DOLOČANJE TEHNOLOGIJE POOBDELAVE LASERSKO
TALJENIH KOBALT-KROMOVIH ZLITIN Diplomsko delo
Študent: Blaž SOBOČAN
Študijski program: visokošolski strokovni študijski program 1. stopnje Strojništvo
Smer: Proizvodno strojništvo
Mentor: red.prof.dr. Franci ČUŠ
Somentor: dr. Tomaž IRGOLIČ
Maribor, september 2016
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
I
I Z J A V A
Podpisani Sobočan Blaž, izjavljam, da:
je diplomsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,
da je predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli
izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,
da so rezultati korektno navedeni,
da nisem kršil-a avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,
da soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet ter
Digitalni knjižnici Univerze v Mariboru, v skladu z Izjavo o istovetnosti tiskane in
elektronske verzije zaključnega dela.
Maribor,_____________________ Podpis: ________________________
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
II
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Franciju Čušu
in somentorju asistentu dr. Tomažu Irgoliču za pomoč
in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.
Posebna zahvala gre tudi staršem, ki so mi omogočili
študij in mi stali ob strani.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
III
DOLOČANJE TEHNOLOGIJE POOBDELAVE LASERSKO TALJENIH KOBALT-KROMOVIH ZLITIN
Ključne besede: kobalt kromova zlitina, poobdelava, lasersko taljenje
UDK: 621.914.2:669.225(043.2).
POVZETEK
Temelj diplomske naloge, je bilo določanje tehnologije poobdelave lasersko taljenih kobalt-
kromovih zlitin. Skozi študije različnih poobdelav, kot so brušenje, struženje, poliranje,
frezanje, smo se odločili, da se poglobimo v postopek frezanja ter ugotovimo, kakšni
parametri in orodja so najbolj primerni za poobdelavo kobalt-kromovih zlitin, narejenih s
pomočjo 3D tiskanja. V samem začetku testiranj smo hoteli preizkusiti lastnosti HSS frezalnih
orodij, vendar pa smo takoj po prvih dveh testih ugotovili, da je nadaljevanje v tej smeri
brezpredmetno, saj je bila obraba orodja enostavno prevelika. Nadaljnja testiranja so
temeljila na orodjih iz karbidne trdine. Tu se je skozi teste izkazalo, da so takšna orodja
primerna za poobdelavo kobalt-kromovih zlitin, saj ob ustreznih nastavitvah rezalnih
parametrov ni bilo pretirane obrabe. Tako sklepamo, da so tovrstna orodja ekonomsko in
praktično upravičena za poobdelave kobalt-kromovih zlitin.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
IV
DEFINITION OF MACHINING TECHNOLOGY FOR POST-PROCESSING LASER
MELTID COBALT-CHROMIUM ALLOYS
Key words: cobalt-chromium alloy, re-machining, laser melting
UDK: 621.914.2:669.225(043.2).
ABSTRACT
The basis of diploma thesis is to determine post-processing technology of selective laser
melting cobalt-chromium alloys. Through the study of various post-processing processes such
as grinding, turning, polishing, milling, we decided to radically study just milling process of
selective laser melting cobalt-chromium alloys in diploma thesis. At the beginning of testing,
properties of HSS milling tools were tested. It was found out soon after two experiments, that
testing with HSS cutting tools is ineffective because tool wear is too great. Because of that
further cutting tests were carried out with carbide end mills. It was found out through the
tests, that carbide cutting tools are more appropriate for post-processing of selective laser
melting cobalt-chromium alloys. By the appropriate setting of the cutting parameters tool
wear is not so great. To sum up it can be infer from our milling results that carbide cutting
tools are economically and practically justifiable for post-processing of selective laser melting
cobalt-chromium alloys.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
V
KAZALO
1 UVOD ........................................................................................................................ 1
1.1 Metode in reševanje dela ............................................................................................ 2
1.2 Cilji diplomske naloge .................................................................................................. 2
1.3 Dodajanje materiala ..................................................................................................... 3
1.4 Primerjava 3D tiskanja s klasično proizvodnjo ............................................................ 5
1.5 Trenutna velika neučinkovitost ................................................................................... 5
1.6 Prednosti 3D tiska ........................................................................................................ 6
1.7 Metode odvzemanja materiala .................................................................................... 7
1.8 Ulivanje ali brizganje .................................................................................................... 8
1.9 Prednosti 3D tiska ........................................................................................................ 8
2 ZLITINA KOBALT -KROM ........................................................................................... 11
2.1 Zgodovina ................................................................................................................... 11
2.2 Pridobivanje ............................................................................................................... 11
2.3 Lastnosti ..................................................................................................................... 12
2.4 Mikrostruktura ........................................................................................................... 12
2.5 Uporaba ..................................................................................................................... 13
2.6 Industrija .................................................................................................................... 13
2.7 Cr-Co .......................................................................................................................... 13
3 IZDELAVA IZDELKA ................................................................................................... 15
3.1 Izdelava CAD/CAM dokumentacije ............................................................................ 15
4 POTEK OBDELAVE .................................................................................................... 17
5 TESTI Z OBODNIM FREZANJEM ................................................................................. 29
6 ANALIZA ODREZKOV ................................................................................................ 37
6.1 Potek priprave odrezkov na mikroskopsko analizo ................................................... 37
7 DISKUSIJA REZULTATOV ........................................................................................... 39
8 SKLEP ....................................................................................................................... 42
9 VIRI .......................................................................................................................... 43
PRILOGA 1: PROGRAM ZA ČELNO FREZANJE ..................................................................... 44
PRILOGA 2: PROGRAM ZA OBODNO FREZANJE ................................................................ 46
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
VI
KAZALO SLIK
Slika 1.1: 3D tiskalnik [2] ............................................................................................................. 1
Slika 1.2: Klasični tiskalnik [2] ..................................................................................................... 1
Slika 1.3: Spajanje slojev FDM [4] ............................................................................................... 3
Slika 1.4: Lepljenje prahu z laserjem [7] ..................................................................................... 4
Slika 1.5: Čelada, izdelana s 3D tiskalnikom [5] .......................................................................... 4
Slika 1.6: Modeli, izdelani s 3D tiskalnikom [5] .......................................................................... 4
Slika 1.7: Razvoj izdelka (avtor: Blaž Sobočan) ........................................................................... 6
Slika 1.8: Faze življenjskega cikla izdelka (avtor: Blaž Sobočan) ................................................. 7
Slika 2.1: Zobni mostovi in zobne krone ................................................................................... 11
Slika 3.1: CAD model izdelka..................................................................................................... 15
Slika 3.2: CAD model testnega kosa pred obdelavo ................................................................. 16
Slika 4.1: Merilna naprava Zoller .............................................................................................. 17
Slika 4.2: Prikaz meritve v delovnem oknu naprave ................................................................. 18
Slika 4.3: 5- osni frezalni stroj SPINNER VC 750 [9] .................................................................. 19
Slika 4.4: Programirana pot orodja pri čelnem frezanju .......................................................... 21
Slika 4.5: Površina obdelana s čelnim frezanjem ..................................................................... 21
Slika 4.6: Obrabljeno frezalo..................................................................................................... 21
Slika 4.7: Graf obrabe HSS orodja pri čelnem frezanju ............................................................ 22
Slika 4.8: Graf obrabe HSS orodja ob dotiku frezala ob obdelovanec ...................................... 23
Slika 4.9: Dotik orodja ob obdelovanec .................................................................................... 24
Slika 4.10: Nastala površina ob dotiku ..................................................................................... 24
Slika 4.11: Orodje iz karbidne trdnine ...................................................................................... 25
Slika 4.12: Obdelana površina .................................................................................................. 25
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
VII
Slika 4.13: Orodje po obdelavi .................................................................................................. 25
Slika 4.14: Orodje pred obdelavo ............................................................................................. 25
Slika 4.15: Graf obrabe orodja iz karbidne trdine pri čelnem frezanju .................................... 26
Slika 4.16: Graf obrabe HSS orodja pri obodnem frezanju....................................................... 28
Slika 4.17: Orodje po obdelavi .................................................................................................. 28
Slika 4.18: Orodje pred obdelavo ............................................................................................. 28
Slika 5.1: Obodno frezanje 1 ..................................................................................................... 29
Slika 5.2: Obodno frezanje 2 ..................................................................................................... 29
Slika 5.3: Obodno frezanje prve površine ................................................................................ 30
Slika 5.4: Graf obrabe orodja pri obodnem frezanju prve površine ......................................... 30
Slika 5.5: Odrezki pri globini rezanja 0,8 mm ........................................................................... 31
Slika 5.6: Odrezki pri globini rezanja 0,4 mm ........................................................................... 31
Slika 5.7: Obodno frezanje druge površine .............................................................................. 32
Slika 5.8: Graf obrabe orodja pri frezanju druge površine ....................................................... 33
Slika 5.9: Obodno frezanje tretje površine ............................................................................... 34
Slika 5.10: Graf obrabe orodja pri frezanju tretje površine ..................................................... 34
Slika 5.11: Obodno frezanje četrte površine ............................................................................ 35
Slika 5.12: Graf obrabe orodja pri frezanju četrte površine ..................................................... 36
Slika 6.1: Zbiranje odrezkov v kavni filter ................................................................................. 37
Slika 6.2: Odrezki pri globini 0,8 mm ........................................................................................ 38
Slika 6.3: Odrezki pri globini 0,4 mm ........................................................................................ 38
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
VIII
KAZALO PREGLEDNIC
Tabela 2.1: Lastnosti zlitine [8] ................................................................................................. 14
Tabela 3.1: Specifikacije stroja ................................................................................................. 15
Tabela 4.1: Specifikacije stroja Zoller Smile 400 ...................................................................... 17
Tabela 4.2: Orodje Ø 6 mm ...................................................................................................... 18
Tabela 4.3: Orodje Ø12 mm ..................................................................................................... 19
Tabela 4.4: Specifikacije stroja Spinner VC 750 ........................................................................ 20
Tabela 4.5: Obraba HSS orodja pri čelnem frezanju ................................................................ 22
Tabela 4.6: Graf obrabe HSS orodja ob dotiku frezala ............................................................. 23
Tabela 4.7: Obraba orodja pri čelnem frezanju z orodjem iz karbidne trdine ......................... 26
Tabela 4.8: Obraba HSS orodja pri obodnem frezanju ............................................................. 27
Tabela 5.1: Obraba orodja pri obodnem frezanju prve površine ............................................. 29
Tabela 5.2: Obraba orodja pri frezanju druge površine ........................................................... 32
Tabela 5.3: Obraba orodja pri frezanju tretje površine ............................................................ 33
Tabela 5.4: Obraba orodja pri frezanju četrte površine ........................................................... 35
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
IX
UPORABLJENI SIMBOLI
𝐵 toplotna prevodnost
𝐿 karakteristična dolžina (v našem primeru velikost zrna)
𝐻𝐵 trdota po Brinellu
𝐴𝑟 kontrakcija izmerjena pri enoosnem nateznem preizkusu
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
X
UPORABLJENE KRATICE
CAD Computer Aided Design
CAM Computer Aided Manufacturing
FS Fakulteta za strojništvo
FDM Fused Deposit Modeling
ABS Akrilonitril butadien stiren
PLA Poliaktična kislina
HSS High-speed steel
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
1
1 UVOD
Današnji 3D tiskalniki z dodajanjem materiala (aditivna proizvodnja, angl. Additive
Manufacturing) prevedejo računalniški model predmeta v zaporedje zelo tankih plasti, nato pa
te predmete zgradijo, plast za plastjo. V tem pogledu se 3D tiskalniki ne razlikujejo veliko od
družinskega tiskalnika, ki ga uporabljamo za tisk dokumentov, le da je v tem primeru dodana
še tretja dimenzija. Podobno, kot se dokumenti lahko delijo po spletu in urejajo v
računalniških programih, danes velja tudi za 3D predmete – dizajni in virtualni 3D modeli se
lahko delijo, pošiljajo po e-pošti in so nato natisnjeni v fizične predmete [1].
