADE U OBRADI GLODANJEMRežim obrade u obradi glodanjem (slika 6.15) je određen brzinom rezanja: O D/2 D -a 2 A B a L = l + e + l1 = l + e + a ⋅ ( D − a) h D 2 D l1 = ( ) − ( − a) 2 = l1 2 2 l e L = a ⋅ ( D − a) a) obimno glodanje L = l + e + l1 A O D D b l1 = − ( )2 − ( )2 = b 2 2 2 b/2 2 D/ 1 B = ( D − D 2 − b2 ) l e l1 2 L b) čeono glodanje Slika 6.15. Osnovni elementi proračuna glavnog vremena obradeBrzina pomoćnog kretanja je: Vp = n ⋅ S = n ⋅ S1 ⋅ z , mm/min.Pomoćno kretanje se može definisati i: S1, mm/z - korakom po zubu S, mm/o - korakom po obrtu: S = S1 ⋅ z , mm/o LGlavno vreme obrade: tg = i ⋅ , min, n ⋅Sgde su, pored poznatih veličina: i = δ / a - broj prolaza; δ, mm - dodatak za obradu;L = l + e + l1, mm - hod alata (slika 6.15); l, mm - dužina obrade; e = 2 - 5, mm - prilazalata i l1, mm - izlaz alata (slika 6.15).6.3.1 Korak po zubuPreporučena vrednost koraka po zubu se usvaja u zavisnosti od vrste glodanja,materijala predmeta obrade i alata, zahtevanog kvaliteta obrade itd., na bazi preporuka, 115
  • 122. Proizvodne tehnologijeprvenstveno proizvođača alata, ili preporuke definisanih u specijalizovanimpriručnicima, fabričkim normativima i drugoj literaturi.Korak po zubu se najčešće proverava obzirom na: dozvoljeni ugib vratila glodalice ili alata i kvalitet obrađene površine,Provera koraka po zubu pri obradi valjkastim i koturastim glodalima (slika 6.16.a) vršise na osnovu maksimalno dozvoljene vrednosti ugiba vratila glodalice na kome se 1 Fmax ⋅ l 3glodalo nalazi: fmax = ⋅ , 110 E ⋅Igde su: l, mm - raspon ležišta vratila glodalice; I ≈ 0,05 d4, mm4 - moment inercijepoprečnog preseka vratila glodalice; d, mm - prečnik vratila glodalice; E, MPa - modulelastičnosti materijala vratila glodalice; fmax = 0,05 - 0,2 mm (do 0,2 mm za grubu i do0,05 za finu obradu) ili fmax = T/6 - maksimalno dozvoljena vrednost ugiba vratilaglodalice i T, mm - širina tolerantnog polja relevantne dimenzije. l l/2 fmax d F max l b) Čeono glodanje d b a F max fmax a b a) Obimno glodanje Slika 6.16. Ugib vratila glodalice i glodala usled dejstva otpora rezanjaPri obradi vretenastim i čeonim glodalima (slika 6.16.b) korak po zubu se proverava 1 F ⋅ l3obzirom na dozvoljeni ugib alata - glodala: fmax = ⋅ max , 3 E ⋅I 4 4gde su pored poznatih veličina: l, mm - prepust glodala, I ≈ 0,05 d , mm - momentinercije poprečnog preseka glodala na mestu uklještenja, E, MPa - modul elastičnostimaterijala alata (glodala) i fmax, mm - dozvoljeni ugib alata.6.3.2 Brzina rezanja u obradi glodanjemBrzina rezanja u obradi glodanjem predstavlja obimnu brzinu glodala: D ⋅π ⋅ n D ⋅ n V = ≈ , m / min, 1000 320 gde su: D, mm - prečnik glodala i n, o/min - broj obrta glodala.Izbor preporučene brzine rezanja se vrši u funkciji vrste materijala predmeta obrade ialata, vrste glodanja i sl., a najčešće u zavisnosti od koraka po zubu, na bazi podatakadatih u literaturi i prospektnoj dokumentaciji proizvođača alata.116
  • 123. 6. OBRADA GLODANJEM6.4 PODEONI APARATIPodeoni aparati se koriste za ostvarivanje različitog broja podela u pojedinačnoj imaloserijskoj proizvodnje, pri bušenju otvora, izradi zupčanika i sl. Dele se na: proste iuniverzalne, pri čemu univerzalni podeoni aparati mogu biti mehanički i optički.Mehanički se izrađuju sa izmenjivom grupom zupčanika ili planetarnim prenosnikom.Prema načinu ostvarivanja podele podeoni aparati se dele na podeone aparate sa: direktnim (neposrednim) deljenjem i indirektnim (posrednim) deljenjem. Slika 6.17. Klasifikacija podeonih aparataProsti podeoni aparati (slika 6.18) spadaju u grupu podeonih aparata sa direktnimdeljenjem, što znači da je ugao zakretanja predmeta obrade (4) jednak uglu zakretanjapodeone ploče (2). Stezna glava (1) prihvata stožer (3) sa predmetom obrade (4). Slika 6.18. Prosti podeoni aparatProsti podeoni aparati obezbeđuju ostvarivanje broja podela na predmetu obrade (Z′) Zkoji odgovara broju podela podeone ploče (Z) ili ispunjava uslov: Z = , gde je k = k1, 2, 3, ... - ceo broj.U cilju ostvarivanja željenog broja podela (Z′) utvrđivač podeone ploče (5) se oslobađa,podeona ploča zakreće za jednu ili k - rupa i ponovo fiksira utvrđivačem. Time jeostvarena jedna podela.Univerzalni podeoni aparati (slika 6.19) spadaju u grupu podeonih aparata saindirektnim deljenjem. Zakretanje ručice podeonog aparata (1) se preko zupčanika Z3 iZ4 prenosi na puž Zg i pužni točak Zp. Pužni točak je na istom vratilu (2) na kome senalazi i stezna glava (3) koja prihvata predmet obrade (4). To znači da se zakretanjem 117
  • 124. Proizvodne tehnologijepužnog točka zakreće i predmet obrade u skladu sa prenosnim odnosom zupčanika Z3 iZ4 (uglavnom je prenosni odnos 1) i prenosnim odnosom prenosnika puž pužni točak: Zp Z= , koji predstavlja karakteristiku podeonog aparata (Z = 40, 60 ili 80). ZgPodeona ploča podeonog aparata (5) ima dva niza podela, sa jedne i druge straneploče, sa različitim brojem podela. Broj obrta ručice podeonog aparata za ostvarivanje Z(Z′) podela se definiše relacijom: nr = . Z Slika 6.19. Univerzalni podeoni aparatU zavisnosti od mogućnosti realizacije željenog broja podela univerzalni podeoni aparatiobezbeđuju tri vrste deljenja: jednostruko, dvostruko i diferencijalno deljenje.Jednostruko deljenje je moguće primeniti kada se broj obrta ručice podeonog Z aaparata: nr = = , može prikazati jednim razlomkom, što znači da je na krugu sa b Z bpodela podeone ploče potrebno ručicu podeonog aparata zaokrenuti za a podela.118
  • 125. 6. OBRADA GLODANJEMDvostruko deljenje se primenjuje kada se broj obrta ručice podeonog aparata može Z a cprikazati relacijom oblika: nr = = + . Z b dPri tome se prvi razlomak (a/b), na primer, realizuje zakretanjem ručice za a podela pokrugu sa b podela, a drugi (c/d) zakretanjem podeone ploče za c podela na krugu sa dpodela.Diferencijalno deljenje se primenjuje u slučajevima kada broj obrta ručice podeonog Zaparata: nr = , nije moguće transformisati tako da se primeni jednostruko ili Zdvostruko deljenje. U tim slučajevima se usvaja fiktivni broj podela (Z″), približan Zželjenom broju podela. Broj obrta ručice podeonog aparata je sada: nr = . Z"Željeni broj obrta se dobija korekcijom koja se izvodi povezivanjem izmenjive grupezupčanika Z5 - Z8 (9 - slika 6.19.c) sa vratilom pužnog točka izborom brojeve zuba Z Z Z ⋅ ( Z" −Z )izmenjive grupe zupčanika: k= 8 ⋅ 6 = , Z7 Z5 Z"6.5 MAŠINE U OBRADI GLODANJEMMašine u obradi glodanjem ili glodalice se, prema konstruktivnom rešenju, dele na: konzolne (horizontalne, vertikalne i univerzalne (slika 6.20), bezkonzolne (posteljne) - horizontalne, vertikalne i univerzalne i glodalice specijalne namene (alatne, kopirne, agregatne, programske, odvalne, glodalice za navoj i sl.).U zavisnosti od sistema upravljanja razlikuju se: konvencionalne i programsle glodalice.Prema položaju glavnog vretena glodalice se dele na: horizontalne i vertikalne, a premabroju glavnih vretena na: jednovretene i viševretene. Posebnu grupu čine univerzalneglodalice koje mogu raditi kao horizontalne i vertikalne.Kod konzolnih glodalica kretanja u uzdužnom, poprečnom i vertikalnom pravcu(pravcu osa X, Y i Z) izvodi radni sto, tako da je krutost i stabilnost radnog stola,predmeta obrade relativno niska.Bezkonzolne (posteljne) glodalice obezbeđuju visoku krutost i stabilnost radnog stola,jer isti izvodi dva kretanja (u uzdužnom i poprečnom ili vertikalnom pravcu, pravcu osaY i X ili Z), dok nosač alata izvodi jedno kretanja u vertikalnom ili poprečnom pravcu,pravcu ose Z ili X. Međutim, najnoviji tipovi glodalica se izrađuju sa jednim kretanjemradnog stola, uzdužnim kretanjem, dok ostala dva kretanja izvodi nosač alata.Horizontalne glodalice (slika 6.21) se koriste za obradu ravnih površina, površinaspecijalnog oblika, izradu zupčanika pojedinačnim rezanjem, izradu dugohodihzavojnica i sl. Osnovni elementi horizontalnih glodalica su radno vreteno (1), radni sto(2), jedinica za glavno kretanje (pogonski elektromotor i prenosnik glavnog kretanja - 3),jedinica za pomoćno kretanje (pogonski elektromotor, prenosnik pomoćnog kretanja isistem prenosnika tipa navojno vreteno - navrtka, 4), postolje (5), sistem upravljanja(komandna tabla, ručice, poluge i sl.), sistem za podmazivanje, sistem za hlađenje ipodmazivanje i sl. 119
  • 126. Proizvodne tehnologije Slika 6.20. Konzolne glodalice 1 1 Y Y 2 3 3 2 X X Z 4 Z 4 5 5 MTZ REGIVA Konzolne glodalice 3 X 1 Y 4 2 Z 5 Bezkonzolna glodalica - HURON Slika 6.21. Neki tipovi horizontalnih glodalicaOsnovne eksploatacijske karakteristike glodalica su: » pogonska snaga mašine P i mehanički stepen iskorišćenja snage ,120
  • 127. 6. OBRADA GLODANJEM » raspon brojeva obrta nmin - nmax i geometrijski faktor promene prenosnika glavnog kretanja ϕn, » raspon brzina pomoćnog kretanja Vpmin - Vpmax i geometrijski faktor promene prenosnika pomoćnog kretanja ϕS, » maksimalna dužina hoda radnog stola u pravcu sve tri ose, » koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti mašine Cmpk, » gabariti predmeta obrade, » broj radnih vretena kod viševrtenih glodalica i sl.Kod vertikalnih glodalica (slika 6.23) položaj radnog vretena je vertikalan, mada sesve češće izrađuju glodalice sa radnim vretenima koja se zakreću za odgovarajućiugao. X Z Y Bezkonzolna glodalica - HURON Y Y X X Z Z OERLIKON MTZ Konzolne glodalice Slika 6.23. Neki tipovi vertikalnih glodalicaUniverzalne glodalice su koncepcijski tako oblikovane da mogu raditi kao horizontalneili vertikalne. Pored toga većina univerzalnih glodalica obezbeđuju i zakretanje radnogstola. Time se stvaraju uslovi za realizaciju velikog broja proizvodnih operacija, pa i zaizradu zavojnih žljebova i dugohodih zavojnica primenom podeonog aparata.Univerzalne alatne glodalice (slika 6.24), sa horizontalnim i vertikalnim radnimvretenom, se koriste za izradu reznih alata, alata za kovanje, presovanje i sl.Konstruktivno su tako formirane da obezbeđuju obrtanje radnog stola oko jedne ili dveose i obrtanje nosača alata (glavnog vretena) u cilju postavljanja vertikalnog radnogvretena pod određenim uglom. Snabdevene su i uređajima za bušenje i rendisanje,tako da mogu raditi i kao bušilice ili rendisaljke, što znatno proširuje nomenklaturuproizvodnih operacija. 121
  • 128. Proizvodne tehnologije kao horizontalna glodalica kao buš ilica kao vertikalna glodalica kao vertikalna rendisaljka Slika 6.24. Univerzalna alatna glodalicaKopirne glodalice su namenjene su za obradu krivolinijskih kontura i profilisanihpovršina. Poseduju (slika 6.25) dva paralelna vretena od kojih je vreteno (1) glavnovreteno sa glodalom, a vreteno (2) se koristi za smeštaj kopirnog šiljka. Kopirni uređajradi na hidrauličnom ili električnom principu i obezbeđuje prenos kretanja od kopirnogšiljka do alata, tako da alat izvodi ista kretanja kao i kopirni šiljak. 2 1 2 1 Slika 6.25. Kopirna glodalicaSuština programskog upravljanja se sastoji u automatskom upravljanju radnimorganima mašine po unapred zadatom redosledu kretanja, bez učešća radnika.Redosled rada pojedinih organa mašine je definisan programom koji se unosi uupravljačku jedinicu glodalice.122
