1. masine za obradu rezanjem_prvi dio_2012_merged.pdf

8/15/2019 1. Masine za obradu rezanjem_prvi dio_2012_merged.pdf

1/133

UNIVERZITET U SARAJEVU

MAŠINSKI FAKULTET SARAJEVO

MAŠINE ZA OBRADU REZANJEM

Autor: Doc. dr. Ahmet eki, dipl.maš.ing.


2/133

S A D R Ž A J:

Strana1. UVOD ...................................................................................................................... 12. KONCEPCIJSKE VARIJANTE MAŠINA ZA OBRADU REZANJEM .............. 11

2.1. Strukturno koncepcijske šeme alatnih mašina za obradu rezanjem ............... 122.2. Relativna kretanja alata i predmeta na mašinama za obradu rezanjem ........... 142.2.1. Struganje ............................................................................................ 142.2.2. Bušenje .............................................................................................. 152.2.3. Glodanje ............................................................................................ 162.2.4. Brušenje ............................................................................................. 172.2.5. Blanjanje (Rendisanje) ...................................................................... 172.2.6. Provlaenje ........................................................................................ 18

2.3. Koordinatni sistemi i pravci kretanja na CNC alatnim mašinama .................. 192.4. Osnovni elementi mašina za obradu rezanjem ............................................... 22

3. PRIJENOSNICI KOD MAŠINA ZA OBRADU REZANJEM ............................... 24

3.1. Zakonitosti promjene broja obrtaja glavnog vretena ..................................... 243.1.1. Aritmetika promjena brojeva obrtaja glavnog vretena .................... 243.1.2. Geometrijska promjena brojeva obrtaja glavnog vretena ................... 273.1.3. Dvostruko geometrijska promjena brojeva obrtaja glavnog vretena.. 303.1.4. Logaritamska promjena brojeva obrtaja glavnog vretena.................. 32

3.2. Stepenasti prijenosnici za ostvarivanje glavnog kretanja ............................... 343.2.1. Kaišni (stepenasti) prijenosnici ......................................................... 363.2.2. Kombinovani kaišno-zupasti (stepenasti) prijenosnici .................... 373.2.3. Zupasti p r i j e n o s n i c i ............................................................. 38

3.2.3.1. Odreivanje izlaznih brojeva obrtaja pri konstrukciji prijenosnikaza alatnu mašinu ....................................................................................... 39

3.2.3.2. Prijenosni odnosi ....................................................................................... 403.2.3.3. Kinematska šema i Šlezingerov dijagram ................................................. 41

3.2.4. Prijenosnici sa spojnicom .................................................................. 483.2.5. Prijenosnici sa pomjerljivim grupama zupanika .............................. 503.2.6. Prijenosnici sa promjenljivim zupanicima ....................................... 503.2.7. Prijenosnici sa pomjerljivim vratilima .............................................. 513.2.8. Kombinovani zupasti prijenosnici ................................................... 51

3.3. Prijenosnici za glavna pravolinijska kretanja ................................................. 583.4. Prijenosnici sa kontinuiranom promjenom brojeva obrtaja ........................... 58

3.4.1. Mehaniki prijenosnici ...................................................................... 583.4.2. Hidraulini prijenosnici ..................................................................... 603.4.3. Kontinuirana promjena broja obrtaja elektrinim putem .................. 62

3.5. Prijenosnici za pomona kretanja .................................................................. 633.5.1. Prijenosnici za ostvarivanje kontinuiranih pomonih kretanja ......... 63

3.5.1.1. Prijenosnik za pomona kretanja sa kaišem ili lancem .............................. 633.5.1.2. Prijenosnik za pomona kretanja sa zupanicima ..................................... 63

3.5.2. Prijenosnici za periodina pomona kretanja .................................... 683.6. Prijenosnici za promjenu smjera kretenja ...................................................... 703.7. Sistemi za glavno i pomono kretanje kod savremenih alatnih mašina ......... 71

3.7.1. Sistem za glavno kretanje .................................................................. 713.7.2. Sistem za pomono kretanje .............................................................. 74

4. OSTALI ELEMENTI MAŠINA ZA OBRADU REZANJEM ............................... 764.1. Glavna vretena ............................................................................................... 76


3/133

4.2. Elektromotori ................................................................................................. 774.3. Nosei elementi .............................................................................................. 774.4. Vodei elementi ............................................................................................. 804.5. Sistem prihvata i stezanja reznih alata ........................................................... 80

5. ISPITIVANJE TA NOSTI I FUNKCIONALNOSTI ALATNIH MAŠINA .................... 85

5.1. Geometrijska i kinematika tanost alatnih mašina ....................................... 855.2. Pribori koji se upotrebljavaju pri ispitivanju mašina kao i njihova primjena 895.3. Statika krutost ............................................................................................... 935.3. Plan ispitivanja tanosti univerzalnih alatnih mašina .................................... 95

6. MAŠINE SA GLAVNIM OBRTNIM KRETANJEM ............................................ 1006.1. Strugovi .......................................................................................................... 100

6.1.1. Univerzalni strug ................................................................................ 1006.1.2. Strug sa vunim vretenom ................................................................. 1056.1.3. eoni strug ......................................................................................... 1056.1.4. Vertikalni strug ili karusel ................................................................. 1066.1.5. Revolver strug ................................................................................... 108

6.1.6. Automatski strugovi .......................................................................... 1106.1.7. Kopirni strugovi ................................................................................. 1126.1.8. CNC strugovi ..................................................................................... 1146.1.9. Opis i funkcije elemenata univerzalnih strugova .............................. 115

6.1.9.1. Glavno vreteno ..................................................................... 1156.1.9.2. Elektromotori ....................................................................... 1176.1.9.3. Suport ................................................................................... 1186.1.9.4. Drža alata ............................................................................ 1206.1.9.5. Nosa zadnjeg šiljka ............................................................. 123

6.2. Bušilice ........................................................................................................... 1246.2.1. Stolne bušilice ................................................................................... 1246.2.2. Stubne bušilice ................................................................................... 1256.2.3. Bušilice sa stalkom ............................................................................ 1266.2.4. Radijalne bušilice .............................................................................. 130

6.2.5. Viševretene bušilice ........................................................................... 1316.2.6. Koordinatne bušilice .......................................................................... 1346.2.7. Bušilice sa horizontalnim glavnim vretenom .................................... 138

6.2.7.1. Kanon sistem ....................................................................... 139 6.2.7.2. Ejektor sistem ...................................................................... 140

6.2.7.3. STS sistem ........................................................................... 1416.2.8. Agregatne bušilice ............................................................................. 142

6.2.9. Numeriki upravljane bušilice ........................................................... 1436.3. Glodalice ........................................................................................................ 144

6.3.1. Podjela glodalica ............................................................................... 146 6.3.1.1. Horizontalne glodalice ......................................................... 148

6.3.1.2. Vertikalne glodalice ............................................................. 1506.3.1.3. Univerzalne glodalice .......................................................... 1526.3.1.4. Alatne glodalice ................................................................... 153

6.3.1.5. Portalne glodalice ................................................................ 1536.3.1.6. Horizontalne glodalice-bušilice ........................................... 1556.3.1.7. Numeriki upravljane glodalice .......................................... 1566.3.1.8. Obradni centri ...................................................................... 158

6.3.2. Pribori za glodalice ............................................................................ 160 6.3.3. Podioni aparati ................................................................................... 162


4/133


5/133

metodi REISHAUER ............................................................ 248


6/133

Mašine za obradu rezanjem Uvod.

1

1. U V O D

Uloga i položaj koji zauzima tehnologija izrade i obrade, a posebno dio obrade odvajanjemestica u kompleksu savremene tehnologije proizvodnje, prikazana je na slici 1.1. Ovako širok

dijapazon razliitih obrada uslovljen je injenicom da se vei dio mašinskih elemenata teško iliuopšte ne mogu obraditi drugim postupcima obrade (deformacijom, livenjem, sinterovanjem,itd). Na osnovu podatka da od ukupne proizvodnje na postupke obrade odvajanjem esticaotpada najmanje 70% i da u svijetu oko 85% od svih alatnih mašina, su zapravo alatne mašine zaobradu rezanjem, može se zakljuiti da je ovo najvažniji proizvodni proces u proizvodnimsistemima bilo koje države. Razvijen je veliki broj razliitih postupaka obrade odvajanjemestica (rezanjem) koje se mogu podijeliti na nekoliko naina, a svaki od njih u nekolikoskupina. Prema obliku oštrice noža postupci obrade rezanjem se dijele na:

1. Postupke obrade sa definisanom geometrijom alata• tokarenje (struganje),

• glodanje,• rendisanje - blanjanje i dubljenje,• bušenje,• provlaenje,• sjeenje (pila),• ozubljivanje, itd.

2. Obrada bez definisane oštrice alata• brušenje.

3. Obrade slobodnom oštricom alata

• poliranje,• honovanje,• lepovanje,• superfiniš, itd.

4. Obrade bez oštrice alata• elektroerozija,• ultrazvuna obrada,• obrada plazmom,• rezanje vodenim mlazom,• obrada laserom, itd.

Naime, brzi razvoj proizvodnih tehnologija znaajno je proširio obim i broj razliitih postupakarezanjem, postavljajui sve novije i izdiferenciranije zahtjeve kako na alat, materijal, usloverezanja tako i na alatnu mašinu. Može se zakljuiti da su osnovni elementi proizvodnih sistema:

Alatne mašine, Rezni alati, Pribori, ureaji, mehanizmi i Obradak - izradak.

Alatne mašine predstavljaju ureen skup meusobno povezanih elemenata i mehanizama koji,

koriste

i energiju od pogonskog elektromotora u definisanom relativnom kretanju pokretnihelemenata (definisan odnos kretanja alata i obratka) zajedno sa reznim alatom pripremak prevodeu izradak odgovarajueg oblika, dimenzija i tanosti.


7/133


2

Slika 1.1. Opšti pregled tehnologija proizvodnje Napomena za sliku 1:

A - struganje, rendisanje, bušenje, glodanje, provlaenje, ljuštenje, grecanje, roliranje, brušenje, honovanje,superfiniš, rezna obrada oscilirajuim nožem, rezna obrada ultrazvunim oscilacijama noža;

B - Struganje, glodanje , bušenje, brušenje i struganje-glodanje (brzina V VBO >> V kon );C - Lepovanje i glaanje, mlazom i umakanjem, poliranje, ultrazvuna obrada;D - Ultra zvuna obrada, obrada vodenim mlazom,E - Elektroluna erozija, elektroimpulsna erozija (EDM), erozija snopom elektrona;F - Eliziranje, polieliziranje, Sinking obrada, elktro-Shaping, galvanostegija i galvanoplastika, katodna obrada,

anodno odnošenje;G - Kemijsko poliranje, reljefna obrada nagrizanjem;H - Obrada laserom, plazmom itd.


8/133


3

Alatne mašine za obradu rezanjem se mogu podijeliti na razliite naine. Najbitnija podjela je:

1. Prema obimu proizvodnje: mašine za pojedinanu proizvodnju, mašine za serijsku proizvodnju i mašine za masovnu proizvodnju.

