You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong><br />
PRÍPRAVKY<br />
PR PRAVKY<br />
I. čas asť
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Osnova prednáš prednášky:<br />
ky:<br />
1. Upínanie obrobkov<br />
1.1 Usporiadanie upínania<br />
1.2 Všeobecné schémy upínania<br />
1.3 Tuhosť prípravku<br />
1.4 Príklady výpočtu upínacích síl<br />
1.5 Upínacie prvky
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
1.1 Usporiadanie upínania up nania<br />
Pre správnu funkciu projektovaného prípravku je potrebné usporiadať upínanie tak,<br />
aby sa nenarušilo zvolené ustavenie súčiastky a zabránilo sa jej uvoľneniu pri<br />
pôsobení technologických síl.<br />
Základné požiadavky na upnutie sú:<br />
1. pritláčať súčiastku na opieracie prvky a napružením vytvoriť v stykových plochách<br />
vhodnú kontaktnú deformáciu.<br />
2. má zabrániť uvoľneniu súčiastky vplyvom pôsobenia technologických síl, má<br />
zohľadniť najnevýhodnejšiu polohu a veľkosť technologických síl a veľkosť<br />
upínacej sily sa volí s prevýšením o koeficient bezpečnosti upínania.<br />
3. pri výpočte upínacej sily je nutné rozlišovať dva typy:<br />
I. upínacia sila sa vyvodzujú pred obrábaním a vyvolávajú deformácie upínacieho<br />
zariadenia priamoúmorné ich veľkosti. – koeficient bezpečnosti sa zvyšuje 30 ÷<br />
60%<br />
II. upínanie s konštantnou silou, pôsobia trvale počas obrábania – zaručujú<br />
upínacie mechanizmy pneumatické, hydralické alebo pneuhydraulické<br />
4. rozmiestnenie zložiek upínacích sí vzhľadom na rozmiestnenie opieracích prvkov<br />
a tuhostné pomery sústavy majú rešpektovať dovolenú hranicu pružných<br />
deformácií sústavy.
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
5. Upnutie všetkých súčiastok pre viacmiestne <strong>prípravky</strong> pre súbežnú operáciu má<br />
byť rovnocenné.<br />
6. Upínacie systémy majú byť rýchločinné. Ručnú upínaciu silu je možné pripustiť<br />
do maximálnej hodnoty 50 až 150 N (podľa frekvencie upínania a uvoľňovania)<br />
7. Je výhodné voliť spojenie systému centrovaného ustavenia s upínaním<br />
(skľučovadlo, rozpínacie tŕne, klieštinové upínanie, a iné)<br />
8. Je účelné využívať normalizované prvky upínania, ba aj celé typizované a<br />
normalizované mechanizmy a prístroje (STN triedy 24). Ak má súčiastka veľkú<br />
hmotnosť a technologické sily nemôžu narušiť jej ustavenie, nie je potrebná<br />
žiadna upínacia sila.
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
1.2 Všeobecn V eobecné schémy sch my upínania up nania<br />
- existujú tri princípy vzťahu technologickej sily F k upínacej sile Q a reakcii v opierkach F R<br />
A. Technologická Technologick sila (alebo jej zložka) zlo ka) F pôsobí pôsob v smere proti pevným opierkam<br />
- pri jej vzniku začne pritláčať súčiastku k opierkam, po jej ustálení sa ustália stykové<br />
deformácie a reakcie v opierkach FR = F. Po zániku technologickej sily sa súčiastka<br />
uvoľní.<br />
F 1 – volí sa ako pomocná upínacia sila, pretože technologické sily majú dynamický charakter<br />
F 2 – vytvára stykové defomácie na ďalších opierkach, zabraňuje vzniku klopných momentov
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
B. Technologická Technologick sila (alebo jej zložka) zlo ka) F pôsobí pôsob v smere od pevných opierok<br />
- silovú protiváhu vytvára upínacia sila Q, pôsobiaca proti technologickej sile. Vzhľadom<br />
na bezpečnosť upnutia, sila Q prevyšuje technologickú silu o násobok súčiniteľom<br />
bezpečnosti (K>1).<br />
Q<br />
F<br />
F<br />
R<br />
= K ⋅ F<br />
R1<br />
=<br />
+<br />
tgα<br />
=<br />
Q<br />
F<br />
K ⋅ F =<br />
−<br />
R2<br />
Q<br />
F1<br />
Q<br />
F<br />
=<br />
+<br />
F<br />
1<br />
F<br />
1<br />
