Lõiketöötlus (0)

Metallide lõiketöötlus seisneb eelnevalt töötlemisviisidel saadud toorikult laastu eraldamises vajaliku kuju, mõõtmete ja pinnakvaliteedi saamiseks. Kuna suurema osa masinaosi saab oma lõpliku kuju ja täpsed mõõtmed tooriku lõiketöötlemisel, siis moodustab selle töömaht 45...60% nende valmistamise töömahust.
Mehaaniline lõikamine haarab kolme erinevat materjali osadeks lahutamise tehnoloogiaprotsessi. 1) Nugalõikamine- kus jõu F mõjul materjali tungiv nuga tekitab enda ees surutud ala. Noaga lõikamist kasutatakse materjali tükeldamisel . 2) Käärlõikamine- kus jõu F mõjul tekitavad töödeldavasse materjali surutavad käärid lõikeservi ühendavas pinnas materjali purunemist põhjustavaid nihkepingeid, mille tagajärjel materjal lahutatakse osadeks. 3) Teriklõikamisel laastueraldusega ehk teriklõiketöötlemisel eraldab terik jõu F toimel töödeldava materjali pinnakihi laastuna.
Ortogonaallõikamine kirjeldab protsessi kahe aktiivjõu aüsteemis- normaaljõud laastule teriku esipinnal Fn ja laastu ning teriku esipinna vaheline hõõrdejõud Ft.
Metalllaastu liigid: töötlemisel on oluline, et tekkiv metallilaast eemalduks kergesti lõikekohast ega segaks lõikeprotsessi. See on omakoda seoses tekkiva laastu kujuga, mida mõjutab nii töötdeldav materjal kui ka lõiketingimused. Plastsete metallide lõikamisel on laastu tekkel määrava tähtsusega plastsed deformatsioonid, habrastel need praktiliselt puuduvad. Suurtel kiirustel, samuti plastsete metallide lõikamisel, laastu elemendid jäävad kokku, tekitades voolava laastu, mis keerdub spiraali. Habraste heterogeensete materjalide, näiteks malmi, lõikamisel ei teki üldse korrapärast keerdu. Lõigatav kiht eraldub sel juhul ebakorrapäraselt tükikestena.
Teriku kasvaja : Teatud lõikekiirusel kleepuvad sitkest metallilaastust murenenud metalliosakesed surve ja tekkinud kõrge temperatuuri tõttu lõikuri teriku lõikeservale, moodustades teriku kasvaja. Kasvaja muudab lõikuri geomeetriat ja, kaitstes nõnda lõikaserva, vähendab selle kulumist. Teisest küljest kasvaja tekkimise ja eemaldumise tõttu väheneb töötlemistäpsus.
Soojusnähud laastueraldumisel: Laastueraldumisprotsessis tekkiv soojus soodustab lõikuri kulumist ja vähendab tema püsivusaega, mõjustab töödeldud pinna kvaliteeti, muudab töödeldava materjali mehaanilisi omadusi, hõõrdetegurit eri- ja tagapinnal ning laastu paksenemist. Sageli kasutatakse soojuse kahjuliku mõju vältimiseks vedeliku ja gaasi määrde - ja jahutusomadusi. Enamlevinud määrde- ja jahutusvedelikud on järgmised: mineraalsete elektrolüüdide vesilahused , emulsioonid, mineraalsed , loomsed ja taimsed õlid. Määrde- ja jahutusvedelikku kasutatakse peamisel automaatpinkidel, kus on vaja säilitada pikem lõikuri püsivusaeg.
Pinnakaredus- on pinna reljeef, mille moodustavad töötlemisel pinnasse jäänud konarused.
Lõikurimaterjlid: Legeertööristaterase erirühma moodustavad kõrge volframi- ja vanaadiumi -sisaludsega terased. Kiirlõiketerasest lõikuri kõvadus pärast termotöötlemist on HRC 62...65 ja soojuskindlus kuni 600...640 C. Ülikõvade materjalide rühma moodustavad tehisteemant ja kuubiline boornitriit.
Tehisteemanti ja kuublist boornitriidi sünteesitakse kahel kujul: pulbrina ja polükristallidena.
Lõikuri teriku geomeetria : Lõikeprotsessist võtavad vahetult osa järgmised teriku pinnad. Esipind-on pind, millesse siseneb lõikekiiruse vektor . Lõikeserv- on teriku eri- ja tagapinna lõikumisel tekkiv lõikejoon. Tipp- on pea- ja abilõikeservade liitekoht.
Lõikesrevanurk ja abilõikeservanurk määravad otseselt pinnakareduse .
Kui treilõikuri teriku pealõikeserva kaldenurk on positiivne, s.t. kui teriku tipp on pealõikeserva madalaim punkt, siis treipingil voolab laast paremale, vastasel juhul aga vasakule.
Lõikuri kulumine ja püsivus: Lõikuri teriku tööpinnad, puutudes kokku laastu ja toorikuga, kuluvad suure surve, libisemiskiiruse ja temperatuuri tõttu suhteliselt ruttu. Kulumisele kaasneb lõikuri geomeetria muutus, suureneb lõikejõud , halveneb töötlemise täpsus. Püsival kulumisel eristatakse järgmisi kulumise liike: Abrasiivkulumine- kiirustab töödeldava materjali kõvad komponendid vahetult teriku kontaktpinda. Adhesioonkulumine- tekitab kõrge surve ja temperatuuri tõttu laastu ja tooriku lõikepinna ning teriku kontaktpinna vastastikune haardumine molekulaarjõudude toimel. Difusioonkulumine- tekib kõrgel temperatuuril (üle 800 C). Pidev kontaktpindade hõõrdumine laastueraldumisel kiireneb teriku materjali difusiooni töödeldavasse toorikuse, mille tagajärjel muutub teriku materjali koostis ja füüsikalis-mehaanilised omadused. Nimetatud kolme kulumisliigi kõrval eristatakse veel ka keemilist kulumist seoses oksiidide tekkega hõõrdepindadel, mis näitab lõikuri kulumisprotsessi keerukat olemust.
Terimine: Treimisega on võimalik saada silindrilisi, koonilisi ja tasaseid ning keerukaid välis- ja sisepindu, samuti lõigata keeret. Lõikuriks kasutatakse treimisel põhiliselt treilõikurit. Esineb ka treipingitöid, kus kasutatakse teist tüüpi lõikurid.
Lõikeprotsessi karakteristikud treimisel: Lõikeprotsesse iseloomustavad kinemaatilised ja gomeetrilised karakteristikud. Kinemaatilised kirjeldavad laastueraldamise lõikeliikumisi, geomeetrilised töödeldavad tooriku ja eralduva laastu kuju.

