-
1
ALATI ZA PROBIJANJE I PROSECANJE 1. Klasifikacija alata Podela
alata se moe vriti na razne naine. Jedna od moguih klasifikacija
alata je sledea: I- po konstruktivnim karakteristikama (nain voenja
pokretnog dela u odnosu na nepokretni) II- po tehnolokim
karakteristikama (vrsta i razmetaj operacija) III- po
eksploatacionim karakteristikama (nain pomeranja trake i sl.) I-
Tipovi alata prema konstruktivnim karakteristikama Osnovna podela
je na alate sa voenjem i alate bez voenja. A) Alati male tanosti:
a) otvoreni tip alata bez voenja za probijanje ili prosecanje
velikih ili grubih delova iz debelog materijala u maloserijskoj
proizvodnji (sl.3.a) b) otvoreni sa nepokretnim skidaem za
probijasnje ili prosecanje manjih delova iz debelog materijala u
maloserijskoj proizvodnji (sl.3.b) c) otvoreni sa elastinim skidaem
za probijanje ili prosecanje tankih materijala (sl.3.c) B) Alati
srednje tanosti: d) sa ploastim voenjem za prosecanje i probijanje
malih delova u serijskoj proizvodnji (sl.3.d) C) Alati visoke
tanosti: e) sa stubnim voenjem za prosecanje i probijanje,
savijanje i izvlaenje tanih delova u serijskoj i visokoserijskoj
proizvodnji (sl.3.e) f) direktno vonje prosekaa po veem preniku
(retko se primenjuje kod sloenih oblika prosekaa) (sl.3.f) Najee se
primenjuje stubno voenje sa cilindrinim povrinama (sl.3.e). II-
Podela alata po tehnolokim karakteristikama a) Jednostavni alati za
prosecanje (Sl.1) b) Jednoseni (Sl.2) i vieseni alati za probijanje
c) Kombinovani alati za uzastopne operacije seenja (Sl.5) d)
Kombinovani alati za objedinjene opracije (Sl.6.1, sl.6.2) Mogue je
i objedinjavanje raznorodnih operacija, kombinovanje razdvajanja i
oblikovanja (npr. probijanje i proirenje, prosecanje i izvlaenje).
Svi sastavni elementi alata mogu se podeliti na 2 osnovne i 1
pomonu grupu. Delovi tehnoloke namene direktno uestvuju u izvoenju
tehnolokih operacija i dolaze u kontakt sa materijalom. Ovi delovi
se mogu podeliti u 3 podgrupe: a) radni elementi (probojci,
prosekai, matrice i sl.) b) delovi za lokaciju (grninici, boni
noevi, voice i sl.) c) delovi za dr`anje i uklanjane komada (drai,
skidai, izbacivai) Delovi konstrukcijskog karaktera dre sve
elemente u jednoj celini. To su: a) oslonci i drai (ploe, rukavci,
graninici) b) delovi za voenje (stubovi, aure, ploe za voenje i
sl.) c) stezni i ostali delovi (vijci, ivije, opruge) Pomona grupa
delova pretvara vertikalno u horizontalno kretanje.To su posebni
mehanizmi sa klinom i strmom ravni.
-
2
Sl.1. Prosecanje Sl.2. Probijanje
Sl.3 Voenje alata Sl.4. Alat za prosecanje III U pogledu
eksploatacije, tj. pomeranja i odvodjenja materijala mogue je
uvesti podelu po: a) nainu pomonog kretanja i dranju materijala, b)
nainu odvoenja gotovih delova, c) nainu odvoenja otpatka.
-
3
Sl. 5. Kombinovani alati za uzastopne operacije
-
4
Sl.6.1. Kombinovni alati za objedinjenu obradu
-
5
Sl.6.2. Kombinovani alati za objedinjenu obradu Na slikama 7, 8
i 9 detaljnije su pokazane su konstrukcije kombinovanih alata za
operacije probijanja, prosecanja i dubokog izvlaenja.
-
6
Sl.7 Kombinovani alat za prosecanje i probijanje
Sl.8. Alat za uzastopnu obradu probijanjem i prosecanjem
Sl.9. Kombinovani alat za objedinjene operacije prosecanja i
dubokog izvlaenja
-
7
2. Osnovni elementi i funkcionisanje alata za prosecanje i
probijanje Tipian predstavnik alata za prosecanje (i probijanje)
prikazan je na sl.4. Alat spada u grupu alata sa ploastim voenjem.
