1. Ukratko opišite faze faz e razvoja alatnih strojeva/sustava. 1300. god – Tokarski stroj (naizmjenično okretanje pomoću strume ili lana) 1400. god – Tokarski stroj (jednosmjerno okretanje obratka) 1500. god - Tokarilice s obostranim okretanjem i nožnim pogonom ( Leonardo da Vinci) 1700. god - Stroj za obradu cilindara, Maudslay-ov tokarski stroj 1800. god – Blanjalica, glodalica, brusilica, stroj za lepovanje, s uperfiniš 1900. god – Brzorezni – Brzorezni čelik, stelit, tvrdi metal, rezna keramika, N C, CNC- upravljanje 2000. god - Fleksibilni obradni sistemi, CIM- koncept
Struktura zaposlenih 1950
2. Što podrazumijevamo pod pojmom točnost strojeva?
-
POZICIONIRANJE – postavljanje alata u odnosu na obradak, 5-6 simultanih NU osi ISO 230-2:1997 PONOVLJIVOST – ponavljanje istih zahvata zahvata ISO 230-2:1997 230-2:1997 OBLIK/KONTURA – sposobnost sposobnost da putanja alata prati prati konturu ISO 230-4:1996 230-4:1996
-
Kružni test za NC strojeve TOPLINSKI UTJECAJ – utjecaj promjene temp. –veličina stroja stroja
-
3. Objasnite trendove razvoja obradnih strojeva i procesa prema Weck-u. Ukratko
opišite tehnološke mogućnosti, značajke i pravce razvoja današnjih strojeva.
1
4. Što podrazumijevamo pod pojmom proizvodnost strojeva? Što je to raspoloživost strojeva? Koliki je postotak iskorištenja iskorištenja strojeva u srednje sre dnje serijskoj proizvodnji (dijagramski prikažite gubitke vremena)? PROIZVODNOST – Pouzdanost, – Pouzdanost, održavanje, raspoloživost, raspoloživost, i kvaliteta stroja r ezanja i neproizvodnog vremena – izmjena alata, RASPOLOŽIVOST RASPOLOŽIVOST – omjer vremena rezanja paleta - ISKLJUČEN – vikendi, – vikendi, dopusti, bolovanja NIJE RASPOLOŽIV - UKLJUČEN – standby – nema – nema obrade, posla NIJE RASPOLOŽIV - UKLJUČEN – ima posla:
» Kvar – ne – ne radi NIJE RASPOLOŽIV » Zastoj – zastoj – zastoj na drugom stroju, u rukovanju obradcima, … - ne radi NE » Radi RASPOLOŽIV (5 -8%)
Postotak iskorištenja stroja u serijskoj proizvodnji
5. Nabrojite osnovne dijelove /module obradnih strojeva i u nekoliko reče nica opišite njihovu funkciju.
-
Temelj stroja – machine base Postolje – bed Vretenište – spindle Pogoni – drive Upravljanje – control Alati i stezni pribori – tools and clamping devices
2
6. Koji se zahtijevi postavljaju na obradne strojeve/sustave? Navedite okvirnu strukturu
troškova proizvodnje i posebno komentirajte udio troškova koji se odnosi na strojeve/opremu.
Pred obradne strojeve se postavljaju zahtjevi kod konstruiranja: - Ekologija - Jednostavnost Jednostavnost izrade - Jednostavnost Jednostavnost montaže - Jednostavnost Jednostavnost demontaže i servisiranja - Recikliranje / razgradnja - Modulna gradnja
7. Dijagramski objasnite utjecaj veličine dijelova (gabariti) i veličine serija(broj komada) na odabir obradnog stroja/sustava. Ukratko opišite posebnost i mogućnosti mogućnosti obradnog centra (OC) važne kod odabira stroja.