Kinemaatilised karakteristikud: Pealiikumine on tooriku pöörlemine , mis määrab laastueraldusmise kiiruse. Pealiikumise kiirus ehk lõikekiirus on teriku lõikeserva ja lõikepinna suhteline liikumise kiirus pealiikumise sihis. Ettenihkeliikumine on lõikuri lõikesrva liikumine ettenihke suunas, mis tagab lõikeprotsessi pidevuse . Ettenihkekiirus ehk ettenihe on lõikeserva liikumise kiirus ettenihkeliikumise suunas.

Treimise gomeetrilised karakteristikud: Lõikesügavus on töödeldava ja töödeldud pinna vaheline kaugus mõõdetuna risti ettenihkesihiga.
Treimise põhioperatsioonid ja treilõikurid: Treimistööd liigitatakse musttöötlemiseks ehk koorimiseks, mis eraldub tooriku põhilise töötlusvaru, ja poolpuhastöötlemiseks ehk silumiseks ja puhastöötlemiseks ning peentöötlemiseks, mis annab tootele lõpliku kuju, mõõtmed ja pinnakvaliteedi.
Koonuspinna treimine toimub neljal viisil: 1) lühikeste koonuste treimine laia treilõikuriga ristettenihkel 2) supordi ülemise lõikurikelgu pööramisega 3) tsentrite nihkumisega, kus vajalik tsentripuki nihkutuse suurus h=l*sin alfa 4) treimine kopeerjoonlauaga.
Keermestamine: Universaaltreipingil lõigatajse nii sise- kui ka väliskeemeid. Lõikeriistaks on keerme treilõikus, mille profiil vastab lõigatava keerme profiilile.
Treipingid : otstarbe järgi jagunevad metallilõikepingid üld- ja eriotstarbelisteks. Eriotstarbelised pingid on kitsa kasutusalaga enamasti ühetüübiliste detailide töötlemiseks. Üldotstarbeliste lõikepinkide liigitamisel aluseks võetakse töötlemismeetod, mis hõlmab lõikurit, töödeldava pinna kuju ja töötlemisskeemi. Eristatakse trei-, puur -, lihv-, hambalõike-, frees - jm. pinke.
Freesimine : Freesimine on lõiketöötluse universaalsemaid tehnoloogilisi protsesse, mille puhul lõikuriks on frees. Freesimisega töödeldakse horisontaal-, vertikaal - ja kaldpindu, astmeid ja sooni , tükeldatakse metalli, samuti töödeldakse keerukaid kujupindu, näiteks hammasrataste sirg - ja kaldhambaid, liistusooni, keermeid jm.
Freesid : Frees on pöördkehakujuline lõikur, mille lõikehambaid võib vaadelda üksikute terikutena. Vastaselt otstarbele on kasutusel mitmesugused kuju ja konstruktsiooniga freese. Lõikehammastega varustatud tööpindade kuju järgi liigitatakse freese järgmiselt: otsfraas, laupfrees , ketasfrees, sõlmfrees, kujufrees, mille kuju kopeeritakse osaliselt töödeldavale pinnale.
Lõikeprotsessi karakteristikud freesimisel:

