Struktura povrchů vybraných strojních součástí

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Struktura povrchů vybraných strojních součástí"

Hynek Pospíšil
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Struktura povrchů vybraných strojních součástí Ing. Petr Šperka 2009

2 STRUKTURA POVRCHŮ VYBRANÝCH STROJNÍCH SOUČÁSTÍ OBSAH Rozdělení Parametry povrchů Příklady povrchů reálných strojních součástí Porovnání Závěr 2/20

3 STRUKTURA POVRCHŮ VYBRANÝCH STROJNÍCH SOUČÁSTÍ Obrábění Hlavní způsoby obrábění Soustružení Frézování Obrážení Protahování a další Dokončovací způsoby obrábění Broušení Lapování Honování Ševingování Leštění Superfinišování 3/20

Protahování a další Dokončovací způsoby obrábění

4 STRUKTURA POVRCHŮ VYBRANÝCH STROJNÍCH SOUČÁSTÍ Dosahované drsnosti povrchu Ra Způsob obrábění Dosahovaná drsnost povrchu a přesnost hrubování obrábění na čisto jemné obrábění soustružení = 12,5 100 IT = 1,6 12,5 IT 9-11 = 0,2 1,6 IT 5-8 frézování = 6,3 25 IT = 1,6 6,3 IT 7-13 = 0,8 1,6 IT 7-8 vrtání a vyvrtávání = 12,5 100 IT = 1,6 6,3 IT 9-11 = 0,4 1,6 IT 5-8 hoblování a obrážení = 6,3 12,5 IT = 3,2 6,3 IT 9-11 = 1,6 3,2 IT 8-10 broušení = 0,8 6,3 IT 9-11 = 0,2 1,6 IT 5-7 = 0,05 0,4 IT 3-4 4/20

= 6,3 25 IT 10-13 = 1,6 6,3 IT 7-13 = 0,8 1,6 IT 7-8 vrtání a vyvrtávání = 12,5 100 IT 11-14 = 1,6 6,3 IT 9-11 = 0,4 1,6 IT 5-8

5 Broušení (grinding, polishing) Při broušení součásti získají požadovanou přesnost a drsnost povrchu. Lze: Dobře obrábět kalené a těžko obrobitelné materiály Dělit materiály (rozbrušování) Lapování (lapping) Jde o dokončovací operaci, při které dochází k úběru materiálu účinkem volných zrn brusiva, které se přivádí mezi lapovací nástroj a lapovaný povrch. Řezný pohyb volných zrn je vyvolán pohybem lapovacího nástroje, který je vůči lapované ploše nepravidelný. Lapovací nástroj má negativní tvar lapované plochy. Lapují se např. těsnící plochy ventilů spalovacích motorů. Honování (honing) Je dokončovací technologie, jež má za cíl zajistit především geometrickou přesnost a dokonalou jakost povrchu. Cílem může být, také zlepšení textury povrchu, protože nástroj na rozdíl od broušení vykonává složitější pohyb než rotační. Honují se válcové součásti: vnitřní a vnější plochy. Ševingování (shaving) STRUKTURA POVRCHŮ VYBRANÝCH STROJNÍCH SOUČÁSTÍ Dokončovací způsoby obrábění Používá se např. u ozubených kol, kde nástroj tvoří druhé kolo se speciál. (rýhovaným) povrchem. 5/20

které se přivádí mezi lapovací nástroj a lapovaný povrch. Řezný pohyb volných zrn je vyvolán pohybem lapovacího nástroje, který je vůči lapované ploše nepravidelný.

6 Dokončovací způsoby obrábění Leštění (polishing, glazing) Leštění je dokončovací operace při niž získáme dobrou jakost povrchu (zrcadlový), ale nezlepšujeme jeho geometrickou přesnost. Leštit můžeme ručně/strojně pomocí hadrového nebo plstěného kotouče upnutého v bruskách nebo za pomoci leštiček, atd. Při těchto způsobech nanášíme na hadrové kotouče lešticí pasty. Leštění může být: Mechanické leštění: tvrdá brousicí zrna jsou zachycena na plátně nebo papíře. Chemické leštění: mechanické leštění + chemická látka. Elektrochemické leštění: úběr materiálu se děje elektrochem. rozpouštěním. Superfinišování (Superfinishing, micromachining, short stroke honing) Superfinišování je dokončovací technologie, jež má za cíl zajistit nejpřesnější jakost povrchu strojní součásti. Zpravidla pro dokončovánívnějších válcových ploch. K superfinišování se používá superfinišovací hlava. Vytváříkřížovou texturu na povrchu. Výhody: zvýšená životnost součástí, snížení opotřebení, vyšší přesnost, únosnější povrchy (vyšší materiálový poměr), lepší těsnost ploch a kratší záběh stroje. Nevýhody: vysoká cena STRUKTURA POVRCHŮ VYBRANÝCH STROJNÍCH SOUČÁSTÍ 6/20

Leštění může být: Mechanické leštění: tvrdá brousicí zrna jsou zachycena na plátně nebo papíře. Chemické leštění: mechanické leštění + chemická látka.