Obradni centri - Ovaj numerički upravljani alatni stroj je j e karakterističan po koncentraciji
različitih operacija u jednom stezanju sirovca. To je omogućeno automatskom automatskom izmjenom alata i spremištem alata. Izmjenu sirovaca i izradaka, i zradaka, vrši poslužilac neposredno, ili pomoću okretnog stola s palet ama, kao i pomoću izmjenjivača paleta. Obradni centri mogu biti izvedeni kao samostalni ili fleksibilnom obradnom sustavu.
kao obradni moduli prilagođeni 3
8. Objasnite kako se određuje snaga potrebna za rezanje rez anje i koliki su stupnjevi iskorištenja pojedinih strojeva Mehanički stupanj djelovanja: η=Pk /Pm Snaga rezanja ili korisna snaga: P k = Fc . vc = Mo . ω
Stupanj djelovanja obradnih strojeva opterećenih 50 do 80 % je je : -
tokarilice = 0.7 do 0.85
bušilice = 0.75 do 0.9 glodalice = 0.6 do 0.8 dubilice = 0.6 do 0.8 dugohodne dugohodne blanjalice = 0.7 do 0.85
provlakačice = 0.85 do 0.9 brusilice = 0.4 do 0.5
9. Koeficijent trenja na obradnim strojevima str ojevima (razlika kod čistog klizanja i rezanja materijala). Objasnite pojavu stick-slip efekta i učinke mješovitog trenj a na vodilicama obradnih strojeva (dijagramski (dijagramski prikažite utjecaj brzine klizanja) . Kolike su prosječne vrijednosti istrošenja vodilica i koeficijenti trenja tr enja za kombinacije SL/Č i SL/EPOXY? Formiranje Stick-Slip( staviti- skliznuti) u području suha i mješovita trenja prouzročava prouzročava oklijevanja pri malim brzinama kretanja. Dakle, nedostatak posmaka u procesu obrade može značajno pogoršati značajno pogoršati kvalitetu površinu proizvoda . Uslijed djelovanja suhog trenja dolazi do zagrijavanja i hladnog zavarivanja i odkidanja tih
površina.
4
10. Objasnite razliku između statičke i dinamičke krutosti. Navedite Navedite izraz izr az za određivanje krutosti (statička i dinamička) i opišite linearnost u dijagramu F = f(f). Objasnite značaj faktora prigušenja u izrazu za dinamičku dinamičku krutost. Statička krutost definira se kao otpor konstrukcije na određeno opterećenje, tj. kao potrebnu silu za jedinični progib ili deformaciju.
Statička krutost:
Linearna karakteristika
Faktor prigušenja ζ
Nelinearna karakteristika
Nelinearna karakt. karakt. i zračnost zračnost
√
11. Objasnite pojavu samouzbudnih vibracija. Objasnite razlog njihove pojave i što znači vlastita , a što radna frekvencija? Navedite vrijednosti faktora prigušenja Faktor prigušenja: ζ = 2,4-6,5*10 -3 -čelik ζ = 12-24*10-3 -nodularni SL Radna frekvencija:
σ = f (σs, σirreg, σch,….) vlastita frekvencija je ωo - savijanje ili torzija Samouzbudna Samouzbudna vibracija
5
12. Navedite izraze za vlastitu frekvenciju kod opterećenja na savijanje i uvijanje. Kakve konstrukcije smatramo vitkim, vit kim, a kakve krutim?
Vlastita frekvencija ωo Opterećenje na savijanje: Opterećenje na torziju:
η < 1 – Krute konstrukcije η > 1 – Vitke konstrukcije 13. Pojava rezonancije na strojevima- objasnite preduvjete. Što je to
karta stabilnosti stroja. Kako masa a kako krutost stroja utječe na elastičnost (f/F) i posebno koji je njihov utjecaj na frekvenciju vibracija?
6
15. Podjela obradnih strojeva. Navedite podjelu strojeva/sustava prema tri kriterija: namjeni/izvedbi, stupnju automatizacije i prema pogonskoj energiji. strojevi za odrezivanje - -škare za rezanje - - preše preše za odrezivanje odrezivanje
obradni strojevi za obradu odvajanjem čestica oštricom određene geometrije - -tokarilice - - bušilice bušilice - -glodalice - -blanjalice - - provlakačice provlakačice - -strojne pile - -strojne turpije - -strojevi za četkanje - -strojevi za grecanje obradni strojevi za obradu odvajanjem čestica oštricom neodređene geometrije - -brusilice - -brusilice s trakom - -strojevi za honanje - -strojevi za lepanje - -obrada mlazom - -superfiniš - -strojevi za poliranje obradni strojevi za direktno-energetske postupke obrade (nekonvencionalni postupci) - -ultrzvukom - -elektroerozijom - -elektrokemijski - -snopom elektrona 16. Nabrojite nedostatke konvencionalne konstrukcije obradnih strojeva i prednosti nekartezijske izvedbe
Konvencionalna Konvencionalna konstrukcija strojeva – nedostaci -
Ograničen broj stupnjeva slobode gibanja : uglavnom 3. Neki moderniji strojevi imaju i do 5 stupnjeva ali njihova raspodjela nije učinkovita.