Slika 1.1: 3D tiskalnik [2]
Slika 1.2: Klasični tiskalnik [2]
Namen naloge je bil raziskati ustrezno mehansko poobdelavo kosov. Možne so naslednje
vrste poobdelave: brušenje, frezanje, poliranje, peskanje. V samem začetku dela, smo preučili
posamezno vrsto poobdelave, kakšne so natančnosti, raziskali smo tudi postopke kako se
dejansko izvede posamezna poobdelava. Zanimala nas je tudi cena za posamezno vrsto
poobdelave, saj je to dandanes zelo pomembno v vsakem proizvodnem procesu. V večini
primerov je prav cena tista, ki odloča, katera obdelava bo dobila prednost v proizvodnji. Po
preučitvi vseh zahtevanih parametrov sem se odločil, da bo frezanje postopek, s katerim bom
obdelal 3D natisnjene kose iz kobalt kroma. Raziskava je pokazala, da je to postopek, ki je
ekonomičen ter najbolj vsestransko uporaben, saj lahko obdelujemo izdelek po petih različnih
koordinatnih oseh.
Frezanje je prekinjen konvencionalni večrezilni postopek obdelave prizmatičnih in različnih
profilnih obdelovancev. Glavno gibanje je vrtilno gibanje orodja- frezala. Podajalno gibanje je
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
2
premočrtno ali krivočrtno, in ga v največ primerih opravlja obdelovanec. V redkih primerih je
orodje odvisno od vrste postopka in izvedbe stroja [3].
1.1 Metode in reševanje dela
Pri izdelavi diplomske naloge smo se osredotočili na naslednje metode:
- osnovna gradiva za diplomsko delo smo našli v Univerzitetni knjižnici v Mariboru, v
Knjižnici tehničnih fakultet, nekaj gradiva pa smo našli tudi po različnih spletnih straneh,
- za izdelavo testnega kosa smo uporabili stroj za selektivno lasersko sintranje, ki je v lasti
podjetja 3D MED d.o.o. Obdelava kosa pa je potekala v prostorih podjetja USOL d.o.o na
frezalnem stroju Spinner VC 750,
- programsko opremo SolidWorks pa smo uporabljali za vse CAD/CAM modele,
- v prostorih Katedre za proizvodno strojništvo, smo na stroju Zoller smile 400 izmerili
geometrijo novih ter obrabljenih rezalnih robov orodij.
1.2 Cilji diplomske naloge
V diplomski nalogi smo si zastavili naslednje cilje:
- analizirati obstoječa stanja poobdelave kobalt-kromovih zlitin,
- raziskati najboljši postopek poobdelave kobalt-kromovih zlitin,
- izbrati postopek ter ustrezna orodja za postopek, ter ga poskušali še bolj optimirati.
Testni kos, ki smo ga natisnili, je iz kobalt-kromove zlitine, ki je standardni material za
izdelavo kovinsko keramičnih protetičnih izdelkov. Protetični izdelki, ki so narejeni s
tehnologijo laserskega taljenja ustrezajo zahtevam zakona o medicinskih pripomočkih po
standardih, ki veljajo za to področje (SIST EN ISO 9693 / ISO 22674). Popolnoma enaka
zlitina materiala, kot je bil naš testni kos, se uporablja za izdelavo zobnih nadomestkov
(zobne krone, sidra, mostičke ter gredi).
Vse natisnjene komponente je potrebno poobdelati glede na zahteve, saj s strojem za
selektivno lasersko sintranje ni mogoče natisniti izdelka, ki bi ga lahko takoj uporabili, ampak
je vsakega potrebno ustrezno obdelati. Odločili smo se za obdelavo izdelka s pomočjo
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
3
frezanja, saj menimo, da je to postopek, ki je natančen, vsestransko uporaben ter cenovno
ugoden. V primeru, da imamo na razpolago 5-osni frezalni stroj, pa lahko obdelamo zelo
zahtevne oblike izdelkov, ki jih predhodno izdelamo s pomočjo laserskega sintranja.
1.3 Dodajanje materiala
Ne glede na to, kakšen predmet tiskamo, se ta tip tiskanja imenuje dodajalna proizvodnja, ki
za razliko od konvencionalnih postopkov mehanske obdelave, ustvarja predmete po plasteh.
3D tiskalniki gradijo predmete po plasteh na kar nekaj različnih načinov – lahko lepijo skupaj
tekoči polimer s pomočjo laserske ali UV svetlobe, medsebojno lepijo majhne delce prahu z
uporabo laserja ali pa z iztiskovanjem ali ekstruzijo (ang. extrusion) topljenega materiala
nalagajo plasti [1].
Slika 1.3: Spajanje slojev FDM [4]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
4
Slika 1.4: Lepljenje prahu z laserjem [7]
Za 3D tisk izdelka je lahko uporabljena vrsta različnih materialov, vse od foto-občutljivih
polimerov, stopljenih plastičnih vlaken, kovinskega prahu, betona in množice drugih snovi,
kot so na primer biološke snovi in celice, ki so sposobne ustvariti tako kompleksne strukture,
da lahko zamenjajo, popravijo ali dopolnijo dele človeškega telesa [4].
Podobno kot pri drevesih letnice označujejo prirast debla, 3D tiskalniki gradijo predmete v
določenem zaporedju plasti. Tako lahko ustvarijo vse od majhnih igrač do velikih avtov ter
ponekod celo hiše vključno s pohištvom. Današnje raziskave pričajo tudi o tiskanju prevodnih
materialov – žice bodo torej kmalu postale le še en del aditivnega procesa – natisnjene bodo
kar v predmete in ne bo več potrebe po naknadnem vstavljanju [4].
Slika 1.5: Čelada, izdelana s 3D
tiskalnikom [5]
Slika 1.6: Modeli, izdelani s 3D tiskalnikom [5]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
5
1.4 Primerjava 3D tiskanja s klasično proizvodnjo
Kako se pravzaprav aditivna proizvodnja ali 3D tisk obnaša v okolju, kjer prevladuje klasična
proizvodnja? Vse od prve industrijske revolucije v 18. stoletju, ko so ročno delo zamenjali
parni stroji in avtomatizacija, kasneje pa še pravi tekoči trak ter brizganje materialov, so novi
načini izdelovanja predmetov, rezervnih delov ali celih izdelkov krojili pot sveta v tehnološko
čudo [7].
Štiri faze industrijske revolucije
1) Prvo mehansko postrojenje / 1784 prva industrijska revolucija – potekala je skozi
mehansko proizvodno opremo, ki je delovala s pomočjo vode in pare ( konec 18. st.)
Prvi tekoči trak – klavnica v Cincinnatiju / 1870 druga industrijska revolucija –
potekala je skozi množično proizvodnjo s pomočjo električne energije (začetek 20. st.)
2) Prvi programabilni logični krmilnik (PLK) tretja industrijska revolucija – potekala je
je skozi elektronsko komunikacijo in informacijsko tehnologijo
3) Četrta industrijska revolucija – temelji na IT podpori.
1.5 Trenutna velika neučinkovitost
Dandanes so tradicionalni načini velikoserijske proizvodnje struženje, brizganje, laserski
razrez, transport materialov po celem svetu, obdelava surovih materialov v polizdelke,
sestavljanje polizdelkov v končne produkte. Vse to zahteva serijsko proizvodnjo v velikih
številkah, saj lahko le tako stroški izdelave postanejo dovolj nizki, da se lahko slehernemu
kupcu ponudi dobra cena [7]. V proizvodnji pa so še drugi dejavniki, ki vplivajo tako na
izdelek, kot tudi na konkurenčno proizvodnjo. Ti dejavniki so cena delovne sile, ki se s
priseljevanjem delovne sile občutno zmanjšuje, kar pa še ne prinaša vedno dobrega rezultata.
