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 se zabývá problematikou obrábění různých druhů materiálu a jejich vlastností, tvarové složitosti obrobku, použití nových řezných materiálů při vyšších řezných podmínkách pomocí počítačem programovatelných obráběcích center.
CNC SOUSTRUŽENÍ Kapitola 1 - Seřízení nástroje Kapitola 2 - Vytvoření nástroje Kapitola 3 - Nastavení počátku souřadného systému obrobku Kapitola 4 - Správa programů Kapitola 5 - Volání nástroje a založení nového programu Kapitola 6 - Pohyby po kruhové dráze Kapitola 7 - Vytváření libovolných kontur, obrábění nahrubo Kapitola 8 - Obrábění načisto Kapitola 9 - Závitový zápich, závity Kapitola 10 - Zápichy Kapitola 11 - Ekologie optimalizace drah Kapitola 12 - Ekologické a technické aspekty HSC obrábění
KAPITOLA 12 Ekologické a technické aspekty HSC obrábění Technologické faktory Ekonomické faktory Ekologické faktory Sociální faktory
Technologické faktory [1] Technologické faktory - rozlišujme - technické faktory - fyzikální faktory - chemické faktory - slouží k popisu technologického postupu. Popisem technologického postupu rozumíme: - úroveň výroby - efektivnost a složitost výrobního procesu - zlepšení struktury výroby - úroveň řezných parametrů - vyšší přesnost a přizpůsobivost výroby - spotřeba materiálu a energie - úroveň automatizace - množství škodlivin a odpadů
Ekonomické faktory [1] Ekonomické faktory - zahrnují - investiční náklady - provozní náklady hlavních procesů - provozní náklady pomocných procesů - ekonomické hledisko - organizační hledisko - konkrétně - produktivita - využitelnost materiálu - výnosy hlavního procesu - použitelnost druhotných surovin - zisk z procesů ochrany ekologie
Ekologické faktory [1] Ekologické faktory - obsahují vybrané vlivy hodnocených environmentálních technologií (technologie šetrné k životnímu prostředí) - mezi tyto vybrané vlivy patří například - prevence vzniku exhalací a toxických odpadů - podíl využitelných odpadů - emise hluku a jeho vlivu na životní prostředí
Sociální faktory [1] Sociální účinky technologického procesu - personální skladba pracovníků - zvýšení úrovně řídící činnosti - kultura pracovních podmínek - zvýšení technologické kázně - poškození zdraví pracovníků - kvalifikace - vzdělání
Současný stav strojírenské výroby Je charakterizován neustále rostoucími požadavky na - složitost výrobku - tvarovou přesnost - rozměrovou přesnost - integritu povrchu zejména u funkčních ploch obráběného dílce - zaváděním nových druhů konstrukčních materiálů s nižší měrnou hmotností a vysokou pevností např. - titanových slitin - speciálních vrstvených hmot - polotovarů vyráběných práškovou metalurgií a metodou stereolitografie
Prudký rozvoj průmyslu a jeho další rozdělení zvýšily technologická rizika, která spolu s technologickou činností mají přímé ekologické dopady a vliv na ekonomický rozvoj.
Náklady na životní prostředí dělíme do těchto skupin: NÁKLADY PŘÍMÉ - náklady na spalování a úpravu nebezpečných odpadů - náklady na reciklaci - náklady na prevenci znečišťování životního prostředí NÁKLADY NA VÝVOJ A VÝZKUM VÝROBKŮ ŠETRNĚJŠÍCH K ŽIVOTNÍMU PROSTŘEDÍ NÁKLADY NA TECHNOLOGII VÝROBY využití technologií nezaťežující životní prostředí NÁKLADY SPRÁVNÍ - náklady na vzdělávání v oblasti životního prostředí - náklady na měření a vyhodnocování dopadů na životní prostředí
Aplikovat HSC obrábění je jedna z možností jak realizovat jednotlivé cíle. HSC obrábění - podstatně zvyšuje rychlost nástroje k obrobku - můžeme obrábět tvrdé materiály (dříve jen broušením) - lze obrábět tepelně zpracované materiály - nemusí se chladit Z ekologického hlediska je přínosem rychlostní obrábění a zejména obrábění bez chlazení.