-
Problem velikih masa pokretnih dijelova na stroju : krutost zbog ubrzanja i usporenja sklopova velikh masa
-
Točnost : Gibanja na alatnim strojevima su ovisna o pravocrtnim osima i ležajevima. Kako se oni vremenom troše točnost se smanjuje. Kod strojeva s 3 osi potrebno je razmatrati 21 varijablu.
-
Vibracije i krutost : Konsrtukciju stroja čine teški dijelovi, najčešće koji nisu centrični i uzrokuju neravnomjerno opterećenje pojedine osi Pribor za stezanje – obzirom – obzirom na ograničen DoF mnogobrojni su pribori i naprave na stroju.
7
17. Postolja obradnih strojeva. Namjena, materijali za izradu, proračun, izvedbe .
Skicirajte postolje za radijalnu bušilicu. Postolje je osnovni element stroja koji nosi sve aktivne i pasivne komponente – vretena,
stupove i elemente upravljanja.Izrađuju se u zavarenoj izvedbi, lijevanoj izvedbi ili od polimernog betona (kompozitni mat erijal). Kod konstruiranja postolja: opterećenje, prigušenje, prijenos topline i buke su su najvažniji elementi elementi o kojima se vodi vodi briga. Zadatak postolja : - Prihvat pokretnih i nepokretnih sklopova stroja - Prihvat opterećenja od obrade i prijenos na temelj stroja Izvedbe postolja: - Ljevana – koristi se u serijskoj proizvodnji proizvodnji obradnih strojeva ( SL ) - Zavarena čelična – kod izvedbe prototipa i kod gradnje operacijonih (agregatnih) strojeva i postrojenja 18. Vodilice obradnih strojeva. Namjena, materijali za izradu, izvedbe . Skicirajte izvedbe kliznih vodilica i prednaprezanje vodilice u obliku lastinog repa.
Vodilice su f unkcionalne unkcionalne plohe duž ili oko kojih se vrši kretanje pokretnih dijelova (sklopova) stroja. Mogu biti za: - Pravocrtno ili translatorno gibanje
-
Kružno kretanje
Prema načinu kako je ostvaren kontakt između pokretanog (klizači) i nepokratnog (postolje ) dijela razlikujemo tri vrste vodilica: - Klizne
-
Kotrljajuće Hidrostatske
Lastin rep
8
19. Klizne vodilice. Prednosti i nedostatci, svojstva. Koji je osnovni nedostatak lijevane izvedbe.
Klizne vodilice su najstarije i najjednostavnije najjednostavnije izvedbe. Imaju visoku krutost,dobro prigušavaju vibracije, vibracije, veliku kontaktnu površinu s pokretnim dijelom - klizačem i otpornost na
visoke sile (opterećenja) i udarna djelovanja. Vodilica je lijevana ili zavarena na postolje ili je pak mehan ički
(vijčano) pričvršćena na postolje. Lijevana izvedba se
teško obnavlja i gotovo ju je nemoguće izmijeniti.
20. Kotrljajuće vodilice. Prednosti i nedostatci, svojstva. Kotrljajuće vodilice su manje mase i rade s manjim trenjem, tako da omogućavaju omogućavaju brže pozicioniranje i s manje manje utrošene energije. energije. Međutim zauzimaju zauzimaju više prostora na stroju i skuplje su. 21. Pogonski sustavi obradnih strojeva. Objasnite: a) pogonski sustav direktnog pogona glavnog vretena b) motorvretena.
