Peto i Sesto Predavanje

FSB, Proizvodno inženjerstvo, OS

PETO PREDAVANJE

OBRADA ODVAJANJEM


OBRADA ODVAJANJEM

Teorija rezanja-osnovni pojmovi.

Nastajanje i deformacija odvojene čestice.

Koeficijenti deformacije: θa, θb i θl.

Trokut brzina (hodogram brzina).

Relativno smicanje: γč=f(∆s, ∆x), γč=f (vsh, vshn) i γč=f(θ).

Brzina deformacije, vdef

Oblik odvojene čestice

Naslaga (naljepak) na prednjoj površini alata – BUE

Toplinske pojave kod procesa obrade odvajanjem

Sadržaj prethodnih predavanja


Sile rezanja kod tokarenja.

Sile rezanja kod glodanja.

Merchant-ova kružnica sila.

Sile rezanja i koeficijenti trenja kod ortogonalnog rezanja.

OBRADA ODVAJANJEM

Sadržaj prethodnog predavanja


OBRADA ODVAJANJEM

pfcR FFFF ++=

222pfcR FFFF ++=

Sile rezanja – koso rezanje


OBRADA ODVAJANJEM

yxpp

xxff

zxcc

hbkF

hbkFhbkF

−

−

−

⋅⋅=

⋅⋅=

⋅⋅=

111

111

111

; kc1x1- specifična glavna sila (pri b=h=1 mm)

; kf1x1- specifična posmična sila (pri b=h=1 mm)

; kp1x1- specifična pasivna sila (pri b=h=1 mm)

b – širina odvojene čestice; b=ap/sin κr

h – debljina odvojene čestice; h=f⋅sin κr

1-z; 1-y; 1-x - eksponenti ovisni o materijalu obratka

.konstAFk c

c ≠=Nema jedinstvene specifične sile ovisne o materijalu obratka, već se ona, pored ostaloga, mijenja i s parametrima obrade.

Najčešće se primjenjuje Kienzle-ov model izračuna sila rezanja:

Sile rezanja – Kienzle-ov model

ap

f

rχ


Kv – koeficijent utjecaja brzine rezanja

kγ - koeficijent utjecaja kuta prednje površine

Kw - koeficijent utjecaja istrošenja

Ka - koeficijent utjecaja materijala reznog alata

Pored specifične sile rezanja, presjeka odvojene čestice i debljine odvojene čestice, na sile rezanja utječe i niz drugih faktora čiji utjecaj se kvantificira koeficijentima (faktorima) utjecaja, a medju njima su najvažniji:

Sile rezanja – Kienzle-ov model

twvcc kkkkkAF γ0=

OBRADA ODVAJANJEM


OBRADA ODVAJANJEM

Mjerenje sila rezanja – tokarenje

Fc – glavna sila rezanja

Ff – posmična sila

Fp – pasivna sila


OBRADA ODVAJANJEM

Mjerenje sila rezanja – glodanje


Ffn – normalna posmična sila

Fp – pasivna sila

M - okretni moment


OBRADA ODVAJANJEM

Mjerenje sila rezanja – glodanje/bušenje


Fx, Fy – sile u ravnini obrade

M – moment na glavnom vretenu


OBRADA ODVAJANJEM

Mjerenje sila rezanja – bušenje

Fp, Ff – pasivna i posmična sila

M – moment na glavnom vretenu(moment bušenja)

Fx, Fy – pasivne sile


OBRADA ODVAJANJEM

Mjerenje sila rezanja – brušenje

Ft – tangencijalna sila

Fn – normalna sila

Faxial – aksijalna sila


F

Fh

Fv

F Fv

Istosmjerno obodno glodanjeProtusmjerno obodno glodanje

Sile rezanja kod glodanja – raspored sila

abFsz

F sz m

ax30° 60°

http://www.cours.polymtl.ca/mec4530/AnimEng/AnglesForces.swf

Fh

OBRADA ODVAJANJEM


Fp

Fsh

FR

ρ

Fγ

Fγ n

φ

γ

ω

alat

FshN

Fc

ρsh

Fc - glavna sila rezanja

Fp - pasivna (natražna) sila

Fsh – tang. sila u ravnini smicanja

FshN - norm. sila u ravnini smicanja

F γ - tangencijalna sila na p.p.a.