2. Prema tehnološkoj vrsti: konvencionalne alatne mašine sa glavnim pravolinijskim kretanjem (rendisaljke,

mašine za provlaenje, testere, i sl.), konvencionalne alatne mašine sa glavnim obrtnim kretanjem (strugovi, glodalice,

bušilice, brusilice, mašine za honovanje, superfiniš, lepovanje, itd.) i mašine za nekonvencionalne postupke obrade (laseri, erozimati, itd.).

3. Prema nainu upravljanja: mašine sa runim upravljanjem, mašine sa mehanikim upravljanjem, mašine sa kopirnim upravljanjem,

mašine sa numerikim upravljanjem i mašine sa adaptivnim upravljanjem.

4. Prema vrsti pogona tj. vrsti energije primjenjene za upravljanje: mašine sa elektrinim pogonom, mašine sa hidraulinim pogonom, mašine sa pneumatskim pogonom i mašine sa kombinovanim pogonom.

Razvijeno svjetsko tržište danas se suoava s brzim i neprestanim promjenama koje se ogledajuu dinamici velike ponude novih i raznovrsnih proizvoda, njihovom brzom zastarijevanju,

visokim zahtjevima kupaca za kvalitetom i pristupa

nim cijenama. U takvim uslovima globalnetržišne konkurencije imperativ je brzo, jeftino i kvalitetno izraen proizvod, što zahtjevadefinisanje i izvoenje optimalnog procesa obrade. Prema tome, sa aspekta ekonominosti

postupaka, glavni ciljevi svih obrada su poveanje dimenzionalne preciznosti i površinskecjelovitosti kvaliteta proizvoda uz istovremeno

poveanje brzine uklanjanja materijala (strugotine),kao i smanjenje vremena rada po jedinici proizvoda,smanjenje trošenja alata i utroška pogonske energije.Ovi faktori su uvijek bili važni i ostaju veoma bitni zasadašnju konkurentnu industriju kao i za automatsku

proizvodnju. Naime, definišui osnovne ciljeve

obrada (poveanje proizvodnosti, poveanje kvaliteta proizvoda i smanjenje proizvodnih troškova), a kroznjih i sredstva za njihovo ostvarivanje, može seuspostaviti meusobni neprekidni lanac spiralnograzvoja proizvoda ili industrija, razvoja tehnologija zaizradu odreenog proizvoda i razvoja alatnih mašina(slika 1.2).

Slika 1.2. Spirala razvoja proizvoda-tehnologije-alatne mašineu industriji prerade metala


9/133


4

Ne pretendujui na istorijsku analizu nastanka pojedinih proizvoda i industrija, bitno je istaknutiodreene istorijske korelacije izmeu proizvoda, tehnologija i alatnih mašina.

U Evropi je snažan uticaj na razvoj alatnih mašina imala parna mašina i njena široka primjenakao pogonskog sistema, npr. u fabrikama tekstilne industrije, transportnih sredstava i dr.

Kao drugi primjer proizvoda, je proizvodnja bicikla koji se u drugoj polovini 19. vijeka proizvodio u koliinama od 700.000 godišnje u SAD. Ovaj proizvod je uticao na pojavuindustrije ležajeva, kao i alatnih mašina za izradu koninih zupanika po sistemu Bilgram(1884).

Trei primjer je automobil i odgovarajue industrije tj. tehnologije za proizvodnju. Osnovnaideja H. Forda je standardizacija dijelova i modela, ime je ostvarena relativno jeftina masovna

proizvodnja. On uvodi pokretne trake 1913. godine i vrijeme montaže smanjuje na jednuetvrtinu. To dovodi do sniženja cijena automobila i poveanje proizvodnje, (1925. godine je

proizvodio dva miliona automobila godišnje). U toku razvoja automobilske industrije nastao jeitav niz alatnih mašina. Tako je za završnu obradu brušenjem koljenastih vratila 1903. godine

napravljena brusilica za vanjsko brušenje, koja je vrijeme obrade svela sa 5 asova na 15 minuta.Obrada cilindara motora, koja se izvodila proširivanjem, razvrtanjem i glaanjem, zamijenjena jeunutrašnjim brušenjem (1905. godine) i mogla se ostvariti paralelnost od 0,006 mm. 1922.godine je razvijena mašina za brušenje bez šiljaka, koja je takoer uticala na znaajno smanjenjevremena obrade sitnih dijelova u masovnoj proizvodnji. Za proizvodnju karoserija automobilarazvile su se mašine za valjanje lima, tehnologija za obradu dubokim izvlaenjem, prosijecanjemi probijanjem, te mašine za te obrade.

Razvoj avionske industrije, a tim i sve složenijih dijelova, doveli su do pojave numerikihupravljanih alatnih mašina (1950. godina). Od tada numeriki upravljane alatne mašine tj.sistemi imaju dominantan uticaj u industriji. Ovaj koncept proširuje primjenu i na druge graneindustrije, sa izrazitom prednošu za proizvodnju u malim serijama dijelova složenijekonfiguracije i visoke tanosti. U tabeli 1.1. je dat hronološki pregled razvoja upravljakihsistema alatnih mašina.

Tabela 1.1. Pregled razvoja upravljakih sistema alatnih mašina

1808. god. Joseph M. Jacquard koristi metalnu traku za upravljanje tkalakim strojevima1949-52. god John Perason i M.I.T. izrada prvog elektronskog upravljanja alatnom mašinom1954. god. Serijska proizvodnja NC alatnih mašina1972. god. Prvi CNC sistemi1984. god. Prva mašina sa grafikim prikazom obrade na ekranu

1986/87 god. Stvoreni uslovi za povezivanje mašina – koncept CIM

Na osnovu ovog kratkog pregleda nastanka pojedinih alatnih mašina za obradu skidanjemstrugotine (rezanjem) možemo zakljuiti da su u prvom periodu proizvodene univerzalne alatnemašine sa mogunostima izrade zavojnih površina. Slijedea faza razvoja alatnih mašina je bila

pojava specijalnih mašina za pojedine operacije koje su se izvodile na jednom proizvodu, da bise u narednom periodu razvili sistemi sa koncipiranom manipulacijom materijala (sirovine). Tosu automati. U prvom periodu automati su po pravilu razvijeni za obradu sitnih dijelova izšipkastog materijala, tako što je punilac materijala bio sastavni dio mašine. Prelaskom na

proizvode veih dimenzija (npr. prelaskom na izradu dijelova automobila ili poljoprivrednih

mašina) sa ve

im brojem operacija, projektuju se sistemi, kod kojih je izvršena koncentracijaoperacija (npr. viševretene bušilice), a koji su meusobno povezani transportnim sredstvima(transfer linije). Naredna faza razvoja koncepta alatnih mašina je koncentracija razliitih vrsta


10/133


5

obrade, kao što su: bušenje, glodanje, struganje, izrada navoja itd. kao i automatsko rukovanjekompleksom alata. Ovo su tzv. funkcionalne mašine ili obradni centri. Njihova karakteristika jevisoka tehnološka fleksibilnost sa visokim stepenom automatizacije primjenom numerikog iraunarskog upravljanja. Razvojem ovakvih alatnih mašina formiraju se fleksibilni tehnološkisistemi sa raunarskim upravljanjem da bi se sistem proširio na integralni proizvodni sistem.Danas imamo sve veu primjenu industrijskih robota koji predstavljaju elemenat povezivanja

alatnih mašina, a izvršavaju funkciju manipulacije materijalom, alatom i obraenim komadima.

Posebno, pronalazak novih materijala za rezne alate sa kojima se mogu realizovati sve ve e ivee brzine rezanja, dovela su do razvoja novih konstrukcionih rješenja alatnih mašina u cjelini,kao i njihovih elemenata, ureaja i mehanizama. Ovdje se prije svega misli na glavna vretena,

pogonske mehanizme i mehanizme pomonih kretanja (snaga, obrtni momenti i brojevi obrtaja).Da bi se obezbjedila odgovarajue (poveane) brzine rezanja za nove rezne materijale, bilo jeneophodno razviti nova rješenja uležištenja glavnih vretena sa mnogo veim brojem obrtaja imogunostima prihvatanja veih optereenja. Prema tome, razvoj novih (kvalitetnijih) materijalaza rezne alate je stvorio nov i cjelovit pristup u dizajniranju alatnih mašina i obradnih sistema.

Najznaajniji zahtjevi u dizajniranju novih alatnih mašina su:

• poveanje snage i broja obrtanja glavnog vretena,• kontrola temperature glavnog vretena,• automatska kompenzacija istrošenja alata (unos korekcije za alate, nadzor nad istrošenjem i

lomom alata, itd),• automatski transport i izmjena alata, obradaka i pribora,• optimiranje režima obrade uz simulacija tehnološkog procesa,• išenje i odvod odvojenih estica (pranje, sušenje i hlaenje obradaka, optimiranje režima

obrade, simulacija tehnološkog procesa, itd),• preventivno održavanje uz dijagnosticiranje i signalizaciju s jasnim tekstom opisa smetnji,• razvoj novih tehnologija, itd.

Istovremeno, poveani su i zahtjevi u pogledu tanosti izrade proizvoda. Na slici 1.3 data je promjena tanosti obrade dijelova od vremena pronalaska Wattove parne mašine do danas.

Slika 1.3. Promjena tanosti obrade dijelova

Velika oekivanja u daljem napretku proizvodnog inženjerstva usmjerena su prvenstveno premavisokobrzinskim tehnologijama (struganje, glodanje, bušenje, brušenje, struganje-glodanje) kojesu u posljednjih desetak godina postale kljune tehnologije obrade odvajanjem estica i znaajno


11/133


12/133


7

c) Alatne mašine sa visokobrzinskim radnim vretenima

Pogoni modernih alatnih mašina sve eše se baziraju na direktnim pogonima integriranim ustrukturu mašine – motorvretena, slika 1.6. Osovina motorvretena je ujedno i glavno vretenoalatne mašine u kojoj je integrirana vuna poluga sistema za prihvat alata, slika 1.7.

Slika 1.6. Glavno vreteno sa integriranim motorom - motorvreteno

Slika 1.7. Prikaz HSK sistema stezanja alata

d) Modularna gradnja alatnih mašina

U projektovanju i proizvodnji alatnih mašina postavljaju se visoki zahtjevi u pogledu tanosti,kvaliteta i pouzdanosti.To utie na poveanje složenosti obradnih sistema, a jedini koncept koji bi mogao odgovoriti na sve zahtjeve koji se postavljaju pred savremene obradne sisteme jemodularni koncept gradnje mašina. Moduli su cjeline za realizaciju odreenih kretanja i drugihfunkcija. Moduli se izrauju u veim serijama, a zatim se u razliitim kombinacijama dobijajurazliite mašine u malom broju komada. Polazei od prethodnih tvrdnji, mogu se izvesti sledeizakljuci:• potrebno je razviti sistem višenamjenskih cjelina mašina, modula, iz kojih je mogue

formirati razliite strukture obradnih sistema, razliitih stepena automatizacije,• strukture obradnih sistema bi se formirale prema tehnologijama potrebnim za obradu

odreenih spektara dijelova,• niže cijene alatnih mašina, jer moduli, komponente ili dijelovi, mogu biti isti ili tehnološki

slini (bitno se poboljšavaju osnovne pretpostavke za rentabilnu i ekonomski stabilnu proizvodnju


13/133


8

• moduli se izrauju u veim serijama, a zatim se u razliitim kombinacijama dobijajurazliite mašine u malom broju komada.

