Maszyny technologiczne konwencjonalne

Maszyny technologiczne konwencjonalne
I.
WSTĘP.
Frezowaniem nazywa się obróbkę skrawaniem za pomocą narzędzi wieloostrzowych, zwanych
frezami. Obrabiarki do tego rodzaju obróbki nazywają się frezarkami.
Ruch główny (roboczy) obrotowy wykonuje frez, a ruch posuwowy przedmiot zamocowany na stole.
Frez ma kształt bryły obrotowej (walcowej, stoŜkowej lub innej). Ostrza są nacięte na jego powierzchni
bocznej (frez walcowy), a często takŜe na powierzchni czołowej (frez czołowy).
1. Frezarki
Frezarki dzielą się na poziome i pionowe zaleŜnie od połoŜenia osi freza w czasie pracy. Stół
frezarki poziomej moŜe być przesuwany mechanicznie i ręcznie w trzech prostopadłych kierunkach:
- wzdłuŜnym
- poprzecznym
- pionowym.
Taka obrabiarka nazywa się frezarką poziomą zwykłą. JeŜeli stół frezarki poziomej zwykłej
jest zaopatrzony w obrotnicę umoŜliwiającą skręcenie stołu wokół osi pionowej o pewien kąt, to
frezarka taka nosi nazwę frezarki uniwersalnej. Na frezarce uniwersalnej moŜna nacinać rowki
śrubowe, co ma duŜe zastosowanie w obróbce narzędzi o ostrzach skośnych i kół o uzębieniu skośnym.
W frezarkach pionowych oś obrotu freza ma w czasie pracy połoŜenie pionowe, a wiec prostopadłe do
powierzchnie stołu. Niektóre z frezarek pionowych mają mechanizm umoŜliwiający ustawienie i prace
wrzeciona i freza w połoŜeniu pochyłym.
Stół frezarki pionowej ma posuw wzdłuŜny mechaniczny i ręczny, zaś ruch pionowy stołu stosowany
jest tylko do ustawienia stołu w pozycji umoŜliwiającej frezowanie.
2. Frezy
ZaleŜnie od kształtu ostrzy freza dzielą się na frezy:
- ścinowe
- zataczane
- kątowe
Frezy ścinowe ostrzy się na powierzchni przyłoŜenia, a frezy zataczane za powierzchni natarcia. Ostrza
frezów mogą być:
a) Proste zgodne z tworzącą walca,
b) Śrubowe.
Zwojowość freza określa się tak jak zwojowość śruby:
Frez jest prawozwojny wtedy, gdy ustawiony osią pionowo ma zwoje wznoszące się od lewej ręki w
prawo, lewozwojny – w lewo.
JeŜeli frez walcowy ma nacięte ostrza równieŜ na jednaj z powierzchni czołowych, to nazywa
się frezem walcowo – czołowym i skrawa nie tylko ostrzami naciętymi na powierzchni walcowej, ale
równieŜ ostrzami na czole.
Frezy walcowo – czołowe o średnicach małych są wykonywane razem z uchwytem, nazywają się one
frezami palcowymi.
SłuŜą do frezowanie krzywek, rowków.
Frezy tarczowe mogą mieć ostrza tylko na powierzchni walcowej.
Są to frezy jednostronne.
1.1 Rysunek frezów:
a) palcowy
b) i c) tarczowe
3. Frezowanie.
Powierzchnie płaskie mogą być
obrabiane:
a) Za pomocą
frezowania
obwodowego frezem walcowym;
b) Za pomocą frezowania czołowego frezem czołowym lub głowica czołową;
Podziału frezów moŜna dokonać takŜe pod względem narzędzia, frezy:
a) Walcowe
b) Walcowo – czołowe
c) Piłkowe
d) Trzpieniowe
e) Kształtowe
Frezowanie moŜe być:
- przeciwbieŜne;
- współbieŜne.
Frezowanie jest przeciwbieŜne (rysunek poniŜej), jeŜeli frez obraca się w kierunku strzałki
Przedmiot zaś przesuwa się w kierunku strzałki II.
Ostrze freza 1 w pewnym miejscu zajmuje pozycje A. W momencie dojścia ostrza do pozycji A opór
skrawania wynosi 0, ale przy dalszym ruchu freza i przedmiotu opór skrawania, a więc i siła skrawania,
wzrastają od zera do swej największej wartości w punkcie B, który jest punktem wyjścia ostrza z
materiału.