FγN - normalna sila na p.p.a.

NR FFF γγ +=

shNshR FFF +=

I)

II)

III)

p.p.a. – prednja površina alata

pcR FFF +=

Sile rezanja - Merchant

OBRADA ODVAJANJEM


γγ

tgFFFtgF

FF

ρtgμpc

pc

γN

γ

−

+===

- koeficijent trenja na p.p. alata

- koeficijent trenja u ravnini smicanja

pc

pc

shN

shshsh FtgF

tgFFFFtgμ

+

−===

φφ

ρ

Koeficijenti trenja

OBRADA ODVAJANJEM


klizanjespajanje

duljina kontakta na prednjoj površini alata

Tlačna napezanja na prednjoj površini alata

OBRADA ODVAJANJEM

Naprezanja na prednjoj površini alata


HIPOTEZA

U uvjetima kada nema vanjskihograničenja (jedna od pretpostavkiortogonalnog rezanja), smičnaravnina će se postaviti tako da silapotrebna za smicanje bude najmanja.

sh

shsh A

F=τ

Kut smične ravnine - Merchant

OBRADA ODVAJANJEM

Fp

Fsh

FR ρ

Fγ

Fγ N

φ

γ

ω

Fc


ωcos⋅= Rsh FF

( )γρφω −+=

sh

shsh A

F=τ

φφ sinsinAba

A psh =

⋅=

- sila smicanja kao funkcija rezultatne sile

- tangencijalna naprezanja u smičnoj ravnini

- površina presjeka u ravnini smicanja


OBRADA ODVAJANJEM


( )[ ] ( )[ ]{ }φγρφφγρφφτ coscossinsin ⋅−++⋅−+−⋅=

AF

dd Rsh

( )[ ] 02cos0 =−+⋅⇒= γρφφτ

AF

dd Rsh

224ργπφ −+= KOMENTAR !!!

( )[ ] ( )[ ] φγρφ

φ

γρφτ sincos

sin

cos⋅−+⋅=

−+⋅=

AF

AF RR

sh


OBRADA ODVAJANJEM



OBRADA ODVAJANJEM

φsinAAsh =

sh

shsh A

F=τ

( )[ ] ( )[ ] φγρφ

φ

γρφτ sincos

sin

cos⋅−+⋅=

−+⋅=

AF

AF RR

sh

τ sh,N

/mm

2

21451000 mmANFR =°== ;; ρ

sh

shsh A

F=τ

γ=-10°

γ=0°

γ=10°

γ=20°

0

50

100

150

200

250

300

350

0 10 20 30 40 50 60 70

kut smicanja,

napr

ezan

ja u

ravn

ini s

mic

anja

,

φ

γ=-10°

γ=0°

γ=10°

γ=20°


HIPOTEZA:

U uvjetima kada nema vanjskih ograničenja (to jejedna od pretpostavki ortogonalnog rezanja),smična ravnina će se postaviti tako da ukupnoutrošena energija u sustavu bude minimalna.

Kut smične ravnine – teorija minimalne energije(Lee i Shafer)

OBRADA ODVAJANJEM


Zanemarujući trenje na stražnjoj površini alata (pretpostavkaorogonalnog rezanja), ukupna energija utrošena u sustavu je sumaenergije utrošene smičnoj zoni, Esh, i energije utrošene na prednjojpovršini alata Eγ,.

