Odborné texty pro učební a studijní strojní obory

Transkript

1 Odborné texty pro učební a studijní strojní obory Anglický jazyk Tvorba odborných textů je součástí projektu spolufinancovaného z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky, v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost, registrační číslo CZ.1.07./1.1.10/

2 OBSAH OBSAH... 2 TURNING... 3 MILLING DRILLING GRINDING NUMERICALLY CONTROLLED MACHINES UNCONVENTIONAL METHODS OF MACHINING TOOLING MATERIALS MACHINABILITY OF THE MATERIAL STIFFNESS OF THE TECHNOLOGY SYSTÉM INDUSTRY, ECONOMY, ENGINEERING AND ITS MANUFACTURING PROCESS IN ENGINEERING PRODUCTION OF PIG IRON CASTING PRODUCTION INTERNAL STRUCTURE OF MATERIAL AND HEAT TREATMENT NONDESTRUCTIVE TESTING = TESTS OF MATERIAL FAILURE TECHNOLOGICAL PROCESSES

3 TURNING Soustružení je jedním ze způsobů třískového obrábění, kdy obrábíme rotační plochy vnitřní i vnější válcové, kuželové, tvarové, a dále plochy rovinné, díry a závity. Soustružení provádíme na soustruhu soustružnickým nožem. Při soustružení se nástroj zařezává ostřím do materiálu, který se proti němu otáčí hlavním řezným pohybem. Nůž při tom koná vedlejší pohyb posuv, na jehož velikosti je závislá tloušťka odebírané třísky. Požadované hloubky třísky dosáhneme přísuvem = pohybem nože směrem k obrobku. Rotační obrobky se na soustruhu upínají nejčastěji do univerzálního tříčelisťového sklíčidla, pro upnutí součástí nepravidelného tvaru se používá lícní deska. Obrobek musí být upnut pevně, ale nesmí se vlivem působící síly deformovat. Soustružnické nože jsou jednobřité nástroje, které se upínají do nožové hlavy tak, aby špička nástroje byla umístěna výškově v ose obrobku. Nože mohou mít různý tvar a velikost. Jejich rozměry jsou normalizovány. Nože jsou vyrobeny z materiálů, které dobře odolávají zvýšenému mechanickému i tepelnému namáhání. Nejčastěji se používají nástroje, jejichž činná část je vyrobena z keramických materiálů, které jsou velmi tvrdé a odolné proti opotřebení. Odřezáváním třísky a jejím třením o nástroj vzniká teplo, kterým se nástroj zahřívá. Pokud by jeho teplota překročila určitou hranici, nástroj by se nadměrně otupoval. Proto je nutné při obrábění pravidelně a dostatečně chladit a mazat. Soustruhy mohou mít vodorovnou nebo svislou konstrukci a jejich využití je velmi specifické. Nejširší použití má soustruh univerzální hrotový, který se ale hodí pouze pro kusovou výrobu. V sériové a hromadné výrobě se dnes nejčastěji používají soustružnické stroje číslicově řízené, které pracují automaticky podle zadaného programu a zaručují požadovanou kvalitu u všech výrobků. Schéma univerzálního hrotového soustruhu: 3

4 1. elektromotor 2. vřeteník 3. suport 4. lože 5. koník 6. převody Turning Turning is one way of chip machining, where the rotary work areas can be divided in internal and external ones we can speak than about : cylindrical, conical, shape work areas and planar surfaces, holes and threads. The turning is done on a lathe with a turning knife. While the tool is turning, its cutting edge cuts into the material, which is rotated against the main cutting motion. The turning knife makes also another movement done by motion, it can be described as a side shift movement or displacement, whose size depends on the thickness of the splinter / chip. The chips reach the desired depth-feed = if the knife moves towards the workpiece. The rotational workpieces are clamped on the lathe frequently to a three jaws universal chuck, a plate is used for clamping of irregular shaped faced materials. Workpiece must be clamped firmly, but not to deform due to operating forces. Turning tools are usually tools with one edge, which are clamped to the blade head so that the tip of the instrument is placed vertically in the axis of the workpiece. Knives can have different shape and size and their dimensions are standardized. The knives are made of materials that can withstand the increasing mechanical well and heat stress. The most commonly used tools have the active part made from ceramic materials and they are very hard and wear resistant. Cutting the chip and its friction on the tool generates heat, which also heats the tool. If the temperature exceeds a certain threshold, the tool would be unduly blunted. Therefore, when working regularly and sufficiently you have to keep your eyes on cooling and lubrication. Lathes can have a horizontal or a vertical construction and their use is very specific. The widest use of the lathe has a universal cylindrical lathe, but it is only suitable for a single-piece production. The serial and mass production now mainly uses lathes that are numerically controlled machines, which can operate automatically according to the specified program and ensure the required quality for all products. 4

5 Diagram of a universal lathe point-contact: 1. electro motor 2. headstock 3. slide 4. bed 5. tailstock 6. transfers EXERCISES : Find the mistakes and correct it : 1. Colling 2. Haedstock 3. Knifes 4. Friktion 5. Workpeace Read the text about medieval and renessaince lathes: 1. The lathe is an ancient tool, dating at least to the Egyptians and, "known and used in Assyria, Greece, the Roman and Byzantine Empires. The earliest depiction of a lathe comes from a Ptolemaic tomb painting. Primarily a tool of tradesmen known as "turners" or "throwers" (the term "bodgers" came later), the lathe was also used by pulley makers, seal makers, wheelwrights, chairmakers, joiners, pewterers, bell founders, and others. Early evidence of wood turning in England dates from the 4th to the 7th century, and by 1180 there appears to have been a turner's guild established in Cologne, Germany. 2. There are several reasons why this simple machine has been in use for thousands of years. From a practical point of view, the lathe can easily produce truly round objects, invaluable in making wheels for carts and parts for mills and pumps. Turned spindles can also be easily assembled into complex objects such as chairs, beds, tables, 5

