Nekonvenční technologie obrábění

Prezentace na téma: "Nekonvenční technologie obrábění"— Transkript prezentace:

1 Nekonvenční technologie obrábění
Vypracovali: Jan Žanta Jan Janoušek

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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

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

9 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

10 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

11 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)

12 Obrábění paprskem iontů (plazma)
Zdrojem plazmy je plazmová pistole Princip: Ohřev nebo tavení materiálu za extrémně vysokých teplot (1000 až °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

13 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

14 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

15 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

16 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

17 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

18 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

19 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

20 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

21 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

22 Obrábění ultrazvukem Princip :
obrobek (i elektricky nevodivý) je obráběn jemnými zrny brusiva, které jsou rozkmitávány nástrojem nástroj kmitá vysokou frekvencí 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

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

24 Příklady výrobků – obrábění ultrazvukem

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

26 Děkujeme za pozornost