Model obradnog sistema je definisan kao mašinski sistem sa obradnim procesom, koji su umeñusobnoj vezi preko skupa ulaznih faktora X(t) i skupa izlaznih faktora Y(t), slika 1.8..

Slika 1.8. Osnovni model obradnog sistema

Alatne mašine, kao skup modula se dobijaju sastavljanjem modula saglasno kinematskoj strukturikonkretne mašine za obradu rezanjem, slika 1.9.

a) runo upravljana glodalica b) obradni centar EMCO

Slika 1.9. Osnovni moduli obradnih sistema

Uporedo sa razvojem alatnih mašina tekao je i razvoj automatizacije (upotreba elektronike) atime i racionalnijih metoda proizvodnje kao i primjena novih tehnologija.

e) Razvoj novih tehnologija Nove tehnologije obrade ine postupci odvajanja estica materijala bez djelovanja mehanikihsila. Veina ovih postupaka je prihvaena i ima veliku primjenu u industriji. Primjenjuju se zaoperacije kod kojih su konvencionalni postupci obrade neekonomini ili ih nije mogue

primijeniti u sljedeim specifinim uvjetima:

• u obradi vrlo tvrdih i žilavih materijala,• za postizanje zahtjevnijeg kvaliteta obraene površine,• kod izrade složenih oblika predmeta, itd.

Kod novih postupaka obrade, odvajanje estica materijala se izvodi korištenjem razliitih oblika

energije pa je, na osnovu ovoga, izvedena i njihova podjela na slijedee vrste:


14/133


9

1. Mehanike (ultrazvuna obrada, obrada vodenim mlazom, obrada smjesom abrazivnihzrnaca i vode, obrada abrazivnim mlazom) – odvajanje materijala obratka pomou velike

brzine mlaza fluida, sa ili bez brusnih zrnaca.

2. Elektrine (elektrohemijska obrada, elektrohemijsko skidanje ivica, elektrohemijsko brušenje) – elektrokemijska energija odstranjuje materijal.

3. Toplotne (elektroerozija, elektroerozija s žicom, elektronskim snopom, laser, slika 1.10,mlaz plazme) – toplotna energija, koja se dovodi na mali dio površine obratka, odstranjujematerijal topljenjem ili/i isparavanjem.

4. Hemijske (fotohemijska obrada, hemijsko glodanje, sjeenje i graviranje) – hemijskakiselina, koristei zaštitne maske, selektivno odstranjuje materijal obratka.

Slika 1.10. Llaserski stroj s CNC upravljanjem

Karakteristina je i tehnologija rapid prototyping, slika 1.11 ili Layered manufacturing iliGeneric manufacturing. Iako se ova tehnologija još uvijek koristi za izradu prototipova, danas jeve poela primjena i kod proizvodnje u manjim serijama. Nedostatak im je još uvijek visokacijena opreme, ogranien broj materijala koji se mogu uspješno koristiti, mehanika svojstvaizratka, itd.

Slika 1.11. Rapid prototyping

Na osnovu ovog kratkog pregleda može se zakljuiti da su se desile i da se dešavaju vrloznaajne promjene u konstrukciji alatnih mašina što dovodi do stalnog poboljšanja njihoviheksploatacionih i proizvodnih karakteristika.


15/133


10

Prema tome porast produktivnosti ostvarivao se i ostvaruje:

pronalaskom novih mašina za nove operacije ili nove tehnologije, koncepcijsko konstruktivnim razvojem postojeih mašina i prevoenjem izrade dijelova ili proizvoda iz jedne u drugu tehnologiju.

Za analizu koncepcijsko – konstruktivnog razvoja alatnih mašina polazi se od:

koncepta alatne mašine, konstrukcije sklopova, sistema materijala, energetskog sistema i sistema upravljanja.

Može se zakljuiti da je koncept alatne mašine višedimenzionalni problem, posebno ako sealatna mašina posmatra u zavisnosti od njene fleksibilnosti.


16/133

Mašine za obradu rezanjem Koncepcijske varijante alatnih mašina

11

2. KONCEPCIJSKE VARIJANTE MAŠINA ZAOBRADU REZANJEM

Prema namjeni, fleksibilnosti i drugim zadatim karakteristikama, alatnu mašinu je potrebno projektovati, konstruisati, proraunati, izraditi odgovarajuu tehniku dokumentaciju, propisatinain izrade, obrade, kontrole, montaže, zatim sastavne dijelove izraditi i sastaviti u cjelinu,ispitati je, pustiti u pogon, brinuti se za pravilno rukovanje, redovno je održavati i pravovremenozamjenjivati dotrajale djelove. Pri tome njen rad mora biti pouzdan i primjeren za upravljanje iupotrebu a njena izrada i eksploatacija što ekonominija. Za provedbu tako kompleksnog sklopaaktivnosti potrebna je organizovana saradnja znanstvenika, istraživaa, inženjera, tehniara,visokokvalificiranih radnika iz razliitih podru ja mašinstva.

Svaka alatna mašina je sastavljena od odreenog broja dijelova, koji su skladno povezani ucjelinu, pri emu svaki dio obavlja tano odreenu ulogu. Na toj osnovi, svaka alatna mašina se

može rašlaniti na mašinske dijelove, sklopove, grupe mašinskih dijelova i elemente.

Mašinski dio – je osnovni dio mašine, koji obavlja odreenu funkciju skupa s drugim osnovnimdijelovima (vijak, matica, zakovica, cijev, vratilo, osovina, opruga, zupanik, itd.). Mašinski dionije mogue rastaviti na jednostavnije dijelove.

Sklop mašine – je povezan skup više mašinskih dijelova, koji obavlja odreenu funkciju usastavu mašine (ventil, razni mehanizmi za zaustavljanje, itd.).

Grupa – je povezani skup mašinskih sklopova i dijelova, koji obavljaju skupnu funkciju (motor,zupasti mjenja, naprava za dizanje tereta, itd.).

Element mašine – je mašinski dio ili sklop ili grupa, koji kod razliitih mašina obavlja odreeneelementarne, osnovne funkcije. Element mašine može biti mašinski dio (opruga, osovina, vratilo,itd.), ali isto tako i mašinski sklop ili grupa (spojka, konica, kotrljajui ležaj, itd.).

Oblik i dimenzije dijelova alatnih mašina zavise od brojnih zahtjeva koji moraju zadovoljiti. Najvažniji su slijedei:

zahtjevi funkcionalnosti i namjene, zahtjevi radne sposobnosti, zahtjevi proizvodnosti i

zahtjevi ekonomi

nosti.a) Zahtjevi funkcionalnosti i namjene kao osnovni zahtjev, odreuju oblike i dimenzije

mnogih dijelova i specifian je za svaku mašinu i za svaki njen dio. Oblik mašinskihdijelova je esto vezan za nain njihovog kretanja (kružno kretanje – cilindrini oblik,

pravolinijsko kretanje – ravne površine, pretvaranje pravolinijskog kretanja u kružno –vijani oblik, itd.), dok su dimenzije vezane za pripadajua optereenja. Takoer, dijelovirazliitih mehanizama imaju oblike i dimenzije, koji su odreeni s obzirom na željenukinematiku kretanja (krivajni mehanizmi, runi mehanizmi, zupasti mehanizmi, itd.).

b) Zahtjevi radne sposobnosti . Mašinski dijelovi trebaju imati dovoljno veliku vrstou i

krutost, da bi u radu mogli podnositi sva optereenja i druge utjecaje bez trajnihdeformacija ili loma. Kontaktne površine se ne smiju pretjerano trošiti, treba izbjeineželjene vibracije, zagrijavanje, itd.


17/133


12

c) Zahtjev proizvodnosti skupa sa zahtjevima montaže znaajno utjeu na oblike mašinskihdijelova. Mašinski dio, predvien za obavljanje odreene funkcije, ima razliite oblike idimenzije, obzirom na postupak izrade (na primjer, dijelovi u cjelosti izraeni postupkomobrade odvajanjem estica, ili izraeni od lijevanog ili kovanog poluproizvoda, zavareni,itd. e imati razliite oblike i dimenzije).

d) Zahtjevi ekonomi nosti su u savrenenoj mašinogradnji iznimno važni, jer konkurencijanalaže što jeftiniju izradu i eksploataciju svake mašine. Zato oblici mašinskih dijelovamoraju biti što jednostavniji, a sve što poveava troškove proizvodnje mora biti opravdano

poboljšanim svojstvima alatne mašine, dužim vijekom trajanja, veim stepenom pouzdanosti, itd. U tome, standardizacija ima odluujui uticaj na zahtjev ekonominosti,tako da upotreba standardiziranih elemenata i pravila bitno utie na sniženje troškova

proizvodnje tj. cijene alatne mašine.

2.1. STRUKTURNO KONCEPCIJSKE ŠEME ALATNIH MAŠINA ZA

OBRADU REZANJEMAlatne mašine obezbjeuju izradu i obradu dijelova razliitih oblika i dimenzija, poev odnajednostavnijih (vratila, osovinica, ahura, itd.) do najsloženijih (lopatice turbine, bregovi i sl).Upravo ova injenica uslovljava pojavu alatnih mašina razliitih po obliku, strukturi,konstrukciji, dimenzijama, eksploatacijskim karakteristikama i namjeni.

S obzirom na mogunosti kretanja alata i obratka (bez obzira da li je ono obrtno ili pravolinijsko), alatne mašine se sa aspekta strukturno koncepcijske varijante dijele na:

Alatne mašine sa prostom koncepcijskom varijantom, Alatne mašine sa složenom koncepcijskom varijantom i Alatne mašine sa kombinovanom koncepcijskom varijantom.

a) Alatna mašina sa prostom koncepcijskom varijantom se naziva ona mašina kod koje seostvaruje samo jedno kretanje; ili obrtno ili pravolinijsko. Na slici 2.1a prikazana jestrukturna šema mašine sa prostom koncepcijskom varijantom na kojoj se vrši jedno obrtnokretanje. Od elektromotora 1 se obrtanje prenosi preko prijenosnika 2 do glavnog vretenamašine 3. Na slici 2.1b prikazana je strukturna šema mašine sa prostom koncepcijskomvarijantom na kojoj se vrši jedno pravolinijsko kretanje (mašina za provlaenje). Ovdje seod elektromotora 1 obrtanje prenosi preko prijenosnika 2 do zavojnog vretena 3. Vezomzavojno vreteno – navrtka se obrtno kretanje zavojnog vretena pretvara u pravolinijsko

kretanje kliza

a 4 tj. nosa

a alata.

a) b)Slika 2.1. Strukturna šema alatne mašine sa prostom komcepcijskom varijantom:

a) sa jednim obrtnim kretanjem, b) sa jednim pravolinijskim kretanjem


18/133


13

b) Alatna mašina sa složenom koncepcijskom varijantom se naziva ona mašina kod koje seistovremeno ostvaruje više razliitih kretanja. Na slici 2.2 prikazana je strukturnokoncepcijska šema ovakve mašine sa jednim obrtnim i jednim pravolinijskim kretanjem(brusilica za vanjsko okruglo brušenje ili univerzalni strug). Pomou elektromotora 1 i

prijenosnika 2 ostvaruje se obrtanje glavnog vretena 3 (glavno kretanje GK). Istovremeno, pomou kinematske veze izmeu prijenosnika 4 i zavojnog vretena 5, ostvaruje se

pravolinijsko kretanje nosaa alata 6 (pomono kretanje PK).

