VYSOK UEN TECHNICK V BRNBRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNHO INENRSTVSTAV STROJRENSK TECHNOLOGIEFACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY

NEKONVENN METODY OBRBNUNCONVENTIONAL METHODS OF MACHINING

BAKALSK PRCEBACHELORS THESIS

AUTOR PRCEAUTHOR

MAT HANUSKA ING. KAREL OSIKA, PH.D.

VEDOUC PRCESUPERVISOR

BRNO 2011

Vysok uen technick v Brn, Fakulta strojnho inenrstv stav strojrensk technologie Akademick rok: 2010/2011

ZADN BAKALSK PRCEstudent(ka): Mat Hanuska kter/kter studuje v bakalskm studijnm programu obor: Strojrensk technologie (2303R002) editel stavu Vm v souladu se zkonem .111/1998 o vysokch kolch a se Studijnm a zkuebnm dem VUT v Brn uruje nsledujc tma bakalsk prce: Nekonvenn metody obrbn v anglickm jazyce: Unconventional Methods of Machining Strun charakteristika problematiky kolu: Reere nekonvennch technologi obrbn se zamenm na vyuit ve stvajcch podmnkch prmyslu. Cle bakalsk prce: vod Zkladn princip jednotlivch nekonvennch metod. Technologick monosti nekonvennch metod a jejich stvajc vyuit v prmyslu. Provozn nronost nekonvennch metod. Ekologick posouzen nekonvennch metod. Zvr

Seznam odborn literatury: 1. BARCAL, J. Nekonvenn metody obrbn, Skriptum FSI VUT, Praha : Vydavatelstv VUT, 1989. 2. KOCMAN, K. a PROKOP, J. Technologie obrbn. 1.vyd. Brno: Akademick nakladatelstv CERM, 2001. 270 s. ISBN 80-214-1996-2. 3. MAKOV, I. Progresvn technologie, 1 vyd. Koice: Vienala, 2000. 275 s. ISBN 80-7099-430-4. 4. HRE, O.,HATALA, M., HLOCH, S., Delenie kovovch materilov okrunou plou, vodnm prdom a plazmovm oblkom, 1. vyd. Ji Pustina: Ostrava - Poruba 2007. ISBN 978-80-8073-769-6 5. BENKO, B., FODEREK, P., KOSEEK, M., BIELAK, R.l. Laserov technolgie, 1.vyd., Bratislava: Vydavatestvo STU, 2000, edice 4859, ISBN 80-227-1425-9 6. OBERG, E., JONES, F.D., HORTON, H.L., RYFFEL, H.H. Machinerys hand-book. 25th Edition. New York: Industrial Press Inc., 1996. 2547 s. ISBN 0-8311-2595-0.

Vedouc bakalsk prce: Ing. Karel Osika, Ph.D. Termn odevzdn bakalsk prce je stanoven asovm plnem akademickho roku 2010/2011. V Brn, dne 25.10.2010 L.S.

_______________________________ prof. Ing. Miroslav Pka, CSc. editel stavu

_______________________________ prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Dkan fakulty

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 4

ABSTRAKTBakalrska prca sa zaober podrobnm rozborom nekonvennch technolgi obrbania. V prvej asti je spracovan charakteristika a zkladn princp jednolivch nekonvennch metd. V druhej asti s analyzovan technologick monosti vyuitia metd v sasnom priemysle. Tretia as sa zaober posdenm prevdzkovej nronosti. V tvrtej asti je analyzovan ekologick aspekt metd, ich environmentlny dopad na okolie a monosti recyklcie pouitch abrazv. Kov slov Nekonvenn metdy obrbania, obrbanie laserom, vodn paprsok, obrbanie lom plazmy, ekologick aspekt.

ABSTRACTBachelor thesis deals with detailed analysis of unconventional methods machining technology. In the first part, characteristics and basic principle of each method are elaborated. In the second part, actual industry employment is analyzed. Third part deals with operational obstacles. In the fourth part, ecological aspect, enviromental impact on their surrioundings and possibility of recycling of abrasives are analyzed. Key words Unconventional methods of machining, laser beam machining, water jet, plasma beam machining, ecological aspect

BIBLIOGRAFICK CITCIAHANUSKA, M. Nekonvenn metody obrbn. Brno: Vysok uen technick v Brn, Fakulta strojnho inenrstv, 2011. 41 s. Vedouc bakalsk prce Ing. Karel Osika, Ph.D..

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 5

PrehlseniePrehlasujem, e som bakalrsku prcu na tmu Nekonvenn metdy obrbania vypracoval samostatne s pouitm odbornej literatry a prameov, uvedench na zozname, ktor tvor prlohu tejto prce.

Dtum :

. Mat Hanuska

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 6

Poakovanie

akujem vedcemu mojej bakalrskej prce Ing. Karlovi Osikovi Ph.D. za cenn pripomienky, odborn pomoc a rady pri vypracovan bakalrskej prce.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 7

OBSAHAbstrakt ............................................................................................................. 4 Prehlsenie ....................................................................................................... 5 Poakovanie ..................................................................................................... 6 Obsah ............................................................................................................... 7 VOD ............................................................................................................... 9 1 PREHAD PARAMETROV A ROZDELENIE METD................................ 10 1.1 Princp obrbania lom laseru .............................................................. 12 1.2 Princp a charakteristika obrbania lom plazmy.................................. 13 1.3 Princp a charakteristika elektroerozvneho obrbania ........................... 14 1.4 Princp a charakteristika elektrochemickho obrbania.......................... 15 1.5 Princp a charakteristika chemickho obrbania .................................... 16 1.6 Princp a charakteristika fotochemickho obrbania .............................. 17 1.7 Princp a charakteristika obrbania ultrazvukom .................................... 17 1.8 Princp a charakteristika obrbania vodnm paprskom .......................... 18 1.9 Princp a charakteristika obrbania abrazvnym vodnm paprskom ....... 18 2 Technologick monosti jednotlivch metd a ich sasn vyuitie v priemysle ........................................................................................................ 20 2.1 Monosti a vyuitie obrbania LASERom ............................................... 20 2.2 Vvoj LBM .............................................................................................. 22 2.3 Monosti a vyuitie obrbania plazmou .................................................. 23 2.4 Monosti a vyuitie elektroerozvneho obrbania ................................... 24 2.5 EDM hbenie dutn a tvarovch otvorov .................................................. 24 2.5.1 EDM drtov rezanie.......................................................................... 25 2.5.2 EDM mikrodierovanie ......................................................................... 25 2.6 Monosti a vyuitie elektrochemickho obrbania.................................. 26 2.7 Monosti a vyuitie fotochemickho a chemickho obrbania ............... 27 2.8 Monosti a vyuitie obrbania ultrazvukom ............................................ 28 2.9 Monosti a vyuitie obrbania abrazvnym lom vody .......................... 29 2.9.1 Sstruenie pomocou vodnho la .................................................. 29 2.9.2 Frzovanie a vtanie pomocou vodnho la ..................................... 30 3 Prevdzkov nronos nekonvennch metd ......................................... 31 3.1 Prevdzkov nronos LBM ................................................................. 31

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 8

3.2 Prevdzkov nronos AWJ ................................................................. 31 3.3 Prevdzkov nronost EDM ................................................................. 32 3.4 Prevdzkov nronost CHM ................................................................. 32 4 Ekologick posdenie nekonvennch metd ............................................ 33 4.1 Ekolgia u technolgie WJM .................................................................. 33 4.2 Environmentlna nronos u EDM ........................................................ 34 4.3 Ekologick nronost u LBM .................................................................. 35 4.4 Ekologick nronos u PBM ................................................................. 35 4.5 Ekolgia chemickho obrbania ............................................................. 36 4.6 Ekolgia obrbania ultrazvukom............................................................. 36 Zver ............................................................................................................... 37 Zoznam pouitch zdrojov .............................................................................. 38 Zoznam pouitch skratiek a symbolov .......................................................... 41

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 9

VODV priebehu evolcie udstva boli astokrt vynjden nov druhy materilov, ktor vaka svojim vlastnostiam umoovali napredovanie vvinu technolgi. Tieto materily vak boli asto tako hospodrne obrobiten, o viedlo k vzniku novch nekonvennch vrobnch procesov. Ubera materil je dnes mon pomocou elektrochemickej reakcie, kvapaliny, plazmy, laseru a dach fyziklnych initelov, ktor nepsobia na materil silou a obrbaj ho bez vzniku triesok. Technologick monosti nekonvennch metd s vemi irok pretoe nie s ovplyvnen tvrdosou, hevnatosou alebo krehkosou materilu a umonuj produkova akkovek zloit tvar obrobku. Tieto metdy s oraz astejie vyuvan v priemyselnej vrobe vaka monosti zavedenia plnej automatizcie a mechanizcie, vaka monosti vroby zloitch tvarov, miniaturizcie, vysokej presnosti pri vrobe ktor nieje ahk docieli konvennmi technolgiami. Mnohokrt je tto vroba pre svoju vyiu produktivitu ekonomickejia pri porovnan s pouitm konvennch technologi vroby, aj napriek znane zvenm energetickm nkladom. Vemi asto sa v sasnosti vyuvaj na delenie materilu. Pri prevdzke s vak nekonvenn metdy enviromentlne nronejie, vznikaj neistoty a zleniny ako aerosoly, rzne prachy, UV iarenie hodnotu a musme pozna ich presn inok na prrodu a udsk organizmus. Tto prca sa zaober prieskumom sasnch technologickch monost jednotlivch nekonvennch technolgi, ich prevdzkovou nronostou a enviromentlno- ekologickm aspektom a neprimeran hluk. Preto sa sname tieto aspekty minimalizova na primeran

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 10

1

PREHAD PARAMETROV A ROZDELENIE METDNekonvenn metdy s charakterizovan irokm rozsahom

parametrov i u z hadiska podmienok, tak i z hadiska vstupu prslunch procesov. K tmto charakteristikm patr: 2 rchlos, monosti a vkonnos obrbania nezvis na mechanickch vlastnostiach obrbanho materilu, materil nstroja nemus by tvrd, ne obrban materil, monos vykonva zloit technologick opercie, ako naprklad vroba dier so zarkivenou osou a tvarovmi dutinami v materiloch s vysokmi hodnotami mechanickch vlastnost, monosti zavedenia mechanizcie a automatizcie, zvenie technologickosti vroby so sasnm obmedzenm vroby zmtkov, sasne s pouitm niektorch metd dochdza k zmene mechanickch vlastnost ovplyvnenej vrstvy, zvenie navovej pevnosti, odolnosti proti korzzii, zvenie produktivity. Zkladn rozdelenie nekonvennch metd poda prevldajcich inkov odoberania materilu: a) obrbanie na tepelnom princpe obrbanie lom laseru (Laser Beam Machining) LBM, obrbanie lom plazmy (Plasma Beam Machining)- PBM, elektroerozvne obrbanie (Electro Discharge Machining)- EDM,

b) obrbanie na princpe elektrochemickej alebo chemickej reakcie elektrochemick obrbanie (Electro Chemical Machining ) - ECM

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 11

chemick obrbanie (Chemical Machining) - CHM fotochemick obrbanie (Photo Chemical Machining) - PCM obrbanie na princpe mechanickej energie

c)

ultrazvukov obrbanie (Ultrasonic Machining) - USM obrbanie paprskom vody (Water Jet Machining) - WJM obrbanie abrazvnym vodnm paprskom (Abrazive Waterjet) - AWJ Medzi nekonvenn metdy sa niekedy zaraduj aj inovan technolgie

napriek vzniku triesky, ako Hard Machining, ktor sa zaober obrbanm tvrdench materilov a do tvrdosti 62 HRC, NC dierovanie alebo rezanie zvitov diamantovm nstrojom.2 V tabuke 1.1 je uveden pouitenos jednotlivch technolgi u rznych druhov materilov. Tabuka 11 Materily Proces Hlink Oce Super zliatiny Titan iaruvzdorn materily USM AJM ECM CHM EDM LBM PBM obtiane vhodn vhodn vborn vhodn vhodn vborn vhodn vhodn vborn vborn vborn vhodn vborn obtiane vborn vborn vhodn vborn vhodn vborn vhodn vhodn vhodn vhodn vborn vhodn vhodn vborn vborn vhodn obtiane vborn obtiane obtiane

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 12

1.1

Princp obrbania lom laseruNzov LASER je skratka pre anglick pomenovanie Light Amplification

by Stimulated Emission of Radiation, o znamen zosilnenie svetla pomocou vybudenej emisie iarenia. Mechanizmus odstraovania materilu pomocou LBM zaha rzne fzy: ako tavenie, odparovanie a chemick degradciu (chemick vzby s naruen, o ssobuje rozkladanie materilu).1 Nakoko je LBM tepeln proces, jeho innos zvis viac na tepelnch, ako na mechanickch vlastnostiach materilu. Preto s materily, ktor vykazuj vysok stupe krehkosti alebo tvrdosti a maj nzku tepeln vodivos, vhodn pre obrbanie laserom. LBM je zaloen na princpe, kde sa pri prechode elektrnov z vyej valennej vrstvy do nisej uvouje energia vo forme elektromagnetickho iarenia, ktor m jednu vlnov dku. Toto iarenie je koherentn. Zvzok elektrnov je usmerovan pomocou optickch ooviek a zrkadiel, kde sa pri dopade usmernenho la men elektromagnetick energia na tepeln, vaka omu dochdza k nataveniu a odpareniu obrbanho materilu.1

Obr.1 Obrbanie laserom3

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 13

Lasery sa poda pouitia aktvnej ltky(laserovho mdia-materil ktor sa pouva na generovanie iarenia) delia na: a) pevn: rubnov(Al2O3), Nd-YAG(ytrium aluminium grant Y3Al5O12), b) plynn:CO2, He-Ne, Ar c) kvapalinov: roztok uritho organickho farbiva vo vode, metanole alebo etanole d) polovodiov: GaAsAl

1.2

Princp a charakteristika obrbania lom plazmyPlazmou sa nazva pecifick stav plynu, pri ktorom sa stva elektricky

vodiv ionizciou atmov a m vysok teplotu a do 30 000 C. Plazma sa povauje za tvrt skupenstvo hmoty. V prrode sa s ou meme stretn v podobe blesku a hviezd. Plazma tvor 99% pozorovatenej hmoty vesmru. Princp obrbania plazmou spova v ohreve plynu na vysok teplotu elektrickm oblkovm vbojom za pomoci elektrd, kde je katdou wolframov elektrda a andou obrban materil. Plyny pouvan pri LBM sa poda funkcie delia na: plazmov, ktor s privdzan priamo do oblkovho vboja a vytvraj l plazmy, fokusan ktor zuuj l pri vstupe z horku a ochrann, ktor ochrauj l pred atmosfrou.4 Tieto plyny mu by Ar, N, N2, O2, O, H alebo zmes Ar a H. Zakladn prvok pre PBM je plazmov hork. bytok materilu nastva vaka odparovaniu materilu, ku ktormu dochdza pri zmene tepelnej energie na mechanick. Pri tejto premene vznik ovplyvnen vrstva materilu a do hbky 1mm.

