Projekt: ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ Téma: Moderní způsoby strojního obrábění na frézkách a horizontálních vyvrtávačkách Obor: Nástrojař Ročník: 2. Zpracoval(a): Pavel Rožek Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010
Obsah Podstata obrábění 3 Frézování 3 Řezné podmínky 3 Frézovací nástroje 5 Upínání fréz 6 Upínání obrobku při frézování 7 Druhy frézování 7 Frézování rovinných ploch a vybrání 8 Frézování šikmých ploch 9 Horizontální vyvrtávačky 10 Práce na vyvrtávačkách 14 Literatura 15
1. PODSTATA OBRÁBĚNÍ Pod pojmem obrábění rozumíme technologický proces, při kterém řezná síla vtlačuje nástroj ve tvaru řezného klínu do povrchu polotovaru a odebírá z něj při vzájemném pohybu polotovaru a nástroje materiál v podobě třísky. Účelem je dosažení požadovaného tvaru, rozměrů i drsnosti povrchu výrobku. 2. FRÉZOVÁNÍ Tímto způsobem lze obrábět jednoduché i složité rovinné plochy, závity a různě složité nepravidelné tvary a rotační plochy. Frézováním se výhodně obrábějí zejména široké rovinné a tvarové plochy. Frézování je způsob obrábění, při němž se rotační vícebřitý nástroj fréza otáčí, a obrobek (někdy i nástroj) rovnoměrně posouvá tak, aby jednotlivé zuby frézy postupně přicházely do záběru a odřezávaly třísku. Rotační pohyb, resp. otáčení frézy, je hlavním řezným pohybem při frézování. Pohyb obrobku je posuvný. Obr. 1: Pohyby při frézování 2.1 ŘEZNÉ PODMÍNKY Řezné podmínky při frézování tvoří: řezná rychlost v posuv s hloubka řezu h Obr. 2: Řezné podmínky při frézování
Tyto podmínky volíme tak, aby náklady na frézování (náklady na výměnu a broušení fréz) byly při zachování produktivity práce minimální. Frézou je možno obrábět tak dlouho, dokud její otupení nepřesáhne dovolené hodnoty. Otupení frézy se projevuje zhoršením kvality frézovaného povrchu, chvěním nástroje a sníženou přesností obráběné součásti. Velké otupení fréz vyžaduje vyšší náklady na ostření, snižuje počet možných ostření a zkracuje tím životnost frézy. Řezná rychlost se při frézování shoduje s obvodovou rychlostí ostří. Říkáme, že je rovna dráze, kterou proběhne ostří každého zubu frézy za jednotku času (minutu).řezná rychlost se uvádí v metrech za minutu (m. min-1). Vypočítáme ji ze vzorce: v= kde π. D. N 1000 π je Ludolfovo číslo ( π = 3,14...), D = průměr frézy (mm), n otáčky frézy (min-1). Příklad: Stanovte řeznou rychlost frézování, víte-li, že se fréza otáčí 150krát za minutu a její průměr je 80mm. Postup výpočtu: Dáno: D = 80 mm, n = 150 min-1. Dosazením těchto hodnot do vzorce pro řeznou rychlost dostaneme: v= π. D. n 1000 = 3,14. 80.150 = 38 m. min-1 1000 Řezná rychlost frézování tedy je v = 38 m. min-1.