Slika 2.2. Strukturna šema alatne mašine sa složenom koncepcijskom varijantomsa jednim obrtnim i jednim pravolinijskim kretanjem

c) Alatnom mašinom sa kombinovanom koncepcijskom varijantom naziva se ona mašinakod koje postoje dva sistema: jedan sistem sa prostom koncepcijskom varijantom i jedansistem sa složenom koncepsijskom varijantom, ili pak mašina sa više od dvije proste ilisložene koncepcijske varijante. U zavisnosti od karaktera kretanja alata i obratka(pravolinijsko ili obrtno) i sa kombinovanjem prostih i složenih koncepcijskih varijanti,mogue je ostvariti itav niz razliitih struktura alatnih mašina. Na slici 2.3 prikazana jestrukturna šema brusilice za profilno brušenje šablona. Ova mašina ima tri kinematskegrupe sa ukupno etiri razliita kretanja; jedno obrtno i tri pravolinijska.

Slika 2.3. Strukturna šema alatne mašine sa kombinovanom koncepcijskom varijantom

Alatna mašina sa složenom ili kombinovanom varijantom može imati razliita koncepcijskarješenja pri istoj namjeni, u zavisnosti od toga kakve su uloge dodijeljuju radnom predmetu ialatu u pogledu izvoenja osnovnih kretanja. Dalje koncepcijske varijante mogu se postiivariranjem broja vretena, broja istovremeno obraivanih radnih predmeta, broja istovremeno

obraivanih površina, itd. Pri analiziranju moguih razliitih koncepcijskih varijanti izrade alatnemašina treba uzeti u obzir i mogunosti stezanja obraivanog radnog predmeta, što u izvjesnimsluajevima ovo smanjuje broj moguih kombinacija.


19/133


14

2.2. RELATIVNA KRETANJA ALATA I PREDMETA NA MAŠINAMAZA OBRADU REZANJEM

Da bi se radni komad (mašinski element) izradio projektovanom: tanošu dimenzija, oblika ikvaliteta obraene površine neophodno je da rezni alat i obradak ostvaruju kontrolisana relativnakretanja (osnovni uslov obrade rezanjem). Ta kretanja su:

a) Glavno kretanje (rezno kretanje) vc – ovo kretanje može biti jednoliko kontinuiranokretanje (npr. kružno kretanje kod struganja), ili nejednoliko diskontinuirano kretanje (npr.

blanjanje).

b) Pomono kretanje (posmino kretanje) v f – ovo kretanje može biti kako kontinuirano(struganje) tako i diskontinuirano (blanjanje) i

c) Dostavno kretanje (dubina rezanja) – to je jednokratno kretanje, koje nije neophodno ako je dubina rezanja ve postavljena u geometriji radnog komada ili alata (npr. ukopavanježlijeba na strugu).

Na alatnim mašinama, za ostvarivanje glavnog i pomonog kretanja (brzina rezanja i brzina pomonog kretanja) postoji pogon, prijenos i mogunost regulacije broja obrtaja ili brzinekretanja izvršnih organa mašine. Da bi se posmino i dostavno kretanje moglo kontrolisanoizvršiti, alatna mašina za rezanje mora biti opremljena i ureajima za mjerenje i podešavanje.

Na slici 2.4 su prikazana mogua kretanja tijela u prostoru koji može imati šest stepeni slobodekretanja. Poznato je da su to tri translacije u pravcu X, Y i Z osa i tri rotacije oko X, Y i Z osa.

Slika 2.4.. Kretanje predmeta u smjeru i oko X, Y i Z osa

Na primjerima alatnih mašina za obradu konvencionalnim postupcima obrade sa jednosjenim ivišesjenim alatima definisane i nedefinisane rezne geometrije e se pojasniti relativna kretanjaalata i obratka.

2.2.1. Struganje

Radni komad je stegnut u samocentrirajuu steznu glavu, a alat je postavljen u drža noža (slika2.5). Radni komad vrši glavno rotirajue kretanje, a alat pomono-posmino kretanje. Dubina

rezanja unutar odreenih granica se postavlja pomjeranjem noža okomito na pravac posmaka.


20/133


15

Slika 2.5. Glavna i pomona kretanja pri struganju: 1- uzdužno struganje, 2- popreno struganje,3-kopirno struganje (G – glavno kretanje, P – pomono kretanje, D – dostavno kretanje)

Kod bušenja na strugu radni komad (slika 2.6) se privršuje u samocentrirajuu steznu glavu i vrširotirajue glavno kretanje. Burgija uvršena u pinoli nosaa šiljka vrši posmino kretanje. Ovdje jedubina rezanja odreena prenikom burgije.

Slika 2.6. Bušenje na strugu

2.2.2. Bušenje

Kod bušenja na bušilici (slika 2.7) radni komad je privršen na sto za stezanje. Alat (burgija) samorze – konusom ili cilindrina uvršena je u radno vreteno. Nakon postavljanja, sto sa radnimkomadom e biti fiksan, tako da se za vrijeme bušenja ne može kretati. Kod veine bušilica alatvrši rotirajue glavno kretanje i istovremeno pravolinijsko pomono - posmino kretanje. Dubinarezanja odreena je prenikom burgije.

Slika 2.7. Radijalna bušilica (G – glavno kretanje, P – pomono kretanje)


21/133


16

2.2.3. Glodanje

Na univerzalnoj glodalici (slika 2.8) radni komad se uvrsti na sto, a glodalo je postavljeno naglavno vreteno. Alat vrši rotirajue glavno kretanje, radni komad vrši pravolinijska pomona-

posmina kretanja. Sa vertikalnom translacijom stola radni komad se može postaviti naodgovarajuu visinu, a takoe se podešava i dubina rezanja. Horizontalno popreno kretanje je

dostavno kretanje, kojim se radni komad dovodi na tano odreeno mjesto ispod glodala.

Slika 2.8. Vertikalna glodalica

Na mašine za glodanje, bušenje i proširivanje otvora (horizontalna bušilica – glodalica), slika2.9 radni komad je stegnut na sto, koji se sa saonicama može uzdužno i popreno kretati. Ovimsaonicama mogu se u horizontalnoj ravni realizovati sva posmina i dostavna kretanja. Ako susaonice, povrh toga izvedene sa okretnim radnim stolom, tada radni komad može biti obraivansa više strana pomou rotirajueg dostavnog kretanja. Nož je uvršen u posebni drža za

privršivanje, koji je stegnut u glavno vreteno. Glavno vreteno se sa prijenosnikom za glavnokretanje nalazi na saonicama za bušenje, koje u vertikalnom pravcu mogu obezbijediti kakodostavno tako i posmino kretanje. Glavno vreteno se može i aksijalno izvlaiti i uvlaiti. Totakoe može biti posmino ili dostavno kretanje.

Slika 2.9. Horizontalna bušilica – glodalica (1-postolje, 2- voice saonica glavnog pogona,3- glavni pogon, 4- glavno vreteno, 5- nosa stola sa saonicama izvedenim zauzdužno i popreno kretanje, 6- podupira glavnog vretena)


22/133


17

2.2.4. Brušenje

Ravno brušenje, isto kao i glodanje, se može izvoditi na horizontalnim i vertikalnim mašinama.Kod horizontalne brusilice za ravno brušenje (slika 2.10.) radni komad je stegnut na sto koji,kreui se lijevo - desno, vrši uzdužno pomono-posmino kretanje. Brusna ploa – tocilo vršikružno glavno kretanje i dobiva kontinuirano ili periodino popreno posmino kretanje.

Vertikalnom translacijom brusne ploe vrši se podešavanje dubine rezanja.

Slika 2.10. Horizontalna brusilica za ravno brušenje(G – glavno kretanje, P – pomono kretanje, D – dostavno kretanje)

Kod okruglog brušenja razlikujemo brušenje bez šiljaka i brušenje izmeu šiljaka. Slika 2.11. prikazuje brusilicu za okruglo brušenje pri emu je brušena osovina postavljena izmeu

centriranih šiljaka. Brusna ploa vrši kružno glavno kretanje i paralelno sa brušenom osovinomuzdužno posmino kretanje. Lagano kružno kretanje brušene osovine daje neophodno kružno

posmino kretanje. Premještanjem brusne ploe sa glavnim pogonom okomito na središnju linijuosovine, ostvaruje se dostavno kretanje i ujedno diskontinuirano kretanje za dubinu rezanja.

Slika 2.11. Tlocrt brusilice za okruglo brušenje sa brušenom osovinicom upetom izmeu šiljaka

2.2.5. Blanjanje (rendisanje)

Kod blanjalica treba napraviti razliku izmeu kratkohodnih i dugohodnih mašina. Kodkratkohodnih blanjalica (rendisaljke) (slika 2.12.) alat vrši pravolinijsko glavno kretanje. Radnikomad, stegnut na sto, vrši pravolinijsko-posmino kretanje u horizontalnom smjeru. Krozvertikalnu translaciju nosaa alata, podešava se dubina rezanja. Za dovoenje na potrebnu visinuradnog komada, služi sto i njegovo vertikalno dostavno kretanje. Kod dugohodnih blanjalica

radni komad vrši glavno kretanje a alat pomo

no


23/133


18

Slika 2.12. Blanjalice – Rendisaljke

2.2.6. Provlaenje

Izvodi se na alatnim mašinama, provlakaicama, pri emu je glavno kretanje pravolinijskokontiunirano i izvodi ga alat. Posmino kretanje nije potrebno u veini sluajeva. Ukoliko seobrauju zavojni utori, posmino kretanje je kružno kontinuirano.

Slika 2,13. Provlakaice


24/133


19

2.3. Koordinatni sistemi i pravci kretanja na CNC alatnim mašinama

Za potrebe numeriki upravljanih mašina su definisane norme (ISO 841) za nazivne pravcekretanja alata odnosno radnog predmeta. Ovi standardi su neophodni, da bi pospješili

jednoobraznost kod programiranja numeriki upravljanih alatnih mašina.

Polazi se od desnorunog i desnookretnog koordinatnog sistema sa X, Y i Z – osom. Ovajkoordinatni sistem podešen je za glavno voenje mašine, tj. mogua kretanja alata i/ili radnogkomada (slika 2.14). To je pojašnjeno u postavljanju komada na slikama od 2.15 do 2.20. SmjerZ – ose uvijek se poklapa sa glavnim kretanjem mašine.

