Ing. Petra Cihlářová. Odborný garant: Doc. Ing. Miroslav Píška, CSc.

Transkript

1 Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství Ústav strojírenské technologie Odbor obrábění Téma: 2. cvičení - Soustružení I Okruhy: Druhy soustruhů, jejich využití, parametry Upínání obrobků Volba řezných podmínek Soustružení polohrubováním Dokončovací soustružení, obrábění ploch s vyššími nároky na drsnost a přesnost Čas automatického chodu stroje Vypracoval: Ing. Aleš Polzer Ing. Petra Cihlářová Odborný garant: Doc. Ing. Miroslav Píška, CSc. Technologie výroby II Obsah kapitoly 1

2 Obsah kapitoly Téma: 2. cvičení - Soustružení I Obsah kapitoly Druhy soustruhů Ustavení a upínání nástrojů pro vnější a vnitřní soustružení Upínání obrobků, využití dorazů Zadání příkladu č. 1 Nástroj z rychlořezné oceli (RO) Vypracování příkladu č. 1 Zadání příkladu č. 2 Nástroj ze slinutého karbidu (SK) Vypracování příkladu č. 2 Zadání příkladu č. Nástroj č. 1 Nástroj č. 2 Vypracování příkladu č. Zadání příkladu č. 4 Vypracování příkladu č. 4 Technologie výroby II Soustružení I 2

3 Druhy NC a CNC soustruhů - soustružnický poloautomat SPT 16 NC - soustružnický automat SARY 42 CNC - CNC soustruh se dvěma řízenými osami - hrotový soustruh - revolverový soustruh - svislý soustruh Technologie výroby II Obsah kapitoly Soustružení I

4 Soustružnický poloautomat SPT 16 NC Popis stroje : Stroj SPT 16 NC je určen pro obrábění složitých hřídelových sočástí upnutých mezi hroty, přírubových obrobků upnutých ve sklíčidle a pro výrobu součástí z tyčového materiálu. Stroj je vhodný pro soustružení vnějších a vnitřních válcových ploch, čelních ploch, kuželových a kulových ploch, vrtání a vystružování otvorů a řezání vnitřních a vnějších závitů. Hlavní oblastí použití je malosériová a kusová výroba Stroj lze doplnit manipulačními prostředky umožňujícími vícestrojovou obsluhu. Hlavní technické údaje : Maximální průměr soustružení : hřídel mm 160 příruba mm 200 Maximální oběžný průměr mm 40 Maximální obráběná délka : hřídel mm 500 příruba mm 120 Maximální průměr tyčového materiálu mm 40 Maximální délka tyčového materiálu mm 1500 Rozsah otáček vřetena ot.min Rozsah posuvů mm.min Rychloposuv : podélný mm.min příčný mm.min Celový příkon stroje kva 45,0 Výkon hlavního elektromotoru kw 16,0 Maximální hmotnost obrobku kg 50 Rozměry stroje : délka x šířka x výška mm 90x170x210 Hmotnost stroje kg 4800 Technologie výroby II Obsah kapitoly Druhy soustruhů 4

5 Soustružnický automat SARY 42 CNC Popis stroje : Číslicově řízený jednovřetenový automat SARY 42 CNC s CNC řízením pohybů revolverového suportu, případně křížového suportu, sledu činnosti ostatních suportů a jejich vzájemných vazeb, je určen pro obrábění tvarově složitých součástí z tyčového materiálu od O 6 mm do max. O 42 mm, nebo přírubových součásí do max. O 160 mm. Polohování vřetena spolu s poháněnými nástroji v revolverové hlavě umožňuje dokončit osoustružené součásti v dalších operacích. Ve zvláštním provedení Ize dokončit obráběné součásti i ze strany úpichu. Regulační pohon umožňuje volbu optimálních otáček vřetena vzhledem k rozměrům a druhu materiálu obráběných součástí. V základním provedení je stroj vybaven revolverovým suportem s osmipolohovou nástrojovou hlavou, zadním vodorovným a zadním svislým suportem. Hlavní technické údaje : Průchozí otvor ve vřetenu mm 42 Max. O materiálu obráběného ve sklíčidle mm 160 Max. délka obrobku podepřeného hrotem v revolverové hlavě mm 160 Rozsah otáček vřetena mm O 8mi polohové revolverové hlavy mm 200 Podélný zdvih revolverového suportu mm 240 Rozsah podélných posuvů rev. suportu mm.min Podélný rychloposuv rev. suportu m.min Příčný zdvih zadního suportu mm 75 Příčný zdvih svislých suportů mm 7 Rozsah posuvů příčných suportů mm.min Rychloposuv příčných suportů m.min -1 6 Výkon hlavního el. motoru kw 11,4 Celkový příkon stroje kva 15 Hlavní rozměry délka X šířka X výška mm 4155x147x1910 Hmotnost stroje kg 000 Technologie výroby II Obsah kapitoly Druhy soustruhů 5