1.2 Rysunek pracy ostrza freza walcowego przy frezowaniu przeciwbieŜnym:
a) schemat, b) kształt wióra.
Frezowanie jest współbieŜne, jeŜeli kierunek ruchu głównego
(roboczego) jest zgodny z kierunkiem ruchu posuwowego.
Parametry frezowania.
We frezowaniu, jak w kaŜdej obróbce mechanicznej charakterystycznymi wielkościami są:
a) Szybkość skrawania;
b) Posuw skrawania
c) Głębokość skrawania
5. Podzielnica.
Często trzeba stosować dokładny podział na obwodzie kołowym przedmiotu, np. przy
wykonaniu frezów, wierteł, kół zębatych. Do tego słuŜą podzielnice (rysunek).
Dzielimy je na:
a) Zwykłe
b) Zwykłe z przekładnią
c) Uniwersalne
Podzielnica z przekładnią ma wrzeciono wydrąŜone i nagwintowane na roboczym końcu do
nakręcenia uchwytu lub tarczy zabierakowej oraz zaopatrzone w gniazdo stoŜkowe na kieł.
1.3 Rysunek podzielnicy:
II.
KLASYFIKACJA METOD OBRÓBKI KÓŁ ZĘBATYCH
Obróbka kół zębatych moŜe być przeprowadzona według metod:
a) kształtowej
b) kopiowej
c) obwiedniowej.
W metodzie kształtowej narzędzie ma kształt wrębu.
W metodzie kopiowej prowadnice suportu narzędziowego są wodzone wzdłuŜ kopiału (wzornika).
W metodzie obwiedniowej narządzie obwodzi zarys zęba przez kolejne połoŜenia ostrzy skrawających.
Przy omawianiu metod obróbki kół zębatych naleŜy mieć na uwadze:
a) Sposób obróbki, który moŜe odbywać się:
- struganiem,
- dłutowaniem,
- frezowaniem
- szlifowaniem
b) Kształt narzędzia i geometrię jago ostrzy,
c) Cykl roboczy, który moŜe odbywać się w sposób:
- ciągły – bez przerw, tj. obróbka wszystkich zębów w kole jest
przeprowadzona jednocześnie, stopniowo,
- przerywany – charakteryzujący się tym, Ŝe po obróbce jednego wrębu następuje podział i
cykl obróbki powtarza się dla następnego wrębu,
Z kinematycznego punktu widzenia naleŜy stwierdzić, Ŝe obrabiarki
pracujące z cyklem ciągłym – nieprzerwanym mają prostszy układ kinematyczny niŜ obrabiarki z
cyklem przerywanym, do cyklu ciągłego natomiast stosuje się bardziej złoŜone narzędzia, trudniejsze
do ostrzenia i ustawienia aniŜeli narzędzia do obróbki przerywanej.
Poza tym naleŜy odróŜnić obróbkę:
1) zgrubną (zdzieranie) mająca na celu usunięcie nadmiernego materiału z wrębu; powinna ona
odbywać się na obrabiarkach do obróbki zgrubnej, o mniejszej dokładności, sztywnej i znacznie
tańszej, narzędziami narzędziami uproszczonych kształtach, mniej dokładnych, a przez to tańszych;
2) kształtującą, której celem jest nadanie ostatecznego kształtu zarysowi zęba za pomocą narzędzi
bardzo dokładnych, o złoŜonych kształtach, a tym samym bardzo drogich.
III.
DŁUTOWANIE WEDŁUG METODY MAAGA
3.1 Obróbka uzębienia w walcowym kole na dłutownicy Maaga.
Zasadę nacinania uzębienia wg metody Maaga pokazuje powyŜszy rysunek. Jest to dłutowanie
metodą Maaga.
I – połoŜenie odpowiada momentowi, gdy narzędzie zaczyna nacinać ząb pierwszy, przy czym
nacinanie koło jak gdyby przetacza się po zębatce, wykonując jednocześnie przesuniecie w kierunku
strzałki B oraz obrót w kierunku A;
II – połoŜenie odpowiada końcowemu stanowi, tj., gdy koło przesunęło się dokładnie o jedną
podziałkę, a jednocześnie obróciło o kąt odpowiadający tej jednej podziałce, podziałce wiec ząb został
w części obrobiony.
