Technologia budowy maszyn - Wydział Samochodów i Maszyn

Transkrypt

Piotr Skawiński
Technologia budowy maszyn
Warszawa 2012
Politechnika Warszawska
Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych
Kierunek studiów "Edukacja techniczno informatyczna"
02-524 Warszawa, ul. Narbutta 84, tel 22 849 43 07, 22 234 83 48
ipbmvr.simr.pw.edu.pl/spin/, e-mail: [email protected]
Opiniodawca: prof. dr hab. inŜ. Jerzy Sobolewski
Projekt okładki: Norbert Skumiał, Stefan TOMASZEK
Projekt układu graficznego tekstu: Grzegorz LINKIEWICZ
Skład tekstu: Piotr SKAWIŃSKI
Publikacja bezpłatna, przeznaczona dla studentów kierunku
„Edukacja techniczno informatyczna”
Copyright © 2012 Politechnika Warszawska
Utwór w całości ani we fragmentach nie moŜe być powielany
ani rozpowszechniany za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych,
kopiujących, nagrywających i innych bez pisemnej zgody posiadacza praw
autorskich.
ISBN 83-89703-82-3
Druk i oprawa: STUDIO MULTIGRAF sp. z o.o.,
ul. Ołowiana 10, 85-461 Bydgoszcz
Spis treści
1. Wstęp.................................................................. 7
2. Wprowadzenie.................................................... 9
2.1 Czym zajmuje się technologia budowy maszyn..............10
2.2 Miejsce technologii budowy maszyn w technicznym
przygotowaniu produkcji ................................................11
2.3 Proces produkcyjny .........................................................12
3. Proces technologiczny...................................... 13
3.1 Funkcja i struktura procesu technologicznego............... 14
3.2 Rodzaje obróbki.............................................................. ..17
3.3 Dane wejściowe do procesu technologicznego.................19
3.4 Program produkcyjny...................................................... 20
4. Dokumentacja technologiczna ......................... 23
4.1 Karta technologiczna...................................................... .24
4.2 Karta instrukcyjna...........................................................25
4.3 Instrukcja uzbrojenia obrabiarki................................... .26
4.4 Instrukcja obróbki cieplnej............................................ ..27
4.5 Instrukcja kontroli jakości...............................................28
5. Półfabrykaty..................................................... 29
5.1 Materiały hutnicze......................................................... ..30
5.2 Odlewy............................................................................ ..31
5.3 Odkuwki i wykroje........................................................ ...31
5.4 Tworzywa sztuczne........................................................ ..32
5.5 dobór półfabrykatu...........................................................32
6. Przygotowanie półfabrykatów do obróbki....... 33
6.1 Operacje pomocnicze........................................................34
Strona 3
7. Rodzaje obróbki............................................... 35
7.1 Obróbka zgrubna..............................................................36
7.2 Obróbka kształtująca...................................................... .36
7.3 Obróbka wykończeniowa................................................ .37
7.4 Obróbka bardzo dokładna................................................37
8. Struktura procesu technologicznego............... 39
8.1 Struktura procesu technologicznego…………………......40
8.2 Struktura operacji………………………………………… ..40
8.3 Operacje wstępne…………………………………………....41
8.4 Operacje wykonania bazy lub baz do dalszych operacji.41
8.5 Operacje obróbki zgrubnej…………………………… .......42
8.6 Operacje obróbki kształtującej………………………........42
8.7 Operacje obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej……...43
8.8 Operacje obróbki wykończeniowej …………………….....43
8.9.Operacje obróbki bardzo dokładnej…………………........44
8.10 Operacje kontroli jakości……………………………........44
9. Bazowanie........................................................ 45
9.1 Podział baz........................................................................46
9.2 Ustalenie, ustawienie……………….................................48
10. Naddatki na obróbkę...................................... 52
10.1 Naddatki całkowite i operacyjne………………………...53
10.2 Naddatki jednostronne i dwustronne………………… ..53
10.3 Określanie liczby niezbędnych operacji……………… .54
11. Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna..............56
11.1 Stopy Ŝelaza....................................................................57
11.2 WyŜarzanie………………….…………………………… ...57
11.3 Ulepszanie cieplne………………..…………………… .....60
11.4 Hartowanie i odpuszczanie……………..……………......60
11.5 Nawęglanie……………………..………………………… ..62
11.6 Ochrona przed nawęglaniem………………………….....63
Strona 4
11.7 Azotowanie………………………………….………… .......64
11.8 Węgloazotowanie………………………………………......65
11.9 Azotonasiarczanie………………………………………. ...65
11.10 Fosforanowanie……………………………………… ......66
11.11 Obróbka cieplna stopów miedzi…………….………. ....66
11.12 Obróbka cieplna stopów aluminium…….………….....66
11.13 Obróbka cieplna stopów magnezu...............................68
12. Projektowanie procesu technologicznego
części klasy wał maszynowy.......................... 69
12.1 Wymagania i technologiczność konstrukcji............. .....70
12.2 Ramowy proces wału stopniowanego bez O.C.......... ....70
12.3 Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego i
hartowanego (z usunięciem warstwy nawęglonej).......74
12.4 Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego i
hartowanego (zabezpieczenie pastą/miedzią)...............75
12.5 Ramowy proces wału stopniowanego hartowanego... ..76
12.6 Ramowy proces wału stopniowanego bardzo
dokładnego……………………………………………….....77
12.7 Ramowy proces wału stopniowanego z otworem
osiowym………………………….……………………….. ...78
części klasy tuleja i tarcza............................ . 79
13.1 Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy
z bazowaniem na otworze……………………………..... 80
13.2 Ramowy proces technologiczny tulei
i tarczy z hartowaniem……………………………….. ....81
części klasy dźwignia..................................... 83
14.1 Wymagania i technologiczność konstrukcji……..… .....84
14.2 Ramowy proces technologiczny
dźwigni jednostronnej………………………………… .....84
14.3 Ramowy proces technologiczny dźwigni
dwustronnej…………………………………………….......85
Strona
5
części klasy korpus.........................................87
15.1 Wymagania i technologiczność konstrukcji…………....88
15.2 Ramowy proces technologiczny korpusu
jednolitego…………………………………………….….....88
15.3 Ramowy proces technologiczny korpusu
dzielonego………………………………….………….…. ...89
16. Oprzyrządowanie technologiczne...................91
16.1 Ogólne wytyczne do konstruowania
oprzyrządowania…………………………………….…. ....92
16.2 Elementy ustalające, oporowe, podporowe………….....93
16.3 Mechanizmy mocujące…………………………………. ...95
16.4 Elementy prowadzące i ustalające połoŜenie
narzędzia………………………………………………... ....97
17. Uwagi końcowe...............................................99
17.1 Podsumowanie…………………………………………… 100
17.2 Literatura………………………………………………….100
Strona 6
1
Wstęp
Materiały dydaktyczne do wykładu „Technologia budowy
maszyn” zostały opracowane w ramach realizacji Programu
Rozwojowego Politechniki Warszawskiej współfinansowanego
przez Unię Europejską w Europejskiego Funduszu Społecznego
„Program Operacyjny Kapitał Ludzki”. Adresowane są do
studentów kierunku Edukacja techniczno-informatyczna na
Wydziale Samochodów i Maszyn Roboczych.
Niniejsze materiały dydaktyczne stanowią uzupełnienie treści
wykładu
przedmiotu
„Technologia
budowy
maszyn”.
Wyczerpujące informacje dotyczące przedmiotu moŜna znaleźć
w literaturze, której wykaz załączono w rozdziale 17.
Strona
7
Strona 8
2
Wprowadzenie
W tym rozdziale:
o
Czym zajmuje się technologia budowy maszyn?
o
Miejsce technologii budowy maszyn w technicznym
przygotowaniu produkcji.
o
Proces produkcyjny
Strona 9
2.1. Czym zajmuje się
technologia budowy
maszyn?
Technologią moŜna określić wiedzę o sposobach przetwarzania
surowców i wytwarzania wyrobów. Technologia budowy
maszyn wg Wikipedii, to dziedzina wiedzy inŜynierskiej, część
inŜynierii mechanicznej,
mechanicznej zajmująca się metodami i technikami
wytwarzania części maszyn i mechanizmów oraz środkami
realizowania tych technik. Definicja ta wymaga jeszcze
dodatkowego wyjaśnienia z uwagi na zaliczenie technologii
budowy maszyn do części inŜynierii mechanicznej (występuje
ponadto inŜynieria elektryczna, elektroniczna, energetyczna,
itp.)
InŜynieria ogólnie to wykorzystywanie wiedzy naukowej i
technicznej do tworzenia konstrukcji maszyn, urządzeń i
produktów.
InŜynieria
mechaniczna
zajmuje
się
gromadzeniem wiedzę z zakresu projektowania, wytwarzania i
eksploatacji maszyn. Do inŜynierii mechanicznej naleŜą:
materiałoznawstwo,
wytrzymałość,
teoria
maszyn
i
mechanizmów, podstawy konstrukcji maszyn, technologia
budowy maszyn.
Warto jeszcze zwrócić uwagę na bliŜsze zdefiniowanie technik
wytwarzania. OtóŜ są to załoŜone przez projektanta sposoby
wytwarzania przedmiotów związane z nadawaniem kształtów.
Nadawanie kształtów przedmiotom moŜe odbywać się róŜnymi
technikami wytwarzania jak np.: odlewanie, plastyczne
kształtowanie, spajanie, obróbka skrawaniem, itd.
Strona 10
2.2. Miejsce technologii budowy
maszyn w technicznym
przygotowaniu produkcji
Techniczne przygotowanie produkcji jest częścią całego
procesu przygotowania produkcji.
W skład technicznego
przygotowania
produkcji
wchodzi
konstrukcyjne
przygotowanie produkcji, technologiczne przygotowanie
produkcji, organizacyjne przygotowanie produkcji, itp. W
zakres technologicznego przygotowanie produkcji wchodzi:
• wybór postaci i właściwości materiałów wejściowych,
• opracowanie procesu technologicznego,
• dobór maszyn technologicznych i urządzeń,
• dobór pomocy warsztatowych (przyrządy i uchwyty
przedmiotowe, narzędzia skrawające i pomiarowe),
• określenie norm czasu pracy ,
• określenie norm zuŜycia materiałów,
• określenie kwalifikacji wykonawców.
Wymienione wyŜej waŜniejsze elementy technologicznego
przygotowania
produkcji
odnoszą
się
do
procesu
produkcyjnego jako zasadniczego procesu prowadzonego w
firmie, zakładzie.
Strona 11
2.3. Proces produkcyjny
Proce produkcyjny naleŜy rozumieć jako całokształt działań,
których zadaniem jest przekształcać materiały wejściowe i
surowce w wyroby gotowe. MoŜna teŜ powiedzieć, Ŝe są to
niezbędne działania podjęte do wytworzenia określonych
wyrobów w danym zakładzie. Tak więc w skład procesu
produkcyjnego wchodzą działania w obszarze zaopatrzenia
materiałowego (surowce), zaopatrzenie w nośniki energii,
prace administracyjno-biurowe, itp. Działania te wspierane są
coraz częściej przez systemy komputerowe. Dotyczy to przede
wszystkim planowania i zarządzania produkcją, w a
szczególności
kompleksowo
rozumianego
procesu
technologicznego. Wymienić trzeba tu takie systemy jak CAP
(Computer Aided Planing), CAPP (Computer Aided Process
Planing) czy CAPP&C (Computer Aided Process Planing and
Control. Zarządzanie, planowanie i sterowanie produkcją
umoŜliwiają równieŜ systemy MRP II (Manufacturing
Resource Planning), których rozbudowaną koncepcją są
systemy ERP (Enterprise Resource Planning – planowanie
zasobów
przedsiębiorstwa)
nazywane
niekiedy
zaawansowanym zarządzaniem zasobami. Systemy te
zaliczane są do systemów informatycznych wspomagających
zarządzanie przedsiębiorstwem lub grupą współpracujących z
sobą przedsiębiorstw.
Strona 12
3
Proces technologiczny
W tym rozdziale:
o
Funkcja i struktura procesu technologicznego
o
Rodzaje obróbki
o
Dane wejściowe do procesu technologicznego
o
Program produkcyjny
Strona 13
3.1. Funkcja i struktura procesu
technologicznego
Proces technologiczny (w skrócie p.t.) to część procesu
produkcyjnego związanego ze zmianą kształtu, wymiarów,
jakości powierzchni i właściwości fizykochemicznych PO.
Innymi słowy jest to stopniowe nadawanie kształtu,
dokładności i właściwości uŜytkowych. Z powyŜszych
sformułowań wynika funkcja procesu technologicznego jaką
jest zmiana stanu początkowego materiału wejściowego
(półfabrykatu) w stan końcowy przedmiotu obrabianego.
Proces technologiczny (p.t.) składa się z operacji,
operacji które mogą
być realizowane w jednym bądź kilku zamocowaniach
(rys.3.1.1) albo w jednej lub kilku pozycjach (rys.3.1.3).
