Chyba ozměu šoubové dážky Kael Jandečka, Pof. Ing. CSc. Kateda technologie obábění, FST, ZČU v Plzni, Univezitní 8, 306 4, Plzeň, Č, jandecka@kto.zcu.cz Článek pezentuje další výledky v řešení této poblematiky a navazuje na výledky zíkané v ámci pojektu GAČ č. 0/07/075 a také na poznatky a infomace zíkané při zpacování gantového pojektu GAČ č. 0/05/56. Zpacovávaná poblematika je oientována do oblati výoby a otření otačních nátojů, především poto, že veškeé know-how je majetkem zahaničních fiem. Hlavní kapitola je věnovaná Řešení záviloti podříznutí (ozvalu) šoubovité dážky na půměu buného kotouče, jeho tloušťce a hloubce řezu při nulové tloušťce buného kotouč. Tato metoda je původní analytickou metodu výpočtu podříznutí a je oučátí teoetického tudia poblematiky boušení šoubové dážky. Na to pak navazuje paáž, kteá definuje kutečnou šířku šoubové dážku u ůzných pofilů buného kouče. Předkládaný článek hnuje pouze čát šiokého pekta poblemů v dané oblati. Klíčová lova : boušení, tvaové plochy, CAD/CAM ytém Cimaton, technologický modul, potpoceo, NC pogam Úvod Boušení patří mezi nejtaší metody obábění mateiálu, kteé člověk znal a využíval již v předhitoických dobách k výobě nebo úpavě životně důležitých pomůcek, především k otření pacovních nátojů a zbaní. Boušení bylo komě ekání pvním způobem, kteého člověk použil ke zpacování vého nářadí. Jako bouicí nátoje používal někteé volně e v příodě vykytující neoty a honiny, např. píkovec, křemen, lávové kameny, miek, břidlici, apod. Otření nátojů předtavovalo hlavní náplň boušení pakticky až do konce 9. toletí. Pvní umělý bouicí mateiál byl kabid křemíku kaboundum, kteý byl vynalezen v oce 89. Koncem 9. toletí byl objeven další umělý mateiál, tavený kyličník hlinitý elektokound. Pudký ozvoj technologie boušení, kteý natal počátkem minulého toletí, byl vyvolán tupňujícími e požadavky na vyokou přenot oučátí, dovolující jejich vzájemnou vyměnitelnot, a byl umožněn objevem umělých bouicích mateiálů ovnoměnou a lepší kvalitou, než měly běžné mateiály příodní. Buičká tadice na čekém území e datuje do doby akouka- Uheka. V oce 893 vznikla v Benátkách nad Jizeou pvní čeká polečnot, kteá e začala zabývat podukcí kabidu křemíku (SiC), což byl větový patent dovezený z Ameiky, kteý vynalezl Ameičan Ing. Acheon v oce 89. Páva po využití patentu v evopkých zemích zakoupil při návštěvě větové výtavy v Chicagu pažký obchodník Vilém Kauffman. Nejdynamičtější ozvoj poběhl za pvní epubliky, kdy došlo k vytvoření celé řady afilací v Evopě i ve větě. Po duhé větové válce bylo toto odvětví zetátněno, což vedlo ke jednocení obchodních aktivit a nálednému nížení dynamického ozvoje. V 60. letech natala v tomto obou pudká tagnace. V době pivatizace, po oce 989, došlo k přeozdělení tuktu mnoha podniků a začala nová éa přibližování e modení evopké úovni, čemuž napomáhaly bohaté kořeny buičké tadice u ná. Bouicí poce má základní chaakteitiky podobné jako jiné obáběcí pocey a zvláště je blízký fézování (Ob..). Při boušení však dochází ke kvantitativním i kvalitativním odlišnotem, kteé ouvií zejména vlatnotmi bouicího kotouče a řeznými podmínkami. Boušení e používá zejména po obábění oučátí vyššími požadavky na přenot ozměů a tvaů a jakot povchu. Dále e boušení uplatňuje při obábění mateiálů, kteé není možné jinými obáběcími metodami obobit nebo je bouicí metoda hopodánější než jiné.
