Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Obrábění. Název: Téma: Fyzikální metody obrábění 2. Ing. Kubíček Miroslav. Autor:

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Obrábění. Název: Téma: Fyzikální metody obrábění 2. Ing. Kubíček Miroslav. Autor:"

Romana Šmídová
před 9 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 2 Autor: Ing. Kubíček Miroslav Číslo: VY_32_INOVACE_19 17 Anotace: Slouží jako podklad pro výuku obrábění.popis a charakteristika metod elektrochemického,chemického obrábění,ultrazvukem a vodním paprskem. 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 17 Anotace: Slouží jako podklad pro výuku obrábění.

2 FYZIKÁLNÍMETODY OBRÁBĚNÍ 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 Odolnostíproti chemickéerozi -Vzájemnou vazbou atomů a molekul Vhodnépro obráběnítěžkoobrobitelných materiálůa pro složité( členité) tvary ( vnějšíi vnitřní) 2

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

3 ELEKTROCHEMICKÉ Obráběníje metoda beztřískového( bezsilového ) úběru materiálu elektricky vodivých materiálů Obráběnásoučást je ponořena do elektrolytu a připojena na anodu, docházív něm k reakci, při nížse kationty elektrolytu slučují s anionty kovu na povrchu anody a postupně rozrušují (ubírají) kov z anody Anoda kopíruje ( je negativem) tvar katody nástrojové elektrody Největšírychlost rozpouštěníkovu je při minimálnímezeře mezi elektrodami ( 0,05 1 mm) Hustota proudu až1 000 Acm -2 SS napětí5 30 V 3

na povrchu anody a postupně rozrušují (ubírají) kov z anody Anoda kopíruje ( je negativem) tvar katody nástrojové elektrody

4 ELEKTROCHEMICKÉ Stejného principu elektrochemického obráběníse používá i u dalších metod Obráběnís nuceným odstraňováním produktůvzniklých chemickými reakcemi Obráběníproudícím elektrolytem ( hloubenítvarůa dutin,hloubení malých otvorů,odstraňování otřepů, dělení materiálu) S mechanickým odstraňováním ( broušenílapování, honování) Povrchovéobráběníbez odstraňováníproduktůvzniklých chemickými reakcemi 4

hloubenítvarůa dutin,hloubení malých otvorů,odstraňování otřepů, dělení materiálu) S mechanickým

5 ELEKTROCHEMICKÉ Princip elektrochemického obrábění 5

6 ANODOMECHANICKÉ 6

7 ELEKTROCHEMICKÉ- otáčející se elektrodou 7

8 ELEKTROCHEMICKÉ proudícím elektrolytem 8

9 ELEKTROCHEMICKÉ hloubení dutin Zařízení pro hloubení dutin 9

10 ELEKTROCHEMICKÉ HLOUBENÍMALÝCH OTVORŮ 10

11 ELEKTROCHEMICKÉ OBR odstraňování otřepů-druhy Obr str.123 stt3/2 11

12 ELEKTROCHEMICKÉ dělení materiálu Obr str.124 stt3/2 12

13 ELEKTROCHEMICKÉ obráběnívnějších tvarových ploch Obr str.119 stt3/2 13

14 ELEKTROCHEMICKÉ ELEKTROLYT MÁ TYTO ÚKOLY Zajistit vedení elektrického proudu Určovat podmínky rozpouštění anody Odvádět z pracovního prostoru teplo Odvádět produkty vzniklé chemickými reakcemi Požadavky na materiál nástroje Dobrá elektrická vodivost Odolnost proti výbojům a korozi Možnost jednoduché a přesné výroby Dostatečná pevnost Možnost získat velmi hladký, leštěný povrch Materiál nástroje může být z mosazi,cu,korozivzdornéoceli, grafitu, kompozice grafit+cu, Jako elektrolyt se používá NaCl,NaNO 3 NaClO 3,HCl,H 2 SO 4,NaOH 14

výbojům a korozi Možnost jednoduché a přesné výroby Dostatečná pevnost Možnost získat velmi hladký, leštěný povrch Materiál nástroje