⋅(<br />
f<br />
1<br />
+<br />
f<br />
2<br />
)<br />
F1 – volí sa ako pomocná upínacia sila, pretože technologické sily majú dynamický charakter
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
C. Technologická Technologick sila (alebo jej zložka) zlo ka) F pôsobí pôsob v smere od pevných opierok<br />
- upínacia sila Q pôsobí kolmo na technologickú silu F, pritláča súčiastku na opierky v<br />
rovine rovnobežnej s technologickou silou F, čím vznikajú trecie sily ako protiváha<br />
technologickej sily:<br />
´<br />
K ⋅<br />
F = Q ⋅ f1<br />
+ Q ⋅ f2<br />
= Q ⋅(<br />
f1<br />
+ f2<br />
Q<br />
=<br />
tg α =<br />
F 〉 Q ⋅ f + f ) = K ⋅ F<br />
1<br />
K ⋅ F<br />
f + f<br />
1<br />
Q<br />
F1<br />
2<br />
( 1 2<br />
)
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Koeficient bezpečnosti<br />
bezpe nosti<br />
K = k ⋅ k ⋅ k ⋅ k ⋅ k ⋅ k ⋅ k<br />
k 0 –súčiniteľ vyjadrujúci bezpečnosť upnutia (odporúčaná hodnota k 0 =1,5)<br />
k 1 –súčiniteľzohľadňujúci prípadné nerovnosti obrábanej plochy<br />
• pre jemne obrobené plochy k 1 =1,0<br />
• pre hrubé plochy (po odlievaní, kovaní a pod.) k 1 =1,2<br />
k 2 –zohľadňuje vplyv otupenia nástroja, podľa spôsobu obrábania k 2 =0,95÷1,9<br />
k 3 –zohľadňuje zväčšenie reznej sily pri prerušovanom reze k 3 =1,2<br />
k 4 – prihliada k spôsobu vyvodenia upínace sily<br />
• pri ručnom upínaní k 4 =1,4<br />
• pri mechanickom upínaní k 4 =1,0<br />
k 5 – berie zreteľ na vplyv uhla pootočenia rokoväte pri ručnom upínaní pri uhle<br />
nad 90°<br />
• pri uhle natočnia rukoväte do 90° k 5 =1,0<br />
• pri uhle nad 90° k 5 =1,2<br />
K 6 – pri mimoriadne nepriaznivom uložení obrobku<br />
• styk oborobku s oporou najmenej trojbodový k 6 =1,0<br />
• pri krivej základni a jednobodovom styku k 6 =1,5<br />
0<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Závislos vislosť súčinite initeľa k2 od druhu obrábania obr bania a zložiek zlo iek technologickej sily
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Závislos vislosť súčinite initeľa k2 od druhu obrábania obr bania a zložiek zlo iek technologickej sily
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
1.3 Tuhosť Tuhos prípravku pr pravku<br />
Na veľkosť úpínacej sily vplýva aj tuhosť prípravku a to ako zo strany oporných, tak aj zo<br />
strany upínacích prvkov.<br />
Pod tuhosťou rozumieme schopnosť telesa (sústavy) odolávať deformáciám vplyvom<br />
vonkajšieho zaťaženia.<br />
Statická tuhosť v ťahu/tlaku:<br />
• F pôsobiaca sila<br />
• y deformácia spôsobená silou F<br />
Statická tuhosť v krute:<br />
F<br />
c = /<br />
y<br />
[ N mm]<br />
M k c =<br />
/<br />
ϕ<br />
[ Nm rad ]<br />
• M K krútiaci moment<br />
• φ uhol natočenia momentu M K je udávaný v oblúkovej miere
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Často je obrobok zabezpečený proti posunutiu naň pôsobiacimi trecími silami. Na<br />
veľkosť upínacej sily vtedy najviac vplýva súčiniteľ trenia, ktorý je závislý predovšetkým<br />
od:<br />
• drsnosti<br />
stykových<br />
plôch,<br />
• konštrukčnej<br />
úpravy<br />
dotykovej<br />
plochy<br />
oporného alebo<br />
upínacieho<br />
elementu<br />
• (hladké,<br />
ryhované a<br />
pod.)<br />
• tvaru ložnej<br />
plochy obrobku<br />
(rovinné,<br />
valcové)<br />
vplyvu
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
1.4 Všeobecn V eobecné príklady pr klady výpočtu výpo tu upínac up nacích ch síl<br />
Veľkosť upínacích síl stačí vo väčšine prípadov určiť z podmienok statickej<br />
rovnováhy obrobku, na ktorý pôsobí vonkajšie zaťaženie, charakterizované<br />
veľkosťou, smerom, zmyslom a pôsobiskom (rpípadne ich zmenami). Z hľadiska<br />
tuhosti upnutia je žiaduce, aby upínacie sily boli čo najväčšie. Ich veľkosť je<br />