γEEE sh +=

Koristeći mogućnost da se energija izrazi pomoću rada dobije se:

γWWW sh +=

tvFtvFW shsh ⋅⋅+⋅⋅= γγ

Kut smične ravnine – teorija minimalne energije

OBRADA ODVAJANJEM


Deriviranjem rada po vremenu dobije se pojednostavljena jednadžba,odnosno promatranje se svodi na analizu utroška snage:

γγγ vFvF

dtdW

dtdW

dtdW

shshsh ⋅+⋅=+=

shshsh vF

dtdW

⋅=

γγγ vF

dtdW

⋅=


OBRADA ODVAJANJEM


Sila u ravnini smicanja, Fsh, može se prikazati kao umnožak specifične sile, ksh, i presjeka odvojene čestice u ravnini smicanja, Ash :

φsin1

⋅⋅⋅=⋅= pshshshsh abkAkF

( )γφγ−

⋅=cos

coscsh vv

⋅=⇒= °

φγ

cos10 csh vvza

( ) ( )γφφγ

γφγ

φ −⋅⋅⋅⋅⋅=

−⋅⋅⋅⋅=

cossincos

coscos

sin1

cpshcpshsh vabkvabk

dtdW


OBRADA ODVAJANJEM


1Kvabk cpsh =⋅⋅⋅Uz:

( )γφφγ

−⋅⋅=

cossincos

1Kdt

dWshDobije se:

Drugi dio izraza, tj: ( )γφφγ

−⋅cossincos predstavlja relativno smicanje γc

22γπφ +=Ovaj dio utroška energije daje najmanji iznos

pri poznatom uvjetu, tj pri:


(ksh, b, ap i vc su konstante)

OBRADA ODVAJANJEM



Drugi dio energije koja se troši u procesu rezanja jeenergija potrebna za savladavanje otpora na prednjojpovršini alata, Wγ. Analogno objašnjenju za silusmicanja, sila na prednjoj površini alata, Fγ , može seprikazati kao produkt specifične sile na prednjoj površini,kγ , i površine dodira čestice i prednje površine alata, Aγ.

LbkAkF ⋅⋅=⋅= γγγγ

OBRADA ODVAJANJEM



Obzirom da svojstva materijala obratka, kao ni naprezanja kojima ječestica izložena na prednjoj površini alata i u ravnini smicanja, nisujednaka, specifična sila na prednjoj površini alata, kγ , je manja odspecifične sile u ravnini smicanja, ksh. Prema eksperimentalnimistraživanjima može se uzeti da je kγ ≈ 0,6⋅ksh. Površina dodira odvojenečestice i prednje površine alata jednaka je umnošku širine obrade b iduljine dodira na prednjoj površini alata, L.

( )γφφ

γ −⋅=cos

sincvv ( )φγ γ tgvvza c ⋅== °0

bLA =γ

shkk 6,0≈γ

OBRADA ODVAJANJEM



( )γφφ

γγ

−⋅⋅⋅⋅=cos

sincvLbk

dtdW

Uvrštavanjem prethodnih izraza u izraz za energiju utrošenuna prednjoj površini alata, dobije se jednadžba koja predstavljaudio snage koji se troši na prednjoj površini alata:

OBRADA ODVAJANJEM


Uz pretpostavku da su specifična sila, širina obrade, duljinadodira na prednjoj površini alata i brzina rezanja konstantneveličine, može se usvojiti:

2KvLbk c =⋅⋅⋅γ

Jednadžba za utrošak energije na prednjoj površini alata može se napisati pojednostavljeno

( ) )0(;cos

sin22 φγ

γφφ γγ tgK

dtdW

zaKdt

dW⋅=⇒°=

−⋅=


OBRADA ODVAJANJEM


Ako se zbog analize utjecaja duljine dodira na prednjoj površini alata, L, isti izostavi iz konstante K2, dobije se sljedeća jednadžba:

( ) )0(;cos

sin '2

'2 φγ

γφφ γγ tgLK

dtdW

zaLKdt

dW⋅⋅=⇒°=

−⋅⋅=

Udio energije koji se troši na prednjoj površini alata proporcionalanje konstanti K2

' , duljini dodira na prednjoj površini alata, L, i tangensu kuta φ.