Kod programiranja se polazi od toga, da se alat kree u odnosu na zamišljeni mirujui radnikomad. Da li je smjer pozitivan ili negativan, temelji se na sljedeem kriterijumu: alat se kree u

pozitivnom smjeru, ako se odstojanje izmeu radnog komada i alata poveava.

Rotacije oko X, Y i Z – ose e biti respektivno oznaene sa A, B i C. Smjer rotacije je pozitivan

kada se rotacija, gledajui u pozitivnom smjeru ose poklapa sa kretanjem kazaljke na satu.

Slika 2.14. Položaj osa kod CNC alatnih mašina za translaciju i rotaciju

Kada su prisutne posebne mogunosti kretanja koja su paralelna sa X, Y ili Z – osom, tada seoznaavaju respektivno sa U, V i W. Smjerovi se poklapaju sa smjerovima X, Y i Z – osa (vidisliku 2.16 b). Mogunosti kretanja koja leže blizu radnog komada oznaavaju se sa X, Y i Z.

Slika 2.15. CNC i univerzalni strug


25/133


20

a) b)Slika 2.16. Strugovi: a) revolver strug, b) karusel ili vertikalni tokarski stroj

Ako se raspolaže sa još više mogunosti kretanja paralelnih sa X, Y i Z – osom, onda se

obilježavaju respektivno sa P, Q i R (vidi sl. 2.16 b).

U prethodnom razmatranju pretpostavljeno je da radni komad miruje. Ako se radni komad kree,tada e se kod kretanja u pozitivnom smjeru za usvojeni koordinatni sistem, odstojanje izmeuradnog komada i alata smanjivati. Zato je ovdje pozitivan pravac suprotan od onog, kodusvojenog koordinatnog sistema. U ovom sluaju e pravac kretanja radnog komada biti oznaenakcentom (vidi sl. 2.17. b).

a) b)Slika 2.17. Glodalice: a) horizontalna glodalica, b) vertikalna glodalica

Slian dogovor vrijedi za mogunosti rotacije radnog komada (vidi slile 2.15. i 2.16.). Nanarednim slikama su prikazane šematski razliite mašina za obradu sa obilježenim pravcimakretanja alata ili radnog predmeta.

Slika 2.18. Obradni centri


26/133


21

a) b)

Slika 2.19. Brusilice: a) za okruglo brušenje, b) alatna brusilica

a) b)Slika 2.20. Blanjalice: a) dugohodna blanjalica b) kratkohodna blanjalica

Pri projektovanju i proizvodnji alatnih mašina postavljaju se visoki zahtjevi u pogledu tanosti,kvaliteta, pouzdanosti, ekonominosti, fleksibilnosti, itd. Kao dio odgovora na ove zahtjevedanas se na tržistu nalaze mašine sa mogunošu kretanja alata tokom obrade po pet i više osa,

slika 2.21.

Slika 2.21. 5-osna obrada


27/133


22

Primjena petoosne obrade je uticala na razvoj:

• alatnih mašina,• upravljakih hardvera,• upravljakih softvera i• softvera za programiranje obrade mašinskih dijelova kompleksne geometrije.

Danas je takvoj obradi neosporno pomogao ubrzani razvoj raunara i pratee tehnologije, razvojelektronike koji je doprinjeo prizvodnjji kvalitetnih i veoma monih upravljakih jedinica.Takoer, na tržištu se nudi veliki broj CAD programa koji su sve više povezani (integrirani) sCAM programima, što krajnjem korisniku uveliko olakšava put od ideje pa do gotovogobraenog dijela.

2.4. Osnovni elementi mašina za obradu rezanjem

Bez obzira na razliite koncepcijske varijante alatnih mašina, slika 2.22. i to s obzirom nanamjenu, konstrukciju, vrste kretanja, nain upravljanja, stepen automatizacije, itd. mogu seizdvojiti slijedei glavni ili osnovni elementi konstrukcija alatnih mašina:

a) pogonski sistemi (prijenosnici glavnog i pomonog kretanja), b) nosei sistemi (krevet, stub, stolovi, klizai, postolja, itd.) ic) sistemi voenja (voice, ležajevi, itd.).

Slika 2.22. Alatne mašine – struktura

Pogonski sistemi glavnog obrtnog (slika 2.23a) ili glavnog pravolinijskog kretanja (slika 2.23b)obezbjeuju neophodne momente i brzine rezanja za nastanak procesa rezanja datog spektra

materijala i dimenzija predmeta obrade. Pogonski sistemi pomonog kretanja obezbjeujuneophodne momente i brzine kretanja za nastavak procesa rezanja.


28/133


23

Slika 2.23. Alatne mašine – pogonski sistemi

Zavisno od koncepcijskog rješenja i vrste alatne mašine, pogonski sistemi glavnog i pomonogkretanja mogu biti zavisni ili nezavisni. Osnovni elementi pogonskih sistema poredelektromotora su prijenosnici koji obezbjeuju izmjenu parametara kretanja izvršnih organaalatnih mašina (broja obrtaja, broja duplih hodova, koraka, brzine pomonog kretanja i sl.).

Pored navedenih, zajedniki elementi alatnih mašina za obradu rezanjem su i:

Prijenosnici za promjenu smjera kretanja, Glavna vretena, Mjerni sistemi, Pomoni elementi (spojnice, vratila, poluge, navrtke, elastine ahure, prstenovi, klinovi,

oslonci itd), Elementi, mehanizmi i sistemi upravljanja (mehaniki, elektrini, fotoelektrini,

hidraulini, pneumatski i kombinovani), Elementi sigurnosti, graninici, itd. Elementi sistema za hlaenje i podmazivanje, itd.

U širem kontekstu, u elemente alatnih mašina mogu se smatrati i razliiti stezni ureaji koji služeza pozicioniranje i stezanje alata i obratka kao i transportni mehanizmi sa kojim se opslužujealatna mašina.


29/133

Mašine za obradu rezanjem Prijenosnici kod mašina za obradu rezanjem

24

3. PRIJENOSNICI KOD MAŠINA ZA OBRADU REZANJEM

Prijenosnici kod mašina za obradu rezanjem obezbjeuju izmjenu parametara kretanja alata i/iliobratka (broja obrtaja, broja duplih hodova, koraka, brzine pomonog kretanja i sl.). Prema

namjeni, kod mašina za obradu rezanjem razlikujemo prijenosnike:za: glavna kretanja, pomona kretanja i promjenu smjera kretanja.

Prema principu gradnje prijenosnici mogu biti:

mehaniki, elektrini, hidraulini, pneumatski i

kombinovani.a prema vrijednosti izlaznih parametara kretanja odnosno prema nainu regulisanja izlaznih

parametara obrade:

kontinualni i stepenasti.

3.1. Zakonitosti promjene broja obrtaja glavnog vretena

Da bi se na alatnoj mašini vršila obrada sa tehnološkom brzinom rezanja potrebno je da ima prijenosnik koji e glavnom vretenu mašine dati što više razliitih brojeva obrtaja. Prema tome,alatna mašina sa veim brojem razliitih brojeva obrtaja je ekonominija u radu ali je zatosloženijeg prijenosnog mehanizma i njena cijena je vea.

Kod alatnih mašina sa stepenastom promjenom broja obrtaja glavnog vretena (postupnomijenjanje brzine rezanja) brojevi obrtaja kao i odnos dva uzastopna broja obrtaja sustandardizovani. Zakonitosti promjene brojeva obrtaja glavnog vretena (promjena parametarakretanja) može biti po: aritmeti koj, geometrijskoj, dvostruko geometrijskoj i logaritamskoj

promjeni (progresiji).

3.1.1. Aritmetika promjena brojeva obrtaja glavnog vretena

Ako su brojevi obrtaja glavnog vretena n1, n2, n3, itd i ako je razlika izmeu bilo koja dvauzastopna broja obrtaja konstantna, tj:

.12312 const nnnnnn mm =−==−=− − (3.1)

gdje je: nm – najvei broj obrtaja izlaznog vratila prijenosnika (glavnog vretena),n1 – najmanji broj obrtaja im – broj razliitih brojeva obrtaja,

tada je rije o aritmetikoj promjeni broja obrtaja glavnog vretena alatne mašine tj. brojevi

obrtaja ine aritmetiku progresiju.


30/133


25

Primjer , Ako je najmanji broj obrtaja ,min1001on = i ako je razlika izmeu dva susjedna broja

obrtaja ,min40o a prijenosnik ima m = 4 razliita broja obrtaja, tada e na osnovu izraza (3.1)

odgovarajui brojevi obrtaja biti:

min

1402 on = ,

min

1803 on = ,

min

2204 on =

Odnos brojeva obrtaja je:

4,1100

140

1

2 ==n

n tj. priraštaj broja obrtaja je 40 %

29,1140

180

2

3 ==n

n tj. priraštaj broja obrtaja je 29 %

22,1180

220

3

4 ==n

n tj. priraštaj broja obrtaja je 22 %.

Dakle, pri poveanju broja obrtaja smanjuje se procentualni priraštaj broja obrtaja. Ovako veliki procentualni priraštaj u podru ju manjih brojeva obrtaja se pokazao kao glavni nedostatakaritmetike promjene.

Ako se posmatra struganje (glavno obrtno kretanje vrši obradak) onda je brzina rezanja zapravoobimna brzina obratka:

min,,1000

mn D

V π = (3.2)

gdje je: D, mm – prenik obratka in, min,o - broj obrtaja obratka.

Izraz (3.2) se može napisati i u obliku:

1000

n

D

V π = (3.3)

što u dijagramu V – D, slika 3.1, predstavlja pravu liniju koja prolazi kroz koordinatni poetak, aiji nagib zavisi od vrijednosti broja obrtaja n. Za svaki stepen brzine, odnosno za svaki brojobrtaja dobie se druga prava sa drugim nagibom. Ovakav dijagram se naziva radni dijagrammašine. Iz dijagrama se za svaki dati prenik radnog predmeta može nai onaj stepen brzine sakojim treba raditi da bi se iskoristila najekonominija brzina rezanja V e. To znai, na primjer za

obradu prenika D1 postoji samo jedan ekonomski broj obrtaja, a to je n1, pri kojem e se obradaodvijati ekonomskom brzinom rezanja, slika 3.1. Za obradu prenika D2, to je broj obrtaja n2, itd.Meutim, za neki konkretan prenik D x koji je manji od prenika D1, a vei od prenika D2,

postoji mogunost korištenja brojeva obrtaja n1 ili n2. U sluaju korištenja broja obrtaja n2 obradae se vršiti brzinom 2V V e ∆+ , dakle, postoji prekoraenje ekonomske brzine rezanja, dok e se

u sluaju korištenja broja obrtaja n1 obrada vršiti brzinom 1V V e ∆− , dakle postoji gubitak brzine

1V ∆ . Ovaj gubitak se poveava idui od prenika D1 ka preniku D2. Ako se za sve ekonomske

prenike ogranii oblast dozvoljenih brojeva obrtaja a s obzirom na ekonomsku brzinu rezanja,dobie se dijagram koji se naziva testerasti dijagram mašine.