  • 129. 7. OBRADA TESTERISANJEM7.1 OSNOVNE OPERACIJE I ALATI7.1.1 Proizvodne operacije u obradi testerisanjemObrada testerisanjem (slika 7.1) se koristi prvenstveno za realizaciju proizvodnihoperacija odsecanja (sečenja) materijala, mada se može koristiti i za izvođenjeoperacija isecanja i usecanja. Prema osnovnim kretanjima alata i predmeta obrade, kaoi tipu mašine za obradu testerisanjem, razlikuju se postupci obrade na: kružnim, trakastim i okvirnim testerama. Vp V V odsecanj e na kru`nim testerama V Vp odsecanje na trakastim testerama V Vp odsecanj e na okvirnim testerama Slika 7.1. Osnovni tipovi obrade na testeramaKod obrade na kružnim testerama alat izvodi glavno obrtno kretanje (brzina rezanjaV, m/min ili broj obrta testere n, o/min) i pomoćno pravolinijsko kretanje (korak S,mm/o). Pri obradi na trakastim testerama alat izvodi glavno kretanje brzinom rezanjaV, m/min, a predmet obrade pomoćno pravolinijsko kretanje brzinom Vp, mm/min. U
  • 130. Proizvodne tehnologijeobradi testerisanjem na okvirnim testerama alat izvodi glavno pravolinijskooscilatorno (brzinom V, m/min - brojem duplih hodova nL, dh/min) i pomoćnopravolinijsko kretanje brzinom Vp, mm/min ili korakom S, mm/dh.Posebnu grupu proizvodnih operacija obrade testerisanjem čine i operacije isecanjarazličitih kontura, kopirnog sečenja i sl. (slika 7.2). predmet obrade testera predmet obrade testera predmet obrade šablon isecanje profila isecanje rondela kopirno sečenje testera Slika 7.2. Proizvodne operacije isecanja i kopirnog sečenja na testerama7.1.2 Alati u obradi testerisanjemOsnovni alati u obradi testerisanjem su testerasta glodala (kružne testere), trakastetestere i trakasti listovi (lisnate testere, slika 7.3). kru žne testere lisnate testere trakaste testere Slika 7.3. Tri osnovna tipa alata u obradi testerisanjemKružne testere se izrađuju u vidu tankog diska sa zubima po obimu, tako da u suštinipredstavljaju testerasta glodala. Na slici 7.4.a prikazana je geometrija zuba kružnetestere. U cilju smanjenja trenja između bočnih površina testere i površina predmetaobrade izvodi se razmetanje, bočno povijanje zuba naizmenično na jednu i drugu stranu(slika 7.4.b). Pri sečenju većih preseka reznog sloja, u cilju smanjenja presekastrugotine po zubu, izvodi se naizmenično sasecanje zuba testere (slika 7.4.c). Time sepostiže i ravnomerniji rad mašine.Kružne testere velikih prečnika (iznad 250 mm) se retko izrađuju iz jednog komada,integralno. Umetnuti zubi ili zubi u vidu segmenata od brzoreznog čelika ili tvrdogmetala mehanički se pričvršćuju za telo testere od konstruktivnog čelika, slika 7.4.U novije vreme se izrađuju testere sa izmenjivim pločicama od tvrdog metala, sa i bezprevlaka, keramike, kubnog nitrida bora ili super tvrdih materijala, naročito dijamanta.124
  • 131. 7. OBRADA TESTERISANJEM α B β γ b) Razmetanje zuba zub levo zub desno b a) Osnovna rezna geometrija integralna α segmenti od alatnog materijala γ telo od sa segmentima konstruktivnog č elika konstrukcija testere c) Sasecanje zuba testere sa izmenjivim segmentima sa umetnutim zubima Slika 7.4. Geometrija zuba testereLisnate testere imaju sitne zube, obično trouglastog oblika. Novije konstrukcije lisnatihtestera su bimetalne lisnate testere, kod kojih je uska traka sa zubima izrađena odbrzoreznog čelika, a ostali deo od konstruktivnog čelika. Spajanje se izvodi laserskimzavarivanjem, uz naknadno minimalno doterivanje, poravnavanje, brušenjem. Lisnatetestere se mogu oplemeniti, presvlačenjem prevlakama od TiN.Kod trakastih testera oblik zuba je takođe trouglast. Kod njih se posebna pažnjapoklanja izboru materijala. Naime testere treba da su elastične, jer su izloženeneprekidnom savijanju i ispravljanju.7.2 BRZINA REZANJABrzina rezanja u obradi testerisanjem je obimna brzina testere (kod kružnih), brzinapravolinijskog kretanja (kod trakastih) i brzina oscilatornog kretanja (kod okvirnihtestera). Brzina rezanja se najčešće definiše na bazi preporuka datih u prospektnojdokumentaciji proizvođača alata i/ili literaturi: V = f ( S, b ) , i zavisi od koraka (S) i širine rezanja (b).7.3 MAŠINE U OBRADI TESTERISANJEMMašine u obradi testerisanjem (testere) se dele na: okvirne - lisnate, kružne i trakaste testere.Okvirne - lisnate testere (slika 7.5.a) su testere kod kojih se alat (2) postavlja nanosač alata (1). Alat izvodi pravolinijsko oscilatorno glavno kretanje i istovremenovisinsko pomeranje, kao i odizanje pri povratnom hodu, okretanjem oko osovine A.Time se ostvaruje pomoćno kretanje alata ka predmetu obrade (3), uz istovremenosmanjenje trenja materijala i alata pri povratnom hodu.Kod kružnih testera (slika 7.5.b) alat (1) izvodi glavno obrtno i pomoćno pravolinijskokretanje, čime se ostvaruje primicanje alata predmetu obrade (2). 125
  • 132. Proizvodne tehnologije a) Okvirna - lisnata testera A 1 1 3 2 2 b) Kružna testera Slika 7.5. Okvirna - lisnata i kružna testeraTrakasta testera (slika 7.6) ima pogonski (3) i vođeni točak (4), preko kojih jeprebačena testera (1) u vidu beskonačne trake. Pomoćno pravolinijsko kretanje seostvaruje pomeranjem predmeta obrade (2) prema tesreri. 4 V 1 3 2 V Vp Slika 7.6. Trakasta testeraOsnovne eksploatacijske karakteristike mašina u obradi testerisanjem su: » pogonska snaga mašine P i stepen iskorišćenja snage mašine η, » brojevi obrtaja nmin - nmax, duplih hodova nLmin - nLmax ili brzine kretanja trake Vmin - Vmax i geometrijski faktor promene prenosnika mašine za glavno kretanje ϕn, » raspon koraka Smin - Smax ili brzina pomoćnog kretanja Vpmin - Vpmax geometrijski faktor promene prenosnika za pomoćno kretanje ϕs, » koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti mašine Cmpk, » maksimalni hod alata odnosno predmeta obrade, » gabariti predmeta obrade i sl.126
  • 133. 8. OBRADA RENDISANJEM8.1 PROIZVODNE OPERACIJEObrada rendisanjem (slika 8.1) se koristi za obradu horizontalnih, vertikalnih,nagnutih i profilisanih površina, izradu žljebova u glavčini i sl. Izvodi na mašinamasa glavnim i pomoćnim pravolinijskim kretanjem. Glavno kretanje je definisano brzinomrezanja (Vr, m/min) ili brojem duplih hodova (nL, dh/min), a pomoćno korakom S, mm/dh(aksijalno pomeranje alata ili predmeta obrade za jedan dupli hod, nakon povratnoghoda). nL , dh/min Vr Vp B A S mm/dh a) Obrada na kratkohodim rendisaljkama S Vr Vp b) Obrada na dugohodim rendisaljkama Slika 8.1. Šema obrade rendisanjem na kratkohodoj i dugohodoj rendisaljciU procesu obrade razlikuju se: radni i povratni hod alata ili predmeta obrade. Radnihod je hod alata ili predmeta obrade u toku koga se izvodi proces obrade (odtačke A do tačke B - slika 8.1), dok se u toku povratnog hoda (od tačke B do tačke A)proces rezanja ne odvija. U zavisnosti od toga da li alat ili predmet obrade izvodiglavno kretanje (slika 8.1) dva osnovna postupka obrade su obrada na: kratkohodoj i dugohodoj rendisaljci.Obrada rendisanjem je analogna obradi struganjem, jer se ravna površina predmetaobrade može smatrati kružnom površinom beskonačno velikog poluprečnika krivine(slika 8.2).Površina poprečnog preseka strugotine (slika 8.2) je: A = a ⋅S = b ⋅h, apri čemu su širina i debljina reznog sloja: i h = S ⋅ sin κ , b= sin κgde je κ - napadnu ugao; a, mm - dubina rezanja i S, mm/dh - korak.
  • 134. Proizvodne tehnologije S κ h b a b a κ h S struganje rendisanje Slika 8.2. Površina poprečnog preseka strugotine u obradi rendisanjemDubina rezanja je: a = H1 − H ,dok su dodaci za obradu rendisanjem (slika 8.3, tabela P.12 - P.14, Priručnik [79])dodatak za: δ1 - grubu obradu rendisanjem, δ2 - finu obradu rendisanjem i δ3 - brušenje. δ1 δ1 δ2 δ2 δ3 δ3 H1 H2 H3 L H H b Slika 8.3. Dodaci u obradi rendisanjemU zavisnosti od tipa mašine i pravca kretanja razlikuju se postupci obrade iproizvodne operacije obrade rendisanjem na: horizontalnoj (slika 8.4) i vertikalnoj rendisaljci (slika 8.5),a u zavisnosti od kvaliteta obrađene površine operacije grube i fine obraderendisanjem. profilne površine- kopirno rendisanje radni sto alatne maš ine vođice alatnih ma šina Slika 8.4. Proizvodne operacije obrade na horizontalnoj rendisaljci128
  • 135. 8. OBRADA RENDISANJEM izrada žljebova obrada kosih pro širenja izrada zup častog konusa Slika 8.5. Proizvodne operacije obrade na vertikalnoj rendisaljciPosebnu grupu proizvodnih operacija u obradi rendisanjem čine proizvodne operacijeizrade i obrade profilisanih površina - kopirno rendisanje (slika 8.6). šablon pipak predmet obrade šablon predmet obrade hidraulični cilindar Rendisanje na kratkohodoj Obrada profila na rendisaljci primeno rendisaljci primenom šablona uređ aja za rendisanje po š ablonu Slika 8.6. Kopirno rendisanje8.2 ALATI U OBRADI RENDISANJEMAlati za rendisanje ili noževi za rendisanje (slika 8.7) su slični strugarskim noževima,po obliku, geometriji i drugim karakteristikama.Noževi za rendisanje su pri ulasku u zahvat izloženi jakim udarnim opterećenjima, da bipri izlasku iz zahvata nastupilo njihovo rasterećenje. Takvo skokovito opterećenje moguizdržati samo žilavi materijali. Zato se za izradu noževa za rendisanje koriste brzorezničelici i neke žilave vrste tvrdog metala (P40, P50, M20, K10, K20 itd.). Kod noževavećih dimenzija drška alata se izrađuje od konstruktivnog čelika, a rezni deo u vidupločica od brzoreznog čelika ili tvrdog metala. Pločice se postavljaju na dršku nožalemljenjem ili mehaničkim vezivanjem. 129
  • 136. Proizvodne tehnologije nož za završno savijeni nož za pravi nož pravi nož savijeni nož rendisanje usecanje l l k k pravi noževi savijeni no ževi r a β α γ g h b o 60 nož sa izmenjivom pločicom od TM nož za izradu žljeba Slika 8.7. Alati u obradi rendisanjem (noževi za rendisanje)8.3 OTPORI I SNAGA REZANJAKao i u obradi struganjem, rezultujući otpor rezanja u obradi rendisanjem se možerazložiti na tri komponente (slika 8.8): F1 - glavni otpor rezanja, F1 = Ck ⋅ a x1 ⋅ S y1 , N F2 - otpor prodiranja i F3 - otpor pomoćnom kretanju.u kome su: Ck, x i y - konstanta i eksponenti otpora rezanja, a, mm - dubina rezanja i S,mm/dh - korak. F2 F1 S F3 V a S Slika 8.8. Komponente otpora rezanja130