6 etc. This same machine also simplifies the making of woodenware for eating, drinking, and storage. From a more aesthetic perspective, turning can create a sort of surface decoration impossible to achieve by hand alone. The combination of mechanical simplicity, versatility, and decorative appeal has made turning a steadily practiced trade throughout European culture. 3. The idea of the lathe is simple: a piece of wood is made to turn on an axis while a sharp tool cuts or scrapes the wood into a desired shape. 4. One of the earliest reliable references to lathes is Theophilus' "On Divers Arts," probably written in the 11th century by a metalworker named Roger of Helmarshausen. In this treatise, he mentioned two lathes. The first is a hand-cranked lathe for turned heavy bell cores. The other is a pewterer's lathe, which he describes as "set up in the same way as the one on which platters and other wooden vessels are turned." This lathe is pulled by "a boy," presumably pulling back and forth on a cord wrapped around the piece being worked. Such reciprocol motion is charactistic of most early lathes, particularly those used in woodworking. Turner, from the "Mendel Housebook," c A turner and some of his wares, from the "Book of Trades," Decide if these statements are true or false: 1. Ptolemaios used a lathe. T F 2. The first turners were from England. T F 3. It is a simply machine. T F 4. Woodenware is used for eating. T F 5. Book of Trades was published in the 16th century. T F Fill in the words, the picture may help you : offset the tailstock tailstock spindle handwheel clamped gear box 6

7 Tailstock Tailstock with legend, numbers and text within the description refer to those in the image: The is a toolholder directly mounted on the spindle axis, opposite the headstock. The (T5) does not rotate but does travel longitudinally under the action of a leadscrew and (T1). The spindle includes a taper to hold drill bits, centers and other tooling. The tailstock can be positioned along the bed and (T6) in position as required. There is also provision to (T4) from the spindles axis, this is useful for turning small tapers. The image shows a reduction (T2) between the handwheel and spindle, this is a feature found only in the larger center lathes, where large drills may necessitate the extra leverage. Solution: The tailstock is a toolholder directly mounted on the spindle axis, opposite the headstock. The spindle (T5) does not rotate but does travel longitudinally under the action of a leadscrew and handwheel (T1). The spindle includes a taper to hold drill bits, centers and other tooling. The tailstock can be positioned along the bed and clamped (T6) in position as required. There is also provision to offset the tailstock (T4) from the spindles axis, this is useful for turning small tapers. The image shows a reduction gear box (T2) between the handwheel and spindle, this is a feature found only in the larger center lathes, where large drills may necessitate the extra leverage. 7

8 Describe the picture : Vocabulary assemble... shromáždit, smontovat axis... osa bed... lože blade head... nožová hlava blunt... tupý, ztupit, otupit ceramic materials... keramické materiály clamp... svěrák, upnout do svěráku cooling... chlazení cutting edge... ostří depiction... vylíčení drill bits... vrtáky edge... břit, ostří friction... tření handwheel... ruční kolo headstock... vřeteník chip machining... třískové obrábění lathe... soustruh lubrication... mazání pulley makers... výrobce kladky reduction gear box... redukce převodovky slide... suport spindle axis... osa vřetene tailstock... koník taper... kužel tool... nástroj, nářadí toolholder... upínání nástrojů 8

9 transfers... převody turning knife... soustružnický nůž turners... soustružník turning... soustružení unduly... příliš, nadměrně withstand... odolat, vydržet wear resistant... odolný proti opotřebení workpiece... obrobek 9

10 MILLING Frézování je jedním z nejuniverzálnějších způsobů třískového obrábění. Frézováním lze obrábět plochy rovinné, šikmé, tvarové, rotační, výřezy, drážky, ozubená kola a závity. Frézování provádíme na stroji, který se nazývá frézka, pomocí nástroje zvaného fréza. Jedná se o vícebřitý nástroj, který se při obrábění otáčí kolem své osy. Obrobek upnutý na pracovním stole frézky se proti fréze pohybuje většinou přímočarým, případně otáčivým a přímočarým pohybem. Tloušťka odřezávané vrstvy materiálu se nastavuje pomocí přísuvu. Obrobky se na frézce upínají nejčastěji do univerzálního svěráku, velké součásti se upínají přímo na pracovní plochu stroje pomocí upínek a pro upnutí tvarových součástí lze použít přípravky, což jsou speciální upínací zařízení zhotovená pro konkrétní součást. Důvodem je snaha upnout součást co nejrychleji a nejpřesněji, aby byla výroba dostatečně produktivní. Frézy jsou vícebřité nástroje, které se upínají za kuželovou stopku do kuželové dutiny vřetena frézky pomocí redukčního pouzdra. Redukční pouzdro přizpůsobí kužel na stopce frézy rozměru kuželové dutiny vřetena frézky. Frézy se člení podle mnoha hledisek. Mohou být válcové, kuželové nebo tvarové, jemnozubé nebo hrubozubé, celistvé nebo se vsazenými zuby, stopkové nebo nástrčné. Jsou vyrobeny z materiálů, které dobře odolávají zvýšenému mechanickému i tepelnému namáhání. Odřezáváním třísky a jejím třením o nástroj vzniká teplo, kterým se nástroj zahřívá. Pokud by jeho teplota překročila určitou hranici, nástroj by se nadměrně otupoval. Proto je nutné při frézování pravidelně a dostatečně chladit a mazat. Frézky mohou mít vodorovnou nebo svislou konstrukci a jejich využití je velmi široké. Nejširší použití má frézka univerzální konzolová nebo frézka rovinná, ale nejčastěji se dnes používají tzv. obráběcí centra. Jedná se o frézovací stroj, který je vybaven dalšími obráběcími jednotkami např. vrtací nebo soustružnickou. Na nich lze opracovat součást ze všech stran při jednom upnutí, čímž se zvýší přesnost výroby a zároveň se zkrátí výrobní čas. 10

