Post on 16-Jan-2016
description
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Obrada odvajanjem kao sustav
Nacrti, CAD model, tolerancije, kvaliteta površine, program
Pripremak(Sirovac)
Izradak(Obrađeni dio)
A L A T N I S T R O J
O B R A D A K A L A T
SHIP
Proces rezanja definiran je sučeljem alata i obratka
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Teorija rezanja ili mehanika rezanja
Dio obrade odvajanjem koji istražuje utjecaj
uvjeta obrade na tijek i način nastajanja
odvojene čestice, te sile, naprezanja i
defrormacije koje se pri tome javljaju.
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
obradak
alat
područje kontakta na prednjoj površini alata ili
sekundarna (smična) zona
primarna smična zona
područje kontakta na stražnjoj površini alata ili
tercijarna zona
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
obradak
alat
sekundarnaravnina smicanja
smičnaravnina
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
h
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
h
h - debljina rezanja (dubina rezanja - ap)
“Card model” – model elementarnih lamela
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
“Card model” – model elementarnih lamela
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
h
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
“Card model” – model elementarnih lamela
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
h
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
“Card model” – model elementarnih lamela
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
h
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
“Card model” – model elementarnih lamela
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
h
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
“Card model” – model elementarnih lamela
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
h
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
“Card model”
h
h1
h
h1
- debjina rezanja
- debljina odvojene čestice
“Card model” - model elementarnih lamela i jedne smične ravnine
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Formiranje odvojene čestice – simulacijaBrzina deformacije u smičnoj zoni, vdef
ALAT
OBRADAK
sekundarna smična zona
primarna smična zona
Odvojenačestica
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Formiranje odvojene čestice - simulacija
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Osnovne pretpostavke (preduvjeti) ortogonalnog rezanja:
• brzina rezanja okomita je na glavnu oštricu i na posmičnu brzinu rezanja;
• glavna oštrica šira je od širine obrade.
• nema trenja na stražnjoj površini alata;
• smicanje se dogadja u ravnini;
• jednolika raspodjela naprezanja;
Ortogonalno rezanje - pretpostavke
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
1L
1b
L
L
1b
b
Koeficijenti deformacije
h
h1h
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
h
L
bh1
b1
L1
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
obradak
alat
h
h1
sin
tg
cos
sin
)cos(
sinx
)2/sin(x
h
h1
Koeficijenti deformacije
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
TROKUT BRZINA
(hodogram brzina)
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
(/2-)
(/2-+) vsh
vc
v
obradak
alat
sekundarnaravnina smicanja
smičnaravnina
h
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
a) b) c)
a) - lomljena (elementarna) odvojena čestica
b) - nasječena (lamelarna) odvojena čestica (više lamela zajedno)
c) - tekuća (kontinuirana) odvojena čestica
Oblici odovojene čestice
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Posmak
Dubina obrade
Oblik odvojene čestice – ovisnost o dubini obrade, ap, i posmaku, f
f
ag p - vitkost odvojene čestice
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
a) Lomljena i segmentirana b) Kontinuirana (nekontinuirana)
Oblik odvojene čestice – foto prikaz
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Lomaččestice
Reznialat
Odvojenačestica
Zona smicanja(smična zona)
Obradak
Oblik odvojene čestice – vanjski lomač
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
Oblik odvojene čestice – integrirani lomač
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Naslaga
RezniAlat
Naslaga
Obradak
Odvojenačestica
Naslaga
Naslaga (naljepak) na prednjoj površini alata
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Formiranje i kidanje naljepka
Naslaga – faze nastajanja
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Vc, m/s
+
-
Naslaga – područje formiranja
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Fp
Fsh
FR
F
F n
alat
FshN
Fc
sh
Fc - glavna sila rezanja
Fp - pasivna (natražna) sila
Fsh – tang. sila u ravnini smicanja
FshN - norm. sila u ravnini smicanja
F - tangencijalna sila na p.p.a.
FN - normalna sila na p.p.a.