  • 137. 8. OBRADA RENDISANJEMNa osnovu brzine radnog hoda (Vr, m/min) i glavnog otpora rezanja (F1, N) snagamašine je: F1 ⋅ Vr 1 + k Ck ⋅ a x1 ⋅ S y1 ⋅ nL ⋅ L P= = ⋅ , kW 1000 ⋅ 60 ⋅ η k 6 ⋅ 107 ⋅ ηgde je, pored prethodno definisanih veličina: η - mehanički stepen iskorišćenja snagemašine.8.4 REŽIM OBRADE U OBRADI RENDISANJEMRežim obrade u obradi rendisanjem je određen: » brojem duplih hodova alata ili predmeta obrade nL, dh/min i » korakom S, mm/dh, slika 8.9. nL , dh/min Vr Vp a B A S mm/dh e1 l e1 e2 b e2 L B Slika 8.9. Osnovni elementi za proračun glavnog vremena izradeNa osnovu parametara režima obrade proračunava se i glavno vreme izradekorišćenjem relacije: B tg = i ⋅ , min S ⋅ nLu kojoj su, pored poznatih elemenata: i = δ / a - broj prolaza; δ, mm - dodatak zaobradu; a, mm - dubina rezanja; B = b+2 e2 - hod alata ili predmeta obrade u pravcupomoćnog kretanja; e2 = 2 - 5 mm - prilaz i izlaz alata u pravcu pomoćnog kretanja i b -širina obrade.Utvrđivanje koraka u obradi rendisanjem obuhvata: proučavanje proizvodne operacije, izbor preporučene vrednosti koraka, provera koraka i izbor merodavnog koraka.Preporučena vrednosti koraka se bira na osnovu preporuka datih u prospektimaproizvođača alata ili specijalizovanim priručnicina, literaturi i sl. u zavisnosti od dubinerezanja, materijala alata i predmeta obrade i drugih uslova obrade.Provera koraka u obradi rendisanjem se izvodi korišćenjem tri osnovna kriterijuma:uslova nastanka strugotine, otpornosti drške noža za rendisanje i kvaliteta obrađenepovršine. 131
  • 138. Proizvodne tehnologijeBrzina rezanja u obradi rendisanjem je brzina pravolinijskog kretanja alata ilipredmeta obrade u toku radnog hoda. Brzina rezanja se bira na osnovu preporuka iliproračunom s obzirom na iskorišćenje postojanosti alata i/ili snage mašine.U cilju definisanja broja duplih hodova polazi se od izraza za glavno vreme obradekoje obuhvata vreme rezanja (td′) i vreme povrtanog hoda (td″), bez vremena potrebnogza promenu smera kretanja. To znači da je vreme trajanja jednog ciklusa (sastavljenogod radnog i povratnog hoda, slika 8.9) određeno izrazom: t d = t d +t" d ,pri čemu su vremena: L radnog hoda: t d = i 1000 ⋅ Vr L povratnog hoda: t" d = , 1000 ⋅ Vpdirektna funkcija: L, mm - hoda alata u pravcu glavnog kretanja; Vr, m/min - brzineradnog hoda i Vp, m/min - brzine povratnog hoda. BKako je glavno vreme rezanja za i - prolaza: tg = i ⋅ ⋅ td , L L ⎛ V ⎞a vreme trajanja jednog ciklusa: td = ⋅ ⎜1 + r ⎟ , 1000 ⋅ Vr ⎜ Vp ⎟ ⎝ ⎠ B L ⎛ V ⎞to je glavno vreme obrade: t g = i ⋅ ⋅ ⋅ ⎜1 + r ⎟ . S 1000 ⋅ Vr ⎜ Vp ⎟ ⎝ ⎠Odnos brzina povratnog i radnog hoda: Vp k= = 1,5 − 3 , Vrpredstavlja karakteristiku mašine. Imajući u vidu karakteristiku mašine glavno vremeobrade je: B L 1+k B tg = i ⋅ ⋅ ⋅ =i⋅ , S 1000 ⋅ Vr k S ⋅ nL k 1000što znači da je broj duplih hodova: nL = ⋅ ⋅ Vr , 1+k L 1+k Lodnosno da je brzina radnog hoda - brzina rezanja: Vr = V = ⋅ ⋅ nL . k 10008.4 MAŠINE U OBRADI RENDISANJEMMašine u obradi rendisanjem (rendisaljke) se prema dužini hoda (načinu ostvarivanjakretanja) dele na:132
  • 139. 8. OBRADA RENDISANJEM kratkohode i dugohode,a prema pravcu glavnog kretanja na: horizontalne i vertikalne.Posebnu grupu renisaljki čine rendisaljke za izradi zupčanika, specijalnih alata i sl.8.4.1 Kratkohode rendisaljkeKod kratkohodih rendisaljki (slika 8.10) od pogonskog elektromotora (1) kretanje se,posredstvom prenosnika (2) i mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijskokretanje, prenosi na noseću konzolu (3). Na konzoli se nalazi nosač alata (4) kojiprihvata rezni alat (5). Time je obezbeđeno glavno pravolinijsko kretanje. Na radnomstolu (6), koji posredstvom mehanizma pomoćnog kretanja obezbeđuje izvođenjepomoćnog kretanja, nalazi se predmet obrade (7). 4 V 3 5 7 S 2 6 1 Šema rendisaljke Kratkohoda rendisaljka sa zakretnim stolom Kratkohoda rendisaljka sa već im brojem glava za rendisanje Slika 8.10. Šema kratkohode rendisaljkeOsnovne eksploatacijske karakteristike rendisaljki su: » pogonska snaga mašine P i stepen iskorišćenja snage mašine η, » raspon broja duplih hodova nLmin - nLmax i geometrijski faktor promene prenosnika mašine za glavno kretanje ϕn, » raspon koraka Smin - Smax i geometrijski faktor promene prenosnika za pomoćno kretanje ϕs, » koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti mašine Cmpk, » maksimalni hod alata odnosno predmeta obrade, » gabariti predmeta obrade i sl. 133
  • 140. Proizvodne tehnologije8.4.2 Dugohode rendisaljkeKod dugohodih rendisaljki (slika 8.11) princip rada je sličan, s tom razlikom što glavnopravolinijsko kretnje izvodi radni sto (1) sa predmetom obrade (2), a pomoćno nosačalata (3). 3 2 1 Slika 8.11. Šema dugohode rendisaljke8.4.3 Vertikalne rendisaljkeVertikalna rendisaljka (slika 8.12) spada u grupu kratkohodih rendisaljki. Nosač alata (4)sa alatom se, posredstvom klizača (3), kreće naniže, pri radnom, i naviše pri povratnomhodu. Predmet obrade (1) se postavlja na radni sto (2), koji je najčešće izveden kaoobrtni sto na klizaču sa mogućnošću uzdužnog i poprečnog pomeranja. 3 V 4 1 2 S Slika 8.12. Šema vertikalne rendisaljke134
  • 141. 9. OBRADA PROVLAČENJEM9.1 PROIZVODNE OPERACIJE I ALATIObrada provlačenjem predstavlja savremeni postupak obrade metala rezanjemvisoke proizvodnosti, tačnosti i kvaliteta obrade. Koristi se samo u serijskoj imasovnoj proizvodnji, jer su alati veoma skupi i strogo namenski projektovani i izrađeni. 1 1 1- provlaka č 2- vođ ica 3- radni sto 4- predmet obrade 4 4 3 3 2 2 a) Unutra šnje provla čenje b) Spoljašnje provlačenje Slika 9.1. Principijelna šema obrade provlačenjemProces rezanja ostvaruje se samo jednim kretanjem i to pravolinijskim glavnimkretanjem alata - provlakača (slika 9.1). Pravolinijskim povlačenjem alata (1),postavljenog u prednji prihvatni deo (2), obezbeđuje se uklanjanje viška materijala napredmetu obrade zahvaljujući postepenom povećanju dimenzija alata. Proces rezanjakarakteriše: postepeno rezanje zadatog dodatka za obradu u obliku posebnih slojeva male debljine i velike širine, istovremeno rezanje većim brojem reznih elemenata alata, ne postoji pomoćno kretanje kao samostalno kinematsko kretanje, jer povećanje dimenzija narednog zuba u odnosu na prethodni određuje debljinu sloja meterijala (dubinu rezanja po zubu az) koji uklanja rezni element (zub). Izuzetak su proizvodne operacije izrade zavojnih žljebova (npr. kod cevi naoružanja) kada postoji pomoćno obrtno kretanje u skladu sa korakom zavojnice, male brzine rezanja 15 - 18 m/min, a kod novijih konstrukcija mašina u obradi provlačenjem i do 30 m/min i sl.
  • 142. Proizvodne tehnologijeGeometrijski parametri obrade (šeme rezanja)Postepeno odvajanje strugotine pri provlačenju, u cilju pretvaranja polaznog kružnog uželjeni profil (slika 9.2), može biti profilno, slojevito i progresivno. az az az bi b3 b2 b1 a) Profilno b) Slojevito (kombinovano c) Progresivno (kombinovana krug-profil) krug-profil sa preraspodelom dodatka) Slika 9.2. Šeme rezanja pri provlačenjuProfilno provlačenje karakteriše uklanjanje zadatog dodatka za obradu δ u slojevimadebljine az, čija konfiguracija odgovara konfiguraciji profila predmeta obrade.Slojevito provlačenje odlikuje uklanjanje dodatka u ravnim slojevima debljine az ilikoncentričnim krugovima lučnog oblika pri proizvoljnom profilu obratka.Progresivno provlačenje je provlačenje kod koga svaki zub uklanja deo dužine slojab1, b2, ..., dok debljina strugotine po zubu raste az > az.Proizvodne operacije obrade provlačenjem se razvrstavaju na dve grupe i toproizvodne operacije: ♦ unutrašnjeg provlačenja i spoljašnjeg provlačenja.U proizvodnim operacijama unutrašnjeg provlačenja (slika 9.3) prethodno se izrađujecilindrični otvor (bušenjem, struganjem i sl.), u cilju obezbeđenja pravilnog vođenja alatai stvaranja uslova za konačno oblikovanje otvora provlačenjem. Kretanjem provlakačakroz otvor obezbeđuje se oblikovanje otvora u skladu sa profilom reznih elemenataalata (formiranje otvora visoke tačnosti i kvaliteta, različitog oblika - kružni, trougaoni,kvadratni i sl.). Slika 9.3. Proizvodne operacije unutrašnjeg provlačenja136
  • 143. 9. OBRADA PROVLA^ENJEMProizvodne operacije spoljašnjeg provlačenja su operacije obrade površina različitekonfiguracije primenom višedelnih alata za provlačenje (slika 9.4). Dva osnovnapostupka provlačenja su sa: dubinskim primicanjem i bočnim primicanjem.Kod spoljašnjeg provlačenja sa dubinskim primicanjem alati obezbeđuju postepenooblikovanje profila po dubini, dok kod bočnog primicanja oblikovanje se postepenoodvija po širini. spolja šnje provla čenje sa spolja šnje provla čenje sa dubinskim primicanjem bo čnim primicanjem Slika 9.4. Osnovni postupci obrade spoljašnjim provlačenjemSpoljašnjim provlačenjem se mogu formirati profili površina različite konfiguracije idimenzija (slika 9.5). Postupak se može primeniti i kao zamena za proizvodne operacijeglodanja i rendisanja, posebno u uslovima obrade površina složene konfiguracije,visokog kvaliteta i tačnosti obrade. klipnjač a motora ožljebljena navrtka upravljač ka navrtka viljuš kasta poluga viljuš kasti ključ jezgro brave Slika 9.5. Proizvodne operacije spoljašnjeg provlačenjaAlati za provlačenje (provlakači) spadaju u grupu specijalnih alata, zbog svojesloženosti, tačnosti izrade i drugih specifičnosti. Dele se na provlakače za: unutrašnje i spoljašnje provlačenje. 137
  • 144. Proizvodne tehnologijeProvlakači za unutrašnje provlačenje (slika 9.6) se najčešće izrađuju kao integralnialati od brzoreznog čelika. Mogu biti oplemenjeni prevlakama od TiN. Sastoje od petkarakterističnih delova: prednjeg prihvatnog dela, vodećeg dela, reznog dela,kalibrirajućeg dela i zadnjeg prihvatnog dela.Prednji prihvatni deo obezbeđje prihvatanje alata i prenos potrebne sile za provlačenjesa pogonskog sistema mašine na alat. Vodeći deo obezbeđuje vođenje alata napočetku procesa rezanja. Reznim delom alata se uklanja višak materijala (dodatak zaobradu) i vrši oblikovanje željenog profila u skladu sa profilom alata, dok sekalibrirajućim delom stvaraju uslovi za kalibrisanje profila odnosno postizanje visokogkvaliteta i tačnosti oblika i dimenzija profila. Nakon završetka procesa provlačenja prekozadnjeg prihvatnog dela alat se prihvata i dovodi u početnu poziciju, poziciju pre obrade(slika 9.1). Prednji i zadnji prihvatni delovi provlakača su standardizovani. Njihov oblik idimenzije zavise od namene provlakača i vrste provlačenja. Ostali delovi provlakača seizrađuju u zavisnosti od oblika i dimenzija profila koji se izrađuje.Pri provlačenju zatvorenih kontura nastaje zatvorena strugotina, koja se po izlasku zubaiz zahvata zadržava u međuzublju. Da bi se olakšalo uklanjanje strugotine na zubimase izrađuju žljebovi za lomljenje (sitnjenje) strugotine. a b c d e a- prednji prihvatni deo; b- vodeć i deo; c- rezni deo; d- kalibrirajuć i deo; e- zadnji prihvatni deo L Lk Lg Lf vrat vo|ica zadnji prihvatni pred nji zubi za grubu de o prihvatni deo obradu zubi za finu kalibrirajuć i obradu zubi sastavni elementi provlaka ča e 0,5-1,5 az a l 0,5-1 elementi rezanja raspored lomač a strugotine Slika 9.6. Provlakač za unutrašnje provlačenjeProvlakači za spoljašnje provlačenje (slika 9.7) se izrađuju od brzoreznog čelika ili sasegmentima od tvrdog metala. Provlakači od brzoreznog čelika, izrađeni integralno ili sasegmentima, se mogu oplemeniti i prevlakama od TiN. Po konstrukciji su znatnosloženiji od provlakača za unutrašnje provlačenje i sastoje se od više segmenata,namenjenih obradi pojedinih delova konture predmeta obrade. Segmenti se sastoje odreznog dela sa zubima za grubu i finu obradu i montiraju se na osnovnu ploču.138