Definice HSC podle různých autorů [1]
Rozsahy řezné rychlosti při HSC obrábění pro některé druhy materiálů Materiál Řezná rychlost Slitiny Ti 100-150 m/min Slitiny Ni 160-280 m/min Ocel 800-1100 m/min Bronz Mosaz 1100-3000 m/min Plasty zpevněné vlákny 2800-8000 m/min Slitina Al 3000-6000 m/min
Rozsahy řezné rychlosti při HSC obrábění podle způsobu obrábění Metoda obrábění Řezná rychlost Vystružování 10-250 m/min Protahování 12-70 m/min Řezání 70-200 m/min Vrtání 100-1100 m/min Frézování závitů 120-400 m/min Frézování 560-6000 m/min Soustružení 800-8000 m/min Broušení 6000-9500 m/min
Použití současných řezných materiálů při HSC obrábění Obráběný materiál Oceli Neželezné kovy Nekovové materiály Litiny Kalené oceli Kalené litiny Řezný materiál Povlakované slinuté karbidy a cermety Polykrystalické diamanty Polykrystalické diamanty Keramikou Polykrystalickým kubickým nitridem boru Polykrystalickým kubickým nitridem boru
Pokles tvrdosti řezných materiálů s teplotou [1]
Rozdíl mezi běžným a rychlostním obráběním se výrazně projevuje ve způsobu utváření třísky, což je velmi složitý proces a závisí na mnoha činitelích. 1, na fyzikálních vlastnostech obráběného materiálu a na jejich vzájemné závislosti 2, na plastické deformaci Při zvyšující se řezné rychlosti se oblast plastické deformace v prostoru tvorby třísky zužuje a ke vzniku třísky dochází plastickým skluzem v rovině střihu.
Zvyšováním řezné rychlosti se zvyšuje i množství práce potřebné k řezání, které se mění v teplo. Toto teplo se pak z valné části odvádí třískou. Jestliže se skoro všechno vzniklé teplo při rychlostním obrábění odvede pomocí třísky. Pak vliv energetického působení na vlastnosti povrchové vrstvy obrobeného materiálu je minimální. A s tím jsou též minimalizována reziduální pnutí po obrábění, která jsou často spojena s fázovými přeměnami při plastické deformaci povrchové vrstvy způsobené teplotou při obrábění.
Tepelná bilance při řezání Při HSC obrábění dochází ke vzniku tepla přeměnou vynaložené práce. V teplo se mění veškerá práce související bezprostředně se řezáním a to až na: - pružnou deformaci - na deformaci mřížky kovu - vytvoření nových povrchů Při obrábění se zhruba 98% práce při řezání přemění v teplo.
Metody obrábění z hlediska zvýšeného požadavku na mazací účinek 1. broušení 2. řezání pilou 3. soustružení 4.hoblování a obrážení 5. frézování 6. vrtání 7. vystružování 8. vysokorychlostní obrábění 9. obrábění tvarovými nástroji 10. vyvrtávání 11. vrtání hlubokých děr 12. obrábění ozubení 13. řezání vnějších závitů 14. řezání vnitřních závitů 15. vnější protahování 16. vnitřní protahování
Metody obrábění z hlediska zvýšeného požadavku na chladící účinek 1. broušení 2. řezání pilou 3. soustružení 4.hoblování a obrážení 5. frézování 6. vrtání 7. vystružování 8. vysokorychlostní obrábění 9. obrábění tvarovými nástroji 10. vyvrtávání 11. vrtání hlubokých děr 12. obrábění ozubení 13. řezání vnějších závitů 14. řezání vnitřních závitů 15. vnější protahování 16. vnitřní protahování
Procentuální zastoupení jednotlivých nákladů [2]
Zaměníme-li HSC obrábění na místo broušení s použitím PKNB Získáme stabilní tvrdost až do 2000 C - při frézování kalených ocelí použít v = 200 400 m/min - to samé platí i pro šedou litinu kde v je okolo 2000 m/min - hodně dobrá odolnost proti teplotnímu šoku - s tím souvisí i vysoká odolnost proti mechanickému opotřebení - dosažení rovinnosti 0,01/1000 mm při drsnosti Ra = 0,6 0,8 pro kalené vodící plochy. Nevýhodou je vyšší požadavek na tuhost a dynamickou přesnost frézovacích hlav. Ekonomické hledisko je příznivé pro HSC frézování u kterého je čtyřikrát menší spotřeba výkonu oproti broušení stejného množství materiálu.
HSC obrábění a jeho přednosti - především dosahujeme vysoké kvality obráběného materiálu z valné většiny bez nebezpečných pnutí u velmi tenkých stěn obrobku - vlivem menšího pěchování třísky se snižují a to ne nepodstatně řezné síly až o 1/3 - při hrubování se objem odebraného materiálu podstatně zvýšil - vzniklé teplo se odvádí z velké většiny třískou a tím nedochází k tepelnému zatížení nástroje a obrobku - pravděpodobnost vzniku chvění se snižuje díky budící frekvenci otáčení vřetene, která je mimo oblast samobuzeného kmitání - můžeme výhodně aplikovat obrábění bez chlazení, které má ekonomické i ekologicky menší dopady
Použitá literatura, obrázky a grafy. [1] esf.fme.vutbr.cz/modul/5/hsc_obrabeni_1.pps [2] techtydenik.cz/akademie.php?part=12
DĚKUJI ZA POZORNOST A PŘEJI HODNĚ ÚSPĚCHŮ Zpracoval(a): Mgr. Vilém Rychtář, SPŠSE a VOŠ LIBEREC ry@pslib.cz +420 485 100 113