Rys.3.1.1. Obróbka wału zamocowanego w uchwycie tokarskim
w jednej operacji i w dwóch zamocowaniach: 1, 2, 3 …. 7
kolejne zabiegi
Strona 14
Rys. 3.1.2. Obróbka wału w dwóch operacjach (toczenie zgrubne
i toczenie wykończeniowe) i dwóch zamocowaniach
Rys. 3.1.3. Obróbka zaworu w jednej operacji, jednym
zamocowaniu i kilku pozycjach
Rys.3.1.4. Obróbka wału ustalonego w kłach w jednej operacji i
kolejnych zabiegach 1 ÷ 3
Strona 15
Operacja to część procesu technologicznego wykonana na
jednym stanowisku roboczym przez pracownika na jednym
przedmiocie bez przerwy na inną pracę.
Zabieg to część operacji wykonywany za pomocą tych samych
narzędzi, nie zmienionych parametrach obróbki, zamocowaniu
i pozycji. Zabieg moŜe być realizowany w kilku przejściach
wynikających z podziału naddatku obróbkowego dla danego
rodzaju obróbki np. w obróbce zgrubnej.
Czynność to część operacji lub zabiegu i związana jest z
wykonaniem określonego zadania np. zamocowanie P.O
(przedmiotu obrabianego),dosunięcie narzędzia, ustawienie na
określony wymiar, włączenie maszyny, itp.
Ruch elementarny
elementarny to część czynności np. włączenie obrotów na
tokarce, uchwycenie dźwigni sprzęgła i jej przestawienie, itp.
Omówione wyŜej elementy składowe tworzą strukturę procesu
technologicznego. MoŜna ja zapisać syntetycznie w następujący
sposób:
- operacja (realizowana w n zamocowaniach, m pozycjach)
- zabieg (wykonywany w i przejściach)
- czynność
- ruch elementarny.
Strona 16
3.2. Rodzaje obróbki
W procesach technologicznych obowiązuje zasada stosowania
poszczególnych rodzajów obróbki w oddzielnych operacjach.
Rodzaje obróbki to::
• obróbka zgrubna
• obróbka średniodokładna (kształtujaca)
• obróbka wykończeniowa
• obróbka bardzo dokładna
Celem obróbki zgrubnej jest maksymalna wydajność: duŜa
głębokość skrawania, duŜy posuw. Oznacza to duŜe siły
skrawania i wydzielanie duŜej ilości ciepła, czasami drgania.
Jest to mało dokładna obróbka:14 kl. Dokładności,
chropowatość: Ra = 10 – 40 µm, najczęściej Ra = 20µm.
W zaleŜności od rodzaju materiału wejściowego obróbka
zgrubna ma zapewnić usuniecie zewnętrznych warstw
materiału np. na odlewach czy odkuwkach, zaś dla materiałów
prętowych zapewnić pozostawienie moŜliwie równomiernego
naddatku na dalszą obróbkę.
Obróbka kształtująca (półwykończeniowa) – słuŜy do
kształtowania P.O., do nadania mu kształtu zgodnego z
rysunkiem. Niewielkie naddatki pozostawia się na
powierzchniach, które będą dalej obrabiane. Klasa
dokładności 9 – 11, chropowatość Ra = 2,5 – 5 µm. W wielu
przypadkach dla niektórych powierzchni jest to obróbka
ostateczna.
Obróbka
wykończeniowa
–
ostateczne
usunięcie
pozostawionych naddatków z poprzednich obróbek. Prowadzi
się tylko za pomocą niektórych sposobów obróbki: dokładne
toczenie, frezowanie, wytaczanie, szlifowanie, przeciąganie,
docieranie, gładzenie, dogładzanie. Klasa dokładności 5 – 8,
chropowatość Ra = 0,63 µm.
Strona 17
Obróbkę bardzo dokładną stosuje się tylko do tych
powierzchni dla których konstruktor Ŝąda wysokich klas
dokładności (3 – 5 kl.) oraz minimalnych chropowatości Ra =
0,01 – 0,16 µm.
Strona 18
3.3. Dane wejściowe do procesu
technologicznego
Dane wejściowe obejmują dość obszerną dokumentację
konstrukcyjną wyrobu. Praktyka potwierdza, Ŝe im więcej
informacji na temat opracowywanego wyrobu posiada
technolog, tym dokładniej i optymalnie moŜna opracować
proces technologiczny obróbki poszczególnych części jak i
proces technologiczny montaŜu. W skład dokumentacji
konstrukcyjnej wchodzą:
• rys. ofertowy,
• rys. złoŜeniowy wyrobu,
• rys. złoŜeniowe zespołów, podzespołów,
• rys. wykonawcze części,
• warunki techniczne,
• dokumentacja techniczno-ruchowa,
• ewentualnie dokumentacja uzupełniająca jak np.
schematy kinematyczne, elektryczne, hydrauliczne, itd.
Strona 19
3.4. Program produkcyjny
WyróŜnia się następujące rodzaje produkcji:
•
jednostkową,
•
małoseryjną,
•
seryjną,
•
wielkoseryjną,
•
masową.
Produkcja jednostkowa charakteryzuje się wykonywaniem
pojedynczych przedmiotów lub niewielką ich liczbą. W proces
technologiczny
angaŜowane
są
obrabiarki
ogólnego
przeznaczenia
(uniwersalne),
wykorzystuje
się
znormalizowane przyrządy (np. stoły obrotowe, podzielnice) i
uchwyty obróbkowe (uchwyty tokarskie, tarcze tokarskie,
imadła, łapy, itp.) oraz katalogowe narzędzia.
Produkcja seryjna charakteryzuje się seriami zawierającymi
określoną liczbę wyrobów, powtarzalnością serii. W tej
produkcji wykorzystuje się oprócz obrabiarek uniwersalnych
obrabiarki
specjalizowane,
specjalne
oprzyrządowanie
technologiczne
wykonywane
dla
zabezpieczenia
poszczególnych operacji i niekiedy narzędzia specjalne.
Produkcja masowa charakteryzuje się duŜą liczbą wyrobów
produkowanych przez dłuŜszy czas w sposób ciągły. Masową
produkcję
z reguły wspierają specjalne obrabiarki
przystosowane do obróbki tylko określonych detali np. tokarki
do wałów korbowych o 4-ch wykorbieniach, obrabiarki
zespołowe, linie obróbkowe, specjalne przyrządy i uchwyty jak
i specjalne narzędzia.
Stopień automatyzacji produkcji rośnie od produkcji
jednostkowej (rzadko spotykana automatyzacja) ku masowej.
Rozumieć tu naleŜy nie tylko automatyzację obrabiarek ale
równieŜ oprzyrządowania
jak i transportu miedzy
stanowiskowego.
Strona 20
Stopień
zaś
szczegółowości
dokumentacji
technologicznej wrasta analogicznie jak automatyzacja
produkcji. W produkcji jednostkowej wystarcza uproszczona
dokumentacja technologiczna np. przewodniki warsztatowe,
zaś w masowej wymaga się szczegółowej dokumentacji
technologicznej z uwzględnieniem nie tylko zabiegów ale i
czynności.
Strona 21
Strona 22
4
Dokumentacja
technologiczna
W tym rozdziale:
o
Karta technologiczna
o
Karta instrukcyjna
o
Instrukcja uzbrojenia obrabiarki
o
Instrukcja obróbki cieplnej
o
Instrukcja kontroli jakości
Strona 23
4.1. Karta technologiczna
Dokumentacja technologiczna powinna zawierać
wszystkie dane niezbędne do zapewnienia prawidłowego
przebiegu poszczególnych operacji.
Zakres i szczegółowość dokumentacji technologicznej są
funkcją:
• rodzaju wyrobu, jego złoŜoności i przeznaczenia,
• wielkości produkcji np. dla produkcji wielkoseryjnej
dokumentacja musi być bardzo szczegółowa, dla jednostkowej,
małoseryjnej – uproszczona (niekiedy z uwagi na trudną
technologię wykonania sporządzić trzeba obszerniejszą),
• doświadczenia pracowników.
Dokumentacja technologiczna składa się z:
•
karty technologicznej,
•
karty instrukcyjnej (instrukcji obróbki),
•
karty kalkulacyjnej (czasy, koszty),
•
spisu pomocy warsztatowych
Karta technologiczna zawiera spis operacji, w tym
wyszczególnienie wydziału i stanowiska np. wydział obróbki
mechanicznej – stanowisko: tokarka kłowa, spis pomocy
warsztatowych (oprzyrządowanie) oraz określenie czasu
wykonania.
Strona 24
4.2. Karta instrukcyjna
Karta instrukcyjna zawiera
rysunki i opis przebiegu operacji.
z
Rysunek musi być wykonany w połoŜeniu obróbki z
zaznaczonymi symbolami elementów ustalających, oporowych
i mocujących. Powierzchnie obrabiane zaznacza się grubą
linią, pozostałe linie konturu przedmiotu nie będące
obrabianymi rysuje się linią cienką. Karta instrukcyjna
określa:
- stanowisko robocze,
- liczbę i kolejność zabiegów,
- liczbę przejść dla kaŜdego zabiegu,
- warunki obróbki (przede wszystkim technologiczne
parametry skrawania),
- niezbędne pomoce warsztatowe (uchwyty, oprawki,
narzędzia, sprawdziany).
Strona 25
4.3. Instrukcja uzbrojenia
obrabiarki
Instrukcja uzbrojenia obrabiarki – sporządza się ją dla
obrabiarek, stanowiących duŜą trudność w uzbrojeniu np.
automaty i półautomaty tokarskie, tok. WielonoŜowe, centra
obróbkowe itd. Instrukcja określa kolejność narzędzi w
głowicach rewolwerowych, magazynach narzędzi (jeśli takie
są), podaje wartości nastaw liniowych i kątowych, przełoŜeń
przekładni gitarowych, itp.
Strona 26
4.4. Instrukcja obróbki cieplnej
Instrukcja obróbki cieplnej – sporządza się w przypadku
wymaganych szczegółowych warunków obróbki cieplnej. Nie
wystarczy zatem ogólna informacja np. nawęglać na głębokość
0.8 mm i hartować do twardości 52±2 HRC. Instrukcja podaje
np. rodzaj kosza i sposób układania P.O., temperaturę
nawęglania, czas nawęglania,
temperaturę hartowania,
sposób, temperaturę odpuszczania, itp.
Strona 27
4.5. Instrukcja kontroli jakości
Instrukcja kontroli jakości
- sporządza
się ją dla
waŜniejszych operacji i dla operacji kontrolnych na końcu
procesu. Instrukcja zawiera informację np. jakim przyrządem
pomiarowym mierzyć, jakie zastosować końcówki pomiarowe,
w jaki sposób prowadzić pomiar, w których miejscach i w jaki
sposób sprawdzać odchyłki połoŜenia np. bicie promieniowe,
itp.
Strona 28
5
Półfabrykaty
W tym rozdziale:
o
Materiały hutnicze
o
Odlewy
o
Odkuwki
o
Materiały spawane
o
Półfabrykaty i wykroje z obróbki plastycznej na
zimno
o
Tworzywa sztuczne
o
Spiekane proszki metali
Strona 29
5.1. Materiały hutnicze
Półfabrykat to niewykończony przedmiot pracy, z którego
przez dalszą obróbkę wykonuje się daną część.
Grupę materiałów hutniczych (obróbka plastyczna na gorąco)
stanowią:
• pręty stalowe walcowane o średnicach 8 – 250 mm w
klasach dokładności: Z – zwykłej, P – podwyŜszonej, W
– wysokiej). Wg IT to 15-16 klasa.
• pręty stalowe walcowane płaskie o szerokości 12-150
mm i grubości 5 – 60 mm,
• pręty stalowe walcowane kwadratowe o wymiarach 8 –
180 mm.
Długości prętów to odcinki 3 – 6 m, które mogą być
dostarczone przez hutę w stanie surowym lub obrobionym
cieplnie.
Materiały hutnicze otrzymane metoda obróbki plastycznej na
zimno to m. inn.:
• pręty ciągnione (do 65 mm) IT 9 – 13
• druty (do 24 mm) IT 9 – 13
• pręty i druty płaskie szer. 4-100 mm i gr. 1,6-32 mm IT
11-13,
• pręty kwadratowe (5-60 mm) IT 11-13
• druty kwadratowe (2-16 mm) IT 11-13
• pręty (6-60mm) i druty (3-16 mm) sześciokątne. IT 1113
Długości 2 – 6 m. Mogą być szlifowane (nawet polerowane).
Pręty łuszczone – 20 – 155 mm, IT 11-16 (mogą być
nagniatane).
Materiałami hutniczymi wykorzystywanymi w budowie
maszyn są teŜ:
• rury bez szwu – 20 – 200 mm
• rury ze szwem - 10 – 63,5 mm
• blachy (walcowane najczęściej na gorąco – arkusze);
gr.5 – 40 mm
Strona 30
5.2. Odlewy
Inną liczna grupę materiałów wejściowych zwłaszcza w
produkcji seryjnej stanowią odlewy [7]:
• odlewy w formach piaskowych z
formowaniem
ręcznym,
• odlewy w formach piaskowych z
formowaniem
maszynowym,
• kokilowe,
• otrzymywane metodą odśrodkową,
• otrzymywane metodą traconego wosku.
