Poznámka: tyto materiály slouží pouze pro opakování STT žáků SPŠ Na Třebešíně, Praha 10; s platností do r. 2016 v návaznosti na platnost norem. Zákaz šíření a modifikace těchto materiálů. Děkuji Ing. D. Kavková BROUŠENÍ
Použití obrábění strojírenských součástí s požadavky - přesnosti tvaru - rozměru - drsnosti plochy obrábění kalených a těžkoobrobitelných materiálů jednoduché dělení materiálů (rozbrušování) nedefinovaná geometrie břitu nástroje
Charakteristika stroje - brusky nástroje - brousící (kotouče, tělíska, kameny, pásy, volné brusivo) kinematika - hlavní řezný pohyb (rotační) nástroj - vedlejší pohyb (posuv, přísuv) nástroj či obrobek dle způsobu obrábění
Charakteristické znaky nepravidelný úběr třísky jednotlivými zrny brusiva malé průřezy třísek (< 0,002 mm 2 ) přerušovaný řez s proměnným průřezem třísky vysoké řezné rychlosti (až 100 m.s -1 ) pracovní teplota až 1200 C vysoká teplota třísky (roztavené kapky kovu nebo tříska shoří)
Nástroje brousící kotouče brousící tělíska brousící pásy brousící kameny volné brusivo
Brousící kotouče zrna brusiva - 1 spojená pojivem - 2 v tuhé těleso vhodného - tvaru - tvrdosti - struktury (mezi zrny a pojivem póry - 3)
Brusná zrna umělá umělý korund - A přírodní pískovec karbid křemíku - C smirek syntetický diamant - D kubický nitrid bóru - CBN
Umělý korund výroba - z Al 2 O 3 tavením v el.pecích - tzv. umělý korund hnědý přetavováním - bílý korund přísada Cr - růžový korund aj. použití - materiály dávající dlouhou jiskru, velké plochy a profily, broušení ocelí, temperované litiny, bronzů,
Karbid křemíku výroba - redukcí Si 2 O 3 v el.peci (surovinou je křemičitý písek) dva druhy: C48 - černý (houževnatý), C49 - zelený (tvrdý) použití - materiály dávající krátkou jiskru - šedá a tvrzená litina, oceli, nástroje ze SK,
Diamant přírodní diamantový prášek v bronzovém pojivu - broušení břitových desiček SK diamantové kotouče v keramické vazbě - použití pro broušení nástrojů z PKD (polykrystalický diamant)
CBN kotouče CBN brusivo v keramických vazbách - vysoký výkon - zajištění kvality - velmi přesné tolerance rozměru a tvaru produktivní plástvové kotouče pro ploché broušení
Brusné kotouče CERALOX nejmladší typ materiálu - sintrovaný korund - uměle vytvořený z aluminiummonohydrátu a sloučení Al-disperzí použití - vysoce výkonné broušení velmi tvrdých a houževnatých materiálů
Pojivo váže brusné zrno na požadovaný tvar a vlastnosti brusného kotouče, jež si zachová i za vysokých teplot a tlaků určuje - pevnost kotouče - max. obvodovou rychlost druhy anorganická organická
Druhy pojiv keramické V - odolné vodě i slabším kyselinám - citlivé na rázy, snese vysoké zahřátí magnezitové Mg - nižší teploty silikátové S - práce za sucha a nižší teploty umělá pryskyřice B - houževnaté, elastické, necitlivé na náraz - tenké kotouče pryž R - vysoká pevnost a pružnost
Výroba kotoučů - keramické pojivo lisování směs pojiva a brusiva lisována na požadovaný tvar lití - řídká kaše brusiva s pojivem ztuhne ve formě vypálení - elektrická pec - teplota až 1 400 C - pojivo se taví a obaluje zrno
Velikost zrna brusivo se drtí a třídí podle velikosti na soustavě SILUR mezní rozměr - šířka zrna b (l > b > n) zrnitost - tj.velikost zrn brusiva číslo zrnitosti - tj. počet ok síta na 1 délky hrany síta, pomocí kterého byla zrna prosévána
Struktura kotoučů (poréznost) tj. velikost, počet pórů nástroje a podíl brusiva a pojiva na celkovém objemu označování čísly 1 až 13 1-2 hrubé - velmi hutné 3-4 hrubé - hutné 5-6 střední - polohutné 7-8 jemné - pórovité 9-10 velmi jemné 11-12 -13 zvlášť pórovité struktura hutná struktura pórovitá struktura vysoce pórovitá
Stupeň tvrdosti kotoučů tj. pevnost spojení zrn tvrdé materiály se obrábějí měkkými, měkké materiály tvrdými brusnými nástroji označení A B C D E F G H I J K měkký L M N O střední P Q R S tvrdý zvlášť měkký velmi měkký T U V W velmi tvrdý X Y Z zvlášť tvrdý
Geometrie břitu zrna nepravidelného tvaru záporné úhly čela - γ velké úhly hřbetu - α
Opotřebení mikroopotřebení zrna se otupují a vylamují, mezery zanášejí makroopotřebení změna geometrického tvaru kotouče v průběhu broušení
Obnovení řezivosti (orovnávání) kotouč získá - potřebný tvar - řezivost orovnávací nástroje - diamantové - drtící - orovnávací kameny (SiC)
Obnovení řezivosti kotoučů monokrystalické orovnávače - přesné orovnání orovnávací diamantové kladky - vyšší produktivita - profil požadovaného tvaru obrobku - vysoká cena
Obnovení řezivosti (orovnávání) orovnávací kameny - hrubé orovnávání - odstranění nečistot, prachu - obnovení geometrického tvaru
Orovnávací nástroje diamantový orovnávač s jedním hrotem kolečkový orovnávač sada náhradních koleček
Nástroje - základní tvary
Značení kotoučů 89A umělý korund 60 zrnitost střední M stupeň tvrdosti střední 5 struktura polohutná V keramické pojivo
Upínání kotoučů před upnutím - kontrola kotouče poklepem (jasný tón - bez trhlin) upnutí pomocí přírub - papírová podložka mezi kotoučem a přírubou upnutí tmelem
Vyvažování vzhledem k vysokým otáčkám (chvění, zhoršená jakost) statické vyvažování (vždy) dynamické vyvažování (velké kotouče)
Vyvažování dynamické staticky vyvážený kotouč za chodu může způsobit chvění stroje samočinná vyvažovací zařízení za chodu stroje - pomocí tlakové kapaliny vstřikované do drážek upínacích přírub
Způsoby broušení odlišují se posuvovými a přísuvovými pohyby broušení rovinných ploch broušení vnějších rotačních ploch broušení vnitřních rotačních ploch broušení tvarových ploch
Rovinné broušení - způsoby obvodem brusného kotouče - posuv přímočarý - posuv kruhový čelem brusného kotouče
Posuv přímočarý součást se málo zahřívá» nepatrné deformace nejpřesnější způsob broušení vhodné pro větší a delší obrobky
Rovinné brusky
Posuv kruhový příčný posuv zajišťuje kotouč od obvodu ke středu vhodné pro menší součásti
Broušení čelem kotouče menší přesnost vhodné pro širší plochy vyšší výkon - větší plocha ve styku s kotoučem větší zahřátí obrobku - při hrubování se osa kotouče vykloní o (2 až 4) segmentové kotouče
Brusky
Rovinná dvoukotoučová bruska rotační metoda - obrobky vedeny uzavřeným nebo otevřeným podávacím kruhem (hvězda) mezi brusnými kotouči a vodicími deskami použití - drobné dílce (písty, jehly, pouzdra atd.)
Rovinná dvoukotoučová bruska lineární metoda - obrobky procházejí mezi dvěma šikmo nastavenými vodicími lištami a dvěma brusnými kotouči - posuv obrobků zajišťujte lineární podavač použití - rotačně symetrické dílce (kroužky valivých ložisek či ventilových sedel)
Rovinná dvoukotoučová bruska oscilační broušení - podavač osciluje mezi brusnými kotouči použití - tvarově náročné obrobky - obrobky s relativně vysokým úběrem (do 5 mm)
Broušení vnějších rotačních ploch zhotovení válcových a kuželových ploch 1- hrotové podélný posuv - nástroje či obrobku hloubkové zapichovací způsob s kolmým přísuvem zapichovací způsob se šikmým přísuvem 2 - bezhroté - průběžné, zapichovací
Broušení s podélným posuvem dlouhé obrobky obrobek upnutý mezi hroty (ve sklíčidle) podélný posuv koná - stůl brusky s obrobkem - brousící vřeteník s brousícím kotoučem
Broušení s podélným posuvem řezná rychlost kotouče v k (m.s -1 ) vedlejší rotační pohyb obrobku v o (m.min -1 ) v k 100 v o
Brusky charakteristický rozměr - max. oběžný průměr obrobku - max. vzdálenost hrotů
Brusky
Broušení hloubkové kotouč kuželovitě orovnán celý přídavek odebrán na jeden záběr zvětšený výkon až o 75% použití - kratší a tuhé obrobky
Zapichovací způsob s kolmým přísuvem kotouč širší než broušená plocha posuv kotouče radiální (až 0,012mm za otáčku obrobku) použití - tuhé obrobky s délkou do 350 mm
Zapichovací způsob se šikmým přísuvem kromě válcové části se brousí i čelo
Vícekotoučová bruska upnutí obrobku mezi hroty libovolný počet kotoučů (omezení jen broušenou délkou) broušení zápichem s CBN či korundem osově symetrické obrobky při jednom upnutí
Zapichovací způsob s kolmým přísuvem
Vysokorychlostní broušení vaček
Přesné broušení na kulato
Bezhroté broušení obrobek je volně uložen na opěrné liště mezi brousícím a podávacím kotoučem
Bezhroté broušení - průběžné obrobky hladké - válečky, kroužky, pístní čepy
Bezhroté broušení - zápichové brousící, podávací kotouč i opěrné pravítko - negativní profil obrobku
Kotouče pojivo na bázi syntetického kaučuku nebo magnezitové kotouče elastické tvar plochý, hrncovitý s vybráním aj. použití - brousící a podávací pro bezhroté broušení
Bezhroté brusky dva elektromotory - brusný a podávací kotouč obrobek - při broušení přidržován adhezním účinkem podávacího kotouče uplatnění - hromadná výroba - lze plně automatizovat
Bezhroté broušení - průběžné
Bezhroté broušení průběžné - obrobky hladké (válečky, kroužky, pístní čepy ) zapichovací - obrobky s nákružkem, rotační tvarové plochy
Vnitřní rotační plochy broušení otvorů obtížnější - menší tuhost brousícího vřetena - značný vývin tepla způsoby - s podélným posuvem - zapichovací - planetové - bezhroté (průběžné, zapichovací)
Broušení s podélným posuvem obrobky upnuty ve sklíčidle či kleštině (vedlejší rotační pohyb) nástroj - hlavní rotační pohyb - vedlejší posuvový pohyb
Brusky otáčející se obrobek použití - broušení souosých děr s vnějším rotačním povrchem
Zapichovací způsob obrobek upnut ve sklíčidle či kleštině
Planetové broušení součásti skříňovitého tvaru nehybně upnuty na stole brusky (nelze upnou do sklíčidla) kotouč vykonává všechny pohyby nižší přesnost - velké vyložení vřetena
Bezhroté broušení děr ød k = (0,7 až 0,8)øD do ød do..ø díry obrobku v o..rychlost obrobku v k..rychlost brousícího kotouče v p..rychlost podávacího kotouče
Broušení tvarových ploch nejvýkonnější broušení - tvarovými kotouči obecný tvar na obvodu kotouče získán - ocelovými kladkami (méně přesné práce) - diamantem (vyšší přesnost) - brusičskými kolébkami (přesné kruhové průřezy)
Nástrojová bruska CNC náročným uživatelům - nové perspektivy s možností optimalizace broušení a ostření vysoce kvalitních přesných nástrojů
Strojní čas t s [min] f posuv kotouče za otáčku n o otáčky obrobku i počet záběrů l n = l p = 5mm náběh, přeběh l broušená délka obrobku L dráha nástroje L = l n + l + l p + B k B k šířka kotouče t s 2.L.i f.n o min
Strojní čas - t s [min] broušení obvodem kotouče L dráha nástroje l n náběh, l p přeběh B šířka dráhy nástroje f boční posuv b n, b p boční náběh a přeběh B k šířka kotouče v f rychl. posuvu stolu i počet záběrů t s 2.L.B.i v.f f min
Strojní čas - t s broušení čelem kotouče t s 2.L.i v f min
Řezná síla F = F 2 z +F 2 y +F 2 x [ ] N F z = S s. p [N] tangenciální složka F y = (1,5 až 3) F z [N] radiální složka F x nepatrná...axiální složka střední průřez třísky - S s [mm 2 ] - určujeme dle daného způsobu broušení měrný řezný odpor - p [MPa] broušení ocelí p = (15 000 až 30 000) MPa broušení litin p = (7 000 až 15 000) MPa
Řezné podmínky volba závislá na - použité soustavě stroj - nástroj - obrobek - prostředí - požadovaných vlastnostech obrobku řídíme se doporučenými podmínkami výrobce nástrojů uvedenými v katalogu a příručkách řezná kapalina - odvádí část tepla z místa řezu - snižuje tření v místě řezu - odplavuje třísky (běžně - roztok elektrolytů a emulzí)
Řezné podmínky hloubka záběru - velmi malá (oproti nástrojům s definovanou geometrií břitu) - závisí na tvaru součásti a způsobu broušení - rozsah (0,15 až 0,001) mm.ot -1 posuv - (8 až 35) mm.min -1 - závisí na druhu broušení a materiálu obrobku řezná rychlost - (20 až 120) m.s -1 - volba dle způsobu broušení a druhu pojiva
Řezné podmínky řezná rychlost - rychlostní broušení - speciální kotouče s keramickou vazbou - vysoká řezná rychlost nad 120m.s -1 => značné množství tepla => použití chladící kapaliny v dostatečném množství ( 1 litr kapaliny za minutu na 1mm šířky kotouče) pozn. pro rychlostní broušení používáme kapalinu pod tlakem až 2 MPa (speciální kapaliny a řezné oleje)
Dosahované parametry Tvar broušené plochy Způsob broušení Přesnost IT Jakost plochy Ra Hrubování čelem 9 až 11 0,8 až 6,3 obvodem 8 až 11 0,8 až 3,2 Rovinná Načisto čelem 5 až 7 0,2 až 1,6 obvodem 5 až 7 0,2 až 1,6 Jemné broušení 3 až 5 0,025 až 0,4 Hrubování 9 až 11 1,6 až 3,2 Vnitřní válcová Načisto 5 až 7 0,4 až 1,6 Jemné broušení 3 až 6 0,05 až 0,4 Hrubování 9 až 11 1,6 až 3,2 Vnější válcová Načisto 5 až 7 0,4 až 1,6 Jemné broušení 3 až 6 0,025 až 0,4
Opakovací a kontrolní otázky 1. Jmenujte brusné nástroje a jejich použití. 2. Rozlište tvrdost brusného zrna a tvrdost brusného kotouče. 3. Vysvětlete pojmy velikost zrna, tvrdost, struktura, druh pojiva. 4. Jaké výhody a nevýhody mají brusiva spojená: a) keramickým pojivem b) umělou pryskyřicí? 5. Jaké údaje se musí nacházet na štítku brusného kotouče?
Opakovací a kontrolní otázky 6. Z čeho se skládá brousící kotouč? 7. Jakým způsobem získá brousící kotouč svou ostrost? 8. Jaký účel má pojivo brousícího kotouče? 9. Vysvětlete označení brousícího kotouče 300 x 40 x 127 - C 90 M 8 V - 60 10. Kterých 5 údajů určuje značení brousícího kotouče?
Opakovací a kontrolní otázky 11. Jak se zkouší brousící kotouč před upnutím na trhliny nebo praskliny? 12. Proč musí být vyvažovány brousící kotouče? 13. Kde zjistíte max. obvodovou rychlost kotouče? 14. Uveďte rozdíly mezi broušením rovinných ploch obvodem a čelem brousícího kotouče. 15. Uveďte způsoby broušení vnějších rotačních ploch - použití.
Opakovací a kontrolní otázky 16. Uveďte rozdíly mezi způsoby broušení děr. 17. Jaké zvláštní požadavky jsou kladeny na brusky?
Použitá literatura www.technocentrum.cz www.techcentrum.cz www.naradiprofesional.cz/dilenske-vybaveni/ www.dolezal-pe.cz www.carborundum.cz - obecné rady pro broušení a volbu kotoučů www.ingsimunek.cz Strojírenská technologie - Ing. Hluchý Firma MEISTER Abrasives www.diapraha.cz/index.php?page=obsah ion=...