2.2 FRÉZOVACÍ NÁSTROJE Frézovací nástroje nazýváme ve většině případů frézy. Frézy je možné rozdělovat podle druhu upnutí (nástrčné a stopkové), podle uspořádání a tvaru břitů nebo břitových destiček (hrubovací nebo dokončovací frézy) nebo podle tvaru obráběných ploch rozlišujeme např. čelní frézy, rohové frézy, drážkové frézy nebo kopírovací frézy. Obr. 3: tabulka frézovacích nástrojů
2.3 UPÍNÁNÍ FRÉZ Upínací systém tvoří rozhraní mezi nástrojem a strojem a ovlivňuje přesnost opracování obrobků. Požadavky na upínací systém jsou: souosost frézy a vřetena, zajišťující běh bez házení opakovatelná přesnost upnutí při výměně nástrojů pevnost proti axiálním silám i proti protočení vhodnost pro vysoké otáčky Upínací kužel HSK spňuje požadavky na spolehlivé a přesné upnutí frézy lépe než strmý kužel. Čelní doraz zajiš tuje polohu nástroje a upínací rozpěrný trn s kuželovou rozpínací dutinou vycentruje a pak fixuje dutou stopkou nástroje. Obr. 4: Upínací systém HSK Frézovací trny pro nástrčné frézy s válcovou dírou a podélnou nebo příčnou drážkou. Pro frézy s válcovou stopkou se používá kleštinové upínací pouzdro. Obr. 5: Upínací trn pro frézy s podélnou nebo příčnou drážkou Obr. 6: Kleštinový upínač fréz s válcovou stopkou
2.4 UPÍNÁNÍ OBROBKU PŘI FRÉZOVÁNÍ Upnutí obrobku při frézování musí být rychlé, snadné, přesné a dostatečně pevné. Uvolnění obrobku po dobu frézování má za následek vznik zmetku a poškození frézy. Volba určitého druhu upínacích prostředků a způsobu upínání je závislá: na velikosti a tvaru upínaného obrobku, na druhu a způsobu frézování, na požadované přesnosti, na celkovém počtu obráběných kusů. Obr. 7: Upnutí obrobku upínkami 1 správné upnutí 2 nesprávné upnutí 0 obrobek F fréza U upínka p podložka S upínací šroub s maticí St stůl frézky 2.5 DRUHY FRÉZOVÁNÍ Frézování je možné dělit podle: tvaru frézované plochy na frézování rovin, drážek, profilů nebo obecných ploch směru pohybu posuvů vzhledem ke směru rotace frézy, např. na nesousledné a sousledné frézování, zahlubování s axiálním posuvem a frézování drážek nebo dutin, viz. obrázky.
Obr. 8: Tvarové frézování vrtací stopkovou frézou Obr. 9: Tvarové frézování s vyměnitelnými kruhovými břitovými destičkami 2.6 FRÉZOVÁNÍ ROVINNÝCH PLOCH A VYBRÁNÍ Při frézování rovinných ploch a vybrání se většinou používají frézovací hlavice s výměnnými břitovými destičkami. Volba destiček probíhá v těchto krocích: Volba tvaru destičky závisí na tvaru vytvářené plochy Volba počtu destiček resp. hustoty destiček na obvodu frézovací hlavice. Většinou se volí standardní hustota, tj. střední počet pro určitý obvod hlavice. Frézovací hlavice s menším počtem břitových destiček s používají na menších, méně stabilních a méně výkonných frézkách. Frézovací hlavice s větším počtem břitových destiček se používají při potřebě většího obráběcího výkonu. Volba upínání frézky Obr. 10: Volba tvaru břitových destiček podle tvaru ploch
2.7 FRÉZOVÁNÍ ŠIKMÝCH PLOCH Šikmé plochy jsou takové, které svírají se základní vodorovnou plochou jiný úhel než 0 (rovnoběžné plochy) nebo 90 ( kolmé plochy). Tyto plochy můžeme frézovat. úhlovými frézami podle orýsování s použitím speciálních šikmých podložek natočením nebo sklopením svěráku vykloněním vřeteníkové hlavy (vřetena) Obr. 11: Použití šikmé podložky 0- obrobek, P- šikmá podložka, 1- opěrná plocha, 2- obráběná plocha, n- směr otáčení frézy Obr. 12: Vyklonění vřeteníkové hlavy α- úhel vyklonění vřeteníkové hlavy, β- úhel sklonu šikmé plochy Volba způsobu frézování a frézky závisí zejména na velikosti obrábění šikmé plochy, počtu obrobků a technickém (strojovém) vybavení dílny.