obmedzená dovolenou pružnou deformáciou obrobku a otláčením povrchu obrobku,<br />
ktorý je v styku s opornými a upínacími prvkami prípravku.<br />
Rezná Rezn sila F a upínacia up nacia sila Q pôsobia proti oporným prvkom prípravku pr pravku<br />
- platí pre operácie preťahovania a<br />
pretláčania.<br />
- pri konštantnej sile F je možné Q=0<br />
- ak pri obrábaní vznikajú náhodné sily<br />
N, tak<br />
Q=K.N K>1
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Rezná Rezn sila F pôsobí pôsob proti upínacej up nacej sile Q<br />
Pri upínaní konštantne pôsobiacou upínacou silou Q – pri mechanickom upnutí<br />
podľa definície typu upínania II, platí:<br />
Pri upínaní silou Q, patriacou do skupiny I, platí:<br />
Q = K ⋅ N<br />
Q = K ⋅ F<br />
Q = K ⋅ N<br />
Q = K ⋅ F<br />
c2<br />
QI<br />
= K ⋅ FI<br />
⋅<br />
c1<br />
+ c<br />
D<br />
3Q<br />
⋅ f1<br />
= K ⋅M<br />
k<br />
2<br />
2⋅<br />
K ⋅ M k<br />
Q =<br />
3⋅<br />
f1<br />
⋅ D<br />
K ⋅ FA<br />
= 3⋅<br />
f1<br />
⋅Q<br />
K ⋅ FA<br />
Q =<br />
3<br />
2<br />
QI =<br />
K ⋅ FI<br />
⋅<br />
c<br />
1<br />
c2<br />
+ c<br />
2
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Upnutie v trojčeľus troj usťovom ovom skľučovadle sk ovadle zaťažený za ený krútiacim kr tiacim momentom a<br />
osovou silou<br />
Potrebnú upínaciu silu je potrebné určiť pre dve podmienky:<br />
1. Z rovnováhy krútiaceho momentu M K a trecích síl medzi čeľusťami a<br />
obrobkom – v tomto riešení podmienok rovnováhy je potrebné zvážiť, či obrobok<br />
je opretý o čelnú plochu skľučovadla (lebo v prípade opretia sa o čelo<br />
skľučovadla sa prenášania krútiaceho momentu zúčastňujú trecie sily medzi<br />
čelom skľučovadla a čelom obrobku).<br />
D<br />
Q ⋅ f = K ⋅M<br />
2<br />
3 1<br />
Q<br />
2⋅<br />
K ⋅ M<br />
=<br />
3⋅<br />
f ⋅ D<br />
1<br />
k<br />
k
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Upnutie v trojčeľus troj usťovom ovom skľučovadle sk ovadle zaťažený za ený krútiacim kr tiacim momentom a<br />
osovou silou<br />
Potrebnú upínaciu silu je potrebné určiť pre dve podmienky:<br />
2. Z rovnováhy medzi osovou silou F A a trecích síl medzi čeľusťami a oborobkom<br />
– v tomto riešení podmienok rovnováhy je potrebné zvážiť, či obrobok je opretý o<br />
čelnú plochu skľučovadla. V prípade opretia sa čelných plôch , (t.j. celá čelná<br />
plocha obrobku sa dotýka čelnej plochy skľučovadla a obe tieto plochy sú k sebe<br />
pritláčané osovou silou F A ) v smere rovnobežnom s osou skľučovadla trecie sily<br />
medzi čeľusťami a obrobkom nemajú vplyv na udržanie oborobku. Ak súčiastka<br />
nie je čelom opretá a čelnú plochu skľučovadla, alebo F A je orientovaná opačne<br />
ako je uvedené na obrázku je potrebné vypočítať upínaciu silu aj pre podmienku<br />
rovnováhy pre osovú silu F A .<br />
K FA<br />
= 3⋅<br />
f ⋅Q<br />
Q<br />
⋅ 1<br />
=<br />
K ⋅ F<br />
3⋅ f<br />
1<br />
A
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Valcový obrobok upnutý v prizmatickej opore<br />
Valcový obrobok je uložený v symetrickej prizmatickej opore s uhlom rozovretia 2 α . Je<br />
zaťažený krútiacim momentom M K za súčasného pôsobenia osovej sily F A .<br />
Predpokladá sa, že veľkosť reakcií N 1 a N 2 je rovnaká, majú rozdielnu orientáciu, ktorá<br />
vychádza z veľkosti uhla α.<br />
sin α =<br />
Q / 2<br />
N<br />
=<br />
2⋅ sinα<br />
Q<br />
N<br />
Q / 2<br />
sinα<br />
=<br />
N<br />
Q<br />
N =<br />
2⋅<br />
sinα<br />
D<br />
K ⋅ M k = Q ⋅ f1<br />
+ 2⋅<br />
N ⋅ f<br />
2<br />
K ⋅ F<br />
Q =<br />
f2<br />
f1<br />
+<br />
sinα<br />
D<br />
K ⋅ M k = Q ⋅ f1<br />
+ 2⋅<br />
N ⋅<br />
2<br />
2<br />
f<br />
D<br />
2<br />
2<br />
D<br />
2<br />
Q =<br />
f<br />
1<br />