  • 145. 9. OBRADA PROVLA^ENJEM 2 2 3 3 3 1 3 4 4 1-4 segmenti provlakač a (rezni elementi) 2 2 1 OSNOVNA PREDMET PLO ČA OBRADE: klipnjač a motora 4 4 Slika 9.7. Provlakač za spoljašnje provlačenjeGeometrija reznih elemenata alata za provlačenje (zuba) je određena oblikom idimenzijama reznih elemenata (zuba) provlakača, geometrijom reznog klina (α, β i γ),korakom zuba provlakača (e), visinom (H) i širinom zuba (B), oblikom i radijusommeđuzublja (r), porastom po zubu (dubinom rezanja - az) i dužinom provlakača (L), kojučine dužine pojedinih delova provlakača - slika 9.8. e B az α r H = ( 0 ,35 − 0 ,4)e H r = ( 0 ,1 − 0 ,25)e β e = ( 1,5 − 2) l A γ l − dubinarezanja r1 az = 0 ,1 − 0 ,25 mm − za grubuobradu az = 0 ,02 − 0 ,1 mm − za finuobradu rezna ivica zub provlakač a DETALJ A f žljeb za sitnjenje me đuzublje strugotine Slika 9.8. Osnovni elementi geometrije provlakača i oblici međuzublja 139
  • 146. Proizvodne tehnologije B Amax ax m b δ d z a O A a l Slika 9.9. Osnovni elementi za proračun dužine reznog dela provlakača9.2 OTPORI REZANJA I SNAGA MAŠINE9.2.1 Otpori rezanja i vučna sila mašineNa svaki zub provlakača deluje rezultujuća sila rezanja FR koja se, u opštem slučaju,razlaže na: glavni otpor rezanja F1, otpor prodiranja F2, kod nesimetričnih alata (izrada žljeba za klin, alati za spoljašnje provlačenje) i aksijalni otpor rezanja F3 = Fa, kada su zubi provlakača sa uglom nagiba rezne ivice λ ≠ 0.Glavni otpor rezanja definisan je relacijom: FR = C ⋅ K s ⋅ A ⋅ Z , Nu kojoj su C = 1,1 - 1,3 - koeficijent koji uzima u obzir trenje između zuba provlakača izidova otvora; Ks, MPa - specifični otpor rezanja (tabela 6.2, Priručnik); A, mm2 -površina poprečnog preseka strugotine i Z - broj zuba u zahvatu.Vučna sila mašine se određuje za maksimalnu vrednost površine strugotine po zubu(Amax) i iznosi: Fm = C ⋅ K s ⋅ Amax ⋅ Z , NVučna sila pri provlačenju je promenljiva zbog periodičnog ulaska i izlaska zuba izzahvata. Na početku procesa rezanja dolazi do stepenaste, teorijski posmatrano,promene otpora rezanja do trenutka kada prvi zub provlakača izađe iz zahvata samaterijalom predmeta obrade (nakod dostizanja hoda alata h koji odgovara dužiniprovlačenja l). Fm ⋅ VPogonska snaga mašine je: P = , kW 1000 ⋅ 60 ⋅ ηgde su: η - mehanički stepen iskorišćenja snage mašine i V, m/min - brzina rezanja.6.3 REŽIM OBRADE U OBRADI PROVLAČENJEMRežim obrade u obradi provlačenjem je određen brzinom kretanja provlakača -brzinom rezanja V .Na osnovu brzine rezanja definiše se glavno vreme izrade:140
  • 147. 9. OBRADA PROVLA^ENJEM L tg = , min 1000 ⋅ Vgde je L = LR + l +2 e, mm - hod alata; LR, mm - dužina reznog dela provlakača; l, mm -dubina provlačenja i e = 2 - 3 mm - prilaz i izlaz zuba provlakača iz zahvata.Izbor brzine rezanja se može izvesti na bazi: preporuka i proračunom.Preporučena brzina rezanja se bira iz prospektne dokumentacije proizvođača alata ufunkciji materijala predmeta obrade i alata, vrste provlačenja, dubine rezanja po zubu isl.9.4 MAŠINE U OBRADI PROVLAČENJEMMašine u obradi provlačenjem - provlakačice se razvrstavaju, prema nameni (vrstiproizvodne operacije provlačenja) na provlakačice za: unutrašnje i spoljašnje provlačenje.a prema pravcu kretanja alata i nameni na: horizontalne i vertikalne provlakačice.Vertikalne provlakačice za unutrašnje provlačenje (slika 9.10) su najčešći vidkonstrukcije mašina za unutrašnje provlačenje. Predmet obrade (7) se postavlja naradni sto mašine (2), a alat se u početnoj fazi obrade, pre obrade, postavlja u zadnjivodeći deo mašine (1). Alat se, posredstvom zadnjeg vodećeg dela, dovodi u radnupoziciju, kada prednji prihvatni deo (4) prihvata alat. Zahvaljujući pogonskom sistemumašine (elektromotoru - 5, prenosnom sistemu - 6 i mehanizmu za pretvaranje obrtnogu pravolinijsko kretanje) prednji vodeći deo mašine dobija neophodna kretanja i vučnusilu mašine potrebnu za realizaciju procesa obrade. Po završetku procesa rezanja(dostizanju donje tačke hoda alata), predmet obrade se skida sa radnog stola i alatvraća u početnu poziciju. 1 8 7 5 2 3 6 4 Slika 9.10. Šema vertikalne provlakačice za unutrašnje provlačenje 141
  • 148. Proizvodne tehnologijeHorizontalne provlakačice za unutrašnje provlačenje (slika 9.11) rade na sličnomprincipu, s tom razlikom što je kretnje alata (2) u horizontalnom pravcu i što jeneophodno obezbediti odgovarajući sistem za prihvatanje i stezanje predmeta obrade(1).Horizontalne mašine za provlačenje obezbeđuju mogućnost kontinualnog radanepokretnim alatom, ako se predmeti obrade postave na obrtni sto ili beskonačnu traku. 1 2 Slika 9.11. Šema horizontalne provlakačice za unutrašnje provlačenjeOsnovne eksploatacijske karakteristike mašina u obradi provlačenjem su: - koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti mašine Cmpk; - maksimalna vučna sila mašine; - maksimalna brzina provlačenja; - maksimalni hod alata; - gabariti predmeta obrade i sl.142
  • 149. 10. OBRADA BRUŠENJEM10.1 PROIZVODNE OPERACIJEBrušenje (slika 10.1) je jedna od najznačajnijih proizvodnih operacija završne obrade,jer obezbeđuje: visoku tačnost mera i visok kvalitet obrađene površine.Izvodi se nakon termičke obrade tako da ostvaruje i uklanjanje grešaka nastalih usledtoplotnih deformacija pri termičkoj obradi. Raspored glavnog i pomoćnog kretanja zavisiod vrste proizvodne operacije i alata. B V t, D nt Sa V r, nr d B l e L a) spoljašnje kru ž no bru šenje B Vt , m/s nt, o/min Sa, mm/hod a Vr, m/min n L, hod/min e1 l e1 B b e2 L Bu b) ravno bru šenje koturastim tocilom Slika 10.1. Proizvodne operacije kružnog i ravnog brušenjaGlavno kretanje je obrtno kretanje alata (brusne ploče) definisano brzinom rezanja D ⋅ π ⋅ nt 1000 ⋅ 60 ⋅ VtVt, m/s: Vt = , odnosno brojem obrta tocila nt, o/min: nt = . 1000 ⋅ 60 D ⋅π
  • 150. Proizvodne tehnologijePomoćno kretanje je obrtno i pravolinijsko (kod kružnog) ili pravolinijsko kretanjepredmeta obrade (kod ravnog brušenja).Obrtno i pravolinijsko pomoćno kretanje je određeno brzinom Vr, m/min odnosno brojemobrta nr, o/min i brojem hodova nL, hod/min kod kružnog brušenja. Kod ravnog brušenjapomoćno pravolinijsko kretanje predmeta obrade ili alata određeno je aksijalnim iradijalnim korakom (Sa ili Sr, mm/o).Rezni elementi tocila (zrna brusnog materijala) su raspoređeni po obimu tocila i pounutrašnjosti mase tocila sa nejednakim rastojanjem (slika 10.2) t1 ≠ t2 ≠ ... ≠ tn.Raspored zrna brusnog materijala je nepravilan što, pri konstantnim obimnim brzinamatocila Vt i predmeta obrade Vr ima za posledicu različite dubine rezanja a1 ≠ a2 ≠... ≠ an irazličite vrednosti koraka po reznom elementu S1i. D d Vr Vt Vt a Vt Vr Vr t1 t2 S11 t3 S12 S13 t4 S14S t5 15 strugotina u obliku segmentni oblik zareza strugotine Slika 10.2. Osnovni oblici strugotine u obradi brušenjemAnalizom procesa obrazovanja strugotine kod brušenja, može se uočiti elementarnastrugotina, nastala kao posledica uklanjanja viška materijala jednim zrnom.Ukupni dodatak za obradu brušenjem δ3 (slika 10.3, tabele P.8 - P.10 i P14,Priručnik) se uklanja u više prolaza razvrstanih na prolaze: » grubog brušenja, kada se uklanja 80 % dodatka (δg = 0,8 δ3) i » finog brušenja kada se uklanja 20 % dodatka (δf = 0,2 δ3). δ3g δ3f δ3 h L δ3g = 0,8 δ3 - grubo bru{enje δ3f = 0,2 δ3 - fi no bru{enje b Slika 10.3. Dodatak pri obradi brušenjemOsnovne proizvodne operacije brušenja su proizvodne operacije: kružnog brušenja, ravnog brušenja, brušenja bez šiljaka i brušenja složenih površina.144
  • 151. 10. OBRADA BRU[ENJEMKružno brušenje može biti spoljašnje, unutrašnje i brušenje čeonih površina.Spoljašnje kružno brušenje je brušenje spoljašnjih površina najčešće aksijalnonepomičnim tocilom (slika 10.4a) i spoljašnje radijalno brušenje površina (slika 10.4b).Unutrašnje brušenje (slika 10.5.a) se izvodi tocilima sa drškom i može biti klasično iliplanetarno. Planetarno brušenje se izvodi kod teških i velikih predmeta. Predmetiobrade, pričvršćeni na radni sto, ne izvode nikakva kretanja, dok tocilo izvodi svapotrebna kretanja u skladu sa šemom na slici 10.5.a. Čeono brušenje (slika 10.5.b) senajčešće ostvaruje lončastim tocilima. nt nt nr Sa a) b) Slika 10.4. Spoljašnje kružno aksijalno i radijalno brušenje nt nr Vr nt Sr nt Sa Sa nr klasi čno brušenje planetno brušenje a) Unutrašnje brušenje b) Čeono brušenje Slika 10.5. Unutrašnje i čeono brušenje nt nt nt nL nL nL Sa Sa Sa pravougaona povr{i na ukr{teno lu~no Slika 10.6. Ravno brušenje koturastim i lončasti tocilomRavno brušenje se može izvesti koturastim tocilima ili lončastim tocilima (slika 10.6).Ravno brušenje lončastim tocilima može biti sa: ukrštenim ili lučnim tragovima. Kodukrštenog brušenja tocilo potpuno naleže na obrađivanu površinu, čime se tačnost 145
  • 152. Proizvodne tehnologijeobrade povećava, ali su toplotna opterećenja tocila i predmeta obrade veća. Lučnobrušenje obezbeđuje manja opterećenja tocila i predmeta obrade, ali i manju tačnostobrade. Ostvaruje se perifernim površinama tocila.Brušenje bez šiljaka je brušenje kod koga je predmet obrade naslonjen na podupirač ipostavljen između radnog i vodećeg tocila (slika 10.7). Radno tocilo ostvaruje procesobrade, a vodeće vođenje (obrtanje) predmeta obrade. Aksijalno pomoćno kretanje seostvaruje naginjanjem vodećeg tocila za ugao α. radno tocilo p Dv nv sin α predmet obrade vode će tocilo Dv podupirač α brušenje bez š iljaka Slika 10.7. Brušenje bez šiljakaU proizvodne operacije brušenja složenih površina spadaju proizvodne operacijezavršne obrade (u novije vreme i izrade) navoja, zupčanika (slika 10.8), brušenjaožljebljenih vratila, oštrenja alata, sečenja materijala i sl. bru š enje o ž ljebljenog vratila oš trenje strugarskog no ža oš trenje spiralne burgije oš trenje glodala sečenje materijala Slika 10.8. Proizvodne operacije brušenja složenih površinaNajfinija obrada brušenjem, površina kvaliteta N1 - N3, se postiže specijalnimpostupcima brušenja poznatim pod nazivom glačanje. Postupci spoljašnjeg iunutrašnjeg glačanja se razvrstavaju na: lepovanje, superfiniš, honovanje i poliranje.146
  • 153. 10. OBRADA BRU[ENJEM10.2 ALATI U OBRADI BRUŠENJEMAlati u obradi brušenjem - brusne ploče ili tocila se mogu razvrstati prema obliku inameni.Prema obliku (slika 10.9) tocila se dele na: koturasta, lončasta, konična, tanjirasta,tocila sa drškom ili navrtkom i segmentna - višedelna.Prema nameni tocila se dele na tocila za: spoljašnje kružno brušenje (koturasta,lončasta i sl.), unutrašnje brušenje (nasadna ili sa drškom), ravno brušenje (koturasta ililončasta), sečenje, oštrenje alata, brušenje glodala, brušenje navoja, brušenjezupčanika itd. sa paralelnom sa jednim sa dva obru~no val jkast o koni~no povr{inom upustom upust a JU S K.F1.041 JU S K.F1.042 JU S K.F1.020 JU S K.F1.030 lon~asta t ocil a koturasta toci la sa dr{kom sa navrtkom koni~no tanji rasto segmentno JU S K.F1.035 toci la sa dr{kom i navrtkom Slika 10.9. Osnovni oblici tocilaZa izradu tocila koriste se dva osnovna materijala: brusni i vezivni materijali.Brusni materijali su sitna zrnca, različitog oblika, prirodnog (kvarc SiO2, granit,prirodni korund Al2O3 , šmirgla, dijamant) ili veštačkog porekla (elektrokorund, silicijumkarbid, karbid bora, kubni nitrid bora, borozan, sintetički dijamant). Broj zrna brusnogmaterijala je ogroman tako da brusne ploče predstavljaju mnogosečne alate.Vezivni materijal obezbeđuje povezivanje zrna brusnog materijala u jednu kompaktnu ifunkcionalnu celinu - tocilo. Definiše čvrstoću i tvrdoću tocila, kao i oblast primene.Prema poreklu vezivni materijal se razvrstava na: ♦ organski (keramička, silikatna i magnezitna veziva), ♦ neorganski (gumena veziva, kaučuk, prirodna smola itd.) i ♦ metalna (čelična i bronzana) - za dijamantska tocila.Osnovne karakteristike tocila su: oblik i dimenzije, vrsta brusnog i vezivnog materijala, 147
  • 154. Proizvodne tehnologije finoća brusnog materijala, tvrdoća i struktura tocila.Finoća (granulacija) brusnog materijala je merilo veličine (dimenzija) zrna brusnogmaterijala. Meri se brojem otvora na dužini jednog cola sita kroz koje zrna brusnogmaterijala još uvek propadaju. Broj otvora sita, po pravilu od 8 - 220, definiše i oznakufinoće. Prema finoći brusnog materijala tocila se razvrstavaju u 6 klasa: vrlo gruba,gruba, srednje fina, fina, vrlo fina i naročito fina.Tvrdoća tocila predstavlja otpor vezivnog materijala prema ispadanju zrna brusnogmaterijala pod dejstvom spoljašnjih sila pri brušenju (centrifugalnih, otpora rezanja i sl.).Definisana je kvalitetom vezivnog materijala. Sa aspekta tvrdoće tocila se dele na: vrlomeka, meka, srednje tvrda, tvrda, vrlo tvrda i naročito tvrda.Pod strukturom tocila podrazumeva se odnos zapremine brusnog i vezivnogmaterijala prema zapremini pora - šupljina u tocilu. To znači da se ukupna zapreminatocila sastoji od zapremine brusnog materijala (B), vezivnog materijala (V) i pora -šupljina (P). Prema strukturi tocila se dele na: zatvorena, otvorena i visokoporozna.Habanje tocilaKontakt tocila i predmeta obrade propraćen je veoma visokim specifičnim toplotnim imehaničkim opterećenjima reznih elemenata tocila. Rezultat toga (slika 10.10) je: ♦ istiranje vrha reznih elemenata tocila i pojava površine habanja i čestica obrađivanog materijala na površini habanja tocila, ♦ pojava mikro i makropukotina u zrnu brusnog materijala, kao posledica dinamičkog karaktera opterećenja zrna, uz postepeno odvajanje vrlo sitnih kristala i ♦ pojava ispadanja kompletnog zrna brusnog materijala. a) b) c) d) a) površina habanja (gnječenje zrna); b) mikro i makropukotine u zrnu (krzanje zrna); c) odvajanje sitnih kristala (lom zrna); d) ispadanje kompletnog zrna Slika 10.10. Habanje reznih elemenata tocilaOvakvi oblici habanja (pojava sitnih kristala i ispadanje kompletnog zrna) dovode dopojave samooštrenja tocila, jer obezbeđuju pojavu novih oštrih reznih ivica (odvajanjesitnih kristala) i pojavu novih oštrih zrna brusnog materijala (ispadanje kompletnog148
  • 155. 10. OBRADA BRU[ENJEMzrna). Pojavom samooštrenja tocila obezbeđena je visoka rezna sposobnost tocila utoku relativno dugog vremenskog perioda.10.3 OTPORI I SNAGA REZANJARezultujući otpor rezanja u obradi brušenjem (slika 10.11) se razlože na trikomponente: Fz (Fo) - tangencijalnu (obimnu), Fy (Fr) - radijalnu i Fx (Fa) - aksijalnu komponentu.Tangencijalnim ili obimnim otporom rezanja određena je snaga mašine, radijalnimveličina elastičnih deformacija predmeta obrade i tocila, a aksijalnom snaga pogonskogsistema pomoćnog kretanja. Vt FR Vr Fx Fr Fy Vt Fm Fz FR Vr Slika 10.11. Komponente rezultujućeg otpora rezanja u obradi brušenjemNa osnovu poznavanja rezultujućeg otpora rezanja Fo, N i brzine rezanja Vt, m/s možese izračunati snaga mašine: Fo ⋅ Vt P= , kW 1000 ⋅ ηgde je η - mehanički stepen iskorišćenja snage mašine.10.4 REŽIM OBRADE U OBRADI BRUŠENJEMRežim obrade (slike 10.12 i 10.13) je određen: ♦ brojem obrta tocila nt, o/min, ♦ aksijalnim (Sa, mm/o ili mm/hod) ili radijalnim korakom (Sr, mm/o) i ♦ brojem obrta (nr, o/min) ili brojem hodova predmeta obrade (nr, hod/min).Glavno vreme obrade za operacije kružnog brušenja (slika 10.12), u opštem slučaju,je određeno relacijom: L⋅k tg = i ⋅ , min n r ⋅ Sau kojoj su: i - broj prolaza; k = 1,2 - 1,7 - koeficijent trošenja tocila; L = l + B + e - hodalata; l - dužina brušenja; B - širina tocila i e = 2 - 5 mm - prilaz alata. 149
  • 156. Proizvodne tehnologije B V t, D nt Sa V r, nr d B l e L Slika 10.12. Osnovni parametri režima obrade kod kružnog brušenjaBroj prolaza obuhvata prolaze grubog i finog brušenja (i = ig + if). Pri tome broj prolaza δza pojedine zahvate iznosi: i i = i , gde su δi i ai - dodatak za obradu i dubina aibrušenja u jednom prolazu (i - gruba ili fina obrada). B V t, m/s nt , o/mi n Sa, mm/hod a V r, m/min n L , hod/min e1 l e1 B b e2 L Bu Slika 10.13. Osnovni parametri režima obrade kod ravnog brušenjaZa proizvodne operacije ravnog brušenja koturastim tocilom (slika 10.34) glavnovreme obrade je: Bu ⋅ k tg = i ⋅ , min n L ⋅ Sagde je, pored poznatih veličina, Bu = b + B + e2 - hod alata u poprečnom pravcu i b -širina brušenja.Aksijalni korak se najčešće određuje u funkciji vrste proizvodne operacije brušenja iširine tocila (B).Radijalni korak (mm/o - kod kružnog i mm/hod - kod ravnog brušenja) odgovara dubinirezanja u jednom prolazu i bira se u zavisnosti od vrste proizvodne operacije, kvalitetaobrade i vrste materijala predmeta obrade.Brzina predmeta obrade Vr se može odrediti na osnovu: preporuka i proverom(proračunom) preko: proširenih izraza ili maksimalne debljine strugotine.150
  • 157. 10. OBRADA BRU[ENJEMBroj obrta predmeta obrade za proizvodne operacije kružnog brušenja se određuje na 1000 ⋅ Vrosnovu brzine predmeta obrade iz izraza oblika: nr = , o / min . d ⋅πBroj hodova predmeta obrade kod proizvodnih operacija ravnog brušenja se određuje 1000 ⋅ Vriz izraza oblika: nL = , hod / min u kome je L = l +2 e1 - hod predmeta Lobrade u uzdužnom pravcu.10.5 MAŠINE U OBRADI BRUŠENJEMMašine u obradi brušenjem (brusilice) se najčešće dele prema nameni na brusilice za: ♦ spoljašnje i unutrašnje kružno brušenje, ♦ ravno brušenje, ♦ brušenje bez šiljaka i ♦ specijalna brušenja (oštrenje alata, i dr.).Kod brusilica za kružno spoljašnje brušenje (slika 10.14) tocilo (1) se nalazi nanosaču glavnog vretena. Tocilo izvodi glavno obrtno kretanje i ima mogućnostradijalnog primicanja ka predmetu obrade (2). Predmet obrade se steže između šiljaka,pri čemu nosač levog šiljka ima ugrađen prenosnik za promenu broja obrta predmetaobrade. Nosači šiljaka se nalaze na uzdužnom klizaču radnog stola (3), koji ostvarujeaksijalno pomoćno kretanje. Uzdužni klizač ima mogućnost zakretanja u horizontalnojravni, čime je obezbeđeno brušenje i koničnih površina. Brusilice ovakvog tipa obezbe-đuju kružno spoljašnje brušenje sa aksijalnim i radijalnim pomeranjem (korakom). nt alat (1) predmet obrade (2) radni nr sto 3 Sa Slika 10.14. Brusilice za spoljašnje kružno brušenjeKod brusilica za unutrašnje brušenje (slika 10.15) na nosaču (1) nalazi se glavnovreteno sa tocilom (2), dok se predmet obrade (3) postavlja u steznu glavu (4)prenosnika za pomoćno kretanje (5). Kod ovog tipa brusilica predmet obrade izvodipomoćno obrtno kretanje, a nosač glavnog vretena pomoćno pravolinijsko kretanje.Brusilica za brušenje bez šiljaka (slika 10.16) je brusilica za spoljašnje kružnobrušenje. Radno tocilo (1) obezbeđuje uklanjanje viška materijala, dok vodeće tocilo (2)obezbeđuje potrebnu brzinu (koči predmet obrade da se ne bi okretao brzinom tocila) iaksijalno pomeranje predmeta obrade (3). Predmet obrade je postavljen između radnogi vodećeg tocila na podupirač (4). 151
  • 158. Proizvodne tehnologije predmet obrade (3) vode će tocilo (1) radno tocilo (2) nr predmet obrade (3) nr alat (2) nt 1 nv nt 5 4 radni sto Sa Sa podupirač (4) Slika 10.15. Brusilice za unutrašnje brušenje Slika 10.16. Brusilice za brušenje bez šiljakaBrusilica za ravno brušenje koturastim tocilom (slika 10.17) ima tocilo (1) postav-ljeno na nosač alata (2), koji obezbeđuje vertikalno pomeranje tocila radi primicanjatocila predmetu obrade (3) i regulisanja dubine rezanja. Na uzdužnom klizaču (4) nalazise radni sto sa predmetom obrade, postavljenim obično na elektromagnetni stezač. nt 2 alat - tocilo (1) predmet obrade (3) radni sto 4 nL Brtusilica za ravno brušenje Brusilica za ravno bru š enje lon častim tocilima koturastim tocilom Slika 10.17. Brusilice za ravno brušenjeBrusilice za oštrenje alata - ošrilice spadaju u specijalne brusilice namenjenebrušenju novih i oštrenju pohabanih alata. Kod univerzalne brusilice za oštrenje alata.Osnovne eksploatacijske karakteristike brusilica su: » koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti mašine Cmpk, » pogonska snaga mašine i mehanički stepen iskorišćenja snage mašine η, » brojevi obrta tocila nt, » raspon aksijalnog ili radijalnog koraka Samin - Samax (Srmin - Srmax), » raspon brojeva obrta (nrmin - nrmax) odnosno broja hodova predmeta obrade (nLmin - nLmax), » gabariti predmeta obrade itd.152
  • 159. 11. IZRADA NAVOJAMetode i postupci izrade navoja se najčešće razvrstavaju prema tipu mašine koja sekoristi za izradu navoja (izrada navoja na: strugu, bušilici, glodalici, brusilici ispecijalnim mašinama). Izbor metoda i postupaka izrade navoja zavisi od obimaproizvodnje i vrste navoja (spoljašnji, unutrašnji, kratkohodi ili dugohodi itd.).11.1 IZRADA NAVOJA NA STRUGUIzrada navoja na strugu se koristi u pojedinačnoj i maloserijskoj proizvodnji. Ostvarujese na univerzalnim strugovima ili strugovima sa vodećim vretenom (slika 11.1.a),strugovima koji obezbeđuju strogu zavisnost glavnog obrtnog i pomoćnog pravolinijskogkretanja. S n Z5 tangencijalno primicanje no ža -gruba obrada Z7 Z6 nv Sv Z8 radijalno primicanje no ža -fina obrada a) Šema postupka b) Primicanje noža Slika 11.1. Principijelna šema postupka izrade navoja na struguSuština izrade navoja na strugu je da se za jedan obrt predmeta obrade (n = 1) nosačalata, zajedno sa alatom, aksijalno pomeri za korak jednak koraku navoja koji seizrađuje (S). To znači da je osnovni uslov jednakost brzina pomoćnog kretanja: S ⋅ n = Sv ⋅ nv ,gde su: n, o/min - broj obrta predmeta obrade; S, mm - korak navoja koji se izrađuje; nv,o/min - broj obrta vodećeg vretena i Sv, mm - korak vodećeg vretena. SIz brzina pomoćnog kretanja proizilazi broj obrta vodećeg vretena: nv = ⋅n = K ⋅n , Svgde je K - prenosni odnos izmenjive grupe zupčanika Z5 - Z8:Da bi se na strugu poznatog koraka navojnog vretena Sv uradio navoj koraka Spotrebno je, na bazi prenosnog odnosa, izabrati i postaviti izmenjivu grupu zupčanika Z5- Z8, koja obezbeđuje potrebnu zavisnost glavnog i pomoćnog kretanja.