15 ELEKTROLYTY PRO ELEKTROCHEMICKÉ OBRÁBĚNÍ 15

16 CHEMICKÉ Pod chemické obrábění zahrnujeme leptání Leptáníje řízenéodstraňovánívrstvy materiálu s povrchu obrobku chemickou reakcívznikajícímezi obrobkem a nástrojem ( chemickou látkou ) bezsilovým způsobem Obráběnémateriály Al,konstrukčnía korozivzdornéoceli, Cu, mosaz, Ti 16

reakcívznikajícímezi obrobkem a nástrojem ( chemickou látkou )

17 Charakteristiky CHEMICKÉ Rychlost obrábění 0,01 0,4 mmmin -1 Max doba leptání( závislána celkovéploše leptání) 8 10 hod Max. hloubka do 10 mm ( většinou setiny mm ) Nelze vytvořit ostré hrany, vždy je okraj dutiny zaoblen Obrobek vkládat do leptacílázněpod úhlem 45 Oblast využití výroba mělkých,, několik setin mm hlubokých, tvarověsložitých povrchů, nosníky v leteckých konstrukcích, obrábění tenkostěnných součástí, tvarově složitých a málo tuhých součástí, kterélze obtížněupínat, aby nedošlo k jejich deformaci 17

leptacílázněpod úhlem 45 Oblast využití výroba mělkých,, několik setin mm hlubokých, tvarověsložitých povrchů, nosníky v

18 CHEMICKÉ Postup práce při leptání Al slitiny Odmaštění a očistění povrchu součásti technickým benzinem Ponořenído 5% roztoku NaOH o teplotěcca 60 na dobu 1,5 min Oplach v teplévodě( ) Ponořenído 15 30% roztoku kyseliny dusičné, aby se odstranil kal vzniklý na povrchu, teplota C, doba ponoření0,5 5 min Oplach ve studenévodě( C ) Osušení povrchu teplým vzduchem Ponořenív H 2 SO 4 a dvojchromanu draselného za účelem zvýšení přilnavosti povrchu obrobku k maskovacímu ochrannému nátěru Nanesení masky Vysušenímasky ( 2 8 hod ) Vlastní leptání Oplach s cílem odstranění leptací chemické látky 18

ponoření0,5 5 min Oplach ve studenévodě( 15 25 C ) Osušení povrchu teplým vzduchem Ponořenív H 2 SO 4 a dvojchromanu draselného za účelem zvýšení

19 CHEMICKÉ Při opracování Si existují dva způsoby leptání Anizotropické tvar vyleptané dutiny závisí na krystalografické orientaci povrchu obrobku ( Si), tvaru a orientaci dutiny v krycímasce a použitého leptacího roztoku Selektivní opět řízenérozpouštěníkrystalůsi sycených borem. Při koncentraci boru se výrazněsnižuje účinnost leptacího roztoku,umožňuje to vertikální odebírání materiálu. Použití při výrobě Si membrán tlustých několik mikrometrů a v elektronové litografii 19

řízenérozpouštěníkrystalůsi sycených borem.

20 ULTRAZVUK Řízenérozrušovánímateriálu obrobku účinkem pohybu zrn abrazivního materiálu a působením kavitační eroze Zrna abrazivního materiálu jsou přiváděna mezi obráběný povrch a nástroj, který kmitáv kolmém směru na obráběný povrch kmity khz. Zrna jsou nástrojem přitlačována stálou silou k povrchu, a tím dochází k překopírování tvaru nástroje do obrobku 20

nástroj, který kmitáv kolmém směru na obráběný povrch kmity 18 25 khz.

21 ULTRAZVUK Princip obrábění ultrazvukem 21

22 STROJ NA OBRÁBĚNÍ ULTRAZVUKEM SKUTEČNÉ PROVEDENÍ 22

23 OBRÁBĚNÍ ULTRAZVUKEM SCHEMA - PRINCIP 1 generátor ultrazvukových kmitů 2 systém pro vytvoření mechanických kmitů 3 přívod brousících zrn a kapaliny 4 obrobek 5 - nástroj 23