Iz ovog dijagrama se vidi da su kod veih prenika gubici brzine vei, dok je za manje prenikemanji. Prema tome za manje prenike stoji na raspolaganju vei broj stepeni. Za ekonomian rad bilo bi korisnije obrnuto, jer se na ovaj nain pri obradi tankog predmeta može desiti da ve


31/133


26

poslije skidanja jednog tankog sloja materijala treba prei na slijedei vei broj obrtaja usljednagomilavanja stepeni brzina u oblasti malih prenika.

Zbog svega ovoga, aritmetika promjena broja obrtaja glavnog vretena se veoma rijetkoupotrebljava, naroito kod prijenosnika za glavna kretanja mašina za obradu rezanjem.

Radni testerasti dijagram se može prikazati i u dvostruko logaritamskim koordinatama. U ovomobliku se esto nalazi i na samoj mašini gdje služi za brzo iznalaženje potrebnog broja obrtajaglavnog vretena u zavisnosti od brzine rezanja i prenika radnog predmeta. Naime, izraz (3.2) se

prevodi u oblik:

K Dn

DV =

=

1000

π (3.4)

Logaritmiranjem ovog izraza dobija se:

K DV logloglog += (3.5)

što u dvostruko logaritamskom dijagramu predstavlja pravu nagnutu pod uglom od 450 , slika3.2. Svakom drugom broju obrtaja odgovara druga konstanta odnosno druga prava nagnutu poduglom od 450, dok lan log K predstavlja otsjeak na apscisnoj osi, te je za D = 1 mm za neki

broj obrtaja n x:

1000logloglog x x

n K V π == (3.6)

Dok je za prvi manji broj obrtaja n x-1

1000loglog 11

−− =

x x

nV

π (3.7)

Razlika izmeu ovih odsjeaka na apscisnoj osi je:

11 logloglog

−

− =− x

x x x

n

nV V (3.8)

Pošto je ϕ =−1 x

x

n

n tj. priraštaj broja obrtaja opada pri poveanju broja obrtaja, to e se razmak

izmeu pravih smanjivati idui od n1 ka nm.

Slika 3.1. Radni (testerasti) dijagram za Slika 3.2. Radni dijagram za aritmetikuaritmetiku promjenu broja obrtaja promjenu u log-koordinatama


32/133


27

3.1.2. Geometrijska promjena brojeva obrtaja glavnog vretena

Geometrijska promjena se uglavnom koristi za prijenosnike kod mašina za obradu rezanjem, jerobezbjeuje najbolje efekte u pogledu standardizacije i unifikacije prijenosnika. To je promjenakod koje je odnos dva bilo koja susjedna broja obrtaja glavnog vretena konstantan, tj:

.12

3

1

2 const nn

nn

nn

m

m ====−

ϕ (3.9)

gdje je: ϕ - faktor stepenovanja,

tada je rije o geometrijskoj promjeni tj. brojevi obrtaja glavnog vretena ine geometrijsku progresiju.

Primjer , Ako je najmanji broj obrtaja n1= 100 o/min a faktor stepenovanja ϕ = 1,25(procentualni priraštaj brojeva obrtaja od 25 %) i ako prijenosnik ima ukupno m = 6 razliitih

brojeva obrtaja, onda je:

min12512 onn =⋅= ϕ , a njihova razlika 2512 =−nn


min19534 onn =⋅= ϕ , a njihova razlika 3934 =−nn (3.10)



Dakle, razlika izmeu susjednih brojeva obrtaja se poveava idui od manjih ka veim brojevimaobrtaja a priraštaj brojeva obrtaja ostaje konstantan za sve stepene broja obrtaja.

Radni (testerasti) dijagram za geometrijsku promjenu prikazan je na slici 3.3. Za dvaekonomska prenika radnog komada D1 i D2, gubitak brzine rezanja se poveava idui od prenika D1 ka preniku D2. Odnosno, maksimalni gubitak brzine rezanja V ∆ se dobija priobradi radnog predmeta prenika D2 sa brojem obrtaja n1.

Slika 3.3. Radni (testerasti) dijagram za geometrijsku promjenu broja obrtaja


33/133


28

S obzirom na oznake sa slike 3.3, odgovarajua obimna brzina radnog predmeta prenika D2

(brzina rezanja) je:1000

22 n DV eπ

= odnosno1000

121

n DV

π =

Odnos brzina je:

,1

2

12

22

1

ϕ π

π ===

∆−=

n

n

n D

n D

V V

V

V

V

e

ee (3.11)

a relativni gubitak brzine:

ϕ

ϕ

ϕ

111

−=−=

∆

eV

V (3.12)

Iz jednaine (3.12) može se zakljuiti da je potrebno da faktor stepenovanja bude što manji jer sena taj nain poveava ekonomska iskoristivost alatne mašine (manji faktor ϕ manji relativnigubitak brzine rezanja).

Kao i za aritmetiku promjenu, može se i za geometrijsku promjenu radni dijagram predstaviti udvostruko logaritamskim koordinatama, slika 3.4. S obzirom da je priraštaj broja obrtajakonstantan, to e se u ovom dijagramu prave pojedinih brojeva obrtaja nalaziti na jednakom

razmaku koji se rauna po formuli: .loglog1

const n

n

m

m ==−

ϕ mjeren po apscisnoj odnosno

ordinatnoj osi.

Na osnovu jednaine (3.9): ;12 ϕ nn =2

123 ; ϕ ϕ nnn == , ......, tj. za maksimalni broj obrtaja se

dobija:1

11−

− ===m

mm nnn ϕ ϕ (3.13)

Što logaritmiranjem daje: ϕ log)1(loglog 1 −+= mnnm dobija se broj stupnjeva brzine:

ϕ log

loglog1 1

nnm m

−+= (3.14)

Iz izraza (3.14) slijedi da pri zadatim brojevima nm i n1 i sa smanjenjem faktora stepenovanja ϕ ,raste broj razliitih brojeva obrtaja. Može se zakljuiti, ako se želi alatna mašina koja treba daradi sa manjim gubitkom brzine tj. ekonominija mašina, izabrae se manje ϕ , ali e zatomašina biti skuplja zbog veeg broja stupnjeva brzina tj. zbog veeg prijenosnika.


34/133


29

Slika 3.4. Radni dijagram za geometrijsku promjenuu logoritamskim koordinatama

Uporeujui radne dijagrame za aritmetiku i geometrijsku promjenu (slike 3.1. do 3.4.) može sezakljuiti: Gubitak brzine rezanja u podru ju veih brojeva obrtaja kod geometrijske promjene nije

toliko izražen kao kod aritmetike promjene i Kod geometrijske promjene je mogue primjeniti standardne brojeve obrtaja kojima je

osnova geometrijska progresija.

Standardne vrijednosti faktora stepenovanja ϕ i korespondentni relativni gubici brzine rezanjadati su u tabeli 3.1. Naime, pošto je geometrijska promjena i pored svojih nedostataka jedina

pogodna za umnožavanje brzina iz nekog osnovnog reda, uzeta je kao osnova pri standardizaciji brojeva obrtaja. U tabeli 3,2 dati su standardni brojevi obrtaja prijenosnika za glavna kretanja za

vrijednosti faktora stepenovanja ϕ = 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; i 2,0. Osnova za raunanje standardnih brojeva obrtaja su geometrijski redovi koji su izvedeni iz osnovnog reda R20. Za zupaste prijenosnike nije mogue dobiti proraunate brojeve obrtaja jer broj zuba zupanika mora biti cio broj, tako da se za usvojene brojeve zuba zupanika dobiju korigovani prijenosni odnosi a toznai i korigovani brojevi obrtaja. No, propisano je dozvoljeno odstupanje stvarnih brojevaobrtaja od brojeva izvedenih prema geometrijskom redu. Ova odstupanja su sastavljena odmehanikog (-2% i +3%) i elektrinog dijela (+2% i +3%), tako da je ukupno dozvoljenoodstupanje -2% i +6%. U tabeli 3.2 su prema ovom odstupanju date granine dozvoljenevrijednosti brojeva obrtaja.

Tabela 3.1. Standardne vrijednosti faktora stepenovanja

ϕ i odgovarajui relativni gubici brzina rezanja

ϕ %1

ϕ

ϕ −=

∆

eV

V

1,12 10,71,25 20,01,4 28,51,6 37,52,0 50,0


35/133


30

Tabela 3.2. Standardni brojevi obrtaja kod mašina za obradu rezanjem

Brojevi obrtaja, o/min, za faktor stepenovanjaGranine

vrijednosti

12,1=ϕ 2,1=ϕ 4,1=ϕ 6,1=ϕ 0,2=ϕ -2% +3% +6%

100 98 103 106112 112 1,12 112 11,2 110 116 119125 125 123 130 133140 140 1400 140 1400 138 145 150160 16 155 163 168180 180 180 180 180 174 183 188200 2000 196 206 212224 224 22,4 224 22,4 219 231 237250 250 246 259 266280 280 2800 280 2800 276 290 299315 31,5 310 326 335

355 355 355 355 355 348 365 376400 4000 390 410 422450 450 45 450 45 438 460 473500 500 491 516 531560 560 5600 560 5600 551 579 596630 63 618 650 669710 710 710 710 710 694 729 750800 8000 778 818 842900 900 90 900 90 873 918 945

1000 1000 980 1030 1060

3.1.3. Dvostruko geometrijska promjena brojeva obrtaja glavnog vretenaIako je geometrijska promjena mnogo bolja od aritmetike, mora se konstatovati da i kodgeometrijske promjene postoji neravnomjerna raspodjela brojeva obrtaja. Vidi se (slika 3.3)nedostatak brojeva obrtaja u podru ju veih prenika, a istovremeno gomilanje brojeva obrtaja u

podru ju manjih prenika. Znaajna poboljšanja u tom smislu predstavlja tzv. dvostrukogeometrijska promjena. Kod ove promjene postoje dva faktora stepenovanja; jedan 1ϕ za

manje brojeve obrtaja i drugi 2ϕ za vee u odnosu212 ϕ ϕ = . To su u stvari dva sastavljena

geometrijska reda i to tako da prema prvom faktoru stepenovanja postoji razliitih brojevaobrtaja, a prema drugom m“ razliitih brojeva obrtaja.

Primjer : Neka je .min1004,12,1 1,1 onim ===ϕ Tada je min,112112 onn == ϕ imin,125123 onn == ϕ min,140134 onn == ϕ . Na slici 3.5a prikazana je logaritamska predstava

ovog reda. Pošto je najvei broj obrtaja prvog reda, min,1404 on = ujedno i prvi odnosno

najmanji broj obrtaja drugog geometrijskog reda sa faktorom stepenovanja 25,1212 ==ϕ ϕ i ako pretpostavimo da prijenosnik ima m“=5 razliitih brojeva obrtaja, tada je:

min,180245 onn =⋅= ϕ min,224256 onn =⋅= ϕ min,280267 onn =⋅= ϕ min355278 onn =⋅= ϕ Na slici 3.5a prikazana je logaritamska predstava i ovog reda. Na slici 3.5b data je sasatavljenalogaritamska predstava oba reda.


