Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Obrábění. Název: Téma: Fyzikální metody obrábění 1. Ing. Kubíček Miroslav. Autor:

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Obrábění. Název: Téma: Fyzikální metody obrábění 1. Ing. Kubíček Miroslav. Autor:"

Josef Rohla
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1 Šablona: Název: Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Obrábění Téma: Fyzikální metody obrábění 1 Autor: Ing. Kubíček Miroslav Číslo: VY_ 32_INOVACE_19 16 Anotace: Slouží jako podklad pro výuku obrábění. Princip a základní charakteristiky metod obrábění elektroerozivní, plazmou, paprskem laseru, paprskem elektronů. Text určen pro studenty 2. ročníku střední odborné školy oboru strojírenství. Podpora digitalizace a využití ICT na SPŠ CZ.1.07/1.5.00/

Kubíček Miroslav Číslo: VY_ 32_INOVACE_19 16 Anotace: Slouží jako podklad pro výuku obrábění.

2 FYZIKÁLNÍMETODY OBRÁBĚNÍ1 Fyzikálnítechnologie obráběníjsou založeny na využitífyzikálního nebo chemického principu úběru materiálu Většinou jde o bezsilovépůsobenínástroje na obráběný materiál, bez tvoření klasických třísek které vznikají při obrábění řeznými nástroji Obrobitelnost materiálu u těchto metod je dána Tepelnou vodivostí - Teplotou tání Elektrickou vodivostí - Odolností proti elektrické erozi Odolností proti chemické erozi - Vzájemnou vazbou atomů a molekul Vhodnépro obráběnítěžkoobrobitelných materiálůa pro složité( členité) tvary ( vnějšíi vnitřní) 2

materiálu u těchto metod je dána Tepelnou vodivostí - Teplotou tání Elektrickou vodivostí - Odolností proti elektrické erozi Odolností proti

3 FYZIKÁLNÍMETODY OBRÁBĚNÍ1 ROZDĚLENÍ dle účinkůna oddělovaný materiál Tepelný účinek Elektroerozivní EDM Plazmou PBM Paprsek laseru LBM Paprsek elektronů EBM Elektrochemický nebo chemický účinek Elektrochemické ECM Chemické CM,CHM Mechanický účinek Ultrazvuk USM Paprsek vody WJM,AWJM 3

Paprsek elektronů EBM Elektrochemický nebo chemický účinek

4 ELEKTROEROZIVNÍ OBRÁBĚNÍ Základem úběru materiálu je elektroeroze vlivem vysokékoncentrace energie ( Wmm -2 ) materiál taje a odpařuje se K úběru docházíelektrickými výboji mezi anodou ( nástroj) a katodou ( obrobek) ponořenými do dielektrika Vhodné pouze pro elektricky vodivé materiály Zákonitosti elektroeroze podléhají všechny vodivé materiály Pro hloubenídutin zápustek a forem,složitých tvarových povrchů,leštěnípovrchů,výroba malých otvorů( mikroděrování) 4

do dielektrika Vhodné pouze pro elektricky vodivé materiály Zákonitosti elektroeroze podléhají všechny vodivé

5 ELEKTROEROZIVNÍ OBRÁBĚNÍ Dielektrikum strojnínebo transformátorový olej, petrolej, destilovaná voda, deionizovaná voda Materiál elektrody Kovové Cu,slitina W+Cu, slitina W+Ag, ocel, slitina Cr+Cu, mosaz, Nekovové grafit Kompozice - grafitu a mědi Materiál elektrody volíme podle materiálu obrobku,použitého stroje a relativního objemového opotřebení nástrojové elektrody dosahovaný úběr materiálu je 8 10 mm 3 min -1 5

Nekovové grafit Kompozice - grafitu a mědi Materiál elektrody volíme podle materiálu obrobku,použitého

6 ELEKTROEROZIVNÍ OBRÁBĚNÍ 6

7 Přívod dielektrika mezi obrobek a nástrojovou elektrodu vyplachování a) vnější, b) tlakové vnitřní, c), d) odsáváním, e) pulzní, f) kombinované 1 nástrojová elektroda, 2 pracovnívana, 3 dielektrikum, 4 obrobek, 5 přívod dielektrika, 6 odsávání dielektrika ELEKTROEROZIVNÍ OBRÁBĚNÍ 7

kombinované 1 nástrojová elektroda, 2 pracovnívana, 3 dielektrikum, 4

8 ELEKTROEROZIVNÍ OBRÁBĚNÍ drátová metoda Nástrojovou elektrodu tvořítenký drát, většinou Cu, pro většíprůměry mosazný a pro velmi jemnéřezy molybdenový Přesnost je dána vlastnostmi stroje, přesnostívedenídrátu a napnutídrátu,vlastnostmi parametrů generátoru kvalitou přívodu a čistění dielektrika úběr mm 2 min -1 R a = 0,1 0,4 Max. tloušťka řezaného materiálu 350 mm Drát se z jedné cívky odvíjí a na druhou se navíjí 8

přesnostívedenídrátu a napnutídrátu,vlastnostmi parametrů generátoru kvalitou přívodu a čistění