6 QUICK TURN NEXUS Vysoká přesnost a spolehlivost motoru integrovaného s vřetenem (bez řemenů a řemenic) zaručuj dokonalé opracování povrchu a vysokou geometrickou přesnost obrobených ploch. Motor a vřeteno tvoří jedinou konstrukční skupinu bez použití převodovky, neboť integrovaný motor má vysoký kroutící moment a široký rozsah konstantního výkonu. Menší počet dílů pak znamená zvýšení spolehlivosti. Použití lineárního vedení u soustruhu zajišťuje mimořádnou rychlost a přesnost polohování. Lineární vedení má mimořádně nízký koeficient tření a tím odstraňuje jakýkoliv trhavý pohyb. Současně při polohování rychloposuvem vzniká jenom nepatrné množství tepla, takže je dlouhodobě zajištěno obrábění s vysokou přesností. K dispozici je i nová 12-ti polohová revolverová hlava, tuhý zesílený koník a velký pracovní prostor. Standardní provedení Pracovní prostor: Max. oběžný průměr 610 mm Max. oběžný průměr pod saněmi 50 mm Max. točný průměr 50 mm Max. točná délka: UNIVERSAL mm UNIVERSAL mm Max. průměr obráběné tyče -standard 77 mm Hlavní vřeteno: Max. otáčky /min Výkon hlavního náhonu (integrovaný motor): 0 min jmenovitý výkon / 100% trvalý chod 26 kw / 22 kw Max. krouticí moment 50 Nm Zakončení vřetene A2-8" Vrtání vřetene 88 mm Průměr sklíčidla 254 mm Revolverová hlava: Počet nástrojových míst 12 Upínání nástrojů: Soustružnický nůž 25x25 mm Upnutí vyvrtávací tyče (průměr) 40 mm Čas indexování revolverové hlavy (1 poloha, z třísky do třísky) 0,2 s Dráha pojezdů: Dráha pojezdu v ose X 190 mm Dráha pojezdu v ose Z: UNIVERSAL mm UNIVERSAL mm Rychlost pojezdů: Rychloposuv v ose X 0 m/min Rychloposuv v ose Z m/min Koník: Upínání MK 5 Pojezd koníka: UNIVERSAL mm UNIVERSAL mm Předseřízení a kontrola nástrojů: Automatické rozeznání zlomeného nástroje. Automatická korekce opotřebení nástroje. Rozsah přestavení 9,999 mm Strojní data: Příkon stroje 42 kva Provozní napětí 400 V / 50 Hz Stlačený vzduch 5 bar, 100 l/min Zastavěná plocha UNIVERSAL x 1780 mm Hmotnost stroje UNIVERSAL kg Technologie výroby II Obsah kapitoly Druhy soustruhů 6

7 Ustavení a upínání nástrojů pro vnější a vnitřní soustružení - upínka - čtyřboká nástrojová hlava - čtyřboká vícenástrojová hlava - kotoučová nástrojová hlava - kotoučová nástrojová hlava - šestiboká nástrojová hlava s nástroji na čele s vloženými noži Technologie výroby II Obsah kapitoly Soustružení I 7

8 Upínání obrobků, využití dorazů - univerzální sklíčidlo - samosvorné sklíčidlo - univerzální upínací deska - pevný hrot - otočný hrot - unášecí deska se srdcem - odpružený hrot - čelní unášeč s odpruženým hrotem - upínací kleština - upínací úhelník - pevná luneta - posuvná luneta Technologie výroby II Obsah kapitoly Soustružení I 8