  • 160. Proizvodne tehnologijeIzrada navoja se ostvaruje u više prolaza pri čemu se razlikuju prolazi: grube izrade izavršne obrade navoja. U prolazima grube obrade (slika 11.1.b) strugarski nož seprimiče tangencijalno, paralelno bočnoj površini profila navoja, čime je obezbeđenoodvajanje samo jedne strugotine. Pri završnoj obradi navoja primicanje noža jeradijalno. Time se uklanja relativno mala količina materijala pa ne postoji opasnost odsabijanja strugotine i ometanja procesa rezanja. r α r β γ δ1 ε δ2 ε δ1>δ 2 δ2 δ1 δ1>δ 2 spoljaš nji navoj unutra šnji navoj Slika 11.2. Standardni strugarski noževi za navojKao alat za izradu navoja na strugu koriste se standardni strugarski noževi zaspoljašnji i unutrašnji navoj (slika 11.2), jedno i višeprofilni kružni noževi, specijalninoževi za izradu trapeznog navoja, itd.Režim izrade navoja na strugu je definisan: korakom S, mm/o i brojem obrtapredmeta obrade n, o/min.Korak je određen korakom navoja koji se izrađuje. 1000 ⋅ VBroj obrta predmeta obrade se definiše na bazi brzine rezanja V: n = , d ⋅πgde je d, mm - nominalni prečnik navoja koji se izrađuje. LGlavno vreme izrade (slika 11.3) je definisano relacijom: tg = i ⋅ Z ⋅ , min n ⋅Su kojoj su: L = l + l1 + l2, mm - hod alata; l1 = (0,5 - 1) S - prilaz alata; l2 = ρ/2 - izlazalata; i = iI + iII - ukupan broj prolaza (tabela 8.6, Priručnik [79]); iI - broj prolaza grubeobrade; iII - broj prolaza završne obrade i Z - broj hodova navoja. L l1 l l2 ρ Slika 11.3. Osnovni elementi za proračun glavnog vremena obrade154
  • 161. 11. IZRADA NAVOJA11.2 IZRADA NAVOJA NA BUŠILICINa bušilici standardne ili specijalne konstrukcije je moguća izrada unutrašnjeg ilispoljašnjeg navoja primenom ureznika ili nareznica (slika 11.4). Mašine za izradunavoja obezbeđuju pravolinijsko pomoćno kretanje i promenu smera obrtanja alata ucilju ostvarivanja brzog povratnog hoda alata. Izrada unutrašnjeg navoja, manjihnominalnih prečnika, ureznicima je jedan od najjednostavnijih, najtačnijih inajekonomičnijih postupaka. S b V, n d lx l a) Princip rada ureznika l1 V IV III II I Ai l L do ri dM b) Površine strugotina po pojedinim zubima l2 Slika 11.4. Izrada navoja na bušiliciUreznik ima oblik zavojnice prekinute žljebovima za odvođenje strugotine i formiranjereznog klina alata. Broj žljebova je obično 3 - 4, pri čemu se kod izrade navoja većegprečnika koriste ureznici sa 4 žljeba. Ureznici se razlikuju po dužini i koničnostipočetnog dela. Za izradu navoja u rupama ili kod izrade navoja na tvrdim materijalamakoristi se dva ureznika (prethodni i završni). Početni deo ureznika je konično sužen, štoznači da su rezni elementi na početnom delu sa nepotpunim profilom. Time jeobezbeđena ravnomernija raspodela ukupnog poprečnog preseka strugotine napojednine rezne elemente ureznika.Režim izrade navoja na bušilici (slika 11.4) je definisan, kao i pri izradi navoja nastrugu, korakom S, mm/o i brojem obrta alata n, o/min. LGlavno vreme izrade je definisano relacijom: t g = i ⋅ Z ⋅ , min n ⋅Su kojoj su: i - broj prolaza; L = l + l1 + l2 - hod alata; l1 - prilaz alata; l2 - izlaz alata i Z -broj hodova navoja.11.3 IZRADA NAVOJA NA GLODALICINa glodalicama se mogu izrađivati kratkohodi i dugohodi navoji.Kratkohodi navoji (slika 11.5) se izrađuju primenom vretenastih i valjkastih navojnihglodala. To su glodala u vidu zavojnice ispresecane žljebovima za formiranje reznogklina alata. Izrada kratkohodog navoja se izvodi na specijalnim glodalicama kojeobezbeđuju odgovarajuća kretanja alata i predmeta obrade. Alat izvodi glavno obrtnokretanje i aksijalno pomoćno pravolinijsko kretanje uz prethodno primicanje alata, dok 155
  • 162. Proizvodne tehnologijepredmet obrade izvodi lagano obrtno kretanje. Jednom obrtu predmeta obradeodgovara aksijalno pomeranje alata za jedan korak.Na specijalnim mašinama je moguća izrada i navoja na predmetima obrade koji zbogsvog oblika nemaju mogućnost obrtnog kretanja. U tom slučaju alat izvodi svaneophodna kretanja, uključujući i planetarno kretanje oko predmeta obrade. S V, n dM nr Slika 11.5. Izrada kratkohodog navoja na glodaliciDugohodi navoji se izrađuju na univerzalnim ili horizontalnim glodalicama (slika 11.6)korišćenjem podeonog aparata, čije se jedan zupčanik vezuje za vodeće vretenoradnog stola glodalice. Kao rezni alat najčešće se koristi koturasto profilnoglodalo. Slika 11.6. Izrada dugohodog navoja na glodalici Z Z S ⋅ZIzmenjiva grupa zupčanika se definiše iz prenosnog odnosa: K = 8 ⋅ 6 = v , Z7 Z5 Sgde su: S, mm - korak navoja koji se izrađuje; Sv, mm- korak vodećeg vretena radnogstola glodalice i Z - karakteristika podeonog aparata.Režim obrade je definisan korakom S, mm/o i brojem obrta alata n, o/min. Principizbora režim obrade je identičam kao i u obradi struganjem, (videti Priručnik [79]).11.4 SPECIJALNI POSTUPCI IZRADE NAVOJAU specijalne postupke izrade navoja spada izrada i obrada navoja na brusilicama,izrada navoja češljastim noževima, ekscentrično rezanje navoja (tzv. Wirbelgewinde),valjanje navoja navojnim valjcima i navojnim pločama i sl. postupci.156
  • 163. 12. IZRADA ZUPČANIKAU zavisnosti od zahtevanog kvaliteta izrade zupčanika metode izrade se dele na dvegrupe i to metode: prethodne obrade - izrade i završne obrade zupčanika.Metodama prethodne obrade (glodanjem, rendisanjem, provlačenjem i sl.) formira seoblik zuba zupčanika rezanjem iz punog materijala.Metodama završne obrade (brušenjem, glačanjem - poliranjem, ljuštenjem - brijanjemi sl.) se otklanjaju defektni sloj i toplotne deformacije nastale prethodnim obradom iobezbeđuje visoka tačnost i kvalitet obrađenih površina.Metode izrade i obrade zupčanika se mogu razvrstati i prema vrsti zupčanika koji seizrađuju i osnovnim postupcima obrade, kao na primer: ♦ izrada zupčanika glodanjem, ♦ izrada zupčanika rendisanjem, ♦ izrada zupčanika provlačenjem, ♦ završna obrada zupčanika.12.1 IZRADA CILINDRIČNIH ZUPČANIKA GLODANJEMZa izradu cilindričnih zupčanika glodanjem koriste se dve metode izrade: pojedinačnim rezanjem (zub po zub) i relativnim kotrljanjem.12.1.1 Izrada zupčanika pojedinačnim rezanjemMetode pojedinačne izrade zupčanika koriste se samo u nedostatku specijalnih mašina.Izrada cilindričnih zupčanika pojedinačnim rezanjem (slika 12.1) je moguća nauniverzalnim, horizontalnim ili vertikalnim glodalicama uz primenu podeonog aparata(prostog ili univerzalnog). V, n V, n koturasto modulno vretenasto modulno glodalo glodalo a) Izrada zuba zup čanika koturastim b) Izrada zuba zup čanika vretenastim modulnim glodalom modulnim glodalom Slika 12.1. Pojedinačno rezanje zuba zupčanika modulnim glodalima
  • 164. Proizvodne tehnologijeKao alat koriste se modulna vretenasta ili koturasta glodala. Profil alata odgovaraprofilu međuzublja zuba zupčanika. Nakon izrade jednog međuzublja predmet obradese, posredstvom podeonog aparata, zakoreće za jedan korak.Kako se, pri istoj vrednosti modula zupčanika, profil međuzublja menja sa brojem zubazupčanika, teorijski bi bio potreban poseban alat za svaki modul i broj zuba. Međutim, upraksi se za određeni dijapazon brojeva zuba zupčanika, pri istoj vrednosti modula,koristi jedno glodalo. To znači da za svaku vrednost modula zupčanika postojiodređena garnitura glodala, pri čemu se jedno glodalo iz garniture koristi za određenidijapazon broja zuba zupčanika.12.1.2 Izrada zupčanika relativnim kotrljanjemZa serijsku i masovnu proizvodnju zupčanika koriste se specijalne mašine, koje rade naprincipu relativnog kotrljanja između alata i predmeta obrade. Princip relativnogkotrljanja obezbeđuje veću tačnosti izrade, bolji kvalitet i viši nivo produktivnosti izradezupčanika. Ostvaruje se na mašinama tipa Pfauter korišćenjem odvalnog glodala(slika 12.2) kao reznog alata. Odvalno glodalo je oblika puža ispresecanog zavojnimžljebovima normalnim na zavojnicu - spiralu puža. β V, n leđna povr šina grudna povr š ina β seč ivo αK γ jednodelno odvalno glodalo Slika 12.2. Odvalna glodalaU procesu izrade zupčanika odvalno glodalo izvodi lagano glavno obrtno kretanje (slika12.2), uz istovremeno pravolinijsko pomoćno kretanje paralelno osi zupčanika koji seizrađuje. Predmet obrade izvodi pomoćno obrtno kretanje, koje je u funkciji glavnogkretanja, kako bi se dobio željeni broj zuba zupčanika.Odvalna glodala se izrađuju od brzoreznih čelika ili sa umetnutim segmentima sazubima od brzoreznog čelika. Nanošenjem tvrdih TiN prevlaka postiže se višestrukopovećanje postojanosti alata.Režim obrade pri izradi zupčanika odvalnim glodanjem je definisan korakom S, mm/oi brojem obrta alata n, o/min, aksijalnim pomeranjem alata Sr, mm/o ili brojem hodova.Za izradu zupčanika glodanjem koriste se glodalice tipa Pfauter. Nosač alata saalatom se vertikalno pomera duž stuba (periodično ili kontinualno) i zakreće okohorizontalne ose u cilju zakretanja odvalnog glodala. Alat izvodi glavno obrtno ipomoćno aksijalno pravolinijsko kretanje. Predmet obrade se postavlja na stožer iutvrđuje nosačem. Predmet obrade izvodi pomoćno obrtno, dopunsko obrtno (ukoliko jepotrebno) i pomoćno pravolinijsko radijalno kretanje (periodično ili kontinualno).158
  • 165. 12. IZRADA ZUPČANIKA12.2 IZRADA CILINDRIČNIH ZUPČANIKA RENDISANJEMIzrada cilindričnih i koničnih zupčanika rendisanjem predstavlja postupak koji odlikujeveća tačnost izrade u odnosu na glodanje, ali i manja produktivnost.12.2.1 Izrada zupčanika relativnim kotrljanjemU serijskoj i masovnoj proizvodnji se koriste metode zasnovane na principurelativnog kotrljanja i to uglavnom: Felouz i Mag metoda.Felouz (Fellows) postupak izrade cilindričnih zupčanika sa pravim zubima je postupakrelativnog kotrljanja kod koga se kao alat koristi kružni zupčasti nož (slika 12.3.a), kojipredstavlja višeprofilni alat u vidu zupčanika. A α β o 3 γ A Oblik zuba pravog zup častog noža a) Zup časti no ž α1 A-A 1 2 b) Postupak izrade zup čanika Slika 12.3. Alat i šema postupka izrade cilindričnih zupčanika (metod Fellows)Alat (1 - slika 12.3.b) izvodi glavno pravolinijsko kretanje u vertikalnom pravcu, uzistovremeno pomoćno obrtno kretanje. Predmet obrade (2) izvodi kontinualno pomoćnoobrtno kretanje, uz periodično pravolinijsko radijalno kretanje sa ciljem primicanjepredmeta obrade i ostvarivanja odgovarajuće dubine rezanja, pre početka radnog hoda,odnosno odmicanja predmeta obrade pre početka povratnog hoda (eliminisanjemogućih oštećenja obrađene površine).Kod izrade cilindričnih zupčanika sa zavojnim zubima primenjuju se zupčasti noževi sazavojnim zubima. U ovom slučaju alat, pored prikazanih kretanja (slika 12.3.b) izvodi idopunsko obrtno kretanje.Zupčanici sa unutrašnjim ozubljenjem se izrađuju na analogan način kao i zupčanici saspoljašnjim ozubljenjem.Mag (Maag) metoda je metoda izrade cilindričnih zupčanika sa pravim zubimarelativnim kotrljanjem primenom pravog zupčastog noža oblika zupčaste letve. Alat (1)izvodi vertikalno glavno pravolinijsko kretanje, slika 12.4. Predmet obrade (2) izvodipomoćno obrtno i pravolinijsko kretanje. Pomoćno obrtno kretanje je periodično, po 159
  • 166. Proizvodne tehnologijezavršenom povratnom pre radnog hoda alata. Pomoćno pravolinijsko kretanje se izvodikontinualno od jednog do drugog kraja alata, uz vraćanje predmeta obrade u početnipoložaj, nakon dostizanja krajnjeg položaja. 1 2 zup časta letva Slika 12.4. Izrada cilindričnih zupčanika - metod MaagRežim obrade pri izradi zupčanika rendisanjem po metodi relativnog kotrljanja(odvalnim rendisanjem) je definisan: korakom S, mm/dh i brojem duplih hodova alatanL, dh/min, dok je sistemom prenosa kretanja od glavnog vretena do vretana sapredmetom obrade obezbeđeno odgovarajuće obrtno kretanje predmeta obrade.12.3 IZRADA KONIČNIH ZUPČANIKADva osnovna postupka izrade koničnih zupčanika su postupci izrade koničnihzupčanika glodanjem i rendisanjem.12.3.1 Izrada koničnih zupčanika glodanjemKonični zupčanici sa pravim zubima pojedinačnim rezanjem se izrađuju nahorizontalnim glodalicama primenom podeonog aparata. Profil zuba glodala, čija ješirina jednaka minimalnoj širini međuzublja, odgovara srednjem preseku međuzubljazuba zupčanika.Metode serijske izrade koničnih zupčanika relativnim kotrljanjem se dele prema tipumašine na: Klingelnberg, Glizon, Fiat - Mamano, Oerlikon i sl.Klingelnberg metoda izrade koničnih zupčanika sa pravim i zavojnim zubima je tačnijametoda i bazira na principu relativnog kotrljanja. Kao alat se koriste dva glodala (1 i 2 -slika 12.5) sa umetnutim zubima koji naizmenično izrađuju jednu i drugu bočnupovršinu zuba zupčanika. Alat izvodi glavno obrtno kretanje i pravolinijsko pomeranjeduž izvodnice konusa, dok predmet obrade (3) izvodi istovremeno obrtno i pravolinijskooscilatorno kretanje sa ciljem ostvarivanja relativnog kretanja. Nakon izrade jednogzuba predmet obrade se, posredstvom podeonog aparata, zakreće za jedan korak. 1 2 3 Slika 12.5. Klingelnberg metoda izrade koničnih zupčanika sa pravim zubima160
