Otázka: Nekonvenční technologie obrábění
Předmět: Technologie
Přidal(a): Jakub H
NEKONVENČNÍ TECHNOLOGIE OBRÁBĚNÍ
- Nekonvenční technologie obrábění jsou založeny na využití fyzikálního nebo chemického principu úběru materiálu
- Jedná se převážně o bez silové působení nástroje na obráběný materiál, bez tvoření klasických třísek, vznikajících při obrábění řeznými nástroji.
Výhody:
- Vysoká přesnost
- Vysoký výkon
- Obráběni nezávisí na mechanických vlastnostech materiálu
- Materiál nástroje nemusí být tvrdší než obráběný materiál
- Vhodnost uplatnění v automatizovaných provozech, využití systémů CAD, CAM.
- Zvýšení odolnosti proti korozi a únavové pevnosti
Nevýhody:
- Vysoká cena
- Nákladný servis
- Vysoká kvalifikace pracovníků
- Dostupnost
Použití:
- Pro těžko obrobitelné materiály (tj. žáropevných a žárovzdorných ocelí, kalených ocelí a litin, keramických materiálů, slitinových kovů, titanových slitin, kompozitních slitin atd.),
- Pro velmi přesné obráběni
- Na pevné, tvrdé a křehké materiály
- Na tvarově složité součásti
- Výroba velmi malých děr nebo děr s nakřivenou osou
- výroba přesných miniaturních součástí (vyšetřovací sondy v medicíně, v řídící a regulační technice),
- různé pomocné operace (odstranění zalomených nástrojů, ojehlování)
Druhy:
- Elektroerozivní obrábění
- Elektrochemické obrábění
- Obrábění ultrazvukem
- Obrábění laserem
- Obrábění paprskem elektronů
- Obrábění plazmou
- Obrábění vodním paprskem
ELEKTROEROZIVNÍ OBRÁBĚNÍ
Princip:
- k úběru materiálu dochází přímím působením účinku elektrické energie anebo kombinací elektrické energie a mechanické práce
1) Elektrojiskrové obrábění
- úběr materiálu je založen na krátkodobém intenzivním elektrickém výboji
- výboj vzniká mezi elektrodami, anodou(obrobek) a katodou(nástroj), které jsou ponořeny v dielektrické (nevodivé) kapalině
- výbojem vzniká teplo čímž se materiál natavuje a vypařuje
- nástroj má negativní tvar obrobku
- materiál nástroje: měď, mosaz, grafit
- kapalina: olej, petrolej
Použití:
- k výrobě dutin, zápustek, otvorů složitých tvarů
- Pro těžko obrobitelné materiály
- Pro nepřístupná místa
2) Anodomechanické obrábění
- nástroj: kotouč, pás, drát
- materiál nástroje: litina, měď, konstrukční ocel
- elektrolyt: vodní sklo a glykol (zamezuje zasychání elektrolytu)
- kapalina plní funkci izolátoru s chladícím účinkem
Princip:
- k úběru materiálu dochází kombinovaným účinkem elektrické energie a mechanického tření
- výboj vzniká mezi elektrodami mezi které je přiváděn elektrolyt
- proces probíhá při vysokých teplotách
- elektrolyt na povrchu vytváří nevodivou pasivační vrstvu (je vytvořená z usazujících se solí a oxidů)
- rotující nástroj v místě obrábění pasivační vrstvu rozruší a setře
Použití:
- broušení nástrojů
- rozřezávání tvrdých a těžkoobrobitelných materiálů
- vyřezávání profilů
ELEKTROCHEMICKÉ OBRÁBĚNÍ
- úběr materiálu je založen na elektrochemickém rozpouštění materiálu obrobku
- působením elektrického proudu v elektrolytu dochází mezi elektrodami k pohybu iontů
anoda – dochází k reakci a k následnému rozpouštění povrchu
katoda – se o tyto ionty obohacuje
nástroj – měď, nerez, ocel
pasivační vrstva – aby se usazování zabránilo musí se nástroj otáčet anebo elektrolyt proudit
- zvláštním způsobem je elektrochemické broušení
1) Obrábění otáčející se elektrodou
- elektrolyt s rozpustným brusivem
Použití:
- broušení nástrojů
- dělení materiálů (tvrdých, křehkých, těžkoobrobitelných)
- výroba drážek
2) Obrábění proudícím elektrolytem
- nástroj má negativní tvar obrobku
