Strojna obrada

Strojna obrada

Strojna obrada odvajanjem estica na tokarilici.

Osnovni postupak strojne obrade odvajanjem estica.

Stupnjevi i razredi hrapavosti povrina i strojne obrade.

Grubo uzduno tokarenje.

Mala glodalica.

Svrdlo od brzoreznog elika bui rupu u aluminiju, uz hlaenje rashladnom tekuinom.

Pomaci noa i stola kod dva tipa blanjalica

Alat za provlaenje (izvlaila ili provlaila) za zavrnu obradu.

Horizontalna trana pila.

Alatni stroj za obodno plono bruenje.

Prikaz lepanjaStrojna obrada se moe podijeliti na strojnu obradu odvajanjem estica i na strojnu obradu bez odvajanja estica. Strojna obrada odvajanjem estica se obavlja na alatnom stroju s unaprijed odreenim alatima, kako bi se u to kraem vremenu dobio proizvod zadovoljavajue kvalitete. Alatni strojevi su strojevi na kojima ovjek u proizvodnom procesu upravlja alatom. Osnovni zadatak alatnih strojeva je zamjena ljudskog rada uz poveanje tonosti, produktivnosti, ekonominosti i drugog. Obrada metala je promjena oblika, dimenzija ili svojstava metala radi daljnje upotrebe. Moe se podijeliti na runu i strojnu obradu.

Strojna obrada bez odvajanja estica se moe podijeliti na plastino oblikovanje (kovanje: batovi i pree, duboko vuenje, savijanje: savijanje lima i savijanje cijevi, provlaenje, valjanje, hladno oblikovanje, ispreavanje ili ekstruzija), lijevanje (kalupljenje, pei, ienje odljevaka), spajanje (zavarivanje, tvrdo i meko lemljenje, lijepljenje) i obrada promjenom strukture (pei i kupke za toplinsku obradu).

Sadraj

1 Vrste strojne obrade odvajanjem estica

1.1 Obrada odvajanjem estica na alatnim strojevima s definiranom geometrijom alata

1.1.1 Tokarenje 1.1.2 Glodanje 1.1.3 Buenje 1.1.4 Blanjanje 1.1.5 Provlaenje 1.1.6 Piljenje 1.2 Obrada odvajanjem estica bez definirane geometrije alata 1.3 Obrada slobodnom otricom

1.3.1 Poliranje 1.3.2 Lepanje 1.3.3 Honanje 1.3.4 Superfini 2 Vrste strojne obrade bez odvajanja estica

2.1 Kovanje 2.2 Lijevanje 2.3 Valjanje 2.4 Duboko vuenje 2.5 Savijanje limova i cijevi 2.6 Hladno oblikovanje 2.7 Provlaenje 2.8 Ispreavanje 3 IzvoriVrste strojne obrade odvajanjem esticaPostupci strojne obrade odvajanjem estica mogu se podijeliti na nekoliko naina, a svaki od njih u nekoliko skupina. Tako na primjer podjela prema obliku otrice noa je:

Postupci obrade definiranom geometrijom alata kao to su tokarenje, glodanje, blanjanje (dubljenje), buenje, provlaenje, piljenje, ozubljivanje;

Obrada bez definirane otrice alata kao to je bruenje;

Obrada slobodnom otricom kao to su poliranje, honanje, lepanje, superfini;

Obrada bez otrice kao to su elektroerozija, ultrazvuna obrada, obrada plazmom, rezanje vodenim mlazom, obrada laserom. [1]Obrada odvajanjem estica na alatnim strojevima s definiranom geometrijom alataObrada odvajanjem estica je postupak promjene oblika sirovca, gdje dolazi do smanjenja volumena obratka zbog djelovanja reznog sredstva ili alata. Osnovni oblik reznog alata je klin. Njegova zadaa je razdvajanje materijala i odvajanje estica materijala. Prednosti obrade odvajanjem estica su:

omoguuje postizavanje tonosti i preciznosti (uske tolerancije), te dobre kvalitete obraene povrine, esto bez potrebe za naknadnim zavrnim obradama,

najbolji, pa i esto jedini nain da se oblikuju otri rubovi, ravne povrine, te unutarnji i vanjski profili,

moe se primjeniti pri obradi gotovo svih materijala,

jedini nain preoblikovanja toplinski obraenih i krhkih materijala,

mogue je obraivati i sloenu geometriju,

mogue su obrade u irokom rasponu dimenzija (od makropoizvoda poput turbina i zrakoplova do mikroproizvoda,

pri odvajanju malo se mijenja struktura materijala obratka (samo tanki sloj),

pogodna je za automatizaciju,

ekonominost i produktivnost (jeftinija i bra) kod maloserijske i pojedinane proizvodnje.

Nedostaci obrade odvajanjem estica su:

stvara odvojenih estica,

za izradu jednog elementa obratka (tolerirani provrti, utori i drugo) potrebno je vie obradnih postupaka i vie raznovrsnih alatnih strojeva,

neki dijelovi zahtijevaju primjenu CNC strojeva i komplicirano programiranje,

alatni strojevi i potreba za rukovanjem alatima i obratcima zahtijevaju velik prostor,

na mikroklimu jako utjeu obradni procesi (toplina, buka, rashladne tekuine, ulja),

visoki udio pomonih i pripremno-zavrnih vremena (vrijeme zahvata alata i obratka je esto manje od 2% ukupnog vremena protoka pozicije).

Definirana geometrija alata je obrada noevima kod kojih se kutovi obrade i namjetanja alata mogu mjeriti i mijenjati. To su obrade: tokarskim noevima, noeve za blanjanje ili dubljenje, glodalima, svrdlima, razvrtalima, uputalima, iglama ili motkama za provlaenje, pilama.

TokarenjeTokarenje je postupak obrade skidanjem estica kojim se proizvode obratci rotacijskih povrina (valjkasti proizvodi). Izvodi se na alatnim strojevima tokarilicama. Obradak obavlja glavno gibanje, dok alat obavlja posmino, pripremno i dostavna gibanja. Povrine nakon obrade skidanjem estica, ma kako ona bila fina i precizna, nisu savreno glatke. Mikroskopski gledano one su hrapave i pune neravnina raznih oblika, veliina i smjerova.

Prema postupcima tokarenja potrebno je koristiti odgovarajue tokarske noeve. Tokarski no se razvijao tijekom dugog razdoblja i stano se usavrava. Danas se za izradu tokarskih noeva koriste brzorezni elik, tvrdi metal, kermet, keramika, CBN, umjetni dijamant i drugi materijali.

Strugotina je odsjeeni dio materijala koji moe prema strukturi imati tri oblika: lomljena (mrviasta) strugotina, nasjeena (rezana) strugotina i tekua (trakasta) strugotina. Neki oblici strugotine su povoljni u proizvodnji, dok drugi oteavaju rad, te ih je dobro tijekom obrade usitnjavati ili lomiti. Dodavanje lomila strugotine na no je jo jedan nain produljenja trajanja noa (osim optimalnih kutova noeva, kutova postavljanja noeva, zaobljenja vrha noa i ubruivanja faze noa). [2]GlodanjeGlodanje je nakon tokarenja najvaniji postupak obrade materijala skidanjem estica. Tim postupkom moemo obraditi ravne plohe, prizmatine ljebove i utore, zupanike, navoje, te uzduno i prostorno profilirane povrine. Glodanje je postupak obrade skidanjem estica kod kojeg alat obavlja glavno gibanje. Posmino gibanje je uvijek pod nekim kutom u odnosu na os rotacije alata i obavlja ga ili obradak ili alat. Obavlja se alatima s vie jednakih otrica ili sa sastavljenim alatima. Sve otrice toga alata nisu istodobno u zahvatu. Zato je glodanje sloenija operacija od tokarenja ili buenja zbog veeg broja otrica alata i zbog promjenjivog presjeka strugotine koju skida pojedini zub za vrijeme obrade. Zubi glodala dolaze jedan za drugim u zahvat s materijalom i za vrijeme zahvata jako se mijenja optereenje zuba.

Glodalo slui za raznoliku upotrebu obrade materijala odvajanjem estica, npr. za poravnavanje, izradu prizmatinih rubova, izradu epova, depova, izrezivanje, urezivanje, prerezivanje, izradu razliitih utora na osovinama, izradu zubaca zupanika, za rezanje navoja itd. Zbog toga je i oblik glodala raznolik.

Glodalice su alatni strojevi za obradu odvajanjem estica pomou kojih se rezanjem obrauju dijelovi preteno ravnog oblika (poravnavanja, utori, ljebovi), te profili, navoji, zubi. Glavno gibanje je uvijek rotaciono, dok je posmino gibanje pravocrtnog ili krunog oblika i uvijek je okomito ili pod nekim kutom na os rotacije.

BuenjeBuenje je nain obrade odvajanjem estica kojim se posebnim alatom (svrdlom) izrauju valjkaste (cilindrine) rupe u obratku. Alat obavlja glavno rotacijsko gibanje i pravocrtno posmino gibanje koje mora biti u smjeru osi rotacije. Buenje je povezano s predradnjom zabuivanja i naknadnim operacijama proirivanja, uputanja, razvrtanja i izbuivanja.

Zabuivanje je postupak oznaavanja sredita rupe specijalnim svrdlima zabuivalima. Svrha zabuivanja je centriranje rupe kako ne bi spiralno svrdlo prilikom buenja rupe napravilo otklon. Alati za zabuivanje su svrdla za centralni uvrt ili NC svrdla.

Proirivanje je postupak buenja svrdlom veeg promjera od promjera ve postojee rupe. Proirivanja se moe obaviti vie puta, ali je preporuljivo da promjer svake slijedee vee rupe bude izmeu 50% do 100% vei od prethodne rupe.

Uputanje je postupak obrade ulaza ili izlaza okrugle rupe. Uputala su rezni alati koji se upotrebljavaju za proirivanje ulaza ili izlaza rupe, te za postizanje tonijeg oblika postojeih rupa. Reu kao i svrdla i izrauju se s dvije, tri ili vie reznih otrica. Uputanje je gruba obrada materijala. Njima obraujemo elne plohe ravno ili pod kutom. Slue za proirivanje, uputanje za glave vijka, obradu kosih krajeva rupe i za poravnavanje uzdignutih dijelova obratka.

Razvrtanje je postupak fine (zavrne) obrade cilindrine rupe. Tonost dimenzije, geometrijski oblik i hrapavost povrine koja se dobije nakon obrade svrdlom ne zadovoljava u veini sluajeva. Razvrtala su rezni alati koji se upotrebljavaju za zavrnu obradu rupe i slue za finu obradu ve postojeih rupa, tj. za dotjerivanje glatkoe povrine i postizanje vee tonosti izbuenih rupa (dosjed).

Urezivanje navoja u rupi je postupak izrade spiralnih utora u postojeoj rupi. Ureznica ulazi okomito u okruglu rupu odreenim brojem okretaja, te odreenim posmakom, koji mora odgovarati koraku navoja.

Builice su alatni strojevi kojima se pomou alata za buenje izrauju okrugle rupe. Dijele se na: stolne builice, stolno stupne builice, stupne builice, redne builice, revolverske builice, vievretene builice, radijalne builice, horizontalne builice, builice glodalice, koordinatne builice, builice za duboko buenje, builice za urezivanja navoja.

BlanjanjeBlanjanje je postupak obrade metala odvajanjem estica kojim se obrauju ravne povrine (vodoravno, okomito ili koso), razliiti prizmatini utori, kanali, vodilice. Alat za blanjanje je no odreene geometrije, dok ree obavlja pravocrtno glavno gibanje. Povrat alata u poetni poloaj je po istoj putanji. Nakon povratka slijedi posmak koji je okomit na glavno gibanje i kod kratkohodnih blanjalica ga obavlja radni stol (obradak). Dubina reza se odreuje sputanjem ili podizanjem noa u drau alata. Osnovno svojstvo blanjanja je mala produktivnost, te se esto zamjenjuje glodalicama. Blanjalice se dijele prama vrsti glavnog gibanja na kratkohodne blanjalice i dugohodne blanjalice.

Dubilice su posebne kratkohodne blanjallice kod kojih je glavno gibanje vertikalno. Obavlja ga alat. Posmak obavlja obradak. Posmak je najee rotacioni. Upotrebljavaju se kod posebnih vrsta obrada koje se blanjalicama ne mogu napraviti.

ProvlaenjeProvlaenje je jedan od novijih postupaka u obradi odvajanjem estica. Uspjeh ovog postupka proizvodnje je u visokoj kvaliteti obrade i dobroj produktivnosti. Kod obrade dubokih rupa, te ravnih i spiralnih utora, u njima ovaj postupak je nezamjenjiv. To je zavrna obrada. Glavno gibanje obavlja alat, dok posminog gibanja nema. Ako se provlai zavojnica, onda je glavno gibanje kombinirano: translacija i rotacija, dok posmaka i dalje nema.

Alati za provlaenje (izvlaila ili provlaila) se razlikuju za vanjsko i za unutarnje provlaenje. Alati za unutarnje provlaenje mogu biti dugake igle ili provlakai (vueni alati) i kratke igle ili probijai (potiskivani alati). Alat za vanjska izvlaenja su motke koje takoer mogu biti vuene ili potiskivane. Provlailice su alatni strojevi za obradu odvajanjem estica koji rade bez posminih gibanja i obavljaju zavrnu finu obradu rupa.

PiljenjePiljenje je postupak obrade odvajanjem estica koji obino slui za rezanje ipkastog materijala. Glavno gibanje izvodi alat, dok pomono (posmino) gibanje obino vri alat, a moe i obradak. Alat je pila s vie reznih otrica, od kojih je samo nekoliko istovremeno u zahvatu. Rezne se otrice nalaze na zubima pile. Oblik zubaca pile ovisi o materijalu koji se pili i o postupku piljenja. Odreuje se i gruboa pile, kojom se izraava broj zubaca na jedinicu duljine. to je manja debljina ili promjer obratka, to zubi trebaju biti sitniji, kako bi u zahvatu s obratkom bila barem 3 zuba.

Obrada odvajanjem estica bez definirane geometrije alataBruenje je proizvodni postupak obrade odvajanjem estica koji skida promjenjiv presjek strugotine. Postupak se koristi kao jedan od zavrnih obrada, jer njime postiemo veliku tonost i kvalitetu povrine uskih tolerancija. Fino bruenje postie stupanj hrapavosti od N3 do N5 i tolerancije u razredu od IT5 do IT6. Osnovna svojstva strojnog bruenja su velike glavne brzine rezanja uz male posmine brzine i alat bez geometrije, oblik alata je razliit i neujednaen.

Obrada slobodnom otricomPoliranjePoliranje se koristi za poboljanje izgleda obratka, za uklanjanje oksidacije, za stvaranje reflektirajue povrine, za smanjenje trenja na stjenkama cijevi, u medicini za sprijeavanje oneienja instrumenata. U metalografiji i metalurgiji poliranje se koristi za stvaranje ravne povrine bez greaka (defekata) za ispitivanje mikrostrukture metala pod mikroskopom. Poliranje je dorada zaglaivanja povrine obratka pomou abraziva i alata lamelnog koluta. To je iroko rasprostranjen postupak obrade povrine. Najee se koristi nakon bruenja. Fino bruenje moe postii stupanj hrapavosti povrine do N3, dok se kod poliranja moe dostii stupanj hrapavosti povrine N1. Poliranje se izvodi radi odstranjivanja ogrebotina zaostalih nakon bruenja.

LepanjeLepanje je postupak obrade metala odvajanjem estica sa slobodnom otricom. Dvije povrine se utrljavaju pomou abraziva izmeu njih i postie se izuzetno fino stanje hrapavosti povrine u klasama N1 do N4, s vrlo malim odstupanjima od 0,1 do 0,5 m. Zadaci lepanja su visoka kvaliteta lepane povrine, visoka tonost dimenzija povrine (ravne ili valjkaste), vrhunska tonost dosjednih povrina, velika paralelnost kod povrina lepanih s obje strane.

HonanjeHonanje karakteriziraju, isto kao i lepanje, male brzine obrade i mali pritisci alata na obradak. Dok su sitni abrazivi kod lepanja slobodni, kod honanja se koriste abrazivi koji su meusobno vezani na alat: kameni za honanje. Honanje se najee koristi kao zavrna fina obrada unutarnjih cilindrinih povrina. Alati za honanje se sastoje od drala - trupa alata i radnog dijela brusnog kamena za honanje (brusnog segmenta). Brusni segmenti mogu biti spojeni na trup elastino ili kruto.

SuperfiniSuperfini ili mikrofini je kratkohodno honanje, i postupak obrade odvajanjem estica kojim se postie najvea kvaliteta stanja povrine (N1 do N3) i dimenzije tonosti do IT1 do IT3. To je postupak zavrne obrade vanjskih cilindrinih povrina, koje su ve prije pripremljene, fino obraene za postupak superfinia. Povrina se obrauje kamenima postavljenim u posebnu glavu. Pritisak je vrlo mali (oko 0,25 MPa). Glavno gibanje alata je oscilacijsko glavna oscilacija alatu je u smjeru osi obraene povrine, frekvencijom od 200 do 3000 duplih hodova u minuti i duljinom hoda do 6 mm. Obradak giba sporom posminom rotacijskom brzinom 10 do 50 m/min. Dodatno je jo tree gibanje obratka obradak aksijalno pomie obraenu povrinu brzinom oko 5 mm/min. Dodatak za obradu je od 0,005 do 0,02 mm.

Vrste strojne obrade bez odvajanja estica

Kovanje je jedan od najstarijih i najrairenijih postupaka obrade metala.

Lijevanje u pjeani kalup za jednokratnu upotrebu.

Prikaz rada uzdunog valjanja.

Medalje se danas uglavnom dobivaju hladnim oblikovanjem.

Aluminijski profili dobiveni ispreavanjem ili ekstruzijom.

Strojna obrada bez odvajanja estica se moe podijeliti na plastino oblikovanje (kovanje: batovi i pree, duboko vuenje, savijanje: savijanje lima i savijanje cijevi, provlaenje, valjanje, hladno oblikovanje, ispreavanje ili ekstruzija), lijevanje (kalupljenje, pei, ienje odljevaka), spajanje (zavarivanje, tvrdo i meko lemljenje, lijepljenje) i obrada promjenom strukture (pei i kupke za toplinsku obradu). [3]KovanjeKovanje je obrada materijala bez odvajanja estica, kod koje se promjena oblika i dimenzija vri udarcima ekia ili bata po otkivku, koji je poloen na nakovanj. Obrada je ee u toplom stanju, ali moe biti i u hladnom stanju. Prema nainu na koji se obavlja preoblikovanje postoji runo kovanje i strojno kovanje.

Runo kovanje je postupak preoblikovanja materijala udarcima kovakog ekia po otkivku. Otkivak se zagrije u kovakoj vatri do bijelog sjaja. Kovakim kljetima se vadi iz vatre i polae na nakovanj. Otkivak polako mijenja oblik i dimenzije pod udarcima ekia. Tonost dimenzija, oblika, kvaliteta proizvoda i koliina ovise iskljuivo o preciznosti i iskustvu kovaa.

Strojno kovanje je moderniji nain kovanja, koji omoguava kovanje od najmanjih otkivaka do izuzetno velikih (do 580 tona). Dimenzije otkivka ovise samo o veliini stroja. Postupak moe biti u toplom i hladnom stanju. Za kovanje u toplom stanju, u postupku proizvodnje potrebne su i kovake pei. Runo ili strojno kovanje moe biti:

slobodno kovanje ili

kovanje u ukovnjima (kalupima).

LijevanjeLijevanje je postupak oblikovanja pri kojemu se rastaljeni metal ulijeva u neku upljinu (kalup), hladi i skruuje u njoj, te poprima njen oblik (odljevak). Alati za lijevanje mogu biti pjeani kalupi za jednokratnu upotrebu i metalni (kokile) za viekratnu upotrebu. Ulijevanje moe biti gravitacijsko pod djelovanjem sile tee ili tlano pod povienim pritiskom radi boljeg popunjavanja kalupne upljine. [4]Najvea primjena odljevaka je u automobilskoj industriji u obliku lijevanog eljeza ili aluminijskog lijeva. U jedan automobil ugraeno je vie od 100 odljevaka. Osim automobilske industrije, odljevci se koriste u strojogradnji, graevinskoj industriji, medicini, brodogradnji, za eljeznika vozila, energetici, zranoj i svemirskoj industriji, kod lijevanja umjetnikih skulptura.

Prednosti lijevanja su to se moe dobiti sloena geometrija vanjskog i unutarnjeg dijela odljevka, mogue je dobiti dimenzijski toan oblik ili priblino toan oblik, mogue proizvesti vrlo velike odljevke, moe se lijevati bilo koji metal, mogua masovna proizvodnja, velik raspon dimenzija odljevka: od 1 gram do 250 tona. Nedostaci lijevanja su ogranienja u mehanikim svojstvima (esto se javlja poroznost), esto nedovoljna dimenzijska tonost i kvaliteta povrine, opasnosti u proizvodnji, te nepovoljan utjecaj na okoli. [5]ValjanjeValjanje je jedan od postupaka oblikovanja metala deformiranjem kod kojega se odljevnom bloku (ingotu) proputanjem izmeu okreuih valjaka smanjuje presjek i daje eljeni oblik, uz istovremeno poboljanje mehanikih svojstava. Od svih postupaka plastine deformacije, najveu primjenu ima valjanje. Postupak zapoinje valjanjem ingota u poluproizvode. Dok obradak prolazi izmeu valjaka dolazi do deformiranja materijala. U zoni deformacije materijal ne prolazi svugdje istom brzinom kojom rotiraju valjci. Obodna brzina valjka moe biti vea, ista ili sporija od brzine prolaza materijala u zoni deformacije.

Valjati se moe u toplom i hladnom stanju. Materijali veeg presjeka valjaju se preteno u toplom stanju, zbog vee plastinosti i mogunosti puno veih redukcija presjeka, te manjih sila i manjeg utroka rada. Materijali