Progresívne technológie sú založené na elektrických, chemických a tepelných princípoch. využívajú elektrickú, chemickú a tepelnú energiu na úber materiálu. V mieste oddeľovania častíc materiálu nevzniká rezný odpor, rezná sila, preto sa obrobky nedeformujú vplyvom mechanického zaťaženia. Úber materiálu nezávisí a mechanických vlasatostiach materiálu. Ako pevnosť, tvrdosť, húževnatosť a klasický pojem obrobitelnost stráca svoj význam.

Úber materiálu – oddeľovanie častíc je počas jedného cyklu a dochádza k nemu na veľkom počte lokalít súčasné. Úber materiálu môže byť vyjadrený jedno, dvoj, alebo trojrozmernými hodnotami (dĺžkou, plochou alebo objemom obrábaného materiálu).

Delenie:

1. Mechanické – obrábanie ultrazvukom, vodným lúčom, abrazívnym lúčom
2. Chemické a elektrochemické -chemické obrábanie, elektrochemické obrábania
3. Tepelné a elektrotepelné – obrábanie laserom, plazmou, elektroerozívne obrábanie

Vodný lúč

Technologický proces využíva úzky vysokotlakový a vysoko-rýchlostný prúd vody (tlak vody okolo 400MPa) ako rezný nástroj. Pridaním jemného brusiva sa jeho použitie rozšírilo – Abrazívny vodný lúč AWJM.

Z hľadiska použitého pracovného média sa rozlišujú dve základné metódy:

• WJM – čistý vodný lúč
• AWJM – abrazívny vodný lúč

Princíp rezania vodným lúčom spočíva v odoberaní materiálu mechanickým účinkom dopadu úzkeho vodného prúdu s vysokou rýchlosťou a kinetickou energiou. Lúč vody preniká do obrobku, postupne stráca svoju kinetickú energiu a vychyľuje sa. V každom bode materiálu sa lúč pohybuje po zaoblenej dráhe. Lúč alebo prúd je generovaný vysokým tlakom vody, ktorý prechádza cez medzeru dýzy okolo 0,3 mm. Rozdiel medzi čistým a abrazívnym vodným lúčom je v pridávaní jemného brusivá do prúdu vody. Rezanie AWJM a WJM je definované ako vysoko-rýchlostný erozívny proces.

Obrábanie ultrazvukom

Predstavuje proces, ktorý využíva ultrazvukové vlny s frekvenciou okolo 20 kHz na úber materiálu rozrušovaním povrchu nárazovým účinkom rozkmitaného brusiva. V súčasnosti ním obrábame tvrdé a krehké, nevodivé a tiež nekovové materiály.

Pozostáva z dvoch metód:

1. ultrazvukové opracovanie s použitím brúsnej suspenzie a nerotujúceho nástroja
2. ultrazvukové opracovanie rotačným nástrojom bez použitia abrazívnej suspenzie

Princíp ultrazvukového opracovania je založený na brúsnom účinku suspenzie kvapaliny a jemného brusiva cirkulujúceho medzi obrobkom a nástrojom. Nástroj kmitá frekvenciou v oblasti ultrazvukového vlnenia. Nástroj rozkmitaný na frekvenciu 18 – 25 kHz. Počet zŕn dopadnutých na 1 cm² povrchu je 30 000 pri týchto kmitoch. Vysokofrekvenčný zdroj aktivuje zväzok magnetostričného materiálu, ktorý vytvára kmitanie s nízkou amplitúdou v držiaku nástroja. Tento kmitavý pohyb je prenášaný malým tlakom nástroja suspenziu, ktorá obrusuje povrch, vytvára požadovaný tvar obrobku a zároveň odplavuje triesky.

Elektrochemické obrábanie

Proces, pri ktorom sa úber materiálu dosahuje elektrochemickým rozpúšťaním anodicky polarizovaného obrobku. Základom procesu je elektrolýza. V súčasnosti patrí medzi bežne progresívne metódy opracovania ťažkoobrobitelných mat a predmetov zložitých tvarov. Je to bezsilové opracovanie. Majú ďaleko väčšie úbery, väčšiu presnosť tvarov a rozmer oproti chemickým postupom úberu materiálu.