Freesimise kinemaatilised karakteristikud: Pealiikumine on freesi pöörlev liikumine, kust saadakse lõikekiirus m/min.

Freesimise geomeetrilised karakteristikud: Lõikesügavus t on töödeldud ja töödeldava pinna vaheline kaugus, mõõdetuna risti ettenihkele, mm. Freesimise laius B on freesi ühe läbimiga töödeldud pinna laius mm.
Summaarne ristlõikepind oleneb samaaegselt kontaktisolevate hammaste arvust ja lõikesolevate hammaste hetkelistest pöördenurkadest töötsükli kestel.
Vastufreesimisel on freesi ja tooriku kontakti tekkimiskohas freesi pöörlemise- ja tooriku ettnihkesuunad vastassuunalised. Vastufreesimisel püüab vertikaal lõikejõud toorikut laualt lahti tõmmata.
Pärifreesimisel on freesi ja tooriku liikumised samasuunalised. Vastufreesimisel muutub laastu paksus nullist maksmaalväärtuseni, pärifreesimisel maksimaalselt nullini.Pärifreesimisel surutakse toorik vastu pingi töölauda.
Freesipingid: Üldotstarbelised pingid on vastavalt töövõlli asendile põhiliselt horisontaal-, vertikaal- ja universaalfreespingid, eriotstarbelised on ette nähtud mingi kindla funktsiooni jaoks. Horisontaalfreespinkidel on horisontaalselt pikenev töövõll, kuhu kinnitatakse freestorn ja saadakse pealiikumine. Töölaud, kuhu kinnitatakse toorik, võib saada piki-, risti- või vertikaalettenihke. Vertikaalfreespinkidel on vertikaalselt pikenev töövõll, kuhu kinnitatakse frees ning saadakse pealiikumine. Universaalfreespink on horisontaal- ja vertikaalfreesipingi kombinatsioon. Lisaks on tal ka pöörlev töölaud.
Puurimine : Puurimine on materjali läbiva kuju ka umbavade saamiseks kõige levinumaid tõiketöötlusviise. Ülepuurimisega töödeldakse ka juba varem saadud avasid, et vähendada pinnakakaredust ja suurendada täpsust. Puurimiseks puuri pöörleminse ja sirgjoonelise liikumise koostoime tulemusena. Mõlemad liikumised annab puurpink tööriistale.Lõikeprotsessi tingimused on puurimisel keerukamad kui treimisel. Lõikeprotsessis on laastu eemaldamine ja jahutusvedeliku juurdevool puuri lõikeservadele rakendatud. Laastu ärajuhtimisel hõõrdub see mööda puuri soont ja puuri ava pinda. Sellega kaasneb tuntud laastu deformatsioon ja soojuse tekkimine.
Puurid : Puurid liigitatakse konstruktsiooni järgi enamkasutatavateks keerd - ja vähemkasutatavateks eripuurideks. Keerdpuur ehk spiraalpuur koosneb lõikeosast ja sabast puuri kinnitamiseks. Eripuuridest olulisemad on süvapuurid. Sügavate avade puurimisel, kus pikkus ületab viiekordse ava läbimõõdu, kasutatakse õõnespuure. Jahutusvedelik juhitakse õõnsuse kaudi lõiketsooni. Samas õõnsusest väljub laast.
Puurpinkidel kasutatakse peale puuride ka hulgaliselt teisi avalõikureid.

Avardit kasutatakse puuritud ava läbimõõdu suurendamiseks. Avardiga töötlemisel suurendatakse puuritud ava läbimõõtu ja saavutatakse suurem täpsus.

Hõõritsat kasutatakse avade viimistlemisel suurea täpsuse ning väiksema pinnakareduse saamiseks pärast avardamist.

Süvistiga töödeldakse puuritud avade otspindu puuritud avale ristipinna või koonilise pinna saamiseks.