Istnieje 16 klas tolerancji odlewów CT1÷CT16, których
tolerancje zaleŜą od tzw. wymiaru podstawowego surowego
odlewu – wymiaru surowego odlewu przed obróbka
skrawaniem. NiezaleŜnie od klas istnieje 10 stopni naddatków
na obróbkę, oznaczonych literami od A do K. Dla Ŝeliw
przyjmuje się stopnie naddatków od D÷H.
5.3. Odkuwki i wykroje
W budowie maszyn wykorzystuje się równieŜ odkuwki
swobodne [6], typowe dla produkcji jednostkowej jak:
• wały,
• kostki,
• krąŜki,
• płyty,
• tarcze,
• tuleje,
• cylindry,
• odkuwki odsadzane
oraz
matrycowe (foremnikowe) charakterystyczne dla
produkcji seryjnych w szczególności w produkcji masowej.
Odkuwki matrycowe [6] wykonuje się w klasach dokładności:
• F (dawnej zwykłej Z),
• E (dawnej podwyŜszonej P),
Wybór klasy dokładności zaleŜny jest od wymagań
określonych warunkami technicznymi, konstrukcyjnymi i
funkcjonalnymi.
Strona 31
Oprócz odkuwek kolejnymi materiałami wejściowymi są
wykroje [6]. Przyjęto, iŜ grubość wykroju z uwagi na siły
wykrawania a zatem na wybór pras i konstrukcję wykrojnika
nie powinna przekraczać 15 mm. Narzędziami słuŜącymi do
otrzymywania wykrojów są wykrojniki.
Półfabrykaty do procesu technologicznego moŜna teŜ
przygotowywać:
• wycinaniem za pomocą obróbki wiórowej (produkcja
jednostkowa i małoseryjna),
• metodami termicznymi,
• za pomocą noŜyc (gilotyn).
Materiałami wejściowymi do procesu technologicznego mogą
być półfabrykaty otrzymane metodami obróbki plastycznej
na zimno jak:
• tłoczenie,
• ciągnienie,
• wyciskanie,
• prasowanie,
• wyoblanie.
5.4. Tworzywa sztuczne
DuŜą grupę materiałów wejściowych stanowią tworzywa
sztuczne, które otrzymuje się metodami:
• prasowania,
• tłoczenia,
• wtryskiwania,
• rozdmuchiwania,
• obtryskiwania.
5.5. Dobór półfabrykatu
Podsumowując, czynnikami
wpływającymi
na dobór
półfabrykatu są:
• wielkość produkcji,
• kształt przedmiotu,
• materiał przedmiotu,
• zalecenia określone warunkami technicznymi (WT).
Strona 32
6
Przygotowanie
półfabrykatów do
obróbki
W tym rozdziale:
o Operacje pomocnicze
o Przecinanie
o Prostowanie
o WyŜarzanie
o Nakiełkowanie
Strona 33
6.1. Operacje pomocnicze
Wyroby
hutnicze jak
pręty walcowane, ciągnione,
kształtowniki, blachy przygotowuje się do obróbki:
• przecinaniem:
• na piłach: ramowych, tarczowych, taśmowych,
• na tokarkach ( do 180 mm, szer. Do 6 mm),
• ściernicami (przecinakami),
• bezodpadowym: noŜyce i przecinanie udarowe.
• metodami
termicznymi: cięcie acetylenowotlenowe,
plazmowe (skoncentrowany łuk
elektryczny), laserowe (cięcie z utlenianiem,
stapianiem i odparowywaniem – materiały
stalowe o grubości do ok. 30 mm).
• strumieniem wody (materiały metalowe i
niemetalowe)
• struną (najczęściej materiały niemetalowe jak
półprzewodniki, ceramika).
Zniekształcone
półfabrykaty
wskutek
nieprawidłowego
transportu, składowania czy teŜ przemieszczania moŜna
prostować:
• na prostarkach,
• na prasach.
Kolejnym etapem przygotowania materiałów wejściowych
(części osiowo-symetryczne) do procesu technologicznego to
wykonanie nakiełków. WyróŜnia się:
• nakiełki zwykłe (odmiana A),
• chronione (odmiana B),
• łukowe (odmiana R).
Blachy, kształtowniki, rury przygotowuje się
obróbką
stumieniowo-ścierną na sucho (piasek) i na mokro
(elektokorund, SiC). Piaskowanie i śrutowanie stosuje się
równieŜ dla odlewów i odkuwek. Zabiegi wstępnej obróbki
cieplnej jak wyŜarzanie stosuje się dla odlewów, zaś dla
odkuwek wyŜarzanie zmiękczające.
Strona 34
7
Rodzaje obróbki
W tym rozdziale:
o
Obróbka zgrubna
o
Obróbka kształtująca
o
Obróbka dokładna
o
Obróbka bardzo dokładna
Strona 35
7.1. Obróbka zgrubna
Zadaniem obróbki zgrubnej jest usuniecie zewnętrznej
warstwy materiału. Celem zaś jest maksymalna wydajność
obróbki co wiąŜe się z przyjęciem duŜych głębokości skrawania
i duŜych posuwów a w ślad za tym obwodowej prędkości
skrawania odnoszącej się do okresu trwałości ostrza i
jednocześnie będącej
funkcją ustalonych wcześniej
technologicznych parametrów skrawania (g – głębokość
skrawania, p - posuw).
Przyjęcie duŜych wartości
technologicznych parametrów skrawania w tym głębokości i
posuwu oznacza duŜą siłę skrawania w układzie OUPN
(obrabiarka-uchwyt-przedmiot-narzędzie)
jak
teŜ
wywiązywanie się duŜej ilości ciepła w strefie skrawania.
DuŜe technologiczne parametry skrawania i niesztywność
układu OUPN moŜe być powodem powstania drgań
wymuszonych uniemoŜliwiających bądź utrudniających
obróbkę. Dokładność obróbki zgrubnej zwykle wiąŜe się z 14
klasą dokładności, zaś chropowatość jest w granicach Ra = 1040 µm.
7.2. Obróbka kształtująca
Obróbka kształtująca (średniodokładna) ma zapewnić
uzyskanie kształtu przedmiotu zgodnego z rysunkiem
konstrukcyjnym. Niektóre powierzchnie mogą być obrobione
na gotowo, inne zaś muszą posiadać naddatek na obróbkę
wykończeniową (dokładną). Z racji mniejszych głębokości
skrawania i posuwów, przy określonym okresie trwałości
ostrza, prędkość skrawania jest znacznie większa niŜ w
obróbce zgrubnej. Większa prędkość skrawania korzystnie
wpływa na chropowatość powierzchni obrobionej. Siły w
układzie OUPN są znacznie mniejsze z racji mniejszych
technologicznych parametrów skrawania, przede wszystkim
głębokości
skrawania i posuwu. Obróbka kształtująca
pozwala uzyskać przedział 9-11 klasy dokładności, zaś
chropowatości w zakresie od 2.5 do 5 mikrometrów (Ra).
Strona 36
7.3. Obróbka wykończeniowa
Obróbka wykończeniowa (dokładna) to ostateczne usunięcie
naddatku z poprzednich obróbek. Obróbkę wykończeniową
prowadzi się za pomocą takich sposobów obróbki jak: toczenie
dokładne, frezowanie dokładne, dokładne wytaczanie,
szlifowanie, przeciąganie, docieranie, gładzenie i dogładzanie.
W tej obróbce stosowane są bardzo małe głębokości skrawania
i posuwy, co przy określonym okresie trwałości ostrza
przekłada się na wysoką prędkość skrawania. Jest ona
znacznie większa niŜ w obróbce kształtującej. Większa
prędkość skrawania korzystnie wpływa na chropowatość
powierzchni obrobionej. Siły skrawania w układzie OUPN są
małe z racji niewielkich
technologicznych parametrów
skrawania, przede wszystkim głębokości skrawania i posuwu.
Obróbka wykończeniowa pozwala uzyskać przedział 5 – 8
klasy dokładności, zaś chropowatości w zakresie od 0.32 do
1.25 mikrometrów (Ra).
7.4. Obróbka bardzo dokładna
Obróbkę bardzo dokładną stosuje się tylko dla powierzchni,
dla których konieczne jest ze względów konstrukcyjnych i
eksploatacyjnych uzyskanie wysokich klas dokładności od 3 do
5 klasy. Tak wysokim klasom dokładności zwykle towarzyszą
niskie chropowatości powierzchni: Ra = 0.01 do 0.16
mikrometra. Małe siły skrawania w układzie OUPN nie
wprowadzają
zauwaŜalnych
odkształceń
przedmiotu
obrabianego, zaś z racji niewielkich
technologicznych
parametrów skrawania, przede wszystkim głębokości
skrawania i posuwu co przy określonym okresie trwałości
ostrza umoŜliwia prowadzenie obróbki z wysokimi
prędkościami skrawania rzędu od kilkuset m/min.
Strona 37
Strona 38
8
Struktura procesu
technologicznego
W tym rozdziale:
o
Struktura procesu technologicznego
o
Struktura operacji
o
Operacje wstępne
o
Operacje wykonania bazy lub baz do dalszych
operacji
o
Operacje obróbki zgrubnej
o
Operacje obróbki kształtującej
o
Operacje obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej
o
Operacje obróbki wykończeniowej
o
Operacje obróbki bardzo dokładnej
o
Operacje kontroli jakości
Strona 39
8.1. Struktura procesu
technologicznego
Struktura procesu technologicznego jest to określona kolejność
poszczególnych operacji. Charakteryzuje ją:
nieciągłość procesu
stopniowe nadawanie kształtu, dokładności
wykonania oraz właściwości poszczególnym powierzchniom.
Nieciągłość procesu technologicznego wynika z faktu, iŜ
składa się on z róŜnych operacji wykorzystujących róŜne
sposoby (toczenie, frezowanie, itd.) i rodzaje obróbki (np.
obróbka zgrubna, kształtująca, itd.). Ponadto istnienie w
procesie technologicznym obróbki cieplej lub cieplnochemicznej powoduje, iŜ z racji specyfiki tej obróbki
wykorzystującej odmienne urządzenia (piece, generatory,
prasy hartownicze, itd.), operacje te prowadzi się w
wyodrębnionych miejscach hali bądź oddzielnych specjalnie
przygotowanych do tych operacji wydziałach produkcyjnych.
Specyfika obróbki cieplnej, rozwój metod i sposobów obróbki
cieplno-chemicznej, jej znaczący wpływ na jakość wyrobu
spowodował powstanie oddzielnych wyspecjalizowanych firm
pozostających w więzach kooperacyjnych z producentami
części maszyn. Fakt ten moŜna zaliczyć do czynników
wiąŜących się z nieciągłością procesu technologicznego.
8.2. Struktura operacji
Operacje procesu technologicznego składają się z zabiegów.
DąŜąc do uzyskania jak najmniejszego czasu jednostkowego w
procesie technologicznym moŜe wystąpić koncentracja
zabiegów lub operacji. RozróŜnia się koncentrację:
- technologiczną, która polega na jednoczesnej obróbce kilku
powierzchni. Przykładem koncentracji technologicznej jest
obróbka na
tokarkach wielonoŜowych,
obrabiarkach
zespołowych czy teŜ wykorzystywanie specjalnych narzędzi
np. rozwiertaków stopniowych, czy teŜ specjalnych oprawek na
Strona 40
tokarkach rewolwerowych umoŜliwiających zamocowanie
kilku noŜy realizujących jednoczesną obróbkę kilku
powierzchni.
- mechaniczną, gdzie specjalne oprzyrządowanie umoŜliwia
zastąpienie kilku zamocowań jednym zamocowaniem, przy
czym obróbka musi być prowadzona w kilku pozycjach.
Koncentracja mechaniczna pozwala skrócić czasy pomocnicze.
- organizacyjną, wiąŜącą się z uproszczeniem prac związanych
z organizacją produkcji przy załoŜeniu, iŜ proces
technologiczny
pozostanie
bez
zmiany.
Najczęściej
koncentrację organizacyjną stosuje się w produkcji
jednostkowej i małoseryjnej. Przykładem koncentracji
organizacyjnej moŜe być realizacja obróbki w elastycznych
systemach
produkcyjnych
zamiast
na
obrabiarkach
uniwersalnych.
8.3. Operacje wstępne
Operacje wstępne
nie zawsze występuje w procesie
technologicznym. Najczęściej dotyczą one przygotowywania
materiałów hutniczych (prętowych)
jak prostowanie,
przecinanie, nakiełkowanie. Dla surówek/półfabrykatów
wykonywanych z róŜnych materiałów konstrukcyjnych
operacjami wstępnymi mogą być operacje łączenia róŜnymi
metodami technologicznymi jak spawanie, lutowanie, klejenie.
Sposoby prowadzenia operacji wstępnych zostały omówione
rozdziale 6.
8.4. Operacje wykonanie bazy
lub baz do dalszych operacji
Operacje te są nieodzowną częścią struktury procesu
technologicznego. W procesach technologicznych części osiowosymetrycznych jak np. wały maszynowe, operacją taką jest
najczęściej
nakiełkowanie.