11 Schéma rovinné frézky: 1 1. Stojan 2. Příčné rameno Vřeteník Pracovní stůl Lože Milling A milling machine (also see synonyms below) is a machine tool used to machine solid materials. Milling machines are often classed in two basic forms, horizontal and vertical, which refers to the orientation of the main spindle. Both types range in size from small, bench-mounted devices to room-sized machines. Unlike a drill press, which holds the workpiece stationary as the drill moves axially to penetrate the material, milling machines also move the workpiece radially against the rotating milling cutter, which cuts on its sides as well as its tip. Workpiece and cutter movement are precisely controlled to less than in (0.025 mm), usually by means of precision ground slides and leadscrews or analogous technology. Milling machines may be manually operated, mechanically automated, or digitally automated via computer numerical control (CNC). Milling machines can perform a vast number of operations, from simple (e.g., slot and keyway cutting, planing, drilling) to complex (e.g., contouring, diesinking). Cutting fluid is often pumped to the cutting site to cool and lubricate the cut and to wash away the resulting swarf. Types and nomenclature Mill orientation is the primary classification for milling machines. The two basic configurations are vertical and horizontal. However, there are alternate classifications according to method of control, size, purpose and power source. Mill orientation 1. Vertical mill 11

12 Vertical milling machine. 1: milling cutter 2: spindle 3: top slide or overarm 4: column 5: table 6: Y-axis slide 7: knee 8: base In the vertical mill the spindle axis is vertically oriented. Milling cutters are held in the spindle and rotate on its axis. The spindle can generally be extended (or the table can be raised/lowered, giving the same effect), allowing plunge cuts and drilling. There are two subcategories of vertical mills: the bed mill and the turret mill. 1. A turret mill has a stationary spindle and the table is moved both perpendicular and parallel to the spindle axis to accomplish cutting. The most common example of this type is the Bridgeport, described below. Turret mills often have a quill which allows the milling cutter to be raised and lowered in a manner similar to a drill press. This type of machine provides two methods of cutting in the vertical (Z) direction: by raising or lowering the quill, and by moving the knee. 2. In the bed mill, however, the table moves only perpendicular to the spindle's axis, while the spindle itself moves parallel to its own axis. Turret mills are generally considered by some to be more versatile of the two designs. However, turret mills are only practical as long as the machine remains relatively small. As machine size increases, moving the knee up and down requires considerable effort and it also becomes difficult to reach the quill feed handle (if equipped). Therefore, larger milling machines are usually of the bed type. Also of note is a lighter machine, called a mill-drill. It is quite popular with hobbyists, due to its small size and lower price. A mill-drill is similar to a small drill press but equipped with an X-Y table. These are frequently of lower quality than other types of machines. 12

13 2. Horizontal mill Horizontal milling machine. 1: base 2: column 3: knee 4 & 5: table (x-axis slide is integral) 6: overarm 7: arbor (attached to spindle) A horizontal mill has the same sort of x y table, but the cutters are mounted on a horizontal arbor across the table. Many horizontal mills also feature a built-in rotary table that allows milling at various angles; this feature is called a universal table. While endmills and the other types of tools available to a vertical mill may be used in a horizontal mill, their real advantage lies in arbor-mounted cutters, called side and face mills, which have a cross section rather like a circular saw, but are generally wider and smaller in diameter. Because the cutters have good support from the arbor and have a larger cross-sectional area than an end mill, quite heavy cuts can be taken enabling rapid material removal rates. These are used to mill grooves and slots. Plain mills are used to shape flat surfaces. Several cutters may be ganged together on the arbor to mill a complex shape of slots and planes. Special cutters can also cut grooves, bevels, radii, or indeed any section desired. These specialty cutters tend to be expensive. Simplex mills have one spindle, and duplex mills have two. It is also easier to cut gears on a horizontal mill. Some horizontal milling machines are equipped with a power-take-off provision on the table. This allows the table feed to be synchronized to a rotary fixture, enabling the milling of spiral features such as hypoid gears. Comparative merits The choice between vertical and horizontal spindle orientation in milling machine design usually hinges on the shape and size of a workpiece and the number of sides of the workpiece that require machining. Work in which the spindle's axial movement is normal to one plane, with an endmill as the cutter, lends itself to a vertical mill, where the operator can stand before the machine and have easy access to the cutting action by looking down upon it. Thus vertical mills are most favored for diesinking work (machining a mold into a block of metal). Heavier and longer workpieces lend themselves to placement on the table of a horizontal mill. Prior to numerical control, horizontal milling machines evolved first, because they evolved by putting milling tables under lathe-like headstocks. Vertical mills appeared in subsequent decades, and accessories in the form of add-on heads to change horizontal mills to vertical mills (and later vice versa) have been commonly used. Even in the CNC era, a heavy workpiece needing machining on multiple sides lends itself to a horizontal machining center, while diesinking lends itself to a vertical one. 13

14 Alternate classifications In addition to horizontal versus vertical, other distinctions are also important: Spindle axis orientation Control Criterion Example classification scheme Comments Vertical versus horizontal; Turret versus non-turret Manual; Mechanically automated via cams; Digitally automated via NC/CNC Number of axes (e.g., 3-axis, 4-axis, or more); Within this scheme, also: Among vertical mills, "Bridgeport-style" is a whole class of mills inspired by the Bridgeport original, rather like the IBM PC spawned the industry of IBMcompatible PCs by other brands In the CNC era, a very basic distinction is manual versus CNC. Among manual machines, a worthwhile distinction is non-dro-equipped versus DRO-equipped Control (specifically among CNC machines) Pallet-changing versus non-palletchanging Full-auto toolchanging versus semi-auto or manual tool-changing Purpose Purpose Table design Size Power source General-purpose versus special-purpose or singlepurpose Toolroom machine versus production machine "Plain" versus "universal" Micro, mini, benchtop, standing on floor, large, very large, gigantic Line-shaft-drive versus individual electric motor drive Hand-crank-power versus electric Overlaps with above A distinction whose meaning evolved over decades as technology progressed, and overlaps with other purpose classifications above; Commonly, a "plain table" means the table is fixed in place on the machine and cannot be rotated. A "unversal table" means that the table may be rotated to various angles. Most line-shaft-drive machines, ubiquitous circa , have been scrapped by now Hand-cranked not used in industry but suitable for hobbyist micromills EXERCISES: Answer following questions : 1. What is milling? 2. What is the difference between a vertical and horizontal milling machine? 3. How can the milling machines be operated? 4. Have you ever worked on a milling machine? If yes, describe it. 5. What is the diference between a milling machine and a CNC machine? 14