K ⋅ F<br />
f2<br />
+<br />
sinα
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
1.5 Upínacie Up nacie prvky prípravkov<br />
pr pravkov<br />
Upínacia sial Q sa prenáša na obrobok upínacím mechanizmom o ručne alebo<br />
mechanicky vyvodenej sily P. Upínací mechanizmus silu P zosilňuje a v prípade<br />
potreby mení jej smer.<br />
Pomer medzi vyvodzovacou silo P a<br />
upínacou silo Q sa nazýva silový prevod i: P<br />
Nepriame upínanie<br />
i =<br />
Q<br />
Priame upínanie<br />
Viacmiestny prípravok
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Mechanické Mechanick upínacie up nacie prvky<br />
Do veľkej a najčastejšie používanej skupiny mechanického upínania patria<br />
systémy využívajúce skrutky a matice, klinové mechanizmy, excentre a vačky,<br />
rozpínacie tŕne a klieštinové upínanie, samosvorné kužeľové tŕne a dutiny,<br />
pákové mechanizmy, valčekové upínanie, atď.<br />
Skrutka a matica<br />
Výhodou je jednoduchosť, samosvornosť, univerzálnosť a veľký prevod upínacej sily.<br />
Nevýhodou je zdĺhavé upínanie pri veľkých zdvihoch.
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Úpinka pinka<br />
Principiálne je to dvojramenná páka s dĺžkami ramien ma n, ktorá má za úlohu prenášať<br />
silu F S , pôsobiacu v osi skrutky na obrobku F R je sila pôsobiaca na úpinku do telesa<br />
prípravku.<br />
Spôsoby použitia úpiniek: a) plochých, b) vyhnutých, c) sedlových<br />
1 – oborobk, 2- úpinka, 3- skrutka, 4 – matica, 5 – podpora pod úpinku, 6 – stojanček na podperu<br />
pod úpinku, 7 – vodiaca vložka do T drážiek
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Výstredník<br />
Výstredn<br />
Výstredníky sa vyrábajú z cementačných ocelí o pevnosti R m =580MPa a tepelne sa<br />
spracovávajú na tvrdosť HRC=60±2. Najmenší uhol samosvornosti sa odporúča 30°.
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Vačka Va ka – patrí medzi rýchloupínacie prvky. Vačky môžu byť:<br />
• radiálne – veľmi podobné výstredníkom<br />
• axiálne – v tvare skrutkovej plochy<br />
Upínacia plocha vačiek môže mať tvar:<br />
• logaritmickej špirály<br />
• archimedovej špirály<br />
• skrutkovice
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Pákový kový mechanizmus<br />
Jednoramenné alebo dvojramenné páky umožňujú v prípravkoch meniť smer a veľkosť<br />
upínacej sily vzhľadom na vyvodzovaciu silu. Umožňujú tiež dosiahnuť rovnomerné<br />
upnutie obrobkov na viacerých miestach.<br />
l<br />
P<br />
= Q<br />
l<br />
2 ⋅<br />
1<br />
1<br />
η
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Valcový upínac up nací tŕň ŕň<br />
Rozpínac Rozp nací tŕň ŕň<br />
- pracujú na princípe symetrického<br />
zväčšenia upínacieho priemeru tŕňa<br />
vhodným mechanizmom, pričom sa<br />
súčasne obrobok oproti osi upínacej diery<br />
stredí.<br />
- sú vhodné pre obrobky s dierami vyššieho<br />
stupňa presnosti. Vyvodenie potrebného<br />
tlaku sa docieli presahom, vyrobením<br />
väčšieho priemeru upínacej plochy d na tŕni.<br />
Schéma rozpínacieho tŕňa upínaného pomocou pružného rozrezaného púzdra.<br />
1 – stopka, 2 – matica pre uvoľnenie obrobku, 3 – kužeľový tŕň, 4 – roupínacie<br />
púzdro, 5 – obrobok, 6 – upínacia matica
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Klieština Klie tina<br />
-Sú určené pre upínanie obrobkov za vonkajšiu aj vnútornú plochu. Pri upínaní je<br />
klieština do klieštinovej hlavy buď:<br />
• vťahovaná – ťažná klieština<br />
• vtlačovaná – tlačná klieština<br />
Pre dobré upnutie je nutné, aby tolerancie rozmerov obrobku boli čo najmenšie –<br />
nemali by presahovať hodnotu 0,05D, kde D je menovity rozmer upínacejplochy<br />
obrobku. Plocha, za ktorú je obrobok upínaný, by mala byť pokiaľ možno<br />
opracovaná.