III – połoŜenie, gdy narzędzie zatrzymało się u góry (nad nacinanym kołem), samo zaś koło
tylko przesuwa się (bez obrotu) wstecz jedną podziałkę w kierunku strzałki C i w ten sposób następuje
podział.
Po dokonaniu podziału następuje drugi cykl ruchów, a więc narzędzie rozpoczyna ruch
roboczy, a nacinane koło ruchy toczne i w ten sposób zostanie obrobiony drugi ząb itd.
Ruchy przy obróbce.
- ruch roboczy (dłutujący) narzędzia,
- ruch odtaczania składa się z części przesuwnej i obrotowej.
Zamocowanie narzędzia.
Ustawienia narzędzia-zębatki dokonujemy w płaszczyźnie czołowej, pionowej dłutownicy. Do
podsuwania noŜa przeznaczone są nagwintowane czopki przesuwane przez przekręcanie sworzni, na
których znajduje się koło zębate.
Podczas jałowego suwu suwaka narzędzie jest odchylane w celu uniknięcia tarcia narzędzia o obrabiany
przedmiot.
Geometria ostrza narzędzia-zębatki Maaga.
PoniewaŜ narzędzie wykonuje ruch roboczy prostopadle do powierzchni czołowej obrabianego
koła, przeto krawędź zęba zębatki zrzutowana na powierzchnię czołową musi dać odpowiednie
wymiary liniowe i kątowe nominalne obrabianego koła (rysunek poniŜej).
Obróbka walcowych kół zębatych o uzębieniu śrubowym.
Obróbka zębów śrubowych, narzędziem-zębatka według metody Maaga odbywa się w sposób
podobny jak nacinanie zębów prostych. RóŜnica polega jedynie na tym, Ŝe narzędzie wykonuje ruch
roboczy (strugający) wzdłuŜ linii zęba. W tym celu skręca się obrotnicę z prowadnicami suwaka
narzędziowego narzędziowego o kąt pochylenia linii zęba β0.
Zamocowanie narzędzia.
Gdy do obróbki śrubowych zębów zostanie uŜyte takie samo narzędzie jak do obróbki zębów
prostych, wówczas sposób zamocowania narzędzia jest taki sam jak przedstawiono na rysunku. W tym
przypadku jednak wybieg narzędzia musi być stosunkowo duŜy. W celu uniknięcia tego zwiększonego
wybiegu stosuje się specjalne narzędzia-zębatki z zębami skośnymi, a wówczas musi być zastosowany
specjalny imak narzędziowy umoŜliwiający ustawienie narzędzia równolegle do czoła obrabianego
koła.
IV.
DŁUTOWANIE WEDŁUG METODY FELLOWSA.
Zasadę nacinania uzębienia według metody Fellowsa pokazano na rysunku poniŜej.
Podczas obróbki kół zębatych według metody Fellowsa występują, więc następujące ruchy
zasadnicze:
a) Ruch roboczy narzędzia posuwisto-zwrotny wzdłuŜ linii zęba,
b) Obrotowy ruch narzędzia (noŜa Fellowsa),
c) Obrotowy ruch nacinanego koła.
Obroty obrabianego koła oraz narzędzia odbywają się w ten sposób, jak gdyby
współpracowały ze sobą dwa koła zębate tworzące przekładnię zębatą. Zarys zęba obrabianego koła jest
obwiednią kolejnych połoŜeń zarysu zęba noŜa Fellowsa.
Oprócz wyŜej wymienionych ruchów występują podczas obróbki ruchy pomocnicze:
d) Promieniowy ruch dosuwowy wgłębny mający na celu zbliŜenie narzędzia ku kołu, aby
wprowadzić narzędzia na odpowiednią głębokość w materiał nacinanego koła. Ruch ten
występuje w początkowym okresie oraz w momencie, gdy po dokonaniu obróbki zgrubnej
naleŜy dalej wgłębić narzędzie, aby wykończyć zęby koła nacinanego,
e) Ruch odsuwający narzędzie od przedmiotu lub przedmiot od narzędzia w czasie
powrotnego skoku narzędzia. Ruch ten jest bezwzględnie potrzebny, gdyŜ umoŜliwia
uniknięcie tarcia zębów narzędzia o zęby nacinanego koła.
