Transcript 2-alati i tocila

Alati za obradu rezanjem
Materijal za izradu alata
Zahtevane karakteristike alata:
Dovoljna čvrstoća i žilavost – da bi se mogao suprostaviti statičkim i dinamičkim
naprezanjima
Takvu čvrstoću i tvrdoću da bi se mogao suprostaviti mehaničkom trošenju
oštrice i prednje i zadnje površine koje su u dodiru sa obratkom, odnosno
strugotinom
Dovoljnu tvrdoću, čvrstoću i hemijsku otpornost, odnosno dovoljno veliku
postojanost na povišenim temperaturama
Prihvatljivu cenu
1.
2.
3.
4.
5.
Alatni čelici (nelegirani i niskolegirani)
Brzorezni čelici (visokolegirani)
Liveni tvrdi metal-stelit
Tvrdi sinterovani metali-TM
Dijamanti
Materijal za izradu alata
Prvo osnovno svojstvo materijala za
alate je tvrdoća
Drugo, ne manje važno svojstvo, je
postojanost na povišenim
temperaturama
Prikaz nastajanja toplote
Temperaturna postojanost materijala
Alatni čelici
Ugljenični alatni čelici -za izradu ručnih alata od kojih se
ne zahteva veća postojanost
C 0,85 do 1,3%, Mn (mangan) i Si (silicijum) 0,20 do 0,30%,
Minimum P (fosfor) i S (sumpor)
Imaju martenzitnu strukturu. Toplotnim obradama se
povećava tvrdoća oštrice
Niskolegirani alatni čelici sadrže manje količine
legirajućih kompomemti
C do 1,4%, W (volfram) do 2%, Cr (hrom) 0,6-1,8%, V
(vanadijum) do 0,2%, Mo (molibden) od 0,45 do 0,75%.
Imaju veću tvrdoću i temperaturnu postojanost
Visokolegirani (brzorezni) čelici sadrže veće količine
legirajućih komponenti
sa martenzitnom strukturom i visokim učešćem (W) volframa
do 20% i Cr (hroma) do 5,5%, molibden (Mo) i vanadijum
(V)
Temperaturno su postojani i zato pogodni za veće brzine
rezanja
Uptrebljava se samo za izradu reznog dela alata koji se vari,
lemi ili pričvršćuje za alat
Alatni čelici
Povećanje tvrdoće, otpornosti na habanje,
otpornosti na koroziju i dinamičke čvrstoće
Kristalna rešetka martenzita
Tvrdi metali-legure
Liveni tvrdi metal (stelit)-livena legura Co, W, Cr, C.
Kobalt je osnovna komponenta koja povezuje ostale u čvrst rastvor
U svom sastavu mogu imati i nikla, mangana, molibdena, vandijuma,
titana, tantala i do 10% gvožđa. Imaju različite komercijalne nazive: stelit,
aknit, celzit,...
Livenje - postupak oblikovanja pri kom se rastopljeni metal uliva u neku
šupljinu (kalup), hladi i očvršćava u njoj i poprima njen oblik (odlivak)
Tvrdi metali-sinterovani
Sinterovani tvrdi metali u obliku pločica različitih oblika i dimenzija
Konvencionalni postupak:
I. mešanje praha
II. kompaktiranje (zbijanje mešavine prahova uz oblikovanje zadate
geometrije) i
III. sinterovanje (grejanje kompaktiranog komada do temperature ispod
tačke topljenja, kako bi se uspostavile krute veze čestica i time
očvrsnuo komad).
Tvrdi metali-sinterovani
Velike su tvrdoće (do 90 HRc) i velike otpornosti na visoke temperature
Uglavnom se sastoje od zasićenih volframovih karbida sa kobaltom kao
vezivom. Mogu sadržati i titanove i tantalove karbide
Dobijaju se dvofaznim sitnerovanjem prvo na 1000K, a posle na 1900K iz
usitnjene i presovane mešavine
Sinterovani metali se primenjuju najviše kod kružnih pila i glodala
Tvrdi metali-sinterovani
WC Volframov karbid dobijen postupkom sinterovanja je prvi prikazao 1927. Friedrich
Krupp iz Nemačke, pod nazivom Widia (nem. wie Diamant - u prevodu poput dijamanta)
Volframov karbid WC se dobija spajanjem metala volframa i ugljenika na temperaturama od
1400 do 2000 °C
Volframov karbid
WC
IUPAC nomenklatura
Volframov karbid
Osnovna svojstva
Molarna masa
195,86 g/mol
Boja
sivo-crna sjajna
Gustoća
15,8 g/cm3
Talište
2 870 °C
Vrelište
6 000 °C
Topljivost u vodi
netopiv
Struktura
Oblik molekule
heksagonalna
kristalna rešetka
Dijamantski alati
U proizvodnji alata za preradu drveta koriste se tri tipa
dijamantskih reznih materijala:
PCD polikristalni dijamant,
MCD monokristalni dijamant i
CVD vakuum naparavani dijamant)
 PCD (polycrystalline diamond−polikristalni dijamanti)
PCD se proizvodi sinterovanjem kalibrisanih odabranih dijamantskih čestica mikrometarske
veličine pri visokim temperaturama (1400°C) i pritiscima (6000 MPa), sa katalizatorom
(uglavnom kobalt).
Kobalt čini PCD elektroprovodnim i stvara sloj debljine od 0,5 do 0,7 mm koji se vezuje za
podlogu od volframkarbida debljine od 1 do 2,7 mm.
Koriste za pile, usitnjavače, predrezače, rezne ploče, obična i profilna glodala.
Prednosti PCD su produženi radni vek alata, minimalni prazan hod, brži prolaz (kroz
obradu dakle, smanjeni troškovi proizvodnje)...;
Primeri korišćenje PCD alata
Dijamantski alati

MCD je monokristal veoma ograničene veličine i on je najtvrđi od svih
reznih materijala i najveću otpornost na habanje

Visoka tvrdoća je kombinovana sa nelomljivošću zahteva da velike i
stabilne uglove oštrenja klina

Korišćenje MCD sečiva ograničena je za rezanje visokoabrazivnih podnih
laminata ili pleksiglasa
Dijamantski alati
 Potencijal u budućnosti je CVD (engl. Chemical Vapour Deposition)
 CVD (hemijsko vakuum naparavanje dijamanata), kojim se dobija čisti polikristalni
dijamant.
 Sjedinjuje se na visokoj temperaturi i malom pritisku u vakuum komori
 Nanošenje na podlogu od tvrdog metala se vrši uz pomoć mikrotalasne plazme
 Odsustvo veziva daje veliku toplotnu provodljivost, a unošenje bora kao primese na
molekularnom nivou omogućuje obradu erozijom.
 Prednosti:
1. visoka toplotna provodnost
2. odlična otpornost na habanje
3. odlična dimenziona stabilnost
Dijamantski alati
De Beers-ov postupak hemijskog vakuum naparavanja
polikristalnih dijamanata
Dijamantski alati
Uporedne karakteristike monokristalnih, CVD i uobičajenih PCD dijamanata
Svojstva reznih materijala
CNC mašina za oštrenje alata sa sečivom od tvrdog metala
CNC mašina za oštrenje alata sa sečivom od tvrdog metala
Tehnike elektroerozije
Između elektroda u obliku diska ili žice sa
jedne, i obratka sa druge strane postoji
elektrolučno pražnjenje usled kojeg dolazi do
erozije materijala sa obratka i postizanja
željenog oblika kretanjem diska ili žičane
elektrode po zadatoj šemi.
Tehnike elektroerozije
Redosled postupaka pri obradi erozijom
1. Merenje, koje se obavlja posebnom
kontaktnom sondom
2. Priprema elektrode
3. Erozivna obrada alata
4. Potvrda ostvarene obrade merenjem
Alati za obradu drveta
 Jednorodni –od istog materijala
 Raznorodni – od dva ili više vrsti materijala
 Jednodelni – kao jedna nerazdvojiva celina
 Višedelni –rezni elementi se sa telom vezuju razdvojivom vezom
 Alati sa drškom – usadni
 Alati sa otvorom – nasadni
Alati mogu biti podesivi i složeni
Alati za obradu drveta
Skicirati vrste alata I označiti njihove karakteristike
Prema operaciji za koju se koristi:
testerisanje, glodanje, rendisanje...
Prema načinu kretanja:
pravolinijsko-oscilatorno
pravolinijsko-neprekidno
kružno
Prema vrsti materijala alata:
jednorodni i raznorodni
Prema broju delova:
jednodelni i višedelni
Prema načinu stezanja:
alati sa drškom (usadni) i
alati sa otvorom (nasadni)
Oštrenje alata