OBRADA ODVAJANJEM


cpsh vabkK ⋅⋅⋅=1

Uz ekperimentalni podatak da je kγ≈0.6⋅ ksh, te povezujući izraze za konstante K1 i K2, dobije se:

cvLbkK ⋅⋅⋅= γ2

paLKK ⋅⋅= 12 6.0

LKK ⋅= 12 6.0Za slučaj kada je ap=1, dobije se:


OBRADA ODVAJANJEM


( ) ( )γφφ

γφφγ

−⋅⋅+

−⋅⋅=

cossin6.0

cossincos

11 LKKdt

dW

Jednadžba ukupnog utroška energije:

γγγ vFvF

dtdW

dtdW

dtdW

shshsh ⋅+⋅=+=

može se sada pisati kao:


OBRADA ODVAJANJEM



dtdW

dtdWdt

dW

sh

γ0

2

4

6

8

10

0 15 30 45 60 75 90kut ravnine smicanja,

ener

gija

reza

nja

(kva

litat

ivno

)

___

___

___

Ovisnost utroška enrgije o kutu ravnine smicanja, φ, za γ=0°

OBRADA ODVAJANJEM

φ


Donja krivulja predstavlja udio energije potrošen na prednjojpovršini alata, srednja krivulja predstavlja udio energije utrošen uravnini smicanja, a gornja krivulja je suma prethodne dvije. Premagornjoj krivulji, optimalna vrijednost kuta ravnine smicanja,odnosno kuta kod kojeg je ukupni utrošak energije najmanji (zaγ=0), nalazi se u području između 30 i 45°.

Točna vrijednost kuta ravnine smicanja pri kojem se ostvarinajmanji utrošak energije može se odrediti analitički, deriviranjemizraza za ukupno utrošenu energiju.


OBRADA ODVAJANJEM


( ) ( )[ ]( )

( ) ( )( )γφ

γφφγφφγφφ

γγφφγφφφ

−−+−

⋅⋅+

+−⋅

⋅−⋅−−⋅⋅−=

21

221

cossinsincoscos6.0

cossincossinsincoscos/

LK

Kd

dtdW

( )( ) ( )γφ

γγφφ

γφγφ −

⋅⋅+−⋅

−⋅−= 21221 cos

cos6.0cossin2coscos/ LKK

ddtdW


( ) ( )γφφ

γφφγ

−⋅⋅+

−⋅⋅=

cossin6.0

cossincos

11 LKKdt

dW

OBRADA ODVAJANJEM


( )( ) ( )γφ

γγφφ

γφγφ −

⋅⋅=−⋅

−⋅⇒= 21221 cos

cos6.0cossin2coscos0/ LKK

ddtdW

( ) φγφ 2sin6.02cos ⋅⋅=− L

Izjednačavanjem prve derivacije s nulom, dobije se:


OBRADA ODVAJANJEM


L=1 L=2 L=3 L=4

γ= 0° φ = 38,33 φ = 34,0 φ = 30,85 φ = 28,47

γ= 10° φ = 42,16 φ = 37,07 φ = 33,44 φ = 30,67

γ= 20° φ = 45,96 φ = 40,08 φ = 35,89 φ = 32,73

γ=-10° φ = 34,46 φ = 30,82 φ = 28,17 φ = 26,13

Prethodni izraz nije jednostavno fizikalno interpretirati, jer je dobivenutrigonometrijsku ovisnost teško predočiti. Tablica i slika prikazuju nekarješenja za različite vrijednosti kuta γ, i različite duljine dodira na prednjojpovršini alata, L, kako bi se vidio njihov utjecaj na vrijednost kuta ravninesmicanja kod kojeg se ostvari najmanji utrošak energije,


OBRADA ODVAJANJEM


25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5

duljina dodira na prednjoj povrsini alata, L

kut r

avni

ne s

mic

anja

za

Wm

in

γ = 20°

γ = 10°

γ = 0°

γ = -10°

____________

Ovisnost kuta φ kod kojeg se dobije najmanji utrošak energije o kutuprednje površine alata i duljini dodira na prednjoj površini alata, L


OBRADA ODVAJANJEM


Jednostavnije razmatranje utroška energije dobije se kad sepromatra slučaj u kojem kut prednje površine alata iznosi 0°, γ=0°.