15 Look at the following picture, and describe them in detaile, what is the same, where are the differences between those two : You found the following advertisment in the newspaper. Write a letter of request,about words, where you want to know, what the price is, what the terms of delivery are and ask for the catalog they offer : 15

16 Start with : Dear Sir or Madam, 16

17 DETAILED DESCRIBTION OF A VERTICAL MILLING MACHINE : 17

18 DETAILED DESCRIBTION OF A HORIZONTAL MILLING MACHINE: Vocabulary access... přístup accomplish... splnit, dodělat arbor... hřídel a vast number of... brovské množství built-in... vestavěný column... stojan contouring... konturování cutting fluid... řezná kapalina cutting tool... řezný nástroj die sinking... výroba zápustek drill press... vrtačka evolve... vyvinout se, vyvíjet se flat surfaces... rovné povrchy front view... čelní pohled 18

19 groove... drážka, žlábek machine tool... obráběcí stroj milling head... frézovací hlava milling machine... frézka, fréza penetrace... proniknout shape... tvar, formovat side view... boční pohled solid materials... pevné materiály spindle... vřeteno, vřeteník swarf... tříska, piliny 19

20 DRILLING Vrtání patří mezi nejstarší a nejpoužívanější technologické operace. Je definováno jako zhotovování kruhových děr do plného materiálu. Kromě vrtání do plného materiálu rozlišujeme ještě tzv. vyvrtávání, kterým zvětšujeme díry předvrtané nebo předlité. Hlavní řezný pohyb otáčivý - vykonává při vrtání nástroj, který se zároveň posouvá do řezu pomocí ručního nebo strojního posuvu. K vrtání se používají různé druhy vrtáků. Jedním z nejstarších vrtáků je vrták kopinatý, který pracuje nepřesně a dnes se prakticky již nepoužívá. Zvláštní uplatnění má vrták hlavňový, používaný pro výrobu hlubokých děr. Na vrtání skla a dalších velmi tvrdých materiálů se používá vrták trojhranný. Nejrozšířenějším a nejpoužívanějším vrtákem je vrták šroubovitý, jehož tělo se dvěma drážkami ve tvaru šroubovice umožňuje účinné odvádění třísek a zároveň zajišťuje dostatečné chlazení. Vrtáky se upínají do vřetena vrtaček za stopku, která může mít válcový nebo kuželový tvar. Materiálem vrtáků může být uhlíková nástrojová nebo rychlořezná ocel, případně lze použít vrták s řeznými destičkami ze slinutých karbidů. Pro vrtání se používají ruční nebo strojní vrtačky nejrůznější konstrukce a velikosti. Rozlišujeme vrtačky stolní, stojanové nebo sloupové, pro náročnější vrtací práce se volí vrtačky otočné radiální, souřadnicové, číslicově řízené nebo vícevřetenové. Obráběné součásti se při vrtání musí upínat takovými pomůckami, které zachycují síly přenášené vrtákem a zajišťují součást v takové poloze, aby střed díry ležel pod středem špičky vrtáku. Nejčastěji se používají různé typy svěráků. Teplo vznikající při vrtání odvádíme chlazením. Nadměrný ohřev špičky vrtáku by mohl způsobit ztrátu jeho tvrdosti a rychlé otupení. Chladíme často vodním roztokem (emulzí) s přísadou mýdla a emulzního oleje. Větší mazací účinek má řezný olej, který ale méně chladí. Výkon vrtáku je stejně jako u každého jiného nástroje závislý zejména na správném naostření. Vrtáky se ostří na speciálně konstruovaných ostřících strojích. Šroubovitý vrták: zub (břit) zubová mezera krček unášeč L délka vrtáku l1 činná část vrtáku l2 - krček 20

21 l3 tělo vrtáku l4 - stopka Drilling Drilling is one of the oldest and most widely used technology operations. It is defined as the production of circular holes in the full material. In addition to drilling into the full material it can be also distinguished in so called drilling, pre-drilled holes which are magnifying or precasted. The main cutting motion - rotating - carries the drilling tool, which is also shifted to the cut with hand or power feed. Various types of drills are used for drilling. One of the oldest drill bit is lanceolatum, which works incorrectly and is now practically no longer used. There are several another types that may be used for drilling, e.g. special application to drill the barrel, which are used for production of deep holes. Triangular drill is used for drilling of glass and other very hard materials. Most widespread and most commonly used drill is a twist drill, a body with two grooves in the spiral form enables the effective removal of chips while providing enough cooling. Drills are clamped in the spindle shank drills, which may have a cylindrical or conical shape. Drill material may be carbon or high speed steel tool, or you can use a drill with carbide inserts. We can decide which type of drilling machine we would like to use, there are hand or machine drill and their variety of designs and sizes. We can also distinguish drill table, floor, or pillars, for more demanding drilling we can choose rotary radial coordinate, and numerically controlled multiple spindle drilling The workpiece has to be clamped in the drilling of such devices that capture the forces transmitted by the drill and provide part in such a position that the center of the hole lies below the center of the drill tip. Clamps are the most commonly used various types of such machines. Heat generated during drilling is disposed of cooling. Excessive heating of the tip of the drill could cause the loss of its hardness and rapid blunting. We often use for cooling an aqueous solution (emulsion), with addition of soap and oil emulsion. Greater lubricating effect of the cutting oil, but which is less cool. Performance of the drill is the same as for any other instrument is particularly dependent on proper sharpening. Drills are specially designed for blade sharpening machines. Twist drill cutting edge cutting edge gap neck drill tenon 21