9 ELEKTROEROZIVNÍ OBRÁBĚNÍ leštění U forem, kde je požadována jakost povrchu R a = 0,2 Používají se pulzy o nízké energii a velmi krátké době trvání ( 3 5 µs) VÝROBA MIKROOTVORŮ Používají se stejné generátory jak pro leštění Možnévrtat kruhovéi nekruhovéotvory rozměrů0,02 5 mm do hloubky až100 mm Nástrojové elektrody jsou z wolframového drátu Stroj je vybaven přípravkem pro přesnévedeníelektrody a optickým zařízením pro polohování nástroje Nástrojováelektroda konákmitavý pohyb, aby bylo zajištěno vyplachování 9

nekruhovéotvory rozměrů0,02 5 mm do hloubky až100 mm Nástrojové elektrody jsou z wolframového drátu Stroj je vybaven přípravkem

10 PLAZMA Obrábění plazmou je založeno na ohřevu popř. tavení materiálu za extrémně vysokých teplot ( nad C) Oblouk hořímezi netavícíse katodou ( z wolframu) a anodou ( opracovávaný materiál nebo těleso hořáku) Z hořáku vycházívysokou rychlostíúzký paprsek plazmy (asi 1 mm) Plazma je elektricky vodivý stav plynu, který nastávápři elektrickém výboji mezi katodou a anodou vzniká ionizovaný plyn V plazmovém hořáku docházík přeměněelektrickéenergie na tepelnou energii usměrněného proudu plazma 10

opracovávaný materiál nebo těleso hořáku) Z hořáku vycházívysokou rychlostíúzký paprsek plazmy (asi 1 mm) Plazma je

11 OBRÁBĚNÍ PLAZMOU Plazmový hořák lze použít dvojím způsobem Obráběnís předehřevem materiálu před břitem řezného nástroje změna vlastnosti ohřátého materiálu (mechanických i fyzikálních) pokles pevnosti a tvrdosti snadnější obrábění snížení řezných sil zvýšení trvanlivosti břitu nástroje až o 400 % Odtavování materiálu s povrchu obrobku materiál na povrchu obrobku se tavía proudem plynu odfukuje vhodné pouze pro hrubování 11

tvrdosti snadnější obrábění snížení řezných sil zvýšení trvanlivosti břitu nástroje až o 400 % Odtavování

12 OBRÁBĚNÍ PLAZMOU Obráběnís předehřevem materiálu před břitem řezného nástroje SOUSTRUŽENÍ 12

13 OBRÁBĚNÍ PLAZMOU Obráběnís předehřevem materiálu před břitem řezného nástroje - HOBLOVÁNÍ 13

14 OBRÁBĚNÍ PLAZMOU Obráběnís předehřevem materiálu před břitem řezného nástroje - FRÉZOVÁNÍ 14

15 DRUHY PLAZMOVÝCH HOŘÁKŮ V technicképraxi se používajípro řezánímateriálu Svařování navařování nástřik různých materiálů na strojní součásti obrábění těžkoobrobitelných materiálů rozpad škodlivých průmyslových odpadů 15

nástřik různých materiálů na strojní součásti obrábění

16 DRUHY PLAZMOVÝCH HOŘÁKŮ a) s plynovou stabilizací s transferovým obloukem b) s plynovou stabilizací s netransferovaným obloukem c) s vodní stabilizací 1 těleso hořáku 5 paprsek plazmy 2 katoda 6 -obrobek 3 přívod plynu ( argon) 7 přívod vody 4 chlazení hořáku 16

s vodní stabilizací 1 těleso hořáku 5 paprsek plazmy 2 katoda 6

17 PAPRSKEM LASERU KROMĚOBRÁBĚNÍ( vrtání, soustružení, frézování)se LASER V TECHNOLOGII POUŽÍVÁTAKÉPRO : popisovánísoučástí, řezání, svařování, tepelné zpracování, nanášení povlaků Obrobitelnost materiálu laserem je dána: Absorpcí pohlcovat světelnou energii a měnit ji na kinetickou Tepelnou vodivosti Odrazivostí( reflexí) je dána poměrem množství odražené energie k dopadající energii Obráběníje založeno na přeměněsvětelnéenergie na tepelnou energii Materiál se při kontaktu s paprskem ohřívá,taje a odpařuje PAPRSEK LASERU VYDÁVÁ MONOCHROMATICKÉ KOHERENTNÍ ZÁŘENÍ 17