Tudi stopnja avtomatizacije in uporaba operacijskih sistemov v podjetju igrata ključno vlogo
v konkurenčnosti ter uspešnosti same proizvodnje. Celoten proces je zelo neučinkovit s
stališča končnega potrošnika, vse poteka počasi in vsaka vmesna stopnja zahteva svoje. Prav
zaradi teh visokih stroškov množična proizvodnja favorizira izdelke, ki privlačijo večino ljudi
(angl. one-size-fits-all), pri tem pa sta personalizacija in prilagoditev osebnim željam
popolnoma spregledani. Množična proizvodnja je zato zelo toga, napredek počasen, celotni
cikel pa terja tudi ogromni davek na energijske zaloge in onesnaženost planeta [1].
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
6
1.6 Prednosti 3D tiska
Mnoga podjetja 3D tiskalnike uporabljajo že desetletja, saj skrajšajo čas razvoja, ter so
neposredna vez med virtualnim modelom izdelka in dejanskim produktom. Modeli se lahko z
uporabo 3D tiskalnikov hitro izdelajo in preizkusijo neposredno na izdelku. Z uporabo
tiskalnika si podjetja pomagajo tudi pri razvoju novih orodij. Izdelki, natisnjeni iz
preprostejših materialov, omogočajo predvsem hitro in cenovno ugodne prototipe, še posebej
za tiste dele, ki se hitro obrabljajo ali pa so v stiku s človeškim telesom [5]. Dve zelo uspešni
slovenski podjetji, Akrapovič in Pipistrel, uporabljata 3D tiskalnik za izdelavo maloserijskih
izdelkov, ki jih potem vgrajujejo neposredno na vozila in letala. V podjetju pravijo, da so ti
deli temperaturno obstojni, nudijo pa tudi ugodno razmerje teže in volumna v primerjavi z
drugimi deli iz aluminija ali drugih kovin. Predvsem pa omogočajo izdelavo tako zahtevnih
oblik, da jih s standardnimi metodami kovinske obdelave, z ulivanjem ali rezkanjem ne bi
mogli izdelati ali pa bi bila izdelava malih serij predraga [6].
Slika 1.7: Razvoj izdelka (avtor: Blaž Sobočan)
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
7
Slika 1.8: Faze življenjskega cikla izdelka (avtor: Blaž Sobočan)
1.7 Metode odvzemanja materiala
Ker aditivne metode izdelave omogočajo proizvodnjo že dokončanih izdelkov – tudi takšnih z
gibljivimi deli, npr. ležaji znotraj koles – 3D natisnjeni predmeti, zahtevajo drastično manj
končnih postopkov in dodatnih procesov, ki jih zahteva klasična proizvodnja [5].
Klasični postopki, ki spadajo med postopke odvzemanja materiala (struženje, vrtanje,
lomljenje, poliranje in razrez) zahtevajo veliko dela in materiala že samo za osnovne pol-
izdelke. Vsak postopek zahteva svoj proces, četudi se zdi tako majhen, kot je npr. vrtanje
luknje, krivljenje kosa kovine ali poliranje brušenega roba, s tem pa tudi svoj nadzor (ali celo
stroj v liniji) in v veliko primerih tudi posredovanje človeka. 3D tisk poenostavi postopke,
drastično skrajša čas izdelave in prihrani veliko materiala – s tem pa tudi stroškov. 3D tisk je
trenutno najbolj ekonomično upravičen, če se uporablja za maloserijsko proizvodnjo ali pa za
izdelavo določenih prototipov. Ko pa govorimo o seriji več kot 1000 kosov se v veliko
primerih izkaže, da so konvencionalni postopki izdelave kosov še vseeno cenejši. Slabost pri
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
8
3D tiskanju kovinskega prahu je ta, da ni možnosti ponovne reciklaže izdelkov v prah, ter
kasneje ponovne uporabe prahu. Prah se lahko uporabi samo enkrat in nikoli več [4].
1.8 Ulivanje ali brizganje
Večina delov z določenim časom trajanja, kot so deli za avtomobile, letala in nebotičnike, je
izdelanih s postopkom ulivanja tekoče kovine v vnaprej pripravljene modele. Tehnologijo so
v preteklosti razširili tudi na plastične materiale in z brizganjem plastike v modele dobimo
klasične izdelke [1].
Seveda pa za vse to potrebujemo tudi modele – orodja, ki jih je potrebno zasnovati in izdelati
s pomočjo prej opisanih subtrakcijskih postopkov. En model lahko uporabimo za izdelavo le
enega tipa izdelka – več kot imamo variant/delov, več modelov potrebujemo. Prav to je razlog
za minimalne količine pri vzpostavitvi serijske proizvodnje. Kontrastno, 3D tiskalniki
omogočajo ustvarjanje novih modelov, npr. iz voska, kar omogoča izdelovalcem hitro
prilagajanje modelov, če so potrebne časovno-kritične spremembe. Sicer pa bi lahko za
manjše število izdelkov proizvajalci uporabili kar 3D tiskalnik in z vsakim tiskom vnesli
želene spremembe. Zato 3D tiskalniki postajajo vedno bolj pomembni tam, kjer je potrebno
narediti le nekaj primerkov predmeta (maloserijska proizvodnja) in kjer je kompleksnost
prevelika za tradicionalne načine izdelave [7].
1.9 Prednosti 3D tiska
CAD modeli preko interneta potujejo po svetu mnogo hitreje, kot si lahko zamislimo. To
omogoča, da lahko podjetja, ki imajo sedeže na različnih kontinentih v samo nekaj minutah
prejmejo ustrezen CAD/CAM model izdelka. Tako v splošnem lahko prednosti 3D tiskanja
strnemo v sledeče [1]:
Personalizacija – izbira oblike, materiala, oblikovanja je prepuščena končnemu
uporabniku [1]
Kompleksnost – zaradi narave serijskega nanašanja plasti je s 3D tiskanjem mogoče
ustvariti zapletene strukture, ki jih klasična proizvodnja ne more. Deli, ki ne prenašajo
obremenitev, so lahko votli ali pa jih sploh ni [4]
Trajnost – možnost nadzora nad gostoto in elastičnostjo materiala znotraj samega
kosa predmeta prinaša mnoge prednosti, neposredno (manjša poraba materiala) kot
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
9
tudi posredno (manjša teža, različne lastnosti, prihranki pri gorivu za transport, itn.)
Tudi pri tisku s spajanjem slojev (FDM – fused deposit modeling) je izbira materiala
lahko okolju prijazna. V nasprotju z ABS (Akrilonitril butadien stiren) je PLA
(poliaktična kislina) plastika rastlinskega izvora (iz koruze ali sladkorne pese). 3D
tiskalniki pa lahko tiskajo tudi z drugimi materiali, kot je npr. beton ali pesek [7]
Reciklaža in planiranje staranja – Z novimi, dostopnimi načini izdelave, ki jih
prinaša 3D tisk, lahko pozabimo na staranje imetja. S 3D tiskom nekateri že sedaj
obnavljajo stare avtomobile, za katere se sestavnih delov že več desetletij ne da kupiti.
S te perspektive proizvajalcem v prihodnosti sploh ne bi bilo potrebno skladiščiti
starih rezervnih delov ampak le digitalne dizajne, dele pa bi tiskali po potrebi. Čeprav
je 3D tisk z uporabo trajnostnih metod zelo ekološki, lahko naredimo še več s samo
reciklažo že obstoječih materialov in delov, ki jih ne potrebujemo več. Nekako bi
lahko stare stvari posodabljali hitreje, ter bolj enostavno brez da bi kupovali nove –
podobno, kot posodabljamo računalniško programsko opremo [1]
Ekonomija obsega – V primeru aditivne proizvodnje je cena posameznega izdelka
vedno enaka, ne glede na obseg. Zaradi tega proizvajalcem ne bo potrebno iskati
lokacij za proizvodnjo v državah, kjer je delovna sila poceni in kjer so zakoni pisani
na kožo velikim proizvodnjam. Zmanjšala se bo količina transporta po svetu in s tem
poraba goriva [1].
Možnost, da neko stvar oblikujemo na računalniku in jo prilagodimo trenutnim potrebam
hkrati pa tudi natisnemo, narekuje neko novo dobo.
Ko se bo uporaba in uporabnost te tehnologije razširila, se bodo cene 3D tiskalnikov in
dodatne opreme še dodatno znižale. To bo neizogibno vodilo v to, da se bo vse več
potrošniških dobrin izdelovalo kar tam kjer se bodo uporabljale. Kitajska ne bo več svetovna
proizvajalka različnih komponent, ampak bo nastalo precej več lokalnih tovarn. Verjetno bo
imel vsak svojo mini tovarno tudi doma in bo kupil načrt 3D modela na internetu (veliko se
jih dobi tudi zastonj), ter natisnil izdelek, ki ga bo potreboval, kar iz udobja naslonjača.
Strošek izdelave takega izdelka bo sicer dražji kot v neki ogromni tovarni, vendar zanj ne bo
potrebne nikakršne logistike, carine, DDV-ja, prevelikih zalog. Obenem pa bo mogoče
izdelek popolnoma prilagoditi svojim potrebam in željam. Na kompletno nov način izdelave,
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
10
dobave in prodaje izdelkov se bomo morali prilagoditi vsi: tovarne, logisti, trgovine in seveda
tudi potrošniki [4, 7].
V zadnjih desetletjih smo bili priča prenosu služb in bogastva iz Zahoda v Azijo. Precej
verjetno je, da se bodo zaradi teh novih tehnologij bogastvo in službe spet začele vračati.
Poceni delovna sila v državah v razvoju namreč ne bo več odtehtala stroškov transporta nazaj
do centrov porabe [6].