22 L length of the drill l1 active part of the drill l2 neck drill l3 body drill l4 drill stem Activities: Answer the questions to the article: 1. Which type sof drill machines can you name? 2. Why do we use cooling? 3. Which kinds of drill bits do you know? 1. Where would you use dribling? 2. Have you ever used it before? 3. Can you name any advantages and disadvantages of drilling? Additional reading material Twist drill bits The twist drill bit is the type produced in largest quantity today. It comprises a cutting point at the tip of a cylindrical shaft with helical flutes; the flutes act as an Archimedean screw and lift swarf out of the hole. The twist drill bit was invented by Steven A. Morse of East Bridgewater, Massachusetts in The original method of manufacture was to cut two grooves in opposite sides of a round bar, then to twist the bar (giving the tool its name) to produce the helical flutes. Nowadays, the drill bit is usually made by rotating the bar while moving it past a grinding wheel to cut the flutes in the same manner as cutting helical gears. Twist drill bits range in diameter from to 3.5 in (0.051 to 89 mm)[4][5] and can be as long as 25.5 in (650 mm).[6] The geometry and sharpening of the cutting edges is crucial to the performance of the bit. Small bits that become blunt are often discarded because sharpening them correctly is difficult and they are inexpensive. For larger bits special grinding jigs are available. A special tool grinder is available for sharpening or reshaping cutting surfaces on twist drills to optimize the drill for a particular material. Manufacturers can produce special versions of the twist drill bit, varying the geometry and the materials used, to suit particular machinery and particular materials to be cut. Twist drill bits are available in the widest choice of tooling materials. However, even for industrial users, most holes are drilled with standard high speed steel bits. The commonest twist drill (sold in general hardware stores) has a point angle of 118 degrees, acceptable for use in wood, metal, plastic, and most other materials, although it does not perform as well as using the optimum angle for each material. In most materials it will not tend to wander or dig in. A more aggressive (acute) angle, such as 90 degrees, is suited for very soft plastics and other materials; it would wear rapidly in hard materials. The bit will generally be self-starting and cut very quickly. A shallower angle, such as 150 degrees, is suited for drilling steels and other tougher materials. This style of bit 22

23 requires a starter hole, but will not bind or suffer premature wear so long as a suitable feed rate is used. Drills with no point angle are used in situations where a blind, flat-bottomed hole is required. These drills are very sensitive to changes in lip angle, and even a slight change can result in an inappropriately fast cutting drill bit that will suffer premature wear. Long series drills are extended length twist drills. They are not the best tool for routinely drilling deep holes as they require frequent withdrawal to clear the flutes of swarf and prevent drill breakages. Gun drills are the preferred drills for deep hole drilling. Twist drill bit cutting edges Twist drill bit with Morse taper shank 11/32" (8 mm) drills - long-series morse, plain morse, jobber Vocabulary clamp... svěrák cutting edge... zub, břit drill... vrtačka, vrtání length of the drill... délka vrtáku main cutting motion... hlavní řezný pohyb sharpening... ostření 23

24 GRINDING Broušení je dokončovací způsob obrábění, jehož cílem je dosáhnout přesný rozměr a tvar součásti a hladký povrch obrobku. Dále se broušení používá k ostření řezných nástrojů a pro obrábění materiálů, které se běžnými metodami obrábět nedají, protože jsou velmi tvrdé. Brousit lze plochy rovinné, rotační i tvarové, a to vnitřní i vnější, a dále výřezy, drážky, závity nebo ozubená kola. Broušení provádíme na bruskách pomocí brusných kotoučů. Brusný kotouč se při obrábění otáčí kolem své osy. Obrobek upnutý na pracovním stole brusky se pohybuje většinou přímočarým, nebo otáčivým a přímočarým pohybem. Tloušťka odřezávané vrstvy materiálu je velmi malá a nastavuje se pomocí přísuvu. Brusné kotouče jsou mnohabřité nástroje s nepravidelnou geometrií. Jsou tvořeny dvěma složkami brusivem a pojivem. Brusivo je tvrdá ostrohranná složka různé velikosti, podle které rozlišujeme kotouče na jemné nebo hrubé. Jako brusivo se používá oxid hlinitý, karbid boru, karbid křemíku nebo diamant. Tvar kotouče udržuje pojivo, nejčastěji silikátové nebo keramické. Kotouče mohou mít různý tvar, podle tvaru broušené součásti. Rozlišujeme kotouče ploché, hrnkové, miskové, talířové, tvarové. Jsou vždy rotační, uprostřed mají otvor, za který se upínají na trn brusky. Musí být vždy dobře vystředěny a vyváženy, aby při broušení neházely. Nevyváženost brusného kotouče způsobuje nepřesnosti při výrobě a nelze dosáhnout požadované kvality povrchu. Obrobky se na brusce upínají různými způsoby v závislosti na jejich tvaru a na konstrukci stroje. Rovinné brusky, na kterých se opracovávají rovinné plochy, bývají vybaveny magnetickou upínací deskou. Upínání na magnetické desce je velmi rychlé, spolehlivé a bezpečné, ale upínací plocha obrobku musí být dostatečně velká. Dlouhé rotační součásti se opracovávají na bezhrotých bruskách, kde se obrobek neupíná, pouze se při broušení podepírá opěrnou lištou. Kratší rotační součásti se brousí na bruskách na kulato, kde se upínají většinou mezi hroty. Vnitřní plochy se brousí na bruskách na díry, kde se používají speciální brusná tělíska. Brusné kotouče jsou velmi křehké a mají sklon k praskání. Rozletí-li se prasklý nebo špatně upnutý kotouč, pak při vysoké obvodové rychlosti znamenají letící kusy smrtelné nebezpečí, proto se při broušení používají ochranné kryty. Zároveň je třeba použít ochranné brýle a zapnout při práci odsávání prachu. Schéma horizontální rovinné brusky: 1. Vřeteník brusky 2. Stojan s vedením 3. Podélný stůl 4. Křížový stůl 5. Lože

