VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE TECHNOLOGIE I LABORATORNÍ CVIČENÍ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE TECHNOLOGIE I LABORATORNÍ CVIČENÍ Studijní opory pro magisterskou formu studia Doc. Ing. Anton Humár, CSc. 2003

OBSAH Str. Fyzikální základy procesu řezání... 3 Základní dílenská měření... 9 Technologická měření.. 13 Soustružení... 27 Frézování.. 36 Broušení a válečkování 46 Výroba ozubení 57 2

CVIČENÍ ČÍSLO: KROUŽEK: POŘADOVÉ ČÍSLO: TÉMA CVIČENÍ: FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY PROCESU ŘEZÁNÍ VYPRACOVAL: DATUM: KONTROLOVAL: ZADÁNÍ: a) Součinitel pěchování třísky Na základě provedených zkoušek zpracujte průběh závislosti součinitele pěchování třísky Λ na řezné rychlosti. V elaborátu uveďte: specifikaci obráběného materiálu, specifikaci použitého nástroje (typ držáku; geometrie - nástrojový úhel nastavení hlavního ostří κ r, nástrojový ortogonální úhel čela γ o, nástrojový ortogonální úhel hřbetu α o, nástrojový úhel sklonu hlavního ostří λ s ; vyměnitelná břitová destička - označení a nástrojový materiál), řezné podmínky (šířka záběru ostří a p, posuv na otáčku f, řezné rychlosti v c ), potřebné výpočtové vztahy, tabulku naměřených a vypočtených hodnot, grafickou závislost Λ = f (v c ), komentář k získaným výsledkům. b) Objemový součinitel třísky Na základě provedených zkoušek vyhodnoťte, zda je použitý soustružnický nůž z hlediska utváření třísky vhodný pro obrábění daného materiálu v celém rozsahu zvolených hodnot posuvu na otáčku. V elaborátu uveďte: specifikaci obráběného materiálu, specifikaci použitého nástroje (jako v zadání a), řezné podmínky (šířka záběru ostří a p, řezná rychlost v c, posuvy a otáčku f), potřebné výpočtové vztahy, tabulku naměřených a vypočtených hodnot, grafickou závislost W = f (f), komentář k získaným výsledkům. c) Střední teplota v místě řezu - metoda přirozeného termočlánku Na základě provedených zkoušek zpracujte průběh závislosti střední teploty v místě řezu na řezné rychlosti. V elaborátu uveďte: schéma měření teploty přirozeným termočlánkem metodou jednoho a dvou nožů, řezné podmínky (šířka záběru ostří a p, posuv na otáčku f, řezné rychlosti v c ), tabulku naměřených hodnot, grafickou závislost Θ = f (v c ). d) Vyhodnocení teplotního pole metodou teplotního řezu Na základě provedených zkoušek sledování teplotního pole pomocí termokamery FLIR 2000 proveďte vyhodnocení získaného snímku. V elaborátu uveďte: řezné podmínky (řezná rychlost v c, šířka záběru ostří a p, posuv na otáčku f), tabulku teplot, získaných z teplotního řezu, graf závislosti teploty na vzdálenosti od okraje součásti. 3

a) Součinitel pěchování třísky Jmenovitý průřez třísky: A D = b D. h D = a p. f = b Dc. h Dc [mm 2 ], kde: h D [mm] - jmenovitá tloušťka třísky (pro κ r =90º: h D =f), b D [mm] - jmenovitá šířka třísky (pro κ r =90º: b D =a p ) a p [mm] - šířka záběru ostří, f [mm] - posuv na otáčku, b Dc [mm] - šířka třísky (b Dc b D ), h Dc [mm] - tloušťka třísky. Obr.1 Jmenovitý průřez třísky Obr.2 Pěchování třísky Součinitel pěchování třísky: h lc Λ = Dc = > 1 [-]. h l Jmenovitá tloušťka třísky: h D = f. sin κ r [mm]. D Tab.1 Součinitel pěchování třísky Číslo měření v c [m min -1 ] h Dc [mm] b Dc [mm] 1 2 3 4 5 A Dc [mm 2 ] Λ [-] Obr.3 Měření tloušťky třísky b) Objemový součinitel třísky Objemový součinitel třísky: W = kde: V t [cm 3 ] - objem volně ložených třísek, V m [cm 3 ] - objem odebraného materiálu, korespondující s V t.. V V t m [-], 4

Objem volně ložených třísek: V t = 10-3. a. b. c [cm 3 ], kde: a, b, c [mm] - rozměry nádobky na třísky (viz obr.4). G t Objem odebraného materiálu: V m = [cm 3 ], ρ kde: G t [g] - hmotnost třísek, ρ [g cm -3 ] - měrná hmotnost materiálu třísek. Obr.4 Stanovení hodnot G t a V t Obr.5 Vliv hodnot a p a f na tvar třísky Obr.6 Hodnoty W pro vybrané tvary třísek 5

Tab.2 Objemový součinitel třísky Číslo měření f [mm] G t [g] V m [cm 3 ] 1 2 3 4 5 V t [cm 3 ] W [-] c) Přirozený termočlánek Obr.7 Přirozený termočlánek, jeden nůž Obr.8 Přirozený termočlánek, dva nože (termoduo) 6

Tab.3 Střední teplota v místě řezu Číslo měření n [min -1 ] D [mm] v c [m min -1 ] 1 2 3 4 5 U [mv] Θ [ºC] d) Vyhodnocení teplotního pole metodou teplotního řezu Obr.9 Termokamera FLIR 2000 Obr.10 Snímek teplotního pole při vrtání 7

Obr.11a Snímání teplotního pole při vrtání Obr.11b Snímek teplotního pole Obr.12a Snímání teplotního pole přisoustružení Obr.12b Snímek teplotního pole Tab.4 Teplota Vzdálenost [mm] 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Θ [ºC] 8

CVIČENÍ ČÍSLO: KROUŽEK: POŘADOVÉ ČÍSLO: TÉMA CVIČENÍ: ZÁKLADNÍ DÍLENSKÁ MĚŘENÍ VYPRACOVAL: DATUM: KONTROLOVAL: ZADÁNÍ: a) Kontrola úhlu sinusovým pravítkem Změřte rozměry zadané součásti a vypočítejte jmenovitou hodnotu úhlu zkosení. Stanovte jmenovitou hodnotu výšky sestavy koncových měrek H a pomocí číselníkového úchylkoměru změřte úchylku úhlu α. V elaborátu uveďte: schéma měření, schéma sestavy koncových měrek a výpočet hodnoty H, seznam použitých měřidel, vyhodnocení měření s odpovídajícím komentářem. b) Měření drsnosti povrchu obrobené plochy Změřte průměrnou aritmetickou úchylku profilu Ra a největší výšku profilu Rz zadaného obrobeného povrchu metodou světelného řezu a pomocí profilometru Surftest 201. V elaborátu uveďte: teoretický rozbor hodnot Ra a Rz podle ČSN EN ISO 4287, schéma měření metodou světelného řezu, naměřené hodnoty Ra a Rz, vyhodnocení měření s odpovídajícím komentářem. c) Kontrola závitu Změřte rozteč a velký průměr zadaného závitu, podle ČSN 25 4108 stanovte průměr měřicích drátků pro kontrolu středního průměru závitu. Pomocí mikrometru a vybraných měřicích drátků proveďte kontrolu středního průměru závitu minimálně ve třech místech a stanovte jeho průměrnou hodnotu. V elaborátu uveďte: náčrt součásti se zakótovanými hlavními rozměry, princip třídrátkové metody měření, použité pomůcky a měřidla, vyhodnocení měření s odpovídajícím komentářem. 9

a) Kontrola úhlu sinusovým pravítkem α n [º] - jmenovitá hodnota úhlu α [º] - úhel na měřené součásti α [º] - úchylka úhlu α L [mm] - délka sinusového pravítka H [mm] - hodnota sestavy konc. měrek l [mm] - měřená délka na součásti z 1 [mm] - údaj úchylkoměru v poloze 1 z 2 [mm] - údaj úchylkoměru v poloze 2 Obr.1 Sinusové pravítko Výška sestavy koncových měrek: H n n n 1 = hi + hi + si i= 1 i= 1 i= 1 + 2. p kde: h i [mm] - jmenovité rozměry jednotlivých měrek, h i [mm] - délkové chyby jednotlivých měrek, s i = 0,0002 mm - chyba ve styku dvou měrek, p i = 0,0002 mm - chyba ve styku sestavy měrek a předmětu, h = α. ( t 20 ). [mm] - teplotní chyba sestavy měrek, t h i i= 1 n α = 11,5. 10-6 K -1 - součinitel délkové roztažnosti, t [ºC] - teplota měrek. H = L. sin α n α = ( z z ) 1 arctg α = α n + α l 2 Pro (z 2 -z 1 )<0 je α>0 a pro (z 2 -z 1 )>0 je α<0. i ± h t [mm], b) Měření drsnosti povrchu obrobené plochy Průměrná aritmetická úchylka profilu Ra je aritmetický průměr absolutních hodnot pořadnic Z(x) v rozsahu základní délky lr (obr.2): Ra = 1 l r. lr 0 Z(x) dx Největší výška profilu Rz je součet výšky Rp nejvyššího výstupku profilu a hloubky Rv nejnižší prohlubně profilu v rozsahu základní délky lr (obr.3). 10

Obr.2 Průměrná aritmetická úchylka profilu Obr.3 Největší výška profilu Obr.4 Profilometr Surftest 201 Obr.5 Princip metody světelného řezu Obr.6 Odečítání a výpočet hodnoty Rz c) Kontrola závitu třídrátkovou metodou Střední průměr závitu: 1 t α d 2 = Md 2 dd. 1 + +. cot g K1 + K 2 [mm], α 2 2 sin 2 kde: Md 2 [mm] - rozměr závitu přes drátky, d D [mm] - průměr drátků, t [mm] - rozteč závitu (u jednochodého závitu t=s, kde s je stoupání), 11

α [º] - vrcholový úhel teoretického profilu závitu, K 1 [mm] - korekce s ohledem na úhel stoupání šroubovice, K 2 [mm] - korekce s ohledem na měřicí tlak (pouze při velmi přesných měřeních). Obr.7 Princip třídrátkové metody Obr.8 Měření přes drátky pomocí mikrometru Tab.1 Rozměry přes drátky pro metrický závit základní řady (d 2 = MD 2-2x) Velký průměr závitu d [mm] Stoupání s = t [mm] Průměr drátků d D [mm] Rozměr přes drátky Md 2 [mm] Hodnota 2x [mm] 4 0,70 4,305 0,760 4,5 0,75 0,455 4,730 0,717 5 0,80 5,153 0,673 6 1,00 0,620 6,346 0,996 7 7,345 0,995 8 1,25 0,725 8,282 9 9,282 1,094 10 1,50 0,895 10,414 1,388 11 11,413 1,387 12 1,75 1,10 12,650 1,787 14 2,00 1,35 15,021 16 17,021 2,320 18 19,164 2,788 20 2,50 1,65 21,163 22 23,163 2,787 24 3,00 25,606 3,555 27 2,05 28,605 3,554 30 3,50 30,848 3,121 33 33,848 36 4,00 37,591 4,189 39 2,55 40,590 4,188 42 4,50 42,832 3,755 45 45,832 48 5,00 3,20 50,025 5,273 12

CVIČENÍ ČÍSLO: TÉMA CVIČENÍ: VYPRACOVAL: KROUŽEK: POŘADOVÉ ČÍSLO: TECHNOLOGICKÁ MĚŘENÍ DATUM: KONTROLOVAL: ZADÁNÍ: a) Rozměrová a technologická identifikace soustružnického nože Změřte základní rozměry a nástrojové úhly radiálního soustružnického nože a podle označování ISO identifikujte zadaný nástroj a použitou břitovou destičku. V elaborátu uveďte: okótovaný náčrt měřeného radiálního nože, kódové označení držáku a břitové destičky podle ISO s vysvětlením významu jednotlivých symbolů a popisem přiřazených údajů, přehled použitých měřidel a pomůcek. b) Měření krouticího momentu a posuvové síly při vrtání Proveďte měření krouticího momentu a posuvové síly při vrtání šroubovitými vrtáky různých průměrů pomocí tenzometrického dynamometru. V elaborátu uveďte: stručný popis metody měření, řezné podmínky (průměry vrtáků D, řezná rychlost v c, posuv na otáčku f), tabulku výsledků měření, grafické závislosti M k = f (D) a F f = f (D). c) Měření řezné síly nepřímou metodou při frézování rovinné plochy Změřte celkovou řeznou sílu F c při frézování rovinné plochy frézovací hlavou, nepřímou metodou pomocí wattmetrické soustavy. V elaborátu uveďte: specifikaci použitého nástroje (průměr D, počet zubů z, použité břitové destičky), specifikaci obráběného materiálu, řezné podmínky (řezná rychlost v c, hloubka odebírané vrstvy a p, posuv na zub f z, posuv na otáčku f n, posuvová rychlost v f ), tabulku výsledků měření, grafickou závislost F c = f (a p ). 13

a) Rozměrová a technologická identifikace soustružnického nože Obr.1 Označování držáků s vyměnitelnými břitovými destičkami ze slinutých karbidů 14

Obr.2a Označování vyměnitelných břitových destiček ze slinutých karbidů 15

Obr.2b Označování vyměnitelných břitových destiček ze slinutých karbidů 16

Obr.3a Měření úhlu hřbetu Obr.3b Měření úhlu hřbetu Obr.4a Měření úhlu čela Obr.4b Měření úhlu čela Obr.5 Měření úhlu nastavení 17

Obr.6a Měření úhlu špičky Obr.6b Měření úhlu špičky b) Měření krouticího momentu a posuvové síly při vrtání Celková řezná síla na vrtáku: F = C c Fc. D x Fc. f y Fc [N], Fc Fc F c = + [N], 2 2 kde: D [mm] - průměr vrtáku, f [mm] - posuv na otáčku, C Fc [-] - konstanta, x Fc, y Fc [-] - exponenty. Celková posuvová síla na vrtáku: f Ff x Ff y Ff Ff Ff F f = + [N], 2 2 F = C. D. f [N], Obr.7 Složky řezné síly na vrtáku kde: D [mm] - průměr vrtáku, f [mm] - posuv na otáčku, C Ff [-] - konstanta, x Ff, y Ff [-] - exponenty. 18

Fp Fp Celková pasivní síla na vrtáku: Fp = = 0 [N]. 2 2 Krouticí moment: F D 1 x y M F = C c M. D. f [N mm], 2 4 4 x y c M Fc Fc k 2.. =. C. D. s. D = Fc kde: D [mm] - průměr vrtáku, f [mm] - posuv na otáčku, 1 konstanta C M =. C F, exponent x c M = xf 1. 4 c + Obr.8 Schéma měřicí aparatury Tab.1 Cejchování posuvové síly F f, pákový převod 1:10 Závaží Naměřená hodnota [dílky] Dílčí [kg] Celkem [kg] Zatěžování Odlehčování Střední hodnota 0 0 1 1 1 2 1 3 2 5 3 8 3 11 5 16 5 21 Síla F f [N] 19

Obr.9 cejchovací křivky pro posuvovou sílu F f 20

Obr.10 Cejchovací křivky pro krouticí moment M k 21

Tab.2 Cejchování krouticího momentu M k, pákový převod 1:45 Závaží Naměřená hodnota [dílky] Dílčí [g] Celkem [g] Zatěžování Odlehčování Střední hodnota 0 0 100 100 100 200 100 300 100 400 200 600 200 800 200 1000 200 1200 500 1700 Moment M k [Nmm] Obr.11 Tenzometrický dynamometr s cejchovacími závažími 22

Obr.12 Tenzometrický dynamometr s cejchovacími závažími - detail 23

Obr.13 Tenzometrický dynamometr - detail cejchování posuvové síly Obr.14 Tenzometrický dynamometr - detail cejchování krouticího momentu 24

Tab.3 Naměřené hodnoty F f a M k Průměr Otáčky Řezná vrtáku vrtáku rychlost D [mm] n [min -1 ] v c [m min -1 ] Posuv na Posuvová síla F f Krouticí moment M k otáčku f [mm] [dílky] [N] [dílky] [Nmm] c) Měření řezné síly při frézování rovinné plochy nepřímou metodou Celkový příkon stroje při obrábění: P = P c + P 0 [kw], kde: P c [kw] - řezný výkon, P 0 [kw] - příkon stroje při běhu naprázdno. Řezný výkon: P c = P - P 0 [kw]. Odečítání na wattmetru: P P 0 = α. K. 10-3 [kw], kde: α [W] - údaj wattmetru při nastaveném rozsahu přístroje, K [-] - konstanta wattmetru. Řezný výkon: F. v c c P c = [kw], 4 6. 10 kde: F c [N] - celková řezná síla, v c = π. D. n. 10-3 [m min -1 ] - řezná rychlost, D [mm] - průměr nástroje, n [min -1 ] - otáčky nástroje. Celková řezná síla: 4 6. 10. Pc F c = [N]. vc Posuvová rychlost: v f = f z. z. n [mm min -1 ], kde: f z [mm] - posuv na zub, z [-] - počet zubů nástroje, n [min -1 ] - otáčky nástroje. Tab.4 Naměřené hodnoty výkonu a řezné síly F c Posuv a Celkový příkon Příkon naprázdno p Č. v f f z 1) 2) 1) 2) [mm min -1 [mm] ] [mm] α [W] P [kw] α [W] P 0 [kw] 1 2 3 4 5 6 7 8 Pozn.: 1) odečtená hodnota, 2) přepočítaná hodnota P c [kw] F c [N] 25

Obr.15 Wattmetrická souprava 26

CVIČENÍ ČÍSLO: TÉMA CVIČENÍ: VYPRACOVAL: KROUŽEK: POŘADOVÉ ČÍSLO: SOUSTRUŽENÍ DATUM: KONTROLOVAL: ZADÁNÍ: a) Geometrická přesnost univerzálního hrotového soustruhu - ČSN ISO 1708 Proveďte kontrolu geometrické přesnosti univerzálního hrotového soustruhu a změřte vybrané hodnoty podle normy ČSN ISO 1708: vyplňte předepsaný protokol ve sloupci naměřených úchylek, uveďte přehled použitých měřidel a jejich přesnost, komentujte měření porovnáním dovolených a naměřených hodnot mezních úchylek. b) Soustružení šroubové drážky na univerzálním hrotovém soustruhu: nakreslete schéma soustružení šroubové drážky, navrhněte převodový poměr a zvolte kola na lyře, uveďte obráběcí stroj, obráběný materiál a použité řezné podmínky, nakreslete výkres součásti se šroubovou drážkou, okótujte jednotlivé rozměry. c) Soustružení tvarových ploch: nakreslete schéma mechanického a hydraulického kopirovacího zařízení, změřte vybrané rozměry obrobku vyrobeného kopírováním a nakreslete jeho výkres s okótovanými rozměry, popište metody kopírování na soustruhu a uveďte jejich výhody a nevýhody. 27

PROTOKOL O ZKOUŠCE GEOMETRICKÉ PŘESNOSTI HROTOVÉHO SOUSTRUHU Typové označení: Výrobní číslo stroje: Inventární číslo stroje: Výška špiček: Délka soustružení: Číslo Schéma Předmět G1 A - LOŽE Ověření vyrovnání vodicích ploch do vodorovné roviny: a) V podélném směru - přímost vodicích ploch ve svislé rovině. b) V příčném směru - rovnoběžnost vodicích ploch ve svislé rovině. Mezní úchylka [mm] Dovolená Naměřená 0,02 (vodicí plochy jen vypouklé) 0,04/1000 změna sklonu G4 C - VŘETENÍK: a) měření osového pohybu, b) měření čelního házení opěrné plochy vřetena. a) 0,01 b) 0,02 včetně osového pohybu G5 Měření obvodového házení vnější středicí plochy vřetena. 0,01 G6 Měření obvodového házení kuželové dutiny vřetena: a) u vřetena, b) na konci trnu. a) 0,01 b) 0,02 pro vzdálenost 300 mm G7 Kontrola rovnoběžnosti osy vřetena s podélným pohybem suportu, měřená v délce D/2, nebo nejvýše 300 mm: a) v rovině vodorovné, b) v rovině svislé. a) 0,015/300 konec vychýlen jen dopředu b) 0,020/300 konec vychýlen jen nahoru 28

Číslo Schéma Předmět Mezní úchylka [mm] Dovolená Naměřená G8 Měření obvodového házení upinacího hrotu vřeteníku. 0,015 G9 D - KONÍK Kontrola rovnoběžnosti pohybu suportu s hrotovou objímkou: a) v rovině vodorovné, b) v rovině svislé. a) 0,015/100 konec vychýlen jen dopředu b) 0,020/100 konec vychýlen jen nahoru G11 E - HROTY Kontrola rozdílu výšky hrotů vřeteníku a koníku. 0,04 hrot koníku jen výše než hrot vřeteníku G12 F - NOŽOVÉ SANĚ Kontrola rovnoběžnosti podélného pohybu nožových saní s osou vřetena. 0,04/300 Datum: Kontroloval: Pozn.: Zpracováno podle ČSN ISO 1708 pro vybrané pozice měření. Mezní úchylky stanoveny pro kategorii Ostatní soustruhy, D 800 a 500 < L 1000. 29

Obr.1 Vodováha Obr.2 Odečítání na vodováze Obr.3 Digitální vodováha 30

Obr.4 Číselníkové úchylkoměry a) standardní, b) digitální, c) páčkový Obr.5 Měření geometrické přesnosti hrotového soustruhu 31

b) Soustružení šroubové drážky Obr.6 Soustružení šroubové drážky Posuvová rychlost: v f = n o. s o = n š. s š [mm min -1 ], kde: n o [min -1 ] - otáčky obrobku, s o [mm] - stoupání soustružené šroubové drážky, n š [min -1 ] - otáčky vodicího šroubu soustruhu, s š [mm] - stoupání vodicího šroubu soustruhu. Převodový poměr: s i = n o š = ik. ip = [-], sš no kde: i k [-] - převodový poměr výměnných kol, i p [-] - převodový poměr posuvové převodovky. Převodový poměr výměnných kol: i s / s s o š o 1 i k = = = = [-], nebo: ip ip ip. sš Z2 i n / n n i = š o š 1 k = = = [-], ip ip ip. no Z2 kde: Z 1 [-], Z 2 [-] - počet zubů výměnných ozubených kol. Z Z 32

c) Soustružení tvarových ploch Obr.7 Mechanické kopirovací zařízení Obr.8 Mechanické kopirovací zařízení Obr.9 Hydraulické kopirovací zařízení 33

Obr.10 Hydraulické kopirovací zařízení Obr.11 Hydraulické kopirovací zařízení 34

Obr.12 Hydraulické kopirovací zařízení 35

CVIČENÍ ČÍSLO: TÉMA CVIČENÍ: VYPRACOVAL: KROUŽEK: POŘADOVÉ ČÍSLO: FRÉZOVÁNÍ DATUM: KONTROLOVAL: ZADÁNÍ: a) Dělicí přístroj a jeho použití - dělení přímé, nepřímé, diferenční Prostudujte základní způsoby dělení na univerzálním dělicím přístroji (dělení přímé, nepřímé, diferenční). Proveďte dělení obvodu součásti na.. dílů diferenčním způsobem. V elaborátu uveďte: schématický náčrt jednotlivých způsobů dělení a vztahy potřebné pro seřízení dělicího přístroje, výpočet otáček kliky, převodový poměr a návrh výměnných ozubených kol Z 1 až Z 4 pro zadaný počet dílů. b) Seřizování frézovací hlavy Prostudujte způsoby seřizování nástrojů na seřizovacím přístroji Somet SDJ 300. Proveďte osazení frézovací hlavy průměru D=125 mm s počtem zubů z=7, ČSN 22 2472, vyměnitelnými břitovými destičkami TPCN 2204 PD-TR ze slinutého karbidu P30. Proměřte čelní házení jednotlivých zubů (destiček) a programovací hodnotu X seřizované frézovací hlavy. V elaborátu uveďte: schématický náčrt měření čelního házení, naměřenou hodnotu X pro seřízený nástroj, tabulku naměřených hodnot čelního házení pro jednotlivé zuby a jejich grafické vyjádření. c) Měření a vyhodnocení opotřebení vyměnitelné břitové destičky ze slinutého karbidu Prostudujte charakter opotřebení břitů jednobřitých i vícebřitých nástrojů pro obrábění kovových materiálů a jeho vyhodnocování. Proměřte hřbetní opotřebení VB u vyměnitelné břitové destičky SNUN 120408 ze slinutého karbidu S20 (P20). Podmínky obrábění: obráběcí stroj: univerzální hrotový soustruh SU 50A-SP, nožový držák: CSRNR 2525 M12, geometrie: κ r = 45º, α o = 6º, γ o = -6º, λ s = -6º, obráběný materiál: ocel 12 050.1, třída obrobitelnosti 14b, řezné podmínky: řezná rychlost v c = 200 m min -1, šířka záběru ostří a p = 1,5 mm, posuv na otáčku f = 0,22 mm, doba obrábění jednotlivými břity destičky: t = 1,5; 2,5; 5,0; 7,5; 10; 15 a 20 minut, obrábění za sucha. V elaborátu uveďte: schéma měření opotřebení VB v zorném poli dílenského mikroskopu, tabulku naměřených hodnot, grafické vyhodnocení časového průběhu opotřebení VB = f (t). 36

a) Univerzální dělicí přístroj Dělení přímé Počet roztečí, o které je třeba pootočit obrobek vzhledem k dělicí desce: kde: z - počet dílů, na které je dělen obvod obrobku, p = 24 - počet děr (zářezů) na dělicí desce přístroje. z 2 3 4 6 8 12 24 n t 12 8 6 4 3 2 1 Dělení nepřímé (obr.1) n w = 1 z nw 1 1 1 i = =. = n z n 40 k k n k = kde: n w - počet otáček obrobku (1), n k - počet otáček kliky (3), z - počet dílů, na které je dělen obvod obrobku, i = 1/40 - převodový poměr šnekového převodu (2) dělicího přístroje. Příklad: z = 26 40 40 14 7 n k = = 1 = 1 = z 26 26 13 21 1 39 40 z p n t =, z Zlomek je upraven tak, že v jeho jmenovateli je počet děr, které se nacházejí na některé z roztečných kružnic dělicí desky (v daném případě 39). Z výsledku je zřejmé, že klikou je třeba otočit o jednu celou otáčku a pak ještě o 21 děr (omezeno rozevřením stavitelných nůžek) na roztečné kružnici s 39 děrami. Obr.1 Dělení nepřímé Obr.2 Dělení diferenční 37

Obr.3 Univerzální dělicí přístroj Obr.4 Univerzální dělicí přístroj - dělicí deska a stavitelné nůžky 38

Obr.5 Převod s ozubenými koly Z 1 až Z 4, včetně vloženého kola Z v Dělení diferenční - vyrovnávací (obr.2) Počet otáček obrobku pro dělení obvodu na z dílů: n w = Počet otáček kliky pro dělení obvodu obrobku na z dílů nepřímým dělením: Počet otáček kliky pro dělení obvodu obrobku na nejbližší menší (větší) počet dílů (z') nepřímým dělením:, 40 n k =, z Převodový poměr mezi sklíčidlem, ve kterém je upnut obrobek a dělicí deskou: Z Z i = n 1 3 d 1 3 =. nd = nw.. = nw. i =. i Z2 Z4 nw Z2 Z4 z kde: n d - počet otáček dělicí desky (4), n w - počet otáček obrobku (1), Z 1, Z 2, Z 3, Z 4 - počet zubů výměnných kol ozubeného převodu (5). Celkové pootočení kliky pro požadované dělení obvodu obrobku na z dílů: n k = n k ' + n d, po dosazení 40 i = z 40, z 40 z z. z = 40. 1, z Z Z 40 1 = +. i, z toho, z z a dále 1 z 1 n k = 40 z 39

z 40. 1 = Z Z 1 3,. z Z 2 Z 4. Pokud bude mít levá stana rovnice kladnou hodnotu, dělicí deska se bude otáčet ve smyslu otáčení kliky, při záporné hodnotě se dělicí deska bude otáčet proti smyslu otáčení kliky. Smysl otáčení dělicí desky lze změnit pomocí vloženého ozubeného kola s libovolným počtem zubů Z v (toto kolo nemá vliv na nastavený převod i). b) Seřizování frézovací hlavy Seřizovací přístroj Somet SDJ 300 (obr.6) je určen pro seřizování rotačních nástrojů mimo obráběcí stroj (NC a CNC vyvrtávačky, vrtačky, frézky a obráběcí centra). Umožňuje seřizování nástroje ve vodorovné a svislé ose (obr.7). Ve vodorovné ose lze seřídit vyosení břitu (břitů) nástroje, včetně obvodového házení jednotlivých břitů, ve svislé ose délku nástroje, včetně čelního házení jednotlivých břitů. Indikace polohy sledovaných částí nástroje ve vodorovném směru se provádí pomocí somkátoru s plochým dotykem, indikace polohy ve svislém směru se provádí pomocí číselníkového úchylkoměru. Obr.6 Seřizovací přístroj Somet SDJ 300 40

Hlavní technické parametry přístroje: rozsah měřených průměrů nástroje: 6 až 300 mm, rozsah měřených délek nástroje: 40 až 500 mm, přesnost odečítání ve vodorovné ose: 0,002 mm, přesnost odečítání ve svislé ose: 0,01 mm, chyba přesnosti nastavení ve vodorovné ose, ve výšce 250 mm: ± 0,01 mm, maximální hmotnost seřizovaných nástrojů: 50 kg. Obr.7 Seřizování frézovací hlavy Obr.8 Schéma měření čelního házení zubů frézovací hlavy 41

Tab.1 Naměřené hodnoty čelního házení Číslo zubu 1 2 3 4 5 6 7 Čelní házení [mm] 0,00 0,02 0,03-0,08 0,17 0,03 0,02 d) Měření a vyhodnocení opotřebení Formy opotřebení Obr.9 Naměřené hodnoty čelního házení Vzhled břitu nástroje ze slinutého karbidu se všemi typickými formami opotřebení (1 - fazetka opotřebení na hřbetě, 2 - výmol na čele, 3 - primární hřbetní rýha, 4 - sekundární (oxidační) hřbetní rýha, 5 - rýha na čele) je uveden na obrázku číslo 10, opotřebené plochy nástroje ze slinutého karbidu jsou dokumentovány na obrázku č.11. Obr.10 Formy opotřebení břitu nástroje z SK Obr.11 Opotřebený břit nástroje z SK 42

Kritéria opotřebení Kritéria, kterými je opotřebení kvantifikováno, jsou uvedena na obrázku č.12 (nejčastěji užívaná kritéria, VB - šířka fazetky opotřebení na hřbetě, KT - hloubka výmolu na čele, KV y - radiální opotřebení špičky, jsou zvýrazněna většími písmeny). Kritérium KV y je významné zejména u dokončovacích operací, protože způsobuje změnu rozměru obrobené plochy. Označování jednotlivých kritérií odpovídá místním zvyklostem, které se poněkud liší od normy ČSN ISO 3685, která označuje kritéria opotřebení na hřbetě VB C (VC na obrázku č.1.5), VB B (VB), VB B max (VB max ) a VB N (VN). Obr.12 Kritéria opotřebení řezného nástroje Obr.13 malý dílenský mikroskop pro měření hřbetního opotřebení 43

Ukázky měření hodnot hřbetního opotřebení Hodnoty VB jsou v praxi měřeny pomocí malého dílenského mikroskopu (obr.13) tak, že se nitkový kříž nastaví do základní polohy, na čáru představující čelo nástroje, a poté se přesune do polohy, kde se kryje s měřeným kritériem opotřebení (ukázky jsou uvedeny na obrázcích číslo 14 až 19). Naměřené hodnoty jsou vynášeny do závislostí VB=f(čas) - viz příklady na obrázcích číslo 20 a 21. Obr.14 Pravidelná nízká hodnota VB Obr.15 Poměrně pravidelná nízká hodnota VB, vylomené ostří Obr.16 Pravidelná vysoká hodnota VB Obr.17 Nízká hodnota VB kombinovaná s vysokou hodnotou VB max Obr.18 Převládající hodnota VB max Obr.19 Převládající hodnoty VC a VB max 44

Obr.20 Časový průběh křivek opotřebení Obr.21 Časový průběh křivek opotřebení při obrábění ložiskové oceli při obrábění oceli 12 050.1 Tab.2 Naměřené hodnoty hřbetního opotřebení Strana VDSK/ Řezná Šířka záběru Posuv břit rychlost v c [m min -1 ostří a p [mm] na otáčku ] f [mm] Doba obrábění t [min] 1/1 1,5 1/2 2,5 1/3 5,0 1/4 200 1,5 0,22 7,5 2/1 10 2/2 15 2/3 20 VB [mm] 45

CVIČENÍ ČÍSLO: TÉMA CVIČENÍ: VYPRACOVAL: KROUŽEK: POŘADOVÉ ČÍSLO: BROUŠENÍ A VÁLEČKOVÁNÍ DATUM: KONTROLOVAL: ZADÁNÍ: a) Brousicí nástroje - druhy, označování, vyvažování, upínání Prostudujte nástroje pro broušení z hlediska druhů, označování, vyvažování a upínání. V elaborátu uveďte: způsob označování brousicích kotoučů s vysvětlením významu jednotlivých symbolů, schéma postupu statického vyvažování brousicího kotouče, zásady bezpečnosti práce při broušení. b) Brousicí stroje a charakteristické práce Prostudujte brousicí stroje (brusky) a charakteristické práce, které jsou na nich realizovány. V elaborátu uveďte: přehled brousicích strojů a charakteristických operací, které lze na nich realizovat (bruska do kulata, bezhrotá bruska, bruska na díry, rovinná bruska), přehled způsobů upínání brousicích kotoučů. c) Statické válečkování obrobeného povrchu Prostudujte problematiku úpravy obrobeného povrchu válečkováním a proveďte praktické zkoušky zaměřené na vyhodnocení závislosti drsnosti válečkovaného povrchu na přítlačné síle. V elaborátu uveďte: schéma válečkovací hlavy, schématický náčrt obrobku, tabulku naměřených hodnot, grafickou závislost drsnosti válečkovaného povrchu na přítlačné síle, komentář k získaným výsledkům. 46

a) Brousicí nástroje Základní dělení brousicích nástrojů: brousicí kotouče, brousicí segmenty, brousicí a obtahovací kameny, pilníky, honovací a superfinišovací kameny, řezací kotouče. Brousicí kotouče se označují podle ČSN ISO 0525 (22 4503) z hlediska tvaru, rozměrů, specifikace složení a maximální obvodové rychlosti. Konkrétní označení tvaru brousicích kotoučů je dáno typem kotouče, doplněným u plochých kotoučů podle potřeby také označením profilu obvodu. Příklad pro plochý brousicí kotouč (1), vnější průměr 300 mm, tloušťka 50mm, průměr upinací díry 76 mm, brousicí materiál umělý korund, velikost zrna 36, tvrdost L, struktura (sloh) 5, pojivo keramické, maximální pracovní obvodová rychlost 35 m s -1 : 1-300 x 50 x 76 - A 36 L 5 V - 35 m s -1 Obr.1 Základní typy brousicích kotoučů 47

Tab.1 Značení materiálů kotoučů Značení Vyjádření ČSN ISO 525 (22 4503) ČSN 22 4501 (staré značení) Al 2 O 3 bílý A99B Al 2 O 3 červený (barvený) A99 Al 2 O 3 manganový A98M Al 2 O 3 legovaný oxidem Fe a Ti A98T Al 2 O 3 růžový A98 Al 2 O 3 zirkonový A A97E Al 2 O 3 polokřehký, keramizovaný A97K Al 2 O 3 mikrokrystalický A97M Al 2 O 3 polokřehký A97P Al 2 O 3 hnědý A96 SiC zelený C49 C SiC černý C48 Tab.2 Značení zrnitosti kotoučů Vyjádření Značení ČSN ISO 525 (22 4503) ČSN 22 4501 (staré značení) Velmi hrubá není 315, 250,200, 160 Hrubá 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 22, 24 125, 100, 80, 63 Střední 30, 36, 40, 46, 54, 60 50, 40, 32, 25 Jemná 70, 80, 90, 100, 120, 150, 180 20, 16, 12, 10 Velmi jemná 220, 240, 280, 320, 360, 400, 500, 600, 8, 6, 5 800, 1000, 1200 Zvlášť jemná není 4, 3, M 32, M 22, M 15 Tab.3 Značení kotoučů podle tvrdosti Vyjádření Značení ČSN ISO 525 (22 4503) ČSN 22 4501 (staré značení) Velmi měkký není G, H Měkký A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K I, J, K Střední L, M, N, O, P, Q L, M, N, O Tvrdý R, S, T, U, V, W, X, Y, Z P, Q, R, S Velmi tvrdý není T, U Zvlášť tvrdý není V, W, Z Tab.4 Značení kotoučů podle struktury Vyjádření Značení ČSN ISO 525 (22 4503) ČSN 22 4501 (staré značení) Velmi hutný 1, 2 Hutný 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 3, 4 Polohutný 10, 11, 12, 13, 14, 5, 6 Pórovitý v případě požadavků i vyšší 7, 8 Velmi pórovitý 9, 10 Zvlášť pórovitý 11, 12, 13 48

Tab.5 Značení pojiva kotoučů Značení Vyjádření ČSN ISO 525 (22 4503) ČSN 22 4501 (staré značení) Keramické (kaolín + živec + mastek) V V Silikátové (hlína + křemičitý prach + vodní sklo) není S Magnezitové (uhličitan hořečnatý + chlorid hořečnatý) MG MG Pryžové R R Pryžové s textilní výztuží RF RF Umělá pryskyřice B B Umělá pryskyřice s textilní výztuží BF BF, BF-Flex Šelakové E E Polyuretanové není U Obr.2 Schéma statického vyvažování brousicího kotouče 1-brousicí kotouč, 2-nevyvážená hmota, 3-upinací příruby s drážkami pro vyvažovací tělíska, 4-vyvažovací tělíska, 5-vyvažovací stojánek Všeobecné zásady pro volbu brousicích kotoučů: pro větší úběr materiálu se volí hrubší zrnitost, pro tvrdší broušený materiál se volí měkčí kotouč, pro broušení materiálů se sklonem k zanášení kotouče (měď, mosaz, hliník apod.) se volí měkký brousicí kotouč s hrubou zrnitostí, čím větší je styčná plocha kotouče s obrobkem, tím má mít kotouč hrubší zrnitost a nižší tvrdost, pro broušení materiálů citlivých na teplotní změny se volí měkčí kotouč, pro broušení přerušovaných ploch se volí tvrdší kotouč, pro broušení děr se volí měkčí kotouč než pro broušení vnějších válcových ploch, pro broušení obrobku čelem kotouče se volí měkčí kotouč než pro broušení obvodem kotouče. 49

Základní pravidla bezpečnosti práce při broušení: Pracovní obvodová rychlost kotouče nesmí překročit maximální povolenou hodnotu. U stojanových brusek při různých průměrech brousicích kotoučů se počet otáček řídí podle kotouče s největším průměrem. K upínání kotoučů se musí používat jen předepsané příruby a podložky. Obě použité příruby musí mít stejný průměr. Před upnutím se kotouč musí pečlivě prohlédnout, zda nemá trhlinky. Jasný zvuk při lehkém poklepu je důkazem, že kotouč není poškozen. Brousicí kotouč se musí nechat nasunout na hřídel volně, bez použití větší síly. Šrouby (matice) upinacích přírub se musí dotahovat rovnoměrně, bez použití větší síly. Brusky musí být opatřeny ochranným krytem, stojanové brusky též stavitelnou podpěrkou. Vůle mezi podpěrkou a brousicím kotoučem nesmí být větší než 3 mm. Před broušením je třeba nově upnutý kotouč vyzkoušet při chodu naprázdno při pracovních otáčkách, nejméně po dobu 5 minut. Ochranný kryt pracovního prostoru musí být uzavřený a brusič musí stát mimo rovinu rotace kotouče. Brousicí kotouč je dovoleno orovnávat jen zvlášť k tomuto účelu určeným orovnávacím nástrojem. Při broušení a orovnávání kotouče je třeba vždy používat ochranné brýle. Obr.3 Statického vyvažování brousicího kotouče 50

b) Brousicí stroje a charakteristické práce Obr.4 Upínání brousicích kotoučů s průměrem větším než 200 mm a) plochý kotouč s velkým průměrem upinací díry, b) široký kotouč pro bezhrotou brusku (1- brousicí kotouč, 2-příruba, 3-upinací prstenec, 4-šroub, 5-vyvažovací závaží, 6-měkká podložka), c) prstencový kotouč (1-brousicí kotouč, 2-lícní deska, 3-lepicí tmel) Obr.5 Rovinná bruska BPH300 51

Obr.6 Bruska do kulata Obr.7 Přídavné vřeteno pro broušení děr na brusce do kulata 52

Obr.8 Příklady broušení 53

Obr.9 Bezhrotá bruska (podávací kotouč vlevo, brousicí kotouč vpravo) c) Statické válečkování obrobeného povrchu Statické válečkování: k plastické deformaci povrchu dochází statickým působením tvářecích sil, válečkovací nástroj je s povrchem součásti v průběhu operace v nepřetržitém kontaktu. Přítlačná síla je buď konstantní nebo se v průběhu válečkování pozvolna mění. Dynamické válečkování: k plastické deformaci povrchu dochází působením řady časově omezených silových impulzů válečkovacího tělesa, které zvolenou frekvencí působí na válečkovaný povrch. Obr.10 Schéma válečkovací hlavy 54

Obr.11 Válečkování - pohled zboku Obr.12 Válečkování - pohled shora 55

Tab.6 Válečkování Měření 1 2 3 4 Otáčky obrobku n w [min -1 ] Obvodová rychlost obrobku [m min -1 ] Posuvová rychlost hlavy [mm min -1 ] Přítlačná síla [dílky] Výchozí drsnost Ra v [µm] Konečná drsnost Ra k [µm] Výchozí průměr obrobku D v [mm] Konečný průměr obrobku D k [mm] Obr.13 Nástroj pro válečkování válcové díry Obr.14 Nástroj pro současné válečkování dvou válcových děr různého průměru Obr.15 Nástroj pro válečkování čelní plochy mezikruží Obr.16 Nástroj pro válečkování kuželové díry Obr.17 Nástroj pro válečkování vnější kuželové plochy Obr.18 Nástroj pro válečkování vnitřní kuželové plochy 56

CVIČENÍ ČÍSLO: TÉMA CVIČENÍ: VYPRACOVAL: KROUŽEK: POŘADOVÉ ČÍSLO: VÝROBA OZUBENÍ DATUM: KONTROLOVAL: ZADÁNÍ: a) Nástroje pro výrobu ozubení; měření vybraných parametrů ozubeného kola Prostudujte jednotlivé druhy nástrojů používaných při výrobě ozubených kol. Změřte vybrané parametry zadaného čelního ozubeného kola s přímými zuby (rozměr přes zuby M podle ČSN 01 4675 a úchylku obvodového házení e b ve formě polárního diagramu). V elaborátu uveďte: schéma měření zadaných parametrů s vyznačením hodnot, potřebné výpočtové vztahy, seznam použitých měřidel a pomůcek, vyhodnocení měření, včetně odpovídajícího komentáře. b) Frézování čelních ozubených kol se šikmými zuby dělicím způsobem Nakreslete schéma výroby čelního ozubeného kola se šikmými zuby dělicím způsobem. Určete hlavní parametry výroby čelního ozubeného kola se šikmými zuby v levé šroubovici, když je dáno: modul m č =1,5 mm, počet zubů z=66, úhel sklonu šroubovice β= 22º52', stoupání posuvového šroubu stolu frézky s š = 5 mm. c) Frézování čelních ozubených kol s přímými zuby odvalovacím způsobem Nakreslete schématicky princip výroby ozubených kol s přímými zuby frézováním odvalovacím způsobem. d) Obrážení čelních ozubených kol s přímými zuby kotoučovým nožem odvalovacím způsobem Nakreslete schématicky princip výroby ozubených kol s přímými zuby obrážení odvalovacím způsobem. 57

a) Nástroje pro výrobu ozubení Obr.1 Nástroje pro výrobu ozubených kol 1 - kotoučová modulová fréza pro frézování dělicím způsobem, 2 - fréza pro frézování odvalovacím způsobem, 3 - hřebenový nůž pro obrážení metodou Maag, 4 - kotoučový nůž pro obrážení metodou Fellows, 5 - ševingovací kolo pro dokončování nekalených kol Obr.2 Čepová modulová fréza pro frézování dělicím způsobem (vhodná i pro výrobu kol se šípovitými zuby) 58

Obr.3 Dvoumodulová fréza pro frézování odvalovacím způsobem povlakovaná TiN Obr.4 Čelní frézovací hlavy Oerlikon pro výrobu kuželových kol s hypoidním ozubením Obr.5 Detail zubů ševingovacího kola 59

a) Měření vybraných parametrů ozubeného kola Rozměr přes zuby Teoretická hodnota rozměru přes zuby pro kola s přímými zuby: M = m. [ π. cos α. ( z' 0,5 ) + z. cos α. ev α ) ] [mm], Pro korigovaná kola: M kor = M ± 2. xm. sin α [mm], kde: m [mm] - modul ozubení, α [º] - úhel záběru, z [-] - počet zubů měřeného kola, z' [-] - počet zubů, přes které se měří, xm [mm] - posunutí základního profilu, znaménko + platí pro posunut základního profilu směrem od středu kola (pro +V kolo), znaménko platí pro posunutí základního profilu směrem ke středu kola (pro V kolo). z. α Počet zubů, přes které se měří: z' = 0, 5 o 180 + Obr.6 Měření rozměru přes zuby (aby vznikla vůle, jsou horní i dolní mezní úchylka vždy záporné, δm= M D M H ) Tab.1 Hodnoty rozměru přes zuby Číslo měření 1 2 3 4 5 M [mm] Tab.2 Hodnoty obvodového házení Číslo měření 1 2 3 4 5 6 7 8 Házení [mm] 60

Obr.7 Schéma měření obvodového házení Obr.8 Vyhodnocení měření obvodového házení b) Frézování čelních ozubených kol se šikmými zuby dělicím způsobem Obr.9 Schéma frézování ozubeného kola se šikmými zuby 61

Obr.10 Frézování ozubeného kola se šikmými zuby Průměr roztečné kružnice: d = m č. z [mm], normálný modul: m n = m č. cos β [mm] m č m = n cosβ stoupání šroubovice zubů vyráběného kola: s o = π. d tgβ = π. z. m tg β č = π. z. mn tgβ. cosβ = π. z. mn sin β. cosβ cosβ = π. z. m sinβ n [mm], převodový poměr: s Z Z š 1 3 i = 40. =., so Z2 Z4 hodnota počtu zubů porovnávacího kola pro určení čísla modulové frézy: z z n =. 3 cos β 62

c) Frézování čelních ozubených kol s přímými zuby odvalovacím způsobem Obr.11 Frézování ozubeného kola s přímými zuby odvalovacím způsobem - schéma Obr.12 Frézování ozubeného kola se šikmými zuby odvalovacím způsobem Obr.13 Kinematické schéma odvalovací frézky na ozubení 63

d) Obrážení čelních ozubených kol s přímými zuby kotoučovým nožem odvalovacím způsobem Obr.14 Obrážení ozubeného kola s přímými zuby odvalovacím způsobem - schéma Obr.12 Obrážení ozubeného kola s přímými zuby odvalovacím způsobem Obr.13 Kinematické schéma odvalovací obrážečky na ozubení OH4 64