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

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

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

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

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 -1 40-4000 Rozsah posuvů mm.min -1 5-2000 Rychloposuv : podélný mm.min -1 6000 příčný mm.min -1 6000 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

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 50-5600 O 8mi polohové revolverové hlavy mm 200 Podélný zdvih revolverového suportu mm 240 Rozsah podélných posuvů rev. suportu mm.min -1 0-15000 Podélný rychloposuv rev. suportu m.min -1 15 Příčný zdvih zadního suportu mm 75 Příčný zdvih svislých suportů mm 7 Rozsah posuvů příčných suportů mm.min -1 15-1000 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

QUICK TURN NEXUS - 250 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 500 472 mm UNIVERSAL 1000 982 mm Max. průměr obráběné tyče -standard 77 mm Hlavní vřeteno: Max. otáčky 4 000 1/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 500 515 mm UNIVERSAL 1000 1025 mm Rychlost pojezdů: Rychloposuv v ose X 0 m/min Rychloposuv v ose Z m/min Koník: Upínání MK 5 Pojezd koníka: UNIVERSAL 500 525 mm UNIVERSAL 1000 105 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 500 25 x 1780 mm Hmotnost stroje UNIVERSAL 500 4 700 kg Technologie výroby II Obsah kapitoly Druhy soustruhů 6

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

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

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 11 600.0 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

Nástroj z rychlořezné oceli (RO) Závitový nůž z rychlořezné oceli ČSN 2212-1 - 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

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 = 2 + 0 + 2 = 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 = 2 + 0 + 2 = 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

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 - 11 600.0 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

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

Vypracování příkladu č. 2 v c D n = π [m. min -1 ] 10 L = l + l + [mm] n l p Hrubování 10 vc 10 42 n = = = 668 min. -1 π D π 20 L l + l + l = 2 + 0 + 2 = 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 = 2 + 0 + 2 = 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

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

Nástroj č. 1 Nástrojový držák: CTANR 2525 L (Narex PN 856.1) VBD: TNUN 160412-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.] 447 401 16 260 21 17 148 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

Nástroj č. 2 Nástrojový držák: CTANR 2525 L (Narex PN 856.1) VBD: TNUN 160408-660 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

Soustružení max. průměru součásti (nástroj č. 1 - k v61 ) Vypracování příkladu č. 10 vc 10 240 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 = 2 + 50 + 2 = 54 mm t AS = = = 0, 1 min 8,1 s n f 2002 0,2 Hrubování (nástroj č. 2 - k v62, k v6 ) 10 vc 10 220 n 1 = kv 1 kv2 kv kv4 kv5 kv6 = 0,4 = 1001 min. -1 π D π 24 1 10 vc 10 220 n 2 = kv 1 kv2 kv kv4 kv5 kv6 = 0,4 = 1201 min. -1 π D π 20 2 L L 52 52 L = l n+ l + l p = 2 + 50 + 0 = 52 mm t AS 1 = + = + = 0, 1 min 18,4s n f n f 1001 0,1 1201 0,1 Dokončování 10 vc 10 220 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 = 2 + 50 + 0 = 52 mm t AS 2 = = = 0, 14 min 8,4 s n f 1199 0,1 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

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

1.6 Ø2 Ø15 50 100 ISO 2768 - mk TOLEROVÁNÍ ISO 8015 INDEX ZMENA DATUM PODPIS ZN.MAT.: 11 600.0 T.O.: 001 HMOTNOST: kg. MER.: ROZM.-POLOT.: Ø24-10 CSN 42 6510 0,2 1:1 POM.ZAR.: CSN VYPR.: Ing. Aleš Polzer NORM.REF.: POZN.: PREZK.: TECHNOL.: SCHVÁLIL: 1.2.0 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

1,5x45 1,5 x45 Ø 24 Ø17 M20x1,5-6g 4 0 60 ISO 2768 - mk TOLEROVÁNÍ ISO 8015 INDEX ZMENA DATUM PODPIS ZN.MAT.: 11 600.0 T.O.: 001 HMOTNOST: kg. MER.: ROZM.-POLOT.: Ø25-6 CSN 42 6510 0,17 1:1 POM.ZAR.: CSN TR.C.: VYPR.: Ing. Aleš Polzer NORM.REF.: POZN.: C.KUSOVNÍKU: PREZK.: TECHNOL.: SCHVÁLIL: 1.2.0 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