Tepelnou vodivosti Odrazivostí( reflexí) je dána poměrem množství odražené energie k dopadající energii Obráběníje založeno na

18 SCHEMA LASERU 18

19 BUDÍCÍ ZAŘÍZENÍ LASERU OVLIVŇUJE pracovní režim laseru 19

20 BUDÍCÍ ZAŘÍZENÍ LASERU Buzení výbojkami 20

21 DRUHY LASERŮ LASEROVÉ MÉDIUM URČUJE DÉLKU VLNY ZÁŘENÍ MŮŽE BÝT PEVNÉ KAPALNÉ PLYNNÉ REZONÁTOR OPTICKÝ SYSTÉM-FORMUJE A ZESILUJE ZÁŘENÍ 21

22 DRUHY LASERŮ Rozdělení podle média PEVNOLÁTKOVÉ vybroušený krystal rubínu, yttrium-aluminium-granátu dopovaného neodymem( Nd:YAG v technologicképraxi nejpoužívanější), max výkon 4 kw, účinnost 3-8% PLYNOVÉ směs plynů, lasery CO 2 ( v technologii nejpoužívanějšísměs plynů CO 2 + N 2 + He), max. výkon 25 kw, účinnost % Helium-neonový max. výkon v mw Měděný páry Cu,výkon 40 W Argonový, He-Cd, POLOVODIČOVÉ galium-arsenid( GaAs), kadmium-sulfid ( CdS), kadmium-selen ( CdSe) KAPALINOVÉ roztoky organických barviv 22

23 SROVNÁNÍ PARAMETRŮ LASERŮ 23

24 POPISOVÁNÍ LASEREM Princip popisování součástí laserem přes masku 24

25 POPISOVÁNÍ LASEREM Konkrétní provedení laseru 3 pracovní hlava 5 objektiv 7 expandér 8 clona blokující výstup paprsku 9 rezonátor 10 nepropustné zrcadlo 11 akustickooptický modulátor 12 HeNe laser, tzv. pilot laser (naváděcí) 13 výstupní polopropustné zrcadlo 25

26 POPISOVÁNÍ LASEREM Princip 1 laser 2 optická cesta 3 pracovní hlava 4 vychylovací zrcátka 5 objektiv 6 obrobek 26

27 POPISOVÁNÍ LASEREM Stroj na popisování 27

28 ŘEZÁNÍ LASEREM 28

29 ŘEZÁNÍ LASEREM - schéma stroje 1 LASER 5 PRACOVNÍ STŮL STROJE 2 ZRCADLO 6 ODSÁVÁNÍ SPLODIN 3 ŘEZACÍ HLAVA 7 CNC ŘÍDÍCÍ SYSTÉM 4 OBROBEK 8 ZÁSOBNÍK ASISTENTNÍHO PLYNU 29

30 ŘEZÁNÍ LASEREM Konstrukce řezací hlavy 2 zrcadlo 9 paprsek vysílaný laserem 10 objektiv 12 stopa zaostřeného paprsku laseru 13 systém pro zaostření paprsku 30

31 ŘEZÁNÍ LASEREM Konkrétní provedení stroje 1 laser 5 pracovní stůl stroje 7 CNC řídící systém 14 napájecí zdroj 15 chladící systém 16 základní rám stroje 31

32 PAPRSEK ELEKTRONŮ Využitíkinetickéenergie proudu urychlených elektronů V místě dopadu paprsku elektronů se jejich kinetická energie měnína tepelnou, materiál taje a odpařuje se, Pracovní režimy Kontinuální( nepřetržitý) styk paprsků s materiálem Přerušovaný pulznírežim pro přesnéopracování( doba pulzu 2μs 0,01 s, frekvence Hz) Využíváse pro Termické procesy obrábění,svařování,tepelné zpracování Netermické procesy v litografii při výrobě čipů 32

33 PAPRSEK ELEKTRONŮ Princip obrábění elektronovým paprskem 33

34 ZAŘÍZENÍ PRO OBRÁBĚNÍ PAPRSKEM ELEKTRONŮ 34

35 ZDROJ ELEKTRONŮ ELEKTRONOVÉ DĚLO 35

36 Zdroje: Řasa J.,Pokorný P.,Gabriel V., Strojírenská technologie 3, díl 2. SCIENTIA, PRAHA,2001,ISBN Řasa J.,Gabriel V., Strojírenskátechnologie 3, díl 1. SCIENTIA,PRAHA,2000,ISBN

Podobné dokumenty

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ. Elektroerozivní obrábění řezání drátovou pilou

Projekt: ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ Téma: Elektroerozivní obrábění řezání drátovou pilou Obor: Nástrojař, Obráběč kovů Ročník: 1. Zpracoval(a): Pavel Rožek Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010