φφφ

tgLKKdt

dW⋅⋅+

⋅⋅= 11 6.0

cossin1

φφφφφ

φ 2122

22

1 cos16.0

cossinsincos/

⋅⋅+⋅−

⋅−= LKKd

dtdW

φφφφφ

φ 2122

22

1 cos16.0

cossinsincos0/

⋅⋅=⋅−

⋅⇒= LKKd

dtdW


OBRADA ODVAJANJEM


φφφ 222 cossin6.0sin =⋅⋅+ L

16.01

6.0112

+⋅=⇒

+=

Larctg

Ltg φφ

Obzirom da je nazivnik u gornjem izrazu uvijek veći od brojnika(vrijednost brojnika je 1), kut φ je manji od 45°. Izuzetak bi bio zaL=0, tj. kada ne bi bilo dodira čestice s prednjom površinom alata.

Pojave na prednjoj površini alata značajno utječu na položaj, tj. kut ravnine smicanja.


OBRADA ODVAJANJEM



Utjecaj zbivanja na prednjoj površini alata može se izraziti i kvantitativno. Zanimljivo je da s porastom kuta prednje površine alata raste i relativna promjena kuta ravnine smicanja uslijed utroška energije na prednjoj površini alata. Izrečena tvrdnja vrijedi samo ako se pretpostavi ista duljina dodira (za L=1 relativna promjena kuta ravnine smicanja se kreće u rasponu od 14% kod γ=-10°, pa do 17% kod γ=20°), a to se u stvarnosti ne može očekivati. Povećanjem kuta prednje površine alata sa sigurnošću se može očekivati

smanjenje duljine dodira, a time, prema jednadžbi

i veći kut ravnine smicanja. Stoga treba pažljivo isčitavati dobivene izraze imajući u vidu interakcije pojedinih veličina.

16.01+⋅

=L

arctgφ

OBRADA ODVAJANJEM


Postoje tri mogućnosti definiranja postojanosti oštrice alata:

1. Postojanost definirana vremenom koje alat može provesti uobradi prije nego dođe do istrošenja koje je definirano kaodozvoljena istrošenost alata (kriterijsko trošenje)

2. Postojanost definirana duljinom puta u smjeru glavnoggibanja. Ovakav način definiranja postojanosti ima prioritet kodpostupka provlačenja, dok kod drugih postupaka obradeodvajanjem uglavnom nije u primjeni.

3. Postojanost definirana duljinom puta u smjeru posmičnoggibanja. Ovakav način definiranja postojanosti ima prioritet kodpostupka bušenja (posebno kod bušnih slika), a može naćiprimjenu i kod većine drugih postupaka obrade odvajanjem (sveviše u primjeni).

Postojanost oštrice reznoga alata

OBRADA ODVAJANJEM



Tm

c CTv =⋅

zyxpTc TfaCv ⋅⋅⋅=

Postojanost oštrice reznoga alata izražena kroz vrijeme:

OBRADA ODVAJANJEM


TvL cv ⋅=c

v

vL

T =

T

m

c

vc C

vL

v =

⋅

mTmm

vcTm

vm

c CLvCLv −−− =⋅⇒=⋅ 1

11

1


Postojanost oštrice reznoga alata izražena kroz duljinu prijeđenoga puta u smjeru glavnoga gibanja

OBRADA ODVAJANJEM


vmm

m=

−1

LvmT CC =−11

v

vL

mvc CLv =⋅


Imajući na umu da se srednja vrijednost

eksponenta m za TM kreće oko 0.25,

eksponent mv ima vrijednost 0.33, a

konstanta CLv iznosi CT1.333.

Slijedeći slide daje kvalitativni prikaz

jednadžbe u logaritamskim koordinatama.

slijedi:

Usvajanjem:

OBRADA ODVAJANJEM



log vc

log Lv

log CLv

Kvalitativni prikaz postojanosti oštrice alata izražene duljinom puta u smjeru glavnog gibanja u ovisnosti o brzini rezanja u logaritamskim koordinatama

Fizikalni smisao konstante CLv je da predstavlja brzinu pri kojoj bi postojanost alata iznosila 1 m puta u smjeru glavnog gibanja.

OBRADA ODVAJANJEM



Postojanost oštrice reznoga alata izražena kroz duljinu prijeđenoga puta u smjeru posmičnoga gibanja

f

fff v

LTTvL =⇒⋅=

π⋅=⋅=

Dv

nnfv cf ;

fvDLT

cf ⋅

⋅⋅=

π

OBRADA ODVAJANJEM



T

m

cfc C

fvDLv =

⋅⋅

⋅⋅π

m

Tm

fm

c DfCLv

⋅⋅=⋅−

π1

fmm

m=

−1fL

mm

mT CD

fC =

⋅⋅

−−

11

1

π

f

fL

mfc CLv =⋅

Usvajanjem:

Dobije se:

OBRADA ODVAJANJEM



Imajući na umu da se srednja vrijednost eksponenta m za TM kreće oko 0.25, eksponent mf ima istu vrijednost kao i mv, odnosno, 0.33, a konstanta CLf se računa kao:

33.033.1

⋅⋅=

πDfCC TLf

π⋅Df

Obzirom da je u području najčešće korištenih posmaka i promjera obratka

(ili alata) vrijednost izraza vrlo mala, to je konstanta CLf

značajno manja od konstante CLv, što je i očekivano.

OBRADA ODVAJANJEM



log vc

log Lv

log CLf

Kvalitativni prikaz postojanosti oštrice alata izražene duljinom puta u smjeru posmičnog gibanja u ovisnosti o brzini rezanja u logaritamskim koordinatama

Fizikalni smisao konstante CLf je brzina rezanja pri kojoj bi postojanost alata iznosila 1 m puta u smjeru posmičnoga gibanja.

OBRADA ODVAJANJEM


Teorijska hrapavost obrađene površine

Hrapavost obrađene površine – jedan od faktora za ocjenu

kvalitete površine iintegriteta površine

Integritet površine se odnosi na promjene na površini koje su

posljedica obrade, te utjecaj tih promjena na svojstva površine i njeno

djelovanje u primjeni. To znači da se pod pojmom integriteta površine

“krije” puno više od hrapavosti površine, teksture i geometrije.

OBRADA ODVAJANJEM



Pri analizi integriteta površine uzimaju se u obzir slijedeći faktori:1. Temperature koje se generiraju pri obradi:

a) Metalurške promjene-mikrostruktura, rekristalizacija, itd.b) Zaostala naprezanja i napuklinec) Interkristalinična korozijad) Razugljičavanjee) Uključci

2. Plastična deformacija - očvršćivanje3. Srh

OBRADA ODVAJANJEM



Hrapavost obrađene površine:

Teorijska hrapavost obrađene površine kod obrade noževima:

Obrada alatom pri rε=0

Obrada alatom pri rε>0

OBRADA ODVAJANJEM



χr

χr’

Teorijska hrapavost obrađene površine kod obrade alatom pri rε=0

OBRADA ODVAJANJEM



f f f

Rt

detalj “A”

χr’ χr

Rt

f

OBRADA ODVAJANJEM



χr’ χr

f

Rt

x ( )xfxf −+=

r

t

r

t

tgR

tgRf

χχ+=

'

rtrt ctgRctgRf χχ += '

+

=

'11

rr

t

tgtg

fR

χχ

''

rr

rrt tgtg

tgtgfRχχχχ

+='rr

t ctgctgfR

χχ +=

OBRADA ODVAJANJEM



χr

χr’

Teorijska hrapavost obrađene površine kod obrade alatom pri rε>0

OBRADA ODVAJANJEM



Rt

f f frε

A

OBRADA ODVAJANJEM



xrRt −= εRt

rεrε

f 42

2222 frrrRR tt −=+− εεε

22

2

−−=

frrRt εε

εrfRt 8

2

≈

OBRADA ODVAJANJEM



Wiper - geometrija zaobljenja vrha alata

dvostruko manja hrapavostjednaki posmak =

jednaka hrapavost =dvostruko većiposmak

Odnos hrapavosti i polumjera vrha alatakod “klasičnih alata”

Wiper - geometrija omogućuje

OBRADA ODVAJANJEM



Rt1 Rt2

s1 s3s2

Rt3

OBRADA ODVAJANJEM



RsRt 8

2

≈

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

0 1 2 3 4 5 6

aksijalni pomak, [mm]

hrap

avos

t, [m

m]

D=8 mm D=10 mm D=12 mm D=16 mm D=20 mm

OBRADA ODVAJANJEM


Hrapavost obrađene površine

Uvećani oblik površine

Valovitost

Usmjerenost

Hrapavost

OBRADA ODVAJANJEM



Topografija brušene površine

OBRADA ODVAJANJEM



Topografija glodane površine

OBRADA ODVAJANJEM



••••••Elektroerozija•••••Lepanje•••••••Brušenje

•••••Bušenje•••••Razvrtanje•••••••Tokarenje

••••••Glodanje••Piljenje

•••••Blanjanje

3571014203560100Najuža tolerancija0.20.40.81.63.26.312.52550Hrapavost, R, µm

OBRADA ODVAJANJEM


Optimizacija brzine rezanja

OPTIMIZACIJA BRZINE REZANJA

U dosadašnjim razmatranjima se pokazalo da je brzinarezanja, vc, najutjecajniji prametar u procesu obrade odvajanjem.Njen utjecaj je od velikog značaja kod sva tri sudionika procesaobrade odvajanjem. Spada među najutjecajnije veličine kodformiranja odvojene čestice, kod trošenja oštrice alata i kodkvalitete obrađene površine. Stoga je logično da sepojednostavljeni oblik optimizacije procesa obrade odvajanjemprovodi kroz optimiranje brzine rezanja.

OBRADA ODVAJANJEM



U primjeni su najčešće dva kriterija optimizacije:

a) Najveća produktivnost i

b) Najmanja cijena obrade(često se navodi kao najveća ekonomičnost)

OBRADA ODVAJANJEM



U oba slučaja optimizacije, polazi se odpojednostavljenog Taylor-ovog izraza kojipokazuje ovisnost postojanosti oštrice reznogaalata, T , o brzini rezanja, vc.

Tm

c CTv =⋅

OBRADA ODVAJANJEM


Cilj: najveća ekonomičnost


Cilj: najveća proizvodnost

Kriterij: najkraće vrijeme obrade 1 komada

Kriterij: najniža cijena obrade 1 komada

?=pT?=cpv

?=cev ?=ekT

OBRADA ODVAJANJEM



Optimizacija brzine rezanja s ciljem postizanja najvećeproduktivnosti

U ovom slučaju optimizacije traži se brzina rezanja koja ćeomogućiti obradu najvećeg broja komada u jedinici vremena,odnosno brzina rezanja kojom se ostvaruje najkraće vrijeme obradejednog komada. Dobivanje izraza za određivanje optimalne brzinerezanja za najveću produktivnost, vcp, a zbog veće jednostavnosti ibolje preglednosti postupka, prikazat će se za slučaj kad se kaokriterij postavi najmanje vrijeme obrade jednog komada, t1.