Alati za obradu drveta od nelegiranih i nisko legiranih čelika se oštre tocilima u
jednom koraku do pune naoštrenosti

Oštećena sečiva, glodala i noževa, a naročito tek formirani zubi testere oštre
se u dve, odnosno tri faze:
I.
Prva faza – prethodno oštrenje sa ciljem dobijanja geometrije i dimenzija
sečiva
Druga faza – fino oštrenje sa ciljem da se fino brusi površina sečiva i kojom
se postiže mikrogeometrija oštrice
Treća faza – završno oštrenje, glačanje (ručno ili mašinski) površine koje će
biti u kontaktu sa strugotinom
II.
III.



Sečiva sa pločicama od TM oštre se kroz tri faze - habanje jače izraženo
Kod normalnog zatupljenja oštrice - finim i završnim oštrenjem
Oštećene pločice se ne oštre već se zamenjuju
Oštrenje alata

Zatupljeno sečivo se oštri po grudnoj, leđnoj ili obe površine
Kada se ne može primeniti oštrenje
sečiva po leđnoj površini?!
veća čvrstoća sečiva
na savijanje
manja čvrstoća
sečiva
Tokom oštrenja zagreva se i alat i tocilo – lokalno pregrevanje alata
Defekti se mogu ublažiti:
pravilnim izborom tocila
pravilnim izborom režima oštrenja
Oštrenje alata-tocila
Za oštrenje se koriste alati za brušenje sa
zajedničkim nazivom tocila – brusne ploče
Tocila (1) - mnogosečni (2) alati koji se
sastoje od brusnog sredstva (3) i veziva (4)
Oštrenje alata-tocila
Habanje reznih elemenata tocila
pojava samooštrenja obezbeđuje visoku reznu sposobnost u toku relativno
dugog vremenskog perioda
Brusno sredstvo

Brusno sredstvo može biti prirodno ili veštačko. Pri mašinskom oštrenju
koriste se tocila sa veštačkim brusnim sredstvima

Osnovne sirovine za proizvodnju veštačkih brusnih sredstava su:
elektrokorund - Al2O3 +F2O3 +SiO2 +TiO2
silicijum karbid - SiC
borkarbid - B4C
sintetički dijamant - D
kubni nitrid bora - CNB

Prirodna brusna sredstva:
sadrže aluminijum (korund i šmirgla)
silikatna brusna sredstva (kremen, peščanik)
prirodni dijamant
ostala brusna sredstva (granit, plovućac)
Vezivni materijal
Vezivni materijal ima zadatak da povezuje brusno sredstvo u jednu celinu, a da
istovremeno omogući oslobađanje i ispadanje zatupljenih zrnaca i obezbedi
samooštrenje
Vezivni materijali mogu biti organskog (biljnog) porekla i neorganskog
Organska veziva (B) : izrađena na bazi veštačke smole ili bakelita
Pogodna su za rad na velikim brzinama i za završno oštrenje alata
Neorganska:keramička (V), magnezitna (Mg), silikatna (S) i metalna (M)
Najčešće se koriste keramička veziva koja se sastoje od gline, kaolina, kvarca
Dobro provode toplotu, neostljiva su na hemikalije ali su krta
Magnezitno vezivo je ostljivo na vlagu, (do 20m/s)
Silikatno vezivo je na bazi tečnog stakla i osteljiva su na tečnosti za hlađenje
Koristi se za tocila velikih prečnika
Metalno vezivo koristi se najviše kod dijamantskih tocila i CNB tocila.
Kao vezivo se koriste legure bakra, kalaja, gvožđa, aluminijuma…
Karakteristike klasičnih tocila
Vrsta i oblik zrna
najčešće je u obliku poliedra
Veličina mera krupnoće zrna, broj otvora – petlji na situ na dužini od 1” (jednog inča)
1.
vrlo gruba (8-12),
2.
gruba (14-24),
3.
srednja (30-60),
Oznaka tocila
4.
fina (70-120), i
DxBxd A60K6V
5.
vrlo fina zrna (150-240
Tvrdoća i struktura tocila
Odnosi se na tvrdoću vezivnog materijal:
1.
2.
3.
4.
5.
vrlo meka (E,F,G)
meka (H,I,J,K)
srednje meka (L.M.N.O)
tvrda (P,Q,R,S)
vrlo tvrda (T,U,V,Z)
Kod tocila zatvorene strukture je veći procenat abrazivnih sredstava
1-12 (zatvorena-srednja-otvorena-vrlo otvorena)
Tocila sa krupnijim zrnima obično imaju zatvoreniju strukturu
Vrsta veziva
Oblici klasičnih tocila
pločasto
prstenasto lončasto i lončasto–konično
tocilo sa drškom
tanjirasto
brusna belegija
Nekonvencionalna tocila



