drugo predavanje-2010

OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j

Drugo predavanje

FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo


Osnovne napomene s prethodnog predavanja

• Proizvodnja – u širem i užem smislu

• Proizvodne tehnologije “–”, “+” i “0” (skica)

• Tehnologija OOČ – prednosti i nedostaci

• Pokretači razvitka u proizvodnim tehnologijama

• Obilježja suvremenih proizvoda – 4 skice

• Obrada odvajanjem kao sustavj j



Sadržaj predavanjaSadržaj predavanja

Teorija rezanja-rekapitulacija osnovnih pojmova i veličina.

Nastajanje i deformacija odvojene čestice.

Koeficijenti deformacije: a, b i l.

Trokut brzina (hodogram brzina).

Relativno smicanje: č=f(s, x), č=f (vsh, vshn) i č=f().

Brzina deformacije, vdefj , def



Sadržaj predavanjaSadržaj predavanja

Teorija rezanja-rekapitulacija osnovnih pojmova i veličina.

Kinematika postupaka obrade odvajanjem

Alati

Parametri obrade, jedinice i redovi veličina

Postupcima obrade odvajanjem se obratku dodaje vrijednost.p j j j j

Ima li postupak za koji to ne vrijedi ?


OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja

O srhu

j j

Uklanjanje srha smatra se operacijom kojom se obratku ne dodajevrijednost (non-value-added process).Pojava srha se ponekad koristi kao indikator istrošenosti alata (kojiPojava srha se ponekad koristi kao indikator istrošenosti alata (kojiinače dobro funkcionira).Postoje tri razloga zbog kojih se srh najčešće treba uklanjati sobradaka:

• funkcionalni (srh, bilo na obratku ili kada se oslobodi, može oštetitiili t ti f k i i j dij l h t b š j l i

obradaka:

ili ometati funkcioniranje dijela, na pr. srh nastao bušenjem u glavimotora, ako se oslobodi, može kanalima za hlađenje doći uosjetljive dijelove i izazvati značajne probelme i štete)

• sigurnosni (srh može izazvati ozljede onih koji rukuju dijelovima skojih nije uklonjen)


• estetski


O srhu

j j

Studije u Njemačkoj autoindustriji i industriji alatnih strojevapokazale su značajan utjecaj srha na proizvodne pokazatelje:

• 15% više ljudskoga rada i dulja ciklusna vremena,

• 2% veći škart

• 4% veće vrijeme kvarova

Može se reći da za promatranu skupinu proizvoda, srh povećavacijenu proizvodnje za ≈ 9%.

Studija je pokazala da cijena skidanja srha, uklanjanja čestica ičišćenja dijelova samo u Njemačkoj iznosi 500 miliona EUR/god.



O srhu

j j

Ciklusno vrijemeLjudski rad

Škart Zastoji

Utjecaj srha na neke pokazatelje obrade [CIRP]



O srhu - opis i klasifikacija srha

j j

Dugo vremena nije postojala terminologija za srh. Termin srh(burr) uvodi Erasmus Darwin, djed Charlesa Darwina (1874).

U Oxford English Dictionary srh se opisuje kao grubi greben ili rubkoji ostaje na obratku nakon obrade rezanjem, isjecanjem, itd.

U većini slučajeva srh se opisuje kao nepoželjna ili suvišnaformacija materijala nastala kao rezultat plastičnog tečenja prioperacijama rezanja ili sječenjaoperacijama rezanja ili sječenja.

CIRP nema definiciju srha.

ISO 13715 kaže da rub obratka ima srh ako rub ima prevjesISO 13715 kaže da rub obratka ima srh ako rub ima prevjes(overhang) viši od 0.



O srhu - definicija srha

j j

S häf S h j di b tk k ji tij k b d f i b i iliSchäfer: Srh je dio obratka koji se tijekom obrade formira na rubovima ili površinama obratka, a leži izvan granica poželjne geometrije obratka.

Sveobuhvatnija definicija srha:Srh je tijelo koje se tijekom obrade kreira na površinama obratka, prelazi tražene ili očekivane granice obratka, ima mali volumen u odnosu na gvolumen obratka, nepoželjno je ali u određenoj mjeri neizbježno.