Nakiełki
stanowią
bazę
technologiczną wykorzystywaną
w całym procesie
Strona 41
technologicznym. Dla części klasy korpus, dźwignia, tuleja,
tarcza, części płaskich, obrabia się jedną lub więcej
powierzchni lub powierzchni i otworów tak, by stanowiły one
bazę do obróbki przez cały proces technologiczny.
W
szczególności w częściach klasy korpus przyjmuje się
powierzchnię nieobrobioną jako bazę pomocniczą i wychodząc
z tej bazy, prowadzi się obróbkę bazy zasadniczej, a więc bazy
do dalszych operacji. Operację wykonania bazy zawsze
występują na początku procesu technologicznego, tuŜ po
operacjach wstępnych, o ile takie występują.
8.5. Operacje obróbki zgrubnej
Mając przygotowaną bazę obróbkową prowadzi się operacje
obróbki zgrubnej. Operacje obróbki zgrubnej wymagają
zapewnienia sztywności układowi OUPN niezaleŜnie od
sposobu obróbki (toczenie, frezowanie, itd.), a więc dobór
odpowiedniej maszyny technologicznej i oprzyrządowania i
narzędzi. Istotnym jest dobór technologicznych parametrów
skrawania i strategii obróbki tak, by zapewnić maksymalną
wydajność obróbki przy zminimalizowaniu czasu i kosztu
operacji. Szczegóły obróbki zgrubnej omówiono w rozdziale 6.
8.6. Operacje obróbki
kształtującej
Obróbka kształtująca występuje jako kolejna operacja w
procesie technologicznym. W wielu przypadkach, w zaleŜności
od wymagań określonych w dokumentacji konstrukcyjnej
części, moŜe być ona końcową operacją obróbki danej
powierzchni. JednakŜe najczęściej stanowi operację pośrednią
między operacją zgrubną a wykończeniową.
Nie jest
poprawnym
rozwiązaniem
prowadzenie
obróbki
wykończeniowej bezpośrednio po obróbce zgrubnej. WiąŜe się
to, z uwagi na podział naddatku w obu obróbkach, z
niemoŜliwością usunięcia wadliwej warstwy wierzchniej
powstającej w wyniku obróbki zgrubnej.
Strona 42
8.7. Operacje obróbki cieplnej
lub cieplno-chemicznej
W procesie technologicznym bardzo waŜną rolę spełniają
operacje obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej, których wybór
zaleŜny jest od gatunku stali, a przede wszystkim od
zawartości węgla w stopie. Stalowe materiały konstrukcyjne
dzieli się na materiały do ulepszania cieplnego i do
nawęglania. Wybór materiału zaleŜy od Ŝądanych cech
uŜytkowych części (detalu), co na poziomie procesu
technologicznego przekłada się na odpowiedni sposób
prowadzenia obróbki cieplnej. Oddziaływania termiczne jakim
poddany jest w procesie obróbki detal powodują odkształcenia
przedmiotu. Błędy te moŜna zminimalizować lub usunąć za
pomocą obróbki wykończeniowej. Przed prowadzeniem obróbki
wykończeniowej konieczne jest wprowadzenie operacji
pomocniczej jaką jest operacja poprawienia bazy.
8.8. Operacje obróbki
wykończeniowej
Operacje te najczęściej kończą proces technologiczny, jeśli
wymagana klasa dokładności wykonania nie obliguje do
prowadzenia obróbki bardzo dokładnej.
Najczęściej
występującymi operacjami technologicznymi będą operacje
szlifowania, choć z racji rozwoju materiałów stosowanych na
ostrza skrawające, konstrukcji i nowych moŜliwości
obrabiarek skrawających, są one zastępowane dokładną
obróbką toczeniem, frezowaniem.
Strona 43
8.9. Operacje obróbki bardzo
dokładnej
Występują tylko, kiedy wymagana jest wysoka klasa
dokładności obrabianej powierzchni, z reguły dla 3 -5 klasy.
Operacje obróbki bardzo dokładnej wymagają przede
wszystkim odpowiednich maszyn technologicznych, których
charakterystyki techniczne pozwalają na uzyskanie Ŝądanej
klasy dokładności wykonania. Oczywistym jest zastosowanie
właściwych dla tego procesu narzędzi, np. ściernic i
oprzyrządowania technologicznego. Obróbką bardzo dokładną
nie są operacje związane z docieraniem, gładzeniem,
polerowaniem, których zadaniem jest przede wszystkim
zmniejszenie chropowatości i zwiększenie powierzchni nośnej.
8.10. Operacje kontroli jakości
Operacje kontroli jakości prowadzi się w wydzielonych
miejscach bądź pomieszczeniach na podstawie karty
instrukcyjnej kontroli jakości specyfikującej narzędzia
pomiarowe i sposób pomiaru. Wynikiem kontroli jest raport
pomiarowy sporządzany przez osobę prowadzącą pomiary, zaś
automatycznie generowany w przypadku komputerowo
sterowanych współrzędnościowych maszyn pomiarowych.
Strona 44
9
Bazowanie
W tym rozdziale:
o
Podział baz
o
Ustalenie i ustawienie
Strona 45
9.1. Podział baz
Baza jest to element przedmiotu obrabianego (P.O.) – punkt,
linia lub powierzchnia – względem którego określono
połoŜenie innego elementu przedmiotu obrabianego.
Bazy
Konstrukcyjne
Produkcyjne
[ właściwe
zastępcze]
Technologiczne
MontaŜowe
Kontrolne
Obróbkowe
[ wyjściowe do 1- wszej i dalszych operacji]
Stykowe
Nastawcze
SprzęŜone
Rys. 9.1.1. Podział baz
jest
elementem
przedmiotu
i
Baza
konstrukcyjna
przyjmowana jest w procesie konstruowania,
względem
którego wyznacza się połoŜenie innego elementu tego
przedmiotu.
Baza
konstrukcyjna
jest
podstawą
wymiarowania.
Bazą produkcyjną jest element przedmiotu obrabianego
przyjmowany w procesie produkcyjnym do określenia
połoŜenia przedmiotu w przestrzeni roboczej maszyny
technologicznej. Baza produkcyjna moŜe być właściwa lub
zastępcza. Jeśli baza produkcyjna pokrywa się z bazą
konstrukcyjną, to taką bazę nazywa się właściwą (rys.91.a i
b), jeśli zaś baza produkcyjna nie pokrywa się z bazą
konstrukcyjną (wymiarową) wtedy taka baza nazywa się bazą
niewłaściwą (rys.9.1c). W procesie technologicznym naleŜy
dąŜyć do przyjmowania baz właściwych. Unika się wtedy
Strona 46
wyznaczania wartości wymiaru wynikowego (rys.9.12.c), co
wiąŜe się z zawęŜeniem tolerancji jego wykonania (wymiar C),
a więc równieŜ ze wzrostem kosztu operacji/zabiegu.
Rys. 9.1.2. Bazy właściwe (a, b) i zastępcza (c)
Baza kontrolna jest elementem przedmiotu obrabianego
względem którego dokonuje się pomiaru przedmiotu przy jego
obróbce lub w końcowej kontroli.
Baza technologiczna jest bazą słuŜącą do określenia połoŜenia
innego elementu przedmiotu (linii, punktu lub powierzchni) w
operacji obróbki lub operacji montaŜu. Wynika stąd podział na
bazy obróbkowe i montaŜowe.
Baza obróbkowa jest elementem przedmiotu obrabianego
przyjętym do określenia połoŜenia
innego elementu
przedmiotu (linii, punktu lub powierzchni) w operacji obróbki.
Baza obróbkowa z racji, iŜ naleŜy do baz produkcyjnych moŜe
być bazą obróbkową właściwą i niewłaściwą. Słuszniejsza
wydaje się przypisanie określenia bazy obróbkowej jako
właściwej lub niewłaściwej na tym poziomie klasyfikacji, a nie
wiązanie tych cech z bazą produkcyjną. Bazy obróbkowe dzielą
się na stykowe, nastawne lub sprzęŜone.
Baza montaŜowa określa połoŜenie części w stosunku do
innych części w zespole.
Baza stykowa to baza, która styka się z odpowiednimi
powierzchniami
elementów
ustalających
uchwytu
obróbkowego zapewniając właściwe ustalenie przedmiotu
obrabianego.
Strona 47
Baza nastawcza umoŜliwia regulację połoŜenia przedmiotu
względem obrabiarki i
narzędzia przy ustalaniu jego
połoŜenia w uchwycie obróbkowym.
Baza sprzęŜona jest bazą obróbkową powiązaną z innymi
powierzchniami bezpośrednimi wymiarami i obrabianą wraz z
nimi przy jednym ustawieniu przedmiotu obrabianego.
Bazy obróbkowe przyjmowane do obróbki w pierwszej operacji
są zwykle powierzchniami surowymi i nigdy nie będące
obrabianymi. Powierzchnia taka winna być równą, czystą,
najdokładniej wykonaną surową powierzchnią przedmiotu
obrabianego.
Bazy obróbkowe do dalszych operacji zwykle stanowią
powierzchnie obrobione, niezmieniane w dalszej części procesu
i powinny pokrywać się z bazami konstrukcyjnymi.
9.2. Ustalenie i ustawienie
Ustalenie jest to nadanie przedmiotowi określonego połoŜenia
w kierunkach mających wpływ na wynik obróbki. Ustalenie
moŜna teŜ zdefiniować jako odebranie tych stopni swobody,
które maja wpływ na wynik obróbki. Na rys. 9.2.1.a pokazano
przedmiot (kostkę) połoŜoną na stole obrabiarki. PołoŜenie to
odbiera 3 stopnie swobody (przemieszczenie względem osi Z i
obroty względem osi X i Y), gdzie odebranie przemieszczenia
względem osi Z jednoznacznie definiuje połoŜenie przedmiotu
względem narzędzia. Zaznaczone na rys. 9.2.1.a moŜliwe
kierunki przemieszczeń nie mają wpływu na wymiar
obrabiany (grubość kostki), jedynie niejednoznacznie mogą
sytuować przedmiot na stole frezarki. Wykonanie rowka w
kostce (rys.9.2.1.b) w określonym połoŜeniu od jednego z
boków wymaga odebrania kolejnych 2 stopni swobody (obrotu
względem osi Z i przemieszczenia względem osi Y).
Nieodebranie stopnia swobody jakim jest przemieszczenie
wzdłuŜ osi X, nie ma wpływu na połoŜenie frezowanego rowka,
jedynie niejednoznacznie określa połoŜenie w tym kierunku
względem narzędzia. Jeśli zaś wykonywany jest np. otwór,
którego połoŜenie jest jednoznacznie określone względem
Strona 48
bocznych powierzchni kostki, koniecznym staje się odebranie
kolejnego stopnia swobody jakim jest przemieszczenie wzdłuŜ
osi X (rys.9.2.1.c). W ten sposób odebrano wszystkie (6) stopni
swobody doprowadzając do ustawienia przedmiotu w
przestrzeni roboczej względem obrabiarki i narzędzia.
Ustawienie jest to ustalenie oraz odebranie kolejnego stopnia
swobody określające jednoznaczne połoŜenie przedmiotu w
przestrzeni roboczej obrabiarki. Oznacza to odebranie
wszystkich stopni swobody (rys.9.2.1.c).
Rys. 9.2.1. Ustalenie (a, b), ustawienie (c)
Ustalenie przedmiotu w uchwycie tokarskim (bez zaciśnięcia
szczęk) odbiera mu 5 stopni swobody – pozostaje tylko obrót
wokół osi toczenia przed zaciśnięciem szczęk (rys.9.2.2.a).
Ustalenie jest tu równoznaczne z ustawieniem, gdzie ostni
stopień swobody zostaje odebrany przez siły zamocowania.
Analogiczna sytuacja występuje w przypadku ustalania
przedmiotu na otworze na trzpieniu tokarskim z tuleją
rozpręŜną.
a)
b)
Rys.9.2.2. Ustalenie: a) w uchwycie tokarskim, b)na trzpieniu
rozpręŜnym
Strona 49
Ustalenie przedmiotu obrabianego (wałka) w pryźmie odbiera
mu 4 stopnie swobody, pozostaje obrót wokół osi i
przemieszczenie wzdłuŜ pryzmy (rys.9.2.3). Te pozostałe 2
stopnie swobody nie będą mieć wpływu np. na wykonanie na
wałku spłaszczenia operacją frezowania. JednakŜe w celu
jednoznacznego ustawienia przedmiotu w pryźmie konieczne
jest odebranie pozostałych stopni swobody. Rolę tę spełnią siły
mocujące przedmiot.
Rys.9.2.3. Ustalenie w pryźmie
Rys.9.2.4. Ustalenie na otworach
Ustalenie na otworach wymaga zastosowania dwóch kołków:
pełnego i ściętego. Kołek pełny odbiera 5 stopni swobody z
wyjątkiem obrotu wokół jego osi. Aby jednoznacznie
Strona 50
wyznaczyć połoŜenie kątowe przedmiotu, naleŜy odebrać ten
obrót, a więc szósty stopień swobody. SłuŜy do tego celu kołek
ścięty, który odbierając obrót wokół osi Z nie odbiera
powtórnie przemieszczenia wzdłuŜ osi Y.
