titVýroba 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:

tab1

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.

obr1

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.

obr2

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.

obr6

VÝSLEDKY

Brúsenie vyiskrením

Otáčky vretena: 2500 ot/min

Otáčky materiálu: 200 ot/min

Priemer vzoriek: 27,9 mm

Chladenie: bez chladenia

tab2
graf1

Brúsenie so zápichom

tab3

Pozdĺžne brúsenie

tab4

POROVNANIE VÝSLEDKOV MERANÍ

tab5
graf8

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