7 HODNOCENÍ POVRCHU Obecný povrch Obecný povrch lze rozdělit na tyto tři komponenty, které odlišuje vlnová délka. Tvar plochy Vlnitost 1 proložení Obecný povrch Drsnost 2 filtrace Vlnitost + drsnost Vlnitost Drsnost 7/20

8 HODNOCENÍ POVRCHU Obecný postup zpracování 1 Fitování (proložení) odtranění náklonu (nebo tvaru) 2D: přímka, kruh, elipsa, parabola atd. 3D: plocha, válec, koule, elipsouid, paraboloid atd. 2 Filtrování rozdělení povrchu: vlnitost a drsnost možné provést: filtrování ve frekveční oblasti konvoluce Filtrování ve frekveční oblasti Drsnost Vlnitost Tvar vlnová délka Konvoluce 3 Analýza drsnosti (parametrizace) 4 Analýza chyb, přesnosti a nejistot parametry povrchu 8/20

2 Filtrování rozdělení povrchu: vlnitost a drsnost možné provést: filtrování ve frekveční oblasti konvoluce

9 HODNOCENÍ POVRCHU Rozdělení parametrů Param. profilu (2D) R parametry Param. oblasti (3D) S parametry Amplitudové parametry Rp největší výška výstupku profilu Rv největší hloubka prohlubně profilu Rz největší výška profilu Rc prům. výška prvku profilu Ra prům. aritmetická úchylka profilu Rq prům. kvadratická úchylka profilu Rsk šikmost profilu Rku špicatost profilu Plošné a objemové parametry Smr nosný poměr v dané hloubce Rsm průmerná šírka prvku profilu Sds hustota výstupků povrchu Std směr textury povrchu Str poměrný aspekt textury povrchu Sfd fraktální dimense povrchu Sal délka odpovídající nejrychlejšímu poklesu ACF Hybridní param. Ssc arit. průměr zakřivení výstupků povrchu Sdq kvadratický sklon povrchu Sdr poměrná rozvinutá styková plocha Funkční parametry Sbi index únosnosti Sci index udržení kapaliny v jádře Svi index udržení kap. v prohlubních Sr1 Sr2 horní, dolní materiál. Poměr Sa1 Sa2 horní, dolní plocha Sk hloubka jádra drsnosti Spk redukovaná výška výstupku Svk redukovaná hloubka prohlubní 9/20

10 HODNOCENÍ POVRCHU Amplitudové parametry Rp největší výška výstupku profilu Ra průměrná aritmetická úchylka profilu Rq průměrná kvadratická úchylka profilu Rv největší hloubka prohlubně profilu Rsk šikmost profilu Rz největší výška profilu Rku špicatost profilu Rc průměrná výška prvku profilu 10/20

profilu Rv největší hloubka prohlubně profilu Rsk šikmost profilu Rz

11 HODNOCENÍ POVRCHU Plošné a objemové parametry Tyto parametry jsou na rozdíl od amplitudových závislé na vzdáleností vrcholků a prohlubní. Hybridní parametry Hybridní parametry charakterizují spojení kritérií amplitudovýchs prostorovými jako jsou sklony, zakřivení, atd. Autokorelační funkce ACF Autokorelační funkce ACF je funkce, která popisuje korelaci mezi povrchem a stejným povrchem posunutým o rozpětí posunutí. Z jejího průběhu lze usuzovat o periodičnosti, nahodilosti hodnoceného povrchu. Funkční parametry Funkční parametry (také parametry nosného podílu) jsou skupinou parametrů charakterizující funkční aspekty povrchu, především mazání a opotřebení. Parametry představují cenné informace o schopnosti povrchu udržet mazací médium nebo umožní predikci životnosti funkčního povrchu z hlediska opotřebení. Křivka materiálového poměru a hustota pravděpodobnosti Reprezentuje plošný materiálový poměr topografického povrchu jako funkci úrovně. Je kumulativ. suma hustoty pravděpodobnosti amplitudy. 11/20

Autokorelační funkce ACF Autokorelační funkce ACF je funkce, která popisuje korelaci mezi povrchem a stejným povrchem posunutým o rozpětí posunutí.