Špeciálne postupy výroby ECM opracovania:

• elektrochemické brúsenie ECG
• elektrolytické obrábanie tvarovou trubkou STEM
• elektrolytické vŕtanie prúdom elektrolytu
• kombinované metódy elektrochem. a elektroerozívneho uberu mat ECAM, ECDM, ECSM

Princíp ECM:

ECM je riadený lokalizovaný úber materiálu jeho anodickým rozpúšťaním v elektrolyte, kde obrobok je anóda a nástroj katóda, ktorej tvar sa kopíruje na obrábanú plochu. Elektrolyt preteká v medzere medzi elektródami zapojenými do obvodu jednosmerného napätia. Princíp úberu materiálu nastáva počas elektrolýzy. Elektrolýza ako základný jav elektrochemického obrábania je chemicky proces rozkladov elektrolytu pôsobením elekrickeho prúdu, ktorý prechádza medzi dvoma kovovými elektródami. Prenos elektrického náboja je pohybom iónov a elektrónov. Katóda privádza prúd do elektrolytu vo forme elektrónov. V elektrolyte prenášajú elektrický náboj ióny a z anódy je odvádzaný opäť elektrónmi. Katódy prijímajú elektróny a z anódy sa elektróny uvoľňujú. Z chemického hľadiska na katóde prebiehajú redukčné deje a na anóde dochádza k oxidácii iónov alebo molekúl.

Elektorerozívne obrábanie

Elektroerozívne EDM metódy obrábania materiálu sú založené na využití tepelnej energie, na ktorú sa premení elektrický výboj vznikajúci medzi elektródami.

V závislosti od druhu výboja poznáme:

• elektroiskrové
• elektroimpulzné
• elektrokontaktné
• anodomechanické elektroerozívne obrábanie

V súčasnosti sa klasifikuje podľa technologických možností – hĺbenie alebo tvarové elektroerozívne obrábanie, drôtové rezanie, brúsenie.

Princíp:

K úberu materiálu dochádza elektricky, pomocou rýchlo sa opakujúcich periodických impulzov iskrového výboja za prítomnosti dielektrika (kvapálne médium). Veľmi malé častice vo forme dutých guličiek sú odstraňované z materiálu tavením a odparením t = 3000°C. Medzi obrobkom a nástrojom je pracovná medzera. Obrábanie prebieha medzi dvoma elektródami ponorených v dielektriku s vysokým odporom. Na povrchu obrobku vznikajú krátery, ktoré majú svoj priemer, hĺbku a veľkosť krátera závisí od veľkosti privedenej energie a doby výboja. Veľkosť krátera ma vplyv na drsnosť obrobenej plochy, presnosť rozmerov a celkovej účinnosti procesu. Impulzy získavame z jednopólových impulzných generátorov zo striedavých impulzov a dvojpolových symetrických impulzov. Všetky impulzy sa vytvárajú pomocou generátorov.

Obrábanie plazmovým lúčom

Plazma je elektricky vodivý stav plynu. Vzniká ionizáciou plynu pri vysokých teplotách nad 20 000°C alebo ako elektrický výboj medzi anódou a katódou. Podlieha účinkom elektrického a magnetického poľa. Môže sa tvoriť najčastejšie ohriatím látky na vysokú teplotu alebo elektricky oblúkovým výbojom medzi dvoma uhlíkovými elektródami. Ako zdroj tepla pre ionizáciu plynov sa najviac používa elektricky oblúk.

Zváranie plazmovým oblúkom – teplota plazmy je závislá od toho, aké plyny sa budú uvádzať do plazmového stavu. Jednotlivé plyny majú rôzne fyzikálne vlastnosti, vrátané ionizačných potenciálov a kontrolovaný elektrický oblúk ma vzhľadom na použité plyny tieto teploty:

• dusíková plazma 7 000 °C
• argónová plazma 15 000 °C
• héliová plazma 20 000 °C

Je charakterizovaný veľmi vysokou koncentráciou tepla a vysokou pracovnou teplotou. Na mieste natavenia kovov pri zváraní sa využíva predovšetkým najhorúcejšia časť oblúka – plazma. Podobá sa oblúkovému zváraniu v ochrannej atmosfére netaviacou sa elektródou (metóda TIG/GTAW). Používa sa plazmový horák s výtokovou dýzou veľmi malého priemeru, ktorú oblúk tvaruje, a tak sústreďuje tepelnú energiu na pomerne malú plochu zváraného predmetu. Na vytvorenie vhodného stavu plazmového oblúka sa zaužíval názov stabilizácia oblúka.

Obrábanie laserom

Laser – kvantovo elektronický zosilňovač a generátor svetelných vĺn. Využíva tzv. stimulovanú emisiu žiarenia na produkciu svetelného lúča.

Rezanie laserom:

• vytavením materiálu – pri rezaní a delení materiálu vytláčaním prúdom plynu, pri rezaní je potrebné dodržať konštantu vzdialenosť rezacej hlavice od obrobku a zväzok lúčov sústrediť, rez je rovný pri vstupe lúčov, pri výstupe je okraj natavený.
• vyvolaním tepelných pnutí – na delenie krehkých materiálov, využíva teplotný spad, ktorý vzniká pri ohreve vonkajších vrstiev, na povrchu – tlak, vo vnútri – ťah

Technológie:

• technológia rezania
• technológia vŕtania
• technológia mirkroobrábania
• Laserové obrábanie/opracovanie LM
• Laserom podporovane obrábanie LAM
• technológia ELACAM