36/133


31

a)

b)

Slika 3.5. Logaritamska predstava brojeva obrtaja za dvostruko geometrijsku promjenu

Pošto je najvei broj obrtaja prvog reda ujedno i najmanji za drugi geometrijski red, to je:

1", +=+ mmm (3.15)

gdje je: ,m - broj razliitih brojeva obrtaja prvog geometrijskog reda sa faktorom

stepenovanja 1ϕ ,"m - broj razliitih brojeva obrtaja drugog geometrijskog reda sa faktorom

stepenovanja 212 ϕ ϕ = i

m - ukupan broj razliitih brojeva obrtaja.

Najvei broj obrtaja za prvi geometrijski red je1

11

,

,−⋅= m

mnn ϕ (3.16)

a za drugi: 12"

"

,−⋅= m

mmnn ϕ (3.17)

Uvoenjem jednaine 3.16 u jednainu 3.17 i uz jednakost 212 ϕ ϕ = dobija se:

3"2,"1,

1122

111"

−−−

⋅=⋅⋅== −mnmm

mm nnnn ϕ ϕ ϕ (3.18)

Uvoenjem oznake"

,

m

m K = tada jednaina (3.18) prelazi u oblik:

3)2(1

1

11

−++

+

=

K K

m

m nn ϕ (3.19)

Logaritmiranjem jednaine 3.19 nalazi se ukupan broj razliitih brojeva obrtaja za dvostrukugeometrijsku promjenu:

12

13

log

loglog

1

1 −+

+

+

−=

K

K nnm m

ϕ (3.20)

Radni (testerasti) dijagram za dvostruko geometrijsku promjenu prikazan je na slici 3.6. Vidi seda je raspored brojeva obrtaja ravnomjerniji nego kod geometrijske promjene i da ovdje postojedvije vrijednosti relativnog gubitka brzine rezanja.


37/133


32

Radni dijagram u logaritamskim koordinatama dat je na slici 3.7. Ovdje su prave pojedinih brojeva obrtaja nagnute pod uglom 450 i za prvi geometrijski red sa 1ϕ imaju jedan meusobni

razmak, dok je za drugi, u oblasti veih brojeva obrtaja, razmak dvostruko vei, 2ϕ .

Slika 3.6. Radni (testerasti) dijagram za Slika 3.7. Radni dijagram za dvostrukodvostruko geometrijsku promjenu geometrijsku promjenu u

logaritamskim koordinatama

3.1.4. Logaritamska promjena brojeva obrtaja glavnog vretena

Iako su geometrijska i dvostruko geometrijska promjena našle široku primjenu kod mašina zaobradu rezanjem ipak ne predstavljaju najekonominije rješenje. Naime, sa slika 3.3. i 3.6. sevidi da ipak postoji neravnomjernost u raspodjeli brojeva obrtaja, gdje za manje prenike jošuvijek postoji vei broj stupnjeva brzina nego za vee prenike. U tom pogledu bolje rješenje

predstavlja logaritamska promjena broja obrtaja. Kod ove promjene faktor stepenovanja nije

konstantan. Ukratko, zakonitost promjene faktora stepenovanja kod logaritamske promjene sedobije na slijedei nain. Neka se za D x, (prenik radnog predmeta) brzina rezanja V e dobija sa brojem obrtaja n x. Manjem preniku D x-1 pri istoj brzini V e odgovara broj obrtaja n x+1 pri emu jen x+1> n x.. Tada je:

;1000

x

e x

n

V D

⋅

⋅=

π ;

1000

11

+

−⋅

⋅=

x

e x

n

V D

π (3.21)

Debljina sloja materijala na obratku koji treba skinuti sa prenika D x da bi se došlo do slijedeegekonomskog prenika D x-1 koji pri broju obrtaja n x+1 daje opet brzinu V e predstavlja dubinurezanja:

21−−= x

D x

D

xa (3.22)

Ako se faktor stepenovanja izmeu brojeva n x i n x+1 obilježi sa xϕ bie x x x nn ϕ =+1 a prenik

x x

e x

n

V D

ϕ π ⋅⋅

⋅=−

10001 tada izraz (3.22) prelazi u oblik:

.1

12

−=

x

x x

Da

ϕ (3.23)


38/133


33

Ako je ϕ konstantan kao kod geometrijske promjene, moraju prenici da se smanje za istu

veliinu 2 xa da bi se opet postigla propisana brzina rezanja. Za geometrijsku promjenu, kod koje

je ,const x =ϕ bie K Da x x ⋅= , što u dijagramu x x Da − daje prave linije nagnute pod uglom od

450. Svakoj vrijednosti ϕ odgovara druga paralelna prava. Meutim kod logaritamske promjene je const x ≠ϕ , pa se navedena zavisnost ( ) x x D f a = postepeno zakree u odnosu na koordinatni

poetak i to razliito u zavisnosti da li se radi o veim ili manjim prenicima, odnosno manjim iliveim brojevima obrtaja. Ovaj postupak zakretanja pravih ( ) x x D f a = zapravo predstavlja

postupak nastanka logaritamske promjene. Na ovaj nain se za manje prenike obratka dobijuvee dubine rezanja, a za vee, manje, što je zapravo i cilj. Prema tome, vrijednost faktorastepenovanja ϕ se smanjuje sa porastom prenika, odnosno smanjenjem broja obrtaja. Jednainaza promjenu dubine rezanja u tom sluaju je:4

x x DC a = (3.24)

gdje je: C – faktor položaja (tabela 3.3).

Primjer: Neka je zadat maksimalni prenik obratka Dmax= 500 mm, minimalni Dmin= 50 mm,minimalni broj obrtaja n1 = 20 o/min, maksimalni broj obrtaja nm = 200 o/min, i broj razliitih

brojeva obrtaja m = 10.

Za odnos101

max

min = D

D iz odgovarajuih dijagrama, se odredi faktor položaja C = 1,6. Na osnovu

jednaine (3.24) onda se mogu odrediti prenici za sve stepene (brojeve obrtaja) kao iodgovarajui faktori stepenovanja ϕx. Vrijednosti su date u tabeli 3.3.

Tabela 3.3. Vrijednost faktora položaja C i izraunate vrijednosti za ϕx prema logaritamskoj promjeni zadati primjer

Stepen PrenikDx, mm

Dvostrukadebljina rezanja

2 xa , mm

Brojobrtaja

nx o/min

Faktorstepenovanja

ϕx

1 50072

201,16

2 428 23,3

66 1,18

3 362 27,5

61 1,20

4 301 33,155 1,22

5 246 40,5

50 1,255

6 196 50,8

45 1,305

7 151 66

39 1,348

8 112 89

34 1,435

9 78 12828 1,5610 50 200


39/133


34

Na slici 3.8 prikazan je radni (testerasti) dijagram za logaritamsku promjenu na kome se vidi da je raspored stupnjeva brzina mnogo ravnomjerniji nego kod geometrijske promjene. Radnidijagram za logaritamsku promjenu u logaritamskim koordinatama dat je na slici 3.9. Razmaciizmeu pojedinih pravih su ovdje promjenljivi i rastu s poveanjem broja obrtaja.

Slika 3.8. Radni (testerasti) dijagram za logaritamsku Slika 3.9. Radni dijagram za logaritamsku promjenu brojeva obrtaja promjenu u logaritamskimkoordinatama

Meutim, logaritamska promjena ima jedan nedostatak u odnosu na geometrijsku promjenu. Naime, pošto je kod geometrijske promjene odnos izmeu susjednih brojeva obrtaja konstantan,tada se, naprimjer, zupasti prijenosnik sa šest razliitih brojeva obrtaja, može izvesti sazupanicima sa tri para koji ostvare tri razliita broja obrtaja, a preostala tri broja obrtaja sedobiju ugradnjom samo još jednog zupastog para sa prijenosnim odnosom 1:ϕ. Kodlogaritamske promjene const x ≠ϕ , pa prema tome, ova mogunost otpada, nego se za svaki broj

obrtaja mora imati zaseban zupasti par. To enermno poveava zupasti prijenosnik što ga inineekonominim i zato se rijetko koristi za prijenosnike za glavna obrtna kretanja kod mašina zaobradu rezanjem.

3.2. STEPENASTI PRIJENOSNICI ZA OSTVARIVANJE GLAVNOGKRETANJA

Prema tehnološkoj vrsti postoje dvije grupe alatnih mašina sa glavnim kretanjem, pa razlikujemoi dvije grupe prijenosnika za glavna kretanja:

a) prijenosnici za ostvarivanje obrtnih kretanja (strugovi, glodalice, bušilice, brusilice, mašine

za honovanje, lepovanje itd.) i b) prijenosnici za ostvarivanje pravolinijskih kretanja (rendisaljke, mašine za provlaenje,testere, itd.).

Prijenosnici alatnih mašina za glavno kretanje su mehanizmi koji pretvaraju obrtno kretanjeglavnog pogonskog vratila (transmisije, vratila elektromotora, itd.) u obrtno ili pravolinijskoglavno kretanje radnog predmeta ili alata.

Prijenosnici za glavna kretanja kod mašina za obradu rezanjem mogu biti: mehani ki,hidrauli ki, pneumatski, elektri ni i kombinovani.

Postoje tri koncepcijska rješenja prijenosnika za glavno obrtno kretanje; prijenosnici sastepenastom promjenom broja obrtaja, prijenosnici sa kontinuiranom promjenom broja obrtaja ikombinacija ova dva rješenja.


40/133


35

Mehaniki stepenasti prijenosnici, slika 3.10 izvedeni naješe kao kaišni, zupasti ilikombinovani, obezbjeuju diskretne vrijednosti parametara kretanja unutar oblasti izmjene

parametara (minimalne i maksimale vrijednosti).

Slika 3.10. Mehaniki stepenasti prijenosnici

Mehaniki prijenosnici kod mašina za obradu rezanjem se dijele:

1. Obzirom na na in prijenosa kretanja

mehaniki prijenosnici kod kojih se kretanje prenosi trenjem: tarni prijenosnici, remenski prijenosnici, prijenosnici užetima,

mehaniki prijenosnici kod kojih se kretanje prenosi zahvatom: zupasti prijenosnici, pužni prijenosnici, lanani prijenosnici.

2. Obzirom na položaj pogonskog i gonjenog kola prijenosnici s neposrednim kontaktom izmeu pogonskog i gonjenog kola: tarni

prijenosnici, zupasti prijenosnici, pužni prijenosnici, itd. prijenosnici s posrednom vezom izmeu pogonskog i gonjenog kola: kaišni (remenski)

prijenosnici, lanani prijenosnici, prijenosi užetima, itd.