12 HLAVNÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Soustružení Píst spalovacího motoru (Brit & Stratton viz. 6KM) 3D pohled 2D výšková mapa 12/20

13 HLAVNÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Soustružení Píst spalovacího motoru (Brit & Stratton viz. předmět 6KM) Křivka mat. poměru a hustota pravděpodobnosti Amplitudové parametry Funkční parametry Ra = 2,2 μm Rq = 3,0 μm Rsk = 1,83 Rku = 4,04 Autokorelační funkce 3D 2D 13/20

poměru a hustota pravděpodobnosti Amplitudové parametry Funkční

14 HLAVNÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Soustružení Hřídel z převodovky (SEW eurodrives viz. 6KT) 3D pohled 2D výšková mapa 14/20

15 HLAVNÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Soustružení Hřídel z převodovky (SEW eurodrives viz. 6KT) Křivka mat. poměru a hustota pravděpodobnosti Amplitudové parametry Funkční parametry Ra = 2,6 μm Rq = 3,1 μm Rsk = 1,44 Rku = 2,32 Autokorelační funkce 3D 2D 15/20

poměru a hustota pravděpodobnosti Amplitudové parametry

16 HLAVNÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Ozubené kolo (Brit & Stratton viz. předmět 6KM) 3D pohled 2D výšková mapa 16/20

17 HLAVNÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Ozubené kolo (Brit & Stratton viz. předmět 6KM) Křivka mat. poměru a hustota pravděpodobnosti Amplitudové parametry Funkční parametry Ra = 4,7 μm Rq = 5,35 μm Rsk = 1,25 Rku = 1,68 Autokorelační funkce 3D 2D 17/20

18 HLAVNÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Frézování Víko převodovky (SEW eurodrives viz. předmět 6KT) Povrch pod těsněním 3D pohled 2D výšková mapa 18/20

19 HLAVNÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Frézování Víko převodovky (SEW eurodrives viz. předmět 6KT) Křivka mat. poměru a hustota pravděpodobnosti Povrch pod těsněním Amplitudové parametry Funkční parametry Ra = 2,7 μm Rq = 3,1 μm Rsk = 1,36 Rku = 2,07 Autokorelační funkce 3D 2D 19/20

poměru a hustota pravděpodobnosti Povrch pod těsněním Amplitudové

20 DOKONČOVACÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Broušení Hřídel lícovaný průměr pro ložisko (SEW viz. 6KT) 3D pohled 2D výšková mapa 20/20

21 DOKONČOVACÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Broušení Hřídel lícovaný průměr pro ložisko Křivka mat. poměru a hustota pravděpodobnosti Amplitudové parametry Funkční parametry Ra = 1,7 μm Rq = 2,0 μm Rsk = 1,40 Rku = 2,20 Autokorelační funkce 3D 2D 21/20

22 DOKONČOVACÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Lapování, nebo Superfinišování Kuličky z valivých ložisek Výroba 22/20

23 DOKONČOVACÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Lapování, nebo Superfinišování Kuličky z valivých ložisek 3D pohled 2D výšková mapa 23/20

24 DOKONČOVACÍ ZPŮSOBY OBRÁBĚNÍ Lapování, nebo Superfinišování Kuličky z valivých ložisek Křivka mat. poměru a hustota pravděpodobnosti Amplitudové parametry Ra = 0,012 μm Rq = 0,017 μm Rsk = 2,2 Rku = 6,8 Autokorelační funkce 3D Funkční parametry 2D 24/20

25 POROVNÁNÍ 25/20

26 POROVNÁNÍ 26/20

27 ZÁVĚR STRUKTURA POVRCHŮ VYBRANÝCH STROJNÍCH SOUČÁSTÍ Moderní interferometrické metody mohou poskytnout rychlé, bezkontaktní a přesné měření topografie povrchů běžných strojních součástí. Použitá metoda Skenovací interferometrie s využitím bílého světla (WLSI white light scanning interferometry) poskytuje nezbytný vertikální rozsah pro tyto měření (až několik jednotek milimetrů). Hodnocení drsnosti povrchu je vícekrokový proces, ve kterém je nutné odstranit pomocí proložení a filtrování tvar a vlnitost povrchu. Existuje řada parametrů, které popisují drsnost z různých hledisek. Kvalita povrchu je jedním z významných činitelů ovlivňující cenu výrobku a proto je nutné volit přiměřenou hodnotu vzhledem k dané funkci. 27/20

Podobné dokumenty

Laboratorní úloha. Bezkontaktní 3D měření povrchu HDD

Laboratorní úloha. Bezkontaktní 3D měření povrchu HDD Laboratorní úloha Bezkontaktní 3D měření povrchu HDD Ing. Petr Šperka 2009 Bezkontaktní 3D měření povrchu HDD OBSAH Úvod Metoda měření Postup měření Parametry povrchu Vyhodnocení Závěr 2/20 ÚVOD HDD disky»»»»»