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
11
2 ZLITINA KOBALT -KROM
Kobalt-krom (CoCr) je kovinska zlitina iz kobalta in kroma. Zlitina ima visoko specifično
moč in se pogosto uporablja v plinskih turbinah, zobnih in ortopedskih vsadkih [8].
Slika 2.1: Zobni mostovi in zobne krone
2.1 Zgodovina
Co-Cr zlitino je prvič odkrili Elwood Haynes v začetku leta 1900 s spajanjem kobalta in
kroma. Co-Cr zlitine uporabljajo na različnih področjih, kjer je potrebna visoka odpornost,
vključno z vesoljsko industrijo, jedilni pribor, ležaji, noži. Co-Cr zlitina je postala zanimiva,
ko je bila ugotovljena njena uporabnost v biomedicinske namene. V 20. stoletju je bila zlitina
prvič uporabljena v proizvodnji medicinskih orodij in leta 1960 so jo uporabili prvič kot srčno
zaklopko. Delovala je več kot 30 let, kar kaže na njeno visoko obrabno odpornost. V zadnjem
času je zaradi odličnih odpornih lastnosti, biokompatibilnosti, visokega tališča in neverjetne
vzdržljivosti pri visokih temperaturah Co-Cr zlitina uporabna za proizvodnjo številnih
umetnih sklepov, vključno s kolki in koleni, uporabna je v zobozdravstvene namene [8].
2.2 Pridobivanje
Skupna proizvodnja Co-Cr zlitine zahteva pridobivanje kobalta in kroma iz kobaltovega
oksida in kromove rude. Obe rudi morata iti skozi postopek zmanjšanja za pridobitev čiste
kovine. Krom običajno gre skozi termično tehniko čiščenja in čisti kobalt je mogoče doseči na
več različnih načinov, odvisno od lastnosti rude. Čiste kovine se nato spojijo v vakuumu
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
12
bodisi preko električnega obloka ali indukcijskega taljenja. Zaradi kemične reaktivnosti kovin
pri visoki temperaturi zahteva postopek pogoj vakuuma ali inertne atmosfere za preprečevanje
reakcije kisika s kovino [8].
2.3 Lastnosti
Co-Cr zlitine kažejo visoko odpornost proti koroziji zaradi spontane tvorbe zaščitnega
pasivnega filma, ki ga sestavljajo v glavnem Cr2O3 in manjše količine kobalta in drugih
kovinskih oksidov na površini. Co-Cr zlitine so dobro znane po svoji biokompatibilnosti zato
se jih dosti uporablja v biomedicinski industriji. Zlitina ima dobre mehanske lastnosti, ki so
podobne nerjavnemu jeklu. To so posledice večfazne strukture, ki povečujejo trdoto Co-Cr
zlitin. Trdota Co-Cr zlitine se giblje v razponu 550-800 MPa in ima natezno trdnost v razponu
145-270 MPa. Vendar pa imajo Co-Cr zlitine običajno nizko duktilnost, ki lahko povzroči
zlom sestavnega dela. To je problem, saj zlitine običajno uporabljamo v zdravstvene namene
[8].
2.4 Mikrostruktura
Odvisno od odstotkov kobalta ali kroma in temperature je zlitina iz različnih struktur. Faza σ,
kjer zlitina vsebuje približno 60-75 % kobalta kaže, da je krhka in se hitro zlomi. PCK
kristalna struktura se nahaja v y fazi in y faza kaže izboljšano trdnost in duktilnost v
primerjavi s fazo σ. PCK kristalno strukturo pogosto najdemo v kobalt bogatih zlitinah,
medtem ko krom bogate zlitine imajo ponavadi TCK kristalno strukturo. To se odraža na
odrezovalnosti materiala in doseženi kakovosti površine, pri čemer se odrezovalnost lahko
[10], ki jo opisuje spodnja enačba, ki povezuje mehanske in mikrostrukturne lastnosti s
parametrom obdelovalnosti V60. Slednji je definiran kot rezalna hitrost pri kateri se orodje
obrabi v 60 minutah [11].
𝑉60 ∝𝐵
𝐿𝐻𝐵 √(1 −
𝐴𝑟
100)
(2.1)
kjer je:
𝐵 = toplotna prevodnost,
𝐿 = karakteristična dolžina (v našem primeru velikost zrna),
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
13
𝐻𝐵 = trdota po Brinellu,
𝐴𝑟 = kontrakcija, izmerjena pri enoosnem nateznem preizkusu.
2.5 Uporaba
Co-Cr zlitine se najpogosteje uporabljajo za izdelavo umetnih sklepov, vključno kolenskih in
kolčnih sklepov zaradi visoke odpornosti proti obrabi in biokompatibilnosti. Co-Cr zlitine so
korozijsko odporne, kar zmanjšuje zaplete z okoliškimi tkivi, kadar so vsajeni v telo. Co-Cr
zlitina je pogosto uporabljena pri izdelavi kirurških vsadkov, saj kaže odlično
biokompatibilnost s krvjo in mehkim tkivom. Sestavek zlitine, uporabljene v ortopedskih
vsadkih je 27 % do 30 % kobalta, kroma pa od 5 % do 7 %. Co-Cr proteze so tako pogosto
izdelane od leta 1929, zaradi nižjih stroškov in ker imajo manjšo gostoto v primerjavi z
zlatimi zlitinami. Zlitine imajo običajno višji modul elastičnosti in ciklično odpornost proti
utrujenosti. Te lastnosti so pomembni dejavniki za zobne proteze. Zlitina je pogosto
uporabljena kot kovinski okvir za zobne proteze [9].
2.6 Industrija
Zaradi mehanskih lastnosti, kot so visoka korozijska odpornost in odpornost na obrabo, se
Co-Cr zlitine uporabljajo za izdelavo vetrnih turbin, sestavnih delov motorja in še za veliko
drugih industrijskih, mehanskih delov, kjer je potrebna visoka obrabna odpornost. Co-Cr
zlitina se tudi zelo pogosto uporablja v modni industriji za nakit [8].
2.7 Cr-Co
Za natančno frezanje medicinskih pripomočkov uporabljamo zlitino kroma in kobalta. Zlitina
ima visoko temperaturno stabilnost in korozijsko odpornost [8].
Prednosti: čistost materiala, brez napetosti
Indikacije: ogrodja do 16 elementov, vijačene konstrukcije
Tabela 2.1 prikazuje lastnosti zlitine kobalt-kroma, iz katere je bil narejen testni kos.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
14
Tabela 2.1: Lastnosti zlitine [8]
Vrste zlitina 5 EN ISO 9693
Gostota 8,3 g/cm3
Trdota po Vickersu 285 HV
WAK (25-500 °C) 13,9 10-6 K-1
Modul elastičnosti 210000 MPa
Meja elastičnosti 0,2 % 550 MPa
Raztezek pri pretrganju 10 %
Sestava 63% Co, 24% Cr, W 8,0% Mo, Si
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
15
3 IZDELAVA IZDELKA
Izdelek, ki smo ga uporabljali za testiranje, je bil izdelan na sedežu podjetja 3D Med d.o.o., ki
gostuje v prostorih Zdravstvenega doma Adolfa Drolca. Stroj, ki smo ga imeli na razpolago
za izdelavo tega izdelka je delo nemškega proizvajalca Conceptlaser, model tiskalnika pa je
mLab. Specifikacije stroja so predstavljene v tabeli 3.1. Material ki se uporablja v stroju, je
Remanium star CL - kobalt kromov prah (proizvajalec je Dentaurum) in Rematitan CL -
titanov prah (proizvajalec je Dentaurum).
Tabela 3.1: Specifikacije stroja
Delovni prostor 50 x 70 x 80 mm
Debelina nanašanja sloja 15 μm
Maksimalna hitrost laserja 7 m/s
3.1 Izdelava CAD/CAM dokumentacije
Slika 3.1: CAD model izdelka
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
16
Po končani 3D izdelavi kosa, je sledil pregled testnega kosa. Testni kos je moral ustrezati
dimenzijam CAD modela. CAD model izdelka je prikazan na sliki 3.1. Pri merjenju kosa smo
ugotovili, da ni prišlo do odstopanj v primerjavi s CAD modelom. Naslednja naloga je
vsebovala izdelavo CAM dokumentacije, ki smo jo potrebovali za poobdelavo na frezalnem
stroju. Najprej smo si izbrali orodja s katerimi smo želeli poobdelati kos. Za prvi test smo si
izbrali orodje premera 6 mm iz HSS materiala, ter si zadali nalogo, da bomo obdelali
površino, ki je na sliki označena pod številko 1. V primeru, da bi bilo to orodje ustrezno in bi
bili rezultati primerljivi s pričakovanimi, bi vse površine, ki so označene do številke 4
obdelali s tem orodjem. Kot drugo orodje, pa smo izbrali orodje premera 12 mm iz materiala
karbidna trdina. Namenoma smo izbrali dve orodji, ki sta različnih kvalitet, saj smo pri testih
želeli dobiti čim bolj realne rezultate, ki bi bili kasneje uporabni za dejansko proizvodnjo.
Zadnji korak pred samim testiranjem, pa je bila izdelava CAM programov, ki so bili izdelani s
pomočjo programskega okolja CAM-Works.
Slika 3.2: CAD model testnega kosa pred obdelavo
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
17
4 POTEK OBDELAVE
Pred začetkom obdelave smo na merilnem stroju ZOLLER, ki smo ga imeli na voljo v
delavnicah v Laboratoriju za proizvodno strojništvo Fakultete za strojništvo izmerili premer
novih orodij. Naredili smo tudi slike novih orodij. Po končanih obdelavah smo primerjali
rezultate novih in obrabljenih orodij.