Prijenosni odnos mehanikih prijenosnika definisan je kao omjer brzine obrtaja pogonskog igonjenog vratila (kola)

2

1

n

ni= (3.25)

Stepen djelovanja (iskorištenja) je odnos snage koju dobije gonjeni stroj prema snazi koju odaje pogonski stroj:

11

1

1

2 1 P

P

P

P P

P

P g g −=

−==η (3.26)


41/133


36

3.2.1. Kaišni (stepenasti) prijenosnici

Kaišni prijenosnici se danas koriste jedino kod mašina manje snage, manjeg broja razliitih brojeva obrtaja i kada se broj obrtaja glavnog vretena ne mijenja esto. Jedan set kaišnika(naješe se koriste klinasti kaiševi) se nalazi na pogonskom vratilu a drugi na glavnom vretenu.Prebacivanje kaiša sa jednog na drugi par kaišnika obezbjeuje se promjena broja obrtajaglavnog vretena (pile za sjeenje). Postupak dimenzionisanja stepenastog kaišnog prijenosnikaalatne mašine sastoji se u odreivanju broja stepeni i odreivanje prenika kaišnika. Naješe susetovi kaišnika na pogonskom i pogonjenom vratilu isti, slika 3.11. Neka je najvei prenikkaišnika d 1 a najmanjeg d m (i na pogonskom i na pogonjenom vratilu), broj stepeni m i brojobrtaja pogonskog vratila n0. Pošto je brzina kaiša na pogonskom i pogonjenom kaišniku ista,dobija se:

mm nd nd ⋅⋅=⋅⋅ π π 01 (3.27)

gdje je: nm – najvei broj obrtaja glavnog vretena (jer je kaiš na najveem stepenu pogonskogseta kaišnika d 1 i najmanjem stepenu pogonjenog seta kaišnika d m.

Ako se kaiš nalazi na najmanjem stepenu pogonskog i najveem stepenu pogonjenog kaišnika,tada je:

110 nd nd m ⋅⋅=⋅⋅ π π (3.28)

gdje je: n1 – najmanji broj obrtaja pogonjenog vratila.

Izjednaavanjem vrijednosti za n0 iz jednaina (3.27) i (3.28) dobija se:

m

m

m

mm

n

n

d

d n

d

d n

d

d 12

11

1

1

; =

⋅=⋅ (3.29)

Ako se izraz za geometrijsku promjenu obrtaja:1

1 1−

=m

mn

n

ϕ uvrsti u jednainu (3.29) dobija se:

11

1−

=m

m

d

d

ϕ (3.30)

Najmanji prenik d m se usvaja, vodei rauna o preniku glavnog vretena, pa se iz gornje jednaine izrauna d 1 a na osnovu odreenog faktora stepenovanja ϕ. I drugi prenici seanalogno definišu, na primjer:

32

1 1−

−

= mm

d

d

ϕ (3.31)

Iz uslova jednakosti dužine kaiša pri premještanju sa jednog na drugi stepen kaišnika se odreujedužina istog. Na osnovu oznaka na slici 3.11 dužina kaiša je:

( ) β β π

cos22

sin22

11 +

−++≈ mm

d d d d L (3.32)

S obzirom da je

⋅

−=

e

d d m

2sin 1 β i za male uglove 1cos ≈ β to je:

( ) ( ) ( ) ( ) eed d d d e

ed d d d L mm

mm 222222

2

122

2

11 +−++=+−++≈

−π π (3.33)


42/133


37

Isti je nain prorauna i za klinaste kaišnike.

Slika 3.11. Stepenasti kaišni prijenosnik

3.2.2. Kombinovani kaišno-zupasti (stepenasti) prijenosnici

Kaišni prijenosnik uglavnom ima do šest stepeni (šest razliitih brojeva obrtaja pogonjenogvratlila). U sluajevima veeg broja stepeni koriste se kombinovani prijenosnici, slika 3.12.Zupanik z 1, koji ini cjelinu sa stepenastim kaišnikom, d 1 - d 2 - d 3 i zajedno se mogu slobodnookretati oko vratila (glavno vreteno mašine). Zupanici z 2 i z 3 su meusobno povezani i mogu seslobodno okretati oko pomonog vratila II , dok je zupanik z4 vrsto vezan za vratilo I .

Stepenasti kaišnik, odnosno zupanik z 1, dobija pogon od transmisije. On prenosi kretanje prekozupanika z 2 i z 3 na zupanik z 4 i na glavno vreteno mašine. Na ovaj nain dobivaju se triindirektna broja obrtaja sve u zavisnosti preko kojeg stepena kaišnika se obavlja prijenos d 1, d 2 ili

d 3). Naredna tri broja obrtaja glavnog vretenadobiju se na sljedei nain. Ruicom A sezarotira vratilo II , te na taj nain odvojezupanici z 2 i z 3 od zupanika z 1 i z 4istovremeno, preko osiguraa B se ostvarivrsta veza zupanika z 4 i stepenastogkaišnika. Na taj nain se obrtanje stepenastogkaišnika (tri razliita broja obrtaja) direktno,

preko osiguraa B i zupanika z 4 prenosi naglavno vreteno I . Dakle ovaj prijenosnikobezbjeuje šest razliitih brojeva obrtaja, i totri na direktan nain (d1/d2/d3 →→→→ z4 →→→→ glavnovreteno) i tri na indirektan nain (d1/d2/d3 →→→→z1/z2 →→→→ z3/z4 →→→→ glavno vreteno).

Slika 3.12. Kombinovani stepenasti kaišni prijenosnik

sa šest razliitih brojeva obrtaja izlaznog vratila


43/133


38

Za prijenosnik sa devet brojeva obrtaja trebali bi ugraditi još jedan zupasti prijenosnik saspojnicom, slika 3.13. Prva tri broja se dobijaju na sljedei nain (d1/d2/d3 →→→→ z1/z2 →→→→ z5/z6 →→→→glavno vreteno I), druga tri broja obrtaja (d1/d2/d3 →→→→ z3/z4 →→→→ z5/z6 →→→→ glavno vreteno I) ikonano zadnja tri broja obrtaja (d1/d2/d3 →→→→ z6→→→→ glavno vreteno I).

Slika 3.13. Kombinovani stepenasti kaišni prijenosnik sa devetrazliitih brojeva obrtaja izlaznog vratila

3.2.3. Zupasti p r i j e n o s n i c i

Zupasti prijenosnici su najraširenija i najvažnija grupa mehanikih prijenosnika kod mašina za

obradu rezanjem. Oni su jednostavne i kompaktne konstrukcije i omoguavaju lahku promjenu broja obrtaja. Zbog toga se zupasti prijenosnici danas naješe koriste za pogon glavnogkretanja, posebno kod konvencionalnih mašina za obradu rezanjem.

Prednosti:

visok stepen djelovanja ( 0,98), velika trajnost i izdržljivost, male dimenzije, mogu se upotrijebiti za prijenos od najmanjih do najveih snaga, te od najmanje do najvee

brzine obrtaja.

Nedostaci: najskuplji od mehanikih prijenosnika (izuzev pužnih), vibracije i šumovi zbog krutog prijenosa obrtnog momenta, zahtjeva se vrlo tana obrada.

Zupasti prijenosnici se mogu podijeliti prema položaju osa zupanog para:

a) prijenosi za paralelna vratila, slika 3.14. (prijenosi cilindrinim zupanicima), b) prijenosi za vratila koja se sijeku, slika 3.15. (konini zupani prijenosi) ic) prijenosnici za mimosmjerna vratila, slika 3.16.


44/133


39

Slika 3.14. Zupasti prijenosnici za paralelna vratila: a) s ravnim ozubljenjem, b) s kosimozubljenjem, c) sa strelastim ozubljenjem, d) s unutrašnjim ozubljenjem

Slika 3.15. Zupasti prijenosnici za vratila koja se sijeku: a) s ravnim zubima, b) s kosim zubima, c) sastrelastim zubima, d) sa zakrivljenim zubima (spiralno ozubljenje)

Slika 3.16. Zupasti prijenosnici za mimosmjerna vratila (hipoidni i pužni prijenosi): a) vijaniki b) pužni (cilindrini) c) pužni (globoidni)

3.2.3.1. Odreivanje izlaznih brojeva obrtaja pri konstrukciji prijenosnika za

alatnu mašinuOpseg broja obrtaja B budue alatne mašine definiše se na osnovu podataka o materijalima idimenzijama radnih komada koji e se obraivati na mašini kao i brzini rezanja. Ulazni podacisu max. i min. predviena brzina rezanja i prenik obrade. Iz jednaine za brzinu rezanja dobijaju se vrijednosti najmanjeg i najveeg broja obrtaja prijenosnika:

(3.34)

Opseg broja obrtaja prijenosnika, definiše se kao:

(3.35)


45/133


40

Primjer 1. Odrediti opseg izlaznih brojeva obrtaja prijenosnika glavnog kretanja struga predvienog za obradu materijala od sivog liva, elika i aluminijuma. Najmanja brzina rezanjaiznosi a najvea . Najmanji prenik obrade je , a najvei

Rješenje primjera 1. Za date podatke, na osnovu izraza (3.34) i (3.35) dobija se:

Stepenasti prijenosnici realizuju se uglavnom kao zupasti prijenosnici, koji se odlikuju ulaznim brojem obrtaja i diskretnim nizom izlaznih brojeva obrtaja ( je maksimalni broj obrtaja). Kako su brojevi obrtaja kod alatnih mašina standardizovani(vidi tabelu 3.2 na strani 29) to e opseg broja obrtaja iz primjera biti vei.

3.2.3.2. Prijenosni odnosi

Prijenosni odnos zupastog para definiše se kao gdje je broj obrtaja pogonskog, a gonjenog zupanika. Ako su zupanici u zupastom paru, na osnovu jednakosti obimnih brzina u dodirnoj taki dvaju zupanika, dobija se slijedea relacija:

(3.36)

tj. prijenosni odnos zupastog para jednak je koliniku broja zuba gonjenog i pogonskogzupanika.

Prijenosnici alatnih mašina sastoje se od veeg broja vratila, izmeu kojih se može ostvariti veza preko razliitih zupastih parova, ime se dobijaju razliiti izlazni brojevi obrtaja. Ukupanprijenosni odnos prijenosnika (za zupaste parove koji su trenutno u zahvatu) je: i jednak je proizvodu prijenosnihodnosa izmeu vratila prijenosnika:

Ako se veza izmeu dva vratila prijenosnika ostvaruje preko više alternativnih zupastih parova,istog modula m, onda važi:

tj. (3.37)

gdje je: L, mm – osno rastojanje vratila,d1 i d2, mm – kinematski prenici zupanika.

Ovo znai da je zbir broja zubaca alternativnih zupastih parova (izmeu istih vratila)konstantan.

Pri realizaciji opsega brojeva obrtaja na alatnoj mašini ne uestvuju sva vratila prijenosnika usvakom trenutku, ve se za realizaciju odreenog skupa izlaznih brojeva obrtaja neka od vratila

preskau.


46/133


41

3.2.3.3. Kinematska šema i Šlezingerov dijagram

Kinematska šema predstavlja uprošteni prikaz prijenosnika, koji daje podatke o broju vratilakao i nainu sprezanja i tipu zupanika, tj. o kinematici prijenosa kretanj

1. masine za obradu rezanjem_prvi dio_2012_merged.pdf

Documents