25 Grinding Grinding is the finishing machining method, which aims to achieve the exact size and shape of parts and smooth of the workpiece surface. Further grinding is used for sharpening cutting tools for machining materials which cannot be done by conventional machining methods, because the machining materials are very hard. The grind surface can be not only flat, rotational and shaped, but we can also have here an internal and external surface. Grinding can be also used for cutouts, grooves, threads or gears. Grinding is an abrasive machining process that uses a grinding wheel as the cutting tool, that means grinding is done on grinding machine with grinding wheels. The grinding disc during operation, rotates on its axis. The workpiece, which is placed on the desktop machines are moving mostly in a linear or in a rotary and linear motion. The thickness of cutting layer of material is very small and is configurable with infeed. The tolerances that are normally achieved with grinding are ± 5 um for a grinding a flat material and 8 um for a parallel surface. Abrasive wheels have several edges with an irregular geometry. They consist of two elements the abrasive and the binder one. The abrasive element is a hard angular component of various sizes, according to which we can divide the wheels into fine or coarse. The abrasive special materials are aluminum oxide, boron carbide, silicon carbide or diamond. The shape of the blade keeps a binder, usually ceramic or silicate. The blades may have a different shape usually according to the shape of the ground component. That is why we can divide the abrasive wheels into : flat wheels, pot, dish, plate, shaped. They are always rotating in the middle with a hole for the mandrel and are clamped on the grinder. They must be well centered and balanced, otherwise the grinding process may be interrupted by deflection of the grinding wheel. The wheel imbalance causes inaccuracies in the manufacture and after that we cannot achieve the required surface quality. Surface grinding uses a rotating abrasive wheel to smooth the flat surface of metallic or nonmetallic materials to give them a more refined look or to attain a desired surface for a functional purposes. The surface grinder is composed of an abrasive wheel, a workholding device known as a chuck, either electromagnetic or vacuum, and a reciprocating table. The workpieces are clamped on the grinder in different ways depending on their shape and design of the machine. The surface grinding machine, which worked on the flat surface, is usually equipped with a magnetic clamping plate. Clamping on a magnetic board is very fast, reliable and safe, but clamping of the workpiece surface must be large enough. Long turned parts machined to the unpointed grinding where the workpiece is not clamped, only buttresses supporting the grinding rail. Shorter rotating components are cut on the grinding round, where they are usually clamped between centers. The inner surfaces are cut on the grinding of holes by the use of special grinding bodies. Abrasive wheels are very fragile and prone to cracking. If an abrasive wheel breaks, then the flying pieces can cause at high peripheral speeds deadly danger. That is the reason why we should use grinding guards. It is also necessary to use protective glasses and turn on the dust collection work.poslech Fonetický přepis Diagram of a horizontal surface grinding machines: 1. Headstock Sanders 25

26 2. Stand with management 3. Longitudinal table 4. Cross Table 5. Bed Tasks : There is a paragraph which can be removed. Find it. Use the diagram to describe the grinding process : Answer the following questions : 1. What is grinding? 2. Where can we use grinding? 3. What is an abrasive wheel? 4. Which abrasive materials do you know? 5. What is a surface grinder composed of? Here you see a picture, can you quess what it is? Describe it in own words : (Sketch of how abrasive particles in a grinding wheel remove material from a workpiece.) Find the given words in the crossword: Abrasive, are, bed, binder, can, chuck, clamp, cut, diamond, end, fine, flat, grinding, hole, part, plate, safe, shape, size, the G T Z P A R T F X C 26

27 y R E V I S A R B A Q M I C H O L E H N C E U N G Y F I N E H T B E D S H A P E U A S Z B I N D E R C L A M P Z N A R E K P F Q J E X G T N T H E D N O M A I D Find in the text the opposites to these words: FINE INTERNAL FLAT RELIABLE SAFE Make the comparative and superlative of these adjectives: FINER INTERNAL FLATTER RELIABLE THE SAFEST USE the adjectives and thein forms to create own sentences : Poslech Fonetický přepis 27

28 Vocabulary Abrasive... brusivo, brusný materiál, brusný, drsný Bed... lože, lůžko Binder... tmel, vazač Blade... čepel, ostří Chuck... upínací pouzdro, koník Clamp... svorka, upnout do svěráku Coarse... drsný, hrubý Cut... řezat, krájet Danger... nebezpečný, nebezpečí Diamond... diamant edge... břit, hrana Fine... jemný Flat... rovný, rovinný Grind... brousit, mlít Hole... díra Mandrel... trn brusky Reliable... spolehlivý Safe... bezpečný Shape... tvar Size... velikost Surface... povrch, plocha, strana, rovina Wheel... kolo, kotouč Workpiece... obrobek 28

