Post on 26-Dec-2015
description
TOKARENJE 11/13/2008
1
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 1
Zavod za strojarsku tehnologijuPredmet: Tehnologija 2
VJEŽBE Nastavnici: Dr. sc. Dražen Bajić, red.prof.
Sonja Jozić, dipl.ing.Luka Celent, dipl.ing.
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 2
TOKARENJE
Vježba br: 1
Naziv vježbe: Tokarenje
Svrha: Upoznavanje osnovnih elemenata: geometrija alata, materijali za alate, oblici alata, načini obrade, nastajanje različitih vrsta odvojenečestice, demonstracije obrade.
Sadržaj vježbe:
1. Tokarenje1.1. Obrada tokarenjem1.2. Alati za tokarenje
1.2.1. Geometrija alata za tokarenje1.2.2. Vrste tokarskih noževa1.2.3. Načini pričvršćenja reznih pločica1.2.4. Materijali za izradu alata1.2.5. Označavanje reznih pločica i držača za pločice
1.3. Odvojena čestica1.4. Tokarilica
TOKARENJE 11/13/2008
2
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 3
1.1. Obrada tokarenjem
Tokarenje (eng. Turning) je najčešći postupak obrade metala odvajanjem čestica.Hrapavost obrađene površine:- grubo tokarenje Ra = 3,2 µm do 200 µm, tj. stupanj hrapavosti N8 do N12,- fino tokarenje Ra = 0,2 µm do 3,2 µm, tj. stupanj hrapavosti N4 do N8.
Primjenjuje se za obradu cilindričnih obradaka pri čemu je moguće obrađivati cilindrične (uzdužne) i čeone (poprečne) površine obratka. Osnovna značajka postupka je neprekinuti rez konstantnog presjeka uz određenu geometriju alata.
TOKARENJE
Tokarenje se izvodi na alatnim strojevima, tokarilicama, a alat za tokarenje je tokarski nož, određene geometrije reznog dijela, s jednom glavnom reznom oštricom.Glavno gibanje je kružno gibanje obratka, posmično gibanje je pravocrtno gibanje alata, dostavno gibanje je gibanje alata do potrebne dubine rezanja, slika 1.1. Posmično gibanje određuje se uvijek prema osi obratka i može biti različito, što daje različite mogućnosti tokarenja
G
P
D
Slika 1.1. Tokarenje
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 4
Prema smjeru posmičnog gibanja tokarenje se dijeli na:
a) uzdužno vanjsko tokarenje, posmično gibanje je paralelno osi obratka,
Slika 1.2. Uzdužno vanjsko tokarenje
TOKARENJE
Uzdužno vanjsko tokarenje
TOKARENJE 11/13/2008
3
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 5
b) uzdužno unutrašnje tokarenje, posmično gibanje je paralelno osi obratka,
Slika 1.3. Uzdužno unutrašnje tokarenje
TOKARENJE
Uzdužno unutrašnje tokarenje
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 6
c) poprečno vanjsko tokarenje, posmično gibanje je radijalno i okomito na os obratka,
Slika 1.4. Poprečno vanjsko tokarenje
TOKARENJE
Poprečno vanjsko tokarenje
TOKARENJE 11/13/2008
4
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 7
d) poprečno unutrašnje tokarenje, posmično gibanje je radijalno i okomito na os obratka,
Slika 1.5. Poprečno unutrašnje tokarenje
TOKARENJE
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 8
e) konusno vanjsko tokarenje, posmično gibanje pod kutom prema osi obratka,
Slika 1.6. Vanjsko konusno tokarenje
TOKARENJE
Vanjsko konusno tokarenje
TOKARENJE 11/13/2008
5
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 9
f) konusno unutrašnje tokarenje, posmično gibanje pod kutom prema osi obratka,
Slika 1.7. Konusno unutrašnje tokarenje
TOKARENJE
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 10
g) tokarenje navoja, koji može biti vanjski ili unutrašnji, cilindrični ili konusni,Navoj nastaje kod načina tokarenja pod točkama a), b), i c), kada je veličina posmaka f u točno određenom konstantnom odnosu prema broju okretaja obratka.