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Mechanizmus s ozubeným hrebeňom hrebe om a pastorkom<br />
- je výhodný použiť tam, kde nie sú potrebné veľké upínacie sily a žaida sa pomerne<br />
veľký a rýchly zdvih. Mechanizmus nie je samosvorný.<br />
Vyvodzovacia sila P, pôsobiaca na upínacej páke, sa prenáša na pastorok cez<br />
puzdro s čelnými cýstupkami 1, ktoré zapadajú do vybraní vo vačke 2. Vačka je<br />
perom spojená s troznou tyčou 3, prechádzajúcim dutým pastorkom 4. Tozrná tyča<br />
pastorok sú spojené na druhom konci kolíkom. Vačka 2 je upravená tak, že s<br />
pevným puzdrom zámku, uloženým v telese prípravku, tvorí klinovú drážku, v nej sú<br />
uložené valčeky 5, zatlačené do klinovej drážky pružinkami.
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Upínanie Up nanie pružnými pru nými elementmi<br />
- Používajú sa najčastejšie pri konštrukcii vŕtacích prípravkov, teda tam, kde nepôsobia<br />
na obrobok veľké rezné sily alebo momenty a ako spoľahlivé a jednoduché zariadenie<br />
na vyvodenie upínacej sily v prípravkoch pre rotačné obrábanie, kedy je zariadenie<br />
upevnené na zadnom konci vretena obrábacieho stroja.<br />
Upínanie Up nanie tanierovými pružinami pru inami
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Upínanie Up nanie pružným pru ným puzdrom<br />
Upínanie Up nanie kovovou membránou<br />
membr nou<br />
Upínanie Up nanie gumovými telieskami<br />
Upínací tŕň s gumovými krúžkami,<br />
1 – teleso upínacieho tŕňa (stopka), 2<br />
– pevný ustavovací nákružok, 3 –<br />
obrobok, 4 – gumové krúžky, 5 –<br />
voľný (oceľový) ustavovací nákružok,<br />
6 – upínacia matica
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Hydraulické Hydraulick upínanie up nanie<br />
- Prednosťou oproti pneumatickému upínaniu sú menšie rozmery olejových valcov<br />
napriek vyšším používaným tlakom, čo je spôsobné menšou stlačiteľnosťou<br />
kvapaliny. Upnutie je pritom tuhšie, čo má význam zvlášť vtedy, ak rezné sily majú<br />
charakter rázov.<br />
1 – vysokotlakové čerpadlá, 2 – spätný<br />
ventil, 3 – odľahčovací ventil, 4 –<br />
nízkotlakové čerpadlo, 5 – prepúšťací<br />
ventil, 6 – štvorcestný ventil, 7 –<br />
pracovný valec s piestom.<br />
Hydraulický valec<br />
1 – zadné veko, 2 – piest, 3 – rúrka<br />
valca, 4 – predné veko s vodiacim<br />
puzdrom a tesnením, 5 - piestnica
<strong>Nástroje</strong> a <strong>prípravky</strong> 6 prednáška<br />
Elektromagnetické Elektromagnetick a magnetické magnetick upínanie up nanie<br />
- používa sa najmä pri brúsení a frézovaní tenkých plochých obrobkov.Všeobecne platí,<br />
že ocele s nízkym obsahom uhlíka vedú tok magnetických siločiar veľmi ľahko. Naopak,<br />
legované ocele a liatiny sú pre toto upínanie menej vhodné.<br />
- rozlišujú sa tri typy magnetických upínačov:<br />
• permanentné magnety – sú nezávislé na vonkajšom zdroji energie<br />
• elektromagnetické upínače<br />
• elektropermanentné magnetické upínače
Change language