Ploa slui za vodjenje i za skidanje trake sa noa. Meuploa prima
silu (pritisak) od noa i tvrdo je kaljena. Ploe 4,5 i 6 se povezuju
vijcima, a meusobni poloaj tih ploa u odnosu na osu alata odreuju
ivije (ima ih najmanje 2). Pozicija 8 se odnosi na nosa alata (ep),
kojiim se gornji deo alata vezuje za pritiskiva prese. Privrivanje
gornjeg dela alata za ptiskiva prese je pokazano na sl.10. Prosekai
se rade najee od legiranog elika 3848, 4150 , 4650. Vrh prosekaa se
raskiva i ire elo se oslanja na kaljenu meuplou od 3840. Osnovne
ploe su od mekog elika 0545 . Na sl. 11. pokazan je alat za
uzastopnu obradu 4 delova oblika podloki. U prvoj fazi vri se
probijanje etiri otvora prenika 10 mm, a u sledeem prosecanje etiri
komada prenika 19,5 mm. Glavne pozicije: 5-korani no, 4-no za
probijanje, 3-no za prosecanje sa lovcem otvora, 15-vodjica
trake.
Sl.10 Privrivanje gornjeg i donjeg dela Sl.11.Alat za uzastopnu
obradu probijanjem alata za presu i prosecanjem 3. Zazori i
tolerancije izrade alata Uobiajena su dva oblika matrice, sa
cilindrinim, odnosno koninim otvorom, sl.12. .
-
8
Izmeu prosekaa (probojca) prenika (dp) i prstena za prosecanje
(matrice) prenika (dM ) postoji zazor (z ) : z = dM - dP Zazor
bitno utie na proces razdvajanja i kvalitet proseenog (probijenog )
komada. Zazor nema stalnu vrednost, ve zavisi od stanja istroenosti
alata i vremenom se poveava. Za odreivanje zazora postoji vie
preporuka, kao na primer : - za eline limove z = ( 0.03-0.06 ) ; s
3 mm - za uobiajeni kvalitet razdvojenih povrina z = ( 0.02-0.04 )
; s 3 mm - za bolji kvalitet razdvojenih povrina z = ( 0.06-0.08 )
; s < 10-25 mm - za bolji kvalitet razdvojenih povrina Uvek je
bolje birati zazor na donjoj granici raunajui da e se habanjem
alata isti poveavati. Mali zazor je uvek lako poveavati (brusi se
proseka ili matrica) . Proraun tolerancija 1)Probijanje. Pri
probijanju otvora, dimenzije probojca odgovaraju najveem doputenom
preniku otvora, a dimenzije matrice uveavaju se za iznos zazora:
zdpdM += Za dimenzionisanje alata merodavna je maksimalna dimenzija
komada: Dmax=D+ gde je:
-izradna tolerancija komada D-prenik otpatka Meri Dmax odgovara
mera probojca : dP=Dmax =D+ a probojac se troi u podruju do
vrednosti D dM=dP+z=( D+ )+z
2)Prosecanje. Pri prosecanju delova ija spoljna kontura treba da
ima odreene dimenzije, treba da tim dimenzijama odgovara otvor
matrice. Dimenzija matrice omoguava izradu najmanje dimenzije
komada, a proseka ima meru umanjenu za iznos zazora: zdd Mp =
Dmin=D- D-prenik komada dM=Dmin=D- dP=dM-z=(D-) -z
Za dimenzionisanje alata merodavan je minimalni prenik komada.
Troenje prstena ide na raun izrade tolerancije . Najee tanost
izrade alata je za 3 kvaliteta bolja od tanosti izrade predmeta.
Ako komad nije tolerisan onda je u kvalitetu IT 11. Tolerancije
izrade no`a i matrice su najee H7/h6 i H8/h7. 4. Proraun i
konstrukcija alata 4.1.Matrica za prosecanje i probijanje Najee se
koristi oblik 1, sl.12. Ovaj oblik omoguava otrenje bez promene
osnovne mere. Za varijantu 2 otrenjem se poveava osnovna mera ima
se smanjuje tanost. Za varijantu 3 komad se izbacuje navie. Kod
komplikovanih delova, kao i kod delova bez radijusa matrice se rade
kao viedelne - iz segmenata.
-
9
Za manje optereene matrice koriste se materijali 6441, 4146 a za
najoptereenije 4150, 6450. Uvek se matrice kale do tvrdoe 60-65
HRC, a zatim se vri poputanje. Kod dugih ili velikih kontura
razdvajanja koristi se i navarivanje reznih ivica kvalitetnim
materijalima . Matrice su najee optereene na savijanje. Debljina
ploe za prosecanje se odre|uje prema preporuci: cbasH )7.0510( +++=
, mm gde je: a, b- dimenzije konture prosecanja, mm
Rm (MPa) 800 400 250 120
c 1,3 1 0,8 0,6
e=(1012 ) +0.8H , mm - irina ruba ploe 75.0=S < doz gde je:
F- sila razdvajanja l- duina oslanjanja matrice (koja uestvuje u
savijanju )
Sl.12 Konstrukcija matrica Sl.13. Brzo izmenljivi probojci
-
10
4.2. Prosekai i probojci Oblik poprenog preseka prosekaa zavisi
od konfiguracije radnog predmeta. Da bi se izbeglo ispadanje iz
draa (pomone ploe) isti se izvode sa zadebljanjem na jednom kraju
pri emu su mogui razliiti oblici proirenja (konusi), a mogue je
osiguranje obezbediti izalivenom plastikom. Prosekai i probojci
rade se od legiranih alatnih elika. Obino se kale do polovine
du`ine, a drugi deo se termiki poputa (kako bi se sauvalo svojstvo
ilavosti). Tanki probojci prenika do 5 mm izvode se sa ojaanjem
(sl. 14.).
Kriterijum za postavljanje meuploe:
pFA
Fd
pd
= = < =4 2502 (MPa) Ako je p
-
11
Proraun na izvijanje:
U zavisnosti od geometrije prosekaa i oblika ukljetenja izvedeni
su i razliiti izrazi za kritinu duinu . Npr. za okruglu i slobodnu
konturu (prenika d):
l ds M
max = 913
SM=M (MPa ) Ukoliko je no ukljeten (voenje kroz plou), uveava se
kritina duina:
l max=2,8 lmax Za probijanje svih materijala sa SM 300 MPa mora
da bude zadovoljeno: d s . Ako to nije sluaj konstrukcija alata je
veoma sloena. 4.3. Elementi za skidanje komada i otpatka Nakon
zavretka procesa probijanja ili prosecanja radni komad i otpadak se
zadravaju ili na prosekau (probojcu) ili na matrici to zavisi od
konfiguracije dela i konstrukcije alata. Sila skidaa je jednaka:
FSK=CS F gde je: F- sila razdvajanja CS- koeficijent skidanja
(cS=0.060.15) Ako se komad pritiskuje kroz otvor matrice: Fp=n Cp F
Cp=0.050.10 n
hs= - broj komada koji se istovremeno nalaze u cilindrinom delu
matrice
Ako se deo izbacuje: Fizv=Ci F Ci=0.070.14
Kod velikih alata kao skida najee se koristi ploa, koja slui i
za voenje trake. Kod pokretnih skidaa najee se koristi akumulirana
energija opruge (zavojne, spiralne, od gume, itd). Ponekad su
elementi izbacivaa smeteni u maini (opruni i pneumatski elementi
smeteni u stolu maine), tj. u pritiskivau- tzv. izbijai (poluni
sistemi). 4.4. Elementi za voenje alata Gornji deo alata je privren
za pritiskiva, a donji za sto prese. Pouzdano vo|enje gornjeg dela
u odnosu na donji ne moe obezbediti maina. Tanost rada otvorenih
alata zavisi direktno od tanosti sklopa pritiskiva - voica alata.
Prelaz od otvorenih do zatvorenih alata predstavljaju sa ploom za
voenje. Najbolje, ali najskuplje reenje su alati sa stubnim
vo|enjem. Vo|ice se montiraju u donjoj ploi i nepokretne su.
Izvlaenje stubova se spreava prstenastim osiguraem ili vijkom. Mogu
je razliit razmetaj stubova (sl.15): a) dijagonalni raspored b)
raspored u osi, bono c) raspored u osi Postolja alata sa voicama su
standardni i mogu se naruivati preko kataloga. Pri izmeni
proizvodnog programa moe se menjati samo sklop izvrnih elemenata, a
zadrati postolje i voice.
-
12
Stubne voice se rade od ugljeninih elika za cementaciju 1120 i
1220. Nakon termike obrade (cementacija i kaljenje) voice se bruse
sa merama u strogim izradnim tolerancijama: H7/h6-tolerancija izmeu
stuba i aure H7/p6-tolerancija izmeu stuba i donje ploe i aure i
gornje ploe
Sl.15. Razliite konstrukcije postolja alata
Sl.16. Voenje sa etiri i dva stuba Sl.17. Voenje sa aurama sa
kuglicama . Da bi se obezbedila saosnost elemenata alata buenje
svih otvora vri se u sklopu (npr. gornja i donja ploa kod izrade
radnih otvora i otvora za voice; matrica i donja ploa kod izrade
radnih otvora i otvora za ivije i vijke), odnosno na koordinatnim
builicama. Namena lebova u auri je da zadre mazivo aure za voenje
se mogu raditi od livenog gvoa, SL 14SL 22, ugljeninih elika za
cementaciju 1120, 1220, kao i od livene btonze PCuSn20 za tane
alate i dui vek trajanja. Gornje i donje ploe se kod manjih alata
rade od ugljeninih konstrukcionih elika 0545 0745, a kod veih i
sloenijih alata od livenog gvoa i to SL 14SL 30.
-
13
Vo|ice se postavljaju na to veem rastojanju jedna od druge (2,
3, 4, voice). Pri skladitenju, da ne bi pri sputanju gornjeg dela
dolazilo do oteenja alata stubovima se postavljaju distantne aure.
Mnogi elementi alata su standardizovani (stubne voice, gornja i
donja ploa, aure) i nalaze se u katalozima pojedinih firmi. Za
najkvalitetnije voenje se koristi stubno kugliasto voenje (sl.
17).
Sl.18 Konstruktivni izgled voica i aura 4.5. Graninici Posle
svakog radnog hoda pritiskivaa prese trebalo bi da traka zauzme
pravilan poloaj u odnosu na matricu. Zato se u alat ugrauju posebni
elementi za ograniavanje veliine pomeranja trake (kod runog
pomeranja). Najjednostavniji graninik je ep postavljen na matrici,
na koji se oslanja ivica prethodno proseenog otvora, prema
sl.19.
Sl.19. Granienje epom Sl.20. Granienje koranim noem
Kod kombinovanih alata za uzastopno probijanje i prosecanje gde
se zahteva vea tanost koriste se granini noevi, tj. korani
probojci, sl.20. irina noa odgovara koraku alata. Nedostatak
ovakvog granienja je vei utroak materijala.
-
14
Sl.21. Razliite konstrukcije graninika
Kod kombinovanih alata graninik se esto ugrauje u skida trake
(potapajui graninik)- sl.21.3. Slian sistem je na sl.21.4.
Granienje je mogue postavljanjem graninika u ploi za voenje (traka
se gura napred, a zatim se vrati unatrag do graninika ). Kod
graninika za brzo pomeranje (sl.21.5) posle obavljenog granienja
vri se prosecanje mosta ime se omoguava pomeranje trake bez
podizanja. Automatizacija radnog postupka obuhvata: - pomeranje
trake ili dotur komada u radnu zonu - skidanje i transport otpatka
- izbacivanje komada iz radne zone alata Korienjem mehanizma za
automatsko pomeranje trake postie se bolje iskorienje maina. Ovi
ureaji mogu biti razliito realizovani (na samom alatu, na presi,
ili kao nezavisni posebni ureaji). 4.6.Voice materijala Na sl.4 i
sl.11. pokazane su uobiajene voice trake u sklopu ploe za voenje,
odnosno ispod ploe, ime se osigurava sredinji poloaj trake u odnosu
na rezne ivice prosekaa i matrice. Umesto dugih prizmatinih tapova,
voenje se moe obezbediti na uproen nain, uz pomo 4 cilindrina
epia.
Visina voice zavisi od debljine lima:
-
15
h = 2 s+2 , mm irina voenja, obezbeuje slobodno pomeranje
trake:
A = B+2 z gde je: B- irina trake z- zazor (iz preporuka). 5.
Privrivanje alata na presi Donji sklop alat se postavlja ili
direktno na sto prese ili na steznu plou koja je povezana sa stolom
prese. U ploama su ukopani T lebovi, a pritezanje se ostvaruje
odgovarajuim vijcima, sl.10. Stezni elementi (ape) mogu biti
razliite konstrukcije kao npr: stepenasti, sa podmetaima (sl. 23).
Novije maine imaju automatizovane hidrauline stezae, ime se bitno
smanjuje vreme zamene alata. Brzo postavljanje alata ostvaruje se
odgovarajuim lebovima na alatu i epovima -cilindrinim osloncima u
stolu prese (sl.22).
Sl.22. Centriranje alata Sl.23. Privrovanje alata za sto
prese
Gornji deo alata se preko cilindrinog rukavca vezuje sa
pritiskivaem prese. Osiguranje se realizuje vijcima. ep za
privrivanje se vezuje sa gornjom ploom preko navoja ili posebnim
vijkom (sl.2.3). Dimenzije epova su standardne. Neophodno je
obezbediti da se osa rukavca poklopi sa sreditem dejstva svih sila
prosecanja i probijanja (poloaj rezultante) kako bi se izbeglo
ekscentrino optereenje alata i njegovo brzo troirenje (naroito
elemenata za vo|enje). Sredite sila se odre|uje po poznatim
obrascima za te`ite konture iz statike.
XF x
F
i i
n
i
n=
1
1
YF y
F
i i
n
i
n=
1
1
Fi=Li s SM gde je: SM-smicajna vrstoa
-
16
xi,yi-tekue koordinate pojedinih kontura razdvajanja Li-du`ine
tih kontura X,Y-koordinate rezultujue sile, tj. koordinatne ose epa
za privrivanje 6. Dobijanje kvalitetnih povrina pri prosecanju Zbog
prirode procesa razdvajanja vrlo je teko konvencionalnim postupcima
obrade dobiti kvalitetnu povrinu razdvajanja (faze gnjeenja, pojave
pukotine i smicanje). Postoji vie naina za dobijanje kvalitetnih
povrina pri prosecanju. Kvalitet povrine najvie zavisi od
geometrijskih karakteristika alata, maine, svojstava materijala,
kvaliteta povrine materijala. Kvalitetne povrine mogue je dobiti:
1) naknadnom obradom (ienje, kalibrisanje, "brijanje") 2)
jedinstvenom operacijom preciznog (finog) prosecanja Osnovna ideja
postupka finog (preciznog) prosecanja je ostvarivanje visokog bonog
pritiska u zoni razdvajanja (naponsko stanje svestranog pritiska)
kako bi se zona smicanja rairila po itavom preseku. U materijal se
utiskuje rebro (greben) , koje u zoni razdvajanja obezbe|uje
dodatni pritisak, sa geometrijom prema sl.24.
Sl.24.Geometrija rebra koje se utiskuje Ova obrada se moe
izvoditi iskljuivo na mainama trostrukog dejstva. Ta dejstva su
(prema sl.25): dejstvo dra, prosekaa i pridrivaa. Alati za ovu
obradu se praktino rade sa nultim zazorom. Alati su redovnosa
kugliastim vo|enjem, komplikovani su za izradu i skupi . Na sl.26
dat je crte alata za fino prosecanje sa nepokretnim prosekaem, a na
sl.27. pokazan je primer uporeenja klasine i napredne tehnologije
finog razdvajnaja pri izradi lananika za bicikl.
-
17
Sl.25. Faze pri obradi finim razdvajanjem Sl.26. Alat za fino
prosecanje
Sl.27. Uporeenje tehnologija i klasinog i finog razdvajanja
-
18
LITERATURA
1. Musafija B., Obrada metala plastinom deformacijom, Svjetlost,
Sarajevo, 1988. 2. Devedi B., Plastinost i obrada metala
deformisanjem, Nauna knjiga, Beograd, 1992. 3.Waller J., Press
Tools and Presswork, Portcullis Press, Bristol, 1978. 4. Romanovski
V. P., Spravonik po holodnoj tampovke, Mainostrojenije, Leningrad,
1979. 5. S.Kalpakjian, Manufacturing Process for Engineering
Materials, Adison-Wesley P.C., 1997. 6. K.Lange, Handbook of Metal
forming, Mcgrow-Hill Book Company, New York, 1995. 7.
www.amada.co.uk 8. www.lvdgroup.com 9. www.metalstampingdies.com
10. www.tooling.com 11. www.trumph.com