FEM Simulacija formiranja srha kod ortogonalnog rezanja [CIRP]


O srhu

j j

1. Jednoliki srh tipa I

2. Jednoliki srh tipa II

3. Jednoliki srh tipa -kapica

4 Krunasti tip srha

Tipični oblici srha nastali pri bušenju [CIRP]

4. Krunasti tip srha

5. Prelazni srh


Tipični oblici srha nastali pri bušenju [CIRP]


O srhu - opis i klasifikacija srhaj j

Obrada

Skidanje srha

Toplinska obrada

Tvrda obrada

Skidanje srha

Čišćenjea

idan

ja s

rha

„Srednji“dijelovi

KompleksniJednostavnidijelo ioš

kova

sk

dijelovidijelovi

Velika investicija

Mala investicija

Udi

o tr

o


Pregle troškova proizvodnje prema BOSCH-u [CIRP]investicijainvesticija


Teorija rezanja ili mehanika rezanjaj j j

Dio obrade odvajanjem koji istražuje utjecaj

uvjeta obrade na tijek i način formiranjauvjeta obrade na tijek i način formiranja

odvojene čestice, te sile, naprezanja i

deforrmacije koje se pri tome javljajudeforrmacije koje se pri tome javljaju.



Zone formiranja odvojene čestice



Zone formiranja odvojene česticej j

područje kontakta na prednjoj površini alata ili

k d ( ič )sekundarna (smična) zona

primarna smična zona

područje kontakta naalat

područje kontakta na stražnjoj površini alata ili

tercijarna zona

obradak



Zone formiranja odvojene čestice

sekundarnaravnina smicanja

j j

smičnaravnina

alat

a

obradak

ap



“Card model”

“Card model” - model elementarnih lamela i jedne smične ravnine

a1

ap- dubina obrade

(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)

a1

a1- debljina odvojenečestice

ap

čestice



Ortogonalno rezanje - pretpostavke

j j

Osnovne pretpostavke (preduvjeti)Osnovne pretpostavke (preduvjeti) ortogonalnog rezanja:

• brzina rezanja okomita je na glavnu št i i ič b i joštricu i na posmičnu brzinu rezanja;

• stalni uvjeti obrade

nema trenja na stražnjoj površini alata;• nema trenja na stražnjoj površini alata;

• smicanje se dogadja u ravnini;

• jednolika raspodjela naprezanja;• jednolika raspodjela naprezanja;

• glavna oštrica šira je od širine obrade.



“Card model” – model elementarnih lamela

j j

ap- dubina obrade

(dubina rezanja)(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)

ap




ap- dubina obrade

(dubina rezanja)(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)

ap




ap - dubina obrade(dubina rezanja)( )(debljina odvajanog sloja)

ap




a1

ap - dubina obrade(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)

a1

( j j g j )

- debljina odvojenečestice

ap




a1ap

- dubina obrade(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)

a1

- debljina odvojenečestice

apČesto se umjesto oznaka a i a koriste oznake t i tap i a1 koriste oznake t i t1t – debljina (thickness)



Primarna i sekundarna smična zona

j j

Izvor: J.S. Colton, Georgia Tec



Formiranje odvojene čestice

j j

j j



Koeficijenti deformacije

j j

1a

j j

L1

1

b

aa

pa

ba1b1

L11 1

bb

b

L

ap

1LL

L L



Koeficijenti deformacije u ravnini

a1alat

ap

obradak

sincos

sin)cos(

sin)2/sin(1

tgx

xaa

p


OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaBrzine u zoni rezanja (trokut brzina)

j j

sinsinsin

vvv shc

alat

v

shv 22

cosobradak

sh

cv

coscsh vv

i

(/2-+) vshv

cossin

cvv

vshN

cvv

(/2-)

v


vc


Relativno smicanjej

Relativno smicanje – mogućnosti definiranja

),( xshfc a)

),( shNshc vvfb)

)( fc c)



R l i i j ć i d fi i j i k j ji i iRelativno smicanje – mogućnosti definiranja i krajnji izrazi

),( xshfc a) )(

tgctgx

shc

sin)cos(cos

hN

shc v

v),( shNshc vvfb)

1sin22

sin)cos(shNv

cos1sin2

c)( fc c)