OBRADA ODVAJANJEM



Modeli za određivanje vremena obrade jednog komada mogu biti različitesloženosti, a u ovom primjeru polazi se od pretpostavke da se vrijemeobrade jednog komada sastoji od tri komponente:

• tn - vrijeme koje je neovisno o brzini rezanja,

(vrijeme pripreme stroja, komada, stezanja, i sl.);

• tt - vrijeme obrade (glavno strojno vrijeme);

• ta - vrijeme potrebno za jednokratnu zamjenu i podešavanje alata

svedeno na jedan obradak.

atn tttt ++=1

OBRADA ODVAJANJEM



.konsttn =

1−⋅= cvt vLtLv - duljina puta u smjeru glavnog gibanja

OBRADA ODVAJANJEM



Ta - vrijeme potrebno za jednokratnu zamjenu i podešavanje alata

k

Aa n

Tt =

nk - broj komada koji se može obraditi za trajanja postojanostioštrice alata (kod alata koji se oštre to je broj komada koji semože obraditi između dva oštrenja, a kod alata s mehaničkiizmjenjivim pločicama broj komada koji se može obraditijednom oštricom), a dobije se kao omjer postojanosti i glavnogstrojnog vremena.

tk t

Tn =

OBRADA ODVAJANJEM



TvLT

tTT

nTt cvA

t

A

k

Aa

1−⋅⋅===

m

c

T

cvAa

vC

vLTt 1

1

⋅⋅=

−

111−− ⋅⋅⋅= mcmTvAa vCLTt

OBRADA ODVAJANJEM


11111

−−− ⋅⋅⋅+⋅+= mcmTvAcvn vCLTvLtt

tn

ta

t1= tn+ tt+ ta

t t

t

vc


OBRADA ODVAJANJEM



Grafički prikaz potvrđuje postojanje optimalne brzine rezanja. Analitički se možeutrditi iznos optimalne brzine rezanja, odnosno brzine pri kojoj se postiženajkraće vrijem obrade jednoga komada (najveća proizvodnost).

21121 111 −−− ⋅⋅⋅⋅

−+⋅⋅−= mcmTvAcv

c

vCLTm

vLdvdt

11111

−−− ⋅⋅⋅+⋅+= mcmTvAcvn vCLTvLtt

OBRADA ODVAJANJEM


22111 110 −−− ⋅=⋅⋅⋅⋅

−⇒= cvmcmTvA

c

vLvCLTmdv

dt

mA

mT

cp

Tm

Cv⋅

−

=

11

Iz izraza za vcp se vidi slijedeće:

ako TA↑ ⇒ vcp ↓, odnosno

ako TA ↓ ⇒ vcp ↑


OBRADA ODVAJANJEM


mA

mT

cp

Tm

Cv⋅

−

=

11

Komentar:

CT – što je CT ?

- ≈ 1.3

- ≈ 1 za TA=1 min

2 za TA=16 min

2,34 za TA=30 min

mAT

m

m

−11

Zaključno:

Brzina rezanja kojom se ostvaruje najvećaproduktivnost je funkcija konstante CT, eksponenta mi vremena TA. Uz pretpostavku da su CT i m zaodređenu situaciju konstantni, vcp je funkcija vremenaTA i najčešće se kreće u rasponu (0,39÷0,75)TA.


OBRADA ODVAJANJEM


00,10,20,30,40,50,60,70,8

0 5 10 15 20 25 30

Vrijeme jednokratne zamjene i podešavanja alata, TA, min

Inde

ks b

rzin

e re

zanj

a(v

c=C

T⋅in

deks

brz

ine

reza

naj)


OBRADA ODVAJANJEM



Ako se u početni oblik pojednostavljene Taylor-ove jednadžbe uvrstijednadžba za vcp, dobije se izraz za računanje postojanosti oštrice alata prikojoj se ostvaruje najveća produktivnost, odnosno optimalne postojanostioštrice alata za ostvarenje najveće produktivnosti, Tp.

m

mA

mT

T

m

cp

TpT

mpcp

Tm

CC

vCTCTv

/1

/1

11

⋅

−

=

=⇒=⋅

OBRADA ODVAJANJEM


OBRADA ODVAJANJEM

Peto i Sesto Predavanje

Documents

Transcript of Peto i Sesto Predavanje