Speciální metody obrábění

Do této části učebního textu jsou zařazeny některé zvláštní metody přeměny polotovaru na výrobek, které jsou založeny na aplikaci novějších objevů ve fyzice, chemii a elektrotechnice. Text samozřejmě nemůže být vyčerpávající, jeho úkolem je alespoň částečně o nových technologiích informovat.

Z hlediska definice obrábění (přeměna polotovaru na výrobek postupným oddělováním přebytečného materiálu ve formě třísek břitem obráběcího nástroje) popisované technologie vlastně ani obráběním nejsou. K obrábění byly pouze přiřazeny podle svého účelu.

Speciální metody obrábění se užívají tam, kde dávají lepší výsledky než klasické obrábění, nebo kde klasické obrábění nejsou použitelné.

Elektroerozivní obrábění

Elektroerozivní obrábění je rozrušování materiálu přímým účinkem elektrické energie, spojeným v některých případech s přídavným mechanickým účinkem.

Elektrojiskrové obrábění

Elektrojiskrové obrábění je založeno na působení impulsního elektrického výboje mezi dvěma elektrodami. Nástroj je připojen ke katodě, obrobek k anodě. Elektrický výboj uvolní z obrobku částici materiálu, která se pohybuje k nástroji. Aby se na nástroj nepřivařila, probíhá výboj v dielektrické kapalině, která částici ochladí, případně odplaví.

Metoda se užívá při výrobě zápustkových dutin, průvlaků, průstřižnic, trysek, při odstraňování nástrojů (vrtáků, závitníků) zlomených v dírách.

Tvar nástroje je negativem tvaru vytvářené dutiny. To znamená, že například při zhotovování válcové díry je nástrojem válcová tyčinka (drát). Také při vyjiskřování zlomených vrtáků a závitníků je nástrojem drát vhodného průměru.

Materiálem nástroje je nejčastěji měď, mosaz nebo grafit.

Pracovní kapalinou je petrolej nebo transformátorový olej.

Zdrojem impulsního výboje je kondenzátor nebo polovodiče.

Výkon při obrábění oceli je až 5 000 mm3.min-1. Dosahovaná drsnost povrchu je Ra = 15 mm.

V obrázku je naznačena výroba díry v obrobku. Průřez nástroje (tyče) odpovídá žádanému průřezu díry. Nástroj se přisouvá do blízkosti obrobku a pak uvnitř díry ve směru šipky. Po každém nabití kondenzátoru proskočí mezi nástrojem a obrobkem jiskra, která vytrhne z obrobku částici materiálu. Ta je ochlazena kapalinou. Proudové hodnoty jsou regulovatelné podle velikosti vyráběné díry a druhu materiálu obrobku.

Anodomechanické obrábění

Anodomechanické obrábění je založeno na odebírání částic kovu obrobku impulsivními elektrickými výboji jako u obrábění elektrojiskrového, přičemž současně probíhá elektrolytické rozpouštění povrchu materiálu obrobku.

Metoda se užívá zejména při dělení (řezání) tvrdých materiálů a ostření nástrojů ze slinutých karbidů.

Dosahovaná drsnost povrchu je Ra = 2 mm.

Na obrázku je naznačeno broušení obrobku. Materiálem nástroje, kotouče, je šedá litina nebo ocel. Obvodová rychlost kotouče je asi 10 m.s-1. Mezi nástroj a obrobek je přiváděn z trysky proud elektrolytu.

Elektrochemické obrábění

Principem elektrochemického obrábění je rozpouštění materiálu obrobku v elektrolytu.

Nejjednodušším způsobem je leštění povrchu obrobku. Obrobek je připojen na anodu, katoda je nerozpustná (například grafitová). Drobné výstupky na povrchu obrobku na sobě koncentrují elektrický náboj a proto se zde materiál rozpouští rychleji než v prohlubních.

Při řezání a broušení se jako nástroje užívá otáčející se kotoučové katody. Do místa jejího styku s obrokem je přiváděn elektrolyt, ve kterém je rozptýleno práškové brusivo. Nástroj tak stírá elektrochemicky narušenou vrstvu materiálu obrobku.

Při výrobě dutin v obrobku je nástrojem elektroda, jejíž tvar je negativem žádaného tvaru dutiny. Nástroj se plynule přibližuje k obrobku, do prostoru mezi nástroj a obrobek je přiváděn proud elektrolytu, který stírá elektrochemicky narušenou vrstvu na obrobku.

Chemické obrábění

Principem chemického obrábění je leptání povrchu obrobku vhodnou kyselinou (například chromitou, dusičnou, fluorovodíkovou). Povrch, který nemá být naleptán, je nutno zakrýt (maskovat) nanesením vrstvy chemicky odolné látky (například laku).

Tato metoda se užívá například při výrobě plošných spojů.

Obrábění ultrazvukem

Obrábění ultrazvukem je založeno na abrazivním (obrušovacím) účinku jemného brusiva, rozptýleného v kapalině (suspenze) a přivedeného mezi nástroj a obrobek. Brusivo (karbid křemíku, karbid bóru, diamant), které je s vysokou frekvencí (ultrazvuk) rozkmitáno nástrojem, vyráží drobné částice z materiálu obrobku. Zdrojem kmitání je magnetostrikční nebo piezoelektrický generátor. Nástroj je vyroben z nekalené oceli.

Tato metoda je vhodná zejména pro obrábění tvrdých a křehkých materiálů. Na rozdíl od metod elektroerozivních je použitelná i pro materiály elektricky nevodivé.

Není vhodná pro materiály měkké, v jejichž povrchu částice brusiva zůstávají zaseknuty. Při použití ultrazvukového obrábění materiálů s vysokou hustotou se částice odlomeného materiálu obrobku obtížně odplavují a znemožňují další působení brusiva.

Na obrázku je naznačena výroby dutiny v obrobku. Nástroj má tvar negativu žádaného tvaru dutiny. Podélně kmitá s frekvencí ultrazvuku a plynule se přibližuje do vytvářené dutiny. Mezi nástroj a stěny vznikající dutiny je přiváděna suspenze. Částice kovu obrobku jsou z dutiny vyplavovány suspenzí.

Další způsoby

Ke speciálním metodám obrábění je možno přiřadit také obrábění laserem, svazkem elektronů a paprskem plasmy. Princip těchto metod je shodný s principem obdobných metod svařování.