NR FFF
shNshR FFF
I)
II)
III)
p.p.a. – prednja površina alata
pcR FFF
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
Sile rezanja – ortogonalno rezanje (Merchant )
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
γN
γ
F
Fρtgμ
shN
shshsh F
Ftg
- koeficijent trenja na prednjoj površini alata
- koeficijent trenja u ravnini smicanja
Koeficijenti trenja
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
pfcR FFFF
222pfcR FFFF
Sile rezanja – koso rezanje
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
yxpp
xxff
zxcc
hbkF
hbkF
hbkF
111
111
111 kc1x1- specifična glavna sila (dobije se pri b=h=1 mm)
kf1x1- specifična posmična sila (dobije se pri b=h=1 mm)
kp1x1- specifična pasivna sila (dobije se pri b=h=1 mm)
b – širina odvojene čestice; b=ap/sin r
h – debljina odvojene čestice; h=fsin r
1-z; 1-y; 1-x - eksponenti ovisni o materijalu obratka
.konstA
Fk cc
Nema jedinstvene specifične sile ovisne o materijalu obratka, već se ona, pored ostaloga, mijenja i s paramterima obrade
Najčešće se primjenjuje Kienzle-ov model izračuna sila rezanja:
Sile rezanja – Kienzle-ov model
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
co
cs
co
PP
P
PPP
Kod uzdužnog tokarenja
ccc
ffpp
vFP
vFvF
0;0
ppffccc
FFFc
vFvFvFP
PPPPpfc
Snaga kod procesa obrade odvajanjem
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
54321 WWWWWW
Rad potreban za deformacijui formiranje odvojene čestice
70-85%
Rad potreban za savladavnje trenja
15-30%
Rad kod procesa obrade odvajanjem
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
tvFQ Uz pretpostavku da nema gubitaka
obradak
alat
Glavni izvori topline:
• Qd, deformacija i
• Qtr, trenje na prednjoj i
trenje na stražnjoj površini alata
Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Q, %
vc
Qd
Qtr
Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem – udjeli
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Nastala toplina se
prenosi na:
• odvojenu česticu, Qoč
• alat, Qal
• obradak, Qob
obaloč QQQQ
Qo
č
Qob
Q, %Qa
l
100
vc
Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem-raspodjela
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Toplinska bilanca
obaločtrd QQQQQ
Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem - bilanca
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem
Razmatranja:
a) SHIP
b) utjecaj brzine (vrsta SHIP-a, temp., tlak SHIP-a, ...)
c) distribucija temperatura
d) Ekologija - Dry machining
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Svrha uporabe ili tehnološke funkcije SHIP-a
1. Podmazivanje površina alata na kojima se razvija trenje.
2. Hlađenje alata i obratka, čime se sprečava povećanje temperature i usporava proces trošenja alata (ili omogućuje obrada većim brzinama)
3. Odvođenje (ispiranje) odvojenih čestica i prašine s alata i obratka, čime se smanjuje trošenje alata i poboljšava kvaliteta obrađene površine.
4. Smanjenje sila rezanja.
5. Kemijska zaštita obrađene površine od štetnog djelovanaj okoline (zbnog toga SHIP treba imati antikorozijska svojstva).
SHIP – sredstva (tekućine) za hlađenje, ispiranje i podmazivanje
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
SHIP – sredstva (tekućine) za hlađenje, ispiranje i podmazivanje
Vrste SHIP-a
• Tekućine koje imaju primarno svojstvo hlađenja, a sekundarno (samo djelomično) svojstvo podmazivanja. U ovu skupinu pripadaju vodeni rastvori (vodene emulzije).
• Tekućine koje imaju primarno svojstvo podmazivanja, a sekundarno (samo djelomično) svojstvo hlađenja. U ovu skupinu pripadaju mineralna, biljna i životinjska ulja, petrolej i sl.
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem-raspodjela
Izbor SHIP-a
Izbor SHIP-a ovisi o više faktora, među kojima su najznačajniji:
materijal obratka;
materijal alata;
vrsta i uvjeti obrade;
parametri obrade (može se reći, načelno, da veća brzina zahtjeva veće hlađenje, a veća dubina obrade zahtjeva viskoznija ulja);
cijena
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
SHIP – sredstva (tekućine) za hlađenje, ispiranje i podmazivanje
Napomene
Primjena SHIP-a nije moguća u svim situacijama, a ponekad je i štetna. Novi materijali za izradu alata imaju izvrsnu temperaturnu postojanost, pa hlađenje zbog tog razloga nije nužno. Razvijaju se “suhe” obrade (DRY machining) i obrade s minimalnom upotrebom SHIP-a (NEAR DRY machining i MQL)Sve više pažnje posvećuje se SHIP-u u smislu zaštite okoliša. Bez obzira na povoljno djelovanje SHIP-a na produljenje postojanosti alata, SHIP-ovi s dodacima Cl se više ne upotrebljavaju zbog dokazanog kancerogenog djelovanja na čovjeka.U sredinama koje su, u smislu zaštite primjereno organizirane, odvojena čestica se prije deponiranja (prije nego napušta pogon), a u cilju reciklaže, mora ispirati, a SHIP-ovi se moraju na odgovarajući način zbrinjavati (biorazgradivost).
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
SHIP – sredstva (tekućine) za hlađenje, ispiranje i podmazivanje
Način dovođenja SHIP-a
Slobodni mlaz Pod niskim tlakom Pod visokim tlakom (zahtijeva zaštitu radnog prostora) U struji zraka (sve češće) Hlađenje uvijek treba biti ravnomjerno;početak hlađenja treba biti prije prvog kontakta alata i obratka;SHIP treba dovesti na pravu lokaciju.
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem
FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO
SHIP – sredstva (tekućine) za hlađenje, ispiranje i podmazivanje
OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem