Uvod U procesu transformacje polaznog materijala ili pripremka u gotove delove (izradke) u

pogonima metaloprerađivačke industrije koriste se proizvodne mašine, alati i pribori. Oblikovanje delova ostvaruje se posebnom kombinacijom kretanja odgovarajućih organa

mašine uz primenu alata najrazličitijih oblika. Pored mašina i ogovarajućih alata u procesu izrade pripremaka i oblikovanja delova učestvuju i pomoćni pribori, čija je uloga da odrede i definišu položaj obradka u odnosu na alat i mašinu i stezni pribori koji služe za stezanje reznog alata. Mašine alati i pribori predstavljaju tehnološku celinu i sa obradkom čine mašinski sistem. U ovo materijalu biće definisane i obrađene osnove mašina za obradu rezanjem i obradu deformacijom, kao rezervni alati, pomoćni pribori i alati za obradu deformacijom (alati za probijanje i prosecanje, alati za izvlačenje, alati za savijanje itd. ) .

1. 0. MAŠINE U OBRADI METALA REZANJEM Mašine su namenjene za izradu i obradu delova različitih oblika i dimenzija počev od

najednostavnijih do najsloženijih. Upravo ova činjenica uslovljava pojavu alatnih mašina različitih po obliku, strukturi i konstrukciji, dimenzijama, eksploatacijskim karakteristikama i nameni. Klasifikacija mašina se najčešće izvodi prama nameni, proizvodnoj operaciji na: strugove, bušilice, glodalice, rendisaljke, testere, brusilice, mašine za provlačenje, obradne centre, fleksibilne tehnološke sisteme itd.

Slika 1. Šematski prikaz univerzalnog struga

Slika 2. Struktura osnovnih (glavnih) sistema alatnih mašina

Strukturni elementi univerzalnih i specijalizovanih alatnih mašina razvrstavaju se na glavne

ili osnovne elemente gradnje i montaže i elemente upravljanja. Glavni ili osnovni (sl. 2. ) su:noseći sistem, sistem vođenja i pogonski sistem.

Pogonski sistemi glavnog obrtnog i pravolinijskog kretanja obezbeđuju neophodne momente i brzine rezanja za nastanak procesa rezanja datog spektra materijala i dimenzija obradka. Sastoje se od pogonskog elektromotora, prenosnika, vreteništa kod glavnog obrtnog kretanja (sl. 3. )

2odnosno pogonskog elektromotora, prenosnika, mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvršnog organa kod glavnog pravolinijskog (sl. 3b)

Slika 3. Struktura pogonskog sistema glavnog obrtnog kretanja (a) i pravolinijskog kretanja (b)

Slika 4. Blok šema zavisnih i nezavisnih pogonskih sistema pomoćnog kretanja

Pogonski sistemi pomoćnog kretanja obezbeđuju neophodne momente i brzine kretanja za

nastanak procesa rezanja. Zavisno od koncepcijskog rešenja i vrste alatne mašine mogu biti zavisni (sl. 4a) i nezavisni (sl. 4b) kontinualni ili periodični. Sastoje se od prenosnika pomoćnog kretanja, mehanizma za pretvaranja obrtnog u pravolinijsko kretanje i izvršnog organa. Kod zavisnih prenosnika pogon se obezbeđuje dopunskim prenosnikom između prenosnika glavnog i pomoćnog kretanja, a kod nezavisnih posebnim elektromotorom.

1. 0. 1. PRENOSNICI ALATNIH MAŠINA Mehanizmi koji obezbeđuju izmenu parametara kretanja izvršnih organa alatnih mašina

(broja obrtaja, broja duplih hodova, koraka, brzine pomoćnog kretanja i sl. ) su prenosnici alatnih mašina (sl. 1) i dele se na prenosnike:

-glavnog kretanja i -pomoćnog kretanja. Prenosnici alatnih mašina prema principu gradnje mogu biti: -mehanički -električni -hidraulički -pneumatski

3Prema vrednosti izlaznih parametara kretanja odnosno načinu regulisanja raznih parametara -kontinualni -stupnjeviti Mehanički stupnjeviti prenosnici, izvedeni su najčešće kao kaišni ili zupčasti prenosnici

(sl. 5. 0) obezbeđuju diskretne vrednosti parametara kretanja unutar oblasti izmene parametara kretanja (od min do max vrednosti)

Slika 4. 0. Mehanički stupnjeviti prenosnici

Kontinualni prenosnici se izvode najčešće kao mehanički u vidu varijatora (sl. 5. a),

električni (sl. 5. b), hidraulički ili kombinovani. Obezbeđuju bilo koju vrednost parametara kretanja unutar oblasti regulisanja.

Slika 5. 0. Mehanički i električni kontinualni prenosnici

Zakonitosti promene parametara kretanja Broj obrtaja alata ili obradka:

n=

D

V1000 = f (V, D) °min

je funkcija brzine (V) i prečnika alata ili predmeta obrade (D) . Jedna te ista vrednost brzine rezanja V, pri različitim vrednostima prečnika, se može ostvariti samo različitim brojevima obrta alata ili obratka.

Slika 6. 0. Geometrijska promena broja obrta

4Kako se prečnik kontinualno menja u granicama Dmin do Dmax to se utvrđena brzina rezanja

može ostvariti prenosnicima sa kontinualnom promenom broja obrta u granicama nminnmax. Kontinualnih prenosnika je veoma malo, a sreću se majčešće u labaratorijskim uslovima, jer su složene konstrukcije i visoke cene. Većina alatnih mašina ima prenosnike sa stupnjevitom promenom broja obrta. Oni mogu biti sa:

-aritmetičkom -geometrijskom -dvostrukogeometrijskom i -logaritamskom promenom Najčešće se od pomenutih koristi geometrijska promena (sl. 6. 0) . To je promena koju

karakteriše konstantan odnos dva susedna broja obrta:

1

2

n

n =

2

3

n

n =. . . . =

1m

m

n

n = =const

odnos brojeva obrta (ili koraka) se naziva geometrijskim faktorom promeme prenosnika mašine .

Relativni gubitak brzine rezanja:

1V

V =

VV

V

=

12

22

nD

nD

= 1

2

n

n =

odnosno:

Ve

V =

V

V =

1

= 1-1

= f ()

V

V=

1

100 zavisi od vrednosti geometrijskog faktora promene.

Standardni brojevi obrta i koraci U uslovima pojedinačne prozvodnje koriste se uglavnom, univerzalne mašine kod kojih je

oblast promene broja obrta (koraka) veliki. Npr.

Rm = min

max

n

n = 100 ,

odnosno n1 = nmin = 20°min do nm = nmax = 2000 °min U serijskoj i masovnoj proizvodnji dijapazon promene broja obrta i koraka je znatno manji.

Kod prenosnika mašina za glavno i pomoćno kretanje koriste se standardne vrednosti brojeva obrta i parametara pomoćnog kretanja. Standardne vrednosti se formiraju za geometrijsku promenu korišćenjem osnovnog rada, zasnovanog na geometrijskom faktoru promene prenosnika:

R20 = 20 10 = 1. 12 Pored ovog osnovnog reda koriste se i izvedeni redovi:

R10 = 10 10 = 1. 25

R20/3 = 3/20 10 = 1. 4

R5 = 5 10 = 1. 6

R10/3 = 3/10 10 = 2. 0 Na osnovu navedenih vrednosti geometrijskih faktora promene formiraju se tabele

standardnih vrednosti brojeva obrta i koraka. Prikazivanje prenosnika alatnih mašina Struktura prenosnika (sl. 7. 0) se prikazuje kinematskom šemom, strukturnim (Germerova

šema) i dijagramom broja obrta ili koraka (Šlezingerov dijagram)

5

Sl. 7. Načini prikazivanja prenosnika alatnih mašina

Kinematska šema prenosnika je šematski prikaz elemenata prenosnika (vratila, zupčanici,

ležišta, spojnice) i tako prenose kretanja od ulaznog do izlaznog vratila. Strukturni dijagram definiše opštu strukturu sliku prenosa kretanja od ulaznog

(pogonskog) do izlaznog vratila prenosnika (radnog vretena mašine) . Sadrži podatke o broju prenosnih blokova, prenosnih sklopova i prenosnika u sklopu, broju vratila, ležajeva i spojnica i broju stupnjeva promene pojedinih vratila i prenosnika u celini.

Šlezingerov dijagram pored karakteristika koje se identifikuju strukturnim dijagramom, definiše prenosne odnose, pojedinih prenosnika i obezbeđuje izračunavanje broja obrta, obrtnih momenata, faktora prenosa i brojeva zuba zupčanika (kod zupčastih prenosnika) .

1. 1. MAŠINE U OBRADI STRUGANJEM Mašine u obradi struganjem (strugovi) se u zavisnosti od obima proizvodnje, razvrstavaju na

strugove za: -pojedinačnu proizvodnju, -serijsku proizvodnju i -masovnu proizvodnju.

1.1.1. Strugovi za pojedinačnu proizvodnju Strugovi za pojedinačnu proizvodnju su strugovi koji se lako mogu prilagoditi sa jedne

konfiguracije predmeta obrade na drugu, sa jednih dimenzija na druge. To su univerzalni strugovi, strugovi sa vučnim vretenom, strugovi sa vodećim vretenom, strugovi za leđno struganje, strugovi za poprečnu obradu i sl.

Sl. 8. Šematski prikaz univerzalnog struga

6Univerzalni strugovi (sl. 8) su strugovi namenjeni realizaciji različitih proizvodnih operacija.

Osnovne elemente čine pogonski elektromotor (1) prenosnik glavnog kretanja (2) izmenjiva grupa zupčanika (3), prenosnik pomoćnog kretanja (4), glavno vreteno (5), vučno vreteno (6), vodeće vreteno (7), nosač alata (8) i konjić (9).

Obrtno kretanje se od elektromotora prenosi na glavno vreteno i predmet obrade (10), a preko izmenjive grupe zupčanika, prenosnika za pomoćno kretanje i mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje nosača alata dobija pomoćno pravolinijsko kretanje. Na nosač se postavlja rezni alat. Vodeće vreteno se, umesto vučnog, uključuje pri izradi navoja na strugu.

Primera radi na (sl. 9) prikazana je šema kinematskog sistema jednog univerlzalnog struga. Pogon za glavno i pomoćno kretanje uzima se od istog pogonskog agregata odnosno elektromotora. Ovaj pogon se preko prenosnika za glavno kretanje, koji mora da obezbedi ne samo prenos snage, odnosno obrtnog momenta, već i promenu broja obrtaja, prenosi do glavnog vratila (radnog vretena) na čijem se kraju nalazi stezač obradka.

Sl. 9. Kinematski sistem univerzalnog struga

Obzirom na potrebu strogu zavisnost između glavnog i pomoćnog kretanja, pogon za

pomoćno kretanje uzima se direktno sa glavnog vratila odnosno iz prenosnika za glavno kretanje. Strugovi za leđno struganje se, najčešće koriste za izradu glodala sa leđno struganim (1) .

Alat (2) izvodi dopunsko, periodično oscilatorno kretanje za vreme obrtnog kretanja obradka (sl. 10)

Sl. 10. Princip rada struga za leđno struganje

Strugovi za poprečnu obradu su namenjeni isključivo, za poprečnu obradu (obrada čeonih

površina, usecanje, odsecanje i td. ) Osnovne eksploatacijske karakteristike strugova za pojedinačnu proizvodnju (značajne i pri

izboru i nabavci strugova) su: koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti mašine Cpmk, pogonska snaga mašine Pm i stepen iskorišćenja , raspon broja obrta nmin-nmax i geometrijski faktor promene prenosnika n,

7 raspon Smin–Smax i geometrijskih faktora promene prenosnika pomoćnog prenosnika

pomoćnog kretanja s, gabariti obradka (max prečnik obrade i raspon šiljka–maksimalna dužina) i sl.

1.1.2. Strugovi za serijsku proizvodnju Strugovi za serijsku proizvodnju se koriste za izradu većeg broja istih delova ili izvođenje

većeg broja operacija na istom obradku. To su: višesečni strugovi, kopirni strugovi, revolver strugovi sa horizontalnom i vertikalnom revolver glavom i sl.

Višesečni strugovi imaju nosač alata sa većim brojem reznih alata. Time je obezbeđena istovremena obrada većeg broja površina (sl. 11. a) .

Kod kopir strugova na nosaču alata se nalazi i šablon. Strugarski nož se u procesu obrade, kreće u skladu sa kretanjem pipka šablona (sl. 11. b) i kopira oblik šablona na obradku.

Sl. 11. Princip rada višesečnog i kopir struga

Kod revolver strugova osnovu konstrukcije čini revolver glava (sl. 12) sa većim brojem

alata poređanih prema redosledu izvođenja operacija-zahvata. Pred revolver glave strugovi imaju i dodatne nosače alata (2). Time je obezbeđena

kompletna izrada delova različite konfiguracije.

Sl. 12. Šematski prikaz revolver strugova

Osnovne eksploatacije karakteristike strugova za serijsku proizvodnju obuhvataju, pored

karakteristika strugova za pojedinačnu proizvodnju, i broj nosača alata i broj alata koji prihvata revolver glava.

81. 1. 3. Strugovi za masovnu proizvodnju Strugovi za masovnu proizvodnju su strugovi koji obezbeđuju smanjenje komadnog

vremena, smanjenjem pomoćnog vremena. To su strugovi namenski projektovani i izrađeni za konkretne proizvode (sl. 13) ili grupu sličnih proizvoda:automatski strugovi, automati za dugačke delove, revolver-automatski strugovi i sl.

Sl. 13. Šematski prikaz izrade tela ventila na automatskom strugu

2. 1. MAŠINE U OBRADI BUŠENJEM Mašine u obradi bušenjem-bušilice mogu se razvrstati na različite načine. Prema položaju

glavnog vretena na horizontalne i vertikalne bušilice, a prema broju glavnih vretena na: jednovretene, viševretene. 2. 1. 1. Jednovretene bušilice Jednovretene bušilice su namenjene pojedinačnoj i serijskoj proizvodnji. U ovu grupu

bušilica spadaju: stone, stubne, radijalne, univerzalne radijalne i koordinatne bušilice. Stona bušilica (sl. 14) se sastoji od nosećeg stuba (1), konzole (2) sa pogonskim agregatom

(elektromotor 3 i prenosnika za glavno kretanje) i radnog stola (5). Ručicom (4) se ostvaruje ručno aksijalno pomoćno pravolinijsko kretanje radnog (7) sa reznim alatom. Predmet obrade (6) se postavlja na radni sto bušilice (5) .

Sl. 14. Šema stone bušilice

Stubna bušilica (sl. 15) je bušilica kod koje se na nosećem stubu (1) nalaze konzola radnog stola (2) i konzola pogonskog agregata (3) sastavljenog od elektromotora (4) i prenosnika za glavno i pomoćno kretanje. Posredstvom ručice (7) se obezbeđuje automatsko ili ručno

9pravolinijsko pomoćno kretanje radnog vretena (8) sa alatom. Radni predmet (6) se postavlja na radni sto mašine (5) .

Sl. 15. Šema stubne bušilice

Radijalna bušilica (sl. 16a) se sastoji od nosećeg stuba (1) na kome se nalazi vertikalno

pomerljiva konzola (2) sa pogonskim agregatom (elektromotorom, prenosnicima za glavno i pomoćno kretanje i radnim vretenom 3). Bušilica obezbeđuje zaokretanje konzole u horizontalnoj ravni, vertikalno pomeranje konzole duž nosećeg stuba i horizontalno pomeranje pogonskog agregata duž konzole, čime je obezbeđeno dovođenje alata u radnu poziciju pri bušenju obradka (4) postavljenog na radni sto mašine (5). To je posebno značajno kod bušenja predmeta većih gabarita.

Univerzalna radijalna bušilica (sl. 16b) je slična radijalnoj bušilici, stom razlikom što obezbeđuje i zaokretanje konzole oko svoje ose, čime je obezbeđeno bušenje otvora pod uglom.

Koordinatna bušilica obezbeđuje bušenje odnosno obradu prema zadatim koordinatama centra otvora u skladu sa programom utvrđenim koordinatama. zahteva posebne uslove, u pogledu mikroklime i obezbeđuje visok kvalitet obrade.

Osnovne eksploatacijske karakteristike jednovretenih bušilica su: -koeficijenat Cmp i tačnosti mašine Cmpk, -pogonska snaga mašine Pm i stepen iskorišćenja , -raspon brojeva obrta nmin-nmax i faktor promene n, -raspon koraka Smin-Smax i faktor promene s, -gabariti obratka (maksimalni prečnik i dubina bušenja).

Sl. 16. Šematski prikaz radijalne i univerzalne radijalne bušilice

102. 1. 2. Viševretene bušilice Viševretene bušilice su namenjene masovnoj proizvodnji. To su:redne, bušilice sa viševretenom glavom i viševretene bušilice. Redne bušilice (sl. 17) su bušilice sa većim brojem radnih jedinica za istovremenu obradu, u

skladu sa tehnološkim postupkom izrade i obrade otvora (na primer, na prvoj bušenje otvora, drugoj proširivanje, trećoj razvrtanje, četvrtoj izrada navoja itd. )

Bušilice sa viševretenom glavom su bušilice koje obezbeđuju istovremenu izradu ili obradu većeg broja otvora. Na radno vreteno bušilice postavlja se viševretena glava, sa većim brojem radnih vretena raspoređenih u skladu sa rasporedom otvora na predmetu obrade.

Sl. 17. Šematski prikaz redne bušilice

Viševretene bušilice (sl. 18) su bušilice sa većim brojem radnih vretena raspoređenih u zavisnosti od namene (konfiguracije obradka). Posebna grupa viševretenih bušilica su agregatne bušilice koje se sastoje od više nezavisnih agregata sa sopstvenim pogonom koji se montiraju na zajedničko postolje zavisno od oblika obradka. Mogu biti jednovretene ili viševretene različito postavljenih agregata (sl. 19).

Sl. 18. Viševretena bušilica Sl. 19. Tipovi agregatnih bušilica U osnovne eksploatacijske karakteristike viševretenih bušilica se, pored karakteristika

jednovretenih bušilica, ubrajaju i broj radnih vretena, broj agregata itd.

11

3. 1. MAŠINE U OBRADI GLODANJEM Mašine u obradi glodanjem ili glodalice dele se prema konstrukcijskim rešenjima na Konzolne (horizontalne, vertikalne i univerzalne) Bezkonzolne (horizontalne, vertikalne i univerzalne) Glodalice za specijalne namene (alatne, kopirne, agregatne, programske, odvalne,

glodalice za navoje). U zavisnosti od sistema upravljanja razlikuju se: konvencionalne i programske glodalice.

Prema položaju glavnog vretena glodalice se dele na: horizontalne i vertikalne, a prema broju glavnih vretena na: jednovretene i viševretene.

3.1.1. Horizontalne glodalice Horizontalne glodalice (sl. 20) se koriste za obradu ravnih površina, površina specijalnog

oblika, izradu zupčanika pojedinačnim rezanjem, izradu dugohodnih zavojnica i sl.

Sl. 20. Neki tipovi horizontalnih glodalica

Osnovni elementi horizontalnih glodalica su radno vreteno (1), radni sto (2), jedinica za glavno kretanje (pogonski elektromotor i prenosnik glavnog kretanja-3), jedinica za pomoćno kretanje (pogonski elektromotor i prenosnik pomoćnog kretanja i sistem prenosnika tipa navojnovreteno-navrtka, 4), postolje (5), sistem upravljanja (komandna tabla, ručice, poluge i sl. )sistem za podmazivanje, sistem za hlađenje i podmazivanje i sl.

Osnovne eksploatacijske karakteristike glodalica su: koeficijenat preciznosti Cmp i tačnosti Cmpk, pogonska snaga Pm i stepen iskorišćenja , raspon brojeva obrta nmin - nmax i faktor n, raspon brzina pomoćnog kretanja Vmin-Vmax i faktor s maksimalna dužina hoda radnog stola u pravcu sve tri ose 3. 1. 3. Vertikalne glodalice Kod vertikalnih glodalica (sl. 21) položaj radnog vretena je vertikalan, mada se sve češće

izrađuju glodalice sa radnim vretenima koja se zakreću za odgovarajuće ugao. Obezbeđuju obradu ravnih površina, površina specijalnog oblika, izradu zavojnih žljebova, zupčanika i sl. Osnovni

12elementi glodalice su isti kao i kod horizontalnih glodalica, uz činjenicu da su konstruktivni prilagođeni.

Sl. 21. Neki tipovi vertikalnih glodalica

3. 1. 3. Univerzalne glodalice Univerzalne glodalice su koncepcijski tako oblikovane da mogu raditi kao horizontalne ili

vertikalne. Pored toga većina glodalica obezbeđuje i zakretanje radnog stola. Time se stvaraju uslovi za realizaciju velikog broja proizvodnih operacija, pa i za izradu zavojnih žljebova i dugohodnih zavojnica primenom podeonog aparata.

3. 1. 4. Univerzalne alatne glodalice Ove glodalice sa horizontalnim i vertikalnim radnim vretenom se koriste za izradu reznih

alata, alata za kovanje, presovanje i sl. Konstruktivno su tako formirane da obezbeđuju obrtanje radnog stola oko jedne ili dve ose i obrtanje nosača alata (glavnog vretena) u cilju postavljanja vertikalnog radnog vretena pod određenim uglom. Snabdevene su i uređajima za bušenje i rendisanje, tako da mogu raditi i kao bušilice ili rendisaljke, što znatno proširuje asortiman proizvodnih operacija.

3. 1. 5. Kopirne glodalice Namenjene su za obradu krivolinijskih kontura i profilisanih površina (sl. 22)

13

Sl. 22. Kpirna glodalica

Poseduju dva paralelna vretena od kojih je vreteno (1) glavno vreteno sa glodalom, a

vreteno (2) se koristi za smeštaj kopirnog šiljka. Kopirni uređaj radi na hidrauličnom ili električnom principu i obezebeđuje prenos kretanja od kopirnog šiljka do alata, tako ta alat izvidi kretanje kao i kopirni šiljak.

3. 1. 6. Programske glodalice Suština programskog upravljanja se sastoji u automatskom upravljanju radnim organom

mašine po unapred zadatom redosledu kretanja, bez učešća radnika. Redosled rada pojedinih organa mašine je definisan programom koji se unosi u upravljačku jedinicu glodalice (1) (sl. 23)

Sl. 23. Programske NC i CNC glodalice

3. 1. 7. Specijalne glodalice U grupu specijalnih glodalica svrstavaju se agregatne glodalice (glodalice sa više radnih

vretena, karusel glodalice, glodalice-bušilice i sl.) Namenjene su masovnoj proizvodnji tipiziranih delova, sličnih po obliku i dimenzijama. Agregatne glodalice (sl. 24) imaju veći broj agregata za obradu glodanjem u cilju stvaranja uslova za istovremenu obradu većeg broja površina na obradcima većih gabarita i složenije konfiguracije.

14

Sl. 24. Agregatne glodalice

4. 1. MAŠINE U OBRADI TESTERISANJEM Obrada testerisanjem se koristi prvostepeno za realizaciju proizvodnih operacija sečenja

materijala, mada se može koristiti i za izvođenje operacija isecanja i usecanja. Mašine u obradi testerisanjem dele se na:

okvirne - lisnate kružne i trakaste testere

4.1.1. Okvirne lisnate testere Okvirne lisnate testere (sl. 25a) su testere kod kojih se alat (2) postavlja na nosač alata (1).

Alat izvodi pravolinijsko oscilatorno kretanje i istovremeno visinsko pomeranje, kao i odizanje pri povratnom hodu, okretanjem oko osovine A. Time se ostvaruje pomoćno kretanje alata ka obradku (3) uz istovremeno smanjenje trenja materijala i alata pri povratnom hodu.

4. 1. 2. Kružna testera Kod kružnih testera (sl. 25b) alat (1) izvodi glavno i pomoćno kretanje pravolinijsko, čime

se ostvaruje primicanje alata i obradka (2).

15

Sl. 25. Okvirna-lisnata i kružna testera

4. 1. 3. Trakasta testera Trakasta testera (sl. 26.) ima pogonski (3) i vođeni točak (4), preko kojih je prebačena

testera (1) u vidu beskonačne trake. Pomoćno pravolinijsko kretanje se ostvaruje pomeranjem obradka (2) prema testeri.

Sl. 26. Trakasta testera

Osnovne eksploatacijske karakteristike mašina za testerisanje su: koeficijenat preciznosti Cmp i tačnosti Cmpk, pogonska snaga Pm i stepen iskorišćenja , raspon brojeva obrta nmin - nmax, duplih hodova raspon koraka Smin-Smax gabariti predmeta obrade i sl.

5. 1. MAŠINE U OBRADI RENDISANJEM Mašine u obradi rendisanjem-rendisaljke se prema dužini hoda, načinu ostvarivanja

kretanja dele na: kratkohode i dugohode.

a prema pravcu glavnog kretanja na horizontalne i vertikalne. Pored ovih, univerzalnih rendisaljki, posebnu grupu čine specijalne mašine namenjene

izradi zupčanika i specijalnih alata i sl.

165. 1. 1. Kratkohode rendisaljke Kod kratkohodnih rendisaljki (sl. 27) od pogonskog elektromotora (1) kretanje se

posredstvom prenosnika (2) i mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje, prenosi na noseću konzolu (3). Na konzoli se nalazi nosač alata (4) koji prihvata rezni alat (5). Time je obezbeđeno glavno pravolinijsko kretanje. Na radnom stolu (6), koji posredstvom mehanizma pomoćnog kretanja obezbeđuje izvođenje pomoćnog kretanja, nalazi se obradak (7).

Sl. 27. Šema kratkohodne rendisaljke

5. 1. 2. Dugohode rendisaljke Kod dugohodih rendisaljki (sl. 28) princip rada je sličan, stom razlikom što glavno

pravolinijsko kretanje izvodi radni sto (1) sa obradkom (2), a pomoćno nosač alata (3).

Sl. 28. Šema dugohodne rendisaljke

5. 1. 3. Vertikalne rendisaljke Vertikalna rendisaljka (sl. 29) spada u grupu kratkohodih rendisaljki. Nosač alata (4) sa

alatom se posredstvom klizača (3) kreće naniže pri radnom i naviše pri povratnom hodu. Obradak (1) se postavlja na radni sto (2), koji je načešće izveden kao obrtni sto na klizaču sa mogućnošću uzdužnog i poprečnog pomeranja.

17

Sl. 29. Šema vertikalne rendisaljke

6. 1. MAŠINE U OBRADI PROVLAČENJEM Mašine u obradi provlačenjem-provlakačice se razvrstavaju prema nameni na provlakačice

za: unutrašnje spoljašnje provlačenje

a prema pravcu kretanja alata i nameni na: - horizontalne - vertikalne 6. 1. 1. Vertikalne provlakačice Vertikalne provlakačice za unutrašnje provlačenje (sl. 30) su najčešći vid konstrukcije

mašina za unutrašnje provlačenje.

Sl. 30. Šema vertikalne provlakačice za unutrašnje provlačenje

Predmet obrade (7) se postavlja na radni sto mašine (2), a alat se u početnoj fazi obrade,

postavlja u zadnji vodeći deo mašine (1). Alat se posredstvom zadnjeg vodećeg dela dovodi u radnu poziciju, kada prednji prihvati deo (4) prihvata alat. Zahvaljujući pogonskom sistemu mašina (elektromotoru -5, prenosnom sistemu -6 i mehanizmu za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje) prednji vodeći deo mašine dobija neophodna kretanja i vučnu silu mašina potrebnu za realizaciju procesa obrade. Po završetku procesa rezanja, predmet obrade se skida sa radnog stola i alat vraća u početnu poziciju.

18Osnovne eksploatacijske karakteristike mašina u obradi provlačenjem su: koeficijent preciznosti Cmp i tačnosti Cmpk

maksimalna vučna sila mašine maksimalna brzina provlačenja maksimalni hod alata gabariti predmeta obrade i sl. 6. 1. 2. Horizontalne provlakačice Horizontalne provlakačice za unutrašnje provlačenje (sl. 31) rade na sličnom principu,

stom ratlikom što je kretanje alata (2) u horizontalnom pravcu i što je neophodno obezbediti odgovarajući sistem za prihvatanje i stezanje predmeta obrade (1).

Horizontalne mašine za provlačenje obezbeđuju mogućnost kontinualnog rada nepokretnim alatom, ako se predmeti obrade postave na obrtni sto ili beskonačnu traku (sl. 32).

Sl. 31. Šema horizontalne provlakačice za unutrašnje provlačenje

Sl. 32. Šema provlačenja na mašinama sa obrtnim stolom i beskonačnom trakom

7. 1. MAŠINE U OBRADI BRUŠENJEM Mašine u obradi brušenjem se najčešće dele prema nameni na brusilice za:

spoljašnje i u nutrašnje kružno brušenje ravno brušenje brušenje bez šiljaka specijalno brušenje (oštrenje alata, brušenje navoja, brušenje zupčanika i sl.)

7. 1. 1. Brusilice za spoljašnje kružno brušenje Kod brusilica za kružno spoljašnje brušenje (sl. 33) tocilo (1) se nalazi na nosaču glavnog

vretena. Tocilo izvodi glavno obrtno kretanje i ima mogućnost radijalnog primicanja ka obradku (2). Predmet obrade se steže između šiljaka, pri čemu nosač levog šiljka ima ugrađen prenosnik za proemenu broja obrtaja obratka. Nosači šiljaka se nalaze na uzdužnom klizaču radnog stola (3) koji ostvaruje aksijalno pomoćno kretanje. Uzdužni klizač ima mogućnost zaokretanja u horizontalnoj ravni čime je obezbeđeno brušenje i koničnih površina. Ove brusilice obezbeđuju kružno spoljašnje brušenje sa asijalnim i radijalnim korakom.

19

Sl. 33 Brusilice za spoljašnje kružno brušenje

7. 1. 2. Brusilice za unutrašnje brušenje Kod brusilica za unutrašnje brušenje (sl. 34) na nosaču glavnog vretena (1) nalazi se

glavno vreteno sa tocilom (2), dok se obradak (3) postavlja u steznu glavu (4) agregata za pomoćno kretanj (5). Kod ovog tipa brusilica obradak izvodi pomoćno obrtnio kretanje, a nosač glavno vretena pomoćno pravolinijsko kretanje.

Sl. 34. Brusilice za unutrašnje brušenje

7. 1. 3. Brusilice za brušenje bez šiljaka Brusilica za brušenje bez šiljaka (sl. 35) spada u brusilice za spoljašnje kružno brušenje.

Radno tocilo (1) obezbeđuje uklanjanje viška materijala, dok vodeće tocilo (2) obezbeđuje potrebnu brzinu (koči obradak da se nebi okretao brzinom tocila) i aksialno pomeranje obradka (3). Obradak je postavljen između radnog i vodećeg tocila na podupirač (4).

20

Sl. 35. Brusilice za brušenje bez šiljaka

7. 1. 4. Brusilice za ravno brušenje Brusilice za ravno brušenje koturastim tocilom (sl. 36) koristi koturasto tocilo (1)

postavljeno na nosač alata (2), koji obezbeđuje vertikalno pomeranje tocila radi primicanja tocila obradku (3) i regulisanja dubine rezanja. Na uzdužnom klizaču (4) nalazi se radni sto sa obradkom, postavljenjim obično na elektromagnetni stezač.

Sl. 36. Brusilice za ravno brušenje

7. 1. 5. Brusilice za oštrenje alata Spadaju u specijalne brusilice namenjene brušenju novih i oštrenju pohabanih alata. Kod

univerzalne brusilice za oštrenje alata (sl. 37) tocilo (1) se postavlja na nosač alata (2), koji obezbeđuje zaokretanje tocila oko vertikalne ose i postavljanje tocila u pravcu tangente na rezni klin alata, koji se nalazi između šiljaka (3) i (4). Nosač (5) šiljka (3) može biti izveden i u vidu podeonog aparata koji obezbeđuje deljenje i izvodi lagano obrtno kretanje u zavisnosti od uzdužno aksijalnog kretanja klizača (6).

21

Sl. 37. Univerzalna brusilica za oštrenje alata

7. 1. 6. Mašine za glačanje Mašine za glačanje se razvrstavaju prema postupku obrade na mašine za: lepovanje i

superfiniš, honovanje i poliranje.

Sl. 38. Mašina za lepovanje

Kod mašina za lepovanje (sl. 38) između diskova (1) i (2) se nalazi kavez (3) sa predmetima obrade. Pogonski sistem obezbeđuje neophodna kretanja, a potrebna sila priljubljivanja gornjeg diska uz predmete obrade posredstvom hidrauličkog ili mehaničkog uređaja.

Kod mašina za superfiniš obradu (sl. 39) osnovni cilj obrade je obezbeđenje visokog kvaliteta površina, a ne i tačnosti obrade. Režim rada se tako definiše da nijedno zrno brusnog materijala ne pređe dva puta isti put do predmeta obrade.

22

Sl. 39. Šema postupka superfiniš obrade

Mašina za honovanje (sl. 40) se koristi najfiniju obradu unutrašnjih površina. Kao alat

koristi se glava za honovanje (1) u vidu cilindričnog dela sa umetnutim elementima izrađenim od najfinijeg brusnog materijala.

Sl. 40. Mašina za honovanje

Mašine za poliranje su obično jednostavne konstrukcije. Na radnom vretenu mašine nalazi

se disk za poliranje koji se okreće velikom brzinom. Mašina je opremljena i uređajem za usisavanje prašine nastale u procesu obrade. Pored klasičnih mašina koriste se i mašine sa dva diska, gde je vodeći disk obložen plutom.

8.1. OBRADNI I FLEKSIBILNI TEHNOLOŠKI SISTEMI

U savremenim proizvodnim uslovima spajaju se aktivnosti projektovanja, konstruisanja, tehnološke razrade, pripreme proizvodnje, izrade i kontrole proizvoda u cilju dobijanja potpuno automatizovanih fabrika (sl.41.). Primena računarskih tehnologija (c-tehnologija) na primer CAD, CAPP, CAM CIM tehnologija sistema upravljanja obradnim centrima, savremenih metroloških i manipulacionih sistema predstavnja novi vid, povećanja stepena fleksibilnosti i automatizacije pojedinačne, maloserijske i serijske proizvodnje posebno sistema kao što su:

numerički upravljane mašine alatke – NUMA obradni centri fleksibilne tehnološke ćelije, centri i stanice fleksibilni tehnološki sistemi i transfer linije i fleksibilne automatizovane fabrike

23

Sl. 41. Kompjutersko upravljanje procesom izrade proizvoda

Fleksibilne automatizovane fabrike su najviši nivo razvoja tehnoloških sistema i

predstavljaju tehnološke sisteme budućnosti. To su fabrike građene prema konceptu kibernetske automatizacije, svih funkcija proizvodnog procesa.

8.1.1. Sistemi upravljanja obradnim centrima Savremeni obradni i fleksibilni tehnološki sistemi visokog nivoa automatizacije, su sistemi

zasnovani na primeni C-tehnologija.To su sistemi čiju osnovu gradnje čine: NC (Numerical Control)-numeričko upravljanje, CNC (Computer Numerical Control) - kompjutersko numeričko upravljanje, DNC (Direct Numerical Control) - direktno numeričko upravljanje, PLC (Programmabile logic Control) - programabilno logično upravljanje, AC (Adaptive Control) - adaptivno upravljanje, CAD/CAM (Computer Aided Desing / Computer Aided Manufakturing) -

konstruisanje i proizvodnja pomoću računara

8.1.2. NC (NU) upravljanje Naziv NC (NU-numeričko upravljanje) alatnih mašina potiče od činjenice da se upravljanje

ostvaruje preko programa sastavljenih od naredbi definisani numeričkim veličinama (0 i 1). NC izvorni program sadrži naredbe za upravljanje kretanjem izvršnih organa mašine i pomoćnim funkcijama i aktivnostima (režim obrade, obrtanje radnog stola, pozicioniranje, automatska izmena alata, uključenje i isključenje dovoda SHP i td.). NU alatna mašina (sl.42.1.) predstavlja sistem sastavljen od četiri podsistema:

alatne mašine mernog sistema pogonskog sistema i upravljačke jedinice.

24

Sl.42.1. Strukturni elementi NU alatne mašine

Pogonski sistem, merni sistem i upravljačka jedinica se, u užem smislu, posmatraju kao sistem upravljanja alatnom mašinom. Upravljanje se izvodi na tri načina (sl.42.2.): poziciono-koordinatno (tačka po tačka), po pravoj liniji i po konturi ili konturno (funkcionalno) upravljanje.

Sl. 42.2. Principi upravljanja NU mašinama

8.1.3. Obradni centri Obradni centi (sl.43.1.) su bazirani na konceptu koncentracije proizvodnih operacija i

odlikuju ih visoka fleksibilnost i produktivnost obrade.Koncentracija operacija podrazumeva mogućnost istovremene obrade struganjem, glodanjem, bušenjem itd.

Osnovne karakteristike obradnih centara su obrada delova složene konfiguracije sa minimalnim brojem stezanja, automatski ciklus obrade (izmena alata i izbor režima obrade), paralelno odvijanje različitih zahvata (postavljanje i stezanje predmeta obrade se izvodi u toku obrade), numeričko upravljanje pracesom obrade i sl.

Klasifikacija centara se izvodi prema vrsti glavnog kretanja (sa obrtnim i pravolinijskim kretanjem), broju radnih vretena (jednovreteni, dvovreteni i viševreteni), načinu smeštaja alata (sa revolverskom glavom, magacinom alata, magacinom delova i kombinovanim magacinom), načinu izbora alata (sa redoslednim ili automatskim izborom) itd.

25

Sl. 43.1. Obradni centar

Sl. 43.2. Vertikalni obradni centar sa revolverskom glavom

Sl. 43.3. Obradni centar sa magacinom alata u obliku lančanika

26

Sl. 43.4. Obradni centar sa magacinom alata u obliku doboša

9.1. MAŠINE ZA OBRADU DEFORMACIJOM

Obrada deformacijom izvodi se na mašinama čija se podela vrši prema tipovima mašina, a ne prema vrstama obrade;pošto se na jednoj istoj mašini mogu izvoditi različite operacije.Tako se na nekim presama može vršiti kovanje, presovanje, probijanje, izvlačenje idr, a u zavisnosti od alata koji se koristi na mašini.

Kovanje u kalupima se izvodi na čekićima, presama (krivajne, frikcione i hidraulične), i drugim specijalnim mašinama za kovanje.Proces kovanja na kovačkim čekićima i kovačkim presama se razlikuje usled razlike u karakteru dejstva radnih organa mašina, kao posledica različite brzine njihovog kretanja (kod čekića oko 10 m/sec, krivajnih presa do 0.5 m/sec i kod hidrauličkih presa do 0.3 m/sec), kod čekića udarno, a kod presa statičko dejstvo.

9.1.1. Mašine za obradu kovanjem-čekići Princip rada čekića zasniva se na korišćenju mase M (malja čekića).Ova kinetička energija

se većim delom pretvara u deformacioni rad, a manjim delom gubi u elastičnim deformacijama elemenata mašina kao i izazivanju potresa nakovnja i temelja mašine.

Čekići za kovanje, prema načinu pokretanja malja mogu biti: čekići sa amortizacijom udara čekići sa vazdušnim pogonom i dr.

9.1.2. Vazdušni čekići Kod ovih čekića vazduh služi za pokretanje malja i za amortizaciju udaraca.Način rada

vazdušnih čekića sa sopstvenim kompresorom prikazana je na (sl.44.1.) . Za pogon radnog klipa 4 koji se kreće u svom cilindru 3 i tako ostvaruje radni i povratni hod malja čekića 9 koristi se poseban kompresor koji čini celinu ove mašine.

27

Sl.44.1.Vazdušni čekić sopstvenim kompresorom;

Klip kompresora 2 koga pokreće krivajni mehanizam 7 kreće se oscilatorno u cilindru 1

sabijajući vazduh i usmeravajući ga u određenom smeru. Pri radnom hodu sabijeni vazduh ulazi u radni cilindar 3 sa gornje strane radnog klipa 4 i tako stvara silu sabijanja. Pri kratanja klipa kompresora 2 na dole sabijeni vazduh ulazi u radni cilindar 3 ispod klipa 4 i tako podiže klip naviše. Upravljanje rada čekića se ostvaruje pritiskivanjem na papuču 13 i tako preko dvokrake poluge 12 i 11 deluje na rad ventila 5 i 6 pomoću kojih se reguliše režim rada čekića.

Sl. 44.2. Sklopni crtež vazdušnog čekića sa sopstvenim kompresorom

9.1.3. Frikcione prese U zavisnosti od konstrukcije frikcionog prenosnika razlikuju se frikcione prese sa dva

diska, sa tri diska i frikcione prese bez diskova. Na (sl.45.) prikazana je kinematska struktura frikcione prese.Sa kaišnog prenosnika prenosi

se kretanje na horizontalno vratilo I na kome se nalaze dva frikciona točka 1 i 2. Prema položaju ovih točkova na šemi (povratni hod), prenosi se kretanje sa frikcionog točka 2 na horizontalni točak 3. Točak 3 ima veliku masu i obavlja ulogu zamajca. Kretanje sa frikcionog točka 2 na zamajac 3 prenosi se otporom protiv klizanja.

28

Sl. 45. Kinematska struktura frikcione prese sa dva diska

Za zamajac 3 vezano je zavojno vreteno 4 koje se kreće u odgovarajućoj zavojnici na

horizontalnom nosaču A tela mašine. Za dalji deo zavojnog vretena pričvršćen je pritiskivač 5 prese i to tako, da se pri okretanju vretena pritiskivač kreće vertikalno bez okretanja. Hod pritiskivača se ograničava graničnicima 6 i 7 koji se mogu podešavati. Sistemom poluga 8, 9, 10, 11 i 12 vrši se komandovanje rada prese, odnosno priljubljivanje frikcionih točkova 1 ili 2, čime se ostvaruje radni hod naniže odnosno podizanje u gornji položaj. Ovo se može izvoditi pri automatskom radu ili ručno primenom papučice 12.

9.1.4. Ekscentarske prese Ove prese imaju kao pogonski mehanizam ekscentar sa promenjivim ekscentiricetom.

Ekscentarske prese dozvoljavaju promenu hoda u dosta širokim granicama.Važan pogonski element prese je spojnica, koja omogućava brže puštanje u rad prese i njeno zaustavljanje. Na (sl.46.) prikazana je dispozicija i izgled ekscentarske prese sa ekscentrom na konzoli glavnog vratila.

Sl. 46. Dispozicija a) i izgled b) ekscentarske prese

299.1.5. Hidrauličke prese Prese sa hidrauličkim pogonom nalaze danas sve veću primenu pri obradi materijala

deformacijom, a naročito za velike deformacione sile. Princip rada hidrauličnih presa, zasniva se na Paskalovom zakonu, po kome se pritisak, koji

deluje u jednom pravcu na tečnost, ravnomerno prenosi na sve strane. Na (sl.47.1.) vidi se primena ovog tipa na hidraulične prese. U cilindru 1 nalazi se klip 2 čiji donji deo prelazi u pritiskivač prese. Cilindar 1 prese vezan je preko cevi 3 sa malim cilindrom 4 u kome je mali klip 5. Ako se na klip 5 deluju relativno malom silom F1 pritisak na tečnost :

Sl. 47. Princip rada hidraulične prese

p=1

1

A

F=

4

d

F21

1

=

21

1

d

F4

ovaj pritisak po Paskalovom zakonu, delovaće na klip 2 na koji će tada delovati sila

F2=pA2=F1 21

22

d

d

Prema tome se sa relativno malom silom F1 može proizvesti sila deformisanja F2 koja je veća od F1 u odnosu kvadrata prečnika (ne uzimajući gubitke). Kod hidrauličnih presa, koje služe za plastičnu deformaciju materijala, proizvodi se sila F1 na različite načine, te se prema načinu pogona hidraulične prese dele na:

prese sa direktnim pogonom prese sa akumulatorom tečnosti pod pritiskom

Pogonski sistem za direktan pogon sastoji se iz pumpe visokog pritiska.Pumpa dobija od elektromotora i iz rezervoara tečnosti crpi tečnost i potiskuje je direktno ka presi. Radni fluid na putu ka cilindru prese prolazi kroz sistem ventila kojima se reguliše njen pravac kretanja, protok i sl.

Ako su prese sa akumulatorom tečnosti zadatak akumulatora je konstantna vrednost pritiska na izlazu iz akumulatora, odnosno na ulazu u sistem ventila prese.

30

2.0. REZNI ALATI Čovek je od davnina boreći se za svoj opstanak bio prinuđen da izrađuje određene

predmete, a kasnije i da sa njima obrađuje zemlju (neolit). Kasnije je za ostvarivanje svojih aktivnosti bio prinuđen da koristi određena sredstva, kao što su oruđa za obradu zemlje, kamene sekire noževi i td. Razvoj ovih sredstava bio je na nivou čovekovog razvoja. Znači da se razvojem ljudskog društva razvijao asortiman i oblik oruđa za rad za opstanak ljudi.

Istorijski razvoj društva uopšte a posebno tehnološki imali su i imaju veliki uticaj na usavršenje oruđa i alata.

Progres i usavršenje alata za obradu rezanjem u poslednjih 50 god. doživljava veliki zamah. Ovo se tumači težnjom da se radi brže bolje i jeftinije što je bez alata nemoguće.

U razvoju alata nije samo konstrukcija doživele promene, već i materijal za izradu alata. Radi upoređenja uzimamo primer strugarskog noža, kod koga se postojanost i produktivnost rada povećala za oko 30 puta, pojavom tvrdih metala i keramičkih pločica. Danas se nijedna proizvidnja veliko serijska, serijska ili maloserijska ne može ni zamisliti bez kvalitetnog alata. Veliki značaj alata u proizvodnji ukazuje na potrebu njegovog osmatranja sa stanovišta učešća u troškovima proizvodnje, koji dostižu cifru od oko 6% vrednosti troškova. Moderniji način proizvodnje i u našoj zemlji uslovio je porast primene alata. Pored toga što postoje specijalizovane fabrike za proizvodnju alata u zemlji još uvek se znatan procenat alata uvozi.

Ako bi hteli da napravimo rezime o značenju alata u industriji moglo bi se reći da kvalitetni alati treba da omoguće:

1. Brži, produktivniji i sigurniji rad uz smanjenje mašinskog i pomoćnog vremena izrade.

2. Punu zamenjivost urađenih delova koji se proveravaju mernim i kontrolnim alatom. 3. Lak i bezbedan način stezanja i postavljanja dela koji se obrađuje. Oblast reznog alata je veoma širok, ali naše interesovanje u ovoj oblasti odnosiće se

isključivo na rezni alat u obradi struganjem tj. strugarski rezni alat. U tom smislu sva razmatranja oko geometrije, kao i u pogledu konstrukcije reznog alata,

biće strugarski alati kako standardni tako i specijalni.

2.1. MATERIJALI ZA REZNE ALATE Osnovne karakteristike materijala za rezne alate i njihova podela Rezni alati pri obradi su izloženi mehaničkim i termičkim naprezanjima pod dejstvom

otpora rezanja i razvijene toplote u zoni rezanja. Pri tome su najčešće i mehanička i termička naprezanja promenljivog karaktera usled promene veličine otpora rezanja (npr. radi promene dubine rezanja ili usled prekidnosti procesa kao kod prekidnog rezanja) i promene temperature rezanog dela alata. Promenjiva mehanička naprezanja izazivaju zamor materijala i krzanje sečiva alata, dok promenjiva termička naprezanja prouzrokuju pojavu zaostalih napona koji takođe izazivaju naprsline na sečivu alata i njegovo krzanje i razaranje.

Usled intezivnig mehaničkog opterećenja i trenja između grudne površine alata i strugotine kao i leđne površine alata i materijala obradka, nastaje u procesu rezanja habanje alata, odnosno zatupljenje reznih elemenata.

Materijali za rezne alate treba da imaju sledeće osobineu vezi sa pomenutim uslovima rada, da bi obezbedili reznu sposobnost i ogovarajuću postojanost treznim alatima:

a) visoku tvrdoću i sposobnost zadržavanja tvrdoće pri povišenim temperaturama rezanja(zadržavanje rezne sposobnosti),

b) visoku otpornost na habanje(naročito pri povišenim temperaturama), c) dovoljnu čvrstoću i žilavost (čvrstoća na savijanje i čvrstoća sečiva), d) dobre tehnološke karakteristike(dobra obradljivost pri obradi deformasijom i rezanjem,

posebno pri završnoj obradi brušenjem i pri oštrenju).

31Sve ove osobine alatnih materijala nemoguće je istovremeno ostvariti kod jednog

materijala, a posebno visoku tvrdoću i istovremeno i dobru žilavost. Međutim, teži se da alatini materijal ima što veću tvrdoću i otpornost na habanje, uz istovremeno što veću žilavost.

Danas se za rezne alate primenjuje sledeće četiri grupe materijala: 1) Alatni čelici (ugljenični, niskolegirani i visoko legirani brzorezni čelici), 2) Tvrdi metali, 3) Alatna(rezna) keramika i 4) Super tvrdi materijali (prirodni i sintetički dijamant). Prema stanju u 1975 godini procenjeno je da je težinski udeo pojedinih vrsta alatnih

materijala bio: 66% brzorezni čelici, 32% tvrdi metali i 2% alatna keramika i super tvrdi materijali. Međutim, udeo izražen težinom skinute strugotine pri obradi je bio: oko 68% kod tvrdih metala, 28% kod brzoreznog čelika i 4% ostalih alatnih materijala.

Kako se vidi, najveća je primena kod reznih alata dve vrste alatnih materijala-brzoreznih čelika i tvrdih metala, s tim da je primena tvrdih metala u stalnom porastu. Udeo ova dva alatna materijala je različit kod pojedinih vrsta alata:brzorezni čelici se pretežno koriste kod alata za prekinuto rezanje(bušenje, glodanje i rendisanje), odnosno tvrdi metali kod alata za neprekidno rezanje. U tabeli 1.1. prikazan je orijentacioni udeo brzoreznog čelika i tvrdog metala kod pojedinih vrsta obrade.

Približna ocena rezne sposobnosti alatnih materijala vrši se preko tvrdoće i žilavosti i

njihove zavisnosti od temperature. Tvrdoća je najmanja kod alatnih čelika a raste idući ka tvrdim metalima, alatni keramici i najveća je kod supertvrdih materijala. Na sledećoj slici prikazana je zavisnost tvrdoće HV od temperature za pojedine vrste alatnih materijala (1-ugljenični alatni čelici, 2-brzorezni čelik, 3, 4, 5-tvrdi metali različitog kvaliteta i 6-alatna keramika).

Brzorezni čelici Nelegirani alatni čelici se retko danas primenjuju za izradu reznih alata za obradu metala,

izuzev kod alata koji rade sa malim brzinama rezanja (ručni ureznici, razvrtači). Jedan od tih čelika je npr. Č 1943 (1,2%C) koji ima tvrdoću posle termičke obrade od 6566 HRC. Takođe se i niskolegirani alatni čelici primenjuju ređe, i to kod obrade metala malim brzinama rezanja(burgije, alati za navoj, razvrtači) i kod alata za obradu drveta. Ovi čelici sadrže manje količine legirajućih lemenata (Cr, V, W, Mn). Nekoliko domaćih niskolegiranih alatnih čelika su: Č6840 (1,2%C, 0,2%Cr, 1%W, 0,1%V); Č4141(1,15%C, 0,7%Cr, 0,1%V).

U grupi alatnih čelika najvažniji su i najviše u primeni visokolegirani(brzorezni) čelici, koji sadrže veći procenat legirajućih elemenata:hroma (Cr), volframa (W), molibdena (Mo), vanadijuma (V) i kobalta (Co). Pri tome osnovne karakteristika brzoreznog čelika (tvrdoća, otpornost na habanje na povišenoj temperaturi i dr.) zavise od hemijskog sastava. Sadržaj ugljenika u brzoreznim čelicima je u granicama: 0,71,4% a hroma oko 4%, dok se sadržaj pomenutih legirajućih elemenata kreće u granicama 218%W, 19%Mo, 14%V i do 15%Co. Brzorezni čelici sa povišenim sadržajem volframa imaju normalnu otpornost na povišenim

Tabela 1.1

32temperaturama (klasični brzorezni čelik je sa 18%W, 4%Cr, !%V koji je dominirao do II svetskog rata). U novije vreme su sve šire u primeni molibdenski brzorezni čelici sa smanjenim sadržajem volframa, a među njima je prvi razvijen brzorezni čelik sa 6%W, 5%Mo i 2%V (simbolička oznaka S6-5-2). Njega takođe karakteriše normalna otpornost na povišenim temperaturama ali ima veću žilavost od W-brzoriznih čelika. Brzorezni čelici povišene otpornosti na visokim temperaturama sadrže veću količinu vanadijuma(do 4%V), dok brzorezni čelici visoke otpornosti na povišenim temperaturama imaju povećan sadržaj Mo; V; Co. Pri tome se istovremeno povećava i sadržaj ugljenika (do 1,4%C). Poslednji se nazivaju i brzorezni čelici visoke proizvodnosti (ili super-brzorezni čelici), jer omogućavaju obradu sa povišenim brzinama rezanja. Treba naglasiti da se pri povećanju sadržaja V istovremeno povećava i osetljivost na pojavu defekta pri bušenju, dok se sa porastom sadržaja Co povećava krtost (smanjuje žilavost) brzoreznog čelika. Iako klasifikacija brzoreznih čelika na volframske, vanadijumske, molibdenske i kobaltove nije danas potpuno opravdana, uočava se moguća podela na četiri podgrupe prema sadržaju legirajućih elemenata:

- brzorezni čelici sa 18% W (bez i sa sadržajem Co) - brzorezni čelici sa 12% W i sa povišenim sadržajem V i Co - brzorezni čelici sa oko 6% W i sa povišenim sadržajem Mo i Co - brzorezni čelici sa oko 2% W i sa visokim sadržajem Mo i povišenim sadržajem Co. Brzorezni čelici se koriste za izradu svih vrsta alata, a najčešće kod alata za obradu otvora

(burgije, proširivači, razvrtači), alati za navoj, glodala manjih dimenzija, noževa za rendisanje i provlakača. Kvalitet reznih alata od brzoreznog čelika znatno zavisi od pravilnog izvođenja termičke obrade, a u cilju povišenju rezne sposobnosti alata u primeni su u različiti postupci termohemijske obrade (najčešće nitriranje). Poslednjih godina razvijen je postupak proizvodnje brzoreznih čelika na bazi metalurgije praha, kod koga se rastopljeni metal pretvara u prah koji se zatim podvrgava presovanju pri visokom pritisku i temperaturi oko 1150C. Posle presovanjaizvodi se obrada deformisanjem u cilju dobijanja polufabrikata željenog oblika i dimenzija i poboljšanja osobina, naročito žilavosti i poboljšanja obradivosti pri bušenju.

Tvrdi metali Tvrdi metali kao materijali za rezne alate koristi se u obliku pločica različitog oblika i

dimenzija koje se izrađuju presovanjem mešavine karbida volframa, titana, tantala, niobija (Wc, TiC, TaC, NbC) i cobalta (Co) kao vezivnog sredstva, zatim se sinteruje u zaštićenoj atmosferi ili u vakumu na temperaturi od 13001600C. Pri tome se sadržaj karbida kreće u granicama 8095% a sadržaj kobalta od520%.

Fizičko-mehaničke karakteristike(tvrdoća, žilavost, toplotna izdržljivost, otpornost na habanje i rezna sposobnost) mogu se menjati u relativno širokim granicama u zavisnosti od sastava i strukture tvrdog metala. U odnosu na brzorezne čelike tvrdi metali imaju veću tvrdoću i otpornost na habanje kao i toplotnu izdržljivost(preko 1000C) ali i manju žilavost. Razlikuju se dve osnovne grupe tvrdih metala u zavisnosti od sadržaja WC i to:

tvrdi metali sa velikim sadržajem volframkarbida(WC+Co) i nepoznatim dodatkom ostalih karbida, koji se koriste kod obrade tvrdih i krtih materijala.

Tvrdi metali na bazi karbida WC, TiC, TaC(povišen sadržaj karbida TiC i TaC), koji se primenjuje kod obrade žilavih materijala.

Prema ISO standardu tvrdi metali su razvrstani na tri osnovne grupe, sa više kvaliteta u

svakoj od njih i to: 1. P (P01, P03, P05, P10, P20, P25, P30, P40, P50) 2. M (M10, M20, M30, M40) 3. K (K01, K05, K10, K20, K30, K40). Grupa P je namenjena za obradu žilavih materijala(čelik, mesing i drugi), grupa K za

obradu tvrdih i krtih materijala(sivi liv, čelični liv i drugi) grupa M predstavlja prelaznu vrstu. U svim slučajevima, sa povećanjem broja u oznaci smanjuje se sadržaj karbida a povećava sadržaj kobalta i pri tome se smanjuje tvrdoća, a povećava žilavost tvrdog metala.

33Otpornost na habanje raste sa porastom sadržaja karbida TiC i TaC, a pri tome opada

žilavost i raste osetljivost na promenjiva termička naprezanja. Kvaliteti P sa većim sadržajem karbida TiC + TaC primenjuju se za završnu obradu(velika brzina rezanja a mali presek strugotine, mali korak i dubina rezanja:P01P10), dok se kvaliteti sa većim sadržajem WC i Co koristi za grubu obradu (mala brzina rezanja i veliki presek strugotine:P20P50). Isto pravilo važi i za grupe K i M(kvaliteti sa velikom tvrdoćom za završnu obradu, a sa manjom tvrdoćom i velikom žilavošću za grubu obradu).

U razvoju tvrdih metala bila je stalna prisutna težnja za povećanjem rvrdoće i otpornosti na habanje, uz istovremeno povećanje žilavosti. Otpornost na habanje, pri povišenim temperaturama ostvarena je povećanjem sadržaja TiC i TaC kao i smanjivanje veličine zrna. U poslednje vreme su razvijeni i tvrdi metali bez volframa, koji se sastoji od TiC kao karbidne faze i Ni-Mo kao veziva.

Posebno značajno mesto u razvoju tvrdih metala poslednjih godina pripada oslojenim (presvučenim) tvrdim metalima. Postupak se sastoji u nanošenju na osnovu pločicu tvrdog metala vrlo tvrdog sloja tvrdog materijala, kao što je: titankarbid (TiC), titannitrid(TiN), titankarbonitrid Ti(C, N) i aluminijum oksid (Al2O3). Radi manjeg koeficijenta pri kretanju strugotine po grudnoj površini alata manji su otpori rezanja i temperatura rezanja, usled čega se smanjuje opterećenje alata i povećava njegova postojanost. Kvalitet i rezna sposobnost oslojenih pločica zavisi od kvaliteta osnovne pločice tvrdog metala i vrste i kvaliteta tvrdog sloja. Debljina sloja ne sme da bude velika (510m), da bi njegova veza sa osnovnom pločicom bila čvrsta.

Važna karakteristika oslojenih pločica tvrdog metala je univerzalnost primene, jer oslojena pločica jednog kvaliteta može da zameni nekoliko kvaliteta konvekcionalnih pločica tvrdog metala. Svi veći proizvođači tvrdog metala u svetu su razvili oslojenu pločice tvrdog metala, koji se preporučuju kao zamena za određene kvalitete konvekcionalnih tvrdih metala. Na primer:Vrsta tvrdog sloja TiC proizvođač ''Coromant'' oznaka oslojene pločice GC 1025 zamenjuje kvalitete standardnih tvrdih metala P10P35, M10 M20, K10K20. Ili prevlaka TiC+Al2O3 iste firme GC 01 zamenjuje P05P30, M10 M20, K01K20.

Oslojene pločice tvrdog metala obezbeđuju znatno povećanje brzine rezanja u odnosu na neoslojen pločice od tvrdog metala. Nedostatak im je što se ne mogu preoštravati i što im sečiva moraju biti jače zaobljenje da bi se i na sama sečiva naneo sloj tvrdog materijala, usled čega se sa njima ne može izvoditi obrada sa malom dubinom i malim korakom.

Alatna keramika Alatna keramika (rezna keramika)izrađuje se postupkom presovanja praha Al2O3 sa

dodatkom oksida i karbida nekih metala sa naknadnim sinterovanjem na temperaturi 16001800C. Na ovaj način se izrađuju višesečne pločice različitog oblika, koje se najčešće mehaničkim putem pričvršćuju za držač alata. U primeni su dve vrste alatna keramike:mineralokeramika(čista ili oksidna keramika) i mešana keramika(oksidno karbidna keramika). Mineralo-keramika se sastoji od gotovo čistog Al2O3 sa malim dodatkom oksida magnezijuma Mgo ili Cro, koji sprečavaju porast zrna u toku procesu sinterovanja. Obično ima belu boju.

Mešana keramika se sastoje najčešće od oko 60% Al2O3 i 40% karbida volframa(WC), molibdena (Mo2C) ili titan karbida (TiC). Osnovno preimućstva alatne keramike u odnosu na tvrde metale su:

bolja toplotna izdržljivost veća tvrdoća veća otpornost na habanje manji afinitet prema metalima

Najveći nedostatak im je mala žilavost za 24 puta manja od tvrdih metala, radi čega su keramičke pločice veoma osetljive na udarno opterećenje (prekinuto rezanje). Radi toga se ovaj alatni materijal koristi kod neprekidnog rezanja i na mašinama povećane krutosti. Oblast primenjenih brzina rezanja kod mineralo-keramičkih pločica je 100 700 m/min, te je potrebno da i mašine imaju odgovarajuće brojeve obrtaja.

34Supertvrdi materijali Grupa super tvrdih materijala, koji se primenjuju za rezne alate obuhvata prirodni i

sintetički dijamant i kubni nitrid bora(borozan, elbor). Pri tome se ovi materijali odlikuju vrlo velikom tvrdoćom i otpornošću na habanje i niskom žilavošću.

Prirodni dijamant se primenjuje kod reznih alata u obliku mono kristala i to kod fine obrade na strugu sledećih materijala:laki i obojeni metali i njihove legure, tvrda guma, plastične mase, nemetalni materijali. Ne preporučuje se za čelike i sivi liv, kao i legura na bazi nikla i titana.

Sintetički dijamant i kubni nitrid bora dobijaju se procesom sinteze (visoki pritisci i temperature) od grafita odnosno nitrida bora. Zahvaljujući osvajanju proizvodnje ovih materijala naglo je proširena oblast primene kod obrade teškoobradivih materijala.

Pored primene za izradu tocila, koristi se i kod alata sa definisanom geometrijom sečiva (jednosečni i višesečni). Međutim ređe su u primeni monokristalna zrna sintetičkog dijamanta i kubnog notrida bora, i to samo kod alata za završnu obradu pri neprekidnom rezanju.

U poslednje vreme široko se primenjuju polikristalni dijamant i polikristalni kubni nitrid bora, na taj način što se na pločicu tvrdog metala nanosi procesom sinteze sloj sitnih kristala ovih materijala. Na ovaj način se znatno povećava žilavost te se mogu koristiti i kod obrade sa većim presekom strugotinei pri prekidnom rezanju.

Oblast primene polikristalnih dijamanata je ista kao i prirodnog dijamanta. Na tržištu se pojavljuju pod različitim nazivima u zavisnosti od proizvođača (''Combax''-General Elektrik, ''Polybloc'' -Winter, ''Karobonado'' i ''ballas'' – SSSR i drugi).

Kubni nitrid bora ima nešto manju tvrdoću od dijamanta, veću toplotnu izdržljivost i inertan je prema gvožđu i njegovim legurama, te je pogodan za obradu ovih materijala (čelici, sivi liv) naročito za tocila za brušenje teško obradivih čelika.

2.2. OSNOVNA GEOMETRIJA REZNOG ALATA Opšte je poznata činjenica da eksploatacijski i tehnološke karakteristike reznih alata u

velikoj meri zavise od njihove geometrije reznog klina. Zbog toga se pri konstruisanju reznih alata mora posvetiti posebna pažnja njenom pravilnom izboru. Elemente geometrije alata je potrebno održavati nepromenjene u toku eksploatacije odnosno pri preoštravanju pohabanog alata. Često se međutim javlja potreba da se u toku eksploatacije alata menja postojeća geometrija, bilo zbog poboljšanja njegovih reznih osobina bilo zbog promene uslova obrade.

Da bi se ovi uslovi (zahtevi) uspešno ispunili neophodno je poznavati uticaje pojedinih elemenata geometrije alata na procese rezanja, razvoj procesa habanja na tehnološku tačnost obradka. Ovo je utoliko važnije što pojedini geometrijski elementi imaju u toku procesa rezanja suprotan uticaj na rezne osobine alata i tačnost obrade, taka da se moraju naći određeni kompromisi za svaki konkretan slučaj uzimajući u obzir postavljene zahteve.

a) ortogonalno rezanje b) koso rezanje

Alati za obradu rezanjem u većini slučajeva u svo osnovnom obliku imaju zajednički geometrijski oblik tj. rezni klin što znači da se osnovni elementi, površine uglovi i drugo postavljaju kod svih vrsta reznih alata.

U zavisnosti od položaja rezne ivice u odnosu na pravac kretanja alata imamo: a) ortogonalno normalno rezanje kod koga je rezna ivica upravna na kretanje alata b) koso rezanje kod koga je rezna ivica u odnosu na kretanje alata pod nekim uglom.

Rezni alat

Obradak

35

Glava noža

Telo noža

LeviDesni Svaki strugarski nož u osnovi ima dva dela glavu i telo noža. Postoje levi i desni noževi,

vrsta se određuje pravcem palca. Palac pokazuje pravac oštrice.

Rezni klin je ograničen dvema osnovnim površinama i to grudnom površinom koja

predstavlja površinu po kojoj klizi odvojena strugotina, i leđna površinom koja je okrenuta prema tek obrađenoj površini obradka.

Položaj grudne površine reznog klina prema unapred utvrđenoj osnovnoj ravni definisana je grudnim uglom . Leđni ugao definiše položaj leđne površine prema ravni normalnoj na osnovnu ravan. Ugao između grudne i leđne površine naziva se ugao klina i obeležava se sa . U preseku između grudne i leđne površine formira se rezna ivica, odnosno glavno sečivo.

Najviše rasprostranjeni oblici vrha reznog klina su oštri ili zatupljeni sa fazetom. Pored uglova , , rezni deo strugarskog noža karakterišu još i sledeći elementi. Pomoćna leđna površina okrenuta prema površini obradka, koji je alat već obradio.

Između ovih uglova može se uspostaviti sledeća zavisnost. tga = tg cos-tgsin tgr= tgsin+tgcos tg = tgacos+tgrsin ctga= ctgcos-tgsin ctgr= ctgsin+tgcos ctg = ctgacos+ctgrsin

Presek A-A

36Ugao može biti negativan i pozitivan. Negativan ugao primenjuje se radi povećanja

oštrice kao i povećanje kvaliteta obrađene površine. Može da se kreće (-530) zavisno od vrste materijala.

Negativni grudni ugao primenjuje se radi povećanja veka trajanja oštrice, tako da se može

vek povećati i tri puta. Pri konstrukciji radnog dela alata konstruktor mora da odredi tačne uglove rezanja. U tom

cilju on utvrđuje tačnu kinematiku rezanja. U osnovi kod struganja postoji kretanje predmeta obrade tj. okretanje i kretanje noža u dva pravca. Relativno kretanje oštrice stvara zavojnicu u predmetu obrade. Posmatrajući ovo kretanje dolazi se do kinematske šeme rezanja a time i do analize stvarnih uglova rezanja. trajektorija

S obzirom na bližu namenu alati se dele na alate za obradu bez odvajanja strugotine i alate

za odvajanje strugotina. Alat bez ovajanja strugotine su:livački alati, kovački alati, alati za zakivanje i izradu kotlova, alati za sečenje i plastičnih deformacija.

Alati za odvajanje strugotine su:strugarski noževi, noževi za rendisanje, turpije, burgije za bušenje i navojne burgije, upuštači, zabušivači, glodala, alat za testerisanje, alat za provlačenje, alat za bušenje, kombinovani alat, specijalni alat.

Prema načinu korišćenja i rukovanja alate delimo na: 1. Standardne alate 2. Tipizirane alate 3. Specijalne alate Standardni alat upotrebljava se u proizvodnji opšte svrhe u raznim radionicama za razne

proizvode. Određenje po dimenzijama i kvalitetu u standardima i vodi se pod oznakama koje ga jednoznačno definiši. Standardni alat se najčešće javlja kao rezni merni i pomoćni alat. Oblici i demenzije određeni su JUS-om, kao i velikim brojem standarda drugih zemalja.

Tipizirani alat ima određene oblike ali može da varira u dimenzijama ili se može sa raznim dodacima ili izmenama primeniti za specijalne slučajeve. Kao primer mogu se navesti rezni elementi za štancne. Ovi alati nisu definisani stansradima.

Specijalni alat posebno se konstruiše za određenu namenu i deo. Po pravilu se koristi samo za jedan deo kao celina označava se specijalnim oznakama. Ovakav alat može biti sastavljen od standardnih elemenata.

2.3. OBLICI I KONSTRUKCIJE STRUGARSKIH NOŽEVA Strugarski noževi kao alati za obradu skidanjem strugotine mogu se podeliti na: Standardne za razne namene Noževi za proširivenje

D

Stg

37 Profilni noževi Noževi za izradu navoja S obzirom na materijal od koga se izrađuje radni deo mogu biti od čelika, sa pločicom od

tvrdog metala, sa pločicom od mineralokeramike i sa pločicom od dijamanta. S obzirom na vrstu materijala koga obrađujemo razlikujemo: Strugarski alat za obradu drveta Strugarski alat za obradu plastičnih materijala Strugarski alat za obradu drugih nemetala Osnovnim operacijama obrade struganjem određeni su osnovni oblici strugarskih noževa. a) Oblici noževa za grubu obradu

A - Ravni desni za uzdužnu grubu obradu B - Savijeni desni za uzdužnu grubu obradu C - Zaobljeni desni za uzdužnu grubu obradu D - Savijeni desni za poprečnu grubu obradu b) Oblici noževa za finu obradu

A – Široki nož za uzdužnu finu obradu B – Ravan nož za uzdužnu finu obradu C – Savijeni nož za uzdužnu finu obradu D – Bočni nož za uzdužnu finu obradu E – Bočni nož za poprečnu finu obradu-F

A – Nož za odsecanje B – Nož za ukopavanje u desno C – Nož za ukopavanje u desno D – Nož za rezanje navoja E – Nož za radijuse konkavni F – Nož za radijuse konveksne

38c) Razni oblici noževa za unutrašnju obradu

A – Nož za grubu obradu rupe B – Nož za unutrašnje usecanje C – Nož za unutrašnje ukopavanje D – Nož za unutrašnji navoj Svaki od prikazanih noževa može biti standardne ili specijalne konstrukcije, zatim od

različitih materijala reznog dela alata. Danas se ipak najviše koriste noževi sa pločicom od tvrdog metala i to tvrdo lemljene ili mehanički pričvršćen.

Na sledećim slikama dati su razni oblici noževa prema katalozima raznih proizvođača. Mehanički pričvršćene pločice:

tvrdo lemljene pločice

39Noževi za proširivanje Otvore izvedene livenjem i bušenjem često treba obrađivati na tačnu meru što se izvodi

pomoću osovina za bušenje sa umetnutim noževima (borštangle). Osobine za proširivanje koje se ne okreću upotrebljavaju se na strugovima, revolver strugovima i automatima. Osovine koje se okreću primenjuju se na glodalicama i na bušilicama a može i kod strugova. Kada će se koja primeniti zavisi od konkretnog slučaja. U principu osovina za proširivanje treba da bude izvedena što je moguće kraća da bi se smanjile vibracije. Učvršćivanje osovine izvodi se tako što se na jednom kraju vezuje a na drugom kraju je slobodan ili se vezuje na oba kraja, što omogućuje bolje vođenje.

Pokretne, okretne i stabilne nepokretne osovine Razni oblici osovina za proširivanje:

Prikaz cilindričnog proširivanja pri čemu je pravac pomeranja u pravcu ose radnog predmeta.

Prikaz poprečnog proširivanja sa primicanjem noža u radijalnom smeru. Uglavnom se primenjuje za unutrašnju obradu.

Prikaz proširivanja konusnog otvora, gde osovina za proširivanje okreće i primiče osi.

40

41

Na ovoj slici je primer osovine za proširivanje stepenastog oblika sa ugradnim držačima

pločica. Pogodna je za serijsku proizvodnju. Ugradni držači su podesni naročito za konstrukciju alata kod kojih se ležišta pločica moraju podesiti na uske tolerancije pri čemu se mogu podešavati radijalno i aksijalno.

42

POMOĆNI PRIBORI Pomoćni pribor je sredstvo za proizvodnju pri obradi delova čiji se zadatak sastoji u tome

da deo postavi u pravilan položaj za izvođenje određenih operacija i da ga u tom položaju prisilno zadrži za svo vreme dok se na komadu vrši promena oblika. U metalskim pogonima odvijaju se različiti procesi u cilju trasformacije sirovina iz oblika u oblik. Pri ovima je skoro uvek potrebno da bi se predmet obrađivao da se postavi u određeni položaj. U toku obrade izvrši tačno određena operacija u cilju postizanja mera. Ovo se čini uz pomoć različitih mašina i pomoćnih pribora koji su u najviše slučajeva normalni kao što su čeljusti, obrtni šiljak i drugi. Često puta zadatak obrade radnog predmeta zahteva i primenu specijalnog pribora sa ciljem postizanja određenog položaja određene površine i mera.

Ovo se može postići i na drugi način kao što su obeležavanja pre obrade van mašine, no se odmah postavlja pitanje racionalnosti takvog postupka.

Ispravan odgovor se nalazi u primeni i razvoju različitih pomoćnih pribora koji na zadovoljavajući način mogu ispuniti postavljene zahteve u pogledu tačnosti i ostalih karakteristika. Znači u kategoriju pomoćnih pribora mogu se uvrstiti sva osnovna sredstva za proizvodnju koja služi za određivanje položaja i za stezanje radnih predmeta ili alata, pri čemu u mnogim slučajevima istovremeno obezbeđuju vođenje alata u odnosu na radni predmet (alati za bušenje). Pored toga u pomoćne pribore mogu se uvrstiti i različiti uređaj za transport radnih predmeta na primer različiti transporteri u linijskoj proizvodnji, mehanizovana sredstva za vođenje trake pri izradi delova iz lima, mehaničke ruke i tako dalje.

Kao i specifična oprema. Na primer: stezno kolo to jest delovi male automatizacije.

Efekti primene pomoćnih pribora Korišćenje pomoćnih pribora u odnosu na rad bez njih ogleda se u poboljšanju niza tehničkih parametara u proizvodnji i faktora pri čemu se kao osnovni mogu istaći skraćenje vremena izrade i površine kvaliteta gotovih delova. Govoreći o prednostima koje se postižu pomoćnim priborima mogu se navesti:

1. Ispravan položaj radnog predmeta ili alata u odnosu na radne organe ili na izabrani koordinaatni sistem obradnog sistema (mašine, alat, radni predmet). Čime se izbegava potreba za obeležavanjem i znatno se skraćuje priprema to jest pomoćno vreme.

2. Najveće mogućno iskorišćenje mogućnosti postojećeg mašinskog parka pri uvođenju nove proizvodnje.

3. Smanjenje uticaja greške pri stvaranju pripremka u radni položaj, na tačnost dimenzije izrade nezavisno od veštine radnika što je jedan od preduslova za uvođenje principa zamenljivosti delova.

4. Povišenje produktivnosti alatnih mašina. 5. Olakšanje ručnog rada radnika i realnije postavljanje elemenata normativa rada. 6. Uspešnije koordiniranje radnih vremena u funkcionalnoj a posebno u organizovanoj

linijskoj proizvodnji. Analizom učinka proizvodnje uz primenu pomoćnih pribora mogu se navesti sledeći efekti: 1. Skraćenje vremena za određivanje radnog položaja (radnog predmeta ili alata). 2. Skraćenje vremena sa stezanje radnog predmeta. 3. Skraćenje vremena obrade. 4. Mogućnost primene radnika niže kvalifikacije uz obezbeđenje potrebnog kvaliteta i

proizvodnosti. 5. Smanjenje fizičkog zamora radnika. 6. Sniženje škarta. 7. Ušteda u službi kontrole i smanjenje potreba mernih pribora. 8. Primenom pomoćnih pribora moguće je na univerzalnim mašinama izvoditi operacije koje

se inače ne mogu normalno izvesti. Pri odluci o primeni pomoćnog pribora neophodno je izvršiti ispitivanje celishodnosti to

jest isplativosti primene istog jer svaka ocena na osećaj može da dovede do neracionalnosti primene nekog pomoćnog pribora.

43Tehnologija – postupak projektovanja pomoćnih pribora

Pretpostavljajući da je obavljeno projektovanje tehnološkog procesa obrade dela na kom su utvrđene bazne površine može se prići projektovanju pomoćnog pribora. Tehnologija projektovanja 1. Izučavanje pripremka i gotovog dela 2. Izučavanje tehnološkog procesa 3. Izučavanje tehničkih karakteristika i priključnih mera mašine na kojoj će se deo obrađivati. 4. Izučavanje uslova eksploatacije održavanja i opsluživanje pribora 5. Konstrukcija

OSNOVNI ELEMENTI POMOĆNIH PRIBORA Sa genetalnom važnošću za sve pomoćne pribore koji služe za određivanje položaja i za

stezanje radnih predmeta i alata, kao i za montažne pribore prema klasifikaciji napred rečenoj mogu se svi sastavni delovi nekog pribora svrstati u sledećih sedam klasa: 1. Elementi za oslanjanje (određivanje položaja , lokaciju) 2. Elementi (i mehanizmi) za stezanje 3. Dopunski stezni ( i pomoćni ) elementi 4. Elementi za određivanje položaja (ili vođenje ) alata. 5. Telo pribora 6. Elementi za vezivanje delova pribora u jednu celinu 7. Elementi pneumatskih, hidrauličnih i drugih sistema za mehanizovanje dejstva pribora.

U zavisnosti od namene pribora njegovog stepena razrađenosti i ostalih funkcijskih i eksplatacijskih uslova, dati pribora može biti sastavljen iz komponenti koje pripadaju svim ili samo nekim od nabrojanih klasa. Pritom se i na najjednostavnijim priborima mogu definisati bar četiri klase delova i to onih koji vrše funkcije održavanja položaja, obezbeđenje tog položaja u toku tada, preuzimanja radnih sila i držanja delova pribora u jednoj celini i njihovog povezivanja (6). 1. Elementi za oslanjanje :

Podupiranje, određivanje položaja ili lokacija radnog predmeta ili alata imaju za cilj da obezbede definitivan i siguran kontakt sa baznom površinom radnog predmeta a time i oslanjanje, kao i preuzimanje svih sila u radu, tačnost položaja u odnosu na radne organe i ostale učesnike u obradnom sistemu. 2. Elementi i mehanizmi za stezanje

Imaju zadatak da preuzimaju i najčešće multipliciraju spoljnu silu deluju neposredno na radni predmet, i na taj način položaj koji je definisan lokacijskim elementima fiksiraju u toku izvođenja operacija, osiguravajući radni predmet od pomeranja usled dejstva radnih sila. 3. Dopunski elementi za stezanje i lokaciju

Imaju zadatak da prenesu silu od mehanizma za stezanje na radni predmet, da spreče oštećenja radnog predmeta u slučaju direktnog dejstva elemenata za stezanje. 4. Elementi za vođenje i određivanje položaja alata

Imaju zadatak da, kako im ime i sugeriše, definišu položaj alata prema baznoj površini i priboru, položaj pribora prema alatu i međusobni položaj delova na telu pribora; sem toga, u određenim slučajevima ovi elementi služe i za vođenje alata u radu naprimer, pri izradi otvora. 5. Telo pribora

Vezuje u jedinstvenu konstrukcijsku celinu sve delove pribora, a sem toga preuzima radne sile koje deluje na radni predmet kao i sile stezanja. Obično se bogato dimenzioniše, može biti liveno, zavareno ili obrađeno, a postoji i mogućnost za vezivanje sastavnih delova tela u jednu celinu rastavljivih vezama. Telo pribora obično zahteva najviše materijala i rada pri izradi pribora. 6. Elementi za vezivanje delova pribora u jednu celinu

Zadatak proističe direktno iz naziva; reč je o zavrtnjevima navrtkama, čivijama, klinovima i nizu raznovrsnih standardnih tipiziranih i po nuždi specijalnih komponenti.

447. Elementi sistema za mahanizaciju pribora Obično se odnose na elemente za transport i razvođenje vazduha ili tečnosti pod pritiskom

neophodnih za funkciju pomeranja, kao i na druge slične sisteme i kola (vakumsko, elektromagnetno, magnetno, elektromotorno i sl. stezanje).

ELEMENTI ZA LOKACIJU Baze i baziranje Pod terminom baza podrazumeva se površina, linija ili tačka dela na osnovu kojih se

orijentišu drugi delovi ili druge površine određenog dela pri njegovoj obradi ili merenju. Iz prethodne definicije izlazi da je za orjentaciju delova pri montaži i pri izradi delova (potrebna je baza).

Na narednoj skici prikazana je klasifikaciona šema baza i baznih površina koje se primenjuju pri konstrukciji, projektovanju tehnoloških procesa i pribora pri mehaničkoj obradi i montaži a takođe i pri analizi tačnosti obrade dela. Konstruktivnom bazom nazivamo skup površina, linija ili tačaka u odnosu na koje se orijentiše proračun i oblikovanje drugih delova proizvoda. Često puta konstruktivna baza materijalna već osna linija otvora, osa simetrije i td. Montažna baza dela je skup površina , linija ili tačaka na osnovu kojih se vrši orjentacija drugih delova pri montaži. Kontrola baza - je skup površina linija ili tačaka od kojih se vrši čitanje mera ili prema kojima se vrši provera uzajamnog položaja površina (paralelnost upravnost i td.) Tehnološka baza - je skup površina linija ili tačaka u odnosu na koje se pri izradi dela orijentiše obrada površina u datoj operaciji. Tehnološka baza koja u odnosu na obrađenu površinu ima direktan uticaj na funkciju dela naziva se osnovna tehnološka baza, tehnološka baza koja na osnovnu bazu odrađivanog dela nema direktan uticaj na funkciju dela naziva se pomoćna tehnološka baza. Iz svega napred iznetog iz osnone svhe baze može se zaključiti da se po pravilu tehnološka i kontrolna baza poklapaju sa konstrukcijskom i montažnom bazom.

Uopšte o orjentaciji tela u prostoru

Da bi se u potpunosti odredio položaj krutog tela u prostoru neophodno ga je lišiti šest stepeni slobode i to: 1. Tri mogućnosti pomeranja u pravcu osa kordinantnog sistema X, Y, Z. 2. Tri mogućnosti rotacije oko osa kordinantnog sistema X, Y, Z.

45Postavljanje radnog predmeta S obzirom da se mašinski elementi javljaju kao tela koja imaju pravilne površine ravne cilindrične, konusne i slične, to se svi slučajevi postavljanja predmeta mogu analizirati preko nekoliko slučajeva.

Prizmatrični radni predmet

Pravilo šest tačaka - Da bi dali radnom predmetu potpuno određen položaj u steznom alatu, potrebno je i dovoljno imati šest oslanjanja koje oduzimaju radnom predmetu svih šest stepeni slobode kretanja. Tačke oslanjanja se materijalizuju raznim konstrukcijama elemenata uređaja. U najprostijem slučaju ti oslonci su sa sferičnom glavicom i dodiruju se sa radnim predmetom u jednoj tački. Na slici b), šematski je prikazano postavljanje prizmatičnog radnog predmeta na oslonce sa sferičnom glavom sa istim rasporedom kao na slici a) Grupa od tri oslonca 1,2,i 3 postavljena je u xoy ravan koja predstavlja glavnu ravan baziranja, pošto oduzima radnom predmetu tri stepena slobode kretanja: pravolinijsko kretanje u pravcu Z ose i obrtanje oko osa X i Y. Oslonci 4 i 5 postavljeni su u ravan ,,ZOY", koja predstavlja vodeću ravan, ona oduzima dva stepena slobode kretanja: onemogućava pravolinijsko kretanje u pravcu ose X i obrtanje oko ose Z. Oslonac 6 se nalazi u ravni ,,ZOX", koja se naziva ravan oslanjanja ili granična baza onemogućava pravolinijsko kretanje radnog predmeta u pravcu Y ose. Cilindrični radni predmet

Da bi odrediti tačan položaj valjka u prostoru potrbno mu je oduzeti pet stepeni slobode kretanja: mogućnost pomeranja u pravcu osa OX; OY; OZ i obrtanja oko osa ,,OX"i ,,OZ".Šesti stepen slobode, mogućnost obrtanja oko sopstvene ,,OY" ose, može se otkloniti pomoću kanala za klin .

Ako valjak postavimo u prizmu i stegnemo silom F dobićemo drugi sliku stezanja.

Cilindrična površina valjka koja nosi četiri tačke oslanjanja, naziva se dvojno usmeravajuća

46površina baziranja, čeona površina je granična baza. Za ugaonu orjentaciju radnog predmeta potrebna je baza za klin. Pri baziranju po spoljnoj cilindričnoj površini ili otvoru u raznim samocentrirajućim čaurama, te površine su takođe dvojno usmeravajuće bazne površine, a čelo radnog predmeta se koristi kao granična baza (čiji je položaj određen graničnikom.

Odstupanje od principa da se položaj radnog predmeta određuje prema površini od koje se meri (tj. od principa zajedničke tehnološke i merne baze) se dopušta samo u slučajevima kao što su: - nedovoljna mogućnost za stezanje - stezanje zahteva odviše vremena - nepovoljno je preuzimanje sile u radu - postavljanje radnog komada je komplikovano - rezni alat je nedovoljno krut ili se teško oblikuje - pribor bi bio odviše komplikovan i skup

Za određivanje položaja je potrebno da se usvoje površine koje se po pravilu nalaze u jednoj ravni - ako to nije izvodivo, treba da su obrađene u jednom stezanju, pošto je na taj način greška manja. Oštre ivice, kao što je naznačeno za cevast deo centrisan primenom konusa kao na narednoj skici su nepodesne, jer se usled sile stezanja Fs Plastično deformiše kontakt i smanjuje se tačnost. Za određivanje uglovnog položaja treba da je elemenat lokacije što udaljeniji od ose zaookretanja, pri čemu su najpovoljnije radijalno raspoređene površine.

Pošto po pravilu sile stezanja treba da budu usmerene na elemente lokacije, raspored oslonih tačaka treba da je takav da sile deluju unutar oslonaca: pri bušenju otvora ,,A" to je ispunjeno, dok pri bušenju otvora ,,B" dejstvo aksijalne sile dovodi do nestabilnosti pred -meta.

Kao opšte pravilo teži se da elementi lokacije budu na što je moguće većem rastojanju.

Mogu se pojaviti dva specifična slučaja 1. Kod elastičnih radnih predmeta ( primer limovi, tanki odlivci itd.) kod kojeg i sopstvena

težina, a posebno spoljne sile, mogu da pri veoma razmaknutim osloncima dovedu do nedopuštenih deformacija i nestabilnosti pri obradi.

2. Kod pripremaka sa netačnom površinom oslanjanja (odlivci, otkivci) gde visinski fiksirani elementi oslanjanja mogu da prouzrokuju pogrešno nameštanje i kao posledicu neprihvatljiv radni predmet. Prvi se problem rešava tzv. pomoćnim osloncima (služe za dopunsko preuzimanje sila, bez remećenja položaja radnog predmeta), a drugi visinski podešljivim elementima lokacije.

Za konstrukciju kvalitetnih pribora koji će međutim, biti jednostavnije konstrukcije i jeftiniji je važno utvrditi da li je mogućno za date uslove ostvariti dovoljno pouzdanu lokaciju i sa manje elemenata od šest.

Pri definisanju položaja radnog predmeta u priboru treba voditi računa da ne dođe do preodređenosti položaja.

47

Problem baziranja po dve paralelne površine prema slici (a) se može razrešiti alternativno

primenom podešljivog oslonca ili određivanjem minimalne visine stepenastog oslonca ili određivanjem minimalne visine stepenastog oslonca tako da se poklapa sa polovinom tolerantnog polja na radnom predmetu. Prema slici (b) nemoguće je istovremeno osloniti deo po cilindričnoj površini ,,a" i bočnoj površini ,,b"rešenje je da se umesto otvora za lokaciju po ,,a" predvidi odgovarajući žljeb po kome deo može da klizi do priljubvljivanja površine ,,a" sa bočnim osloncem. Pri lokaciji radnog premeta na čepove primenom prethodno izrađenih otvora na razmaku ,,a" prema sllici (c), zahtev određene varijacije položaja duž ,,a" usled netačnosti položaja otvora zahteva da jedan čep bude zasečen.

Ako se deo na slici (d) steže iz pravca 1, pritežući deo uz oslonu površinu b, može se

održati kota ,,e", ali ukoliko je stezanje iz pravca 2, dolazi do greške usled momenta koji teži da odvoji radni predmet od ,,b"; rešenje je da se oslonac postavi iznad položaja u kom napada sila.

Oslanjanje po rotacijskim površinama dela tipa motorne poluge u dve prizme prema slici

(e) mogućno je samo ako se umesto druge prizme na unapred fiksiranom razmaku koristi ravan, ili ukoliko je druga prizma pokretna duž pravca ,,a".

48

Lokacija dela prema slici (f) lociranog primenom čepa ,,A" i ravni ,,B" mogućna je

alternativno primenom zasečenog čepa ili visinski podešljive ravni.

Određivanje položaja za ravne površine Glavna konstrukcija izvođenja elemenata za lokaciju za ravne površine su u vidu oslonaca,

prema sledećoj skici. Oslonci se utiskivanjem cilindričnog dela (sklop H/m ili H/n) vezuju za telo pribora (pri češćim izmenama kod pribora sa velikom frekfencijom upotrebe može da se u telo ubaci posebna ležišta čaura), dok se čeona površina izrađuje sa zaravnjenom površinom (a) zaobljenom (b) odnosno nareckanom (c).

Oblik (a) i (b) primenjuje se kod poravnatih i čistih površina, dok se kod nečistih koristi

oblik (c). U težnji za krućom konstrukcijom oslonca razvijene su različite konstrukcije letvica, pri

čemu gornja površina upuštenih zavrtnjeva za pričvršćivanje treba da je 1-2mm ispod nivoa osanjanja (a), a mogućno je i rešenje sa nižom površinom pričvršćivanja (b). U cilju smanjenja površine naleganja radnog predmeta na oslonu površinu moguće je izraditi odgovarajuće žljebove (c).

Pošto je za sigurnost i tačnost oslanjanja neophodno je da radni predmet definitivno i

jednoznačno oslonjen na oslonce treba da je oslona površina uvek čista (bez strugotine i otpadaka ), usled čega je potrebno da je ova površina odmaknuta od podloge.Pored krutih (fiksnih) koriste se i podešljivi oslonci raznih izvođenja. Primenjuju se kao dodatni specijalni oslonci pri čemu je reč uglavnom o varijantama samo podešljivih konstrukcija sa oprugom ili klinom. Na sledećim slikama posebnog komentara dato je nekoliko rešenja ovih oslonaca.

49

Interesantna je konstrukcija br. 6 . koja kao pokretač podešljivih oslonaca hidro plastičnu masu pozicija (4).

50Problem centrisanja Pojam centrisanja vezan za određivanje položaja ose rotacijskih delova u prostoru, ali se u

oddređenim slučajevima može odnositi i na pozicioniranje u odnosu na jednu osu simetrije. Nasledećim skicama bez posebnog komentara, dat je naiz rešenja za određivanje položaja prema jednoj ili dve ose simetrije primenom principa kose ravni prizme ili dvokrake poluge.

51

Određivanje položaja za prstenaste radne predmete Uobičajeno je da se kod prstenastih radnih predmeta zahteva koaksijalnost (saosnost,

koncentričnost) spoljnjeg i unutrašnjeg cilindričnog omotača, u dozvoljenim granicama odstupanja. Ukoliko se prvo obrađuje otvor a pri naknadnoj obradi spoljnje površine potrebno ostvariti koaksijalnost, za lokaciju se koristi trn koji se navlači radni predmet. Prema tome, trnovi kao elementi lokacije - po potrebi sa dopunskim osloncima - mogu definisati položaj; ograničavajući četiri do šest stepeni slobode. Istovremeno, slično kao i u prethodnom naslovu, reč je o elementima koji normalno predstaljaju kombinovano rešenje lokacije i stezanja pri čemu se stezanje ostvaruje frikcijom (presovani sklop ili pritezanje ).

U principu postoje, prema sledećim skicama tri mogućnosti za ostvarivanje ovog dvostrukog zahteva:

1. Navlačenje radnog predmeta na konusan (slika ,,a" sa nagibom 1:1500 do 1: 2000) ili

cilindričan ( slika ,,b" naznačen je cilindrični deo za vođenje pri navlačenju trn, uz ostvarenje presovane veze (negativan zazor); u prvom slučaju nije obezbeđen aksijalni položaj, a u drugom je to mogućno dopunskim elementima lokacije.

2. Navlačenje radnog predmeta na cilindričan trn do naslona (sa ili bez negativnog zazora), pritezanje navrtkom preko podoške u cilju stezanja primenom frikcije (slika ,,c") i

3. Navlačenje radnog predmeta na ekspandirajući trn (slika,,d" i ,,e"- pored naznačenog rešenja širenjem elastičnih segmenata pri aksijalnom pomeranju konusnog elementa, moguća je primena tzv. hidroplastičnih masa).

Uobičajeno je da se trnovi sa navučenim radnim predmetima postavljaju u adni položaj između šiljaka, pri čemu, zbog mnogokratne upotrebe, treba izraditi zaštićena gnezda.

Takođe se radi smanjena habanja cilindrična površina lokacije kali i brusi.

Elementi i mehanizmi za stezanje Po svom osnovnom zadatku elementi i mehanizmi za stezanje treba da obezbede siguran

Dodir radnog predmeta, sa elementima lokacije pribora, i da onemogućie da u toku rada dođe do pomeranja. Sila stezanja treba pritom da je usmerena ka elementima lokacije, a valja tako orjentisati pribor da se sile rezanja (odnosno njene komponente) po pravilu superponiraju sa silom stezanja. Pored varijacije u pogledu boja i rasporeda mesta za stezanje kao i konstrukcijskog izvođenja, elementi za stezanje se mogu klasifikovati po tri osnove:

1. Po stepenu mehanizacije - ručni -mehanizovani pri čemu mehanizovni kogu biti, hidraulični, pneumohidraulični, vakumsko, magnetno, ekektromagnetsko ili elektromotorno.

2. Po vrsti stezanja -jednostrano -dvostrano i centrično stezanje 3. Po načinu dejstva steznih elemenata -kruto -eastično -konbinovano

Izbor načina stezanja pri konstruisanju pomoćnih pribora zavisi od uslova obrade: vrste obrade, težine radnog predmeta, veličine otpora rezanja i proizvodnog programa. Na primer za stezanje malih delova u masovnoj proizvodnji može se koristiti stezanje, dok je kod velikih potrebnih sila pogodnije hidraulično.

U pogledu toka sile stezanja, mogućno je da se put sile zatvora u samom priboru, ali isto tako i da se prenosi i preko elemenata alatne mašine.

Povoljniji je slučaj ,,a" jer u slučaju ,,b" može doći do deformacije elemenata mašine što izaziva netačnu obradu i oštećenje elemenata mašine. Osnovni zahtevi koji se postavljaju na funkciju stezanja kod pomoćnih pribora kogu se formulisati u četiri tačke:

1.sigurno stezanje 2. malo potrebnog mesta za stezanje 3. mala potrebna sila stezanja 4. kratki putevi stezanja

U pogledu vrste stezanja njjednostavnije je da sila deluje neposredno u vidu pritiska na radni predmet ( mogućna je i njena raspodela na više radnih predmeta) na primer direktno pritezanje zavrtnjem ili ekscentrom ovo je međutim uglavnom moguće za manje delove, dok se češće zahteva da se radi predmet stegne na više mesta, u kom su slučaju najčešća rešenja na principu dvokrake poluge.

Na sledećoj slici mogućna su tri rasporeda spoljne sile ,,F" i sile stezanja ,,Fs" i obratne tačke ,,O"Pri čemu je uz odnos krakova l1=l2=l/2 sila stezanja bez gubitka u zglobovima:

53 a)

Fs'=F/2 b)

Fs'=F c)

Fs'=2F Jasno se vidi da je sa stanovišta sile stezanja najpovoljnije treće rešenje, dok je uzimajući u obzir i gubitke :

Slučaj b) Fs= F22

211 rl

lll

r - koeficijent trenja u zglobu; ovi gubici se kreću u Granicama 1.5 3 %

Između sile rezanja F i sile stezanja Fs mogu nastati sledeći karakteristični slučajevi:

Fr = Fs a) sila stezanja Fs i sila rezanja F deluju u istom pravcu i smeru na oslonac b) sile deluju u istom pravcu ali suporotnog su smera c) sile rezanja i steuanja su normalne jedna na drugu u ovom slučaju se sile rezanja supros-tavljaju silama trenja Fr = Fs

54U osnovne elemente za stezanje ubrajaju se: -zavrtnji -šape -stezači sa centrisanjem -ekscentri -trnovi -stezači sa klinom -stezači sa primenom plastičnih materijala

ZAVRTNJI U serijskoj a psebno u masovnoj proizvodnji, zavrtnji kao elementi za stezanje radnog

predmeta u pomoćne pribore retko deluju dirrektno na radni predmet, već u cilju izbegavanja oštećenja radnog predmeta ili pomeranja koriste različiti dopunski elementi za stezanje.

Zbog habanja i potrebe većih sila za pritezanje zavojnica se kod pribora mnogokratne

upotrebe ne izrađuje direktno u telu pribora, već u čeličnoj čauri koja se presuje ili uvrće u telo. Pošto se kao elementi za posluživanje izbegavaju ključevi, glave ovih zavrtnjeva se izrađuju u vidu nareckanih, krsastih ili zvezdastih ručica. Sila stezanja zavisi od oblika čeone površine zavrtnja, od kojih su četiri varijante iznete u predhodnim skicama: Mogućno je pri tom postaviti opšti obrazac za silu zasnovan na činjenici da je kod zavrtnjeva prisutan princip kose ravni,

Fs = ctg

dMk

m

t

)(2

Gde je: MtNmm- moment na glavi zavrtnja dmmm-srednji prečnik zavojnice, -ugao zavojnice -ugao trenja, k--koficijent rezerve dok je konstanta C u zavisnosti od oblika pritisne površine prema sledićim obrascima :

oblik a) c = 0.33 2

122

31

32

dd

dd

oblik b) c = 0.3 d2

oblik c) c = 0 oblik d) c = r ctg/2 Važnu granicu sile stezanja postavlja zahtev da ne dođe do trajnog deformisanja površine naleganja, pa se, samo kao primer za slučaj (c) može navesti empirijski obrazac Fs 47.5 r2

Ostali proračuni jačine zavrtnja izvode se prema obrascima iz ,,Mašinskih elemenata". Radne površine zavrtnja često se termički obrađuju na 4050Rc. Glavni nedostaci zavrtnjeva kao elemenata stezanja su mogućnost zaribavanja, nedovoljno brz rad, neravnomerna sila stezanja i zamor radnika.

55ŠAPE Mehanizam se steznim pločicama - šapama, kojima se steže radni predmet pomoću

ekscentra, zavrtnja ili mehaničkim putem predstavlja mehanizam šape. Na sledećim skicama prikazano je nekoliko različitih konstruktivnih rešenja šape.

Prizmatična šapa sa regulisanjem

Visine stezanja.

Konstrukcija šape kod koje se radni predmet nalazi između zgloba -oslonca i zavrtnja, kojim se stvara sila stezanja šapa i zavrtanj su preklopni, tj. mogu se obrtati oko svoje ose i uklanjati radi postavljanja predmeta.

Pored prikazanih konstrukcija šapa postaje još i drugi oblici. Šape se izvode kao tipizirane sa unapred utvrđenim merama. Kada će se koja šapa upotrebiti zavisi od konkretnog problema koji se rešava. Podjednako se primenjuju kod svih vrsta alata (strugarskih, glodačkih, bušačkih, brusčkih i td.

Kukasta šapa se izvodi sa zavojnim žljebom koji joj omogućava stezanje i zaokretanje. Proračun šapa i njihovo dimenzionisanje izvodi se pomoću poznatih obrazaca iz ,,Mašinskih elemenata " a na osnovu dejstva sila pri stezanju.

OPŠTE NAPOMENE PRI KONSTRUKCIJI ŠAPA U principu dejstvo spoljnje sile može se ostvariti pravcem ose a-a ili b-b što zavisi od

konkretnog rešenja. Ova sila može biti izazvana preko zavrtnja, ekscentra,hidrauličnog, pneumatskog ili hidropneumatskog cilindra.

Da bi se neutralisao uticajodstupanja visine h i ostvarilo stezanje, konstruktivna rešenja mesta A,B,C su sledeća.

56

Dodirne površine šape moraju biti otvrdnute a sama šapa dovoljno elastična, zato se šape

centriraju i kale.

57STEZNE ČAURE Su predstavnik tzv. elastičnih stezača, a izvedene su u obliku razrezanih cevastih tela koja

se pri aksijalnom pomeranju, dejstvom konusnih elemenata radijalno primiču, centrirajući i istovremeno fiksirajući položaj radnog predmeta.

Stezne čaure se razlikuju po smeru stezanja: kod čaure (a) telo je pri stezanju napregnuto

na istezanje a kod (b) na sabijanje. Aksijalna sila kojom treba dejstvovati na stezač bez postojanja graničnika je Fa = (Fs + F') tg(/2+) gde je : Fa N-spoljnja sila povlačenja (pritiska) na čauru, FsN -sila stezanja F'N-sila elastične deformacije razrezanih elemenata čaure usled kompezacije radijalnog zazora, -ugao konusa -ugao trenja između konusnog dela čaure i odgovarajućeg sedišta i glavnom vretenu mašine. Kod toga je potrebno da je sila stezanja dovoljna da se suprostavi silama i momentima u radu

Fs = '

'2

2

at F

r

M

gde je : MtNcm-moment rrezanja koji se prenosi na steznu čauru. rcm- poluprečnik stegnute bazne površine Fa

'N- aksijalna sila rezanja, deluje na čauru. '--koeficijent trenja između radnog predmeta i stezne površine čaure k--koeficient rezerve.

Sila F usled elastične deformacije pojedinih elemenata razrezanog dela stezne čaure se nalazi primenom poznatog obrazca za ugib konzole

F' =

3

3

l

fIEj

gde je: EkN/cm2-modul elastičnosti čaure Icm4- moment inercije preseka konzolnog elementa fcm-veličina zazora između segmenta i površine stezanja lcm-radna dužina rasečenog sektora (od mesta uklještenja do sredine konusnog steznog dela j -broj sektora na steznoj čauri. U slučaju (b) javlja se dopunsko trenje pa se uvodi još jedna sila trenja tako da je Fa = (Fs+F')tg(/2+)+tg' gde je: '- ugao trenja. Steznim čaurama mogu se, prema sledećim skicama stezati okrugli (a), kvadrati(b), šestougaoni (c) a isto tako i višeugaoni radni predmeti.

58

Pri konstrukciji čaura važno je voditi računa da segmenti razreza elastične čaure budu

jadnaki kako bi se ostvarilo jednako radijalno pomeranje. Postoje čitave teorije o broju sektora zavisno od prečnika. Tako na primer za d=60-120mm za okrugle i šestougaone 6 proreza a za osmougaone 8 proreza.

Karakteristika steznih čaura jeste kratko vreme stezanja i opuštanja pri čemu se ono može izvesti, u toku obrtanja radnog vremena. Nedostaci su osetljivost pri radu i preciznost pri izradi. Stezanje se može izvršiti silom koja je izazvana ručno pneumatski, hidraulički elektro mehanički ili na neki drugi način.

MENBRANSKI STEZAČI Koristi se za lociranje i stezanje prvenstveno cilindričnih delova po spoljnoj i unutrašnjoj

površini pri čemu je reč o steznim površinama visokog kvaliteta, o povišenim zahtevima za tačnost, ili opasnosti da se elastičan (prstenastili cevast) radni predmet deformiše usled koncentrisanog dejstva sile stezanja, na primer, u slučaju korišćenja univerzalne stezne glave sa tri čeljusti.

U principu se prema šematskom prikazu spoljnjeg stezanja prikazanog na sledećoj skici, ovaj stezač sastoji od elastične ploče (menbrane) kruto vezane po obimu za glavno vreteno ili za posebno noseće telo i sa simetrično raspoređenih šest do 12 steznih elemenata. Dejstvom aksijalno pomerljivog pritiskivača stezni elementi se razmiču, a njegovim vraćanjem oni stežu u međuvremenu uloženi radni prredmet.

Određivanje momenta stezanja Ms prredstavlja osnovni proračun kod menbranskih stezača, pri čemu je kod broja steznih elemenata j, koeficienta trenja=0.150.18,prečnika stezanja ds i izabranog

koeficienta rezerve k, Fs = s

s

dj

Mk

2kN

gde je Fs - sila stezanja po jednom steznom elementu. Određivanje ugla rasklapanja ,," neophodno je s jedne strane za ostvarenje elastične sile stezanja Fs a s druge za umetanje radnih predmeta. Ako je tolerancija izrade površine radnog predmeta ,,T" a potreban zazor za postavljanje z=0.010.03 mm

valja prema sledećoj skici odrediti minimalni ugao otvaranja min s obzirom na minimalni prečnik radnog predmeta, pri kome će biti ostvarena potrebna sila stezanja Fs.

Prema slici je tgmax = l

Tztgl

22min ili pošto su uglovi

mali max = min + l

T

l

z

22 gde je l - merodavna dužina steznog

elementa prema slici.

59

Rebraste čaure izvode se u obliku valovitih cevi čime se omogućuje manja pomeranja ali dvoljna da se radni predmet centrira i stegne.

Rebrastim čaurama može se izvršiti stezanje i na dva različita prečnika radnog predmeta.

Izrađuju se od legiranog čelika tvdoće do 50 HRC. Povećanje prečnika pri deformaciji iznosi D0.0015D. Da bi se predmet mogao centrično stezati mora biti obrađen u toleranciji IT7 za prečnike veće od 35mm i u toleranciji IT6 za prečnike manje od 35mm. Bitni podaci o konstrukciji, izvođenju kao i merama rebrastih čaura daju se u priručnicima a pokazani primer je samo princip rada.

Na sledećim slikama dato je nekoliko konstruktivnih idejnih membranskih stezača. Takođe je data i slika tanjiraste memebrane sl. b. Kao i dva konstruktivna rešenja stezanja sa ovom membranom gde se obično koristi više paralelno postavljenih membrana sl. s i d.

60

EKSCENTRI Ekscentri su uglavnom posredni stezni elementi, pošto se sila stezanja sa ekscentra na

steznu površinu radnog predmeta prenosi preko posrednika ( poluge). Zavisno od kraka poluge, sila stezanja na radni predmet može da bude veća ili manja. Ekscentri rade na principu kose ravni. Prema načinu ostvarivanja ekscentriciteta, eksentri se dele na kružne i spiralne.

Kružni ekscentri se izrađuju u vidu kružne ploče, a nastaju pomeranjem njihove ose

rotacije od ose simetrije za veličinu ekscentriciteta e. Ekscentar mora da bude samokočiv, tj. ne sme nastati samozaokretanje ekscentra, a u vezi stim nepoželjno opuštanje radnog predmeta. Dejstvo ekscentra može se odrediti prema sledećoj slici:

Linija ekscentra ,,kn" deli eksccentar na dve simetrične polovine koje se mogu zamisliti kao dva savijena klina obavijena oko crtkaasto izvučenog koncentričnog kruga. Prilikom stezanja koristi se obično donji deo ,,mn". Ako sve posmatramo kao elemenat koji ima ručicu dužine l i poluprečnik r i klin sa trenjem u dve površine: U osovini i u tački A, možemo za slučaj idealnog mehanizma napisati.

61

Fwidsr = Fa

srsr tgr

l

1

a u stvarnom slučaju Fwsr = Fa 21 )(

1

tgtgr

l

srsr

Vidi se da ručica izaziva silu Fa1 a na klin deluje sila Fa2 = Fa1 cos 1 ali kod malih vrednosti cos =1 pa je Fa2= Fa1 pri tome: Fwsr -srednja vrednost sile pritezanja rsr - srednja vrednost poluprečnika mernog od centra odretanja do tačke stezanja sr -srednji ugao uspona ekscentričnosti u tački A 1,2- ugao trenja klizanja u tački A i na osovini

Poluprečnik r može imati najmanju vrednost rmin = 2

D kod stezanja u tački ,,m"

Najveći poluprečnik rmax = 2

D+ e kod stezanja u tački ,,n"

E - ekscentricitet

rsr = 2

eD

Primeri primene ekscentra:

62TRNOVI Trnovi se koiste za istovremeno oslanjanje i stezanje po predhodno obrađenim kružnim

otvorima, pri čemu je za ostvarenje potrebne sile stezanja neophodan odgovarajući negativni zazor odnosno presovani sklop. Prutim su važni nominalni prečnik, elastične karakteristike materijala radnog predmeta i trna, kao i moment Mt i aksijalna sila Fa u radu, koje nastaju u procesu obrade. Potrebna aksijalna sila Fas i moment Mts koji osigurava radni predmet od promene položaja u radu se ostvaruju presovanim sklopom a određuju se iz Mts=kMt k - koeficijent rrezerve Fas=k Fa Sdruge strane iz uslovapresovanog sklopa

Mts=1000p ld s 2

2

Fas= 1000p ld s

gde je: =0.080.12- koeficient trenja između radnog predmeta i trna. p 2/ cmkN - specifični površinski pritisak na mestu dodira

ds cm - nominalni prečnik otvora (prečnik stezanja)

l cm - dužina otvora (stezanja)

STEZAČI SA PRIMENOM PLASTIČNE MASE U osnovi to su trnovi ili čaure kod kojih se za stezanje tj. za deformaciju u potrebljavaju

hidroplast mase.

Posle stezanja stvara se hidrostatički pritisak u zatvorenoj šupljini mehanizma i svi klipovi

se nalaze u tavnoteži iz uslova ravnoteže klipa 1, koji stvara pritisak je:

Q= pd

4

2 a svakog radnog klipa 2:

F= pD

4

2

Ako podelimo jednačinu dva sa jednačinom 1 dobićemo 2

d

D

Q

F odavde je ako uzmemo u obzir trenje

F=Q

2

d

D

Ukoliko se na klipovima nalaze povratne opruge, predhodni izraz dobija sledići izgled:

F=Q

2

d

D-q

63gde je: F-sila stezanja svakim radnim klipom, u KN. Q-pogonska sila koja se stvara klipom za stvaranje pritiska u KN. D-prečnik radnig klipa u cm. d- prečnik klipa za stvaranje pritiska u cm. -koeficijent koristi dejstva=0.900.95 q-otpor opruge u KN.

Veličinu hoda čemo odrediti iz uslova jednakosti zapremina prikazanih pomeranja klipa za stvaranje pritiska i radnih klipova:

V=4

2dnS

DS FQ

4

2

odavde je SQ=SF

2

d

Dn

HIDRAULIČKO STEZANJE Konstrukcija je sa cilindrom i klipom, slična pneumatskom stezanju s tim da obično postoji

zaseban pogon pumpom, dok kao fluid služi odgovarajuća vrsta ulja za hidrauličke instalacije pri radnom pritisku 300400N/cm2, au određenim slučajevima i višem.U odnosu na pneumatsko kolo osnovna prednost je, zahvaljujući znatno višim radnim pritiscima fluida, zbijenija konstrukcija koja omogućava lakši smeštaj u radni prostor obradnog sistema, dok su nedostaci znatno komplikovanija konstrukcija (povratni cevni vodovi, zasebni pumpni agregat, gubici ulja kroz procepe i sl.).

I kod hidrauličkih kola za stezanje mogučni su cilindri jednostrukog i dvostrukog dejstva.Na gubitke ulja i smanjenje pritiska u radu utiče razgrevanje ulja, važno je njegovo filtrisanje, a za rad je poasno stvaranje vazdušnih mehurova.

Od proračuna koji su značajniji za hidraulička kola i pojedine agregate ovde se odstupa, iz razloga što se normalno konstruktor pribora ne bavi njihovim konstrucijskim razvojem i detaljnim proračunavanjem, već komponuje najpodesnije koponente i agregate u kolo zadanih karakteristika. Za projektovanje su potrebne veličine: sila na poluzi F N hod klipa h cm vreme radnog hoda

t s pa se mogu odrediti potrebne karakteristike pojedinih komponenti kola. Prečnik cilindra se pritom određuje iz relacije

D cm =p

F

4

gde je:p 2/ cmN -radni pritisak u cilindru, a potrebni kapacitetpume dobija se iz relacije za protok ulja sekundi,

Q scm /3 =1

t

hA=

1

tp

hF

gde je:A 2cm =p

F-površina preseka cilindra,

1 -zapreminski koeficient korisnosti u razvodniku i cilindru,

Potrebna snaga pumpe P kW

P=2960

pQ=

21960

t

hF

gde je: 2 koeficient korisnosti pumpe motornog pogona i prenosnika.

64PNEUMOHIDRAULIČKO STEZANJE Nedostaci čisto pneumatskih (velike dimenzije) i hidrauličkih (komplikovanost) kola za

stezanje ,pgi se znatnim delom eleminisati kombinovanom primenom ova dva principa, te je šematski na sledećoj slici prikazan princip pneumohidrauličkog kola za stezanje.

Ovo se kolo sastoji od redno vezanog pneumatskog (1) i dva hidraulička (2) i (3) cilindra, od kojih se poslednji može nazvati i multiplikator. Rešenje koje omogučava da se dejstvom vazduha pod pritiskom p1 u cilindru (1) realizuje u hidrauličkom delu instalacije povećani pritisak p2 i da se iste koristi u jednom ili većem broju paraleleno spregnutih multiplikatora 3, pri čemu se povećanje sile kreće u granicama 1020 pa i više puta, zasniva se na sledećem jednostavnom proračunu. Uz poznat pritisak vazduha p1 koji se dobija iz industrijske mrreže primenom komponenti pneumatskog kola, za primenu pogonskog fluida, kao i prečnike d1,d2 i d3.

p2=p122

21

12

1

d

dp

A

A

gde su: A1 i A2 površine oreseka cilindara prečnika d1 i d2, dok je sila F:

F=p24

23

d =p1

422

23

21

d

dd

a uzimajući u obzir gubitke, odnos 2

1

d

dse pri zadanim vrednostima F,p1i d3 (poslednje zbog

ugradnih dimenzija multiplikatora) nalazi prema

132

1 13.1

p

F

dd

d

gde je: 75.0321 - ukupni koeficijent korisnosti svih cilindara.

ELEMENTI ZA VOĐENJE ALATA Primeri ugradnje različitih vođica za bušenje:

65

66

4.0. ALATI ZA OBRADU LIMA

Postupci izrade delova od lima nalaze široku primenu kod proizvodnje delova masina, vozila, uređaja i široke lepeze proizvoda metalo prerađivačke industrije.

U većini slučajeva delovi od lima male debljine izrađuju se oblikovanjem materijala u hladnom stanju. Delove karakteriše dobra tačnost dimenzija, mala potreba za naknadnom obradom, dovoljna čvrstoća i mala tezina.

4.1. VRSTE OPERACIJA OBRADE LIMA Sve operacije se mogu podeliti u dve grupe:

1. Oblikovanje odvajanjem (odsecanje, prosecanje, probijanje i dr.) 2. Oblikovanje plastičnom deformacijom (savijanje, izvlačenje, reljefno oblikovanje i dr.)

Kod prve grupe operacije oblikovanja materijala se izvodi na taj način, sto se jedan deo materijala odvaja od drugog (po otvorenoj ili zatvorenoj konturi), dok se kod druge grupe operacija oblikovanje vrši lokalnom plastičnom deformacijom materijala.

Na slici 4.1. Šematski su prikazani oblici alata za izvođenje operacija oblikovanja odvajanjem; odsecanjem (a), prosecanjem (b), probijanjem (c), opsecanjem (d), delimičnim prosecanjem (e) i kalibrisanjem (f) .

Sl. 4.1. Šematski prikaz alata za izvođenje operacija oblikovanja lima odvajanjem:

1-gornji deo alata, 2-donji deo alata, 3-pripremak 4-deo (izradak), 5-otpadak

4.2. Alati za probijanje i prosecanje Kod probijanja i prosecanja oblik konture radnih organa odgovara obliku konture dela. Pri

tome se razlikuju pokretni (gornji) i nepokretni (donji) radni organi: probojci i prosekači i ploča za probijanje odnosno prosecanje. Osnovni oblici reznog dela probojca i prosekača prikazani su na slici 4.2. sa ravnom čeonom površinom (a) i sa udubljenom čeonom površinom (b) sa jednostranim (c) i sa dvostranim zakošenjem (d) .

Sl. 4.2. Osnovni oblici radnog Sl. 4.3. Postupci smanjenja sile (reznog) dela prosekača i probojca prosecanja (probijanja)

67Radi smanjenja sile prosecanja kombinuje se ravni zakošeni oblik radnog dela prosekača sa

zakošenom radnom površinom ploče za prosecanje sl. 4.3. Svojim gornjim krajem probojci i prosekači se postavljaju u otvore držača prosekača u toleranciji (H7/n6).

Pri tome je potrebno da se celom oslanjaju o međuploču ili na ploču držača rukavca, i da budu osigurani od izvlačenja pri povratnom hodu.

Profil reznog dela otvora u ploči za prosecanje izvodi se najčešće cilindrično na visini h=2 do10mm, a dalje proširenjem prečnika d+2mm ili cilindrično na visini h ,a dalje konično pod uglom = 20 do 40

4.3. Zazor između pokretnih i nepokretnih delova alata Između prosekača (probojca) i otvora u ploči za prosecanje (probijanje) mora postojati zazor.

Od njegove veličine zavisi kvalitet obrađenih površina. Veličina zazora zavisi od debljine lima, kvaliteta obrade, vrste materijala lima i uslova rada. Preporučene vrednosti jednostranog zazora sl. 4.4. daje se u vidu tablica kao naprimer Tab.

4.1. u procentima od debljine lima.

Veličina jednostranog zazora (Z) Tabl. 4.1.

Kod debljina lima do 0,3mm radi se bez zazora (mada ono pozitivno).

Dimenzije radnih organa prosekača L pr

probojca l pr i otvora u ploči za prosecanje

L pl , odnosno ploče za probijanje l pl određuju se po uzimanju u obzir dozvoljenog odstupanja dimenzija dela ( ) i veličine zazora (Z) pri čemu se koriste pravila prema slici 4.5.

Sl. 4.4.

68

Sl. 4.5. Šema položaja dozvoljenog odstupanja dimenzija dela, prosekača (probojca)

i otvora u ploči i zazora: kod prosecanja(a) i kod probijanja (b) Pri prosecanju dimenzionisanje se izvodi po obrascima:

pl

pl )L(L ;

prpr )Z2L(L

Pri probijanu – dimenzije probojca su jednake najvećim dimenzijama dela.

pl

pl )Z2l(l ;

prpr )l(l

gde su pl i pr

dozvoljena odstupanja otvora za prosecanje (probijanje) i prosekača (probojca). Zbir dozvoljenih odstupanja radnih organa treba da je manji od varijacije tj.

minmaxprpl ZZ

Za manje debljine lima (do 3mm) može se uzeti dozvoljeno odstupanje prosekača (probojca) h6 odnosno za prosekača i ploče H7/h6 odnosno H8 i h8 za veće debljine lima.

4.4. Elementi alata za vođenje i lokaciju pripremaka

U ovu grupu spadaju graničnici za određivanje položaja (lokaciju), vođice trake i koračni elementi kao i elementi za centriranje. Vođice trake obezbeđuju pravilno vođenje trake i imaju oblik letvica, a nalaze se između ploče za prosecanje i ploče za vođenje sl. 4.6. i sl. 4.7.

Sl. 4.6. Položaj vođica trake (2) Sl. 4.7. Bočni pritiskivači trake

između ploče za prosecanje(1) i ploče za vođenje (3) i položaj

čepa za određivanje koraka trake (4)

Razmak između vođica trake (B) jednak je zbiru širine trake (b) i zazora vZ koji obično iznosi 0,52 mm. Graničnik i bočni nož sluze za određivanje koraka trake, pri njenom pomeranju kroz alat. Kod veće širine trake i pravolinijske konture prosecanja koriste se dva graničnika. Bocni nož (koračni nož sluzi za tačnije određivanje koraka trake, tako sto se pomoću njega formira stepenasto suženje trake. Cesto se koristi i rešenje, da se bočnim noževima formira deo konture obradka. Ovo se naročito koristi najčešće kod kombinovanja operacija prosecanja i savijanja.

69

Sl. 4.8. Određivanje koraka trake pomoću Sl. 4.9. Pomoćni graničnik položaja graničnika (a) i bočnog noža (b): trake kod izrade prvog dela 1-skidač lima, 2-prosekač, 3-grani- (za prvi hod trake), sa tri čnik, 4-bočni nož, 5-vođica trake oblika ovog graničnika (a,b,c)

4.5. Određivanje stepena iskorišćenja materijala i centra pritiska alata Ekonomično iskorišćenje materijala pri izradi delova od lima ima veliki uticaj na cenu koštanja dela. Postiže se sledećim merama:

Optimalno krojenje table u trake Iznalaženje optimalnog rasporeda delova na traci Iskorišćenje otpadaka za izradu drugih delova Povećanje tačnosti dimenzija pripremka

Prema veličini tehnoloških krojenje trake prema sl. 4.10. može biti trojako: sa normalnim otpacima (a), sa malim otpacima (b) i bez otpadaka (c)

Sl. 4.10. Načini krojenja trake i vrste otpadaka: konstrukcijski (I) i tehnološki otpaci (II)

Stepen iskorišćenja materijala predstavlja odnos između površine dela oA i površine trake

potrebne za izradu jednog dela 1A (ili ukupnog broja delova koji se izvode od jedne trake i površine trake).

%100A

A

1

0 ;

%100tB

iA0

;

%100LB

NA0

;

gde su: 20 mmA -efektivna površina dela; 2

1 mmA -površina trake potrebna za jedan deo; mmB -širina trake; mmt -korak trake; i-broj redova na traci; N-broj delova dobijen iz trake i mmL -dužina trake.

Vidi se da je () veći ukoliko je veći broj delova koji se izrađuju iz trake N, i sto je veći broj redova, što je manja površina trake potrebna za jedan deo. Širina trake je m2bB u slučaju da se radi sa bočnim dodacima sl. 4.10. pri čemu veličina dodataka (m) i (n) zavisi od debljine lima, dimenzija (b) i oblika konture dela prema tabeli T.4.2.

70Vrednosti veličine dodataka (m) i (n) u mm Tabl. 4.2.

Na slici 4.11. date su varijante rasporeda delova na traci, gde se vidi da od položaja dela na traci zavisi i stepen iskorišćenja.

Sl. 4.11. Četiri varijante rasporeda na traci dela L-oblika

sl. a. =52,3 % ; b:=68 % ; c:=76.5 % ; d:=81.8 % ; Centar pritiska alata ili težišta alata nalazi se na vertikalnoj osi, koja prolazi kroz napadnu tačku rezultanti sila prosecanja ( i probijanja) i poklapa se sa osom rukavca, što je naročito vazno kod alata sa pločnim vođenjem. Određuje se računskim i grafičkim putem primenom poznatih metoda iz mehanike, plan sila i verižni poligon. Na slici 4.12. prikazan je grafički postupak određivanja položaja težišta s konture sa jednom osom simetrije. Dok je na sl. 4.13. dat je primer grafičkog određivanja položaja rukavca kombinovanog alata za probijanje i prosecanje sa koračnim nožem.

Sl. 4.12. Primer određivanja težišta konture sa jednom osom simetrije

71

i

ii

4321

44332211s l

lx

llll

lxlxlxlxx

; 0ys ;

i

iis l

lxx

;

i

iis l

lyy

Sl. 4.13. Primer određivanja težišta (centra pritiska) kod kombinovanog alata

za probijanje i prosecanje sa

bočnim nožem: 1l kontura prosekača, 2l kontura probojca, 3l i 4l - kontura bočnog noža

4.6. Primeri konstrukcija alata za probijanje i prosecanje Alati za probijanje i prosecanje mogu biti prosti i kombinovani. Prosti alati sluze za izvođenje samo jedne operacije, a kombinovanim izvode se obe operacije. Na sl. 4.14. prikazana je konstrukcija za izradu prosecanjem dela prema skici relativno složene konture.

Sl. 4.14. Alat za izradu prosecanjem dela prema skici

72Kombinovani alat za probijanje i prosecanje sa paralelnim rasporedom operacija prikazan je na sl. 4.15. Sluzi za izradu dela trapeznog oblika sa dva otvora, pri čemu se u cilju boljeg iskorišćenja traka propusta dva puta kroz alat (sa obrtanjem trake). Primer kombinovanog alata za probijanje i prosecanje sa rednim rasporedom operacija dat je na sl.4.16. sluzi za izradu podloški pri troredom rasporedu. Pomeranje trake kroz alat vrši se pomoću mehanizma za automatsko pomeranje trake. U prvom hodu probojcima 1 probijaju se otvori. Pre drugog hoda traka se pomera i pomoću centraža 2 određuje njen tačan položaj, dok se u trećem hodu prosekačima 3 vrši prosecanje spoljne konture dela. Za donje kućište 5 vezana je ploča za prosecanje 4 dok su za gornje kućište vezani probojci i prosekači posredstvom držača 6 i međuploče 7.

Sl. 4.15. Kombinovani alat za probijanje i prosecanje sa paralelnim rasporedom operacija

Sl. 4.16. Kombinovani alat za probijanje i prosecanje uzastopnog dejstva

73

5.0 ALATI ZA SAVIJANJE U ovom kratkom poglavlju obradiće se određivanje dužine pripremka, poluprečnika savijanja i ugla elastičnog vraćanja lima pri savijanju, sa par primera analize i podele konstrukcije alata za savijanje.

5.1. Određivanje dimenzija pripremka poluprečnika savijanja i ugla elastičnog vraćanja lima pri savijanju

Oblikovanje materijala pri savijanju ostvaruje se elastično - plastičnom deformacijom na mestu savijanja. Pri tome spoljašnji slojevi materijala trpe naprezanje na istezanje a unutrašnji slojevi naprezanje na pritisak, usled čega se na mestu savijanja javlja deformisanje poprečnog preseka sa pomeranjem neutralne linije ka unutrašnjoj ivici 5.1. Poluprečnik krivine neutralnog sloja je = r + k s gde su: r-unutrašnji prečnik savijanja s-debljina lima k-popravni koeficijent kojim se uzima u obzir pomeranje položaja neutralnog sloja i njegove vrednosti zavise od odnosa r/s tab. 5.1.

