Download - Teorija Rezanja Strugotina Naslage
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 1
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Ugao ravni smicanja - Merchant
Odreivanje ugla ravni smicanja pomou sila rezanja
Fp
Fsh
FR
F
F N
Fc
HIPOTEZA
U uslovima kada nema vanjskihogranienja (to je jedna odpretpostavki ortogonalnog rezanja), ravan smicanja e se postaviti tako da potrebna sila smicanja bude najmanja.
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
cos= Rsh FFsh
shsh A
F=
sinsinAbaA psh =
=
- sila smicanja izraena pomou rezultujue sile i ugla meu njima
- tangencijalna naprezanja u ravni smicanja
- povrina presjeka u ravni smicanja
( )[ ] sincos +=AFR
sh
2240
+==dd sh
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 2
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Ugao ravni smicanja Lee i Shafer
HIPOTEZA:U uslovima kada nemavanjskih ogranienja
(jedna od pretpostavkiOR) ravan smicanja e
se postaviti tako da
ukupno utroena
energija u sistemu bude
minimalna.
Zanemarujui trenje na lenoj povrini alata (pretpostavka orogonalnog rezanja), ukupna energija utroena u sistemuje suma energije utroene u zoni smicanja, Esh, i energije utroene na grudnoj povrini alata E,.
EEE sh +=
WWW sh +=
tvFtvFW shsh +=
Koristei mogunost da se energija izrazi pomou rada dobije se:
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Derivacijom rada po vremenu dobije se pojednostavljena jednaina, odnosno promatranje se svodi na analizu utroka snage:
vFvF
dtdW
dtdW
dtdW
shshsh +=+=
shshsh vF
dtdW = vFdt
dW =
Sila u ravni smicanja, Fsh, moe se predstaviti proizvodom specifine sile, ksh, i presjeka odvojene estice u ravnini smicanja, Ash :
sin1== pshshshsh abkAkF ( )
= cos
coscsh vv
( ) ( )
== cossincos
coscos
sin1
cpshcpshsh vabkvabk
dtdW
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 3
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
1Kvabk cpsh =Uvoenjem konstante:
( )
= cossincos
1KdtdWsh
Dobije se:
Drugi dio izraza, tj: ( )
cossincos
pretstavlja c
24 +=Ovaj dio utroka energije daje najmanji iznos pri poznatom uslovu, tj. pri:
Drugi dio energije koja se troi u procesu rezanja je energija potrebna za savladavanje otpora na grudnoj povrini alata, W. Analogno objanjenju za silu smicanja, sila na grudnoj povrini alata, F, moe se prikazati kao proizvod secifine sile na grudnoj povrini, k, i povrine kontakta strugotina - grudna povrine alata, A.
LbkAkF ==
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Obzirom da svojstva materijala obratka, kao ni naprezanja kojima je strugotinaizloena na grudnoj povrini alata i u ravni smicanja nisu jednaka, specifina sila na grudnoj povrini alata, k, je manja od specifine sile u ravni smicanja, ksh. Prema eksperimentalnim istraivanjima moe se uzeti, sa zadovoljavajuom tanou, da je k 0.6 ksh. Povrina kontakta odvojene estice i grudne povrine alata jednaka je proizvodu irine obrade b i duine kontakta na grudnoj povrini alata, L.
( )
= cossin
cvv ( ) tgvvza c == 0
( )
= cossin
cvLbkdtdW
Uvrtavanjem prethodnih izraza u izraz za energiju utroenu na grudnoj povrini alata, dobije se jednaina koja predstavlja udio snage koji se troi na grudnoj povrini alata:
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 4
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Uz pretpostavku da su specifina sila, irina obrade, duina kontakta na grudnojpovrini alata i brzina rezanja konstantne veliine, definisane na ulazu u proces obrade, moe se usvojiti:
2KvLbk c =Jednaina za utroak energije na grudnoj povrini alata moe se napisati:
( ) )0(;cossin
22 tgK
dtdW
zaKdt
dW ===
Ako se zbog analize utjecaja duine kontakta na grudnoj povrini alata, L, ista izostavi iz konstante K2, dobije se slijedea jednaina:
( ) )0(;cossin '
2'
2 tgLK
dtdW
zaLKdt
dW ===
Udio energije koji se troi na grudnoj povrini alata proporcionalan je konstanti K2' , duini kontakta na grudnoj povrini alata, L, i tangensu ugla .
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
cpsh vabkK =1Uz ekperimentalni podatak da je k0.6 ksh, te povezujui izraze za konstanteK1 i K2, dobije se:
cvLbkK = 2
paLKK = 12 6.0
LKK = 12 6.0Za sluaj kada je ap=1, dobije se:
( ) ( )
+= cossin6.0
cossincos
11 LKKdtdW
Jednaina ukupnog utroka energije:
vFvF
dtdW
dtdW
dtdW
shshsh +=+=
moe se sada zapisati kao:
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 5
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
dtdWdt
dWdtdW
sh
___
___
___
Zavisnost utroka enrgije od ugla nagiba ravni smicanja, , za =0
Donja kriva predstavlja udio energije potroen na grudnoj povrini alata, srednja kriva predstavlja udio energije utroen u ravni smicanja, a gornja kriva je suma prethodne dvije. Prema gornjoj krivoj, optimalna vrijednost ugla ravni smicanja, odnosno ugla prikojem je ukupni utroak energije najmanji, nalazi se u podruju izmeu 30 i 40.
