Zklady stavby vrobnch stroj Obrbc stroje P 1
Základy stavby výrobních strojů Obráběcí stroje P 1 1
Obráběcí stroj- defïnice § Obráběcí stroj § je zařízení, které zpracovává materiál nebo polotovar do žádaného tvaru, rozměru a jakosti povrchu funkčních ploch oddělováním materiálu polotovaru ve tvaru třísek § Polotovar : odlitek, výkovek, výlisek, výstřižek nebo svařenec – Stroje s určitou geometrií břitu – Stroje s neurčitou geometrií břitu – Stroje pro nekonvenční obrábění 2
Historie vývoje OS § Na přelomu 18. a 19. stol. l l l Anglie • Maudslay – samočinně se pohybující suport • Roberts – vodicí dráhy • Whitworth - ústrojí pro posuvy Německo, USA Rakousko - Čechy • Josef Božek –soustruh 3
Historie vývoje OS l l l l V Čechách před první světovou válkou: fa J. VOLMAN (TOS Čelákovice), fa WAVERKA v Lipníku na Moravě (STROJTOS), fa HOPFENGARTNER v Holoubkově V roce 1911 - ŠKODOVY ZÁVODY v Plzni, 1940 - BAŤA Zlín a Sezimovo Ústí (dnes fa TAJMAC a KOVOSVIT ) Po druhé světové válce - rozmach výroby obráběcích strojů 4
Historie vývoje OS § 90. léta - změna orientace trhu – § nutnost inovací, zavádění CAD /CAE technologií do vývojových konstrukcí, informačních technologií a řídících systémů do výrobního procesu, nárůst exportu 5
Historie vývoje OS § současnost - celosvětový pokles spotřeby OS urychlení technického rozvoje OS § § velmi přesné obrábění vysokorychlostní obrábění -HSC víceprofesní stroje – obráběcí centra flexibilita 6
Funkce OS § Funkcí OS je obrábět – tj. zpracovávat polotovar do žádaného tvaru, rozměru a jakosti povrchu odebíráním materiálu ve tvaru třísek. 7
Funkce OS § Technologický proces při obrábění musí zabezpečovat : l l Vytvoření povrchu obrobku pomocí relativních pohybů nástroje a obrobku Oddělení přebytečného materiálu ve formě třísky 8
Energetická bilance OS § energie hnacího mechanismu energie spotřebovaná na § vytvoření a odvedení třísky z místa řezu. § Tato energie má charakter energie deformační, přesněji se skládá z : • Deformační energie plastických deformací • Energie tření – práce spotřebovaná na odvod třísky z místa řezu 9
Energetická bilance OS § K předávání energie dochází § mezi nástrojem stroje a obrobkem 10
Energetická bilance OS § Přivedená energie se mění na řeznou práci § A = F. v. t [ J] § Řezný výkon : P = F. v [ W] § Silou F působí nástroj na obrobek § Její reakce působí z obrobku na nástroj § Musí být zachycena systémem stroje 11
Základní pojmy ze stavby OS • Řezný pohyb § Relativní pohyb mezi nástrojem a obrobkem § rozkládá se do tří směrů : • Ve směru řezné rychlosti = hlavní řezný pohyb • Do směru rovnoběžného s obráběnou plochou = posuv (vedlejší řezný pohyb) • Do směru kolmého k obráběné ploše = přísuv 12
Dělení OS podle hlavního řezného pohybu § Hlavní řezný pohyb je rotační • Rotuje obrobek – soustružení • Rotuje nástroj – vrtání, vyvrtávání, frézování, broušení 13
Dělení OS podle hlavního řezného pohybu § Hlavní řezný pohyb je přímočarý § Pohybuje se obrobek – hoblování § Pohybuje se nástroj – obrážení, protahování 14
Základní pojmy ze stavby OS • Řezná rychlost v § u strojů s HŘP přímočarým je dána rychlostí stolu nebo nástroje § u strojů s HŘP rotačním dána přímou závislostí otáček a průměru obrobku nebo nástroje : § v = n. . D [m/s] 15
Základní pojmy ze stavby OS • Řezný odpor p § Řezný odpor – je definován jako odpor, který klade materiál nástroji v procesu oddělování třísky. Jeho velikost je dána fyzikálními vlastnostmi materiálu obrobku a velikostí odebírané třísky. § Je udáván v tabulkách pro určité řezné podmínky 16
Silové zatížení OS § Statické síly působící na stroj : · Řezné síly · Tíhové síly · Pasívní odpory · Moment hnacího členu § Dynamické síly působící na stroj : · Setrvačné síly ( rozjezd a brzdění) · Rozběhové a doběhové momenty pohonu 17
Řezné síly § Síly, kterými působí nástroj na obrobek. Jejich reakce se přenášejí od nástroje do rámu stroje a do jeho základu. § Jsou rovny řeznému odporu, tj. odporu, který klade materiál nástroji v procesu oddělování třísky. § Závisí na obráběném materiálu, typu obrábění, úhlech nástroje, …. 18
Řezné síly § Při obecném obrábění má řezná síla F obecnou polohu: Fz - je tečná na směr hlavního řezného pohybu Fh - je na ni kolmá Fh se rozkládá na : Fy ( radiální) Fx ve směru posuvu). § 19
Tangenciální(hlavní) řezná síla § Tangenciální řezná síla Fz - nejdůležitější pro energetické vztahy. l l U rotačního HŘP určuje velikost potřebného Mk U přímočarého HŘP určuje velikost průtažné síly Fp § Určení potřebné Fz l l A/ Pomocí měrného řezného odporu - tabulky B/ Z experimentálně stanovených vztahů pro různé druhy obrábění 20
Požadavky na OS § Vysoká produktivita · Vysoká kvalita práce - pracovní přesnost 21
Produktivita práce čas strojní operace odebírání třísek lze zkrátit zvýšením řezné rychlosti tj. zvyšováním otáček a posuvů Což přináší : vyšší nároky na pohony stroje , tuhost stroje a jeho dynamickou stabilitu, na nástroje, chlazení, mazání, … 22
Produktivita práce čas vedlejší (ustavení obrobku, výměny nástrojů, manipulace s obrobky, seřizování nástrojů, odstraňování třísek, …) lze ovlivnit zkrácením mezioperačních časů : automatizace výměny nástrojů, výměny obrobků, robotizace, …. . 23
Pracovní přesnost § dána přesností rozměrů a tvaru obrobku § přesností vzájemných ploch na obrobku, § kvalitou povrchu ploch obrobku, který je zhotovován na uvažovaném stroji. 24
Pracovní přesnost Ovlivní ji: 1. Celková koncepce stroje - konstrukční návrh : · tuhost (rámů, spojení, vedení, mechanismů , základu ) · dynamická stabilita · teplotní stabilita 25
Pracovní přesnost 2. Kvalita výroby a montáže - tj. : · Geometrická přesnost = výroba a montáž funkčních částí a uzlů 26
Pracovní přesnost 3. Pracovní prostředí : · kvalita a přesnost seřízení nástroje, · způsob řízení stroje, · schopnosti obsluhy stroje · prostředí. , kde je stroj provozován (změny teploty, otřesy v okolí, nečistoty) · návrh technologie obrábění (postup, řezné podmínky) 27
Tuhost c = d. F/dy l l translační - v posunutí F/y ( N/m) torzní - v natočení M/ ( Nm/rad) 28
Dílčí tuhost Podle charakteru zatížení se dělí na § V tlaku ( tahu) c = E. S/l protože y= F. l / E. S § V ohybu c = a. E. J/l 3 protože y= F. l 3 / a E. J (a=3, a=48 podle způsobu uložení nosníku) § Ve smyku § V krutu c = G. S/l protože = F. l / G S c = G. Jk/lk protože = Mk. l /G Jk 29
Tuhost Podle působícího zatížení se rozlišuje tuhost § Statická – zatížení je stálé. § Dynamická – zatížení je proměnlivé. Dynamická tuhost je definována jako poměr amplitudy síly k vyvolané výchylce. V systému vzniká vynucený kmitavý pohyb. 30
Tuhost – skládání Sériové řazení : sčítají se poddajnosti 31
Tuhost § Paralelní řazení – sčítají se tuhosti 32
Tuhost Lze ovlivnit : materiálem (E, G) l Materiál Šedá litina GG Tvárná litina GGG E ( MPa) 130 000 180 000 Ocel 210 000 Plastbeton 45 000 33
Tuhost l Tvarem: 34
Tuhost Určuje se : l l měřením výpočtem - MKP 35
Dynamická stabilita Odolnost proti kmitání. Na OS se mohou vyskytnout tři druhy kmitů : l Volné kmitání - vlastní frekvence f = 1/2 . c/m [Hz] 36
Dynamická stabilita l Vynucené kmitání - buzené periodickou silou : • budicí síla vzniká v procesu řezání (kolísání řezných sil, zubové frekvence frézy) • budicí síla nevzniká v procesu řezání ( rázy z okolí, rotující nevývažky, špatně vyrobená ozubená kola, setrvačná síla) 37
Dynamická stabilita l Samobuzené kmitání - bez budicí síly l Relaxační kmity l Síly z procesu řezání § Problém rezonance = shoda vlastních frekvencí s budicími frekvencemi § Tlumiče 38
Teplotní stabilita § Odolnost proti tepelným deformacím 39
Teplotní stabilita § Zdroje tepla na OS : · teplo z okolí · teplo vzniklé při řezném procesu ( chlazení nástroje, odstranění třísek) · pasívní odpory ve stroji. Vhodné materiály ( malý koeficient délkové roztažnosti, velké měrné teplo, teplotní vodivost) Konstrukční úpravy pro minimalizaci vlivů teplotních deformací 40
Geometrická přesnost stroje § Přesnost výroby a montáže stroje : · Přímost - · Přímočarost pohybu · Rovinnost · Rovnoběžnosti · Kolmost – · Souosost – · Obvodové házení – · Čelní házení – · Předávací protokoly 41
Dělení konstrukčních celků OS podle funkcí § Funkce pohonná § Funkce nosná § Funkce spojovací § Funkce řídící a kontrolní § Funkce pomocné 42
- Slides: 42