3. HORIZONTÁLNÍ VYVRTÁVAČKY Vodorovné (horizontální) vyvrtávačky jsou nejuniverzálnější obráběcí stroje s řadou přídavných zařízení, která umožňují provádět mnoho různých operací. Vyvrtávací stroje se uplatňují zejména v malosériové výrobě. Vyvrtávačky se vyrábějí v provedeních vodorovné stolové vyvrtávačky, vodorovné deskové vyvrtávačky, jemné vyvrtávačky. Stolová vyvrtávačka má výškově přestavitelný vřeteník na pevném stojanu, pracovní stůl má podélný a příčný posuv a může se otáčet kolem svislé osy. Na druhé straně lože vyvrtávačky je pomocný stojan s ložiskem pro podepření dlouhých vyvrtávacích tyčí. Pohyby vřeteníku a stolu jsou realizovány pomocí vodicích šroubů a matic. Obr. 13: Vodorovná stolová vyvrtávačka 1- vřeteník, 2- stojan, 3- vřeteno, 4- pracovní stůl, 5- opěrné ložisko Př.: firma TOS VANSDORF vyrábí souvisle řízený vodorovný frézovací a vyvrtávací stroj WHN 130, který je vyráběn v osvědčeném provedení s křížovým uspořádáním loží, podélně přestavitelným stojanem, výsuvným vřetenem a příčně přestavitelným otočným stolem. Stroj je vyzbrojen digitálně řízenými AC pohony SIEMENS a vybaven řídícím systémem HEIDENHAIN itnc 530, SINUMERIK 840D, FANUC aj. Obr. 14: Horizontální stolová vyvrtávačka WHN 130, výrobce TOS VARNSDORF
Desková vyvrtávačka má vřeteník stejný jako stolová vyvrtávačka, stojan se však může pohybovat příčně a stroj nemá pracovní stůl. Obrobek se upíná na pracovní desku a nekoná žádný pohyb. Používá se pro vyvrtávání děr do těžkých a rozměrných obrobků. Obr. 15: Vodorovná desková vyvrtávačka 1- vřeteník, 2- stojan, 3- vřeteno, 4 pracovní deska Př.: Deskové vyvrtávačky firmy TOS VANSDORF jsou určeny pro přesné a vysoce produktivní souřadnicové vrtání, vyvrtávání, frézování a řezání závitů zejména obrobků velkých rozměrů a hmotností nebo prostorově členitých obrobků z litiny, ocelolitiny a oceli. Jsou souvisle řízené ve čtyřech osách (X, Y, Z, W) řídícím systémem HEIDENHAIN itnc 530, SINUMERIK 840D nebo FANUC případně jiným podle požadavku uživatele. Při rozšíření o přídavný otočný stůl jsou plně řízeny další dvě osy (V, B). Obr. 16: Desková vyvrtávačka souvisle řízená ve čtyřech osách X, Y, Z, W
Obr. 17: Horizontální desková vyvrtávačka WRD 130, výrobce TOS VANSDORF Obr. 18: Technologické ukázky obrábění na horizontálních vyvrtávačkách
Obr. 19: Technologické vyvrtávačkách ukázky obrábění na horizontálních Obr. 20: Technologické vyvrtávačkách ukázky obrábění na horizontálních Obr. 21: Technologické vyvrtávačkách ukázky obrábění na horizontálních
3.1 PRÁCE NA VYVRTÁVAČKÁCH Základní prací je vyvrtávání válcových děr. Lze na nich ale i vrtat, vyhrubovat, vystružovat, řezat závity, frézovat, vytvářet zápichy v dírách, zarovnávat čela a zahlubovat. Zarovnávání čelních ploch nožem se provádí pomocí vyvrtávací hlavy s nožovým suportem, který má radiální posuv, odvozený od otáčení hlavy. Pomocí zvláštních přípravků lze na vodorovné vyvrtávačce obrábět kuželové plochy a soustružit vnější válcové plochy. Obr. 22: Operace prováděné na vodorovné vyvrtávačce a) hrubování dvoubřitou vyvrtávací tyčí b) vyvrtávání s několika noži pracujícími současně c) vystružování d) vrtání šroubovitým vrtákem e) zarovnávání čelní plochy f) řezání závitu závitníkem g) řezání závitu nožem h) čelní frézování speciálním držákem i) čelní frézování frézovací hlavou j) soustružení vnější válcové plochy k) soustružení vnější kuželové plochy speciálním suportem
POUŽITÁ LITERATURA 1. JOSEF DILLINGER A KOLEKTIV: MODERNÍ STROJÍRENSTVÍ PRO ŠKOLU A PRAXI, EUROPA SOBOTÁLES 2. D. DRIENSKY, P.FÚRIK, T. LEHMANNOVÁ, J. TOMAIDES: STROJNÍ OBRÁBĚNÍ, SNTL 3. J. ŘASA, V. GABRIEL: STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE 1. DÍL, SCIENTIA 4. Internet: www.tosvarnsdorf.cz