29 NUMERICALLY CONTROLLED MACHINES Trvalým směrem rozvoje ve výrobních odvětvích je automatizace. Ve velkosériové a hromadné výrobě se dříve používaly výrobní linky a jednoúčelové stroje, u kterých byly jednotlivé činnosti řízené pomocí narážek, vaček a dorazů. Tyto automatizační prvky však lze jen obtížně a zdlouhavě přizpůsobovat změnám ve výrobě. O tomto druhu automatizace hovoříme jako o tvrdé automatizaci. Pro automatizaci v oblasti malosériové, sériové i hromadné výroby se dnes používá strojů, u kterých lze poměrně snadno a rychle provést změnu nebo úpravu výrobního programu. Říkáme, že tyto stroje mají určitou pružnost, protože pružně reagují na změnu výroby, proto se tento druh automatizace nazývá pružnou. V těchto případech se automatický pracovní cyklus zajišťuje převážně číslicovým řízením. Číslicové řízení je druh programovacího řízení, u kterého jsou veškeré informace o požadovaném pracovním cyklu zapsány ve formě alfanumerických znaků tj. pomocí číslic a písmen. Řízení je označováno jako NC z angl. numerical control. Ovládání pracovních funkcí je prováděno řídícím systémem podle předem vytvořeného programu, ve kterém jsou ve správné posloupnosti obsaženy všechny informace o pracovním procesu. Program je zaznamenán na vhodné médium nejčastěji CD, flash disc. Informace v programu se člení na geometrické, které popisují dráhy nástroje, technologické, které zadávají řezné podmínky při výrobě a pomocné například start nebo stop programu, zapnutí chlazení Výhody číslicového řízení: Vlivem zařazení NC strojů do výrobního procesu se značně zjednoduší příprava výroby, oproti použití vaček a narážek se výrazně zkrátí seřizovací čas, zvýší se kvalita i kvantita výroby, odstraní se chyby způsobené obsluhou, zjednoduší se agenda náhradních dílů, protože stačí archivovat pouze program pro danou součást. Mezi nevýhody využití NC strojů bychom pak jistě zařadili vyšší pořizovací cenu NC stroje, vyšší nároky na přípravu výroby, na kvalifikaci údržby a na organizaci práce na pracovištích. Numerically controlled machines Automation is a constant in the direction of development of nowdays industries. Pre-existing production lines and special purpose machines, which were controlled by various allusions activities, cams and stops, which were often used in a large series and mass production. These automation elements, however, are difficult and time consuming to adjust to changes in production. That is why this kind of automation is often called as hard automation. Automation of small-batch, batch and mass production is now using machines where needed changes or adjustments of the production program can be fairly easily and quickly made. We say that these machines have some flexibility as to flexibly respond to changes in production, so this kind of automation is called flexible. In these cases, the automatic cycle ensures mostly numeric control. Numerical control programming is a kind of management in which all information about the required duty cycle are written in the form of alphanumeric characters ie using the numbers and letters. This procedure is known as the NC from the English abbreviation for numerical control. Controlling the work function of the control system is carried out according to a pre-created program, which contains all 29

30 information about the process in a correct sequence. The program is recorded on a suitable medium - mostly CDs, flash drives. Information on the program is divided into geometric, describing toolpaths, technology, awarded by cutting manufacturing and ancillary - such as start or stop the program, turn on cooling etc. Advantages of digital / numeric control: Due to the inclusion of NC machines in the manufacturing process it is considerably simplified the preparation of production, compared to the use of cams, and allusions to significantly shorten the adjustment time, increase the quality and quantity of production, eliminate errors caused by the operator, simplifying the agenda of spare parts, because it is sufficient only to archive or save some parts of the program. Disadvantages of digital/ numerical control: Among the disadvantages of using NC we would certainly put a higher cost of NC machines, higher demands on production engineering, qualification and maintenance of workplace policy. Read the text and answer the questions : 1. What kind of automation elements are mentioned in the text? 2. What is the diference between the hard automation and the flexible automation? 3. Which characters are often used in numeral control programes? 4. What are the advantages and disadvantages of NC machines? 5. Where can you find NC machines? Exercises: 1. Areas of applied numerical control machines. Connect the english word with the czech one: 1. Machine tools 2. forming machines 3. machines for welding 4. machines for cutting with flame, laser and water jet 5. measuring machines 1. měřicí stroje 2. stroje pro svařování 3. obráběcí stroje 4. stroje pro řezání plamenem, laserem a vodním paprskem 5. tvářecí stroje 2. Development of NC machines Look at the picture and describe the developing stages of CNC machines. Use the words in the box: valve... relay LSI Large Scale Integration... transistor VLSI Very Large Scale Integration... PC. 30

31 Vocabulary abbreviation... zkratka adjust... nastavit, seřídit advantage... výhoda allusion... narážka automation... automatizace batch... malosériové cost... náklady disadvantage... nevýhoda forming machines... tvářecí stroje increase... vzrůst LSI Large Scale Integration... tranzistory a obvody vysokého stupně... Integrace LSI integrované obvody machines for cutting with flame, laser and water jet... stroje pro řezání plamenem, laserem a vodním... paprskem machines for welding... stroje pro svařování machine tools... obráběcí stroje measuring machines... měřící stroje numerical kontrol... číslicově řízené relay... relé stage... úroveň transistor... tranzistor valve... elektronka VLSI Very Large Scale Integration obvody velmi vysokého stupně integrace... VLSI integrované obvody Notes : 31