9 Zadání příkladu č. 1: Vypočtěte řezné podmínky a strojní čas pro obrábění závitu součásti definované technickým výkresem dtv, dt2 / cv.2-2. Výpočet proveďte pro nástroj z RO. Materiál obrobku Obrobitelnost 14b Velký průměr závitu D = 20 mm Délka závitu l = 0 mm Délka náběhu l p = 2 mm Délka přeběhu l n = 2 mm Technologie výroby II Obsah kapitoly Vypracování příkladu č. 1 9

10 Nástroj z rychlořezné oceli (RO) Závitový nůž z rychlořezné oceli ČSN trvanlivost T = 0 min - opotřebení hřbetu v oblasti špičky nože VB = 02-0,6 mm Řezné podmínky - hrubování Řezné podmínky - dokončování v c = 11, m/min v c = 5,7 m/min i = 4 i = f = 1,5 mm/ot f = 1,5 mm/ot Tab. Koeficient pro snížení řezné rychlosti v závislosti na třídě obrobitelnosti materiálu Obrobitelnost 8b k v1 0,2 9b 10b 11b 12b 1b 14b 15b 16b 0,40 0,50 0,6 0,80 1 Vypracování příkladu č. 1 Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 1 10

11 Vypracování příkladu č. 1 Hrubování D n v c = π [m. min -1 ] 10 L = l + l + [mm] t AS n l p L i = [min] n f 10 v n = π D c [min -1 ] v c [m/min] řezná rychlost π [ - ] konstanta D [ mm ] obráběný průměr n [ot/min] otáčky obrobku l n [mm] délka náběhu l [mm] délka obráběné plochy l p [mm] délka přeběhu L [ mm ] celková délka automatického chodu stroje i [ - ] počet záběrů f [ mm/ot ] posuv nástroje t AS [min] čas jednotkový strojní (automatického chodu stroje) je doba, kdy stroj pracuje automaticky, bez účasti dělníka. 10 vc 10 11, n = = = 180 min. -1 π D π 20 L i 4 4 L = l n+ l + l p = = 4 mm t AS 1 = = = 0, 5 min 0,2 s n f 180 1,5 Dokončování 10 vc 10 5,7 n = = = 90 min. -1 π D π 20 L i 4 L = l n+ l + l p = = 4 mm t AS 2 = = = 0, 76 min 45, s n f 90 1,5 Strojní čas na obrobení závitu t AS = t AS1 + t AS2 = 0,5 + 0,76 = 1,26 min 75,6 s Nástroj z rychlořezné oceli Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 1 11

12 Zadání příkladu č. 2 Vypočtěte řezné podmínky a strojní čas pro obrábění závitu dle technického výkresu dtv, dt2 / cv.2-2. Výpočet proveďte pro nástroj ze SK. Materiál obrobku Obrobitelnost materiálu 14b Velký průměr závitu D = 20 mm Délka závitu l = 0 mm Délka náběhu l p = 2 mm Délka přeběhu l n = 2 mm Technologie výroby II Obsah kapitoly Vypracování příkladu č. 2 12

13 Nástroj ze slinutého karbidu (SK) Závitový nůž s destičkou ze slinutého karbidu S2 - trvanlivost T = 0 min - opotřebení hřbetu v oblasti špičky nože VB = 02-0,4 mm Řezné podmínky - hrubování Řezné podmínky - dokončování v c = 42,0 m/min v c = 42,5 m/min i = 4 i = f = 1,5 mm/ot f = 1,5 mm/ot Tab. Koeficient pro snížení řezné rychlosti v závislosti na třídě obrobitelnosti materiálu Obrobitelnost 8b k v1 0,2 9b 10b 11b 12b 1b 14b 15b 16b 0,40 0,50 0,6 0,80 1 Vypracování příkladu č. 2 Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 2 1

