Výroba každej súčiastky sa bezprostredne alebo nepriamo spája s brúsením. Objem brúsiacich operácií vo výrobe je v priemere 25 % a v niektorých prípadoch až 70 percent z celkového objemu operácií, realizovaných na obrábacích strojoch.
Rozvojom metód tvárnenia a odlievania sme dosiahli stav, keď sú hrubovacie práce nahradené technológiou brúsenia. V dnešnej dobre je široká aplikácia vysoko pevných materiálov na báze karbidov a nitridov, ktoré sa nedajú obrábať bežnými konvenčnými metódami, preto sa obrábajú abrazívnym spôsobom. Podľa týchto skutočností možno predpokladať, že úloha a význam brúsenia bude narastať aj v budúcnosti. Oblasti použitia abrazívneho obrábania sú v súčasnosti široké. Technológiu brúsenia využívame hlavne pri dokončovacích prácach a na zlepšenie kvality povrchu a dosiahnutie potrebnej hodnoty drsnosti.
V praxi sa stretávame s aplikáciami, kde je potrebná vysoká kvalita povrchu z hľadiska drsnosti, presnosti a tvrdosti. V mojej diplomovej práci sa budeme venovať procesom brúsením vzoriek na guľato rôznymi spôsobmi brúsenia. Ďalej budeme vykonávať meranie drsnosti obrobeného povrchu a odchýlku kruhovitosti. Všetky merania budú spracované tabuľkovo a graficky. Práca sa zaoberá prehĺbením a analýzou procesu dokončovania strojových súčastí brúsením pri rôznych spôsoboch brúsenia, zmenou prísuvu a posuvu bez použitia chladiaceho média. V experimentálnej časti našej práce boli dodržané všetky zásady bezpečnosti práce s brúskou, vrátane použitia všetkých predpísaných osobných ochranných pomôcok.
MATERIÁL A METODIKA
Charakteristika skúšaného materiálu:
Skúšobné vzorky na brúsenie boli vyrobené z materiálu 12 060. Norma STN 41 1600 predpisuje pre tento materiál nasledujúci obsah jednotlivých prvkov:
Pevnostné vlastnosti ocele 12 060:
• minimálna pevnosť v ťahu Rm = 700 – 850 MPa
• minimálna medza klzu Re = 420 MPa
• tvrdosť: 650 HV
• tepelné spracovanie: kalenie
Príprava vzoriek
Vzorky (obr. 1) boli vyrobené sústružením valcovej rúrky kruhového prierezu z materiálu 12 060.
Pred procesom brúsenia boli vzorky sústružené nahrubo s prídavkom na opracovanie za týchto podmienok:
Otáčky n = 710 min-1
Rezná rýchlosť vc = 62,45 m.min-1
Posuv f = 0,05 mm.ot-1
Ako materiál sústružníckeho noža sme použili doštičku z reznej keramiky DNGA 15 04 12T 010 20. Je to zmesová keramická trieda na báze oxidu hlinitého a karbidu titánu. Tento typ doštičky sa odporúča najmä na dokončovanie povrchu liatin, kalenej ocele a tepelne odolných superzliatin, kde sa vyžaduje kombinácia odolnosti proti opotrebeniu a dobrých tepelných vlastností. Pri brúsení sme zvolili brúsenie bez chladiacej emulzie. Na vzorkách bol pred brúsením uskutočnený jeden vyiskrovací cyklus na odstránenie nečistôt z povrchu materiálu a pre jednotnosť podmienok. Takto pripravené vzorky boli brúsené na univerzálnej hrotovej brúske s pevnými hrotmi KUF 250/500 na konečný rozmer 27,9 mm.
Na brúsenie bol použitý brúsny kotúč J 50 20 STN 22 45 J 0 A 99 B 60 L9 V (13) od výrobcu Benátky nad Jizerou. Tvar kotúča zodpovedá norme STN 22 4510 s rozmermi 500x80 mm. A 99 B 60 L9 V (13) je umelý biely korund, ktorý obsahuje 85 až 98 % Al2O3.
Meranie drsnosti
Na analýzu drsností povrchov skúšobných vzoriek použijeme merací prístroj SURFTEST 301 od firmy Mitutoyo Kawasaki. Zaznamenáva tieto hodnoty. Pred začiatkom merania sme prístroj museli najprv nakalibrovať priloženým etalónom drsnosti Ra = 2,95 μm.