- mezi nástrojem a obrobkem je mezera menší než 1 mm
- elektrolyt je přiváděn velkou rychlostí
Použití:
- tvarové obrábění (hloubení dutin různých tvarů)
- těžko obrobitelné materiály
OBRÁBĚNÍ ULTRAZVUKEM
- podstatou je řízené rozrušování obráběného materiálu
- optimální frekvence je 20-30 kHz
Princip:
- k úběru materiálu dochází účinkem brusiva, které se přivádí ve formě suspenze mezi ultrazvukem rozkmitaný nástroj a obrobek
- zrna brusiva jsou rozkmitána a zároveň zatlačována do materiálu, čímž dochází k obrábění
Kapalina:
- petrolej, voda, benzín
Brusivo:
- karbid křemíku, karbid boru, korund
Nástroj:
- houževnatý, pevný, pružný
- konstrukční ocel, mosaz, měď, nerez ocel
Obráběné materiály:
- tvrdé, křehké, elektricky nevodivé materiály
- sklo, keramika, slinuté karbidy
Použití:
- výroba děr
- dělení materiálu
- těžko obrobitelné materiály
OBRÁBĚNÍ LASEREM
- laser je kvantový zesilovač světla (kvantový = má velké množství fotonů)
- laser produkuje optické záření
Druhy:
- Polovodičové
- Kapalinové
- Plynové (směs plynů, např. helium, argon)
- Krystalové
Princip:
- xenonová výbojka osvítí rubínovou tyčinku ze které se začnou uvolňovat fotony které procházejí přes polopropustné zrcadlo a optickou soustavou je paprsek usměrněn do konkrétního místa na obrobku
- po dopadu se mění velká kinetická energie na tepelnou a dochází k natavení a odpaření materiálu
Použití:
- dělení materiálu
- gravírování
- složitě tvarované součásti
- medicína – chirurgie
OBRÁBĚNÍ ELEKTRONOVÝM PAPRSKEM
- zařízení je umístěno ve vakuové (vzduchoprázdné) komoře
- komora je vyrobena z korozivzdorné oceli
Princip:
- zdrojem svazku elektronů je wolframová katoda
- přes elektromagnetickou čočku je paprsek usměrňován na materiál
- velká kinetická energie se mění na tepelnou a dochází k natavení a vypaření
- obrábění probíhá ve vakuu aby elektrony nebrzdily částice o2
Použití:
- výroba velmi malých děr
- dělení materiálu
- v jaderném průmyslu
OBRÁBĚNÍ PLAZMOU
- plazma je směs volných elektronů, pozitivně nabitých iontů a neutrálních atomů
- pracovní plyn – vzduch, argon, vodík, dusík, a jejich směs
Princip:
- plazma vzniká působením elektrického oblouku v plazmové pistoli kdy dochází k disociaci –
- (rozštěpení) plazmového plynu na ionty a volné elektrony
- při vysokých teplotách dochází k odtavování a vypařování částic materiálu
- 10 000 – 30 000 °C
Použití:
- dělení materiálu
- těžko obrobitelné materiály
- hloubení
- svařování
OBRÁBĚNÍ VODNÍM PAPRSKEM
- moderní, kvalitní, a ekologická metoda
- cílem je vysoká přesnost
- tloušťka materiálu je 1 až 200 mm
Základní postupy:
- Čistým vodním paprskem
- měkčí a tenčí materiály
- Vodním paprskem s abrazivem
- sklo, keramika, ocel
- tvrdé materiály
- abraziva: karbid křemíku, diamantový prach, korund, granátový písek
Princip:
- vysokotlaké zařízení umožňuje stlačit vodu až na 4150 barů
- ve směšovací komoře do vodního proudu přimísíme abraziva
- pohyb paprsku je řízen počítačem (přesnost, opakovatelnost výroby)
Výhody:
- přesnost
- rychlost
- nedochází k tepelným šokům
- naprogramování
- nedochází ke změně struktury materiálu
- čistý řez bez otřepů
- nevznikají žádné škodlivé plyny a páry
- nedochází k porušení povrchové úpravy materiály
- malý prořez
Nevýhody:
- cena, náklady údržbu
- nevyhnutelný kontakt s vodou -> nutnost ošetření kovových materiálů
- u nasákavých materiálů je nutné vysoušení
- možnost změny barvy nebo znečištění některých materiálů
Využití:
- dělení materiálu
- tvarově složité součásti
- použití na velké množství materiálů