Ob.. Výoba šoubovité dážky. Ob.. ozložení defomací při boušení.
Ob..3 Modení nátojová CNC buka UW II CNC 5A fimy Saacke. Ob..4 Příklady nátojů e šoubovitou dážkou. Řešení záviloti podříznutí (ozvalu) šoubovité dážky na půměu buného kotouče, jeho tloušťce a hloubce řezu: Boušení tvaových dážek na nátojích je ovlivněno jak geometií a vlatnotmi šoubovice, tak ozměovými paamety nátoje. Většina autoů, podle nám dotupných infomací, řeší výledný tva boušené dážky pomocí obalové plochy pohybu buného nátoje a tvau boušeného obobku (ob. 3.). Výledek je potoovým řešením úlohy vycházející z tohoto pincipu. Je však řešitelný pouze využitím CAD ytémů a nebo řešením ložité potoové úlohy založené na analytickém či numeickém řešení půečíku obalových ploch dáhy kotouče plochou polotovau. Cílem této kapitoly je fomulace analytické funkční záviloti šířky (ozvalu) šoubovité 3
dážky vzniklé boušením bouicím kotoučem záviloti na paametech šoubovice a ozměech kotouče. Úvodní fáze řešení uvažuje plochý kotouč dikového tvau bez zaoblení. Podříznuti (ozval) šoubovité plochy: Podříznutí (ozval) šoubovité dážky vzniká zanořením kotouče do obobku (tvau boušeného nátoje) v důledku ůzných křivoti noných povchů a tvaů řídící a obáběné šoubovice. Tuto potoovou ituaci zachycují náledující obázky. Ob.. Boušení tvaové dážky. Ob.. Potoová definice podříznutí. Analytické řešení: Paamety šoubovice: noný polomě šoubovice (d půmě šoubovice) H výška závitu úhel toupání šoubovice (L obvod noného válce) tg = H = H = H (.) L π * d π * = actg = actg( H ) = actg( H ) = actg( H ) (.) L π * d π * Ob..3 Úhel toupání šoubovice. 4
d' S[ 0,y 0 ] = [0,0] S[ 0,y 0 ] = [0,-d] [, y ] [, y ] ' ' Noný válec šoubovice Polotova d' S[ 0,y 0 ] = [0,0] S[ 0,y 0 ] = [0,-d] [, y ] [, y ] ' ' Noný válec šoubovice Polotova Ob..4 Definice geometie podříznutí. Bod : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) = (.3) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) = y (.4) Bod : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) = (.5) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) = y (.6) Hodnotu velikoti podříznutí P šoubovice na povchu polotovau (měřenou vůči tečně šoubovice (v bodě X) v ovině tvořené tečnou a úečkou X, X ečná ovina) v záviloti na paametech technologického poceu boušení šoubovice (,,, ) vypočteme dle náledujícího vzoce: ) ( ) tan( P Δ = (.7) Tab.. Paamety poceu boušení: Hodnoty(mm) - polomě šoubovice 40 H výška závitu 400 ' - polomě obobku 45 - polomě kotouče 50 - hloubka tříky (úbě) 5,00 P př podříznutí.995 5
