Nekonvenční technologie obrábění Vypracovali: Jan Žanta Jan Janoušek

Podstata Produktivita a přesnost závisí na fyzikálních a chemických vlastnostech materiálu. V průběhu obrábění se mění fyzikální vlastnosti materiálu (rozpouští se, vypařuje, ...)

Vlastnosti Nekonvenční metody nenahrazují metody konvenční, pouze je vhodně doplňují. Působí minimální (nebo žádné) řezné síly Lze obrábět velmi tvrdé a pevné materiály Vysoká energetická náročnost

Dělení Obrábění paprskem: Tepelné působení elektrického proudu Fotonů (laser) Vody Iontů (plazma) elektronů Tepelné působení elektrického proudu Elektroerozivní obrábění Chemické působení elektrického proudu Elektrochemické obrábění Obrábění ultrazvukem

Obrábění laserem - vrtání Vrtání laserem je založeno na odstraňování materiálu odpařováním. Předností laserového vrtání je vytváření malých otvorů o průměru od 10 do 100 mm i v místech, kde je to pomocí jiných metod obtížné nebo nemožné. Pohled do pracovního prostoru během vrtání laserem Laserové vrtací zařízení

Obrábění laserem - vrtání Díry mohou být kruhové i tvarové. Délka vrtané díry může být až 50 mm. Vrtat lze kovy, plasty, textilie, dřevo, sklo, keramiku a jiné přírodní materiály. Příklady výrobků

Obrábění laserem - řezání Pracovní prostor laserového řezacího pracoviště Materiál může být při řezání odebírán: Odpařováním Tavením Pálením Výhody řezání laserem: malá šířka řezu malá velikost tepelně ovlivněné oblasti žádné opotřebení nástroje; čisté řezy možnost řezání složitých tvarů hospodárnost i při malých výrobních sériích Zařízení pro řezání laserem

Ostatní aplikace laseru při obrábění Soustružení laserem Frézování laserem Dekorace skla laserem Značení, značkování a popis laserem Gravírování (mikrofrézování) laserem Princip soustružení laserem

Obrábění paprskem vody Princip: Kinetická energie média se mění na mechanickou práci K obrábění použito: Paprsku vody Paprsku vody s rozptýlenými zrny brusiva Řezání abrazivní paprskem Řezání bez abraziva

Obrábění paprskem vody Parametry paprsku: Tlak: 200 až 600 MPa Průměr: 0,5 až 2 mm Rychlost výstupu: 600 až 1200 m/s (rychlost zvuku ve vzduchu: asi 330 m/s) Zařízení pro řezání vodním paprskem

Obrábění paprskem vody Výhody studený řez, při kterém nedochází k tepelnému ovlivnění řezaného materiálu maximální univerzálnost použití pro libovolné materiály i jejich tloušťky možnost řezání i velmi těžko obrobitelných materiálů relativně vysoká přesnost vyřezaných tvarových dílů Nevýhody nevyhnutelný kontakt s vodou a většinou i s abrazivním materiálem (bez okamžitého vhodného ošetření rychlý nástup povrchové koroze, u nasákavých materiálů delší vysoušení, možnost změny barvy, znečištění apod.) omezená možnost výroby hodně malých dílců (cca pod 3-5 cm)

Obrábění paprskem iontů (plazma) Zdrojem plazmy je plazmová pistole Princip: Ohřev nebo tavení materiálu za extrémně vysokých teplot (1000 až 20000 °C), které vznikají rozkladem molekul plynu při jejich průchodu elektrickým obloukem. Oblouk hoří mezi netavící se katodou vyrobenou z wolframu a anodou, která je tvořena opracovávaným materiálem nebo tělesem hořáku. Pohled do pracovního prostoru řezacího stroje

Řezání plazmatem Řezaný materiál je taven a tavenina a oxidy jsou vyfukovány z místa řezu plazmovým plynem. V případě použití kyslíku jako plazmového plynu je materiál rovněž spalován. Příklady výrobků

Řezání plazmatem Výhody: Nevýhody: možnost provozu jednoho nebo více hořáků podle velikosti výrobní dávky vhodnost zejména pro řezání slabých a středních tlouštěk konstrukční oceli (do 30 mm) možnost řezání vysoce pevné konstrukční oceli s menším tepelným příkonem vysoká řezná rychlost (až 10x vyšší než při řezání plamenem) proces lze plně automatizovat řezání plazmou pod vodou pro velmi malé tepelné ovlivnění řezaného materiálu a malou hladinu hluku v okolí pracoviště Nevýhody: poněkud širší řezná spára oproti řezání laserem. Stroj pro řezání plazmatem

Obrábění plazmatem Plazmový hořák lze použít při obrábění dvojím způsobem: Pro předehřev materiálu před břitem řezného nástroje. U ohřáté části materiálu změní mechanické a fyzikální vlastnosti (nižší pevnost a tvrdost materiálu). Nástroj má pak vyšší trvanlivost a lze obrábět materiály, které by konvenčními metodami obrábět nešli. Pro odtavování materiálu z povrchu obrobku. Materiál na povrchu obrobku se taví a proudem asistenčního plynu odfukuje. Obrábění s předehřevem materiálu před břitem řezného nástroje

Obrábění paprskem elektronů Princip: K obrábění využito energie paprsku na velmi malou plochu obrobku. V místě dopadu se kinetická energie elektronů mění na tepelnou. Materiál se taví a následně odpařuje. Elektronový paprsek je vychylován magnetickým systémem Princip metody obrábění elektronovým paprskem: vnik elektronů do materiálu erupční odpařování materiálu opětný vnik elektronů do materiálu 1 – elektronový paprsek, 2 – páry odpařeného kovu

Obrábění paprskem elektronů Vrtání malých děr paprskem elektronů Elektronový paprsek se používá pro vrtání otvorů malých průměrů (0,002 až 0,8 mm). Lze obrábět i hluboké otvory (l/D až 100). Tolerance vyvrtané díry je 5 až 20 % jejího průměru. Lze obrobit až 4000 otvorů za 1 sekundu. Napájecí zdroj může mít výkon 3 až 100 kW. Řezání paprskem elektronů Lze řezat komplikované tvary Elektronové dělo - zdroj elektronů

Elektroerozivní (elektrojiskrové) obrábění Princip : obrobek a nástroj jsou ponořeny v dielektriku a zapojeny do obvodu stejnosměrného elektrického proudu v místech největšího přiblížení nástroje a obrobku vznikají elektrické výboje při výboji letí proud elektronů ve výbojovém (ionizovaném) kanále na obrobek, při dopadu zabržděním vzniká teplo, kov se taví a část se odpaří úběr materiálu tepelným a tlakovým účinkem elektrického výboje Elektroerozivní hloubička

Elektroerozivní (elektrojiskrové) obrábění největší výhodou této metody je obrábění problematických tvarů, materiálů a také i velmi přesných rozměrů přesnost obrábění v řádu tisícin milimetru a drsnost povrchu Ra 0,2 (mnohdy lze nahradit i broušení) jedním z největších a nejzkušenějších světových výrobců japonská firma Mitsubishi (výrobky převážně pro automobilový průmysl) Drátová řezačka Mitsubishi FA20S

Elektrochemické obrábění Princip : obrobek se řízeně rozpouští v elektrolytu při průchodu stejnosměrného elektrického proudu (princip elektrolýzy) nástroj má různé tvary molekuly elektrolytu jsou tvořeny ionty při zapojení elektrického proudu dochází na obrobku k reakci, při které se anionty kovu obrobku slučují s kationty elektrolytu – vzniká nová sloučenina - obrobek se rozpouští Princip elektrochemického obrábění: 1 – obrobek (anoda), 2 – napájecí zdroj, 3 – nástroj (katoda), 4 – pracovní vana, 5 – elektrolyt

Elektrochemické obrábění Různé technologie obrábění: Obrábění s nuceným odstraňováním produktů vzniklých chemickými reakcemi: obrábění proudícím elektrolytem: hloubení tvarů a dutin zápustek a forem hloubení otvorů malých průměrů odstraňování otřepů dělení materiálů s mechanickým odstraňováním (někdy označované jako anodomechanické obrábění): broušení, lapování, honování Povrchové obrábění bez odstraňování produktů vzniklých chemickými reakcemi: leštění povrchové značení

Obrábění ultrazvukem Princip : obrobek (i elektricky nevodivý) je obráběn jemnými zrny brusiva, které jsou rozkmitávány nástrojem nástroj kmitá vysokou frekvencí 20-30 kHz s amplitudou 0,1 - 0,001 mm do místa obrábění se přivádí brusná emulze (kapalina s jemnými zrny brusiva) Zařízení pro obrábění ultrazvukem: 1 – generátor ultrazvukových kmitů, 2 – systém pro vytvoření mechanických kmitů, 3 – přívod brousicích zrn a kapaliny, 4 – obrobek, 5 – nástroj

Obrábění ultrazvukem - nástroje nerotační dutiny otevřené drážky kruhové díry závity průchozí drážky tvarové drážky

Příklady výrobků – obrábění ultrazvukem

Zdroje www.mmspektrum.com Přednáška Vzorová semestrální práce na předmět Úvod do strojírenství

Děkujeme za pozornost