24 PŘÍKLADY NÁSTROJŮ A OPERACÍ OBRÁBĚNÝCH ULTRAZVUKEM NEROTAČNÍ DUTINY OTEVŘENÉ DRÁŽKY 1 NÁSTROJ 2 - OBROBEK 24

25 PŘÍKLADY NÁSTROJŮ A OPERACÍ OBRÁBĚNÝCH ULTRAZVUKEM KRUHOVÉ DÍRY ZÁVITY 1 NÁSTROJ 2 - OBROBEK 25

26 PŘÍKLADY NÁSTROJŮ A OPERACÍ OBRÁBĚNÝCH ULTRAZVUKEM PRŮCHOZÍ DRÁŽKY TVAROVÉ DRÁŽKY 1 NÁSTROJ 2 - OBROBEK 26

27 OBROBITELNOST MATERIÁLŮ ULTRAZVUKEM - Obrobitelnost materiálů je úměrná jejich tvrdosti a křehkosti ( viz tabulka) - Obrábět lze elektricky vodivé i nevodivé materiály, sklo, Si, ferity, germanium, keramické materiály, grafit, kavlar, slinuté karbidy, kalené oceli, polodrahokamy - Zásadně nevhodné pro plastické materiály 27

28 Příklady součástí vyrobených ultrazvukem 28

29 Technologické aplikace obrábění ultrazvukem 29

30 VODNÍPAPRSEK Obráběníje založeno na přeměněkinetickéenergie kapaliny na mechanickou práci, za současného působení kavitační koroze Tlak pracovníkapaliny je MPa Rychlost kapaliny z tryska asi 4x větší než je rychlost zvuku Druhy Čistý kapalinový paprsek pro řezáníměkkých a málo houževnatých materiálů. Max. tloušťka řezaného materiálu je závislána druhu materiálu obrobku, tlaku pracovníkapaliny, rychlosti řezání, průměru a vzdálenosti trysky od povrchu obrobku. Šířka řeznéspáry 0,1 0,3 mm Abrazivníkapalinový paprsek( s příměsíbrousícího materiálu zrna křemičitého písku, olivínu, granátu, KNB o velikosti 0,2 0,5 mm ) pro tvrdéa houževnatémateriály. Řezanátloušťka kolem 100 mm. Šířka řeznéspáry 1,1 2,5 mm Rychlost řezáníod 5 mmmin -1 ( kovy) do mmmin -1 (překližky) 30

31 VODNÍPAPRSEK 31

32 VODNÍPAPRSEK Pracovní řezací hlava pro čistý kapalinový paprsek 32

33 VODNÍPAPRSEK Pracovní řezací hlava pro abrazivní kapalinový paprsek 33

34 VODNÍPAPRSEK 34

35 VODNÍPAPRSEK 35

36 VODNÍ PAPRSEK 36

37 VODNÍ PAPRSEK FRÉZOVÁNÍ LOPATEK ROTORU ABRAZIVNÍM KAPALINOVÝM PAPRSKEM 37

38 Pracovníparametry Obráběníproudem brusiva Pracovní tlak 5 MPa Brousícízrna z Al 2 O 3 nebo SiC velikosti 60 μm Rychlost obráběnímax. 2 mms -1 vzdálenost trysky od povrchu je 10 mm Průměr výstupní tryska 3,5 mm,vyrobena z SK,safíru nebo keramiky Max. úběr materiálu 10 mgmin -1 38

39 OBRÁBĚNÍ PROUDEM BRUSIVA Schéma zařízení pro obrábění proudem brusiva 39

40 Zdroje: Řasa J.,Pokorný P.,Gabriel V., Strojírenská technologie 3, díl2, SCIENTIA, PRAHA, 2001 ISBN Beneš V.,KlůnaJ.,ŠverclJ.,Vávra P.,Dílenské tabulky,albra,úvaly,2008, ISBN

Podobné dokumenty

METODY OBRÁBĚNÍ. Dokončovací metody, nekonvenční metody, dělení mat.

METODY OBRÁBĚNÍ. Dokončovací metody, nekonvenční metody, dělení mat. METODY OBRÁBĚNÍ Dokončovací metody, nekonvenční metody, dělení mat. Dokončovací metody obrábění Dokončovací metody takové způsoby obrábění, kterými dosahujeme u výrobku přesného geometrického tvaru a jakosti