Slika 1.8. Tokarenje navoja
TOKARENJE
Tokarenje navoja
TOKARENJE 11/13/2008
6
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 11
h) tokarenje profilnim alatom, nema posmičnog gibanja, nego samo dostavno gibanje alata do određene dubine obrade a, alat ima oštricu u obliku željenog profila,
Slika 1.9. Tokarenje profilnim alatom
TOKARENJE
Profilno tokarenje - polukugla
d
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 12
i) kopirno tokarenje, alat nema određeni profil, vrh alata se giba po nekoj krivulji,
Slika 1.10. Kopirno tokarenje
TOKARENJE
Kopirno tokarenje
TOKARENJE 11/13/2008
7
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 13
j) neokruglo tokarenje, alat izvodi dostavno gibanje u radijalnom smjeru, ali u određenom odnosu s brojem okretaja obratka; osim dostavnog gibanja alat može istovremeno obavljati posmično gibanje,Natražno tokarenje je poseban slučaj neokruglog tokarenja gdje se alat giba tako da se dobiva površina u obliku logaritamske spirale.
Slika 1.11. Neokruglo tokarenje
TOKARENJE
Neokruglo tokarenje
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 14
k) usijecanje i odsijecanje, alat je mnogo manje širine u odnosu na visinu zbog odvajanja što manje količine materijala.
Slika 1.12. Usijecanje i odsijecanje
TOKARENJE
TOKARENJE 11/13/2008
8
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 15
U pogledu odvajanja čestica i u odnosu tog odvajanja prema odvojenoj čestici razlikuju se dvije osnovne vrste:a) otvoreni ili slobodni rez, kod kojeg odvojena čestica po svojoj širini slobodno i nevezano klizi s obrađenog komada,b) zatvoreni ili vezani rez, kod kojeg je odvojena čestica s jedne ili s obje strane vezana za osnovni materijal.
otvoreni ili slobodni zatvoreni ili vezani
Slika 1.13. Vrste rezova kod tokarenja
TOKARENJE
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 16
1.2. Alati za tokarenje
Alat koji se koristi za obradu tokarenjem zove se tokarski nož i ima jednu oštricu; alat s geometrijski određenom oštricom. Glavni dijelovi tokarskog noža su radni ili rezni dio i prihvatni dio ili držak.Rezni dio služi za odvajanje čestica, a držak za prihvat reznog dijela i pričvršćenje alata na stroj te prenošenje sila s reznog dijela na steznu napravu.
TOKARENJE
TOKARENJE 11/13/2008
9
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 17
1.2.1. Geometrija alata za tokarenje
Prednja površina je površina okrenuta u smjeru relativnog kretanja između alata i obratka i po njoj kližu odvojene čestice.Stražnja površina je površina okrenuta obrađenoj površini obratka.Glavna oštrica alata je sjecište prednje i stražnje površine.Pomoćna oštrica alata je sjecište prednje i stražnje pomoćne površine.
Slika 1.14. Tokarski nož
TOKARENJE
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 18
Slika 1.15. – Tehnološki koordinatni sustav alata vezan za točku na oštrici
TOKARENJE
- osnovna referentna ravnina Pr – ravnina koja prolazi kroz promatranu točku na oštrici, okomita je na pravac glavnog gibanja.
- ravnina rezanja Ps – ravnina koja tangira oštricu, u slučaju da je oštrica zakrivljena ili je sadržava ako je pravocrtna, okomita je na osnovnu ravninu Pr ,
- normalna ravnina Pn – ravnina koja je okomita na oštricu ili tangentu na oštricu (u slučaju da je oštrica pravocrtna) u promatranoj točki oštrice,
- ortogonalna ravnina Po – ravnina koja je okomita na projekciju tangente ili oštrice u osnovnoj ravnini i okomita je na osnovnu ravninu Pr .
TOKARENJE 11/13/2008
10
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 19
Slika 1.16. Tehnološki (statički) kutovi tokarskog noža
Kutovi alata su određeni osnovnim površinama alata i obratka. Mogu se razmatrati u statičkom stanju i u procesu obrade.