Keermepuur on puuritud ava keermestamiseks.
Lõikeprotsessi katakteristikud puurimisel:

Kinemaatilised karakteristikud on seotud puuri lõikeliikumistega. Pealiikumine on puuripöörlemine, lõikekiirus v on puuri lõikeserva pealiikumise suunaline kiirus välisläbimõõdul.
Puurpingid : Puurpinkidel puuritakse, avardatakse, hõõritsetakse ja keermestatakse. Üldotstarbeliste puurpinkide hulka kuuluvad vertikaal- ja radiaalpuurpink.
Radiaalpuurpinkidel töödeldakse suuremõõtmelisi ja suure massiga toorikute teineteisest kaugel paiknevaid avasid. Need pingid, erinevalt vertikaalpuurpinkidest, tagavad lõikeriista ja töödeldavate avade samateljelisuse töövõlli nihkumisega.
Horisontaalpuurpingid ehk sisetreipingid kuuluvad samuti puurpinkide rühma, kuigi neil võib sooritada ka treimis- ja freesimisoperatsioone.
Hööveldamine: Hööveldamisel töödeldakse tasaseid või sirgjoonelise moodustajaga kujupindu ning mitmesuguse profiiliga sooni.
Lõikeprotsessi karakteristikud hööveldamisel: Hööveldamisel kasutatakse kahte lõikeliikumist: a) risthööveldamisel- höövellõikuru sirgjoonelist horisontaalset pealiikumist ja tooriku katkenduslikku, pealiikumisel ristsihis ettenihkeliikumist. b) pikihööveldamisel- höövellõikuri sirjoonelisel pealiikumisel ja tooriku pealiikumisel ristsihis ettenihkeliikumist. c) vertikaalhööveldamisel- höövellõikuri vertikaalset sirgjoonelist pealiikumist ja tooriku pealiikumisele ristsihis ettenihkeliikumist.
Pealiikumise kiirus höövelpinkidel on muutuv suurus, muutudes nullist maksimumini ja enne tagasikäiku uuesti nulliks.
Lõikeprotsessi kinemaatiliseks kasakteristikuks on kaksikkäikude arv n ajaühiku kk/min. Ettenihkekiirust s0 mõõdetakse mm/kk.
Geomeetrilised karakteristikud on lõikesügavus t, laastu paksus a, laastu laisu b.
Höövelpingid: Risthöövelpingil kasutatakse enamasti kiikuva kulissiga või hüdraulilist pealeliikumist. Vertikaalhöövelpinkidel , kus lõikuri töökäigu pikkus on lühike, kasutatakse sageli, selleks et tagasikäigu kiirus ületaks tunduvalt töökäigu kiiruse, pealiikumise ajamis pöörlevat kulissi . Kasutusel on ka hüdraulilised ajamid. Pikihöövelpinkidel saab laud koos toorikuga sirgjoonelise liikumise ajami ülekandel hammsrata-hammaslatt või hüdroajamilt.
Kammlõikamine: Kammlõikamine on avade ja välispindade töötlemise kõrgtootlik meetod, mis tagab suure täpsuse ja minimaalse pinnakareduse. Tööriistaks on lõikehammastega varustatud kammlõikur, mis saab sirgjoonelise pealiikumise ja eraldub kogu töötlusvaru ühe töökäiguga.
Kammlõikepind on oma konstruktsioonilt ja talitlusomadustelt suhteliselt lihtsad, mis on tingitud sellest, et kammlõikepingil kopeeritakse tööriista hammaste kontuur töödeldavale pinnale. Pinkide põhikarakteristikuteks on tõmbejõud ja tõmbepikkus. Pinged on sageli hüdroajamiga ja töötavad enamasti poolautomaatrežiimil. Neid liigitatakse sise- ja väliskammlõikepinkideks, töökäigu liikumise sihi järgi horisontaal- ja vertikaalpinkideks. Kammlõikamist kasutatakse saritootmisel.
Hambalõikumine: Hambalüikumisel kasutatakse kahte meetodit: kopeer- ja rullumismeetodit. 1) Kopeermeetod põhineb hammaste profileerimisel lõikuriga, mille on hammastevaheline profiil. Üksiktootmisel lõigatakse hambad kopeermeetodil ketasmoodulfreesiga või sõrmmoodulfreesiga ühe hambavahe kaupa. 2) Rullumismeetod põhineb lõikuri ja tooriku vastastikusel hambumisel koos lõikeliikumisega. Lõikurina kasutatakse kas tigufreesi hammaslõikurit või hammasrataslõikurit ehk hambatõukurit. Tooriku hamba külgpind kujuneb lõikuri lõikeservade pideval asendi muutumisel nende vastastikusel liikumisel üksikute asendite mähispinnana. Hambalõikamine rullmeetodil on universaalsem, kuna ta võimaldab lõigata antud hambumismooduliga lõikuriga erineva hammaste arvuga rattaid .