Przestalenie jest to powtórne odebranie tych samych stopni
swobody. Jeśliby zatem na rys. 9.2.1.c dorysować kolejny kołek
ustalający stykający się z tą samą powierzchnią, oznaczałoby
dwukrotne odebranie tego samego stopnia swobody, a więc
przestalenie.
Zamocowanie zapewnienie połoŜenie przedmiotowi
obrabianemu zgodnie z ustawieniem (ustaleniem) i
przeciwdziałanie siłom skrawania.
Strona 51
10
Naddatki na obróbkę
W tym rozdziale:
Strona 52
o
Naddatki całkowite i operacyjne
o
Naddatki jednostronne i dwustronne
o
Określanie liczby niezbędnych operacji
10.1. Naddatki całkowite
i operacyjne
W procesach technologicznych rozróŜnia się naddatki
całkowite i operacyjne. Naddatek całkowity jest warstwą
materiału usuwaną w czasie obróbki. Kompensuje on wszelkie
błędy wymiarowe, błędy kształtu, wady powierzchniowe, które
występują w kolejnych operacjach technologicznych, a
spowodowane są błędami ustalenia, niedokładnością narzędzi
i ich ustawieniem względem przedmiotu, niedokładnością
oprzyrządowania
i maszyn technologicznych. Naddatek
całkowity moŜna teŜ określić jako róŜnicę wymiarową
materiału wejściowego (półfabrykatu) i części wykonanej na
gotowo.
Rodzaje
obróbki
występujące
w
procesie
technologicznym wymuszają podział całkowitego naddatku na
naddatki operacyjne, a więc zaistnieje naddatek operacyjny na
obróbkę zgrubną, kształtującą, wykończeniową i bardzo
dokładną. Jego wartość jest róŜnicą wymiarową z dwóch
kolejnych operacji.
10.2. Naddatek jednostronny
i dwustronny
Naddatek jednostronny niekiedy nazywany jest naddatkiem
niesymetrycznym. Teoretycznie jego wartość moŜna określić
następująco:
gnj = Ta + Rza + Wa + Sa +ez
gdzie:
Ta – wartość tolerancji materiału dla poprzedniej operacji,
Rza – normatyw średniej wysokości chropowatości powierzchni
dla poprzedniej operacji/zabiegu,
Wa – normatyw głębokości warstwy wadliwej dla poprzedniej
operacji/zabiegu,
Strona 53
Sa – normatyw wypadkowego odchylenia przestrzennego
wzajemnie związanych powierzchni wynikający z wykonania
poprzedniej operacji/zabiegu,
ez – normatyw błędu ustalenia części w danej operacji/zabiegu
wynikający z błędów ustalenia i zamocowania.
Naddatek dwustronny, czyli naddatek symetryczny najczęściej
odnoszony jest do części osiowo-symetrycznych. Jego wartość
określa związek:
gns = Ta + 2(Rza + Wa) + 2(Sa ±ez)
W praktyce technologicznej określenie wielkości naddatków
nie jest zadaniem łatwym mając na uwadze jakość gotowej
części, a jednocześnie zapewnienie jak najmniejszego zuŜycia
materiału. Dla materiałów wejściowych takich jak odlewy i
odkuwki przyjmuje się naddatki wg Polskich Norm. Dla
materiałów hutniczych częstą praktyką jest opracowywanie
własnych normatywów na naddatki zalecanych do stosowania
w danym zakładzie (normatyw zakładowy). Szczególnej uwagi
wymaga określenie naddatków w produkcji wielkoseryjnej,
gdzie korzysta się z metod analityczno-obliczeniowych. W
kaŜdym jednak przypadku bardzo waŜne jest doświadczenie
technologa opracowującego proces technologiczny.
10.3. Określanie liczby
niezbędnych operacji
W
celu
ułatwienia
obliczenia
liczby
niezbędnych
operacji/zabiegów, co wiąŜe się z podziałem naddatku
całkowitego na naddatki operacyjne, moŜna posłuŜyć się
następującą empiryczną zaleŜnością:
Ko = Tpf/T
gdzie:
Ko – wskaźnik wymaganego wzrostu dokładności,
Strona 54
Tpf – tolerancja materiału wejściowego (półfabrykatu),
T – tolerancja maksymalnego wymiaru gotowej części.
Jeśli:
Ko ≤ 10 – moŜna stosować 1 operację/zabieg,
10<Ko ≤ 50 – moŜna przyjąć 2 operacje/zabiegi,
Ko > 50 – zaleca się przyjąć 3 operacje/zabiegi.
Strona 55
11
Obróbka cieplna
i cieplno-chemiczna
W tym rozdziale:
Strona 56
o
Stopy Ŝelaza
o
WyŜarzanie
o
Ulepszanie cieplne
o
Hartowanie i odpuszczanie
o
Nawęglanie
o
Ochrona przed nawęglaniem
o
Azotowanie
o
Węgloazotowanie
o
Azotonasiarczanie
o
Fosforanowanie
o
Obróbka cieplna stopów miedzi
o
Obróbka cieplna stopów aluminium
o
Obróbka cieplna stopów magnezu
11.1. Stopy Ŝelaza
Stal jest stopem Ŝelaza z węglem o zawartości do 2% węgla.
Stal moŜe zawierać inne pierwiastki jak chrom, mangan,
molibden, nikiel, itd., wpływające na jej własności
mechaniczne. KaŜda stal podlega obróbce plastycznej w
przeciwieństwie do staliwa, które jest stalą w postaci lanej,
stosowaną na odlewy. W porównaniu ze stalą staliwo posiada
strukturę gruboziarnistą co powoduje, iŜ ma gorsze własności
mechaniczne. Staliwa podlegają obróbce cieplnej. Stop Ŝelaza z
węglem powyŜej 2% zawartości węgla nazywany jest Ŝeliwem.
Zawartość węgla w Ŝeliwach z reguły nie przekracza 4%.
śeliwo ma niŜsze własności mechaniczne niŜ staliwo i nie jest
materiałem plastycznym. śeliwo moŜna poddawać obróbce
cieplnej.
Stale ze względu na skład chemiczny dzieli się na dwie
zasadnicze grupy: stale węglowe i stale stopowe. W kaŜdej z
tych grup występują stale konstrukcyjne, narzędziowe i o
szczególnych własnościach. Omawiana dalej obróbka cieplna
stali odnosić się będzie do stali konstrukcyjnych węglowych
wyŜszej jakości i stali konstrukcyjnych stopowych do
ulepszania cieplnego i do nawęglania.
11.2. WyŜarzanie
WyŜarzania naleŜą do tzw. wstępnych zabiegów obróbki
cieplnej z racji prowadzenia ich przed rozpoczęciem obróbki
mechanicznej. WyŜarzanie jest zabiegiem obróbki cieplnej
polegającym na nagrzaniu materiału do określonej
temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze przez określony
czas, a następnie
powolnym studzeniu z szybkością
pozwalającą na otrzymanie struktury zbliŜonej do stanu
równowagi. Sposób prowadzenia wyŜarzania zaleŜny jest celu
jaki ma zostać osiągnięty i zawartości węgla w stali.
Najczęściej
stosowane
wyŜarzania
to:
wyŜarzanie
ujednoradniające, normalizujące, zupełne, zmiękczające,
rekrystalizujące,
odpręŜające,
stabilizujące.
Podstawą
prowadzenia wszelkich zabiegów obróbki cieplnej jest wykres
Ŝelazo-węgiel (rys.11.2.1).
Strona 57
Rys.11.2.1. Temperatury wyŜarzania na tle wykresu Ŝelazo-węgiel
WyŜarzanie ujednoradniające
WyŜarzanie
to często jest nazywane wyŜarzaniem
homogenizującym. Prowadzi się je w temperaturach powyŜej
temperatury A1, A3 i Acm, czyli w zakresie 1000 – 1200 0C.
Celem jest ujednorodnienie składu chemicznego. WyŜarzanie
moŜe powodować odwęglenie powierzchni i rozrost ziaren.
Strona 58
Chłodzenie w powietrzu. Najczęściej prowadzi się w hutach
przed walcowaniem wlewków staliwnych.
WyŜarzanie normalizujące
WyŜarzanie prowadzone w temperaturach 30 – 50 0C powyŜej
Ac3 i Acm. Celem jest uzyskanie drobnoziarnistej struktury, a
tym samym podwyŜszenie własności mechanicznych. Stosuje
się w celu: uzyskania jednolitej struktury w całej objętości
wyrobu (odkuwki), dla części hartowanych, które uległy
duŜym odkształceniom, ujednorodnienie struktury w
wyrobach spawanych, usunięcia pasmowości w wyrobach
walcowanych. Chłodzenie w powietrzu.
WyŜarzanie zupełne
Prowadzi się w temperaturach 30 – 50 0C powyŜej Ac3 i Acm.
Celem jest uzyskanie struktury zbliŜonej do stanu równowagi.
Stosuje się głównie dla stali stopowych hartujących się przy
chłodzeniu na powietrzu. WyŜarzanie to wymaga bardzo
powolnego chłodzenia wraz z piecem.
WyŜarzanie zmiękczające
WyŜarzanie
to
występuje
pod
nazwą
wyŜarzania
sferoidyzującego. Prowadzi się w temperaturach bliskich Ac1.
Celem jest uzyskanie niskiej twardości i obrabialności stali.
Chłodzenie bardzo powolne w zakresie bliskim temperaturom
A1. Stosuje się w celu obniŜenia twardości, zwiększenia
plastyczności w szczególności przed obróbką plastyczną na
zimno.
WyŜarzanie rekrystalizujące
WyŜarzanie prowadzi się powyŜej temperatury rekrystalizacji,
a więc w temperaturach w zakresie 650 -700 0C. Celem jest
przebudowa struktury ziaren w stali. WyŜarzanie stosuje się
dla stali poddanych obróbce plastycznej na zimno, co oznacza
powrót do własności mechanicznych sprzed zgniotu.
WyŜarzanie odpręŜające
WyŜarzanie prowadzi się w temperaturach poniŜej 650 0C.
Wsad chłodzi się na wolnym powietrzu lub z piecem. Celem
Strona 59
jest usuniecie napręŜeń w wyrobie bez wprowadzania zmian w
strukturze stali. WyŜarzanie prowadzi się dla materiałów po
kuciu na gorąco, po spawaniu, po obróbce plastycznej na
zimno, a takŜe po operacjach obróbki skrawaniem w
szczególności po obróbce zgrubnej, która z racji duŜych sił
skrawania wprowadza napręŜenia w warstwę wierzchnią.
WyŜarzanie stabilizujące
Jest to wyŜarzanie niskotemperaturowe gdyŜ prowadzi się je w
temperaturach poniŜej 150 0C przez kilkanaście do
kilkudziesięciu godzin, z chłodzeniem na wolnym powietrzu
lub z piecem. Celem jest usunięcie napręŜeń własnych a takŜe
usunięcie
samorzutnych
zmian
strukturalnych
i
objętościowych. WyŜarzanie to stosuje się głównie do narzędzi
pomiarowych i odpowiedzialnych części maszyn np. wrzeciona
obrabiarek.
11.3. Ulepszanie cieplne
Ulepszanie cieplne jest procesem hartowania połączonym z ze
średnim lub wysokim odpuszczaniem w celu uzyskania
określonych własności mechanicznych. Ulepszanie cieplne
prowadzi się dla stali do ulepszania cieplnego, a więc dla stali
o zawartości węgla powyŜej 0.2%. Najczęściej przyjmuje się, Ŝe
ulepszaniem
cieplnym
uzyskuje
się
twardość
nieprzekraczającą 36 HRC. Jeśli przyjęto, określając własności
mechaniczne części, iŜ nie przekracza ona tej wartości,
ulepszanie cieplne zaleca się prowadzić na materiałach
wejściowych przed rozpoczęciem obróbki skrawaniem. Gdy
wymagana jest wyŜsza twardość np. 42 HRC, ulepszanie
cieplne powinno prowadzić się przed obróbką wykończeniową.
11.4. Hartowanie i odpuszczanie
Hartowanie stali (zawartość węgla powyŜej 0.2%) polega na
nagrzaniu
wsadu
do
temperatury
austenityzowania
(rys.11.4.1), wygrzaniu w tej temperaturze, a następnie na
szybkim
chłodzeniu
w
celu
uzyskania
struktury
martenzytycznej bądź bainitycznej. Bardzo waŜne jest
dobranie właściwego ośrodka chłodzącego jak i sposobu
Strona 60
chłodzenia, a więc stosowania róŜnych szybkości chłodzenia w
czasie przechodzenia od temperatury hartowania do niskich
temperatur rzędu stu kilkudziesięciu stopni. Zbyt wolne
chłodzenie powoduje wydzielanie się cementytu i uniemoŜliwia
Rys.14.4.1. Zakres temperatur hartowania stali (pole zacieniowane)
przemianę martenzytyczną, podczas gdy zbyt szybkie
chłodzenie powoduje powstanie zbyt duŜych napręŜeń
hartowniczych, które mogą doprowadzić do trwałych
odkształceń lub pęknięć (rys.11.4.2). Hartowanie stosuje się w
celu zwiększenia własności mechanicznych: twardości i
wytrzymałości.