Glavno gibanje - elektromotor-istosm jerni, izmjenični, -
koračni, sinkroni, asinkroni hidraulički-cilindrom, hidromotorom
Pomoćno gibanje -
elektromotorni hidraulički (elektromotorni + pretvornik gibanja) pneumatski-za manje lakše strojeve
Sustav direktnog pogona glavnog vretena Okretni moment se prenosi em preko zupčaste spojke na glavno vreteno. Regulacija brzine
vrtnje se vrši preko regulacijskog uređaja koji redukcijom napona i frekvencije struje određuje brzinu elektromotori Glavna vretena s integriranim elektromotori (motorvretena) To su elektromotori kojima je j e osovina ujedino i glavno vreteno stroja. Ovdje je ostvarena
visoka krutost sustava što omogućava veću točnost obrade. Brzina vrtnje se regulira kao i kod sustava direktnog pogona glavnog vretena. Glavni nedostatak ovog sustava je u tome što rad elektromotora uzrokuje pojavu topline koja
se prenosi na glavno vreteno pa se tijekom rada stroja mora osigurati hlađenje vretena (zrakom, vodom ili uljem). Drugi nedostatak je u tome što su motorvretena skupa ali je stroj u cijelosti jeftiniji zbog jednostavnije jednostavnije konstrukcije
9
23. Skicirajte radni dijagram v=f(d) stupnjevanja broja okretaja na stroju (linearna i
aritmetička progresija). Objasnite.
24. Skicirajte radni dijagram P,M =f(n) i označite vrijednosti stupnjevanja ispod i iznad graničnog broja okretaja.
26. Navedite i objasnite zadatak i izvedbe postolja obradnih strojeva.
Postolje je osnovni element stroja koji nosi sve aktivne i pasivne komponente – vretena, stupove i elemente upravljanja. Izrađuju se u zavarenoj izvedbi, lijevanoj izvedbi ili od polimernog betona (kompozitni materijal).
Kod konstruiranja postolja: opterećenje, prigušenje, prijenos topline i buke su najvažniji najvažniji elementi o kojima se vodi briga.
27. Skicirajte osnovne izvedbe dijelova postolja na obradnim strojevima i prikažite skicom elemente portalne izvedbe postolja.
Izvedbe postolja: - Ljevana – koristi se u serijskoj proizvodnji obradnih strojeva ( SL ) - Zavarena čelična – kod izvedbe prototipa i kod gradnje operacijonih ( agregatnih) strojeva i postrojenja
10
28. Nabrojite osnovne elemente vreteništa obradnih strojeva. Nabrojite i objasnite izvedbe prihvata alata (oznake i standarde) za glodalice (Glavno rotacijsko gibanje).
Osnovni dijelovi vreteništa:
Prihvat alata za glodalice
Pribor za stezanje obradaka na glodalicama je:
-
Škripac – obični, – obični, okretni, okretno – nagibni, pneumatski. Okretna glava
Okretni stol, diobeni aparat, pomoćni šiljak Okretno – posmični posmični križni stol stol Okretno – nagibni stol Različite stege, T – vijci, matice Različite stezne naprave Magnetska ploča
11
31. Objasnite izvedbe kliznih ležajeva na glavnom vretenu i objasnite prednosti i nedostatke za hidrostatsko uležištenje. - Ležajevi Ležajevi glavnih vretena moraju moraj u udovoljiti vrlo visokim zahtijevima što ih i h postavljaju uvjeti
rada i točnost t očnost alatnog stroja. Moraju vrlo dobro voditi glavno vreteno i imati mogućnost reguliranja - zahtjevi na uležištenja Konstrukcije
Steznog spoja
- Jednostavni proračun - Što manje dimenzije - Mogućnost izvedbe - Mogućnost Mogućnost zamjene - Tipizacija - Jednostavna i jeftina izrada - Mali troškovi za pomoćni pribor - Niski ukupni troškovi troškovi
- visoko prigušenje vibracija - visoka nosivost - visoka točnost - visoka krutost
Gibanja - visoka točnost vođenja - mali gubici - malo istrošenje - veliki vijek trajanja - povoljno trenje - mala zagrijavanja - mogućnost hlađenja
Prednosti hidrostatskoh uležištenja su : relativno jednostavne konstrukcije i izrade -
uljni film ima veliku površinu, zbog čega prigušuju vibracije i udarce neosjetljivi na nečistoće u ulju omugućuju veliki raspon zračnosti kod većih promjera jeftiniji su od valjnih ležaja
konstruktivno se lako prilagode stroju Nedostaci hidrostatskoh uležištenja su : kod malih brzina pri pokretanju imaju velik koeficijent trenja vrlo su osjetljivi na nedostatak ulja -
-
konstrukcije s vertikalnim vratilom su složenije nego li kod valjnih ležaja
32. Objasnite izvedbe kugličnih ležaja s kosim dodirom. Komentirajte vrijednosti radijalnog i aksijalnog opterećenja kod pojedine izvedbe. Kuglični ležajevi s kosim dodirom standardizirani su prema ISO 15, DIN 628 i HRN M.C3.621. Optimalna unutarnja konstrukcija osigurava veliku točnost vrtnje, veliku nosivost u radijalnom i jednom (jednoredni i dvoredni s T-rasporedom) ili oba (dvoredni) aksijalna
smjera, velike brzine vrtnje i miran hod. Aksijalna nosivost ležaja raste s kutom dodira između kuglice i prstenova ležaja. Jednoredni kuglični ležajevi s kosim dodirom imaju kut dodira 40°, nerastavljivi su i dopuštaju velike brzine vrtnje. Na raspolaganju su u dvije izvedbe - normalnoj i univerzalnoj. univerzalnoj. -
Dok su ležajevi normalne izvedbe primjereni za uležištenja u kojima je za svaki oslonac potreban samo jedan ležaj koji prenosi aksijalno opterećenje samo u jednom smjeru
-
Ležajevi univerzalne univerzalne izvedbe predviđeni su za uležištenje dvaju ili više ležajeva zajedno u nizu, s proizvoljnim međusobnim rasporedom.