14 Vypracování příkladu č. 2 v c D n = π [m. min -1 ] 10 L = l + l + [mm] n l p Hrubování 10 vc n = = = 668 min. -1 π D π 20 L l + l + l = = 4 mm = n p 10 vc n = π D [min -1 ] L i t AS = n f [min] L i 4 4 t AS 1 = = = 0,14 min 8,1 s n f 668 1,5 Dokončování 10 vc 10 42,5 n = = = 676 min. -1 π D π 20 L l + l + l = = 4 mm = n p L i 4 t AS 2 = = = 0,1 min 6,0 s n f 676 1,5 Strojní čas na obrobení závitu t AS = t AS1 + t AS2 = 0,14 + 0,1 = 0,24 min 14,4 s Závěr RO: t AS = t AS1 + t AS2 = 0,5 + 0,76 = 1,26 min 75,6 s SK: t AS = t AS1 + t AS2 = 0,14 + 0,1 = 0,24 min 14,4 s Při použití nástroje z SK dochází ke snížení hodnoty strojního času o 81 %. Nástroj ze slinutého karbidu Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 2 14

15 Zadání příkladu č. Vypočtěte řezné podmínky a strojní časy pro soustružení válcové plochy (součásti dle výkresu dtv, dt2/cv.2-1) hrubováním i dokončováním. Informace o používaných nástrojích jsou uvedeny výše. Koeficienty specifikující skutečné podmínky obrábění k v : k v1 koeficient materiálu obrobku k v1 = 1 k v2 koeficient opotřebení nástroje (trvanlivosti) k v2 = 1 k v koeficient přerušovaného řezu k v = 1 k v4 koeficient čelního soustružení k v4 =1 k v5 koeficient povrchu s kůrou k v5 = 1 k v6 experimentálně ověřené koeficienty specifikující fyzický stav stroje: k v61 = 0,629; k v62 = 0,4; k v6 = 0,4; k v64 = 0,274 Technologie výroby II Obsah kapitoly Vypracování příkladu č. 15

16 Nástroj č. 1 Nástrojový držák: CTANR 2525 L (Narex PN 856.1) VBD: TNUN TiCN Řezné podmínky doporučené výrobcem: v c = 220 m/min f = 0, mm/ot (posuvová řada stroje umožňuje nastavení f = 0,1 mm/ot) i = (a p = 2 mm, a p = 2 mm, a p = 0,5 mm) D 1 = 24 mm D 2 = 20 mm l n = 2 mm l = 50 mm l p = 0 mm Slinutý karbid povlakovaný: S 20 CN Označení dle ISO: P20 Rozsah použití dle ISO: P 10 P 25 Povlak: Ti(C, N) Doporučené použití - Povlakovaný slinutý karbid je určen pro soustružení na čisto, polohrubování soustružením a kopírováním, soustružením oceli a ocelolitiny vysokými řeznými rychlostmi při středních posuvech a hloubkách řezu. Nepřerušovaný a lehce přerušovaný řez. Omezení v použití povlakovaných destiček (obecně) - Povlakované destičky nejsou vhodné pro těžké přerušované řezy a jemné dokončovací práce. Dále nejsou vhodné pro obrábění vysoce legovaných ocelí, vysokoteplotních slitin, korozivzdorných slitin, žárupevných kovů a slitin na bázi titanu. Povlak je porušován netvárnými abrazivními materiály přítomnými na povrchu obrobku (oxidy, písek). Povlakované destičky nevykazují žádné přednosti ve srovnání s nepovlakovanými při nízkých řezných rychlostech, při obrábění barevných kovů, hliníku a jeho slitin, dřeva a umělých hmot. Směrné řezné podmínky pro povlakovaný SK S 20 CN - Soustružení (pro trvanlivost břitu T = 15 min.) Podélné soustružení vnějšího povrchu obrobku z oceli (obrobitelnost 14b) bez kůry, nepřerušovaný řez, bez chlazení. Řezné podmínky jsou stanovány pro hloubku řezu od 0,5 do 10 mm. posuv f [mm/ot] 0,10 0,12 0,18 0,25 0,5 0,50 0,65 řezná rychlost v c [m/min.] obrobitelnost 8b 9b 10b 11b 12b 1b 14b 15b 16b K vl 0,25 0,2 0,40 0,50 0,6 0,80 1,00 1,26 1,60 Vypracování příkladu č. Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 16

