obrada tokarenjem

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.


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


2


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


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


3


b) uzdužno unutrašnje tokarenje, posmično gibanje je paralelno osi obratka,

Slika 1.3. Uzdužno unutrašnje tokarenje

TOKARENJE

Uzdužno unutrašnje tokarenje


c) poprečno vanjsko tokarenje, posmično gibanje je radijalno i okomito na os obratka,

Slika 1.4. Poprečno vanjsko tokarenje

TOKARENJE

Poprečno vanjsko tokarenje


4


d) poprečno unutrašnje tokarenje, posmično gibanje je radijalno i okomito na os obratka,

Slika 1.5. Poprečno unutrašnje tokarenje

TOKARENJE


e) konusno vanjsko tokarenje, posmično gibanje pod kutom prema osi obratka,

Slika 1.6. Vanjsko konusno tokarenje

TOKARENJE

Vanjsko konusno tokarenje


5


f) konusno unutrašnje tokarenje, posmično gibanje pod kutom prema osi obratka,

Slika 1.7. Konusno unutrašnje tokarenje

TOKARENJE


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


6


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


i) kopirno tokarenje, alat nema određeni profil, vrh alata se giba po nekoj krivulji,

Slika 1.10. Kopirno tokarenje

TOKARENJE

Kopirno tokarenje


7


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


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


8


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


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


9


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


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 .


10


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


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


11


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


- 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


12


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


TOKARENJE

Tablica 1.1. Oblici standardnih noževa od tvrdog metala i s tvrdo lemljenom pločicom od tvrdog metala


13


TOKARENJE

Slika 1.20. Rezne pločice


1.2.3. Načini pričvršćenja reznih pločica

Slika 1.21. Načini pričvršćenja pločica

TOKARENJE


14


Slika 1.22. Načini pritezanja pločice na držak

TOKARENJE


Slika 1.23. Načini pritezanja pločice na držak

TOKARENJE


15


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


1.2.5. Označavanje reznih pločica i držača pločica

TOKARENJE

Slika 1.24. Sustav označavanja reznih pločica i držača za vanjsku i unutrašnju obradu


16


TOKARENJE

Slika 1.25. Oznake


TOKARENJE

Slika 1.26. Oznake


17


TOKARENJE

Slika 1.27. Oznake


TOKARENJE

Slika 1.28. Oznake


18


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


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


19


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

obrada tokarenjem

Documents