Na osnovu rečenog proizilazi da se dužina pripremka (razvijena dužina lima) ne podudara sa dužinom srednje linije (odnosno teorijskim položajem neutralne ose). Razvijena dužina lima jednaka je zbiru dužina, pravih delova i dužine neutralnog sloja na mestu savijanja.

Sl.5.1. Pomeranje neutralnog. 5.2. Određivanje dužine sloja pri savijanju pripremka

74Na primer za deo na sl. 5.2. je

L= 3222

2111

1 180180lskrlskrl

Unutrašnji poluprečnik savijanja potrebno je da bude u granicama rmin r r max pri čemu rmin- poluprečnik savijanja pri kome se javlja kidanje materijala u spoljnim slojevima (što nije dozvoljeno ) a rmax poluprečnik savijanja pri kome se javlja elastično vraćanje lima rmax=E vS 2/ gde je E-modul elastičnosti v -naprezanje na granicu velikih izduženja

materijala lima. Vrednost minimalnog poluprečnika zaobljenja može se odrediti pomoću obrasca. rmin= cs gde je C-koeficijent zavistan od vrste materijala i debljine lima. Tako npr. za č lim M = 28 38 daN/mm2 c = 0.50.6 za č lim M = 42 50 daN/mm2 c = 2.za bakarni lim c=0,25, mesingani lim c=0,30,4 za čist aluminijski lim c=1,4 i td. u literaturi. Usled pomenutog karaktera deformisanja na mestu savijanja javlja se elastično vraćanje lima posle savijanja (sl.5.3.). Pri tome se povećava ugao savijanja pri vođenju dela iz alata za veličinu =1 - 2 ,čija veličina zavisi od karakteristika materijala, debljine lima i odnosa r/s.

Npr. u tabeli 5.2. date su veličine za tri vrste materijala i tri različite debljine i odnosa r/s.

Sl. 5.3. Promena ugla savijanja usled elastičnog vraćanja lima.

5.2. KONSTRUKCIJSKE KARAKTERISTIKR RADNIH ORGANA ALATA ZA SAVIJANJE

Konstukcijske karakteristike radnih organa alata za savijanje (gornji i donji oblikač)su sledeći: - poluprečnici zaobljenja (rg , rd) - širina i dubina oblikača (l,h) - zazor između oblikača ( z) i druge veličine Na slici 5.4. prikazani su radni organi (oblikači) alata za savijanje delova V-i U- oblika, sa karakterističnim dimenzijama. Poluprečnici zaobljenja gornjeg oblikača rg zavise od poluprečnika savijanja, i ne mogu biti manji od vrednosti rmin za dati lim. Poluprečnici zaobljenja donjeg oblikača su: rg' = (23) s i rd''= (0.60.8)(r+s) gde je r-unutrašnji poluprečnik savijanja dela. Dubina udubljenja donjeg oblikača kod savijanja dela V-oblika može se odrediti po obrascu H = b cos /2 - rd''(1/sin/2 -1)a razmak između centra krivine ulaznih udubljenja l = 2 b sin /2 gde je veličina b zavisna od dužine kraka L1 dela debljine lima s. Ukupna visina donjeg oblikača za određenu vrednost je veća od dubine udubljenja i treba da je H 20 mm.

75

Sl. 5.4. konstrukcijske karakteristike radnih organa alata za savijanje delova V i U-oblika

ZAZOR između gornjeg i donjeg oblikača (npr. kod savijanja dela U-oblika) je z = s + s ,

a može se odrediti i prema obrascu z = s + s2.0 s - tolerancija debljini lima. Sila potrebna savijanje zavisi od oblika dela, njegove veličine (dimenzije dela, debljine lima, poluprečnici savijanja karakteristika materijala, načina savijanja, konstrukcijskim karakteristika alata. Veličina sile savijanja je različita za slobodno savijanje, u alatu sa izbacivanjem i savijanje sa ispravljanjem lima. Određuje se iz uslova jednakosti momenta spoljnih i unutrašnjih sila. Ovde se daju samo gotovi obrasci za određivanje sile savijanja delova V i U-oblika pri slobodnom savijanju, savijanju sa peglanjem i savijanju u alatu sa izbacivačem (tab.5.3.) ostali obrasci u literaturi.

Obrasci za određivanje sile savijanja FdaN

Gde su :Bmm-širina dela, pdaN/mm2-površinski pritisak pri savijanju, v-granica razvlačenja daN/mm2 lmm - rastojanje između centra krivine zaobljenja donjeg oblikača krak a = rd + rg + s Fi -sila izbacivanja

Vrednosti površinskog pritiska zavise od debljine lima i vrste materijala, i za delove srednje veličine date su u tab. 5.4.

765.3. KONSTRUKCIJE ALATA ZA SAVIJANJE

Alati za savijanje prema konstrukciji mogu biti prosti i složeni, a prema stepenu univerzalnosti univerzalni i specijalni. Njihova podela može se izvesti i prema obliku delova. Delovi koji se izrađuju savijanjem mogu biti prostog ili složenijeg oblika. Pri tome se delovi prostijeg oblika izrađuju u toku jedne operacije primenom prostih alata dok se delovi složenijeg oblika izrađuju u toku više operacija pomoću odgovarajućih prostih alata ili u toku jedne operacije pomoću složenog alata (u više faza, odnosno stupnjeva). Prema tome, tehnološki postupak i konstrukcija alata za savijanje zavisi od složenosti oblika dela i njegovih dimenzija, materijala lima, raspoložive opreme tačnosti izrade i drugih činilaca. Na sledećim slikama data su idejna rešenja alata za razne vrste savijanja.

1-pripremak 2-donji oblikač 3-graničnik 4-gornji oblikač

Sl.5.5. Faze ugaonig savijanja Tipovi alata za savijanje

I-ugaono II-kružno III-konbinovan

Sl. 5.6 Primeri delova izrađeni savijanjem

77

Sl. 5.7. Alat za savijanje delova ili oblika sa vođicama

Pozicije na prikazanom alatu su: 1-pripremak 6-opruga 2-graničnici 7-osnovna ploča 3-donji oblikač 8-gornji oblikač 4-držač lima 9-izradak 5-vijak držač opruge 10-stubna vođica

78

6.0. ALATI ZA IZVLAČENJE 6.1. Osnovne karakteristike procesa i alata za izvlačenje

Oblikovanjem izvlačenjem se od pločastih pripremaka izrađuju delovi sa zatvorenom konturom. Osnovni radni elementi alata za izvlačenje (sl. 6.1.a) su: prsten za izvlačenje 1 (sa zaobljenom ivicom poluprečnika rp) i izvlakač 2 (sa zaobljenom ivicom ri) Da bi se sprečilo nabijanje lima na izratku 4. prilikom izvlačenja primenjuje se držači lima, koji pritiska lim 3 uz površinu prstena za izvlačenje.

Sl. 6.1. Šema procesa izvlačenja (a) i alata za izvlačenje u dve operacije (b,c)

Kod delova veće dubine proces izvlačenja je potrebno podeliti u više operacija (stupnjeva). Na slici b i c šematski su prikazani alati za izradu dela veće dubine u dve operacije izvlačenja. Izvlačenje može biti bez stanjenja lima i sa stanjenjem lima. U prvom slučaju zazor između prstena za izvlačenje i izvlakača je nešto veći od debljine lima, a u drugom manji od debljine lima.

6.2. Određivanje oblika i dimenzija pripremka i broja operacija Pri izvlačenju bez stanjenja lima određivanje dimenzije pripremka vrši se iz uslova jednakosti površina pripremka i gotovog dela, dok kod izvlačenja sa namernim stanjenjem lima polazi se od uslova jednakosti zapremine pripremka i dela. Oblik konture pripremka (koji je pločast) zavisi od oblika gotovog dela. Pri tome se razlikuju dva osnovna oblika delova koji se izrađuju izvlačenjem: a)Rotacioni delovi b)Nerotacioni delovi Dimenzije pripremka se mogu odrediti računskim, grafičkim i grafoanalitičkim putem u zavisnosti od oblika i složenosti dela.

6.2.1. Rotacioni delovi prostog oblika Prečnik pripremka se određuje iz uslova jednakosti površine prepremka i površine dela, tj:

iAD

4

2 , D =

iA4

= 1.13

n

liA

1

gde su: D (mm) - prečnik pripremka , Ai - ukupna površina gotovog dela , Ai (mm2)- površine pojedinih elemenata delova. Za pojedine oblike delova izvedeni su obrasci za određivanje prečnika pripremka i sleđeni u vidu tablica tako da nije potrebno izvoditi proračun.

79

Sl. 6.2 Obrasci za određivanje prečnika pripremka rotacionih delova

Dodatak za opsecanje dodaje se na vrednost visine (kod delova bez venca)odnosno na prečnik venca dv .Vrednost dodatka zavisi od veličine (h,dv)i odnosa visine prema prečniku dela. Kod veće tačnosti i veće debljine lima treba raditi sa srednjim prečnikom (d = ds s)

6.2.2. Rotacioni delovi složenog oblika Kod ovih delova prečnik prepremka se određuje po već pomenutom obrascu s tim što se površina nalazi pomoću Papas-Guldenovog pravila. Pri čemu je površina rotacionog dela (koje nastaje obrtanjem konture proizvoljnog oblika oko date ose) jednaka proizvodu dužine linije polukonture i 2 sr ( rs-rastojanje težišta te linije od ose obrtanja).

A = 4

22

D

Lrs ,

D = 222 Lrs is lr2

Položaj težišta konture može se naći grafičkim i grafoanalitičkim putem. Rastojanje od težišne linije do ose simetrije (rs)može se analitički odrediti po obrascu:

rs = n

nn

lll

rlrlrl

...

...

21

2211

gde je :l1,l2,ln - dužine pojedinih delova kontura r1,r2,rn - rastojanje od težišta delova kontura do ose simetrije proizvoda. L = l1 + l2 + ... + ln - dužina jedne polovine konture Prečnik (D) rondele može se naći i grafičkom metodom. Ova metoda se zasniva takođe na korišćenju Guldenovog pravila uz primenu verižnog poligona radi određivanja položaja težišta rotacione krive. Naime rotaciona kriva se ucrta u povećanoj razmeri i razloži na više elemenata (li). Izgled verižnog poligona i cela grafička metoda data je na (slici 6.3.)

Dužina l1 + l2 + ... + ln =

n

lil

1

A = 24

2

DLrt ; Do = Lrt 8

80

Sl. 6.3. Šema određivanja dimenzija ploče po grafičkoj metodi

Prečnik razvijene ploče može se odrediti i grafički, jer se gornja jednačina može trasformisati na sledeći način:

D02=8 Lrt ; (2R0)

2=8(2

tD)L R0

2=2 rt L = Dt L

Koristeći poznatu teoriju da je normala spuštena iz vrha pravog ugla na hipotenuzu ujedno

jednaka geometrijskoj sredini između dobijenih odsečaka hipotenuze (R0= LDt ),može se na

produžetak prave AB naneti veličina Dt,a zatim opisati polukrug iznad duži AC.

Odsečak BD će predstavljati poluprečnik razvijene ploče (rondele) R0=2

0D

6.2.3. Nerotacioni delovi i delovi složenog oblika Pri određivanju oblika i dimenzije pripremka za nerotacione delove primenjuju se približni postupci, kod kojih se takođe polazi od jednakosti površina dela i pripremka. Pri izvlačenju

kutijastih delova kvadratnog i pravougaonog preseka (pri 6.0b

h0.7)može se primeniti

pripremak kružnog odnosno eliptičnog oblika (sl.6.4.). Prečnik kružnog pripremka (za kvadratne kutije) je:

D=1.13 vhv rrhraa 86.043.043.042

dok su dimenzije pripremka oblika elipse (za pravougaone kutije):

a0=25.027.1 fA i b0=

227.1 fA

gde su: A(površina pripremka) i hrbabaf 76.0

Pri izradi kutija manje visine (h/b0.6) i pri malim poluprečnicima zaobljenja ćoškova (u vertikalnoj ravni rv)odnosno horizontalnoj ravni rh pripremak ima pravougaoni oblik sa korigovanim ćoškovima prema sl.6.5. Sl.6.4. Oblici pripremka za kvadratne i pravougaone kutije veće visine.

81Pri tome je visina potrebna za izvođenje vertikalnih zidova l=h+0.57 rv i poluprečnik zaobljenja

R=2rh(pri rv=rh) odnosno R= vhvhh rrrhrr 16.086.022 (pri rv rh). Kod odnosa hr

H

5 ćošak je ispupčen, ahr

H 5 udubljenja.

Sl. 6.5. Oblik pripremka za kutijaste delove

Određivanje oblika i dimenzija pripremka za složene delove (npr. delovi automobilske karoserije - vrata, poklopac motora i drugi) najtačnije se izvodi putem opita u samom alatu za izvlačenje. BROJ OPERACIJA (stupnjeva) Broj operacija izvlačenja potrebno je odrediti pre pristupanju konstruisanju alata za izvlačenje , i on zavisi od oblika dela, odnosa krajnje visine i prečnika dela, odnosno debljine lima i prečnika dela, vrste materijala lima i drugih činilaca. Pri određivanju broja operacija kod izvlačenja rotacionih tela polazi se od koeficijenta stupnjeva m, koji je u principu različit i definiše se odnosom prečnika u dve uzastopne operacije

m1= ,1

D

d m2= ,

1

2

d

d m3= ....

2

3

d

dmn=

1n

n

d

d

gde je D-prečnik pripremka d1,d2,d3...dn prečnici dela posle prve, druge, treće i poslednje operacije. Vrednosti koeficijenata stupnjeva zavise od karakteristika materijala pre svega plastičnosti materijala i jačinu na kidanje. U tabeli 6.2. date su srednje vrednosti koeficijenata stupnjeva za neke materijale, pri izvlačenju cilindričnih delova bez venca.

Vrednosti koeficijenata stupnjeva zavisi od odnosa s/D. Kod veće veličine poluprečnika zaobljenja prstena za izvlačenje, normalne vrednosti zazora, manje hrapavosti prstena za izvlačenje i izvlakača i primene podmazivanja uzima se manja vrednost koeficijenta m.

82

Ako je m1=m2=....=mn=m onda se broj stupnjeva izvlačenja određuje n=m

Dmdn

log

)log(log 1

Tako pri izvlačenju cilindričnih delova bez venca broj operacija može da se odredi prema tabeli 6.3. u zavisnosti od odnosa visine i prečnika dela (h/d)i debljine lima i prečnika pripremka s/D 100

Veće vrednosti odnosa h/d odgovaraju većem poluprečniku zaobljenja prstena za izvlačenje (rp=8s-15s), manje vrednosti manjem poluprečniku zaobljenja (rp=4s-8s) Detaljnije preporuke za broj operacije date su brojnoj literaturi iz ove oblasti. Na slici 6.6. prikazan je slučaj izvlačenja cilindričnih delova bez venca, sa obrascima za određivanje dubine dela posle svake operacije.

h1=0.25( 11

1 dm

D ) + 0.43

1

1

d

r 11 32.0 rd

h2 = 212

22

2

1

2

1 43.025.0 ddd

rd

m

d

m

h

hn= nnn

nn

n

n

n

n ddd

rd

m

d

m

h

1

11 43.025.0

d1=m1 D d2=m2 d1 d3=m3 d2 . . . dn=mn dn-1

Sl 6.6. Redosled operacija pri izvlačenju cilindričnog dela bez venca

Kod izvlačenja delova sa malim prečnikom venca 1.1d

dv 1.4 venac se formira u poslednjoj

operaciji. Međutim, kod delova sa vencem velikog prečnika venac se formira u prvoj operaciji. Pri izvlačenju delova stepenastog oblika najpre se izvlačenjem formira cilindrični deo, a zatim postepeno kontura dela (u toku više operacija).

83

Sl. 6.6.1 Sl. 6.6.2. Sl. 6.6.1 Primer postupnog izvlačenja cilindričnog dela stepenastog oblika Sl. 6.6.2. Primer višeoperacijskog izvlačenja dela koničnog oblika

6.2.4. Konstrukcijske karakteristike alata za izvlačenje Najvažnije karakteristike radnih organa alata za izvlačenje su: poluprečnici zaobljenja ivice prstena za izvlačenje i izvlakača, zazor između izvlakača i prstena za izvlačenje, oblici površina prstena za izvlačenje i držači lima. Poluprečnici zaobljenja ivice prstena rp i izvlakača ri utiču na naprezanje u materijalu lima, veličinu koeficijenata stupnjeva, pojavu nabora i greški.

-za prvu operaciju rp1=0.0550+(D-d) s -za ostale operacije rpn=(0.70.8) rp1 ZAZOR između izvlakača i pstena za izvlačenje treba da je veći od debljine lima.

Približna vrednost zazora (sa jedne strane ) može se odrediti po obrascu

Zo=s+k s10 gde koeficijent K ima vrednosti k=0.07 za čelik k=0.02 za aluminijum k=0.04 za obojene materijale Preporučene vrednosti za meki čelik: -prva operacija Zo=(1.3 1.5)s -za ostale operacije Zo=(1.21.5)s -za tačne spoljne mere dp=ds i di=dp-2Zo -za tačne unutrašnje mere di=du i dp=di+2Zo

Sl. 6.7. Položaj zazora u odnosu na dimenzije radnih organa i dela

6.2.5. Konstrukcije alata za izvlačenje Alati za izvlačenje se mogu podeliti na više načina prema redosledu izvođenja operacija-alati za prvu operaciju i alati za izvođenje ostalih operacija; u zavisnosti od vrste prese-alati za prese prostog dejstva, odnosno alati za prese dvostrukog dejstva. Dalja podela je na jednooperacijske i višeoperacijske i td.

841-Rukavac 2-Gornje kućište 3-Izbacivač 4-Prsten za izvlačenje 5-Izvlakač 6-Držač lima 7-Stubovi za vođenje 8-Šipke za aktiviranje držača 9-Donje kućište

Sl. 6.8. Alat za izvlačenje sa stubnim vođenjem i držačem lima, namenjen za presu prostog dejstva

1-držač lima 2-prsten za izvlačenje 3-izvlakač 4-izbacivač 5-gornja ploča 6-držač prstena 7-donja ploča 8-držač izvlakača

Sl. 6.9. Alat za izvlačenje na presi prostog dejstva sa koničnom površinom držača lima