LM – predstavuje alternatívu k tradičnému opracovaniu a používa sa pre rezanie, vŕtanie a tvarové opracovanie rôznych materiálov. Z technologického hľadiska sa LM rezanie delí na 2 metódy:

• rezanie/delenie materiálu.
• tvorenie drážky na povrchu materiálu a potom jeho lom, aplikuje sa na krehké materiály ako sklo a keramika

Na rezanie sa najviac používa CO2 lasery. Vo všeobecnosti je možné výhody a poznatky v procesoch obrábania LM zahrnúť nasledovne:

• laserom sa obrábajú všetky druhy materiálov bez ohľadu na tvrdosť, krehkosť, pevnosť
• šírka rezu je úzka a získavajú sa ostré hrany
• vysoká rýchlosť a presne rezanie je možné zabezpečiť vhodnou voľbou prídavného plynu
• tvar rezu môže byť riadený NC a CNC
• deformácia rezných časti je veľmi malá
• bezkontaktné opracovanie materiálov
• spoľahlivé a veľmi vysokokvalitné rezanie v automatickom cykle

Výber výrobných strojov pre technologický postup alebo technologický projekt sa v praxi často spravidla rieši iba približne, najčastejšie intuitívne. S ohľadom na veľký počet premenných parametrov, s ktorými sa pri výbere výrobného zariadenia uvažuje, je potrebné využívať výpočtovú techniku a metódy rozhodovania podľa heuristických postupov.

Osobitným problémom je obnova výrobných zariadení s ohľadom na ich fyzické a morálne opotrebovanie. Okrem výberu typu zariadenia je potrebné riešiť aj optimálny čas, v ktorom sa obnova realizuje.

Metóda výberu výrobných zariadení

Je potrebné si ujasniť celkovú koncepciu technológie výroby. Stupeň detailizácie technológie závisí od toho, či výber výrobných zariadení sa robí:

• Pri zostavovaní technologického postupu v existujúce výrobe
• Pri riešení technologického projektu novej alebo rekonštruovanej, resp. modernizovanej výroby
• Pri obnove výrobných zariadení

Je potrebné uvažovať vstupné údaje pri výbere výrobných zariadení a to:

• Výrobný program a objem výroby
• Určenie metód a štruktúr technologického spracovania, manipulácie a riadenia
• Technologicko-organizačnú štruktúru výroby, špecifikovanú najmä sériovosťou, stupňom automatizácie a pružnosti

Pri kategórii priemyselných robotov a iných manipulačných zariadení pri ich priraďovaní sa vychádza z charakteru toku materiálu, nadväznosti na technologické zariadenia, flexibility a stupňa automatizácie.

Pri kategórii riadiacich zariadení sa vychádza z hierarchie riadiacich funkcií a nadväznosti na manipulačné zariadenia.

Osobitný prístup si vyžaduje, ak jednotlivé výrobné zariadenia budú súčasťou výrobných komplexov, najmä:

• Výrobných liniek
• Integrovaných výrobných úsekov
• Pružných výrobných systémov
• Robotizovaných systémov
• Integrovaných výrobných zoskupení riadených počítačom

Obnova výrobnej základne

So zvyšovaním inovačnej úrovne výroby vznikajú problémy súvisiace s optimálnym využívaním výrobných prostriedkov, ich modernizáciou a postupnou obnovou.

Potrebné je optimalizovať protiklady medzi prehnanou preventívnou modernizáciou a obnovou, ktorá zaručuje stopercentnú bezporuchovosť, nízke prevádzkové náklady, vysokú výrobnosť a medzi oneskoreným riešením problému spojeným so stratami, narastajúcimi nákladmi na obsluhu a údržbu zastaralých výrobných prostriedkov a systémov.

Riešenie stanovenia optimálneho času používania výrobných prostriedkov a systémov vyplýva zo všeobecných štádií ich využívania počas ich životnosti.

Je potrebné rozlišovať:

• Začiatočné obdobie, v ktorom výrobné prostriedky a systémy majú konštantné východiskové technické, technologické a ekonomické parametre
• Obdobie využívania, počas ktorého sa stav výrobných prostriedkov a systémov v závislosti od času, resp. od počtu vyrobených výrobkov mení lineárne
• Obdobie používania výrobných prostriedkov a systémov, počas ktorého sú opotrebované časti obnovované výmenou a opravami, resp. sú modernizované za účelom zlepšenia prevádzkových a iných vlastností
• Obdobie zvyšujúcich sa nákladov na prevádzku výrobných prostriedkov a systémov
• Obdobie, keď sa prevádzkové vlastnosti výrobných prostriedkov a systémov vyčerpajú, odstavujú sa z prevádzky a realizuje sa jeho zvyšková hodnota
• Výpočet optimálneho času pre začatie modernizácie, resp. obnovy, zohľadňuje ekoekonomické hľadiská.