TOKARENJE
Pr - osnovna referentna ravninaPs - ravnina rezanja Pn - normalna ravnina Po - ortogonalna ravnina
Stražnji kut α
Prednji kut γ
Kut klina ili noža β
Kut namještanja glavne oštrice κ
Kut namještanja pomoćne oštrice κ'
Kut vrha alata ε
Kut nagiba oštrice λs
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 20
Stražnji kut α je kut između stražnje površine Aα i ravnine rezanja Ps. Ovaj kut mora uvijek biti pozitivan i vrijednost mu je od 2°do 10° ovisno o svojstvima materijala obratka i kvaliteti obrade. Ako je materijal mekši α je veći, a za tvrđe materijale α je manji. Za finiju obradu potreban je manji stražnji kut.Prednji kut γ je kut između prednje površine Aγ i osnovne ravnine Pr. Prednji kut je najčešće pozitivan i ima vrijednost od 0°do 45°, a ako je negativan od 0°do -6°. Što je materijal obratkamekši prednji kut ima veće vrijednosti, a ako je materijal obratka tvrđi prednji kut ima manje vrijednosti. Negativna vrijednost kuta uzima se pri obradi vrlo tvrdih materijala, i kod obrade nepravilnih obradaka, gdje se javljaju velika dinamička opterećenja.Kut klina ili noža β je kut između prednje i stražnje površine alata, mjeren u istoj ravnini kao i kutevi α i γ. Vrijednost kuta je od 45° do 85°. Veličina ovisi o režimu obrade i o svojstvima obrađivanog materijala. Što je kut klina veći, veći je i presjek noža, a i otporni moment što povećava mehaničko opterećenje. Kut namještanja glavne oštrice κ, je kut između ravnine rezanja Ps i uvjetne ravnine posmičnog gibanja Pf i mjeri se u osnovnoj ravnini Pr.Kut namještanja pomoćne oštrice κ', je kut između projekcije pomoćne oštrice na osnovnu ravninu Pr i uvjetne ravnine posmičnog gibanja Pf i mjeri se u osnovnoj ravnini Pr.Kut vrha alata ε, je kut između projekcija glavne i pomoćne oštrice na osnovnu ravninu Pr i mjeri se u osnovnoj ravnini Pr. Kut nagiba oštrice λ je kut između reznog ruba glavne oštrice i njegove projekcije na ravninu referencije. On može biti negativan za obradu tvrđih materijala ili pozitivan za obradu mekših materijala.
TOKARENJE
TOKARENJE 11/13/2008
11
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 21
1.2.2. Vrste tokarskih noževaTokarski noževi se dijele: Prema konstrukcijskom obliku:- jednokomponentni noževi; radni i prihvatni dio su od istog materijala; ugljični alatni
čelik ili brzorezni čelik,
Slika 1.17. Tokarski nož od brzoreznog čelika
TOKARENJE
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 22
- dvokomponentni noževi; prihvatni dio izrađen je od konstrukcijskog čelika, a oštrica u obliku pločice od tvrdog metala, keramike, dijamanta, polikristalnog dijamanta (PCD) ili kubičnog borovog nitrida (CBN).Dvije su osnovne izvedbe tokarskog noža od tvrdog metala: tvrdo lemljena pločica od tvrdog metala i izvedba sa mehanički pričvršćenim okretnim reznim pločicama.
Slika 1.18 Tokarski nož sa umetnutom reznom pločicom
TOKARENJE
TOKARENJE 11/13/2008
12
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 23
Prema položaju rezne oštrice:• desni, • lijevi.
Prema kvaliteti obrade:• noževi za grubu obradu,• noževi za finu obradu.
Prema obrađivanoj površini: • noževi za vanjsku obradu,• noževi za unutarnju obradu.