  • 167. 12. IZRADA ZUPČANIKA12.3.2 Izrada koničnih zupčanika rendisanjemMetode izrade koničnih zupčanika rendisanjem se najčešće razvrstavaju na metode: ♦ kopiranja po šablonu i relativnog kotrljanja,mada se mogu razvrstati i prema tipu mašine za izradu koničnih zupčanika na:Oerlikon, Bilgram, Glizon metode itd.Oerlikon metoda izrade koničnih zupčanika rendisanjem (slika 12.6) je metodakopiranja. Profil šablona je uvećan u odnosu na profil zupčanika koji se izrađuje,srazmerno rastojanju od vrha konusa. Nož za rendisanje (4) izvodi glavno pravolinijskokretanje u pravcu izvodnice konusa, dok šiljak kopira (5) obezbeđuje naginjanje sistemapriljubljivanjem uz šablon. 4 5 1 2 3 Slika 12.6. Oerlikon metoda izrade koničnih zupčanika - metod kopiranjaGlizon (Gleason) metoda izrade koničnih zupčanika sa pravim zubima (slika 12.7), jemetoda kod koje se relativno kotrljanje ostvaruje zakretanjem u jednu ili drugu stranudva zupčasta segmenta (1) i (2). 1 3 4 2 Slika 12.7. Glizon metoda izrade koničnih zupčanika sa pravim zubima12.4 IZRADA ZUPČANIKA PROVLAČENJEMProvlačenje je ređe primenjivani postupak izrade zupčanika, zbog složenosti alata kojinemaju univerzalnu primenu, i koristi se eventualno kod velikih serija. Pošto međuzubljepredstavlja otvorenu konturu to se pri izradi zupčanika primenjuju metode i postupcispoljašnjeg provlačenja. 161
  • 168. Proizvodne tehnologije12.5 ZAVRŠNA OBRADA ZUPČANIKAZavršna obrada zupčanika se izvodi nakon izrade (glodanjem, rendisanjem iliprovlačenjem) i termičke obrade. Završnom obradom se obezbeđuje otklanjanjetermičkih deformacija, povećanje tačnosti izrade i kvaliteta bočnih površina zubazupčanika. Za završnu obradu zupčanika se primenjuju različite metode, kao što sumetode: brušenja, ljuštenja (brijanja), glačanja (poliranja) i sl.12.5.1 Obrada zupčanika brušenjemBrušenje se, uglavnom, koristi kao metod završne obrade cilindričnih zupčanika sapravim i kosim zubima, retko i koničnih zupčanika. Metode brušenja zupčanika serazvrstavaju u dve grupe i to na metode: kopiranja i relativnog kotrljanja.Metode kopiranja su metode zasnovane na primeni dvostrano (metod Orkut) ilijednostrano profilisanih tocila (metod Minerva), a metode relativnog kotrljanja naprimeni dvostranog koničnog tocila (metod Niles), jednostranog koničnog tocila (metodMaag) ili pužnog tocila (metod Rajshauer).12.5.2 Obrada zupčanika ljušenjem (brijanjem)Ljuštenje zupčanika je visokoproduktivni metod završne obrade zupčanika pre termičkeobrade. Pri završnoj obradi ljuštenjem predmet obrade (zupčanik - 1) se spreže saalatnim zupčanikom ili alatnom zupčastom letvom (2 - slika 12.33.b i c). Bočne površinealata su ožljebljene radi dobijanja reznih ivica (slika 12.33.a). Relativnim kretanjempredmeta obrade i alata uklanjaju se tanki slojevi materijala debljine oko 0,1 mm. 2 a) Zub alata za ljuštenje zup čanika 1 1 2 b) Međ usobni polož aj predmeta obrade i alatnog zupčanika c) Me đusobni položaj predmeta obrade i alatne zupčaste letve Slika 12.33. Izglad reznog alata i međusobni položaj alata i predmeta obrade pri ljuštenju zupčanika12.5.3 Obrada zupčanika glačanjem (poliranjem) – uparivanjemGlačanje je postupak završne obrade zupčanika koji se ne obrađuju brušenjem nakontermičke obrade ili brušenih zupčanika, u cilju dobijanja visokog kvaliteta bočnihpovršina zuba zupčanika. Izvodi se relativnim kotrljanjem dva spregnuta zupčanika, uzneophodna dopunska kretanja i dodatak sredstva za glačanje (tečnosti sa abrazivom).Ovako upareni zupčanici se ugrađuju zajedno u sklop prenosnika (menjača vozila,prenosnika alatnih mašina i sl.).162
  • 169. 13. NOVI POSTUPCI OBRADENove postupke obrade obuhvataju: visokoproduktivni i nekonvencionalni postupci obrade13.1 VISOKOPRODUKTIVNI POSTUPCI OBRADESavremene proizvodne uslove sve više karakteriše razvoj i uvođenje visokoproduktivnihpostupaka obrade rezanjem (slika 13.1), kao što su postupci obrade: na povišenim temperaturama, struganjem alatima za glodanje i visokim brzinama rezanja.Posebno su značajni postupci obrade visokim brzinama rezanja (visokobrzinskipostupci obrade). To su, uglavnom, postupci obrade struganjem i glodanjem sabrzinama rezanja preko 1000 m/min (i do 10000 m/min).Razvoj avionske, raketne, nuklearne i drugih tehnika i industrija zahteva primenu novihmaterijala velike čvrstoće, tvrdoće i otpornosti na visokim temperaturama. Obrada ovihmaterijala je otežana, skoro nemoguća. To je i bio razlog za pojavu postupaka obraderezanjem na povišenim temperaturama sa ciljem da se zagrevanjem materijalasmanji čvrstoća i olakša proces obrade.Zagrevanjem predmeta obrade se, pored smanjenja čvrstoće i tvrdoće, postiže ismanjenje sklonosti ka otvrdnjavanju, koeficijenta trenja, abrazivnog delovanja, sile isnage rezanja i intenziteta habanja. Istovremeno se obezbeđuje i povećanje plastičnostimaterijala, debljine oksidnog sloja (sloja manje čvrstoće i koeficijenta trenja) ipoboljšanje kvaliteta obrade.Obrada struganjem alatima za glodanje se odlikuje povoljnijim oblicima strugotine(zbog prekidnog rezanja), malim brzinama predmeta obrade i mogućnošću optimizacije(značajnog povećanja) brzine rezanja. Alat (vretenasto ili čeono glodalo) izvodi glavnoobrtno i pomoćno pravolinijsko kretanje, a predmet obrade pomoćno obrtno kretanje. Slika 13.1. Obrada struganjem alatom za glodanje
  • 170. Proizvodne tehnologijeVisokobrzinska obradaIstraživanja uticaja brzine rezanja na efekte procesa obrade metala rezanjem supokazala da sa povećanjem brzine rezanja dolazi do značajnog smanjenja otporarezanja i temperature predmeta obrade i alata. Naime, i do 98 % generisane količinetoplote se odvodi strugotinom, tako da su i predmet obrade i alat skoro potpuno hladni.Istovremno se značajno poboljšava i kvalitet obrađene površine (izuzetno sjajnapovršina) i tačnost obrade, jer se obrada odvija izvan oblasti pojave vibracija.Visokobrzinska obrada zahteva razvoj odgovarajućih alatnih mašina i reznih alata. Rečje o mašinama alatkama visoke krutosti i stabilnosti, kod kojih se posebna pažnjaposvećuje podsistemima vreteništa (glavno kretanje sa vrlo velikim brojem obrta i do100.000 o/min), pogona radnog stola (sistema pomoćnog kretanja), upravljačkejedinice, sistema zaštite i sl. Kod reznih alata osnovni zahtevi su u pogledu konstrukcije(velika krutost, malo radijalno bacanje, maksimalna uravnoteženost ...), postavljanja istezanja (tačno pozicioniranje i ponovljivost položaja, laka i brza izmena alata ...) imaterijala i geometrije alata (tvrdi metali, rezna keramika, bornitrid ili polikristalnidijamant, optimalna geometrija, najčešće pozitivan grudni ugao, velika vrednost leđnogugla itd.).Zavisno od vrednosti brzine rezanja visokobrzinski postupci obrade se dele napostupke sa: visokim brzinama rezanja (600 - 1.800 m/min), vrlo visokim brzinama rezanja (1.800 - 18.000 m/min) i ultravisokim brzinama rezanja (preko 18.000 m/min).Obrada visokim brzinama, odnosno visokobrzinsko glodanje je sve više prisutno,njime se obezbeđuje istovremeno visoka produktivnost i visok kvalitet završne obrade,što je posebno značajno kod obrade složenih konfiguracija (gravure alata za kovanje,livenje i presovanje, matrice...). Izvodi se specijalnim glodalima za visokobrzinskuobradu. Zavisnosti postojanosti alata i parametara obrade ukazuju na različit uticajparametara obrade (koraka po zubu, širine glodanja, brzine rezanja i materijala alata)na smanjenje otpora rezanja, poboljšanje kvaliteta površina i tačnosti obrade,povećanje produktivnosti i uštede u vremenu obrade. Zato je neophodno adekvatnoproučavanje problematike i projektovanje optimalnih uslova kako bi se dostigli željeniefekti.13.2 NEKONVENCIONALNI POSTUPCI OBRADEObrada novih materijala klasičnim postupcima obrade je veoma otežana, često inemoguća. Zbog toga se, paralelno sa razvojem novih materijala, razvijaju, usavršavajui uvode novi progresivni postupci obrade, veće produktivnosti i ekonomičnosti prerademetala. Novi, nekonvencionalni postupci obrade (NPO), su postupci kod kojih seuklanjanje viška materijala, izmena oblika, dimenzija i strukture materijalaostvaruje korišćenjem električne, hemijske, svetlosne, magnetne, nuklearne idrugih vidova energije dovedenih neposredno u proces - zonu rezanja.Klasifikacija nekonvencionalnih postupaka obrade je moguća prema: vrsti energije iradnog (prenosnog medijuma), osnovnim mehanizmima uklanjanja viška materijala, tipuizvora energije i slično.164
  • 171. 13. NOVI POSTUPCI OBRADENajčešće se nekonvencoionalni postupci razvrstavaju prema vrsti energije i tipuuklanjanja viška materijala i to na postupke: - ECM - elektrohemijske obrade, - EDM - elektroerozione obrade, - EUS - ultrazvučne obrade, - EBM - obrade elektronskim snopom, - LBM - obrade laserom, - PJM - obrade plazmom, - CM - hemijske obrade, - WJM - obrade vodenim mlazom, - AJM - obrade abrazivnim mlazom, - anodnomehaničke obrade, - obrade u elektromagnetnom polju, - elektrohidraulične obrade, - obrade eksplozijom, - elektromehaničke obrade, - kombinovani postupci obrade i sl.13.2.1 ECM - Elekrohemijska obradaECM (Electrochemical Machining) obrada se zasniva na hemijskim procesima, kojinastaju pri prolasku jednosmerne struje kroz električno kolo između elektrodapotopljenih u elektrolit. Prolaskom jednosmerne struje na anodi (predmetu obrade -slika 13.2) dolazi do anodnog rastvaranja metala i njegovog prelaska u elektrolit.Intenzivnim kretanjem elektrolita rastvoreni metal se uklanja iz zone obrade, a predmetobrade poprima oblik alata - katode. 2 δ R 1- izvor napajanja 4 7 2- potenciometar 3 3- elektrolit 4 V 4- alat - katoda 5 5- anoda - predmet 1 5 obrade U 6 6 - kada radni zazor A 7 - radni zazor a) Princip obrade Kretanje alata Nosač alata i mehanizam za povratni hod Alat (katoda) Profilni Elektrolit alat Strugotina Elektrolit (katoda) Izolacija (pucna) + - Predmet Elektrolit obrade - - + Protok elektrolita Predmet Izolacija obrade b) Elektrohemijsko čišćenje i (anoda) brušenje Slika 13.2. Šematski prikaz postupka ECM obradeOsnovu procesa obrade čine procesi lokalnog anodnog rastvaranja pri prolaskujednosmerne struje visoke gustine (od nekoliko desetina do nekoliko stotina A/cm2),kroz elektrolit (vodeni rastvori kiselina, baza i soli, najčešće natrijum hlorida) koji 165
  • 172. Proizvodne tehnologijecirkuliše. Anodno rastvaranje površinskih slojeva predmeta obrade dovodi do izmenekonfiguracije zazora (veličine 0,05 - 1 mm) između elektroda, preraspodele gustineelektrične struje, izmene hidrodinamičkih i drugih parametara procesa. Intenzivnimkretanjem elektrolita obezbeđuje se odnošenje produkata anodnog rastvaranja iz zoneobrade i kopiranje profila katode na površini anode, stabilnost i visoka proizvodnostobrade, odvođenje toplote i odgovarajuća vrednost ostalih parametara procesa.Elektrohemijska obrada se koristi za izradu delova složene konfiguracije i male krutosti,obradu nepristupačnih površina i visokokvalitetnih materijala sklonih obrazovanjupukotina (silicijum, germanijum, berilijum i sl.), kao i realizaciju drugih proizvodnihoperacija. ECM postupcima obrade se realizaciju operacije bušenja otvora različitihprofila, izrade površina složenih konfiguracija (gravure alata za kovanje, livenje,probijanje, prosecanje, presovanje, kompresorske i turbinske lopatice) i sl.13.2.2 EDM - Elekroeroziona obradaEDM (Electric Discharge Machining) obrada obuhvata postupke obrade metala kodkojih se uklanjanje viška materijala ostvaruje serijom električnih pražnjenjaperiodičnog karaktera, nastalih između alata (katode 1 - slika 13.3) i predmetaobrade (anode 2). Pri odgovarajućem rastojanju alata i predmeta obrade (0,005 - 0,5mm) uspostavlja se električni luk ili iskra (3). Pojava luka ili iskre dovodi do jonizacijeradne tečnosti (dielektrikuma 4), formiranja stuba pražnjenja (jonizujućeg stuba 5),topljenja i isparavanja čestica materijala predmeta obrade. L generator impulsni R 1 4 C 1 A 4 2 U V 2 r 1 Kretanje alata ALAT 3 4 5 (elektr oda) 2 Dielektrikum Sistem za b) Šema procesa dovod zice Predmet žičana elektroda obrade Zazor Predmet Boč ni zazor obrade Dielektrikum Habanje elektrode Alat Rez Elekt ri čno pražnjenje Jonizovani (mikro varnica) dielektrikum } Protok elekt rolita y Kavitaciono formiranje x kratera nakon Zatezanje i Pomeranje predmeta namotavanje Predmet elekt ri čnog pra žnjenja Obradjena obrade `ice obrade površina a) Princip obrade c) Obrada žičanom elektrodom Slika 13.3. Osnovni elementi elektroerozione obradePrekidom pražnjenja (prekidom strujnog kola) dolazi do pucanja jonizujućeg stuba,izbacivanja rastopljenog materijala i njegovog odnošenja iz zone obrade. Hlađenjerastopljenog materijala i odnošenje se ostvaruje dielektrikumom (dejonizovana voda,166