Ob..5 ovina μ po měření podříznutí P. Hodnota byla veifikována vůči numeickému modelu vytvořeném v CAD/CAM ytému Cimaton. V oučané době pacujeme na úpavě numeického modelu ep. na jeho zpřenění a zahnutí dalších vlivů. Popané řešení hnuje oučané výledky zíkané tudiem potoové geometie a kinematiky při boušení kotoučem kontantní tloušťky v záviloti na paametech technologického poceu boušení šoubovice (,,, ). Boušená šoubovice louží k výobě tvaové plochy (výoba a boušení šoubovité dážky na vtáku či féze) tak, aby bylo doaženo jejího tvau pomocí definovaných geometických paametů buného kotouče jednoduchým tvaem. Metoda měřuje k optimalizaci podříznutí a v dalších kocích k aplikaci v CL datech, při vývoji kvalitnějších potpoceoů po NC buku Walte Helitonic a k tvobě kvalitnějších NC pogamů. Řešení pojímá poblematiku pokud možno kompleně. 3 VÝPOČET ŠÍŘKY ŠOUBOVITÉ DÁŽKY (B SD ) V ZÁVISLOSTI NA TVAU BUSNÉHO KOTOUČE: Šířka tvaových dážek na boušených nátojích vychází ze vztahu.7 (a je mimo jiné závilá na úběu - hloubce zanoření buného kotouče) a také na jeho tvau. Náledující paáž uvádí funkční závilot šířky šoubovité dážky (B SD ) po kotouč plochý, mikovitý a tvaový e zabolením ( N ). Plochý kotouč: B SD - šířka šoubovité dážky - šířka buného kotouče BBK SD = tan( Δ ) ( B ) B (3.) K - 6 -
Ob. 3. Chaakteitické ozměy jednotlivých typů kotoučů. Mikovitý kotouč: BBSD - šířka šoubovité dážky BBK - šířka buného kotouče - úbě - úhel M B = tan( Δ) ( ) tan M SD (3.) Tvaový kotouč zabolením ( N ): BBSD - šířka šoubovité dážky BBK - šířka buného kotouče N - polomě zaoblení kotouče ( N = B K /) - úbě B SD N ( ) = tan( Δ ) ( ) (3.3) N 4 ZÁVĚ Boušení tvaových nátojů úzce ouvií poblematikou tvaových ploch, kteé je na katedře technologie obábění ZČU v Plzni již dlouhodobě věnována velká pozonot. Specifikace poblematiky boušení počívá v použití nátojů geometicky nedefinovaným tvaem otří, v páci vyokou řeznou ychlotí a vyokými požadavky na jakot povchu a geometickou přenot vyobené plochy. Při návhu kinematiky pohybu nátoje je potřeba velmi přeně nadefinovat tajektoii, po kteé e má pohybovat třed nátoje, což je z matematického pohledu ve většině případech úloha učení ekviditanty k obalové ploše vytvářené otujícím ná- - 7 -
tojem. Předložený článek hnuje výledky výzkumu výoby ložitých potoových tvaů aplikací do oblati boušení. Při řešení této poblematiky byly uplatněny zejména letité zkušenoti z pogamování NC tojů, páce vypělými CAD/CAM ytémy a v nepolední řadě i zkušenotí zíkané ze polupáce výobci nátojů jako jou fimy ISCA, WALTE, Gühing, Hofmeite. Liteatua: [] PŘIKYL,Z. Teoie obábění.,sntl/alfa Paha, 975 [] ŠVEC,S. Řezné nátoje.sntl Paha,968 [3] JAOMÍ,J.- MAZANEC,H. Diamantové a CBN nátoje po půmylové použití. Plzeň, LAIWA PESS 993. [4] KÖNIG,W, Fetigungvefahen, Band, Düeldof,VDI Velag 996 [5] VASILKO,K.