12
33. Slogovi kotrljajućih ležaja – izvedbe, – izvedbe, trajnost kotrljajućih ležaja na obradnim strojevima i podmazivanje.
NOSIVOST I TRAJNOST - prednaprezanje smanjuje trajnost; -nosivost -nosivost – najveće – najveće opterećenje N0 = ment statička nosivost, - s0 – statička – statička sigurnost (3 -za kuglične, 5-za
valjkaste) FAG : 1000 N/μm PODMAZIVANJE KOT -mast, uljna magla, ulje-zrak, cirkulacija ulja
34. Zahtijevi za ležajeve na glavn im vretenima. -
Izbor ležajeva Ugradnja ležaja Opterećenje ležaja Deformacije vretena Torzija Nosivost i trajnost
Ovisnost sile trenja o izvedbi ležaja
35. Hidrostatsko uležištenje. Skicirajte i objasnite, komentirajte z azor i krutost U principu se sastoji od više uporišta u
koje dovodimo ulje pod pritiskom -> na taj način sprečavamo izravni kontakt između pokretanog dijela -
zračnosti 25- 50 µm
-
Stražnji ležaj je 10 -20% slabiji
-
Sastoji se iz više uporišta u koje dovodimo ulje. Tako da možemo i u mirova nju spriječiti kontakt između pokretnog i nepokretnog dijela Kuglični hidrostastski ležaj je jako skup i koristi se kod karausela
-
13
37. Pogon posmičnog gibanja . Izvedbe pogona, kinematika osi Najvažniji elementi elementi posmičnog sustava sustava su: 1.) motor, 2.) mehanički dijelovi osi sa sustavom mjerenja pozicije, 3.) upravljački dio sastavljen od energetskog energetskog i regulacijskog dijela.
Motor kao pretvornik energije pruža potrebnu mehaničku energiju za gibanje i zadržavanje zadržavanje položaja. Uz motor kao električni aktivni aktivni dio idu i dodatne ugradbene cjeline kao npr. kočnica, davač položaja, spojka na pogonsko vratilo, integrirana zaštita od preopterećenja. Mehanički dijelovi osi alatnog stroja sastoje se od stola (klizača) tj. konstrukcije osi sa sustavom vodenja i mehani čkim prijenosnim elementima. Što se tiče motora za pomoćno kretanje upotrebljavaju se sljedeći tipovi motora: -
AC servomotori DC servomotori
koračni (step) motori linearni motori.
Najveću primjenu imaju AC servomotori. servomotori.
40. Pogon posmaka pomoću kugličn ih navojnih vretena (KNV). Skica izvedbe pogona, prednosti u odnosu na pogon klasičnim vretenom. Navedite i objasnite neke tipove matica na KNV.
Kuglično navojno vreteno je mehanička naprava za pretvaranje rotacijskog u linearno gibanje i može raditi samo sa dodatnom dvodjelnom maticom koja dolazi s knv – om. Prednaprezanje se vrši ugradbenim tolerancijama ostvarivanjem određenih dosjeda između ležajeva i strojnih dijelova gdje se ti ležajevi ugrađuju. Zbog osjetljivosti najbolje radi na temperaturama između -20 do 100 0 C.
14