Meranie ovality mikrometrom
Na meranie ovality sme použili digitálny strmeňový mikrometer (obr. 43), ktorý slúži na meranie vonkajších rozmerov dotykovou metódou. Na bubienku sa nachádza stupnica, ktorá obsahuje 50 dielikov. Stúpanie mikrometrickej skrutky je 0,5 mm. To znamená, že každý dielik bubienka predstavuje hodnotu 0,01 mm. Celé milimetre, alebo polmilimetre ukazuje hrana bubienka a stotiny milimetra ukazuje pozdĺžna čiara kryjúca sa s interferenčnou čiarou. Presnú hodnotu vidno na digitálnej obrazovke s presnosťou 0,001 mm. Použili sme rozsah 25 – 50 mm.
Princíp merania ovality spočíva v meraní vzorky v smeroch A – B kolmých na seba. Výslednú ovalitu vypočítame ako rozdiel rozmeru v smere A a rozmeru v smere B.
VÝSLEDKY
Brúsenie vyiskrením
Otáčky vretena: 2500 ot/min
Otáčky materiálu: 200 ot/min
Priemer vzoriek: 27,9 mm
Chladenie: bez chladenia
 |
 |
Brúsenie so zápichom
Pozdĺžne brúsenie
POROVNANIE VÝSLEDKOV MERANÍ
 |
 |
ZÁVER
V článku bolo propagované brúsenie na guľato rôznymi metódami v podmienkach bez chladenia. Pri analyzovaní bola sledovaná ovalitu a drsnosť obrobeného povrchu.
V súčasnej strojárskej výrobe je brúsenie brúsnymi nástrojmi neodmysliteľnou súčasťou technologických postupov pre výrobu strojárskych súčiastok. V problematike brúsenia nastáva veľký progres, hlavne čo sa týka nových brúsnych materiálov a chladiacich emulzií. Na kvalitu obrobeného povrchu vplývajú všetky parametre brúsenia. V našom prípade sme menili prísuv a posuv. Všetky ostatné parametre boli konštantné so suchým prostredím bez chladenia.
Brúsené povrchy bez chladenia sa ukázali ako menej prospešné pri hodnotení kvality povrchu. Merané povrchy vykazujú vyššiu energetickú náročnosť a horší teplotný režim, čo spôsobuje aj urýchlené opotrebovanie brúsiaceho nástroja. Povrch obrábaných súčiastok je ovplyvnený aj vysokou teplotou, ktorá vzniká pri brúsení bez chladenia.
Pre prevádzkovanie brúsených povrchov má veľký význam ich fyzikálno-mechanický stav, ako aj fázové premeny v povrchových vrstvách vplyvom vysokých teplôt. Dostatočné chladenie a optimálne rezné podmienky pri brúsení nám umožnia obrábanie súčiastok na presný geometrický tvar a rozmery s kvalitným povrchom, čo možno veľmi výhodne využiť pri renovácii strojových súčiastok.
Príspevok vznikol za finančnej podpory grantového projektu KEGA č. 035SPU-4/2014 s názvom „Integrácia inovačných trendov v obrábaní kovov, metrológii a manažérstve kvality do univerzitného štúdia.“
LITERATÚRA
[1.] BALLA, J.: 1989. Tribológia a tribotechnika 3. neprepracované vydanie: VŠP Nitra. ISBN 80-85175-25-8.
[2.] BALLA, J. et al.: 2009. Náuka o materiáloch (Návody na cvičenia) 4. nezmenené vydanie: SPU Nitra 2007. ISBN 978-80-8069-827-0.
[3.] BÁTORA, Bohumil. 1995. Strojárenská technológia II. časť. 2. vyd. Nitra: VŠP, 1995. 230 s. ISBN 80– 7137– 196– 3.
[4.] BOROVIČKA, Milan; JANÁČ, Alexander; GOROG, Augustín: 2005. Metrológia. Bratislava: STU, 2005. 120s. ISBN 80– 227– 2198– 0.
[5.] DOLEŽAL, M.: Brousíci materiály, nástroje, pomucky [online] [cit. 3. marca 2014]. Dostupné na: .
[6.] KROČKO, Vladimír; TOMÁŠ Jozef; DRLIČKA, Róbert: 2001. Strojárska technológia 2 (Návody na cvičenia). Nitra: SPU, 2001. 90 s. ISBN 80-7137-930-1
TEXT/FOTO JÁN ŽITŇANSKÝ A KOL., KATEDRA KVALITY A STROJÁRSKYCH TECHNOLÓGIÍ, TECHNICKÁ FAKULTA SPU, NITRA
Ďalší spoluautori: Pavel POLÁK, Rastislav BERNÁT, Zoltán ZÁLEŽÁK Recenzent/Reviewer: doc. Ing. Michal Černý, CSc