-MICHEL,D., HUBEC,J. Buenie a otenie ezných nátojov. Batilava, ALFA 984. [6] eklamní mateiály fimy WALTE AG. [7] eklamní mateiály fimy SAACKE. [8] eklamní mateiály fimy SCHUNK [9] eklamní mateiály fimy fimy ÖHM [0] KOŽMÍN,P. Boušení monolitních řezných nátojů na NC bukách.icpm 00, Útí nad Labem,ÚTŘJ,.ISBN 80-7044-358-8. [] SCHIMONYI,J. NC Pogammieung fü da Wekzeugchleifen.Belin, Spinge Velag 99 [] JANDEČKA,K. Využití modeních CAD/CAM ytémů při pogamování NC tojů, ZČU Plzeň,996 [3] JANDEČKA, K. Teoetický úvod ke kinematice boušení tvaových ploch po potřeby NC pogamování, Výzkumná zpáva KTO, KTO /008, FST ZČU v Plzni, Plzeň 008. [4] JANDEČKA, K. Pětioý potpoceo WALTE V (zpacovaný po potřeby řešení gantu GAČ 0/07/075), Výzkumná zpáva KTO, KTO /008, FST ZČU v Plzni, Plzeň 008. [5] Manuál CAD/CAM ytému CIMATON IT [6] eklamní mateiály fimy UDIAMANT [7] Manuál CAD/CAM ytému CATIA V56 [8] HOLEŠOVSKÝ F., HALA M. Ginding of ceamic mateial by diamond ginding wheel. Sboník 4. Medzináodná vedecká konfeencia TO 00 v Košicích,.- 3.5.00, t.5-8, ISBN 80-7099-796-6 [9] HOLEŠOVSKÝ F., HALA M. Ginding Poce and it Influence to Suface Integity. Poceeding Intenational Confeence AMPT 0, Madid 00, Spain, pp.587-596, ISBN 84-958-05- [0] JESÁK, J. Matamatický model boušení, In: II. Mezináodní nátojářká konfeence. Nátoje - Tool 00, Zlín. Univezita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta technologická 00,. 4-47. [] LUKOVICS, I., SÝKOOVÁ, L. Stanovení řezivoti bouicích kotoučů po vyokovýkonné boušení., In: Nátoje 99, Zlín, 999, p. 96-0,ISBN 80-4-46-X [] JANDEČKA, K., ČESÁNEK, J, KAPINUS, V., DVOŘÁK, P., SOVA, F., Přehled oučaného boušení tvaově ložitějších nátojů. Výzkumná zpáva KTO -/05, ZČU v Plzni, Plzeň 005. 48 tan. [3] VABEC, M., MÁDL, J. NC pogamování v obábění, Paha: Vydavateltví ČVUT, 004. 9. ISBN 80-0-03045-8. - 8 -
[4] eleae.0 Documentation fo ANSYS [5] LAŠOVÁ, V., VOJNA, J. Numeická imulace boušení. Výzkumná zpáva KTO, KTO 7/008, Zpacováno KKS FST ZČU v Plzni, Plzeň 008. [6] SOVA, F., MATĚJKA, J. Epeimentální ověření ozvalu šoubové dážky, Výzkumná zpáva KTO, KTO 9/008, FST ZČU v Plzni, Plzeň 008. [7] TOMICZKOVÁ, S. Přehled matematických pojmů použitelných při řešení poblematiky boušení tvaových ploch. Čát I. Výzkumná zpáva KTO, KTO 6/008, Zpacováno KMA FAV ZČU v Plzni, Plzeň 008. [8] MOUEK, D., Poblematika tanovení ozvalu šoubovitých dážek monolitních řezných nátojů. Páce ke SDZ, Školitel Pof. K. Jandečka, ZČU v Plzni, Plzeň 008. 33 tan. [9] SAO dílenké cvičení [online]. 008 [cit. 009--]. Dotupný z WWW: www.oi.cz/evi-a-opavy-cviceni/zamecnicka-dilna.pdf [30] Záady obábění mateiálů. Z pae očního optika. 007, č. 3,. 40-4. Dotupný z WWW: www.optic.cz/hitoy/4-006/pdf/46_zaady.pdf [3] HOFMANN, P. Sylabu přednášek z TO. Plzeň, ZČU 003 [3] ŠKADA, J. Šoubovitý vták, Podklad po cvičení [online]. 007 [cit. 009-- 4]. Dotupný z WWW: <http://www.ateam.ic.cz/vtak.pdf>.] [33] SADÍLEK,M. Sylabu přednášek, VŠB-TU Otava [34] MOUEK,D. Gafické zpacování šoubovitého vtáku a fézy, Intení podklady IFQ, Magdebug, 009 [35] Otření vtáků v záviloti na obáběném mateiálu [online]. 009 [cit. 009--]. Dotupný z WWW: www.edunet.ouepl.cz/~obotka/centum/cinnot.../kovo.pdf>.] [36] Otření vtáků [online]. NÁSTOJE CZ..o. [cit. 009--3]. Dotupný z WWW: <http://www.natojecz.cz/oteni.php>. [37] FULEMOVÁ,J. Tvanlivot pogeivní řezné keamiky při tvdém fézování v ežimu HSC [diplomová páce] ; ved.páce Pet Hofmann. Plzeň: ZČU. FST, 007. 