Obr.2 PJM v praxi3

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 14

1.3

Princp a charakteristika elektroerozvneho obrbaniaElektroerozvnym obrbanm sa obrbaj elektricky vodiv mterily, kde

k bytku materilu dochdza striedajcim impulznm elektrickm vbojom medzi pracovnou elektrdou a obrbanm materilom, ktor s ponoren do tekutho dielektrika. Vplyvom vysokej tepelnej energie vznikaj na obrobku kvapky roztavenho kovu, ktor sa nsledne odparia. Ako dielektrik sa pouvaj naprklad strojn olej, petrolej, destilovan voda a deionizovan voda, ktor maj poadovan vlastnosti, ako nzka viskozita, chemick neutralita, vysok teplota horenia.6

Obr. 3. Princp zariadenia pre EDM 1-smer posuvu nstrojovej elektrdy, 2nstrojov elektroda, 3-genertor, 4-pracovn vaa, 5-tekut dielektrikum, 6-obrobok, 7-elektrick vboj6

pecilnym prpadom elektroerozvneho obrbania je elektrokontaktn, kde dochdza k bytku materilu elektrickmi nestacionrnmi oblkovmi vbojmi. Nstrojov elektrda vykonva otav pohyb m sa dosahuje

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 15

mechanickho budenia kmitu a zabrauje reakcii medzi nstrojom a obrobkom. alm prpadom elektroerozvneho obrbania je elektroiskrov, kde sa nstrojov elektrda automaticky posva proti obrobku, priom mus riadiaci systm udrova kontantn vekos iskrovej medzery. obrbanie sa alej del na hbenie a rezanie. Medzi elektroerozvne obrbanie sa zarauje aj anodomechanick, ktor sa vak me zaradi aj medzi elektrochemick. K ododberaniu materilu dochdza elektrotermickm inkom, pri pouit nich hodnt k ododberaniu dochdza elektrochemickm inkom. Proces odoberania materilu prebieha za vysokch teplt, priom je obroben materil odstraovan pomocou otajcehosa nstroja. V miestach, kde nstroj naru otavm pohybom izolan vrstvu, nastva vboj.6 Elektroiskrov

1.4

Princp a charakteristika elektrochemickho obrbaniaZkladnm princpom elektrochemickho obrbania je fyziklny jav

zvan elektrolza, obrba je mon iba elektricky vodiv materily. Obrobok ako anda je ponoren do elektricky vodivej tekutiny zvanej elektrolyt, priom dochdza k reakcii a nslednemu rozpusteniu obrbanho materilu na zklade zluovania katinov elektrolytu s aninmi obrbanho kovu. Ako tekutina elektrolyt sa pouvaj chemick zleniny ako NaCl, NaClO3, NaNO3,HCl, NaOH. Nstroj je umiestnen v blzkosti obrobku a v medzere medzi nstrojom a obrobkom je elektrolyt ktor sli ako elektrick vodi ktor pomha odstraova vedlajie reakn produkty ako kovov hydroxidy, plyny a teplo. Ostatn neiadce inky mu by naprklad oxidcia vody ktor je spsoben nesprvnym zloenm elektrolyt. Ako materil nstroja sa pova naprklad me, mosadz, bronz, titan, korozivzdorn oce alebo titan.7

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 16

1.5

Princp a charakteristika chemickho obrbaniaPrincp chemickho obrbania je zaloen na naleptvan materilu kde

je pomocou chemickch reakci

s kyselinami alebo hydroxidmi uberan

materil. Jedn sa o riaden odleptvanie jednotlivch vrstiev materilu. Miesta ktor sa neobrbaj sa zakrvaj maskou. Kad materil m svoju typick pracovn kvapalinu, vi tab. 2. Tabuka pracovnch kvapaln 24 Materil Pracovn kvapalina FeCl3 (120180 gl-1) HNO3 + HF + H2O NaOH (160180 gl-1) HF (1050 %), HF +HNO3 (NH4)2SO8 (120240 gl-1) H2SO4 FeCl3 (600 gl-1), HCl (50 %) + HNO3 + H2PO4 (2,5 %) Rchlos leptania [mmmin-1] nzka 0,020 0,025 0,025 0,038 0,025 -

Al Si Zliatiny Al Zliatiny Ti Cu Mg Nzkouhlkov oceli Korozivzdorn oceli

Postup pri chemickom obrban:8 1. Prprava obrobku (odstrnenie oleja, prachu a akychkovek neistt z povrchu materilu), chemicky alebo mechanicky, 2. Nanesenie maskovacieho materilu na obrobok (materil masky by mal by ahko odstrniteln a odoln voi pracovnej kvapaline), 3. Orysovanie masky (poda abln sa odkryj miesta uren na obrbanie), 4. Leptanie (materil je ponoren do leptadla priom s obroben odkryt plochy), 5. istenie (obrobok je oisten od leptadla, nsledne je oisten od masky)

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 17

1.6

Princp a charakteristika fotochemickho obrbaniaFotochemick obrbanie pracuje na princpe chemickho leptania

tenkho plechu cez fotocitliv ablnu. ablna pozostva z dvoch vrstiev filmu ktor s dokonale prilinut k obrbanemu materilu. Nsledne je vystaven UV iareniu. Po expozcii je ps plechu vystaven leptadlu (vodn roztok kyseliny chloridu elezitho), priom nechrnen asti reagujce s leptadlom s nsledne odstrnen. Nakoniec sa materil zneutralizuje, vysu a vyist.

1.7

Princp a charakteristika obrbania ultrazvukomPodstatou ultrazvukovho obrbania je mechanick inok abrazva,

ktor medzi nstrojom a obrobkom kmit ultrazvukovou frekvenciou 20 000 a 30 000 Hz a zrove kavitan a chemick psobenie kvapaliny, pomocou ktorej s k obrobku privdzan brsne zrn. Nstroj, inak nazvan t (vi Obr.4) udva kmitanm zrnm vek kinetick energiu, ktor sa men na mechanick, o spsobuje uberanie materilu. Kavitcia vznik pri prudkom poklese tlaku, priom vkuov bubliny imploduj za vzniku rzovch vn. Kavitan psobenie kvapaliny m vplyv na rchlos obrbania a je ovplyvnen frekvenciou ultrazvukovch vn. Ako abrazvny materil sa povaj zrn B4C, SiC, alebo Al2O3. Stroj, ktor dva zrnm kmitav energiu, sa sklad z genertora, menia a koncentrtora amplitdy. Magnetostrikn, prpadne piezoelektrick efekt, ktor sa vytvra v menii, men elektrick energiu na mechanick.9

Obr.4 Nstroj pre obrbanie ultrazvukom9

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 18

1.8

Princp a charakteristika obrbania vodnm paprskomObrbanie vodnm paprskom alebo hydrodynamick obrbanie pracuje

na princpe odoberania materilu pomocou mechanickej energie la vody bez abrazva, ktor pri prietoku cez trysku s malm priemerom zskava vysok kinetick energiu. Zskan rchlos dosahuje a 3 nsobok rchlosti zvuku. Voda je erpan vysokotlakovm erpadlom s prietokom a 12,7 lmin-1. Vysok tlak do 700Mpa sa nsledne zskava v multipliktori o je zariadenie uren k zveniu tlaku vody. Akumultor tlm vzniknut pulzy ktor vznikaj prechodom vody cez multipliktor.11 Vysok kinetick vody zabezpeuje tryska rezacej hlavice (vi Obr.5) o priemere 0,075 a 1,7mm, vzniknut l ktor prichdza do kontaktu s obrobkom m priemer 0,2 a 0,4 mm.10

1.9

Princp a charakteristika obrbania abrazvnym vodnm paprskomNa rozdiel od AWJ sa u obrbania abrazvnym vodnm lom pouva

abrazvne brusivo, ktor znsobuje inok vodnho paprsku. Voda sa obauje abrazvom v zmesovacej komrke, ktor je nasvan podtlakom vody priom po prejden tryskou dosahuje vysok kinetick energiu. V sasnosti sa ako abrazvne brsiv pouvaj grant, oxid hlinit, olivn, kremiit piesok, alebo oceov dr. Samotn proces rezania prebieha v dvoch etapch. V prvej etape vznik psobenm tlaku kvapaliny prehbenie, ktor sa men na otvor. V druhej etape dochdza k vytvraniu reznej kry. Pri nraze kvapaliny s abrazvom na obrobok dochdza k akumulcii vysokho tlaku na vemi malej ploche a v rezanom materile vznikaj rzov vlny. Dochdza tak k rchlej detrukcii materilu.(vi Obr. 6) K detrukcii materilu dochdza aj turbulentnm prdenm s kavitanm inkom bubln. Hlavn je vak abrazvny inok brsiacich zn.11 K zachyteniu abrazvneho paprsku sa pouva vodn ndr, nsledne sa v odkaovacom zariaden oddeuje voda od zn. K riadeniu celho procesu AWJ sa pouva NC alebo CNC technolgia.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 19

Obr. 5. Schma rezacej hlavy12 1.prvod kvapaliny 2.vysokotlak vodn tryska 3.prvod abraziva 4.mieacia tryska 5.vstupn tryska

Obr. 6. Detailn pohad na rez12

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 20

2

TECHNOLOGICK MONOSTI JEDNOTLIVCH METD A ICH SASN VYUITIE V PRIEMYSLE

V sasnosti sa celosvetovo vaka svojim prednostiam a efektivite oraz viac vyuvaj nekonvenn metdy obrbania. Ich irok vyuitie z hadiska materilov sa uplatuje vo vetkch priemyselnch odvietvach, i u v delen materilov alebo obrban. Tieto metdy patria medzi najprogresvnejie a neustle sa zdokonauj.

2.1

Monosti a vyuitie obrbania LASERomLBM patr medzi vemi presn druhy obrbania. Medzi prednosti patr

vek rchlos rezania, vborn kvalita rezu a minimlna deformcia obrobku. Hlavn vyuitie nachdza LBM vo vtan (1-D), delen, rezan(2-D) a zapichovan, sstruen a frzovan (3-D) a mikroobrban rznych materilov. Medzi limitujce hodnoty u LBM patr hrbka rezanho materilu a to 20 mm u kontruknch ocel, 10 mm u nerezovch ocel, alebo 5 mm pre hlink. LBM sa najviac vyuva pri rezan plynovmi kontinulnymi lasermi na bze CO2 a lasermi na bze ytriovo-hlinitho grantu (Nd:YAG lasery).14 LBM doke obrba irok spektrum akoobrobitelnch materilov ako s: titanov zliatiny, superzliatiny, spekan karbidy, monokrytly a mnoho ach. Obrobitelnos materilov rastie s menou tepelnou vodivosou a odrazivosou materilu. LBM sa vyuva v automobilovom, leteckom, elektronickom, medicnskom, chemickom alebo energetickom priemysle. Sstruenie a fzovanie pomocou LBM (vi Obr.7) vyuva dva simultlne laserov le s ohadom na poadovan profil obrobku. Laserov frzovanie umonuje vrobu vrobu dielov zloitch tvarov bez nutnosti drahch nstrojov. LBM je najvhodnejie pri obrban ast s jednostrannou geometriou alebo k iastonmu obrbaniu. Kompletn frzovanie je tie mon, ale vemi obtiane.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 21

Obr. 7. 3D obrbanie laserom5 a) sstruenie pirlov, b) sstruenie prstencov), c) laserov frzovanie LBM nachdza vyuitie aj v mikroobrban u siastok, ktor maj rozmery menie ako 1mm. U mikroobrbania sa pouvaj lasery s krtkymi impulzmi (v mikrosekundch) a vemi vysokmi frekvenciami (v rozmedzi Khz). Obrbanie pomocou laseru sa pouva aj v dierovan a oznaovan keramiky a plastov. aia aplikcia LBM je letenie povrchu, kde za psobenia povrchovho pnutia dochdza k pretaveniu tenkej vrstvy materilu a odpareniu nerovnost povrchu. Touto technolgiou sa dosahuj drsnosti Ra a 0,1 m. Okrem kovovch materilov nachdza letenie laserom vyuitie aj u skla pri dieloch optickch systmov. K zabrneniu pokodenia geometrie oovky sa vysokofrekvennm mikrovlnnm iariom oovka predhrieva, m sa pri nslednom psoben laseru a chladnut zniuj teplotn gradienty. Postup prebieha automaticky, s riadenm cez pyrometer.27

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 22

Vhodou obbania lom laseru je irok monos automatizcie procesu pomocou CAD/CAM systmov. Medzi nevhody patr obmedzen hrbka materilu, vysok odrazivos laserovho lu od lesklch povrchov a relatvne vysok cena laserovho zariadenia.14 Medzi najznmejch vrobcov laserovch zariaden patria firmy: MAZAK, LVD, MITSUBISHI, TRUMPF a BYSTRONIC.

2.2

Vvoj LBMV sasnosti sa vrobcovia snaia vyvja vysokovkonn laserov

zariadenia ktor obrbaj vysokmi rchlosami pri dosahovan poadovanej kvality a presnosti rezov. Medzi najnovie patr naprklad lov vychyovacia jednotka vyvjan firmou JENOPTIK. Jedn sa o modul pre 3D obrbanie plastovch ast. Vysok hospodrnos tejto technolgie sa dosahuje pomocou scanerovho rieenia na lov vychyovanie. Touto technolgiou je tie mon dierova, drkova, gravrova a psa nadpisy. Rchlos obrbania dosahuje 120 m min-1 pri kruhoch, 60 mmin-1 pri obdnikoch, o je vek nrast oproti laserovej rezacej hlave.15 Firma BYSTRONIC vyvinula vysokorchlostn technolgiu rezania hrubch plechov a tvarovch siastok. Vysok rchlosti obrbania zabezpeuje technolgia DHM (direct helical motor drive) a pracuje na gukovom skrutkovom prevode s priamou hnacou maticou vretena. Toto zariadenie je schopn reza materil rchlosou 15m/min a vytvori a 600 dier za mintu.16

Obr.8 Vysokorchlostn dierovanie laserom13

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 23

2.3

Monosti a vyuitie obrbania plazmouPlazmov obrbanie sa vyuva u strednch hrbok nelegovanch ocel

(15 a 50 mm), ale tie je mon reza vysokolegovan oceli a zliatiny hlinka. Rezanie plazmou sa najviac vyuva pri rezan plechov a trbok, oproti LBM sa vak dosahuje niia kvalita rezu (neplat pri polotovaroch s vysokou hrbkou). Vhodou s vak kratie asy rezania. Plazma nachdza vyuitie aj v plazmovom drkovan, naprklad pri odstraovan zvarov. Medzi modern techniky PBM patria: - such plazma bez sekundrneho plynu, - such plazma so sekudrnym ochrannm plynom, - rezanie plazmou pod vodou so sekundrnym ochrannm plynom.17

Obr. 9. Koncept modernch typov PBM17 A) Prvod vody, B) Odvod vody, C) Plyn, D) Ochrann plyn, E) Smer rezania, F) Hbka rezu

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 24

V sasnosti patria medzi vhody PBM vborn monos automatizcie, pohyb horkov je CNC riaden. Pri rezan pod vodou sa dosahuje vemi mal tepleln ovplyvnenie materilu s malou hladinou hluku v okol pracoviska. V poslednch rokoch vyvinuli vrobcovia nov modely trysiek s tenm lom plazmy, o umonuje reza s presnosou bliacou sa k laseru. Ide o presn rezanie plazmou. Pri tejto technolgii je plazmov oblk dokonale zovret, m narast hustota energie rezania. Rchlos obrbania naopak kles. Vrobcovia vyuvaj presn rezanie k vrobe dielov, ktor po obroben nepotrebuj aie dokonovacie opercie.

2.4

Monosti a vyuitie elektroerozvneho obrbaniaVaka irokej monosti elektroerozvneho obrbania nachdza elektro-

erozvne obrbanie priemyseln vyuitie hlavne v hben dutn a otvorov, drtovom rezan a mikrodierovan v leteckom v automobilovom a

elektronickom priemysle.

2.5

EDM hbenie dutn a tvarovch otvorovTto technolgia sa vyuva hlavne vo vrobe nstrojov pre strihanie a

lisovanie, pre zhotovenie tvarovo zloitch dutn a otvorov. Nstrojov elektrda sa automaticky posva smerom k obrobku, vplyvom psobenia vbojov do obrobku vznik vsledn tvar. U modernch CNC riadench strojov sa funkcie ako riadenie smerov a pohybov, poloha pracovnho stola, parametre genertora, kontrola pracovnej medzery GAP, kontrola procesu elektroerzie sa riadi kompletne tmto systmom.19 Elektroerozvnm hbenm je mon zhotovi rzne typy a tvary otvorov. Pomocou vychyovaa elektrd sa zhotovuj zloit tvary pri dosiahnut lepej kvality povrchu. Vychlenie elektrdy zrove zniuje spotrebu elektrdy o vedie k ekonomickejiemu vyuitiu technolgie.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 25

2.5.1 EDM drtov rezanie Pomocou drtoveho rezania sa v sasnom priemysle vyrbaj nstroje uren pre strihanie a lisovanie. Ako elektrda sa pouva tenk meden alebo mosadzn drt od 0,03 mm a do 0,36 mm. Pre jemn a vysoko presn rezy sa vyuva wolfrmov alebo molybdenov drt.19 Kee ide o vysoko-presn rezanie, presnos me dosiahnu a 3 m, k dosiahnutiu tejto hodnoty sa mus dodra teplotn stabilizcia stroja do 1C.Touto technolgiou je mon po niekokch dokonovacch operciach dosiahn drsnos povrchu a 0,05 m. K tejto technolgii sa vyuvaj 5-os riadiace systmy.19

2.5.2 EDM mikrodierovanie Tto technolgia nachdza vyuitie v jemnej mechanike, doke vytvori otvor od priemeru 0,02 do 3 mm a hbky 100mm. Elektrdy s vyroben z wolfrmovho drtu a vykonvaj kmitav pohyb. Mikrodierovanie sa v priemysle vyuva hlavne na vytvorenie mikroskopickch otvorov palivovch systmov, k vtaniu radov dier odtokovch hrn lopatiek pouvanch v prdovch motoroch.6

Obr. 10. Vyuitie EDM u mikrodierovania lopatky turbny20

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 26

2.6

Monosti a vyuitie elektrochemickho obrbaniaECM sa v sasnom priemysle vyuva hlavne na vrobu tvarovo

zloitch sast, ako s lopatky turbn, lisovacie nstroje a kovacie zpustky. Pomocou ECM sa obrbaju ako obrobiteln materily s vysokou tvrdosou a pevnosou, ako kalen oceli, spekan karbidy a iaroodoln zliatiny. Medzi alie aplikcie ECM patr: hbenie dier malch priemerov, delenie materilu, brsenie, lapovanie (akos povrchu 0,2 a 0,5 m ), honovanie, letenie, elektrochemick odstraovanie ostrn znaenie kovov.

Elektrochemick obrbanie rotujcou elektrdou je kombinciou elektrochemickho inku a brsenia. Aplikuje sa u obrbania nstrojov vyrbanch zo spekanch karbidov, materilov s vysokou tvrdosou a u materilov ktor s menej tepelne odoln a nie je mon ich brsi tandardnmi metdami. Obrobok je upnut ku kladnmu plu zdroja, ako anda a brsiaci kot k zpornemu, ako katda. Zrn brusiva, ktor odstrauj oxidov vrstvu, tvoria pracovn medzeru. Ako brsivo sa pouva bu diamant alebo oxid hlinit. Na podobnom princpe pracuje aj elektrochemick honovanie, ktor me by a 6-krt produktvnejie, ako klasick konvenn honovanie.4 Elektrolyck vtanie tvarovou trbkou STEM (Shaped Tube Electrolic Machining) sa vyuva na vtanie hlbokch dier s malm priemerom. Tto technolgia vyuva titanov trbku obalen elektricky izolanou, chemicky odolnou ivicou. STEM umouje vta diery od 0,5 do 3mm a pomerom priemeru a hbky 1:300.6 STEM nachdza uplatnenie vo vrobe chladiacich otvorov lopatiek turbn, v automobilovom, lekrskom, vojenskom priemysle. ECM umonuje znaenie kovovch materilov s hbkou vytvorenho znaku iba 0,03 mm. Jedn sa o usmernen anodick rozpanie povrchu obrbanej sasti ponorenej do elektrolytu. Vsledn znaka je reprodukciou ablony (vyrobenej z plastu), alebo odtlaku nosia pracovnej kvapaliny.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 27

2.7

Monosti a vyuitie fotochemickho a chemickho obrbaniaFotochemick obrbanie nachdza uplatnenie vo vrobe tenkch a

tvarovo zloitch vliskov z tenkho plechu, pri tomto druhu obrbania nevznikaj otrepy. Pomocou PCM sa vyrbaj napklad: elektroplechy pre elektrick motory, kontakty a svorky, ablny alebo clony. Chemick frzovanie sa aplikuje u obrbania sast u ktorch sa nevyaduj ostr hrany, hlbok tvary, nie je mon obrba polotovary s rznorodou truktrou ako s zvary a odliatky. CHM sa naopak vyuva vaka irokej monosti obrbania kovovch zliatin, pri ktorom nevznikaj zbytkov naptia.2 Oproti inm nekonvennm metdam sa dosahuj nzke prevdzkov nklady pri nzkej produkcii odpadu. Chemick leptanie sa vyuva naprklad v leteckom priemysle pri obrban zloitch tvarov do malch hrbok (nosnky leteckch kontrukci), pri obrbani tenkostennch sast, nakoko nehroz deformcia vzniknut zbytkovmi naptiami. Termick odstraovanie otrepov tie patr medzi chemick obrbanie a vyuva sa k odstraovaniu neiadcich otrepov. Pomocou tepelnochemickho procesu sa elektrickou iskrou v uzatvorenej pracovnej komore zapli zmes vodka a kyslka a za teploty 3500 C otrepy zhoria.21

Obr. 11. Prklady vrobkov fotochemickm obrbanm firmy MASTERCUT22

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 28

2.8

Monosti a vyuitie obrbania ultrazvukomV sasnom priemysle je USM charakterizovan irokou paletou

aplikcii. Medzi najastejie patr delenie materilu, brsenie, lapovanie, letenie keramickch materilov a skla, dierovanie, vroba elektrd pre elektroiskrov obrbanie, vroba nstrojov urench na tvrnenie, vroba kruhovch a nepravidelnch zahben s minimlnym rozmerom a do 0,003 mm. Medzi najmodernejie aplikcie patr obrbanie drahch kameov ako s diamanty. Pri obrban ultrazvukom s podporou chemickho obrbania (CUSM) sa pri vrobe optickch ooviek zamedzuje vzniku loklnych deformcii a praskln, vzbov sily medzi molekulami s oslaben a tak nedochdza k reniu energie v neiadcich smeroch. Ako pracovn kyselina sa pouva kyselina fluorovodkov (HF) ktor reaguje so sklom, m sa oslabuj vzbov sily medzi molekulami Si, o zvyuje inok USM.30 USM sa v sasnosti asto vyuva aj ako sekundrny podporn prostriedok u frzovania alebo vtania. Pri tomto obrban sa vak do miesta rezu neprivdza abrazvum ako u ostatnch USM metd, ale rozkmitan je nstroj (napr. vrtk). Frekvencia rozkmitanho vrtku sa pohybuje do 20 kHz. Rozkmitanie m za lohu zni trenie medzi nstrojom (a do 60%) a obrobkom, skracuje strojn asy, odstrauje otrepy, u sstruenia vrazne zniuje drsnos povrchu (Obr. 2.6.2). Tmto spsobom sa obrbaj hlavne krehk materily.

Obr.12. Porovnanie drsnosti povrchu konvennho sstruenia (vpravo) a sstruenia za asistencie ultrazvuku (vavo)23

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 29

2.9

Monosti a vyuitie obrbania abrazvnym lom vodyVyuitie obrbania vodnm lom je vemi irok a pouva sa vo vea

odvetviach priemyslu. Medzi technologick monosti AJM patr rezanie, vtanie, sstruenie, frzovanie, gravrovanie ale aj letenie alebo zdrsovanie povrchov, ako aj obnaovanie elezobetnovch stavebnch kontrukci. Do irokho spektra obrbanch materilov patria okrem legovanch, nstrojovch, kalench ocel aj plasty, gumy, kompozity, sklolaminty, mramor, ula, zliatiny hlinku, titanu, medi a mnoho alch. V sasnosti sa rezanie vodnm paprskom vyuva aj k delaborovaniu pouitej muncie alebo kontaminiovanch ltok. WJM sa aplikuje aj pri odstraovan okuj poas valcovania plechu. Efektivita WJM sa v sasnosti zvyuje spojenm s CNC viacosmi stolmi, ktor s vybaven supportami pre ikm rezanie ktor umonuj rotciu a nklon rezacej hlavy.

Obr. 13. Aplikcia 5-osho AJM obrbania24 2.9.1 Sstruenie pomocou vodnho la Podstatou sstruenia vodnm lom je rotovanie obrobku a posvanie paprsku v axilnom smere vzhadom k ose obrobku. Radilnym posuvom sa zabezpeuje ber materilu. Tmto spsobom mono opracovva ako obrobiteln materily ako s laminty, keramika, kompozity, pieskovec a aie.AWJ sstruenm sa vyrbaj naprklad brsne kote.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 30

Obr. 14. Schma WJM sstruhu pri vrobe brsneho kota 1.Tryska, 2.Vysokorchlostn prd vody, 3.Obrobok, 4.Hbka rezu, 5.Udrovan vzdialenos, 6.Smer pohybu trysky, 7.Prieny smer prdu, 8.Sklovadlo, 9.Prevodovka, 10.Pohan prevod, 11.Prevodov reme, 12.Riadiace prevody, 13.Oton stl, 14.Platforma, 15.Hladina vody 25 2.9.2 Frzovanie a vtanie pomocou vodnho la Frzovanie sa vyuva vo vrobe zloito tvarovanch sast ako s formy odliatkov a rznych nstrojov na tvrnenie ale aj vrobky zo skla. Nejedn sa vak o delenie materilu, pri frzovan prechdza opakovane l po obrbanej ploche. Jedn sa o progresvnu metdu u vroby nstrojov na tvrnenie. Frzovanie zko navzuje na techniky gravrovania vyuvan vinou v umeleckej oblasti.26 Pomocou vtania vodnm lom sa obrbaj tako obrobiten materily, vta sa viacermi spsobmi a to stacionrnym, rotujcim paprskom alebo vyrezvanie stredu otvoru. V sasnom priemysle sa najastejie vyuva vtanie so stacionrnym lom a obrobkom(Obr 2.7.2).

Obr. 15 AWJ vtanie24

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 31

3

PREVDZKOV NRONOS NEKONVENNCH METDVhodnos aplikcie jednotlivch metd zvis hlavne na faktoroch ako s

investin nklady, cena nstrojov, cena spotreby energi, efektivita uberania materilu ale aj nklady spojen s prevdzkou. Napriek vym prevdzkovm nkladom a vym a investinm nkladom s astokrt prevdzkov nklady u najnronejch metd vaka rdovo rchlejm dosiahnutelnm reznm parametrom a tm pdom kratm strojnm asom ekonomickejie prve nekonvenn metdy.

3.1

Prevdzkov nronos LBMMedzi hlavn prevdzkov nklady u LBM patr28:

spotreba laserovho a reznho plynu (spotreba reznho plynu sa li v zvislosti na rezanej hrbke materilu a na druhu materilu), spotreba elektrickej energie(spotreba je spravidla vyia ako pri obrban plazmou alebo vodnm paprskom, (poadovan prkon sa pohybuje cca 60 kW),

vmena pokodench alebo opotrebovanch zrkadiel a ooviek, vmena pokodench alebo opotrebovanch trysiek, prevdzka odsvacch filtranch zariaden, vmena filtrov a podpernch lamiel pracovnho stola.

3.2

Prevdzkov nronos AWJMedzi hlavn nklady na prevdzku u AWJ patria:

nklady na abrazvo (napr. cena abrazva grant stoj v priemere 15 k/kg29, korund v priemere 40 k/kg29, korund ma oproti grantu vy rezn inok) nklady na abrazivo s aj pri ultrazvukovom obrban, spotreba elektrickej energie,

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 32

nklady na vmenu pokodenej alebo opotrebovanej trysky (ivotnos zvis na materile trysky, kvalite vody, druhu abrazva), nklady na vmenu vody (vodu treba filtrova, deionizova a zmkova, od kvality vody zvis ivotnos trysiek a preto je dleit aby bola kvalitn, voda mus ma nzku viskozitu k minimalizovaniu straty vkonu pri toku potrubm),

nklady na vmenu tesnen, nklady na prevdzku vysokotlakovej vodnej pumpy.

3.3

Prevdzkov nronost EDMMedzi hlavn nklady na prevdzku pri EDM patria: nklady na obnovu nstrojovch elektrd (navrhuje sa pre kad prpad samostatne, vroba elektrdy in cca polovicu z vrobnch nkladov, je dleit zvoli sprvny materil elektrdy a zhodnoti monosti a cenu vroby, rchlos opotrebenia zvis od teploty tavenia materilu, stupe opotrebenia sa hodnot poda opotrebenia rohov elektrdy),6 nklady na dielektrikum (pouva sa bu destilovan voda alebo petrolej), u elektrodrtovho rezania nklady na drt (odvja sa pomocou napnacieho mechanizmu).

3.4

Prevdzkov nronost CHMHlavn prevdzkov nklady s: nklady na vmenu pracovnej chemiklie, nklady na likvidciu pouitej pracovnej chemiklie, energetick nklady na prevdzku stroja, nklady na odmasovanie obrobku, masky.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 33

4

EKOLOGICK POSDENIE NEKONVENNCH METDNetradin metdy sa oproti konvennm metdam obrbania vyznauj

znanou enviromentlnou nronosou, pri prevdzke

vznikaj rzne

aerosoly, chemick zleniny, UV iarenie, je potreba likvidova elektrolyty, kyseliny, abrazva a mnoho dach negatvnych aspektov. Ekologick problematika v priemyselnej vrobe je v sasnej dobe oraz prsnejie rieen. Tto as sa zaober posdenm jednotlivch metd z environmentlnej strnky.

4.1

Ekolgia u technolgie WJMTto metda je zo vetkch metd najmenej environmentlne nron.

Okrem pouitho abrazva a odobranho materilu vo vode pri obrban nevznikaj kodliv zleniny. Pouit abrazvo je v v niektorch prpadoch vhodn recyklova a zni tak celkov nklady vroby. Pouit abrazvo je po procese rezania nepouiteln (rezn vlastnosti sa zachovvaj) a preto mus by zbaven neistt. Firma AQUArec PRO vyvinula zariadenie pre recyklciu abrazva, kde je pouit voda s abrazvom erpan do vibranho separtoru kde sa abrazvo oddeuje od vody, voda je po prefiltrovani znovu pouiteln a abrazvo po usuen putuje do separtora, kde sa oddel od neistt a je pripraven k optovnmu pouitiu. Zariadenie je mon namontova do systmu odkalovania rezacieho stola.31 Ako uvdza tdia Richarda Warda32, pouitie zariadenia pre recyklciu je vemi vhodn, ako aj z environmentlnej strnky, tak aj z ekonomickej. Pri 45 tonch pouitho abraziva sa za rok podarilo zrecyklova 30 t. Navye rezn vlastnosti recyklovanho abrazva sa vaka odlamovaniu kskov astc namiesto otupovania zvili a o 15 a 20% ako uvdza graf 4.1 o vedie k zveniu produktivity.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 34

Graf 1. Porovnanie recyklovanch abrazv vzhadom na drsnos povrchu33 FA: nov abrazvo, R-1: 1-krt recyklovan, R-II 2krt recyklovan, R-III: 3 krt recyklovan

4.2

Environmentlna nronos u EDMJednmi z najdoleitejch elementov u EDM s dielektrick tekutiny

ktor s environmentlne kodliv. Vkon rezania je pri pouit olejov znane vy ako u pouitia destilovanej alebo deionizovanej vody, pri pouit oleja vak okrem potreby likvidcie vznikaj aj nebezpen vpary ako s uhovodky, nitroaromatick zleniny, acetyln, etyln a daie. Ionizovan voda produkuje najmenej kodlivch ltok zo vetkch dielektrk. Na konci opercie vznikaj odpadov ltky (odobran materil z nstroja a obrobku, dielektrick kvapalina, pouit filtre). Zostatkov dielektrick olej je vysoko toxick, nie je recyklovaten a je potreba sa ho zbavi poda environmentlnych noriem, o prina alie nklady. Vrobcovia musia preto zvi pouitie konkrtnej tekutiny pri EDM i u deionizovanej vody, strojnho oleja, petroleja a alch pouvanych dielektrk.34 Okrem dielektrickch tekutn s environmentlnou zaou aj prachy ktor vznikaj pri vrobe nstrojovch elektrd z grafitu a medi. Prachov astice sa odstrauj pomocou filtranch zariaden.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 35

4.3

Ekologick nronost u LBMPri obrban laserom dochdza k taveniu materilu priom vznikaj

plynn spaliny (uhovodky, aldehydy at), aerosoly a prachy ktor negatvne vplvaj na pracovn prostredie, laserov stroje s vybaven odsvacmi zariadeniami a filtrami ktor minimalizuj zneistenie pracoviska tmito ltkami. aie nebezpen ltky vznikaj pri tepelnom rozklade ooviek laseru, pri pokoden treba oovku okamite vymeni.

4.4

Ekologick nronos u PBMPodobne ako u LBM vznikaj pri horen plynn spaliny, aerosoly a

prachov astice, okrem tch vak vznik aj kodliv UV iarenie. K odleniu tuhch emisi zo vzduchu vzniknutch pri delen materilu slia odsvacie filtre, ktor s uloen v blzkosti stroja a filtruj astice do vekosti 1m.

Obr. 16. Prklad filtranho odsvacieho zariadenia vrobcu Microstep35

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 36

4.5

Ekolgia chemickho obrbaniaChemick a fotochemick obrbanie je kvli pouitiu pracovnch

pracovnch kyseln a hydroxidov ako s HNO3, HF, NaOH, H2SO4 enviromentlne najnronejie. Po pouit sa musia kyseliny zlikvidova. Chemiklie sa mu uskladnova do uzatvorench kontajnerov, prpadne sa riedia a neutralizuj protolytickmi reakciami priom kyselina reaguje so silnou zsadou alebo vodou. Jednou z monost neutralizovania kyseliny H2SO4 je naprklad protolytick neutralizovanie pomocou hydroxidu sodnho (NaOH) ktor je zmiean s vodou priom sa pomaly pridva do kyseliny a km sa dosiahne neutrlne pH. Medzi aie protolytick reakcie patr disocicia a autoprotolza. Manipulcia s kyselinami si vyaduje pouitie ochrannch prostriedkov, pri kontakte obsluhy s kyselinou dochdza k popleniu, sasne dochdza k vyluovaniu aerosolov

4.6

Ekolgia obrbania ultrazvukomObrbanie ultrazvukom nepatr medzi environmentlne nron

technolgie, pouit abrazvo je mon recyklova ako bolo popsan v kapitole 4.1.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 37

ZVERlohou bakalrskej prce bolo zo vetkch aspektov posdi, zhrn a opsa netradin metdy obrbania materilov. V vodnej asti s popsan zkladn fyziklne princpy kadej z metd obrbania materilov. Prca vychdzala z preskmania dostupnej literatry s problematikou zameranou na modern metdy, ich sasn vyuitie a technologick monosti, vaka ktorm zskali dnes u nezastupiten miesto v strojrskej vrobe. Nekonvenn metdy patria medzi najprogresvnejie a ich podiel vo vrobe bude alej narasta. V kombincii s CNC a riadiacimi systmami s naprklad pri vysokorchlostnom laserovom dierovan strojn asy neporovnatelne kratie ako pri konvennch metdach. V sasnosti sa zvyuj monosti aplikcie vyuitm viac, a 6-osch systmov. aia z vhod je monos obrbania irokho spektra materilov ktor nies konvennmi metdami hospodrne obrobiten v kratch asoch a pri nich nkladoch. Kad firma, ktor chce aplikova jednu z netradinch metd mus zvi jednotliv ekonomick faktory, ako s cena stroja, alebo prevdzkov nklady, m sa zaober tretia as prce. V poslednej asti sa zaoberme ekologickm posdenm jednotlivch metd. V sasnosti sa vo svete neustle sprsuj normy, priom sa ttne orgny snaia zmierni negatvny vplyv techngii na ivotn prostredie. Odstraovanie, recyklcia a uskladovanie nebezpench ltok je pomerne finanne nron proces a preto je v sasnej dobe vemi dleit aby bola pozornos venovan aj tejto problematike. Z prieskumu bolo zisten e medzi environmentlne najnronejie technolgie patria chemick, laserov, elektroerozvne alebo plazmov, naopak medzi najistejie techngie patria tie, ktor vyuvaj k obrbaniu vodn paprsok priom je vhodn recyklova pouit abrazvum.

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 38

ZOZNAM POUITCH ZDROJOV1. Introduction of Unconventional Manufacturing Process. In CLASSIFICATION OF UNCONVENTIONAL MANUFACTURING PROCESSES [online]. [s.l.] : Newsagepublishers, 2004 [cit. 2011-04-05]. Dostupn z WWW: www.newagepublishers.com/. 2. MAKOV, Ildik. Progresvne technologie:Advanced methods of material removal. 1.vyd. Koice: Vienala, 2000 275 s. ISBN 80-7099-430-4 3. CNC Machines [online]. 2008 [cit. 2011-03-25]. Laser cutter. Dostupn z WWW: . 4. Technologie I: Technologie obrbn - 3.st [online]. Brno : Vysok uen technick v Brn, 2005 [cit. 2011-03-20]. Dostupn z WWW: . 5. Applications of LBM. In Laser beam machiningA review [online]. [s.l.] : [s.n.], 2007 [cit. 2011-03-21]. Dostupn z WWW: . 6. Nekonvenn metody obrbn. MM Prmyslov spektrum [online]. 2007, MM 2007 / 10, [cit. 2011-03-26]. Dostupn z WWW: . 7. Genereal Description of Electrochemical Machining. In Electrochemical Machining [online, 2004 [cit. 2011-03-27]. Dostupn z WWW: http://www.home-machine-shop.com/DownLoad/Electrochemical_Machining.pdf 8. Archivesmse.org [online]. 2007 [cit. 2011-05-02]. Chemical machining. Dostupn z WWW: . 9. Nptel [online]. 2005 [cit. 2011-03-28]. Ultrasonic Machining (USM). Dostupn z WWW: . 10. KRAJN, Zdenko Vodn l v praxi- WJM. Bratislava : EPOS, 2001. 384 s. ISBN 80-8057-091-4 11. BRYM, Radek. TRENDY VVOJE OBRBEN VODNM PAPRSKEM. Brno, 2008. 73 s. Bakalsk prce. Vysok uen technick v Brn. 12. Water jet cutting.India Abrasive water jet [online]., 2004 [cit. 2011-03-25]. Dostupn z WWW: . 13. Laser-cutting [online]. 2003 [cit. 2011-04-02]. Precision laser cutting. Dostupn z WWW: .

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 39

14. Obrbanie materilov. Strojrstvo extra [online]. 2007, 2, [cit. 2011-04-04]. Dostupn z WWW: . 15. Jenoptik [online]. Nemecko 2009 [cit. 2011-04-06]. Processing-systemslasermachines-automotive. Dostupn z WWW: . 16. ByStronic [online]. 2010 [cit. 2011-04-07]. Innovative top technology, highest productivity. Dostupn z WWW: . 17. POSSIBILITIES OF COST EFFECTIVE PLASMA CUTTING APPLICATION. In 16. Advanced Technologies for Developing Countries [online]. Chorvtsko : [s.n.], 2007 [cit. 2011-04-08]. Dostupn z WWW: . 18. JAKE, JAN. TRENDY POUIT ELEKTROEROZIVNCH TECHNOLOGI [online]. Brno, 2008. 54 s. Diplomov prce. Vysok uen technick Brno. 19. BARCAL, J. Nekonvenn metody obrbn. Praha VUT v Praze, Fakulta strojn, 1989. 122s. slo publikace: 6523 20. Wikipedia [online]. 2003 [cit. 2011-04-11]. Turbine blade. Dostupn z WWW: . 21. Odstraovn otep. MM Spektrum [online]. 2007, 10, [cit. 2011-04-12]. Dostupn z WWW: . 22. Mastercut [online]. 2006 [cit. 2011-05-02]. Electrochemical machining. Dostupn z WWW: . 23. Properties of Cutting Surface. In Ultrasonic Vibration-Assisted Cutting of Titanium Alloy [online]. Japonsko : Shizuoka Institute of Science and Technology, 2007 [cit. 2011-04-12]. Dostupn z WWW: . 24. Abrasive water jet (AWJ) drill. In A COMPARISON OF WATER JET, ABRASIVE JET AND ROTARY DIAMOND DRILLING [online]. [s.l.] : [s.n.], 1999 [cit. 2011-04-12]. Dostupn z WWW: . 25. An efficient method to profile and dress grinding wheels. In Abrasive water jet turning [online]. UK : Faculty of Engineering ,University of Nottingham, 2008 [cit. 2011-04-13]. Dostupn z WWW: .

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 40

26. Frzovn a gravrovn nekonvenn technologi AWJ. MM Spektrum [online]. 2007, 4, [cit. 2011-04-14]. Dostupn z WWW: . 27. Letn povrchu laserem. MM Spektrum [online]. 2009, 4/2009, [cit. 2011-0508]. Dostupn z WWW: . 28. Media.thefabricator.com [online]. 2007 [cit. 2011-05-08]. Laser maintanance. Dostupn z WWW: . 29. Piskovacky.cz [online]. 2008 [cit. 2011-05-08]. Syntentick Abraziva. Dostupn z WWW: . 30. Mechanism of chemical-assisted ultrasonic machining. In Chemical-assisted ultrasonic machining of glass [online]. USA : [s.n.], 2007 [cit. 2011-05-12]. Dostupn z WWW: . 31. Industrynet [online]. 2005 [cit. 2011-05-12]. Zazen pro recyklaci abraziva AQUArec PRO. Dostupn z WWW: . 32. Proven Application. In Waterjet abrasive recycling can slash operating costs [online]. USA : [s.n.], 2007 [cit. 2011-05-12]. Dostupn z WWW: . 33. Effect of recycling of abrasives on AFS. In A study on recycling of abrasives in abrasive water jet machining [online]. India : [s.n.], 2004 [cit. 2011-05-12]. Dostupn z WWW: . 34. EDM with gaseous dielectrics. In A review on the use of environmentallyfriendly dielectric fluids in electrical discharge machining [online]. Vek Britnia : [s.n.], 2003 [cit. 2011-05-12]. Dostupn z WWW: . 35. Microstep-group.com [online]. 2008 [cit. 2011-05-12]. Donaldson DFPRO. Dostupn z WWW: .

FSI VUT

BAKALSK PRCE

List 41

ZOZNAM POUITCH SKRATIEK A SYMBOLOV

Skratka/Symbol AWJ EDM ECM LBM CHM USM WJM PBM PCM Ra

Jednotka m

Popis obrbanie vodnm lom elektroerozvne obrbanie elektrochemick obrbanie obrbanie lom laseru chemick obrbanie ultrazvukov obrbanie obrbanie paprskom vody obrbanie lom plazmy fotochemick obrbanie stredn aritmetick hodnota drsnosti