Slika 4.1: Merilna naprava Zoller
Merilni sistem Zoller Smile 400 smo uporabljali skozi preizkuse. Specifikacije stroja so
predstavljene v tabeli 4.1. Vedno je najprej sledila meritev geometrije novega orodja, po
obdelavi pa je bila izmerjena obraba. Posamezne vrednosti izmerjenih obrab so predstavljene
v tabelah, ki se nahaja pri opisu posameznega preizkusa.
Tabela 4.1: Specifikacije stroja Zoller Smile 400
Lastnost Vrednost
Razdalja v z-osi (mm) 400
Razdalja v x-osi (mm) 210
Maksimalni premer orodja za meritev
(mm) 400
Natančnost (mm) 0,002
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
18
Programska oprema Pilot 3.0
Slika 4.2: Prikaz meritve v delovnem oknu naprave
Tabeli 4.2 in 4.3 prikazujeta lastnosti orodij, ki sta bili uporabljeni pri testih.
Tabela 4.2: Orodje Ø 6 mm
Premer
orodja
Dolžina rezanja Dolžina
frezala
Premer na
mestu vpetja
Št. rezalnih
robov
6 mm 13 mm 60 mm 6 mm 4
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
19
Tabela 4.3: Orodje Ø12 mm
Premer orodja Dolžina rezanja Dolžina frezala Premer na
mestu
vpetja
Št. rezalnih
robov
12 mm 30 mm 85 mm 12 mm 4
Potek meritve: Orodje smo vpeli v vpenjalno glavo na merilnem stroju Zoller Smile. S
kamero smo naravnali moder križec tako, da je bil usmerjen na rezalni rob. V programu smo
izbrali funkcijo za merjenje ter pričeli z meritvijo. Najprej smo označili število rezalnih robov,
v naših primerih so imela vsa orodja štiri rezalne robove. Nato pa smo nastavili merilni križec
na prvi rezalni rob, izmerili razdaljo po X osi in tako dobili polmer orodja. Zavrteli smo
prijemalo za določen kot, tako da je prišel na vrsto vsak izmed rezalnih robov. Na koncu
meritve smo morali imeti vrednosti za vse štiri rezalne robove. Tak postopek smo ponovili pri
vsakem orodju posebej. Po koncu vsake obdelave smo izmerili tudi obrabljena orodja,
analizirali obrabo, ter jo primerjali s predpisano. Obdelava je potekala na 5-osnem frezalnem
stroju Spinner VC 750, ki je prikazan na sliki 4.3.
Slika 4.3: 5- osni frezalni stroj SPINNER VC 750 [9]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
20
Tabela 4.4: Specifikacije stroja Spinner VC 750
Specifikacije stroja:
Delovni prostor x/y/z 760x460x460 mm
Hitrost 36 m/min
Velikost delovne mize 900x410 mm
Maksimalna teža obdelovanca 350 kg
Teža stroja 3200 kg
Pred samim testiranjem je bilo potrebno pravilno vpeti obdelovanec. Testni kos smo v
vpenjalno pripravo vpeli tako, da je obdelava lahko potekala nemoteno in v skladu s pravili o
varnosti pri delu. Orodje smo umerili po postopku dotika ob obdelovanec. Rezalno hitrost
smo nastavili takšno kot se je uporabljala za nadaljnjo obdelavo. S hitrim gibom smo orodje
pripeljali na razdaljo 5 mm do površine obdelovanca, nato pa smo s počasnim gibom naredili
dotik orodja ob obdelovanec. Obdelovanec smo po obdelavi vsake površine vzeli iz vpenjalne
priprave, ter vstavil ponovno v vpenjalno pripravo tako, da je bila izbrana površina
pripravljena za nadaljnjo obdelavo. Taki postopek vpenjanja obdelovanca in umerjanja orodja
smo uporabljali pri vseh obdelavah.
Za prvi test smo si izbrali frezalo Ø6 mm HSS. Osnovno ploskev je bilo potrebno frezati
čelno z naslednjimi parametri: hitrost 4000 vrt/min ter globino 0,1 mm. Izkazalo se je, da je
bila površina sicer obdelana, vendar je bila na frezalu opazna obraba. Posledično je bila
površina tudi slabo obdelana.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
21
Slika 4.4: Programirana pot orodja pri čelnem frezanju
Slika 4.5: Površina obdelana s čelnim
frezanjem
Slika 4.6: Obrabljeno frezalo
Na sliki 4.5 v rdečem polju je površina, ki je bila obdelana, vidni so sledovi delovne poti
frezala. Jasno je tudi vidno, da površina ni kvalitetna. Slika 4.6 prikazuje orodje s katerim je
bilo frezanje opravljeno. Na orodju ni vidnih toplotnih sprememb, ki so nastajale med
obdelavo, rezalni robovi pa so uničeni.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
22
Tabela 4.5: Obraba HSS orodja pri čelnem frezanju
Rezalni
rob:
Premer frezala pred obdelavo (mm) Premer frezala po obdelavi (mm)
1. 3,025 2,321
2. 3,108 1,999
3. 2,947 1,747
4. 2,987 1,699
Slika 4.7: Graf obrabe HSS orodja pri čelnem frezanju
Iz tabele 4.5 in slike 4.7 je razvidno, je bila obraba orodja precej velika. Orodje se je v
povprečju obrabilo za 1 mm in to pri globini frezanja 0,1 mm. Pot, ki jo je orodje opravilo
pod temi rezalnimi pogoji pa je bila 600 mm. Iz tega smo sklepali, da je to prevelika obraba
orodja, posledično pa je tudi kvaliteta površine slaba. Dejstvo je, da takšni rezalni pogoji niso
ekonomsko, niti kvalitetno opravičeni. Naprej smo naredili študijo, pripravili orodje ter testni
izdelek za drugi test.
Drugi test je temeljil na istih pogojih kot prvi, razlika je bila samo v spremembi hitrosti. V
tem primeru je bila hitrost 7000 vrt/min. Izkazalo se je, da takšna hitrost in HSS orodje sploh
1,5
1,7
1,9
2,1
2,3
2,5
2,7
2,9
3,1
1. 2. 3. 4.
3,025 3,1082,947 2,987
2,231
1,999
1,747 1,699
Graf obrabe orodja
Premer novega orodja Premer orodja po obdelavi
[mm]
[št. rezalnega
roba]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
23
nista primerna za tovrstno obdelavo. Tabela 4.6 prikazuje meritve orodja pred in po obdelavi,
jasno je prikazano da se orodje po samem premeru ni obrabilo, razen frezalnih robov, ki so se
pod vplivom toplote uničili že ob samem dotiku orodja ob obdelovanec. Zato nadaljnja
obdelava s tem orodjem ni bila mogoča.
Tabela 4.6: Graf obrabe HSS orodja ob dotiku frezala
Rezalni
rob:
Premer frezala pred obdelavo (mm) Premer frezala po obdelavi (mm)
1. 3,100 3,005
2. 3,022 2,955
3. 2,903 2,823
4. 3,009 2,999
Slika 4.8: Graf obrabe HSS orodja ob dotiku frezala ob obdelovanec
1,5
1,7
1,9
2,1
2,3
2,5
2,7
2,9
3,1
1. 2. 3. 4.
3,13,022
2,9033,0093,005 2,955
2,823
2,999
Graf obrabe orodja
Premer novega orodja Premer orodja po obdelavi
[mm]
[št.
rezalnega
roba]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
24
Slika 4.9: Dotik orodja ob obdelovanec
Slika 4.10: Nastala površina ob dotiku
Zgornji sliki 4.9 ter 4.10 prikazujeta posledice obdelave pri 7000 vrt/min. Na orodju se vidi
toplotni vpliv obdelave. Polje, ki je obarvano z rdečo prikazuje dotik orodja in obdelovanca.
Razvidno je da nadaljnja obdelava ni bila mogoča zaradi uničenega orodja.
Naslednje orodje za obdelavo smo izbrali frezalo Ø12 mm iz karbidne trdine. Za obdelavo
sem izbral naslednje rezalne pogoje: hitrost: 3000 vrt/min, globina 0,10 mm, podajanje 0,2
m/s. Tukaj je bilo že v samem začetku obdelave razvidno, da gre za dosti večjo kvaliteto
orodja, kot pri prejšnjih dveh obdelavah. Toplota, ki je nastajala med samo obdelavo ni niti
malo vplivala na orodje, saj po koncu obdelave ni bilo vidnih toplotnih sprememb na orodju.
Tudi rezalni robovi so bili videti nedotaknjeni.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
25
Slika 4.11: Orodje iz karbidne
trdnine
Slika 4.12: Obdelana površina
S slike 4.11 je razvidno, da je orodje po uporabi nepoškodovano. Rdeča cona na sliki 4.12
predstavlja površino, ki je bila obdelana. Razvidno je, da je v tem primeru površina najlepše
obdelana v primerjavi s prejšnjima dvema obdelavama.
Slika 4.13: Orodje po obdelavi
Slika 4.14: Orodje pred obdelavo
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
26
Tabela 4.7: Obraba orodja pri čelnem frezanju z orodjem iz karbidne trdine
Rezalni
rob:
Premer frezala pred obdelavo (mm) Premer frezala po obdelavi (mm)
1. 6,030 5,823
2. 5,940 5,724
3. 5,899 5,643
4. 5,993 5,881
Slika 4.15: Graf obrabe orodja iz karbidne trdine pri čelnem frezanju
Po koncu obdelave smo naredili še meritve in posnetke obrabljenih orodij. Ugotovili smo, da
se premeri orodij niso kaj dosti spremenili, to prikazuje tudi tabela 4.7, ter slika 4.15, kjer so
predstavljene vrednosti za vsak rezalni rob posebej. Na slikah je bilo videti samo uničene
vrhove rezalnih robov, ki so bili posledica čelnega frezanja.
Delo na tovrstnih poizkusih ni pokazalo nekih tehtnih rezultatov, na katere bi se lahko
zanašali in povedali dejstva o obstojnosti orodja pri obdelavi obdelovanca iz kobalt-kroma.