75., 4.příl. [38] JANDA, Z.; FULEMOVÁ, J.; ŘEHOŘ, J. Geometická přenot a řezné íly při tvaovém HSC fézování v záviloti na změně záběu. In EIN 008. Batilava : Stojnická Fakulta,008.. -. ISBN 978-80-7. [39] eklamní mateiály fimy SANDVIK COOMANT [40] eklamní mateiály fimy GÜHING [4] eklamní mateiály fimy KONAD FIEDICHS GmbH [4] eklamní mateiály fimy PAMET [43] eklamní mateiály fimy DOME [44] eklamní mateiály fimy WNT [45] eklamní mateiály fimy EMUGE FANKEN [46] HUMÁ, A. Základní metody obábění; inteaktivní multimediální tet. Bno, VUT 004 [47] KOVÁŘ, J. Ovlivnění kvality a jakoti obobené plochy při fézování. MM Půmylové pektum [online]. 004, č. 4 [cit. 009--5],. 30-3. Dotupný z WWW: <http://www.mmpektum.com/clanek/ovlivneni-kvality-a-jakoti-obobene-plochypi-fezovani>. [48] NOVÁK, Z. Modení výkonné fézovací nátoje. MM Půmylové pektum [online]. 008, č. 4 [cit. 009--5],. 8. Dotupný z WWW: <http://www.mmpektum.com/clanek/modeni-vykonne-fezovaci-natoje>. [49] Technická příučka obábění, SANDVIK Coomant, 005 [50] BASTL, B., Půběžná zpáva o řešení pojektu, Kateda matematiky KMA, Fakulta aplikovaných věd FAV, Západočeká univezita v Plzni - 9 -
[5] FIEDMAN, M. AND MEISTE, I., The pofile of a helical lot machined by a fom-milling cutte. Annal of the CIP. / (973). 57-64. [5] S. KALDO, A.M. AFAEL AND D. MESSINGE, On the CAD of pofile fo cutte and helical flute geometical apect. Ann. CIP 37/ (988), pp. 53 55. [53] JEŽEK, F. Numeické a geometické modelování pomocný učební tet. KMA ZČU v Plzni, 005. [54] WEISSTEIN, E. W. Tou. Fom MathWold A Wolfam Web eouce. http://mathwold.wolfam.com/tou.html, Decembe 008. [55] www.mmpektum.com [56] Příučka pogamování Siemen Sinumeik 840D, Po pokočilé [57] www.odbonecaopiy.cz (čaopi Automa) [58] www.techtydenik.cz/cnc_piklady/piklad_.pdf [60] http://lubovo.mito.cz/_mail_/cuve/nub.html [6] DWULETZKI, H. Kühlchmietoffe de neuen Geneation zum Hochleifungchleifen Beufluid De Spagat zwichen Wae und Ől, in Dotmunde Schleifemina 5. Septembe 008. TU Dotmund, 008. [6] AUICH, J.; ENGMANN, J.; SCHÜLLE, G. Wekzeuge fü die Micobeabeitun, in Inovative Zepanung Poze Simulation Optimieung. TU Dotmund, Mäz 009. [63] JANDEČKA, K. Potpoceo CAD/CAM ytému Cimaton po buku Walte Helitonic. /In / ITCK 00, Útí nad Labem, Útav techniky a řízení výoby, UJEP Útí nad Labem, ISSN -46 [64] KAPUSCHEWSKI, B., JANDEČKA, K., EM, T., SCHMIDT, K.,:ČESÁNEK, J., KUSHNAENKO, O., ČESÁKOVÁ? I., MOUEK, D.,. Potpoceo development fo multi-ai machining: A liteatue eview. /In / EIN 00, Plzeň, KTO FST ZČU v Plzni, ZČU Plzeň, 00, ISBN 978-80-7043-866-4. [65] JANDEČKA, K., SOVA, F., ČESÁNEK, J.: Boušení ložitých tvaových ploch především v oblati výoby nátojů. /In / Fo Induty 00, Paha, Paha 00, ISBN 978-80-744-8-5. - 0 -