Hambafreespinkil lõigatakse rullumismeetodil välishambumisega sirg- ja kaldhammastega silinder- ja tiguhammasrattaid. Lõikur on tigufrees.
Et lõigata sirghammastega hammasratast, on vaja kolme lõikeliikumist: tigufreesi pöörlemist sagedusega nf, freesi vertikaalettenihet sv, tooriku pöörlemist sagedusega nt.
Keermestamine: Keermestamist ja keermesliidet kasutatakse lahutatava liite saamiseks, samuti selleks, et muuta pöörlev liikumine kulgevaks. Keerme profiile on erinevaid. Keermed võivad olla ühe- ja mitmekäigulised, samuti parem- ja vasakpoolsed .
Keermestamine keermelõikuriga: Väliskeermestamiseks sammuga 2 mm kasutatakse keermelõikureid. Sisekeermeid läbimõõduga kuni 20 mm lõigatakse keermepuuridega. Keermelõikureid kasutatakse nii käsitsitööl kui ka lõikepinkidel.
Keermestamine treilõikuritega: Täpseid ja suure profiiliga keermeid lõigatakse treipingis treilõikuriga, kusjuures lõikuri ettenihe on võrdne keerme tõusuga.
Keermefreesimine ja –lihvimine: Keermeid freesitakse spetsiaalsete keermefreespinkidel ketasfreesidega. Pealiikumist teostab frees, mille lõikehammastel on keerme soone profiil. Toorikule antakse ringettenihe ja pikiettenihe. Keermefreesimine on tavaliselt eeltöötlus, lõpptöötlus tehakse treilõikuriga või lihvkettaga. Freesimisega lõigatakse nii sise- kui ka väliskeermeid.
Lihvimine: on lõiketöötlusprotsess, kus, kasutatakse abrasiivlõikurit, saadakse nii Ra 0,025... 1,6 um pind ja suur mõõtmete täpsus. Abrasiivlõikur koosneb kõvadest abrasiivterakestest, mis on seotud sideainega abrasiivkettaks. Lihvimise viimistlusoperatsioon suure täpsuse ja pinnasiledusega detailidel saadakse. Samuti kasutatakse lihvimist ka suure kõvadusega materjalide puhul, kui need ei ole lõigatavad muude meetoditega.
Abrasiivlõikurid: valmistatakse enamasti erineva kujuga lihvketastena.
Abrasiivmaterjalidest kõige laialdasemalt kasutatakse kristallilise alumiiniumoksiidi alusel elektrokorundi, ränikarbiidi, teemanti ja kuubilist boornitriidi. Neist suurima kõvadusega on teemant , soojuskindlusega aga on parim elektrokorund.
Lihvimisprotsess sooritatakse lihvkettaga, kus abrasiivterad on seotud sideainega. Kõik sideained peavad taluma lõikeprotsessis kõrget temperatuuri.
Lihvimismeetodid ja lihvpingid: Välislihvimisel töödeldakse sirgmoodustajaga pöördkehade välispindu. Lihvimiseks kasutatakse ümaslihvpinki. Lõikeliikumiseks on pealiikumine- lihvketta pöörlemine, ettenihkeliikumisteks tooriku pöörlemine ja tooriku pikiettenihe.
Siselihvimine toimub siselihvpingil, mille tööpõhimõte ei erine ümarlihvpingi omast. Siselihvimist kasutatakse avade täpseks töötlemiseks.
Tasalihvimisel töödeldakse tasapindu horisontaal- või vertikaaltasalihvpinkidel.
Abrasiivtöötluse viimistlusmeetodid: Hoonimine on viimistlusmeetod, mis võimaldab saada suure täpsusega siledaid spetsiifilise mikroprofiiliga silindilisi sisepindu. Niisugune profiil on vajalik õlikihi hoidmiseks hõõrdepinnal.
Plankimine on abrasiivviimistlusprotsess, kus peened abrasiivosaksesd on surutud töödeldava pinna ja pehmest materjalist plankuri vahele.
Poleerimine on pinnakareduse vähendamise kõige levinummeetod. Seda kasutatakse peegelpinna saavutamiseks. Kasutatakse enamasti dekoratiivpindade töötlemisel. Lõikuriks on elastne ketas , lint või abrasiivi suspersioon. Poleerimisega ei saa parandada tooriku geomeetrilist kuju.