Zato smo se odločili za naslednji korak. Za oprijemljive rezultate, ki so potem uporabni v
praksi pa je potrebno narediti več poskusov, orodje mora biti preizkušeno pri več različnih
parametrih, obdelanih pa mora biti več različnih ploskev na obdelovancu.
44,24,44,64,8
55,25,45,65,8
66,2
1. 2. 3. 4.
6,035,94 5,899
5,9935,823
5,724 5,643
5,881
Graf obrabe orodja
Premer novega orodja Premer orodja po obdelavi
[mm]
[št.
rezalnega
roba]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
27
Drugi poskus frezanja je temeljil na obodnem frezanju. Ker pa smo hoteli delo nadgraditi smo
pri sami obdelavi poskrbeli, da so se odrezki shranili v filtru, saj smo hoteli raziskati, kaj se
dogaja z odrezki med obdelavo pod različnimi pogoji frezanja.
Za prvi del obdelave smo izbrali orodje HSS premera Ø 6 mm. Rezalni pogoji so bili
naslednji: hitrost 4000 vrt/min, globina 0,2 mm. Orodje se je že pri samem dotiku slabo
obnašalo in v trenutku so bili uničeni rezalni robovi po obodu frezala. Sledila je ugotovitev,
da je orodje mehkejše kot je sam material, zato orodja iz HSS ne pridejo v poštev pri obdelavi
materialov kot je kobalt-krom.
Tabela 4.8: Obraba HSS orodja pri obodnem frezanju
Rezalni
rob:
Premer frezala pred obdelavo (mm) Premer frezala po obdelavi (mm)
1. 3,005 1,555
2. 2,955 1,420
3. 2,823 1,122
4. 2,999 1,236
Tabela 4.8 in slika 4.16 prikazujeta, da je bila obraba orodja 50 % kar nam je dalo tehten
razlog, da smo delo s HSS orodji popolnoma opustili.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
28
Slika 4.16: Graf obrabe HSS orodja pri obodnem frezanju
Slika 4.17: Orodje po obdelavi
Slika 4.18: Orodje pred obdelavo
Slika 4.17 prikazuje obrabljeno orodje. Slika 4.18 pa prikazuje novo orodja. Orodje, ki je bilo
namenjeno za samo obdelavo ni opravilo dejanskega frezanja. Sledil je samo dotik ter pomik
nekaj mm po materialu. Hitro pa se je pokazalo, da to orodje ni primerno za obodno frezanje
in nadaljnjo raziskavo z orodji HSS smo opustili.
Preizkusi, ki sledijo pa so temeljili na obodnem frezanju posamezne površine z orodjem iz
karbidne trdine.
11,21,41,61,8
22,22,42,62,8
33,23,4
1. 2. 3. 4.
3,005 2,9552,823
2,999
1,5551,42
1,1221,236
Graf obrabe orodja
Premer novega orodja Premer orodja po obdelavi
[mm]
[št.
rezalnega
roba]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
29
5 TESTI Z OBODNIM FREZANJEM
Obodno frezanje z orodjem iz karbidne trdine
Slika 5.1: Obodno frezanje 1
Slika 5.2: Obodno frezanje 2
Tabela 5.1: Obraba orodja pri obodnem frezanju prve površine
Rezalni
rob:
Premer frezala pred obdelavo (mm) Premer frezala po obdelavi (mm)
1. 5,823 5,723
2. 5,724 5,529
3. 5,643 5,422
4. 5,881 5,658
Površina je bila pri teh pogojih rezanja kvalitetno obdelana, tabela 5.1 prikazuje obrabo
orodja. Povprečna obraba orodja je znašala 0,18 mm, kar je dokaz, da je obraba minimalna in
so takšni rezalni parametri primerni za obdelavo tovrstnega materiala.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
30
Slika 5.3: Obodno frezanje prve površine
Iz slike 5.4 je razvidno da je bila obraba posameznega rezalnega roba minimalna in linearno
enaka za vse rezalne robove.
Slika 5.4: Graf obrabe orodja pri obodnem frezanju prve površine
4,5
4,7
4,9
5,1
5,3
5,5
5,7
5,9
6,1
1. 2. 3. 4.
5,8235,724
5,643
5,8815,723
5,5295,422
5,658
Graf obrabe orodja
Premer novega orodja Premer orodja po obdelavi
[mm]
[št.
rezalnega
roba]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
31
Rezalni pogoji pri tem poskusu so bili: rezalna hitrost 3000 vrt/min, globina pa se je z dolžino
rezanja stopnjevala. V začetku je bila globina rezanja 0,4 mm, po prvi polovici opravljene
dolžine rezanja pa smo spremenili globino na 0,8 mm.
Opazna razlika je nastala le v debelini odrezkov. V prvem primeru so bili odrezki krajši in
tanjši, določeni so celo izgledali kot zrnca prahu. Pri globini 0,8 mm pa so bili odrezki vidno
debelejši in večji. To je razvidno tudi iz spodnjih slik.
Slika 5.5: Odrezki pri globini rezanja 0,8 mm
Slika 5.6: Odrezki pri globini rezanja 0,4 mm
Iz slik je razvidno da ni opazne obrabe na orodju. Iz tega lahko preprosto sklepamo, da bi naj
bilo orodje iz karbidne trdine primerno za obdelavo materiala kobalt-krom. Ker pa smo hoteli
raziskavo razširiti in orodje iz karbidne trdine dejansko preizkusiti ali lahko zagotovi
kvalitetno površino in obstojnost orodja pri večjih dolžinah frezanja, smo se odločili še za
nadaljnje preizkuse, kjer smo frezali še preostale površine z rahlimi spremembami hitrosti,
podajanji ter globinami frezanja.
Frezanje druge površine, je potekalo pod naslednjimi rezalnimi pogoji. Hitrost je bila 2000
vrt/min, globina je na prvi dolžini rezanja 300 mm je bila 0,5 mm, na drugi isto dolgi dolžini
rezanja pa se je povečala za 0,1mm, tako da je znašala 0,6 mm.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
32
Tabela 5.2: Obraba orodja pri frezanju druge površine
Rezalni
rob:
Premer frezala pred obdelavo (mm) Premer frezala po obdelavi (mm)
1. 5,723 5,560
2. 5,529 5,366
3. 5,422 5,259
4. 5,658 5,495
V tabeli 5.2 in sliki 5.8 je prikazana obraba. V tem primeru je v povprečju znašala 0,16 mm,
kar je tudi dokaz, da so rezalni parametri ugodni. Površina je bila isto kvalitetno obdelana kot
pri prejšnjem testu, obraba pa je bila še nekoliko manjša.
Slika 5.7: Obodno frezanje druge površine
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
33
Slika 5.8: Graf obrabe orodja pri frezanju druge površine
Pri tretjem testu smo želeli ugotoviti, kakšne so posledice obrabe na orodju in kakšna je
površina samega testnega kosa, če povečamo število vrtljajev, ter globino frezanja. V tem
primeru smo izbrali hitrost 6000 vrt/min, globina je bila 0,3 mm in to skozi celotno obdelavo,
ki je znašala 600 mm.
Tabela 5.3: Obraba orodja pri frezanju tretje površine
Rezalni
rob:
Premer frezala pred obdelavo (mm) Premer frezala po obdelavi (mm)
1. 5,560 5,358
2. 5,366 5,164
3. 5,259 5,057
4. 5,495 5,293
4,5
4,7
4,9
5,1
5,3
5,5
5,7
5,9
6,1
1. 2. 3. 4.
5,723
5,5295,422
5,6585,56
5,3665,259
5,495
Graf obrabe orodja
Premer novega orodja Premer orodja po obdelavi
[mm]
[št.
rezalnega
roba]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
34
Slika 5.9: Obodno frezanje tretje površine
Slika 5.10: Graf obrabe orodja pri frezanju tretje površine
4,5
4,7
4,9
5,1
5,3
5,5
5,7
5,9
6,1
1. 2. 3. 4.
5,56 5,5295,422
5,658
5,358
5,1645,057
5,293
Graf obrabe orodja
Premer novega orodja Premer orodja po obdelavi
[mm]
[št.
rezalnega
roba]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
35
Med samo obdelavo je bilo slišati čuden zvok orodja. Iz tega smo sklepali, da je bila hitrost
tega testa prevelika, saj smo preverili obdelano površino in je bilo videti, da je nekoliko
slabše obdelana. Po meritvi orodja pa ni bilo očitne obrabe v primerjavi z drugima dvema
testoma. Rezultati meritve orodja so prikazani v tabeli 5.3. Vrednosti meritve za vsak rezalni
rob posebej so prikazane na sliki 5.10. V tem delu so rezultati pokazali, da prevelika rezalna
hitrost v tem primeru slabše vpliva na površino, nima pa očitnega vpliva na orodje.
Pri zadnjem, četrtem testu, pa smo želeli narediti poseben test. In sicer je bil namen testirati
orodje na visoki hitrosti in veliki globini rezanja. Vrtilna hitrost pri zadnjem testu je bila 8000
vrt/min, globina pa je bila 1 mm. Ti rezalni parametri v praksi za takšno trdoto materiala niso
priporočljivi. Mi pa smo hoteli narediti test, če orodje dejansko take obremenitve tudi prenese.
Tabela 5.4: Obraba orodja pri frezanju četrte površine
Rezalni
rob:
Premer frezala pred obdelavo (mm) Premer frezala po obdelavi (mm)
1. 5,358 4,926
2. 5,164 4,732
3. 5,057 4,625
4. 5,293 4,860
Slika 5.11: Obodno frezanje četrte površine
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
36
Slika 5.12: Graf obrabe orodja pri frezanju četrte površine
Rezultati, ki so vidni na sliki 5.12 in tabeli 5.4 so potrdili predhodna pričakovanja. Takšni
rezalni parametri nikakor niso primerni za poobdelavo kobalt-kromovih zlitin. Na orodju sicer
ni bilo opaznih toplotnih vplivov. Meritev orodja pa je pokazala, da je obraba orodja precej
bolj očitna kot pri ostalih primerih. V tem primeru je bila povprečna obraba 0,43 mm, kar nam
pove, da se je takšnih rezalnih pogojev, ki so bili v četrtem testu potrebno izogibati.
4,5
4,7
4,9
5,1
5,3
5,5
1. 2. 3. 4.
5,358
5,164
5,057
5,293
4,926
4,732
4,625
4,86
Graf obrabe orodja
Premer novega orodja Premer orodja po obdelavi
[mm]
[št.
rezalnega
roba]
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
37
6 ANALIZA ODREZKOV
Med obdelavo smo s pomočjo filtra za kavo nabrali odrezke, ki so služili za nadaljnjo
mikroskopsko analizo, kjer se je preučilo kakšni so odrezki pod različnimi rezalnimi pogoji.
Slika 6.1: Zbiranje odrezkov v kavni filter
6.1 Potek priprave odrezkov na mikroskopsko analizo
Priprava odrezkov na analizo je poteka na sledeč način:
- Odrezki so bili hladno vloženi v bakelitno maso
- Potrebno jih je bilo jedkati. Odrezki so se jedkali s 4 % pikrinsko kislino v alkoholu,
potem pa še z reagentom Beraha 10-3 (10 % Na2S2O5 + 3% K2S2O5), modificiranim s
15 % HCl. Dobra lastnost tega elementa je ta, da razkrije orientacije blokov, faze in
segregacije legirnih elementov
- Za tretje jedkalo je bila uporabljena selenova kislina ((OH)2SeO2). Raztopina je bila 3
% v vodi, ki ji je bilo dodano 5 % HCl. Slaba stran tovrstne kisline je da ne dobimo
faznega kontrasta, temveč orientacijski kontrast materiala
- Najprej smo postopek izvedli za odrezke, ki so nastali pri manjši globini rezanja,
potem pa še za odrezke večje globine rezanja.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
38
Slika 6.2: Odrezki pri globini 0,8 mm
Slika 6.3: Odrezki pri globini 0,4 mm
Zgornji sliki 6.2 in 6.3 prikazujeta slike odrezkov pri frezanju pri različnih globinah.
Sklepamo lahko , da je material, ki smo ga obdelovali, zelo žilav, saj so odrezki na koncu
rezalnih robov zlepljeni skupaj, kar pomeni, da sami odrezki med obdelavo niso bili odrezani
po celotni liniji odrezka, ampak so bili na vrhu zlepljeni. V tem primeru je bilo podajanje
majhno, odrezki pa so bili vseeno zlepljeni. Če bi bilo podajanje večje, bi se vse skupaj še
poslabšalo. Izrazitih toplotnih vplivov na odrezkih ni bilo opaziti, kar pomeni, da posledično
niti orodje, niti material nista bila med samim procesom toplotno obremenjena. Prednost
kobalt-kroma v tem primeru je ta, da je mikrostruktura izredno fina. Slabost je v izrazitem
utrjevanju, ter nižji toplotni prevodnosti, ker se lokalno močno segreje. To je razvidno tudi iz
odrezkov, ki so zelo močno plastično deformirani z izrazito peresastimi raztrganinami.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
39
7 DISKUSIJA REZULTATOV
Pred samim začetkom diplomske naloge, smo si zadali cilj, da bomo raziskali postopek
poobdelave zlitin kobalt kroma v tej smeri, da bo poobdelava testnega kosa izvedljiva na
obstoječih strojih, ki se nahajajo po proizvodnjah, ter da bo ekonomsko opravičena. Testni
kos je bil izdelan iz materiala Remanium star CL – kobalt kromov prah. Testni kos po
izdelavi z laserskim taljenjem ni imel zadovoljive kvalitete površine, zato je bilo potrebno
preučiti poobdelavo. Tovrstna poobdelava bi bila uporabna za izdelke podobnih lastnosti.
Menimo, da je bistveno, da je poobdelava takšna, da se lahko vpelje v trenutno razpoložljivo
proizvodnjo in stroje, saj lahko le tako privarčujemo pri začetni investiciji strojev. Ko smo
preučili poobdelave, brušenje, poliranje, peskanje, frezanje smo ugotovili, da z tovrstnimi
postopki poobdelav ne bomo zagotovili kakovosti površin. Brušenje, poliranje ter peskanje so
poobdelave, ki so primerne za materiale, ki imajo manjšo trdoto. V primeru lasersko sintrane
kobalt krom zlitine pa nastane problem, saj ima zlitina visoko stopnjo trdote. Zato bi bila
obraba orodij pri vseh teh poobdelavah velika in postopek na koncu ne bi bil ekonomsko
opravičen, površina pa nebi zagotavljala zahtevane kakovosti. Po ugotovitvah, da tovrstne
poobdelave niso primerne za zlitino kobalt kroma, je sledila natančna študija poobdelave
frezanja. Za frezanje smo se odločili, ker je to postopek, ki je dobro raziskan in vsestransko
uporaben. Velika prednost postopka frezanja je tudi ta, da nam omogoča natančno obdelavo
po petih koordinatnih oseh. To je velika prednost pred obdelavami brušenja, poliranja ter
peskanja. Za vse obdelave testnega kosa smo uporabljali obdelovalni stroj Spinner VC 750, ki
omogoča obdelavo po petih koordinatnih oseh. Ko je bila izbrana vrsta poobdelave, je sledil
izbor ustreznih orodij za poobdelavo. Za začetne teste smo izbrali orodje iz materiala
hitroreznega jekla HSS premera 6 mm. Lastnosti HSS kažejo, da tovrstna orodja v osnovi niso
primerna za poobdelavo kobalt kromovih zlitin. Mene pa je predvsem zanimalo, kakšna je
dejanska obraba HSS orodij pri različnih obdelovalnih parametrih. Kvaliteta orodja se je
pokazala že pri prvem čelnem frezanju, saj je bila obraba po končani obdelavi celotne
površine prevelika, da bi bilo orodje primerno za obdelavo v proizvodnji. Tudi rezalni robovi
so bili uničeni. Nadalje smo se odločili, da bomo poskušali še obodno obdelati površino in
potem primerjati rezultate obeh. Po končani poobdelavi z obodnim frezanjem smo ugotovili,
da je bila obraba kar 50 %. Po preučitvi do tedaj pridobljenih rezultatov smo ugotovili, da
orodja iz HSS materiala niso primerna za poobdelavo zlitin, kot je kobalt-krom. Posledica
poobdelave s HSS orodji so uničena orodja že v samem začetku poobdelave, površine so
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
40
slabo obdelane in uničene, stroškovni vidik pa je vsekakor prevelik, saj bi bilo potrebno za
vsako pot frezala zamenjati orodje, če bi hoteli imeti vsaj približno kvaliteto obdelave kot je
zahtevano. Nadaljnja serija testov je temeljila na obodnem frezanju z orodjem iz karbidne
trdine premera 12 mm. Pred samo obdelavo so bile narejene študije med orodji iz diamanta in
karbidne trdine. Rezultati študije so pokazali, da so orodja iz karbidne trdine bolj primerna za
obdelavo kobalt kromovih zlitin kot pa diamantna orodja. Karbidna trdina je v osnovi bolj
odporna na sunkovite obremenitve med procesom obdelave, zato smo se odločili prav za
tovrstno orodje. Celoten potek poobdelave je bilo testiranje, zato je bila karbidna trdina dobra
izbira, saj so med obdelavo nastopile sunkovite obremenitve na material in ravno teh
obremenitev orodje iz diamanta ne bi preneslo. Drugi del testov je bil zasnovan tako, da je
bila najprej obdelana zgornja površina s čelnim frezanjem, kjer se je izkazalo, da je orodje
primerno za tovrstno obdelavo, saj ni bilo izmerjene obrabe na orodju, površina pa je bila
kvalitetno obdelana. Naslednji korak poobdelave je bilo obodno frezanje štirih površin na
testnem kosu z enakim orodjem iz karbidne trdine pod različnimi pogoji rezanja. Za prvo
površino smo izbrali parametre, ki so priporočljivi za obdelavo materialov s približno enakimi
lastnostmi kot jih ima testni kos. Po končanem prvem testu se je pokazalo, da so rezalni
parametri primerni za obdelavo tovrstnega materiala, saj je bila povprečna obraba le 0,185
mm kar je minimalno in zadovoljivo. Pri obdelavi druge površina se je zmanjšala hitrost
obdelave z namenom, da ugotovimo kako se orodje obnaša pri manjših rezalnih hitrostih.
Med potekom obdelave ni bilo posebnosti v primerjavi s prvim testom. Po meritvi obrabe, pa
se je izkazalo, da je povprečna obraba 0,1623 mm, kar je še nekoliko manj kor pri prvem
testu. Površina je bila slabše obdelana, vidni so bili rahli sledovi poti orodja. Vmesni rezultat
je pokazal, da so parametri, ki so bili uporabljeni pri obdelavi prve površine, bolj primerni za
nadaljnjo poobdelavo. Pri poobdelavi tretje površina smo rezalno hitrost povečali za
dvakratno oz. trikratno vrednost v primerjavi s prvima poobdelavama. Med obdelavo je bilo
slišati čuden zvok orodja, površina pa ni bila kvalitetno obdelana. Povprečna obraba orodja je
bila 0,202 mm kar pomeni, da bi bili rezultati tega testa zadovoljivi, če bi bila površina lepše
obdelana. Zadnji test je temeljil na nekoliko nenavadnih rezalnih parametrih, rezalna hitrost se
je povečala na 8000 vrt/min globina rezanja pa se je povečala za dvakrat oz. trikratne
vrednosti v primerjavi s predhodnimi testi. Rezultati so potrdili pričakovanja, obraba je bila
0,4312 mm, zato tovrstni rezalni parametri niso nikakor primerni za obdelavo zlitin kobalt
kroma. Končni rezultat je bil da so rezalni parametri prvega testa najbolj primerni za nadaljnjo
obdelavo zlitin kot je kobalt krom. Študija vseh meritev obrabe orodja je tudi pokazala, da je
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
41
orodje iz kobalt kroma kakovostno in ekonomsko opravičeno za obdelavo tovrstnih
materialov. Odrezki, ki smo jih med obdelavami uspeli zadržati v kavnem filtru, so bili
analizirani z mikroskopsko analizo. Pokazalo se je da tako orodje kot material med samo
obdelavo nista bila toplotno obremenjena. Prednost kobalt kroma je v tem, da je
mikrostruktura materiala izredno fina, slabost pa je izrazito utrjevanje in nižja toplotna
prevodnost, ker se lokalno močno segreje.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
42
8 SKLEP
Na začetku diplomske naloge, smo si zadali cilj, da z raziskavo in testiranjem pridemo do čim
bolj realnih rezultatov, ki bi se lahko v prihodnje vpeljali v proizvodnjo. V prvem delu smo
najprej preučili posamezne možne postopke poobdelave, kot so brušenje, frezanje, poliranje in
peskanje. Po natančni preučitvi vseh napisanih poobdelav, smo prišli do zaključka, da so vse
poobdelave razen frezanja neučinkovite in ekonomsko neupravičene. Z brušenjem poliranjem
in peskanjem ne bi dosegli zahtevane kvalitete površine, saj orodja in postopki pri tovrstnih
poobdelavah niso primerni za zlitine, kot je kobalt-krom, hkrati pa nebi bile ekonomsko
opravičene. Odločili smo se za poobdelavo s postopkom frezanja, ki smo jo v osnovi dobro
preučili, ter nato začeli s testiranjem. Že na prvih testih smo dobili odgovor na začetno idejo o
obdelavi kobalt-kromovih zlitin z orodji iz HSS materiala. Po prvih dveh poizkusih smo
ugotovili, da tovrstno orodje nikakor ni primerno za obdelavo materialov s takšnimi
lastnostmi, kot jih ima zlitina kobalt-kroma. Obraba je bila na sorazmerno kratki dolžini
frezanja več kot 1 mm, hkrati pa tudi kvaliteta površine ni bila zadovoljiva. Zaključek prvega
dela testiranja je torej ta, da tovrstna obdelava ne da zadovoljivih rezultatov na površini kosa,
hkrati pa ni ekonomsko opravičena. Pred drugim delom testiranj smo se odločali med
različnimi materiali rezalnih orodij kot so: različni diamanti in karbidna trdina. Po preučitvi
lastnosti obeh smo se odločili za karbidno trdino. Karbidna trdina boljše prenaša sunkovite
obremenitve in je primerna tudi za bolj grobe obdelave, ki pa so bile v naših testih vsekakor
prisotne. Drugi del testiranj je torej temeljil na orodju iz karbidne trdine, pod različnimi
rezalnimi parametri za posamezno površino. Skozi teste na posameznih površinah smo
ugotovili, da je bila najmanjša obraba orodja, in najbolj kvalitetno obdelana površina pri
hitrostih od 2000 do 4000 vrt/min ter globinah rezanja od 0,3 do 0,4 mm. V tem primeru je
bila obraba orodja minimalna, toplotnih vplivi niso bili vidni ne na obdelovancu, niti na
orodju. Zaključimo lahko, da so omenjeni parametri zanesljivi pri obdelavi zlitin, kot je
kobalt-krom.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
43
9 VIRI
[1] 3D tisk za vse [online], Dosegljivo: http://www.3d-tisk.si/ [Datum dostopa: 24.8.2016]
[2] Računalniške novice [online], Dosegljivo: http://www.racunalniske-
novice.com/novice/sporocila-za-javnost/5-generacija-3d-tiskalnikov-
makerbot.html?RSS763c5fb6bde9d8d1ac114d675745dce5 [Datum dostopa: 20.8.2016]
[3] Frezanje [online], Dosegljivo: http://www2.sts.si/arhiv/tehno/projekt2/r1.html [Datum
dostopa: 18.8.2016]
[4] Intri [online], Dosegljivo: http://www.intri.si/storitve/3d-tisk [Datum dostopa:
24.8.2016]
[5] 3D tiskalnik [online], Dosegljivo:
https://sites.google.com/site/urskagubanec/home/izdelki [Datum dostopa: 25.8.2016]
[5] Žurnal24 [online], Dosegljivo: http://www.zurnal24.si/akrapovic-pipistrel-3d-tiskanje-
clanek-275151 [Datum dostopa: 24.8.2016]
[6] 3D prototip [online], Dosegljivo: http://3d-prototip.si/?page_id=209 [Datum dostopa:
24.8.2016]
[7] Wikipedia the free Encyclopedia [online], Dosegljivo:
https://en.wikipedia.org/wiki/Cobalt-chrome [Datum dostopa: 24.8.2016]
[8] Arcam AB [online], Dosegljivo: http://www.arcam.com/wp-content/uploads/Arcam-
ASTM-F75-Cobalt-Chrome.pdf [Dostop: 24.8.2016]
[9] Spinner [online], dosegljivo: http://www.spinner-wzm.de/en/products/milling/vc-
series.html [Datum dostopa: 22.8.2016]
[10] P. Wright, Edward Trent, Metal cutting 4th edition, 4th ed., Butterworth-Heinemann,
2000. doi:10.1017/CBO9781107415324.004.
[11] J.P. Davim, Machinability of advanced materials, John Wiley & Sons, Inc., 2013.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
44
PRILOGA 1: PROGRAM ZA ČELNO FREZANJE
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
45
START
O0001
N1 G17 G21 G40 G80
N2 (6MM CRB 2FL 19
LOC)
N3 T01 M06
N4 S200 M03
N5 G54
N6 M08
N7 G90 G54 G00 X-17.7
Y19.8 S200 M03
N8 G43 Z10. H01
N9 G01 Z.97 F62.5
N10 X-19.8 F500.
N11 Y-19.8
N12 X-17.7
N13 Y19.8
N14 X-15.3
N15 Y22.2
N16 X-22.2
N17 Y-22.2
N18 X-15.3
N19 Y19.8
N20 X-12.9
N21 Y24.6
N22 X-24.6
N23 Y-24.6
N24 X-12.9
N25 Y19.8
N26 X-10.5
N27 Y27.
N28 X-27.
N29 Y-27.
N30 X-10.5
N31 Y19.8
N32 Y27.
N33 X-27.
N34 Y-27.
N35 X-10.5
N36 Y19.8
N37 G00 Z10.
N38 X-17.7
N39 G01 Z0 F62.5
N40 X-19.8 F500.
N41 Y-19.8
N42 X-17.7
N43 Y19.8
N44 X-15.3
N45 Y22.2
N46 X-22.2
N47 Y-22.2
N48 X-15.3
N49 Y19.8
N50 X-12.9
N51 Y24.6
N52 X-24.6
N53 Y-24.6
N54 X-12.9
N55 Y19.8
N56 X-10.5
N57 Y27.
N58 X-27.
N59 Y-27.
N60 X-10.5
N61 Y19.8
N62 Y27.
N63 X-27.
N64 Y-27.
N65 X-10.5
N66 Y19.8
N67 G00 Z10.
N68 Z50. M09
N69 G91 G28 Z0
N70 G28 X0 Y0
N71 M30
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
46
PRILOGA 2: PROGRAM ZA OBODNO FREZANJE
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
47
O0000 ( OBODNO
FREZANJE )
N1 G17 G21 G40 G80
N2 (12MM STEBELNO
FREZALO)
N3 G90 G28 X0 Y0 Z0
N4 T01 M06
N5 S3000 M03
N01 G50 S3000
G00 T0100 (TOOL 1)
G96 S3000 M03
G00 X15. Y38.
Z-0.4
G01 Y-38. F12
Z-0.8
Y38.
Z-1.2
Y-38.
Z-1.6
Y38.
Z-2.
Y-38.
Z-2.8
Y38.
Z-3.6
Y-38.
Z-4.4
Y38.
Z-5.2
Y-38
Z-6.
Y38.
G0 Z40
M1
N01 G50 S2000
G00 T0100
G96 S2000 M03
Z-0.5
G01 Y-38. F12
Z-1
Y38.
Z-1.5
Y-38.
Z-2
Y38.
Z-2.5
Y-38.
Z-3.1
Y38.
Z-3.7
Y-38.
Z-4.3
Y38.
Z-4.9
Y-38
Z-5.5
Y38.
Z-6.1
Y-38.
G0 Z40
Y38.
M1
N01 G50 S6000
G00 T0100
G96 S6000 M03
Z-0.3
G01 Y-38. F12
Z-0.6
Y38.
Z-0.9
Y-38.
Z-1.2
Y38.
Z-1.5
Y-38.
Univerza v Mariboru-Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
48
Z-1.8
Y38.
Z-2.1
Y-38.
Z-2.4
Y38.
Z-2.7
Y-38
Z-3.
Y38.
Z-3.3
Y-38.
Z-3.6
Y38.
Z-3.9
Y-38.
Z-4.2
Y38.
Z-4.5
Y-38.
Z-4.8
Y38.
Z-5.1
Y-38.
Z-5.4
Y38.
Z-5.7
Y-38.
Z-6
Y38.
G0 Z40
M1
N01 G50 S8000
G00 T0100
G96 S8000 M03
Z-1.
G01 Y-38. F12
Z-2.
Y38.
Z-3.
Y-38.
Z-4.
Y38.
Z-5.
Y-38.
Z-6.
Y38.
Z-7.
Y-38.
Z-8.
Y38.
Z-9.
Y-38
Z-10
Y38.
G0 Z40
M5
M1
M30
%