Erodiranje Erodiranje
Postupak izrade šestougaonih i četvrtastih rupa i otvora

Jedan od interesantnijih tipova obrade sa kojim smo imali prilike da se susretnemo u proteklom periodu je izrada šestougaonih i četvrtastih rupa, popularnijeg naziva „broaching“.

Iako deluje komplikovano, ovaj proces je relativno jednostavan. Alat je takođe krajnje jednostavan, sastoji se od nosača i reznog umetka koji može biti različitog oblika, u zavisnosti od zadatog oblika rupe.

Na fotografiji ispod može se videti kako izgleda komad dobijen ovakvom obradom:

Slika 1. Navojni čep OK 10
Slika 1. Navojni čep OK 10

Za izradu ovakvih delova koristili rezni umetak i nosač marke Garant Hoffmann Group.

Šestougaoni, kvadratni, trougaoni, torx, su samo nekolicina najčešće upotrebljavanih formi ovog alata.

Na slici 2. je prikazan set reznih umetaka za šestougaoni OK veličina od 6 do 17 mm.

Rezni umetak na samom vrhu ima zakošenje u odnosu na čelo alata. Mali ugao od jednog stepena za koji je čelo zakošeno svojom geometrijom i rotacijom omogucuje rezanje uz odgovarajući pomak po Z-osi.


Slika 2. Šestougaoni rezni umetci

Obradak se pripremi prethodnim bušenjem rupe odgovarajućeg prečnika (u odnosu na dimenziju šestougaonog reznog umetka), a zatim se i upusti, kako bi se omogućio blaži ulaz alata u pripremak.

Komad stegnut u steznu glavu struga rotira dok se alat primiče ka njemu. U trenutku kontakta između alata i obradka, alat počinje da rotira zajedno sa obradkom i zbog gore pomenutog zakošenja, urezuje svoj profil.

Interesantno je da pri ovom tipu obrade strugotina nema način da izađe iz rupe, već je alat gura ispred sebe i tako stvara depozit u slučaju neprolazne rupe.

Slika 3. Rezna ivica umetka posle određenih 600 komada

Iz tog razloga pri pripremi se buši nešto dublja rupa, kako bi se osiguralo da je šestougaona forma odgovarajuće dubine, a obrada se završava još jednim prolazom burgije nešto manjeg prečnika koji čisti prethodno nataloženu strugotinu i daje tehnički ispravan komad.

Takođe vredi napomenuti da je ovaj metod izrade šestougaonih rupa je brz, ekonomičan i zadovoljavajuće preciznosti.

Materijali koji se mogu na ovaj način obrađivati bi po pravilu trebalo da budu mekši.  

Poželjno je hladiti zonu rezanja reznim uljem, ili koncentrovanijom emulzijom radi produžetka radnog veka alata.

Tehnološke osobine materijala: Obradivost – pojam i parametri

Pojam obradivosti materijala je zasigurno jedan od nedovoljno definisanih, ali i najvažnijih pojmova u metalo-prerađivačkoj industriji.

Kada kažemo obradivost mislimo na skup faktora kojima se može opisati određena sposobnost materijala (zavarljivost, kovnost, livnost, rezivnost).

Po nekim definicijama obradivost se može smatrati i kao stepen poteškoća koje nastaju kao posledica obrade materijala nekom od proizvodnih metoda.

Konkretno, najbolje obradiv materijal jeste onaj koji dozvoljava najbrže odnošenje najveće količine materijala sa zadovoljavajučim kvalitetom obrađene površine, sa što manjim silama rezanja i što manjim trošenjem alata.

Obradivost materijala je tehnološka osobina kojom se izražava podobnost obrade nekog materijala, a ocenjuje se nizom parametara obradivosti koristeći se metodama provere obradivosti.

Moguć je slučaj da jedan materijal ima dobru postojanost alata, ali da sama obrađena površina usled kidanja delova materijala nije dovoljno dobra. Zato se obradivost definiše nizom parametara i što više pozitivnih ocena material ima, to je njegova obradivost bolja.

Obradivost materijala prikazuje se kroz četiri osnovna parametra:

  1. Postojanost alata
  2. Sile rezanja
  3. Kvalitet obrađene površine
  4. Oblik odvođenih čestica (strugotine)

Ovi faktori nemaju podjednak značaj u različitim proizvodnim procesima i tehnološkim postupcima obrade nekog materijala. To znači da je potrebno rangirati kriterijume za svaki pojednini slučaj shodno tehničkim zahtevima.

Troškovi proizvodnje u velikoj meri zavise od postojanosti alata.

Postojanost alata

Ako je materijal dobro obradiv i postojanost alata je veća. Postojanost alata predstavlja vreme rezanja u toku kojeg alat vrši rezanje do pojave zatupljenja, tj do takozvane zone inicijalnog habanja kada je alat izgubio reznu geometriju.

burgija-hddsmachining

Nakon što se utvrdi da je nastalo zatupljenje, alat ne bi trebalo da se više koristi jer je postao nepouzdan.

Sila rezanja

U slučajevima upotrebe alata koji je zatupljen dovodi do povećanja sila rezanja i do pada kvaliteta obrađene površine, a može dovesti i do oštećenja kako materijala koji se obrađuje, tako i alata. Postojanost alata se definiše najčešće u vremenskim jedinicama, ali mogu biti i drugi parametric, npr.  broj obrađenih komada i slično.

Od sila rezanja zavisi utrošena energija kao i trošenje alata, pa važi pravilo – što su sile rezanja manje, to je materijal bolje obradiv.

Kvalitet obrađene površine

Prilikom trošenja alata može doći do pojave kratera na reznom alatu što rezultuje netačnošću obrađene površine, tj. dolazi do odstupanja.

Bolji kvalitet obrađene površine samim tim manja hrapavost znači kvalitetniji proizvod pa se za materijale za koje se pri istim režimima obrade dobija bolje obrađena površina takođe kaže da su bolje obradivi.

Oblik odvođenih čestica (strugotine)

U zavisnosti od mehanizma i karaktera obrazovanja strugotine formira se strugotina različitog oblika i tipa.

Oblik i tip strugotine zavisi od vrste i fizičko-mehaničkih osobina materijala predmeta koji se obrađuje  (pre svega plastičnosti) i uslova plastičnog deformisanja reznog sloja: karaktera naprezanja (prekidno ili neprekidno rezanje), vremena, stepena i brzine deformisanja.

tipovi-spona-hddsmachining

Šarolikost uslova obrade, po spektru obrađivanih materijala i njihovih osobina, metodama obrade itd., dovodi do velikog broja oblika i tipova strugotine, razvrstana u tri osnovna tipa:

Prekidna ili diskontinualna strugotina (kidana, lomljena, segmentna itd.) nastaje pri obradi livenog gvožđa, livene bronze i drugih krtih materijala. Nastaje i pri obradi žilavih materijala malim brzinama rezanja i velikim koracima.

Proces formiranja prekidne strugotine prate lomovi materijala nestacionarne prirode između kojih teče proces plastičnog deformisanja dela materijala koji se pretvara u strugotinu.

Lamelarna (rezana, kratka) strugotina nastaje pri nešto većim vrednostima grudnog ugla alata. Javlja se u vidu većih delića materijala, što zavisi od samog materijala i stanja oštrice alata. Najbolje se odvodi iz zone rezanja, i najpoželjnija je u procesu rada.

Neprekidna ili kontinualna (trakasta) strugotina je najčešće željeni oblik strugotine pri obradi većine materijala. Njeno formiranje je posledica uglavnom plastičnog deformisanja u zoni smicanja.

Odvajanje materijala se vrši kontinualno u vidu traka određene debljine, a kvalitet obrađene površine veoma dobar. Pri obradi na automatima ovaj oblik strugotine nije poželjan, zbog opasnosti po bezbednost radnika (nagomilava se).

U narednim tekstovima pisaćemo o obradivosti različitih tipova metala – prohroma, čelika, mesinga, bronze itd. Želja nam je da objasnimo pojam obradivosti materijala kroz praktične primere i naše iskustvo u radu sa najčešće korišćenim  materijalima u domenu CNC obrade metala.

Srđan Krpić,
HddSurgery – HDDSMachining

Pogledajte naše prethodne tekstove:

Primena izvlakača u cilju automatizacije proizvodnje na CNC strugovima
Sinhronizacija elemenata na suprotnim stranama komada
Primena izvlakača u cilju automatizacije proizvodnje na CNC strugovima

U doba fleksibilne automatizacije glavno pitanje jeste pitanje kako povećati produktivnost proizvodnje iliti kako za isto/kraće vreme napraviti veći broj proizvoda.

Kod velikih serija ovo ima poseban značaj jer je vreme koje se troši na pomoćne aktivnosti veliko i potrebno ga je optimizovati.

U ovom tekstu predstavljamo jedan alat čija je name ubrzavanje jednog segmenta rada u procesu obrade metala na CNC Strugovima.

U pitanju je izvlakač cilindričnih pripremaka “GRiPPAL“ koji može rešiti problem sporog izvlačenja pripremka kojeg, ako nema ovog rešenja, obavlja operater.

Ovaj pomoćni alat predstavlja ekonomično rešenje koje oslobađa operatera monotonog i iscrpljujućeg ručnog izvlačenja šipke.

Kako radi izvlakač cilindričnih pripremaka?

Izvlakač poseduje sistem opruga koje aktiviraju otvaranje/zatvaranje hvatača. Opruge kontroliše klip koji je pod uticajem fluida.

CNC strugovi već imaju sistem koji uključuje kretanje fluida – sistem za hlađenje gde je rashladno sredstvo vazduh ili emulzija.

izvlakac-cnc-strug-hddsmachining2
Slika 1: Pozicija Izvlakača na turetu

Istovremeno korišćenje rashladnog sistema kao pogonsko sredstvo za Izvlakač je još jedna ekonomičnost koja stoji iza ovog pomoćnog alata.

Izvlakač je u stanju mirovanja stalno otvoren, a aktivacija opruga se postiže aktiviranjem rashladnog sredstva (preporučuje se emulzija) koje prolazi kroz Izvlakač i aktivira guranje klipa napred.

Klip vrši pritisak na opruge i nakon što ih nadjača dolazi do skupljanja hvataljke i prihvatanja pripremka.

Nakon što je Izvlakač prihvatio pripremak (npr. šipku) dolazi do otpuštanja stezne glave struga koja oslobodi pripremak. Obzirom da je pripremak prihvaćen Izvlakačem dolazi do operacije izvlačenja.

izvlakac-cnc-strug-hddsmachining
Slika 2: “Kandže“ izvlakača

Nakon što je pripremak izvučen do željene pozicije, dolazi do obrnutog redosleda stezanja – stezna glava struga opet steže, a prestaje dovod rashladne tečnosti u Izvlakaču, pa opruga vraća klip u inicijalni polozaj.

Ovaj postupak se može ponavljati i time potpuno automatizovati operaciju koja bi inače zahtevala angažovanje operatera.

Izvlakač se može koristiti i za prihvatanje gotovih komada i njihovo odlaganje na transporter za odvođenje gotovih komada.

Zaključak

U doba fleksibilne automatizacije glavno pitanje jeste pitanje kako povećati produktivnost proizvodnje iliti kako za isto/kraće vreme napraviti veći broj proizvoda.

Kod velikih serija ovo ima poseban značaj jer je vreme koje se troši na pomoćne aktivnosti veliko i potrebno ga je optimizovati.

Pomoćni alati kao što je Izvlakač pomažu da se poveća produktivnost i smanjuju mogućnost greške. Zato je naša preporuka da se ovakvi alati obavezno nađu u novoformiranim radionicama koje poseduju CNC strugove. 

 

Poseta proizvodnom pogonu HAAS Automation

Ovogodišnja poseta HAAS-ovom proizvodnom pogonu, organizovana od strane kompanije Teximp se održala polovinom oktobra.

Osmišljena kao celodnevni obilazak, poseta je započeta predstavljanjem novih modela mašina i HAAS-ove vizije budućnosti i inovacija koje se tek očekuju.

haas-fabrika5
Slika: Haas fabrika

Pored najmodernijih, u HAAS-ovoj izložbenoj sali je bilo moguće videti i prvu mašinu koju su ikada proizveli, glodalicu VF sa serijskim brojem 1.

Sam naziv VF koji je zadržan i do današnjeg dana za mašine tog tipa zapravo znači „very first„.

haas-fabrika
Slika: VF Glodalica

Njeno kućište je plastično, gabariti mali i njene obradne mogućnosti daleko od mašina koje proizvodne danas, ali se na njenom primeru jasno vidi filozofija na osnovu koje su izgradili svoj brend – mašina koja je dostupna svima, sposobna da izvede obradu visoke preciznosti.

Sledila je tura po fabrici, prolaskom prvo kroz administrativne prostorije, a zatim i kroz hale za proizvodnju i montažu, krećući se „fabričkom promenadom“ visoko iznad nivoa mašina, što je dalo dobru perspektivu veličine same fabrike i kompleksnosti proizvodnih procesa i logistike.

haas-fabrika4
Slika: Grupa iz Srbije

Zatim je grupa dobila vodiča i tura je nastavljena vožnjom kroz sve fabričke hale, dok je vodič objašnjavao koji se deo proizvodnog procesa obavlja u prostoru u kome se trenutno nalazilo.

Dan je završen tradicionalnim američkim roštiljem, prijateljski razmenjujući utiske i novostečena znanja.

Miloš Petrović,
HDDSMachining

Sinhronizacija elemenata na suprotnim stranama komada

U proizvodnji cilindričnih delova česta je potreba za sinhronizacijom pozicija određenih elemenata koji se nalaze na suprotnim stranama proizvoda.

Geometrija komada, raspored elemenata, određeni strugarski zahvati, pa čak i stezanje ponekad onemogućavaju izradu proizvoda iz jednog prihvata, a problem sa sinhronizacijom se javlja zbog cilindričnog oblika, odnosno čestog nedostatka načina za određivanje tačne pozicije komada pri stezanju.

Kako ne bi došlo do mimoilaženja rupa, glodačkog ukopavanja na pogrešnim mestima ili drugih neželjenih pojava, inženjeri koriste niz različitih metoda za sinhronizaciju, odnosno tačno određivanje zakretanja komada u steznom priboru.

Česta je praksa dodavanja samo za tu svrhu predviđenih tehnoloških zaravnjenja pri projektovanju, uvođenja kontrolnih kvardratnih ili šestougaonih profila, ili dodavanja određenih otvora.

U ovom članku ćemo opisati jednu ovakvu situaciju. Pri proizvodnji komada sa slike ispod, potrebno je naći način za rešavanje gore spomenutog problema.

2D-hddsmachining
Slika 1. Komad koji se proizvodi.

Pri izradi tehnološkog postupka za proizvodnju ovog dela, krećemo od izrade OK, odnosno šestougaone forme.

Proces obrade započinjemo strugarskim operacijama poravnanja čela, koje prati profilno struganje. Slede operacije bušenja dva prikazana otvora, aksijalno glodačko proširivanje rupa i izrada šestougaonika.

Definiše se trajektorija kretanja glodala montiranog na radijalni nosač i nakon izvršenja te operacije ponavljamo proces još pet puta, sa tim što se komad zakreće za 60 stepeni nakon svakog izvršenog ciklusa.

Obradu ove strane završavamo odsecanjem komada, nakon čega se komad okreće i počinje obrada druge strane.

Sva problematika ovog komada se rešava u ovom stezanju, ali prethodno moramo da izvršimo par pripremnih operacija. „Problem“ je rešen na sledeći način:

Pošto sa druge strane imamo šestougaoni profil na osnovu koga je izbusena rupa, kako nam je stezanje sa tri čeljusti, potrebno je jednu od odabranih čeljusti (u našem slučaju je to bila čeljust broj 3) poravnati sa  osom „X“, slika 2.

Uz pomoć komparatera, podešavati poziciju mašine dok se ne dovede do poravnanja čeljusti sa X-osom, zakretanjem C-ose uz pomoć Handle jog funkcije (odabrati visoku rezoluciju – inkremente od 0,01 a zatim i 0,001) na isti način pomerati i X-osu, sve dok se kazaljka na komparateru ne prekine da se pomera.

Poravnavanje-celjusti-X-osa-komparater-hddsmachining
Slika 2. Poravnavanje čeljusti sa X-osom, uz pomoć komparatera.

Nakon toga iščitavamo mašinske koordinate za C-osu (C-osa – osa glavnog vretena) i unosimo u polje predvidjeno za C-osu, nule odabranog koordinatnog sistema (u našem slučaju je to G54).

panel-hddsmachining
Slika 3. Prikazivanje offset-a C-ose

Na ovaj način smo definisali poziciju C-ose, odnosno doveli smo jednu od čeljusti u poziciju koju nama odgovara i to „proglasili“ za C=0, odnosno mašina „zna“ kako da orijentiše C-osu u odnosu na odabranu nultu tačku koordinatnog sistema G54.

Na osnovu ovakve postavke dovoljno je komad stegnuti, na tačno definisan način , tj. u odnosu na definisanu česljust 3 i u programu definisati da se sve radi u odnosu na nulti položaj C-ose.

Obrada druge strane je relativno jednostavna. Sastoji se samo iz poravnavanja čela i izradi glodačkih formi, ali bi bez prethodno spomenutih pripremnih operacija elementi bili pogrešno orijentisani i komad kao takav neupotrebljiv.

komadi-hddsmachining
Slika 4. Loše stegnut komad (levo) i dobar komad (desno).

Na slici četiri možete videti primer komada koji je imao problem sa sinhronizacijom (otvori su izbušeni na pogrešnim mestima) i drugi komad, koji je sasvim ispravan.

CAD i CAM softveri

HddsMachining poseduje licencirane CAD i CAM softvere firme AutoDesk koji omogućavaju izvršenje svih faza projektovanja i modeliranja.  

AutoDesk Inventor + HSM je kompletno rešenje koje zaokružuje proces inženjerskih aktivnosti pred proizvodnju, počev od razvijanja 3D modela komada, generisanja tehničkih odnosno radioničkih crteža, pa do izrade tehnološkog opisa za zadati komad.

Rezultat je dokument koji sadrži G-kod, koji zapravo predstavlja niz instrukcija i komandi pomoću kojih mašine izrađuju željeni komad.

Naš inženjerski tim je spreman da odgovori na sve zahteve klijenata, bilo da je u pitanju razvoj novih proizvoda ili adaptacija i optimizacija već postojećih.

Definicija CAD i CAM softvera

CAD (Computer Aided Design) je skup softverskih alata namenjen kompjuterskom projektovanju 2D i 3D elemanata. Primeri najpoznatijih CAD softvera su AutoDesk-om AutoCAD, Inventor, SolidWorks, Catia, ProEngineer itd. 

Pored crtanja, moderni CAD softveri nude razne dodatne funkcije, kao što su analiza konačnih elemenata, analiza naprezanja, optimizacija delova…

CAM (Computer Aided Manufacturing) je, za razliku od CAD softvera, softver namenjen za definisanje tehnološkog opisa potrebnog za proivodnju željenog dela.

Ovakvi softveri definišu putanje alata, režime obrade, izbor mašine i alata, pružaju grafičku simulaciju procesa i generišu G-kod pomoću kojeg mašina izvršava zadate komande.

U najpoznatije CAM softvere spadaju SolidCAM, MasterCAM, Delmia, HSM itd.

Zašto pokrećemo blog?

Proizvodnja je dinamičan proces i uspešnost zavisi od velikog broja faktora i parametara. Svakako je nivo tehničkog znanja i iskustvo presudno, ali ne treba isključiti kreativnost i timski rad.

Sinergija ovih faktora daje optimizovan proizvodni proces i podiže celokupan kvalitet, od proizvoda do poslovanja.

Svaki od ovih faktora nose svoja rešenje i algoritme rada, pa je poznavanje zakonitosti njihove prirode često presudno za optimizaciju vremena projektovanja prototipa ili izrade serije.

Iz tog razloga, inženjerski tim HddsMachining-a je došao na ideju da podeli zanimljivosti i problematiku iz sfere mašinske obrade rezanjem u vidu serije tekstova informativno-edukativnog karaktera, namenjenih svima kojima je ova oblast interesantna.

Nadamo se da ćemo na taj način demistifikovati određene pojave i procese sa kojima se susreće svako ko ulazi u svet mašinske obrade metala.