Slika 1.19. Desni i lijevi nož
TOKARENJE
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 24
TOKARENJE
Tablica 1.1. Oblici standardnih noževa od tvrdog metala i s tvrdo lemljenom pločicom od tvrdog metala
TOKARENJE 11/13/2008
13
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 25
TOKARENJE
Slika 1.20. Rezne pločice
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 26
1.2.3. Načini pričvršćenja reznih pločica
Slika 1.21. Načini pričvršćenja pločica
TOKARENJE
TOKARENJE 11/13/2008
14
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 27
Slika 1.22. Načini pritezanja pločice na držak
TOKARENJE
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 28
Slika 1.23. Načini pritezanja pločice na držak
TOKARENJE
TOKARENJE 11/13/2008
15
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 29
1.2.4. Materijali za izradu alata
Tri najvažnija svojstva materijala za izradu alata su:• Otpornost na trošenje (rezna postojanost)• Žilavost• Otpornost na povišenim temperaturama
Materijali reznih oštrica:1. Alatni čelici2. Brzorezni čelici3. Tvrdi metali
• na bazi WC • na bazi WC i TiC• sitnozrnati tvrdi metali
4. Cermeti5. Rezna keramika
• oksidna na bazi Al2O3• nitridna na bazi Si3N4
6. Supertvrdi rezni materijali• kubični borov nitrid (CBN)• polikristalni dijamant (PCD)
TOKARENJE
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 30
1.2.5. Označavanje reznih pločica i držača pločica
TOKARENJE
Slika 1.24. Sustav označavanja reznih pločica i držača za vanjsku i unutrašnju obradu
TOKARENJE 11/13/2008
16
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 31
TOKARENJE
Slika 1.25. Oznake
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 32
TOKARENJE
Slika 1.26. Oznake
TOKARENJE 11/13/2008
17
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 33
TOKARENJE
Slika 1.27. Oznake
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 34
TOKARENJE
Slika 1.28. Oznake
TOKARENJE 11/13/2008
18
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 35
1.3. Odvojena čestica
Odvojena čestica je odsječeni dio materijala s obrađivanog predmeta. Nastaje djelovanjem oštrice na svaki element rezanog sloja, deformirajući ga u početku elastično, zatim u graničnom području plastično, a u zoni zastoja, tj. u ravnini smicanja odrezno, slika 1.29.
α
γ
r s
p q
Radijalno tlačno naprezanje v
φ
vc
Plastičnonaprezanje
(tlak)
Alat
Odvojena čestica
Obradak
σr σr
Ravnina smicanja
Elastičnonaprezanje
(tlak)Radijalno vlačno
naprezanje
TOKARENJE
Slika 1.29. Stvaranje odvojene čestice
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 36
Postoje tri osnovna oblika odvojenih čestica nastala u postupku obrade plastičnih metala:
a) Elementarni (lomljeni, kidani, trgani, mrvičasti) oblik odvojenih čestica nastaje pri: malim brzinama rezanja vc, velikim dubinama ap, uz mali prednji kut γ. Ovaj oblik odvojenih čestica redovito se pojavljuje i kod krtih materijala. Normala na ravninu smicanja prolazi kroz vrh noža uslijed čega se odvojena čestica dodatno deformira i lomi, slika 1.30. a). Pukotina ispred vrha noža je razmjerno velika i na obrađenoj površini obratka se pojavljuje povećana hrapavost.b) Nasječeni (zarezani, rezani, naslagani) oblik odvojenih čestica predstavlja one odvojene čestice koje pri odvajanju od osnovnog materijala ostaju kao elementi međusobno povezani. Nastaju pri nešto većem prednjem kutu γ, što ima za posljedicu manju pukotinu ispred oštrice alata, odvojena čestica je duža, a kvaliteta obrađene površine bolja, slika 1.30.b).c) Trakasti (neprekinuti) oblik odvojenih čestica nema primjetnih tragova ravnine smicanja, a postiže se velikim prednjim kutom γ, velikim brzinama rezanja vc, malim posmakom f. Pukotina ispred oštrice je minimalna pa se postiže visoka kvaliteta obrađene površine. Ovaj oblik odvojene čestice se pojavljuje pri obradi žilavih i mekših materijala, slika 1.30.c).
TOKARENJE
a) Elementarni oblik b) Nasječeni oblik c) Trakasti oblik
Slika 1.30. Prikaz oblika odvojenih čestica
TOKARENJE 11/13/2008
19
Tehnologija 2 - Obrada odvajanjem čestica 37
1.4. TokarilicaDemonstracija se obavlja na univerzalnoj tokarilici. Glavni dijelovi su: krevet (postolje),pogonski elektromotor, vretenište s glavnim vretenom, uređaj za posmak (mjenjačkizupčanici, prekretni uređaj, posmični prijenosnik, vodeće i navojno vreteno), saonice sasuportima (uzdužni, poprečni, križni). Ovi uređaji služe za ostvarivanje zakonitosti gibanja obratka u steznoj glavi glavnog vretena u odnosu na gibanje noža koji je učvršćen u držaču na suportu. Postoje i pomoćni uređaji: konjić i lineta (čvrsta ili pomična).
Slika 1.31. - Tokarilica
TOKARENJE