Strona 61
Rys.11.4.2. Pęknięcie zębnika wskutek błędów hartowniczych
Hartowanie jest zawsze powiązane z procesem odpuszczania.
Celem odpuszczania jest poprawa ciągliwości i zmniejszenie
kruchości
kosztem
zmniejszenia
twardości.
Nadto
odpuszczanie
zmniejsza
napręŜenia
hartownicze.
Odpuszczanie to ponowne po hartowaniu nagrzanie wsadu do
temperatury poniŜej Ac1, czyli poniŜej 650 0C. RozróŜnia się
odpuszczanie wysokie (temp. 450 – 650 0C), które stosuje się
dla stali konstrukcyjnych w celu uzyskania najlepszych
własności wytrzymałościowych i plastycznych, średnie (temp.
250 – 450 0C) dla części maszyn które powinny
charakteryzować się duŜą wartością Re i udarnością, oraz
niskie (temp. 100 -250 0C) stosowane głównie dla narzędzi.
11.5. Nawęglanie
Nawęglanie jest obróbką cieplno-chemiczną. Powoduje zmianę
składu chemicznego i struktury warstwy wierzchniej, tak by w
procesie hartowania uzyskać twardą, odporną na ścieranie
warstwę wierzchnią przy zachowaniu ciągliwości rdzenia.
Zmiana składu chemicznego odbywa się na drodze dyfuzji.
Temperatury nawęglania leŜą powyŜej krzywej Ac3 tj. 900 –
950 0C. Nawęgla się stale węglowe i stopowe o zawartości
węgla poniŜej 0.2 – 0.25 %. Pierwiastki takie jak np. Cr, Ni,
Strona 62
Mn, Mo, Ti, W zwiększają hartowność stali i jednocześnie
podnoszą własności plastyczne rdzenia. Nawęgla się na
głębokość do 2.5 mm. Proces nawęglania prowadzi się w
ośrodkach stałych (proszkach), kąpielach i gazach (np. gaz
ziemny). Po procesie nawęglania, który trwa kilka godzin w
zaleŜności od głębokości nawęglania ( np. przy głębokości 11.1 mm do 5 godzin), prowadzi się operację hartowania
uzyskując twardość warstwy wierzchniej rzędu 60 – 62 HRC.
Obligatoryjnie prowadzone po hartowaniu operacje wysokiego
odpuszczania
zmniejszają
nieco
twardość
warstwy
wierzchniej. Nie zaleca się
prowadzić hartowania z
temperatury
nawęglania.
Konieczne
jest
obniŜenie
temperatury wsadu do temperatury hartowania.
11.6. Ochrona
przed nawęglaniem
Cechy uŜytkowe części wymagane przez konstruktora
oznaczają, iŜ nie wszystkie powierzchnie muszą mieć wysoką
twardość, np. gwinty. Oznacza to, Ŝe w procesie nawęglania
powierzchnie te muszą być chronione przed dyfuzją węgla w
warstwę wierzchnią. W praktyce technologicznej stosuje się
następujące sposoby ochrony przed nawęglaniem:
•
usunięcie warstwy nawęglonej.
Polega ona na nawęgleniu wszystkich powierzchni i
usunięciu warstwy nawęglonej z tych powierzchni,
które maja pozostać miękkie. Oznacza to, Ŝe po procesie
nawęglania i przestudzeniu wsadu, na wydziałach
obróbki mechanicznej usuwa się warstwę nawęgloną.
Warstwa nawęglona jeśli nie zostanie poddana
procesowi hartowania jest miękka i dlatego moŜe być
usunięta na drodze obróbki skrawaniem. Ten sposób
stosuje się najczęściej w produkcji jednostkowej i
małoseryjnej.
•
powlekanie pastami ochronnymi.
Powierzchnię chroniona przed nawęglaniem powleka
się pastą za pomocą pędzla, natrysku lub przez
Strona 63
zanurzenie. W czasie nawęglania powłoka ta staje się
szklista i mocno przylega do chronionej powierzchni. Po
procesie nawęglania i hartowania usuwa się pastę
przez rozpuszczenie w odpowiednich rozpuszczalnikach
lub mechanicznie. Ochronę pastami stosuje się w
produkcji mało- i średnioseryjnej.
•
miedziowanie.
Metodą galwaniczną nakłada się warstewkę miedzi o
grubości kilku mikrometrów. Powierzchnie pokryte
miedzią zostaną nienawęglone i niezahartowane.
Pozostałe powierzchnie, które mają być zahartowane
trzeba chronić przed miedziowaniem np. przez
pokrywanie woskiem. Po procesie nawęglania i
hartowania na drodze galwanicznej usuwa się miedź.
Ten sposób ochrony najczęściej jest stosowany w
produkcji średnio- i wielkoseryjnej.
11.7. Azotowanie
Proces azotowania polega na nasycaniu w atmosferze
amoniaku, warstwy wierzchniej przedmiotu azotem w celu
wytworzenia
azotków Ŝelaza nadających bardzo wysoką
twardość i odporność na ścieranie. Temperatura procesu to
500 - 550 0C. Niskotemperaturowy proces nie powoduje
odkształceń przedmiotu, stąd po azotowaniu nie przewiduje
się obróbki wykończeniowej. Jeśli zachodzi potrzeba uzyskania
bardzo małej chropowatości na istotnych powierzchniach
przedmiotu, prowadzi się tylko obróbki powierzchniowe jak
np. docieranie, polerowanie. Twardość warstwy azotowanej
mierzy się w skali Vickersa i moŜe osiągnąć 1200 HV dla stali
konstrukcyjnych stopowych. Powierzchnie azotowane są
odporne na korozję. Materiał do azotowania musi być
wcześniej ulepszony cieplnie, a zatem tylko stale stopowe do
ulepszania cieplnego mogą być poddane temu procesowi.
Głębokości warstw azotowanych są rzędu dziesiątych części
milimetra. Proce azotowania jest długotrwały i w zaleŜności
od głębokości azotowania i materiału moŜe trwać nawet do
100 godzin.
Strona 64
11.8. Węgloazotowanie
Węgloazotowanie nazywane często cyjanowaniem łączy dwa
procesy: nasycanie warstwy wierzchniej węglem i azotem.
Celem jest wytworzenie warstwy wierzchniej o duŜej
twardości i odporności na ścieranie, o znacznie lepszych
cechach niŜ warstw nawęglanych. Atmosferę aktywną tworzy
mieszanina gazów ziemnego lub propanu/butanu z
amoniakiem. Temperatura procesu węgloazotowania jest
niŜsza niŜ nawęglania i wynosi 820 – 860 0C, co sprzyja
prowadzeniu hartowania bezpośrednio po nasycaniu, bez
typowego dla nawęglania schładzania wsadu nawęglanego
przed hartowaniem. Po procesie hartowania prowadzi się
wysokie lub średnie odpuszczanie. Czas węgloazotowania to
około 5 godzin przy średniej głębokości nasycanej warstwy od
0.5 do 1.5 mm. Oprócz wysokotemperaturowego procesu
węgloazotowania występuje jeszcze niskotemperaturowy
proces w zakresie 550 – 600 0C nazywany właśnie
cyjanowaniem kąpielowym. Środowiskiem są węgloazotki sodu
lub potasu. Głębokości warstw nasycanych to maksimum 0.05
mm, zaś czas prowadzenia operacji 15 – 30 min. Cyjanowanie
stosuje się zwykle dla stali szybkotnących w celu zwiększenia
twardości krawędzi skrawających.
11.9. Azotonasiarczanie
Azotonasiarczanie albo inaczej siarkoazotowanie stosuje się w
celu wytworzenia warstwy wierzchniej o podwyŜszonej
twardości i odpornej na zatarcie. Proces polegający na
jednoczesnym nasycaniu azotem i siarką trwa od 0.5 – 1
godziny w temperaturze 560 – 570 0C. Głębokość warstwy
maksimum 0.05 mm.
Strona 65
11.10. Fosforanowanie
Fosforanowanie (fosfatyzowanie) jest procesem chemicznym
lub elektrochemicznym mającym na celu wytworzenie na
powierzchni stali
ochronnej matowo-szarej powłoki
fosforanów. Proces prowadzony jest w środowisku gorących
roztworów fosforanów i kwasu fosforowego. Powłoki te są
antykorozyjne, zmniejszające współczynnik tarcia i odporne
na działanie wysokich temperatur.
11.11. Obróbka cieplna
stopów miedzi
Brąz aluminiowy - CuAl19Fe3. Hartowanie w temp. 950-1000
°C i odpuszczanie w temp. 300-600 °C.
Brąz berylowy - CuBe2.
Utwardzanie dyspersyjne
składające się z przesycania z temperatury 720-760°C i
starzenia w temperaturze 300-400°C.
Brąz krzemowy - CuSi1. Brązy krzemowe poddawane są
obróbce cieplnej polegającej na wyŜarzaniu rekrystalizującym.
Brąz cynowy dwuskładnikowy - CuSn2. Długotrwałe
wyŜarzanie ujednorodniając w ciągu 24h w temp. 700-750 °C
Mosiądz - CuZn5. WyŜarzanie odpręŜające w temp.200-300°C
Mosiądz - CuZn37. Mosiądz w znacznym stopniu umacnia się
w wyniku zgniotu. Przy większych stopniach gniotu jest
stosowane międzyoperacyjne wyŜarzanie rekrystalizujące w
temp 500-580°C.
Mosiądz - CuZn43Mn4Pb3Fe. WyŜarzanie ujednoradniające
przy temperaturze 650 -700 0C w ciągu 2 - 6 godzin.
Mosiądz - CuZn20. WyŜarzanie w temp. 500oC w atmosferze
ochronnej CO2.
stopów aluminium
Obróbka cieplna stopów aluminium, mająca na celu przede
wszystkim podwyŜszenie ich wytrzymałości, polega na
Strona 66
utwardzaniu dyspersyjnym, tj. na kolejnym przeprowadzeniu
operacji przesycania roztworu stałego i starzenia.
Przesycanie polega na nagrzaniu stopu do temperatury
powyŜej granicznej rozpuszczalności drugiego składnika,
wygrzaniu w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu w celu
zatrzymania rozpuszczonego składnika w roztworze stałym. W
wyniku przesycania poprawiają się właściwości plastyczne
natomiast zmniejsza się wytrzymałość i twardość.
Starzenie polega na nagrzaniu stopu uprzednio przesyconego
do temperatury poniŜej granicznej rozpuszczalności drugiego
składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i powolnym
chłodzeniu. Starzenie powoduje poprawę właściwości
wytrzymałościowych
i
twardości
oraz
pogorszenie
plastyczności.
WyŜarzanie ujednorodniające przeprowadza się głównie w
celu ujednorodnienia struktury, zwłaszcza odlewów. Polega
ono na nagrzaniu stopu do temperatury, w której ma on
strukturę roztworu stałego, wygrzaniu w tej temperaturze
przez dłuŜszy okres czasu (2 ÷ 12 godzin) i następnie
powolnym chłodzeniu.
WyŜarzanie zmiękczające ma na celu zmniejszenie twardości i
polepszenie
plastyczności
stopu
poprzez
koagulację
wydzielonych faz. W praktyce stopy aluminium w zaleŜności
od składu wyŜarza się w temperaturze 320 ÷ 400°C przez 2 ÷ 3
godziny. Stopy wyŜarzone zmiękczająco mają niŜszą twardość
i wytrzymałość niŜ stopy przesycone. Wysoka plastyczność
stopów uzyskana w wyniku wyŜarzania ułatwia ich
walcowanie, kucie i inne rodzaje przeróbki plastycznej na
zimno.
WyŜarzanie rekrystalizujące przeprowadza się w celu
usunięcia niektórych skutków zgniotu zwykle w temperaturze
nieco wyŜszej od temperatury rekrystalizacji (300 ÷ 400°C).
WyŜarzanie to przeprowadza się jako zabieg międzyoperacyjny
w czasie obróbki plastycznej na zimno lub jako zabieg
końcowy.
WyŜarzanie odpręŜające ma na celu usunięcie napręŜeń
własnych, zwłaszcza w odlewach kokilowych. Temperatura
Strona 67
wyŜarzania wynosi, zaleŜnie od gatunku stopu, 200 ÷ 300°C.
Po wyŜarzaniu stosowane jest powolne chłodzenie.
stopów magnezu
Stopy magnezu, podobnie jak większość stopów aluminium,
moŜna obrabiać cieplnie (przesycać i starzyć), gdyŜ
rozpuszczalność głównych składników stopowych (aluminium,
cynku i manganu) w magnezie jest ograniczona i zmniejsza się
z obniŜeniem temperatury.
Obróbka ta jednak tylko w
niewielkim stopniu polepsza własności mechaniczne stopów i
rzadko jest stosowana. Wyjątkiem są stopy odlewnicze,
zawierające powyŜej 6% aluminium, które po obróbce cieplnej
mają wytrzymałość o 40 ÷ 50% wyŜszą. Na przykład, stop GA8
w stanie surowym ma wytrzymałość na rozciąganie 150 MPa.