  • 173. 13. NOVI POSTUPCI OBRADEpetrolej, mineralno ulje,...) koji cirkuliše. Naizmenično impulsno pražnjenje obezbeđujerazaranje materijala, prodiranje alata i formiranje profila koji odgovara profilu alata.Elektroerozionim postupcima obrade je moguće realizovati veliki broj proizvodnihoperacija korišćenjem profilisanog ili neprofilisanog alata u vidu pune ili žičaneelektrode (slika 13.3). Otuda se EDM postupci obrade dele na: ♦ EDM postupke obrade punim i ♦ EDM postupke obrade žičanim elektrodama.Oblikovanje površina ostvaruje se kopiranjem oblika alata ili uzajamnim kretanjem alatai predmeta obrade i neprofilisanog alata (žičane elektrode). EDM obrada se koristi uslučajevima kada je mehanička obrada nemoguća ili krajnje otežana, pri obradi tvrđihmaterijala (čelika otpornih na visoke temperature, koroziju i sl.), izradi otvora malogprečnika (0,1 - 1 mm), otvora i proizvoda složene konfiguracije itd.13.2.3 EUS - Ultrazvučna obradaUltrazvučno oscilovanje alata se može iskoristiti za uklanjanje viška materijala(dimenzionalna obrada) ili poboljšanje efektivnosti konvencionalnih i nekonven-cionalnih postupaka obrade (obrade rezanjem i deformisanjem, elektrohemijske,elektroerozione, hemijske i drugih postupaka obrade). U savremenim proizvodnimuslovima postupci ultrazvučne obrade (Electric Ultrasonic Machining - EUS - slika 13.4)se koriste za izradu proizvoda bilo koje konfiguracije, posebno proizvoda od tvrdih isuper tvrdih materijala (izolacioni materijali, elementi elektronike itd.), čišćenje,zavarivanje i lemljenje, itd. princip razaranja alat Visoko frekventni oscilator Emulzija sa predmet obrade abrazivom sonotroda Alat Protok Predmet obrade predmet alat obrade Slika 13.4. Principijelna šema ultrazvučne obradeUltrazvučna obrada je proces obrade kod kojeg se koriste zrna brusnog materijala(abraziva). Energija potrebna za proces obrade se formira preko izvora vibracija iprenosi na abrazivna zrna, koja udarom o predmet obrade, postavljen u kadu saabrazivnom suspenzijom (najčešće vodeni rastvor brusnog materijala), dovode dorazaranja površinskih slojeva i formiranja konfiguracije predmeta obrade u skladu sakonfiguracijom alata. Relativno visok intenzitet procesa obezbeđuje se visokomfrekvencijom oscilovanja alata (18 - 25 kHz) i velikom količinom zrna brusnog materijala 2koja se nalaze u procesu (30000 - 100000 zrna/cm ). Prodiranjem zrna abraziva, poddejstvom ultrazvučnih vibracija, u materijal predmeta obrade dolazi do nastanka iširenja mikro i makropukotina koje se međusobno presecaju formirajući mehaničkioslabljen sloj koji se relativno lako razara, uz pojavu produkata obrade.Ultrazvučna obrada se koristi pri realizaciji proizvodnih operacija kao što su: sečenje,glodanje, struganje, bušenje, brušenje, izrada navoja i obrada delova složenih 167
  • 174. Proizvodne tehnologijekonfiguracija (gravure alata za kovanje i presovanje) itd. Pored realizacije pomenutihoperacija ultrazvuk se koristi i za povećanje efikasnosti drugih postupaka obrade iizvođenje drugih operacija kao što su zavarivanje, lemljenje, ispitivanje materijala,identifikacija i defektoskopija različitih parametara i procesa itd.13.2.4 LBM - Obrada laseromRazvojem lasera stvoreni su uslovi za razvoj različitih postupaka obrade laserom (LaserBeam Machining - LBM). Usmeravanjem laserskog snopa na predmet obrade (slika13.5) moguće je izvesti veliki broj proizvodnih operacija, kao što su bušenje, sečenje,otvrdnjavanje, nanošenje prevlaka, zavarivanje itd. Zahvaljujući isključivo visokomusmerenju - fokusiranju snopa (na površinu reda 10-6 mm2), visokoj gustini energijesnopa (do 108 kW/mm2), mogućnosti jednostavnog upravljanja laserskim snopom iobrade u različitim sredinama, obrada laserom dobija sve veći značaj i ima nizprednosti. 100% nepropustno laserski snop ogledalo Fleš lampa Laser sočivo za fokusiranje Laserska cev radni gas Propustno ogledalo O2 ili N 2 Laserski snop Sočivo predmet obrade Vp Predmet obrade Slika 13.5. Principijelna šema formiranja laserskog snopaZa realizaciju proizvodnih operacija obrade laserom najčešće se koriste čvrsti rubinski igasoviti (CO2) laserski uređaji.13.2.5 PJM - Obrada plazmomObrada plazmom (Plasma Jet Machining - PJM, slika 13.6) se koristi za realizacijuproizvodnih operacija koje zahtevaju visoku koncentraciju toplotne energije. Tosu procesi topljenja, zavarivanja, sečenja metala i nemetala, nanošenja prevlaka,topljenje itd. Propuštanjem plazma gasova (radnih gasova kao što su argon,vodonik, kiseonik i sl.) preko električnog luka, stvorenog između anode i katode,formira se buktinja - plazma. Plazma je, u suštini, svaka materija zagrejana na visokutemperaturu dovoljnu da se pretvori u jonizovano gasno stanje (četvrto agregatnostanje). U takvom stanju materija se ponaša po zakonima karakterističnim za normalnegasove, a njene osnovne karakteristike su: veoma visoka temperatura pojedinih zona,energetska nestabilnost, elektroprovodljivost, vrlo velika brzina kretanja čestica kojesačinjavaju plazmu itd.Pri nanošenju prevlaka dodatni materijal (materijal prevlake) se, u vidu praha, dovodi uspecijalno oblikovani gorionik ili u obliku žice na vrh mlaznice gorionika. Prah se, u strujiplazme, pretvara u tečno stanje i pada u vidu kapljica na osnovni materijal, razliva ponjemu i formira prevlaku koja može biti naneta na metale i nemetale.168
  • 175. 13. NOVI POSTUPCI OBRADE plazma gas katoda Katoda _ Telo gorionika, anoda + Spolja šnji oklop Gorionik anoda Primarni gas mlaznice Položaj > 20000 K Plazmeni luk 17000 - 20000 K Sekundarni gas luk plazme 15000 - 17000 K Predmet obrade 10000 - 15000 K Odstranjivanje rastopljenog metala predmet obrade Širina reza Slika 13.6. Šematski prikaz luka plazme i temperaturnih zona13.2.6 CM - Hemijska obradaHemijske metode obrade materijala (Chemical Machining - CM) su metode zasnovanena uklanjanju viška materijala međudejstvima materijala predmeta obrade i radnetečnosti (vodeni rastvori sumporne, fosforne, azotne, sone i drugih kiselina, baza ili soli)unutar kupatila (slika 13.7). Predmet NaOH obrade ili H2SO 4 1. 2. Predmet Fotorezistentni sloj obrade (za štitni sloj) 3. 4. Negativ Ultraviolentno svetlo 6. 5. Radna Za štitni teč nost sloj 7. 8. Ispiranje Proizvod Slika 13.7. Principijelna šema hemijske obradePovršine koje se ne obrađuju (nagrizaju) štite se zaštitnim slojem (različite vrste boja ilakova, specijalne lepljive trake, gumene ili galvanske prevlake itd.). Očišćen i zaštićenpredmet obrade se stavlja u kadu sa radnom tečnošću. Na nezaštićenim delovimapovršine dolazi do rastvaranja materijala i njegovog uklanjanja. Hemijska obrada sekoristi za izvođenje proizvodnih operacija kao što su duboko konturno nagrizanje ilihemijsko glodanje, hemijsko poliranje i olakšanje predmeta obrade na neopterećenim ilislabo opterećenim delovima, bez promene mehaničkih karakteristika (krutosti,stabilnosti i sl.), itd.13.2.7 AJM i WJM obradaHidromehaničke metode obrade, obrade abrazivnim (AJM) ili vodenim mlazom(WJM), se koriste za hidromehaničko rezanje i oblikovanje lima. Predstavljaju 169
  • 176. Proizvodne tehnologijeprogesivne metode zasnovane na korišćenju energije razaranja koju poseduje mlaztečnosti velike brzine i visokog pritiska. Primenom hidrauličnih instalacija snage 8 - 80kW visokog pritiska (150 - 1000 MPa i više) i brzine strujanja tečnosti (vode sa ili bezabraziva) stvaraju se uslovi za sečenje i isecanje različitih konfiguracija na predmetimaizrađenim od metala i nemetala (slika 13.8). p p p pvode - oko 200 - 300 MPa dc > 0,25 mm da Q vode - oko 2-6 l/min da = 0,8 - 2 mm Q abr az - oko 0,2 - 1,5 kg/min dc l pvode - oko 400 MPa dc dc < 0,3 mm l Q vode - oko 2,8 l/min a) Obrada vodenim mlazom b) Obrada abrazivnim mlazom Slika 13.8. AJM i WJM obrada13.2.8 Ostali NPO obradeU grupu ostalih nekonvencionalnih postupaka se mogu ubrojati anodnomehaničkaobrada, obrada u elektromagnetnom polju, elektrohidraulična obrada, oblikovanjeeksplozijom, elektromehanička obrada, vibraciona obrada, obrada rezanjem sazagrevanjem, oblikovanje gumom, kombinovani postupci obrade (hemijskomehanička,ultrazvučnoelektro-hemijska, elektroeroziono-hemijska, elektroerozionomehanička i sl.)itd.170
  • 177. LITERATURA1. Lazić, M., Tehnologija obrade metala rezanje, Mašinski fakultet, Kragujevc, 2002.2. Lazić, M., Nedić, B., Mitrović, B. Tehnologija obrade metala rezanjem, Izbor režima obrade, Mašinski fakultet, Kragujevac, 2002.3. Nedić, B., Tadić, B., Obrada metala rezanjem, proračun elemenata režima obrade, Zbirka zadataka, skripta, Mašinski fakultet, Kragujevac, 2000.4. Ivković B., Obrada metala rezanjem, Jugoslovensko društvo za tribologiju, Kragujevac, 1994.
  • 178. PRILOG 1 PITANJA ZA KOLOKVIJUM IZ PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA - OMR (2009)1. Šta znači pojam tehnologija? Nabrojati osnovne tehnologije. Šta je tehnologija obrade?2. Obrada prosecanjem pripada tehnologijama obrade 1 - bez skidanja strugotine; 2 - sa skidanjem strugotine Obrada otvora bušenjem pripada tehnologijama obrade 1 - bez skidanja strugotine; 2 - sa skidanjem strugotine Obrada otvora brušenjem pripada tehnologijama obrade 1 - bez skidanja strugotine; 2 - sa skidanjem strugotine3. Nabrojati osnovne postupke obrade metala rezanjem, skicirati najmanje jedan postupak obrade.4. Šta je obrađivana , šta obrađena površina, a šta površina rezanja?5. Navesti tehnološke parametre obrade, objasniti šta je dubina rezanja, šta je korak (posmak), a šta brzina rezanja?6. Šta je glavno kretanje i kako se dešiniše? Šta je pomoćno kretanje i kako se definiše?7. Šta je leđni a šta grudni ugao reznog alata? Skicirati osnovnu geometriju reznog klina alata.8. Objasniti šta su: tehnološki proces, tehnološki postupak, tehnološka operacija, zahvat.9. Izvršiti podelu alata prema vrsti obrade.10. Nacrtati i objasniti dijagram uticaja temperature na mehaničke karakteristike alatnog materijala.11. Navesti osnovne karakteristike tvrdih metala.12. Šta su pomoćni pribori i koja im je namena?13. Objasniti mehanizam formiranja strugotine.14. Kada nastaje prekidna a kada neprekidna strugotina? Kada nastaje naslaga na reznom klinu i objasniti njen uticaj na alat?15. Navesti toplotne izvore u zoni rezanja, nacrtati.16. Navesti toplotne ponore u zoni rezanja, nacrtati.17. Navesti mehanizme habanja reznih alata i objasniti atheziono habanje alata.18. Nacrtati osnovni oblik habanja reznog klina alata i nacrtati krive habanja, intenziteta i otpornosti na habanje.19. Navesti osnovne zadatke sredstva za hlađenje i podmazivanje.20. Navesti osnovne grupe sredstava za hlađenje i podmazivanje.21. Šta je tačnost obrade i čime je uslovljena? Navesti pokazatelje kvaliteta obrađene površine.22. Šta je hrapavost obrađene površine? Koji su osnovni parametri hrapavosti?23. Šta je postojanost alata? Šta je ekonomična postojanost alata?24. Navesti proizvodne operacije u obradi struganjem.25. Izvršiti podelu alata za struganje na osnovu vrste obrade.26. Šta čini reznu geometriju alata u obradi struganjem?27. Koji materijali se koriste za izradu alata u obradi struganjem?28. Kako se određuje glavno vreme obrade kod struganjem?29. Eksploatacione karakteristike mašina u obradi struganjem.30. Navesti proizvodne operacije u obradi bušenjem i izvršiti podelu alata za bušenje na osnovu vrste obrade.31. Šta čini reznu geometriju alata u obradi bušenjem?32. Koji materijali se koriste za izradu alata u obradi bušenjem?33. Kako se određuje glavno vreme obrade kod bušenja?34. Eksploatacione karakteristike mašina u obradi bušenja.35. Navesti proizvodne operacije u obradi glodanjem i izvršiti podelu alata za glodanje na osnovu vrste obrade.
  • 179. 36. Koji materijali se koriste za izradu alata u obradi glodanjem?37. Navesti parametre režima obrade kod glodanja.38. Kako se određuje glavno vreme obrade kod glodanja?39. Eksploatacione karakteristike mašina u obradi glodanjem.40. Navesti proizvodne operacije prema tipu mašine u obradi testerisanjem. Izvršiti podelu alata za testerisanje.41. Navesti osnovna kretanja kod obrade rendisanjem i ko ih izvodi?42. Navesti proizvodne operacije u obradi rendisanjem.43. Izvršiti podelu mašina u obradi rendisanjem i navesti osnovne karakteristike mašina u obradi rendisanjem.44. Navesti proizvodne operacije u obradi provlačenjem. Izvršiti podelu i navesti osnovne karakteristike mašina u obradi provlačenjem.45. Navesti proizvodne operacije u obradi brušenjem.46. Izvršiti podelu alata za brušenje na osnovu namene.47. Šta čini rezni rezne elemente alata u obradi brušenjem?48. Koji materijali se koriste za izradu alata u obradi brušenjem?49. Navesti parametre režima obrade kod brušenja.50. Kako se određuje glavno vreme obrade kod brušenja?Student polaže jedan kolokvijum iz oblasti PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA - OMR, na komeiz ove grupe pitanja dobija test sa 10 pitanja.
  • 180. PRILOG 2 PITANJA ZA ZAVRŠNI ISPIT IZ PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA - OMR (2009) 1. Postupci obrade metala rezanjem 2. Navesti i objasniti tehnološke i geometrijske parametre obrade 3. Osnovna geometrija reznog alata 4. Alatni materijali 5. Pomoćni pribori, uloga, klasifikacija, primeri (skicirati nekoliko pribora) 6. Sredstva za merenje i kontrolu, primeri (skicirati nekoliko merila) 7. Objasniti mehanizam nastanka strugotine i zonu smicanja. 8. Priroda triboloških procesa 9. Otpori rezanja pri ortogonalnom rezanju 10. Toplotni izvori i toplotni ponori 11. Habanje reznih elemenata alata, kriva habanja. 12. Troškovi obrade 13. Izrada navoja 14. Ozubljenje 15. Nekonvencionalni postupci obradeNa završnom ispiti student izvlači jedno pitanje iz ove grupe pitanja.