Dijamantska i CNB tocila
Sastoje se iz: radnog dela tocila i tela tocila
Telo se obično izrađuje od legura aluminijuma. Oblik im zavisi od
namene
Nekonvencionalna tocila
Nekonvencionalna tocila-karakteristike
Vrsta i kvalitet abrazivnog materijala
Veličina zrna predstavlja se srednjom veličinom mm:
 Brusna zrna (125-250 mm)- pri prethodnom oštrenju
 Brusni prah (40-100 mm)- finom oštrenju
 Mikroprah (1-40 mm)- pri završnom oštrenju
Koncentracija abraziva u sloju (25% prema 75%)
Vrsta i karakteristika vezivnog materijala
 Organsko-bakelitno B
 Metalno-M
 Keramičko-V (zahteva hlađenje)
Izbor tocila

Za tvrđe materijale mekše tocilo

Što je alat veći (krupniji zubi) tocilo treba da je mekše i grublje i obrnuto

Mekša tocila ne pregrejavaju sečivo

Oštrena površina mekšim tocilima je finija i čistija

Za oštrenje bez hlađenja - mekša tocila

Tocila otvorene strukture - za alate od brzoreznih čelika i sečiva većih površina

Za oštrenje TM - tocila od silicijumkarbida finoće 20-32, tvrdoće G i sa V vezivom

Za fino oštrenje TM - dijamantska tocila (ili tocila od borkarbida)

Za teško obradljive brzorezne čelike - CBN tocila
Održavanje tocila
Proba na zvuk
Održavanje tocila
Montaža tocila
Između tocila i prirubnice stavlja se uložak od kartona, gume ili kože debljine oko
0.5 mm radi boljeg naleganja kontaktnih površina
POČETAK BRUŠENJA
- podesiti mašinu tako da se tocilo okreće sa maksimalnom
radnom obodnom brzinom - operator mora biti na bezbednom mestu
- ostaviti tocilo da se nekoliko minuta okreće
- otvoriti slavinu sredstva za hlađenje
- kontrolisati vibracije
- poravnati tocilo
- prilaz tocila predmetu obrade treba da je postepen, da bi mu omogućili da se
polako zagreva, grub prilaz može biti uzrok razletanja tocila
Pridržavanje ovih uputstava naročito je značajno kod tocila u keramičkom vezivu!
Održavanje tocila
PORAVNAVANJE TOCILA
Kada tocilo izgubi svoj pravilan geometarijski oblik ili svoju sposobnost
rezanja, moramo ga poravnati poravnjivačem,
dakle, obnavljamo pravilan geometrijski oblik, odnosno profil tocila i time
uklanjamo sa njegove radne površine zaobljena (istrošena) brusna zrna.
U zavisnosti od željene preciznosti brušenja poravnavanje tocila vršimo na
više načina:
- tocilima za poravnavanje
- čeličnim valjcima
- dijamantskim jednozrnim i višezrnim poravnivačima.
Mašine za precizno brušenje imaju već ugrađene uređaje za poravnavanje.
Skladištenje tocila
Preporučljivi uslovi skladištenja:
- temperatura izmedu 10-30° C
- relativna vlažnost ne veća od 70 %