HSC obráb ní, tepelné jevy p Definice, popis obráb Nevýhody Otá ky v etena ezné rychlosti pro HSC Strojní vybavení obráb

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "HSC obráb ní, tepelné jevy p Definice, popis obráb Nevýhody Otá ky v etena ezné rychlosti pro HSC Strojní vybavení obráb"

Markéta Dvořáková
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 HSC, tepelné jevy při Definice, popis Ing. Oskar Zemčík, Ph.D. Základní pojmy Teoretická část Tepelné jevy Vyhodnocení Používané pojmy a odkazy VUT Brno Z anglického překladu vysokorychlostní. Používá se i u jiných metod než třískové Podstatné zvýšení relativní rychlosti nástroje vůči obrobku umožňuje tvrdých materiálů umožňuje bez aktivního chlazení snížení výrobních nákladů zvýšení produktivity výroby Nevýhody Otáčky vřetena vysoké hodnoty zrychlení při rozběhu a zpomalení vřetene vyšší opotřebení namáhaných částí vřetene (hlavně vodítek, kuličkových šroubů a ložisek) vyšší náklady na údržbu stroje vyšší nároky na obsluhu stroje, a technologickou přípravu výroby vyšší nároky na bezpečnost provozu (neprůstřelný kryt, pravidelná kontrola jak nástrojů tak adaptérů) pro d=10mm n v c d=10mm d=5mm d=20mm Strojní vybavení Řezné rychlosti pro HSC Pro různé materiály Tajmac - ZPS MCV 1210 HSC vřeteno IBAG

2 Řezné rychlosti pro HSC Pro různé metody Vliv na mechanizmus tvorby třísky Dynamické poměry při řezání Velikost síly F z podmínky minimálně vynaložené práce: F= k h D b sin cos = k h D b sin cos 90 F Síla jíž nástroj působí na odřezávanou vrstvu δ úhel řezu Φ úhel roviny střihu φ úhel tření Τ k střední napětí v kluzu obráběného materiálu v oblasti plastické deformace hd hloubka řezu b šířka třísky vyjádříme sílu F v závislosti na úhlu Φ: k h D b F= sin cos 90 = Konstanta sin cos 90 provedeme parciální derivaci f f g fg = g g 2 = 0 sin cos 90 K sin cos 90 sin 2 cos 2 90 upravíme K sin cos 90 =0 sin cos 90 sin 2 cos 2 90 = K sin cos 90 sin 2 cos 2 90 f g = f g fg sin cos 90 =cos cos 90 sin sin 90 upravíme cos x y =cos x cos y sin x sin y cos sin 90 sin cos 90 cos 90 = K sin cos 90 sin 2 cos 2 90

3 upravíme = K cos 90 sin 2 cos 2 90 hledáme minimum =0= K cos 90 sin 2 cos 2 90 K 0 cos 90 =0 cos(x)=0 pro x = 90º 90 =90 2 =90 90 = xº sin(x) cos(x) =90 2 z uvedeného vztahu vyplývá vliv úhlu řezu (dán nástrojem) vliv tzv. úhlu tření (obsahuje jak vliv tření na čele tak v materiálu třísky) Součinitel pěchování a úhel roviny střihu součinitel pěchování třísky je dán poměrem mezi hloubkou odebrané vrstvy a výslednou šířkou třísky k s = h D h t k s = sin sin k s cos n =tang 1 k s sin n Při (včetně HSC) dochází ke vzniku tepla transformací vynaložené práce. Teplo vzniká ve třech zónách I. v oblasti plastické deformace roviny střihu II. v oblasti tření třísky o čelo nástroje III. v oblasti plastické deformaci pod špičkou nástroje a třením malé části hřbetu nástroje o obrobek Množství tohoto tepla odpovídá danému pořadí.