17 Nástroj č. 2 Nástrojový držák: CTANR 2525 L (Narex PN 856.1) VBD: TNUN Řezné podmínky doporučené výrobcem: v c = 240 m/min f = 0,2 mm/ot (umožňuje i = 1 (a p = 0,5 mm) D = 24 mm l n = 2 mm l = 50 mm l p = 2 mm Doporučené použití Univerzální materiál pro soustružení ocelí se širokou aplikační oblastí. Vhodný též pro obrábění litiny i korozivzdorných ocelí. Spojuje dobrou otěruvzdornost s vysokou houževnatostí. Poznámka Řezné podmínky je nutné zohlednit k jinému systému upínání VBD (systém upínání S - šroubové upínání je nahrazen systémem upínání C - upínání shora ) Vypracování příkladu č. Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 17

18 Soustružení max. průměru součásti (nástroj č. 1 - k v61 ) Vypracování příkladu č. 10 vc n = kv 1 kv2 kv kv4 kv5 kv6 = 0,629 = 2002 min. -1 π D π 24 1 L 54 L = l n+ l + l p = = 54 mm t AS = = = 0, 1 min 8,1 s n f ,2 Hrubování (nástroj č. 2 - k v62, k v6 ) 10 vc n 1 = kv 1 kv2 kv kv4 kv5 kv6 = 0,4 = 1001 min. -1 π D π vc n 2 = kv 1 kv2 kv kv4 kv5 kv6 = 0,4 = 1201 min. -1 π D π 20 2 L L L = l n+ l + l p = = 52 mm t AS 1 = + = + = 0, 1 min 18,4s n f n f , ,1 Dokončování 10 vc n = kv 1 kv2 kv kv4 kv5 kv6 = 0,274 = 1199 min. -1 π D π 16 1 L 52 L = l n+ l + l p = = 52 mm t AS 2 = = = 0, 14 min 8,4 s n f ,1 Strojní čas na obrobení válcové plochy o rozměrech φ15-50 t AS = t AS1 + t AS2 = 0,1 + 0,14 = 0,45 min 27 s 1 2 Technologie výroby II Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 18

19 Zadání příkladu č. 4 V technickém výkrese je pro obráběnou plochu předepsána hodnota drsnosti R a. K obrobení dané plochy součásti je předepsán nástroj s definovanou geometrií ostří, a tedy daným poloměrem zaoblení špičky r ε. Vypočtěte maximální přípustnou hodnotu posuvu, která umožní dodržet požadovanou drsnost povrchu obrobené plochy. a) r ε = 0,8 mm R a =,2 µm b) r ε = 1,2 mm R a = 1,6 µm 1/ 2 1/ 2 Ra r,2 0,8 a) f1 ε = = 0, 27 mm/ot 2,5 2,5 1/ 2 1/ 2 Ra r 1,6 1,2 b) f 2 ε = = 0, 24 mm/ot 2,5 2,5 Vypracování příkladu č. 4: Technologie výroby II Obsah kapitoly Soustružení I 19

20 1.6 Ø2 Ø ISO mk TOLEROVÁNÍ ISO 8015 INDEX ZMENA DATUM PODPIS ZN.MAT.: T.O.: 001 HMOTNOST: kg. MER.: ROZM.-POLOT.: Ø24-10 CSN ,2 1:1 POM.ZAR.: CSN VYPR.: Ing. Aleš Polzer NORM.REF.: POZN.: PREZK.: TECHNOL.: SCHVÁLIL: STARÝ V.: NÁZEV: Válcový cep dtv, dt2 / cv.2-1 TR.C.: C.KUSOVNÍKU: C.V.: LISTU: LIST: Technologie výroby II Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 20

21 1,5x45 1,5 x45 Ø 24 Ø17 M20x1,5-6g ISO mk TOLEROVÁNÍ ISO 8015 INDEX ZMENA DATUM PODPIS ZN.MAT.: T.O.: 001 HMOTNOST: kg. MER.: ROZM.-POLOT.: Ø25-6 CSN ,17 1:1 POM.ZAR.: CSN TR.C.: VYPR.: Ing. Aleš Polzer NORM.REF.: POZN.: C.KUSOVNÍKU: PREZK.: TECHNOL.: SCHVÁLIL: STARÝ V.: C.V.: NÁZEV: Válcový cep se závitem dtv, dt2 / cv.2-2 LISTU: LIST: Obsah kapitoly Zadání příkladu č. 1 Zadání příkladu č. 2 21