32 UNCONVENTIONAL METHODS OF MACHINING Nekonvenční metody obrábění se používají zejména pro obrábění tvarových součástí, pro opracování těžko obrobitelných materiálů, při výrobě extrémně malých nebo nekruhových otvorů. Mezi nejčastěji používané nekonvenční metody obrábění patří obrábění laserem. Laser je definován jako kvantový generátor světla. Princip metody spočívá v tom, že paprsek světla je soustředěn na velmi malou plošku obrobku. Světelná energie se při dopadu přeměňuje na energii tepelnou, materiál se taví a odpařuje. Laser se používá při řezání všech druhů ocelí, slitin hliníku, plastů, keramiky, pro výrobu velmi malých otvorů, pro gravírování a popisování kovových i nekovových dílů, pro povrchové legování, svařování a dále při měření rychlostí a vzdáleností různých předmětů včetně kosmických těles, v ekologii při měření emisí a v neposlední řadě v lékařství. Další často používanou metodou je obrábění vodním paprskem, při kterém využíváme vysoké rychlosti a vysokého tlaku vody ve velmi úzkém paprsku. Tlak vody dosahuje až několik set MPa. Vodní paprsek se používá pro dělení různých materiálů oceli, skla, betonu, ale také papíru, lepenky a mražených potravin. K obrábění lze využít i svazek elektronů. Podstata metody spočívá ve využití pohybové energie paprsku elektronů soustředěných na velmi malou plochu obrobku. V místě dopadu se kinetická energie přeměňuje na energii tepelnou (teplota dosahuje až 6000 C), vlivem které se materiál taví a odpařuje. Celý proces však nutno provádět ve vakuové komoře z nerezové oceli, která je poměrně drahá. Pro opracování tenkostěnných součástí, tvarově složitých málo tuhých součástí a pro děrování trubek se často používá chemické obrábění. Úběr materiálu nastává odleptáním povrchových vrstev o tloušťce několik desetin milimetru. Používají se k tomu různé druhy kyselin nebo alkálií. Plochy, které nemají být leptány se opatřují ochranným nátěrem nebo se přelepí speciální páskou. Unconventional methods of machining are mainly used for cutting shaped parts for machining difficult to machine materials, the manufacture of extremely small or non-circular holes. The most commonly used unconventional methods of treatment include laser machining. The laser is defined as a quantum generator of light. Principle of the method lies in the fact that the beam is concentrated on a very small facet of workpiece. Light energy is converted to the impact of thermal energy, material is melted and vaporized. Laser is used for cutting all types of steel, aluminum, plastics, ceramics, for the manufacture of very small openings for the engraving and description of metallic and nonmetallic parts, surface alloying, welding, and also in measuring speed and distance of various objects, including space objects, in ecology emissions were measured, and not least in medicine Another frequently used method is the water jet machining, in which the use of high speed and high pressure water in very narrow beam. Water pressure of up to several hundred MPa. Water jet cutting is used for a variety of materials - steel, glass, concrete, but also paper, paperboard and frozen foods. The machines can also use the beam of electrons. Principle is to use kinetic energy electron beam focused on a very small area of the workpiece. In effect, the kinetic energy is converted into heat energy (temperature reaches 6000 C), due to 32

33 which the material melts and evaporates. But the whole process must be carried out in a vacuum chamber made of stainless steel, which is relatively expensive. For cutting thin-walled parts of intricate little parts and solid punching tubes are often used for dry machining. Material removal occurs by etching of the surface layers with a thickness of several tenths of a millimeter. They are used for various kinds of acids or alkalis. Areas not to be etched to procure protective paint or seal on a special tape. Activities: Answer the following questions : 1. What is laser? 2. Where can it be used? 3. What kinds of methods do you know? 4. Which materials can be cut by water jet machining? Explain in own words following terms : Laser beam of electrons high pressure kinetic energy vacuum chamber Describe the picture : ( warning symbol for lasers) Read the text and decide if the statements are true or false : Laser cutting is a technology that uses a laser to cut materials, and is typically used for industrial manufacturing applications, but is also starting to appear in schools. Laser cutting works by directing the output of a high power laser, by computer, at the material to be cut. The material then either melts, burns, vaporizes away, or is blown away by a jet of gas, leaving an edge with a high quality surface finish. Industrial laser cutters are used to cut flat-sheet material as well as structural and piping materials. 1. Laser cutting is only used in schools. yes / no 2. We use low power laser for the output. yes /no 3. Laser is typically used for industrial manufacturing applications yes / no 4. The material can melt or burn efore i tis finished. yes / no 5. It can cut wide materials too. Yes / no Create the acronym by using following words: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 33

34 34

35 TOOLING MATERIALS Řezné nástroje jsou při obrábění vystaveny značnému namáhání. Nástroj je při obrábění zatěžován jednak velkými řeznými silami potřebnými k odřezávání třísky, dále tepelným zatížením a zároveň zvýšeným otěrem. Proto jsou kladeny na nástrojové materiály vysoké požadavky. Jejich pevnostní vlastnosti, odolnost proti opotřebení a proti tepelnému zatížení musí být dostatečné, aby si nástroj zachoval své řezné vlastnosti po stanovenou dobu trvanlivosti a životnosti, a to i při vysokých rychlostech obrábění. Požadavky na řezné materiály: 1. tvrdost 2. pevnost 3. houževnatost 4. řezivost Řezné nástroje mohou být vyrobeny jako monolitní, kdy tělo nástroje i jeho řezná část jsou tvořeny jedním kusem. Jsou to nástroje vyrobené většinou z nástrojové oceli, která může být uhlíková, legovaná nebo rychlořezná. Tyto oceli se od sebe liší obsahem legujících prvků, který ovlivňuje použitelnost materiálu za zvýšených teplot. Nejlepší z nástrojových ocelí si svoje řezné vlastnosti zachovává až do teploty 600 C. Kromě monolitních nástrojů se častěji používají nástroje s vyměnitelnými řeznými destičkami. Tělo těchto nástrojů je vyrobeno z konstrukční oceli a činná část nástroje břity jsou vyrobeny z některého z dalších řezných materiálů např. ze slinutého karbidu, z řezné keramiky, z cermetu, kubického nitridu boru nebo ze syntetického diamantu. Mají tvar řezné destičky a po otupení se vyměňují. Slinuté karbidy a cermety se vyrábějí tzv. práškovou metalurgií z karbidů těžkých kovů. Nejedná se o slitinu, ale o směs prášků. Jsou velmi tvrdé a křehké a snáší teplotu C. Keramické řezné materiály se vyznačují vysokou tvrdostí za studena i za tepla. Výchozí surovinou při výrobě je oxid hlinitý. Pracují při teplotě až 1200 C. Kubický nitrid boru snáší teploty až 2000 C a je vysoce odolný opotřebení. Je však velmi křehký. Nejtvrdším řezným materiálem je polykrystalický diamant. Povlakují se jím řezné destičky ze slinutých karbidů, čímž se značně prodlouží trvanlivost nástroje. Jednobřitý vrtací nástroj s řeznou destičkou: Řezná destička Vodící lišta Tělo nástroje 35