Po przesyceniu w temperaturze w temperaturze 415°C (w
czasie 20h, chłodzenie na powietrzu) starzeniu w
temperaturze 175°C (w czasie 16 h) jego wytrzymałość
wzrasta do 230 MPa. Z reguły natomiast odlewy ze stopów
magnezu poddaje się wyŜarzaniu odpręŜającemu w
temperaturze 200 ÷ 250°C.
Strona 68
12
Projektowanie procesu
technologicznego
części klasy wał
maszynowy
W tym rozdziale:
o
Wymagania i technologiczność konstrukcji
o
Ramowy proces wału stopniowanego bez O.C.
o
Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego
i hartowanego (z usunięciem warstwy nawęglonej)
o
Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego
i hartowanego (zabezpieczenie pastą/miedzią)
o
Ramowy proces wału stopniowanego hartowanego
o
Ramowy proces
dokładnego
o
Ramowy proces wału stopniowanego z otworem
osiowym
wału
stopniowanego
bardzo
Strona 69
12.1. Wymagania
i technologiczność
konstrukcji
Wymagania obróbkowe stawiane wałom maszynowym
zdefiniowane są rysunkiem technicznym i warunkami
technicznymi i dotyczą klasy dokładności, odchyłek kształtu i
połoŜenia (przede wszystkim współosiowości czopów), oraz
chropowatości powierzchni. Spotykane klasy dokładności to
dzisiaj najczęściej szósta, a nawet piąta klasa. śądana
najczęściej chropowatość waŜnych powierzchni jest z
przedziału 0.32 – 0.16 µm, zaś dla bardzo dokładnych wałów
nawet 0.04 – 0.01 µm .
Technologiczność konstrukcji musi być wzięta pod uwagę na
etapie projektowania wału, zatem naleŜy uwzględnić:
• jeśli przewiduje się, iŜ materiałem wejściowym będzie
materiał hutniczy (pręt walcowany) naleŜy zadbać by
objętość usuwanego materiału była jak najmniejsza,
• swobodny dobieg i wybieg narzędzia dla powierzchni
stoŜkowych,
• by przejścia między kolejnymi średnicami wykonać
znormalizowanym narzędziem,
• jeśli jest to moŜliwe przyjąć jednakową szerokość
rowków wpustowych,
• unikanie otworów osiowych powodujących utratę bazy
technologicznej.
12.2. Ramowy proces wału
stopniowanego
bez obróbki cieplnej
Proces technologiczny przebiega według poniŜszego schematu:
1. Przecinanie materiału
2. Prostowanie (jeśli zachodzi taka potrzeba)
Strona 70
3. Nakiełkowanie
4. Obróbka zgrubna
5. Obróbka kształtująca
6. Obróbka powierzchni stoŜkowych i kształtowych
7. Frezowanie rowków wpustowych
8. Frezowanie wielowypustów
9. Wykonanie gwintów
10. Wykonanie otworów poprzecznych
11. Obróbka wykończeniowa
12. Obróbka bardzo dokładna
13. Kontrola jakości
14. Wykonanie otworu osiowego (jeśli jest na rysunku).
Schemat procesu bez obróbki cieplnej nie oznacza, Ŝe materiał
nie został poddany obróbce cieplnej. Obróbki tej nie ma w
procesie, gdyŜ została przeprowadzona w hucie na prętach
walcowanych na Ŝyczenie zamawiającego, np. odbiorca
zamówił stal walcowaną gatunku C45 o twardości 28-30
HRC. Ulepszanie cieplne nie przekracza zwykle twardości 36
HRC, zatem umoŜliwia bezproblemową obróbkę skrawaniem.
Brak obróbki cieplnej wewnątrz procesu oznacza równieŜ brak
deformacji termicznych. Na rysunkach 12.2.2 do 12.2.7
pokazano przykładowe wykonywanie wybranych operacji
technologicznych. Typową, klasyczną obróbką wału na
tokarkach jest ustalenie w kłach (rys.12.2.2). Moment
obrotowy przenoszony jest przez zabierak czołowy, bądź
zabierak chomontkowy (sercówkę) (rys.12.2.1.b). Ten ostatni
stosuje
się
tylko
w
obróbkach
kształtujących
i
wykończeniowych. Przy toczeniu wałów stosuje się teŜ inny
sposób ustalenia: uchwyt tokarski i podparcie kłem konika
(rys.12.2.3). Takie ustalenie uniemoŜliwia toczenie w jednym
zamocowaniu całego wału.
Strona 71
a)
b)
Rys.12.2.1. Zabieraki: a)czołowy, b) chomontkowy
Rys. 12.2.2. Toczenie wału na tokarce sterowanej
numerycznie
Rys.12.2.3. Toczenie wału w uchwycie tokarskim i
podpartego kłem
Strona 72
Rys.12.2.4. Frezowanie rowka wpustowego
Rys.12.2.5. Frezowanie wielowypustu z zastosowaniem
podzielnicy
Rys.12.2.6. Frezowanie obwiedniowe wielowypustu
Strona 73
Rys.12.2.7. Obróbka wykończeniowa (szlifowanie)
stopniowanego,
nawęglanego,
hartowanego
(z usunięciem warstwy
nawęglonej)
Schemat
procesu
następująco:
technologicznego
przedstawia
się
2. Prostowanie
3. Nakiełkowanie
4. Obróbka zgrubna
nawęglane i hartowane
powierzchni,
które
6. Nawęglanie
7. Obróbka kształtująca pozostałych powierzchni
8. Hartowanie i odpuszczanie
Strona 74
będą
9. Prostowanie
10. Poprawianie nakiełków
12. Obróbka wykończeniowa bardzo dokładna
13. Kontrola jakości.
Usunięcie warstwy nawęglonej obróbką skrawaniem (toczenie)
następuje w operacji 7 po wystudzeniu wsadu. Warstwa usuwana
musi być większa niŜ głębokość nawęglania w celu jej
całkowitego usunięcia. Po tej operacji następuje nagrzewanie
wsadu do temperatury hartowania i hartowanie połączone z
odpuszczaniem.
stopniowanego,
nawęglanego,
hartowanego z ochroną
powierzchni nawęglanych
pastami lub
miedziowaniem
Proces technologiczny przebiega według schematu:
2. Prostowanie
3. Nakiełkowanie
4. Obróbka zgrubna
5. Obróbka kształtująca powierzchni
6. Ochrona powierzchni
miedziowaniem
nienawęglanych
pastą
lub
7. Nawęglanie
Strona 75
9. Czyszczenie
past/miedzi)
powierzchni
chronionych
(usunięcie
10. Prostowanie
Proces ten nie wymaga przerywania procesu obróbki cieplnochemicznej. Po procesie nawęglania i przestudzeniu w piecu
do temperatury hartowania, rozpoczyna się szybkie
schładzanie czyli hartowanie.
stopniowanego
hartowanego
Rzadko zdarza się ze względów wytrzymałościowych, by wał
był hartowany na całej długości. Najczęściej hartowane są
wybrane powierzchnie. NiŜej przedstawiono schemat procesu
technologicznego wału wykonanego z materiału do ulepszania
cieplnego.
2. Prostowanie
3. Nakiełkowanie
4. Obróbka zgrubna
7. Prostowanie
Strona 76
Jeśli hartowane są wybrane powierzchnie np. czopy pod
łoŜyska, wtedy prowadzi się hartowanie indukcyjne, a w
skrajnych przypadkach hartuje się płomieniowo nagrzewając
palnikiem acetylenowo-tlenowym. Ten ostatni sposób nie jest
polecany.
stopniowanego bardzo
dokładnego
Proces technologiczny wału bardzo dokładnego jakim moŜe być
np. wrzeciono obrabiarki, śruba pociągowa, wymaga nie tylko
bardzo dokładnych obróbek wykończeniowych, ale takŜe
prowadzenia wyŜarzania odpręŜającego i stabilizującego.
Nierzadko teŜ stosuje się dodatkowo obróbki podzerowe, które
prowadzone są w ujemnych temperaturach.
2. Prostowanie
3. Nakiełkowanie
4. Obróbka zgrubna
5. WyŜarzanie odpręŜające
7. Stabilizowanie (w temp. 100 –160 st. przez kilka godzin)
8. Obróbka wykończeniowa wstępna
9. Stabilizowanie
10. Obróbka wykończeniowa ostateczna
11. Obróbka b. dokładna
Strona 77
stopniowanego z otworem
osiowym
Przez wykonanie otworu osiowego naleŜy rozumieć wykonanie
otworu nieprzelotowego bądź przelotowego. Nakiełkowanie w
operacji 3 potrzebne jest tylko do przeprowadzenia obróbki
zgrubnej (toczenie zgrubne), po której zostanie wykonany
otwór osiowy usuwający tym samym nakiełki. Po wykonaniu
otworu osiowego 45 stopniowe sfazowania krawędzi otworów
stanowić będą bazę technologiczną do dalszych operacji.
Niekiedy w wykonanych otworach umieszcza się specjalne
korki z nakiełkami by dalej prowadzić proces jak typowy wał
ustalany w kłach. Proces przebiega według schematu:
2. Prostowanie
3. Nakiełkowanie
4. Obróbka zgrubna
5. Wykonanie otworu osiowego
6. Wykonanie baz obróbkowych do wykonania obróbki
kształtującej
8. Obróbka pow. stoŜkowych i kształtowych
9. Frezowanie rowków wpustowych
10. Frezowanie wielowypustów
11. Wykonanie gwintów na zewnętrznych powierzchniach
walcowych
Strona 78
13
technologicznego
części klasy tuleja
i tarcza
W tym rozdziale:
o
Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z
bazowaniem na otworze
o
Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z
hartowaniem
Strona 79
13.1. Ramowy proces
technologiczny tulei
i tarczy z bazowaniem
na otworze
W tulejach wymaga się by otwór był wykonany współosiowo z
zewnętrzną
powierzchnią.
NiŜej
przedstawiono
proces
technologiczny, gdzie właśnie do obróbki powierzchni zewnętrznych
wybrano otwór. MoŜe istnieć inne rozwiązanie, gdzie bazując na
dokładnie wykonanej powierzchni zewnętrznej wykonuje się otwór
osiowy. PoniŜszy schemat nie uwzględnia tego przypadku i dotyczy
procesu bez obróbki cieplnej wewnątrz procesu.
1. Obróbka zgrubna lub zgrubna i kształtująca powierzchni
zewnętrznych i wykonanie otworu wstępnie lub na gotowo
2. Obróbka wykończeniowa otworu
3. Obróbka rowka wpustowego lub wielowypustu w otworze
4. Obróbka kształtująca powierzchni
zewnętrznych
5
na
Frezowanie rowków
zewnętrznych
wpustowych
powierzchni
6. Wykonanie wielowypustów
7. Wykonanie gwintów
9. Obróbka bardzo dokładna otworu
10. Obróbka wykończeniowa powierzchni zewnętrznej
Strona 80
z
13.2. Ramowy proces
technologiczny tulei
i tarczy z hartowaniem
Proces ten w istocie niewiele róŜni się od procesu
przedstawionego w punkcie 13.1. Układ operacji jest
analogiczny. Jedyną róŜnicą jest wprowadzenie w operacji 4
hartowania i odpuszczania, w tym przypadku dla materiału do
ulepszania cieplnego. Jeśli byłby to materiał do nawęglania,
naleŜy kierować się zasadami prowadzenia obróbki
analogicznie jak dla wałów maszynowych nawęglanych i
hartowanych.
1. Obróbka zgrubna lub zgrubna i kształtująca powierzchni
zewnętrznych oraz obróbka
zgrubna lub zgrubna
i
kształtująca otworu
2. Obróbka wielowypustu w otworze
naddatków na pow. ustalających
z pozostawieniem
3. Obróbka kształtująca pow. zewn. z bazowaniem na otworze
5. Obróbka wykończeniowa otworu lub wielowypustu w
otworze
6. Obróbka wykończeniowa powierzchni zewnętrznych z
Strona 81
Strona 82
14
technologicznego
części klasy dźwignia
W tym rozdziale:
o
o
Ramowy
proces
jednostronnej
technologiczny
dźwigni
o
Ramowy
proces
dwustronnej
technologiczny
dźwigni
Strona 83
14.1. Wymagania
konstrukcji
Poszukując analogii technologicznych z innymi częściami
maszyn, dźwignie moŜna uwaŜać jako dwie lub więcej tulei
połączonych trzonem. Najczęściej w dźwigniach obrabia się
otwory i ich powierzchnie czołowe. Jednymi z istotnych
odchyłek połoŜenia spotykanych w dźwigniach jest
rozstawienie otworów i ich równoległość i właśnie te warunki
narzucają sposób prowadzenia procesu technologicznego. Pod
względem
technologicznym
dźwignie
naleŜą
do
najtrudniejszych części, a ma to związek z projektowaniem
uchwytów obróbkowych. Technologiczność konstrukcji wiąŜe
się z ułatwieniem obróbki, a w szczególności wyboru baz
obróbkowych. Jeśli jest to moŜliwe, naleŜy projektować
dźwignię tak, by przynajmniej z jednej strony otwory leŜały w
jednej płaszczyźnie. Ułatwia to bazowanie i konstrukcję
uchwytu obróbkowego. Otwory powinny być przelotowe,
gładkie, co ułatwia obróbkę wierceniem, przeciąganiem czy
wytaczaniem.