4 Teplo vzniká ve třech zónách Q c =Q I. Q II. Q III. Q c =Q I.t Q I.o Q II.t Q II.n Q III.n Q III.o Q okoli s rostoucí řeznou rychlostí roste množství vyvinutého tepla, roste však i podíl tepla přecházejícího do třísky (u HSC až 99%) teplo z mechanické práce Ac celkové řezná práce Fc řezná síla l dráha na které řezná síla působí vc řezná rychlost A c =F c l[j] P ef =F c v c [W] ztráty v motoru P=U I[W] P příkon elektromotoru P e výkon elektromotoru U elektrické napětí [V] I elektrický proud [A] η e účinnost elektromotoru P ef =P e s [W] P e =P e [W] η s účinnost mechanických převodů ve stroji P ef efektivní výkon na vřeteni spotřebovaná práce a vzniklá tepelná energie Q C = q 100 A c[w] q procento energie přeměněné na tepelnou energii (cca 98%) Zbývající část je vázána např. v nově vzniklém povrchu třísek Teplo akumulované v třísce teplo potřebné ke zvýšení teploty třísek o danou teplotu Q t =m c t[w] Qt množství tepla převedené o třísky m hmotnost odebraných třísek t rozdíl teplot materiálu třísek [ C, K] c měrná tepelná kapacita [J.kg -1.K -1 ] Příklad výpočtu teploty třísek (pro soustružení) Pomocí řezné síly a řezné rychlosti řezná síla hmotnost třísek A c q 100 q t 100 =Q t F c v c t q q t 10 4 =m c t[w] F c =C Fc f y Fc a p x Fc [ N] m= f a p l[m 3 ]

5 Příklad výpočtu teploty třísek (pro soustružení) solomonovy křivky dosazením 1800 t=t t t o C Fc f y Fc x a Fc l p t t q q t 10 4 t t t o = [ C, K] f a p l c t t = C Fc f y Fc 1 x a 1 Fc p q q t 10 4 t c o [ C, K] T [ C] Hliník Neželezné kovy Bronz litina ocel je třeba dosadit SI jednotky případě provést přepočet (z mm 3 ) vc [m/min] Technologické faktory komplexnost technologického procesu řezné materiály spotřeba materiálu spotřeba energie úroveň automatizace množství a závadnost odpadů Ekonomické faktory produktivita využitelnost materiálu využitelnost druhotných surovin zisk z procesů ochrany životního prostředí Ekologické faktory množství využitelných odpadů, recyklace emise hluku toxicita odpadů náročnost likvidace nevyužitelných odpadů Sociální faktory složení pracovníků pracovní podmínky nároky na vzdělání pracovníků nebezpečnost pro zdraví pracovníků

6 Vybrané faktory hodnocení z hlediska vlivu na životní prostředí Nároky na CNC stroje Nároky na mechanickou část vysokootáčková vřetena (velké nároky na dynamickou vyváženost) speciální nástroje (vyšší nároky na dynamickou vyváženost, vlastnosti břitu, velké silové namáhaní) tuhost stroje (větší namáhání pohybových elementů stroje, větší požadavky na tuhost stroje atd.) Nároky na CNC stroje Nároky na řídící část eliminace přetížení při změně rychlosti posuvu a směru dráhy kontrola dynamických částí a nástrojů, opotřebení a případné mechanické porušení úprava konstrukce z hlediska bezpečnosti (neprůstřelná skla atd.) Nároky na CNC stroje optimalizace dráhy nástroje Rychlostní broušení vysoká produktivita výhodný dosažené vlastnosti povrchové vrstvy Zbytková napětí v povrchové vrstvě po broušení (konvenční způsob) Například, broušení ozubených kol do plného profilu, broušení součástí z ložiskové oceli či broušení klikových hřídelů s využitím brousících kotoučů s galvanicky naneseným KNB.

7 Broušená vrstva Zbytková napětí v povrchové vrstvě po broušení (vysokorychlostní broušení) Stress [Mpa] ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Depth [mm] Vysokorychlostní broušení požadavky na materiál kotouče Vysokorychlostní broušení požadavky na konstrukci kotouče Použitá literatura LOPEZ N. High Performance Machining KOCMAN K. Speciální technologie. Obrábění. 3. vyd. Brno: CERM, s. ISBN VASILKO, K. Brůsenie kovovývh materiálov, Bratislava, 1984 VASILKO, K. a kol. Valivé ložiská, Alfa, 1988

Podobné dokumenty

KOMPLEXNÍ VZDĚLÁVÁNÍ KATEDRA STROJNÍ SPŠSE a VOŠ LIBEREC

KOMPLEXNÍ VZDĚLÁVÁNÍ KATEDRA STROJNÍ SPŠSE a VOŠ LIBEREC CNC CAM CNC CNC OBECNĚ (Kk) SOUSTRUŽENÍ SIEMENS (Ry) FRÉZOVÁNÍ SIEMENS (Hu) FRÉZOVÁNÍ HEIDENHEIM (Hk) CAM EdgeCAM (Na) 3D OBJET PRINT (Kn) CNC OBECNĚ