0
2
4
6
8
10
0 15 30 45 60 75 90
kut ravnine smicanja,
ener
gija
rez
anja
(kva
litat
ivno
)
Ugao ravni smicanja
Ener
gija
rez
anja
(kv
alita
tivno
)
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Tana vrijednost ugla ravni smicanja pri kojem se ostvari najmanji utroak energije moe se odreiti analitiki, derivacijom izraza za ukupno utroenu energiju
( ) ( )[ ]( )
( ) ( )( )
++
+=
21
221
cossinsincoscos6.0
cossincossinsincoscos/
LK
Kd
dtdW
( )( ) ( )
+= 21221 cos
cos6.0cossin2coscos/ LKK
ddtdW
( )( ) ( )
== 21221 cos
cos6.0cossin2coscos0/ LKK
ddtdW
( ) 2sin6.02cos = L
Izjednaavanjem prvog izvoda sa nulom, dobije se:
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 6
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
= 26,13 = 28,17 = 30,82 = 34,46=-10
= 32,73 = 35,89 = 40,08 = 45,96= 20
= 30,67 = 33,44 = 37,07 = 42,16= 10
= 28,47 = 30,85 = 34,0 = 38,33= 0
L=4L=3L=2L=1
Prethodni izraz nije jednostavno fizikalno interpretirati, jer je dobijenu trigonometrijsku zavisnost teko predstaviti. Tablica i slika prikazuju neka rjeenja za razliite vrijednosti ugla , i razliite duine kontakta na grudnoj povrini alata, L, kako bi se vidio njihov uticaj na vrijednost uglanagiba ravni smicanja pri kojem se ostvari najmanji utroak energije.
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
= 20 = 10 = 0 = -10
____________
Zavisnost pri kojem se dobije najmanji utroak energijeod grudnog ugla () i duine kontakta na grudnoj povrini alata (L).
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
inU
gao
nagi
ba r
avni
sm
ican
ja z
a m
inim
um e
nerg
ije r
ezan
ja
Duina kontakta na grudnoj povrini alata, L
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 7
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
( )( ) ( )
=== 21221 60
20cos
cos.cossin
coscos/ LKKd
dtdWddE
( ) 2602 sin.cos = L
Najjednostavnije razmatranje utroka energije dobije se kad seposmatra sluaj u kojem grudni ugao alata iznosi 0, =0.
222 60 sin.sincos = L
1601
60112
+=+= LarctgLtg ..
pri =0
).(sincossin.sincos LL +=+= 60160 22222
( ) 2602 sin.cos = L
Obzirom da je nazivnik u gornjem izrazu uvijek vei od brojnika, ugao je manji od 45. Izuzetak bi bio sluaj kada bi bilo L=0, tj. kada ne bi bilo kontakta estice sa grudnom povrinom alata.
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
a) b) c)
a) - lomljena (elementarna) strugotina
b) - lamelarna strugotina (vie lamela zajedno)
c) - neprekidna (kontinuirana) strugotina
Oblici odovojene estice Vrste strugotina
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 8
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Velik je broj uticajnih faktora kako na proces stvaranja strugotine, tako i na vrstu (tip) strugotine. Neki od najvanijih su:
Reimi obrade (brzina rezanja, posmak, dubina rezanja),
Materijal predmeta obrade (hemijski sastav, mehanike karakteristike)
Materijal reznog alata (postojanost, otpornost na troenje),
Geometrija alata (uglovi alata, radijus zaobljenja vrha alata),
Alatna maina (statika i dinamika krutost),
Sredstva za hlaenje i podmazivanje (bez SPH, emulzija, ulja za rezanje),
Upravljanje oblikom (lomai, kanali za usmjeravanje toka strugotine), itd.
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
1. Celik 2. Brzorezni celik 3. Celicni lijev 4.Super legure
5. Aluminij 6. Vatrootporni 7. Titanmaterijali
SANDVIK1. Kontinuirana, duga odvojena estica
karakteristina za veinu elika2. Lamelarna estica nastaje kod
veine nerajuih elika3. Kratka estica nastaje kod obrade
veine vrsta lijevanog eljeza4. Promjenjiva, teko lomljiva estica,
karakteristina za super-legure5. "Mekana", lako lomljiva, kontinuirana
estica (Al i slini materijali)6. estica koja nastaje kod visokih tem.
i tlak. (karakteristka otvrdnutih mat.)7. Segmentirana odvojena estica
nastaje pri obradi titana
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 9
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Uticaj odnosar / ap, nauvijanje i lomstrugotine.
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 10
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Lomaestice
Reznialat
Odvojenaestica
Zona smicanja
Obradak
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Posmak (mm/o)
Posmak (mm/o)
Dub
ina
reza
nja
(mm
)
Dub
ina
reza
nja
(mm
)
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 11
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Formiranje i kidanje naljepka
Naljepak (naslaga) na reznom klinu alata
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Faktori koji utiu na naljepak u toku procesa rezanja (da li dolazi do nastajanja naljepka, odnosno ako dolazi na njegove karakteristike) : Parametri obrade (brzina rezanja, posmak, dubina rezanja), Temperatura rezanja, Materijal predmeta obrade, Adhezivne veze izmeu materijala obradka i alata, Grudni ugao alata, Upotreba i vrsta sredstava za hlaenje i podmazivanje, itd.
Uticaj naljepka na proces rezanja:
Nastajanje strugotine Integritet obraene povrine a posebno kvalitet obraene
povrine
Troenje alata Sile i snagu rezanja Stabilnost procesa rezanja, itd.
-
TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 12
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA
Vc, m/s
+
-
Naslaga BUE podruje formiranja
MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA