drugo predavanje-2010
DESCRIPTION
FSB obrada odvajanjemTRANSCRIPT
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Drugo predavanje
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj 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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
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 ?
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
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)
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
• estetski
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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.
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
O srhu
j j
Ciklusno vrijemeLjudski rad
Škart Zastoji
Utjecaj srha na neke pokazatelje obrade [CIRP]
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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.
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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.
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
FEM Simulacija formiranja srha kod ortogonalnog rezanja [CIRP]
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
Tipični oblici srha nastali pri bušenju [CIRP]
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
Pregle troškova proizvodnje prema BOSCH-u [CIRP]investicijainvesticija
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
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.
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Zone formiranja odvojene čestice
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Zone formiranja odvojene čestice
sekundarnaravnina smicanja
j j
smičnaravnina
alat
a
obradak
ap
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
“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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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.
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
“Card model” – model elementarnih lamela
j j
ap- dubina obrade
(dubina rezanja)(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)
ap
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
“Card model” – model elementarnih lamela
ap- dubina obrade
(dubina rezanja)(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)
ap
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
“Card model” – model elementarnih lamela
ap- dubina obrade
(dubina rezanja)(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)
ap
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
“Card model” – model elementarnih lamela
ap- dubina obrade
(dubina rezanja)(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)
ap
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
“Card model” – model elementarnih lamela
ap- dubina obrade
(dubina rezanja)(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)
ap
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
“Card model” – model elementarnih lamela
ap- dubina obrade
(dubina rezanja)(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)
ap
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
“Card model” – model elementarnih lamela
ap - dubina obrade(dubina rezanja)( )(debljina odvajanog sloja)
ap
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
“Card model” – model elementarnih lamela
a1
ap - dubina obrade(dubina rezanja)(debljina odvajanog sloja)
a1
( j j g j )
- debljina odvojenečestice
ap
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
“Card model” – model elementarnih lamela
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)
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
Primarna i sekundarna smična zona
j j
Izvor: J.S. Colton, Georgia Tec
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
Formiranje odvojene čestice
j j
j j
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
Koeficijenti deformacije
j j
1a
j j
L1
1
b
aa
pa
ba1b1
L11 1
bb
b
L
ap
1LL
L L
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Koeficijenti deformacije u ravnini
a1alat
ap
obradak
sincos
sin)cos(
sin)2/sin(1
tgx
xaa
p
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
vc
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Relativno smicanjej
Relativno smicanje – mogućnosti definiranja
),( xshfc a)
),( shNshc vvfb)
)( fc c)
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
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)
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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,
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
240
d
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
coscte konačno
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
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.
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanja
Brzina deformacije u smičnoj zoni, vdef
j j
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj 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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
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.
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
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
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Oblik odvojene čestice – ovisnost o ap i f
Dubina obradeobrade
Posmak
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Oblik odvojene čestice – vanjski lomač
Lomaččestice
Odvojenač ti čestice
Reznil t
čestica
Zona smicanja(smična zona) alat(smična zona)
Obradak
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Oblik odvojene čestice – integrirani lomač
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Oblik odvojene čestice – foto prikaz
a) Lomljena i segmentirana b) Kontinuirana (nekontinuirana)
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo
OBRADA ODVAJANJEMTeorija rezanjaj j
Metode lomljenja odvojene čestice
FSB Zagreb, Studij strojarstva, Proizvodno inženjerstvo