Relativno smicanje ),( xshfc

j j

Ad a)

a

Detalj "A"

sh2

x

a1

sh1

2

shap "A"

ctgtgctgtgx

shshxsh

x

xxc

)()(21

x

22 sin

1)(cos

1)(

ctgtgdd

dd c

240

dd c



Relativno smicanje

j j

12

14

8

10

sm

ican

je

4

6

rela

tivno = 0

= 10= -10

0

2

0 10 20 30 40 50 60 70 800 10 20 30 40 50 60 70 80

kut ravnine smicanja,



Relativno smicanje ),( shNshc vvf

j j

Ad b)

vshcos

2 shv

sin

)cos(c

c

c v

v

vv

shN

sh vshN

(/2-))cos(sin

cos

c

vc

22 i)(

coscos)cos(sin)sin(sin)cos(

cos

dd

dd c

0

d c

22 sin)(cossin)cos(

dd


240

d


Relativno smicanje )( fc

sincos

sin)cos(

tg

Uvrštavanjem

sin)cos(

cos sh

c vv

u

Ad c)

sin tg sin)cos( shNv

2sin

coscdobije se:

Uvrštavanjem

21

sintg

tg

sin

cos

tgi dobije se

2

22

2

2

2

22

2

2

2

2

2

2

2

2 coscos)sin(cos

)sin(cos

)sin(cos)sin(cos

)sin(cos

)sin(cos1cos

)1(cos

1

cos

tg

tg

ttgc

1sin22

22 )sin()sin(1

tg

te konačno


coscte konačno


Relativno smicanje

Deriviranjem

1sin22

cc

dd

dd

e at o s ca je

1coscos 22 d

coscdd

cos1

coscoscos

222 dd cdobije se:

dIzjednačavanjem prve derivacije s 0, dobije se 10

dd c

Najmanja vrijednost relativnog smicanja dobije se pri =1, neovisno o kutu .

Za kut prednje površine alata =0, najmanje relativno smicanje iznosi, c=2.



Brzina deformacije u smičnoj zoni, vdef

j j

def

cdef t

v

hUvrštavanjem izraza za relativno smicanje x

shc

vt

sht

xsh

v shdef

1xxtt defdef

f



Brzina deformacije u smičnoj zoni, vdef

j j



Teorija rezanja – povijest

Prema nekim autorima (Paul H. Blacka “Theory of Metal Cutting”,1961 ) obrada odvajanjem počinje prije 600 000 1 000 000 godina u

j j p j

1961.) obrada odvajanjem počinje prije 600,000 – 1,000,000 godina uAfrici. Razvoj ide dalje kroz doba Starog Egipta (4000 p.K.).Današnje spoznaje uglavnom se temelje na dostignućima od 19stoljeća do današnjih dana Značajniji autori 19-og stoljeća su:stoljeća do današnjih dana. Značajniji autori 19-og stoljeća su:

Time ( formiranje čestice smicanjem); Treska (formiranja česticeuslijed tlačnog djelovanja alata na sloj ispred Danas smatramo dauslijed tlačnog djelovanja alata na sloj ispred. Danas smatramo datlačno naprezanje prethodi smicanju.); Mallock; Briks; Reuleaux;Zvorykin; Zorev; Taylor; Ernst; Merchant; Lee; Shafer; Rubenstein;y ; ; y ; ; ; ; ; ;Oxley; Hastings; Dewhurst



Formiranje čestice – drugi pristupi

Prikazani izrazi vezani za formiranje i deformaciju

j g p p

Prikazani izrazi vezani za formiranje i deformacijuodvojene čestice zasnivaju se na modelu kojiformiranje čestice objašnjava smicanjem u jednojj j j j j jsmičnoj ravnini. Obzirom da se rezultati eksperimenatanisu baš podudarali s modelskim vijednostima, te dapostoji više teorijskih (fizikalnih) nejasnoća, razvijen jei niz drugačijih pristupa. Pristup s jednom smičnom

i j k k jč šći i jj d t ijravninom je svakako najčešći i najjednostavnij.



Oblici odovojene čestice

a) b) c)

a) - lomljena (elementarna) odvojena čestica) j ( ) j

b) - nasječena (lamelarna) odvojena čestica (više lamela zajedno)

c) - tekuća (kontinuirana) odvojena čestica



Oblik odvojene čestice – ovisnost o ap i f

Dubina obradeobrade

Posmak



Oblik odvojene čestice – vanjski lomač

Lomaččestice

Odvojenač ti čestice

Reznil t

čestica

Zona smicanja(smična zona) alat(smična zona)

Obradak



Oblik odvojene čestice – integrirani lomač



Oblik odvojene čestice – foto prikaz

a) Lomljena i segmentirana b) Kontinuirana (nekontinuirana)



Metode lomljenja odvojene čestice


drugo predavanje-2010

Documents