14.2. Ramowy proces
technologiczny dźwigni
jednostronnej
Typowym przedstawicielem części klasy dźwigni jednostronnej
są dźwignie z jedną tuleją (rys.14.2.1.)
Rys.14.2.1. Dźwignia jednostronna
Ramowy proces technologiczny przedstawia się następująco:
Strona 84
1. Obróbka powierzchni czołowych
2. Obróbka otworu na gotowo
3. Wykonanie operacji drugorzędnych
4. Toczenie rękojeści
5. KJ
14.3. Ramowy proces
technologiczny dźwigni
dwustronnej
Rys.14.3.1 przedstawia dźwignię dwustronną. Typowym
najczęściej spotykanym przykładem dźwigni dwustronnej są
korbowody silnikowe.
Rys.14.3.1. Dźwignia dwustronna
Ramowy proces technologiczny przebiega według schematu:
Strona 85
1. Obróbka powierzchni czołowych
2. Obróbka otworu o większej średnicy z jednoczesną obróbką
powierzchni czołowej
3. Obróbka otworu o mniejszej średnicy i powierzchni czołowej
z ustaleniem dźwigni na wykonanym otworze
4. Wykonanie operacji drugorzędnych
5. KJ
Strona 86
15
technologicznego
części klasy korpus
W tym rozdziale:
o
o
Ramowy
proces
jednolitego
technologiczny
korpusu
o
Ramowy
dzielonego
technologiczny
korpusu
proces
Strona 87
15.1. Wymagania
konstrukcji
Korpusy są częściami maszyn, których rolą jest łączenie
innych części maszyn w zespoły spełniające określone funkcje.
Najczęściej
w warunkach produkcji seryjnych korpusy
wykonuje się jako odlewy z Ŝeliwa, staliwa, stopów metali
lekkich. W produkcji jednostkowej spotyka się korpusy
spawane. Wymagania obróbkowe dotyczą głównie obróbki
powierzchni płaskich i otworów o chropowatości Ra=1.25 – 0.
32 µm i klasach dokładności nawet szóstej. Równoległość i
prostopadłość osi otworów, współosiowość to wymagania
stawiane procesowi technologicznemu. Technologiczność
konstrukcji korpusu wiąŜę się z zapewnieniem odpowiedniej
sztywności przeciwdziałającej odkształceniom w procesie
obróbki. Obróbkę korpusu ułatwia dostępność do wszystkich
powierzchni i otworów. Proste kształty otworów bez odsadzeń i
podcięć, o jednakowej średnicy lub teŜ zmniejszającej się do
wewnątrz
wpływają
prowadzenie
obróbki,
dobór
znormalizowanych narzędzi i obniŜają koszty operacji. Bardzo
waŜną cechą z punktu widzenia technologii obróbki jest
zapewnienie odpowiednio duŜej, moŜliwie najdokładniej
wykonanej, czystej surowej powierzchni jako bazy do pierwszej
operacji.
Wszystkie
te
uwarunkowania
winny być
uwzględnione na etapie konstruowania korpusu.
15.2. Ramowy proces
technologiczny korpusu
jednolitego
Charakterystyczną, często spotykaną pierwszą operacji w
technologii korpusów jest operacja trasowania po której
następuje obróbka powierzchni stanowiącej pomocniczą bazę
obróbkową. Operacje trasowania spotyka się nawet w
Strona 88
produkcjach wielkoseryjnych, choć dzisiaj przy stale widocznej
tendencji do podnoszenia jakości surowego odlewu, operacja ta
jest eliminowana zachowując nadal swoje istnienie w
produkcji jednostkowej i małoseryjnej. Ramowy proces
technologiczny przedstawia się następująco:
1. Trasowanie
2. Obróbka
zgrubna
i
kształtująca
stanowiącej pomocniczą bazę obróbkową
powierzchni
3. Obróbka
zgrubna
i
kształtująca
stanowiącej zasadniczą bazę obróbkową
powierzchni
zasadniczą bazę obróbkową
powierzchni stanowiącej
5. Wytaczanie głównych otworów
6. Obróbka powierzchni drugorzędnych
7. Wiercenie i gwintowanie otworów
15.3. Ramowy proces
technologiczny korpusu
dzielonego
Proce technologiczny korpusu dzielonego przebiega odmiennie
niŜ jednolitego. Obie części korpusu obrabia się do pewnej
operacji oddzielnie, a dalej razem z uwagi na wykonanie
głównych otworów. Projektowanie procesu rozpoczyna się
zwykle od bardziej pracochłonnej części korpusowej,
najczęściej jest to część dolna. Jego przebieg przedstawia się
następująco:
1. Trasowanie
2. Obróbka
zgrubna
i
kształtująca
stanowiącej płaszczyznę podziału
powierzchni
Strona 89
3. Obróbka zgrubna i kształtująca podstawy
4. Obróbka wykończeniowa podstawy
płaszczyznę podziału
6. Wiercenie otworów łączących obie części korpusu
7. MontaŜ i kołkowanie obu części
8. Wytaczanie otworów głównych
9. Obróbka powierzchni drugorzędnych
10. Wiercenie i gwintowanie pozostałych otworów
Proces technologiczny górnej części
schematu:
przebiega według
1. Trasowanie
2. Obróbka
zgrubna
i
kształtująca
stanowiącej płaszczyznę podziału
płaszczyznę podziału
powierzchni
4. Wiercenie otworów łączących.
Po wykonaniu tych operacji górny korpus dołącza do dalszej
obróbki wspólnie z dolna częścią od operacji 7.
Strona 90
16
Oprzyrządowanie
technologiczne
W tym rozdziale:
o
Ogólne
wytyczne
oprzyrządowania
o
Elementy ustalające, oporowe, podporowe
o
Mechanizmy mocujące
o
Elementy
narzędzia
prowadzące
do
i
konstruowania
ustalające
połoŜenie
Strona 91
16.1. Ogólne wytyczne
do konstruowania
oprzyrządowania
Przed
wyspecyfikowaniem
ogólnych
wytycznych
przyjmowanych
w
konstrukcji
oprzyrządowania
technologicznego warto wyjaśnić pojęcie uchwytu obróbkowego
i przyrządu. Uchwyt obróbkowy słuŜy do ustawienia i
zamocowania przedmiotu obrabianego. Przyrząd obróbkowy
spełnia to samo zadanie co uchwyt lecz jednocześnie zwiększa
moŜliwości technologiczne maszyny. Przyrządem będzie np.
podzielnica, stół obrotowy. Niekiedy moŜna spotkać się z
definicją, iŜ przyrząd jest to uchwyt z moŜliwością zmiany
pozycji przedmiotu (podział) i prowadzenia narzędzia.
Przywołane na rysunkach normy nie są aktualne i
nieobowiązujące, choć w przemyśle nadal często stosowane.
Ogólne wytyczne przedstawiają się następująco:
1.
Dostatecznie duŜo miejsca na wkładanie i wyjmowanie
przedmiotu
2. Ustalenie winno być pewne i jednoznaczne
3. Zamocowanie szybkie i pewne i nie powodować
odkształcenia przedmiotu
4. Łatwy dostęp do mechanizmów mocujących
5. Łatwe usuwanie wiórów i czyszczenie przyrządu
6. Dogodny dopływ chłodziwa
7. MoŜliwość obserwacji miejsc obrabianych i dokonywania
pomiarów (jeśli zachodzi taka potrzeba)
8. MoŜliwość obróbki przedmiotu narzędziami
znormalizowanymi
9. Uchwyt nie powinien być cięŜki (zwłaszcza uchwyty do
obróbki wykończeniowej i przyrządy wiertarskie), a
jednocześnie sztywny
10. W konstrukcji uchwytu naleŜy stosować elementy
znormalizowane
11. Elementy szybciej zuŜywające się winny być wykonane z
lepszych materiałów lub obrabiane cieplnie.
12. NaleŜy zapewnić łatwą wymianę elementów szybko
zuŜywających się
Strona 92
13. NaleŜy zadbać o bezpieczeństwo pracy . Krawędzie muszą
być zaokrąglone, stępione, części wykonujące ruch
obrotowy osłonięte.
14. Tolerancje wymiarów „wąskie ” tylko tam gdzie konieczne.
Rzutuje to na koszty oprzyrządowania.
16.2. Elementy ustalające,
oporowe i podporowe
Elementy ustalające mogą występować jako elementy stałe,
nastawne lub ruchome. Elementami ustalającymi są kołki,
śruby ustalające, pryzmy, płytki ustalające (oporowe),
powierzchnie korpusów uchwytów, powierzchnie trzpieni.
Rys.16.2.1. Kołki oporowe stałe: a)z łbem płaskim,
b)z kołnierzem, c) z kołnierzem i z gwintem
Rys.16.2.2. Ustalanie na płytkach oporowych
Strona 93
Rys.16.2.3. Elementy podporowe: kołek oporowy nastawny
i podpora samonastawna [2]
Rys. 16.2.4. Trzpień tokarski stały [2]
Rys.16.2.5. Pryzma [2]
Strona 94
16.3. Mechanizmy mocujące
Mechanizmy mocujące, biorąc pod uwagę źródło siły mocującej
moŜna podzielić na: ręczne (śrubowe, krzywkowe, klinowe,
itp.),
pneumatyczne,
hydrauliczne,
magnetyczne
i
elektromagnetyczne.
Najbardziej
rozpowszechnione
są
gwintowe mechanizmy mocujące (rys.16.3.3.), w połączeniu z
łapami (rys. 16.3.1), zarzutkami (rys.16.3.2.).
Rys.16.3.1. Mocowanie za pomocą łap dociskowych [2]
Rys.16.3.2. Mocowanie za pomocą zarzutek [2]
Strona 95
Rys.16.3.3.Mocowanie z podkładką odchylną (z lewej) i typowe
zamocowanie gwintowe [2]
Rys.16.3.4. Zamocowanie krzywkowe [2]
Strona 96
16.4. Elementy prowadzące
i ustalające połoŜenie
narzędzia
Konieczność zastosowania elementów ustalających połoŜenie
narzędzia wynika z:
•
niewystarczająco
sztywnego
układu
(wiercenie, niektóre odmiany wytaczania),
OUPN
•
ułatwienia
ustawienia narzędzia względem
przedmiotu obrabianego (frezowanie, wytaczanie)
Elementami prowadzącymi narzędzie dla pierwszego
przypadku będą tuleje wiertarskie (stałe, wymienne i zamienne)
osadzone w płycie wiertarskiej lub tuleje wytaczarskie osadzone w
korpusie uchwytu, a czasami w wykonanych na gotowo otworach w
przedmiocie obrabianym. Taki sposób spotyka się w obróbce otworów
w korpusach.
Rys.16.3.1. Tuleje wiertarskie wymienne [2]
Strona 97
W operacjach frezarskich ustalenie połoŜenia narzędzia
względem przedmiotu ułatwiają ustawiaki: płaskie i kątowe
(rys.16.3.2) i płytki ustawcze. Po ustawieniu narzędzia i
wyjęciu płytek ustawczych moŜna bezpiecznie prowadzić
operacje frezowania bez obawy uszkodzenia freza.
Rys.16.3.2. Ustawiak kątowy (dwukierunkowy) [7]
Ustawiaki umieszcza się w uchwycie poza strefą ruchów
posuwowych w miejscu umoŜliwiającym wsunięcie płytek
ustawczych. PołoŜenie wymiarowe w uchwycie powierzchni
roboczej ustawiaka i dobór płytek ustawczych, określa się
przez obliczenie tzw. wymiaru operacyjnego wyznaczanego od
elementów bazowych uchwytu.
Strona 98
17
Uwagi końcowe
W tym rozdziale:
o
Podsumowanie
o
Literatura
Strona 99
17.1. Podsumowanie
Opracowany materiał dydaktyczny z racji swojej objętości nie
wyczerpuje całości obszernej tematyki jaką zajmuje się
technologia budowy maszyn. Stanowi on uzupełnienie
wykładów i wraz z literaturą
moŜe być pomocny w
przyswajaniu wiedzy z technologii budowy maszyn.
17.2. Literatura
1. M. Feld: Podstawy projektowania procesów
technologicznych typowych części maszyn, Wydawnictwo
Naukowo-Techniczne, Warszawa 2003.
2. S. Kapiński, P. Skawiński, J. Sobieszczański, J.Z.
Sobolewski: Projektowanie technologii maszyn, Oficyna
Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.
3. T. Kosiewicz: Technologia budowy maszyn, PWN, 1977.
4. T. Dobrzański: Przyrządy i uchwyty obróbkowe. Poradnik
konstruktora, PWT, 2001.
5. Poradnik warsztatowca mechanika, WNT, 1975.
6. Jerzy Z. Sobolewski (red) i inni. Techniki wytwarzania.
Technologie bezwiórowe. Materiały dydaktyczne dla
studentów kierunku „Edukacja Techniczno Informatyczna”.
Warszawa 2012
Strona 100

Technologia budowy maszyn - Wydział Samochodów i Maszyn

Transkrypt

Podobne dokumenty

charakterystyka ogólna - 5-axis.pl systemy CAM/CAD

pełny spis treści

Obróbka erozyjna