NaleŜy wreszcie nadmienić, Ŝe nowoczesne dłutownice Fellowsa są
zaopatrzone w urządzenie do samoczynnego wyłączania ruchów obrabiarki po zakończonej obróbce
koła zębatego.
Geometria ostrza noŜa Fellowsa.
ZaleŜności geometryczne dla ostrzy noŜa Fellowsa ustalimy na podstawie rysunku.
Przyjmujemy przy tym dla uproszczenia, Ŝe w rzucie poziomym ząb o zarysie ewolwentowym został
zastąpiony przez zębatkę.
Narzędzie ma kąt przyłoŜenia ε dla krawędzi wierzchołkowej, zaś dla krawędzi bocznych jest
to kąt ζ , ponadto zaś dla krawędzi wierzchołkowej mamy kąt natarcia γ.
PoniewaŜ narzędzie wykonuje ruch roboczy w kierunku
równoległym do osi, przeto
nominalny kąt zarysu zęba narzędzia powinien dokładnie odpowiadać nominalnemu kątowi zarysu
nacinanego koła w rzucie na powierzchnię czołową nacinanego koła.
Obróbka kół zębatych o uzębieniu śrubowym metodą Fellowsa.
Struganie zębów śrubowych na dłutownicy Fellowsa nastręcza pewne trudności. Wrzeciono
robocze dłutownicy pozostaje w tym samym połoŜeniu, jak przy nacinaniu zębów prostych, a więc oś
wrzeciona jest równoległa do osi nacinanego koła. Ruch roboczy narzędzia odbywa się równieŜ
równolegle do osi nacinanego koła. Chcąc więc nacinać zęby śrubowe, musimy podczas ruchu
roboczego narzędzia nadać mu dodatkowo ruch obrotowy, aby uzyskać ostatecznie ruch śrubowy.
Narzędzie musi mieć zęby śrubowe.
V.
FREZOWANIE OBWIEDNIOWE.
Frezowanie obwiedniowe walcowych kół zębatych polega na zasadzie współpracy ślimaka z
kołem ślimakowym (rysunek), z tym Ŝe w przypadku frezowania mamy do czynienia zamiast ślimaka z
frezem ślimakowym, a zamiast koła ślimakowego występuje obrabiane koło walcowe.
Po jednym obrocie freza ślimakowego koło obrabiane obróci się o kąt odpowiadający jednemu
skokowi zwoju zębów freza ślimakowego. Gdy frez jest jednokrotny (jednozwojny), wówczas
obrabiane koło obróci się o kąt odpowiadający jednej podziałce, gdy jest k-krotny – krotny kąt
odpowiadający k podziałkom.
VI.
STRUGANIE WEDŁUG METODY GLEASONA.
Struganie metodą Gleasona wykorzystuje się do obróbki stoŜkowych kół zębatych (rysunek).
OdróŜniamy dwa sposoby obróbki kół stoŜkowych wg tej metody :
a) Starszy sposób (stosowany do dzisiaj dla małych kół);
b) Sposób nowoczesny.
Sposób starszy przedstawiono na rysunku powyŜej. Na przedłuŜeniu obrabianego koła 1 jest
osadzony na wspólnej osi I-I segment zębaty 2 mający ten sam kąt stoŜka podziałowego, co nacinane
koło. Segment zębaty 2 zazębia się z pierścieniową zębatką 3 mogąca się obracać dookoła własnej osi
II-II. Zębatka ta podczas tego obrotu zabiera za sobą prowadnice suwaka narzędzia nacinającego zęby
koła 1. Ruch obrotowy dookoła osi I-I otrzymuje nacinane koło 1 i segment zębaty 2od pałąka 4, który
otrzymuje ruch wahający od krzywki (niewidocznej na rysunku) poprzez cięgło 5.
1.
TOKARKI – PODZIAŁ I KINEMATYKA TOCZENIA
Wśród róŜnych rodzajów obróbki metali skrawaniem toczenie jest procesem najbardziej
rozpowszechnionym. Wynika to z potrzeby stosowania w róŜnego rodzaju maszynach i urządzeniach części o
kształtach obrotowych, wykonywanych przez toczenie na maszynach zwanych tokarkami.
Tokarki - zaleŜnie od przeznaczenia - moŜna podzielić na następujące grupy: tokarki ogólnego
przeznaczenia, tokarki specjalizowane i tokarki specjalne.
Tokarki ogólnego przeznaczenia: tokarki kołowe, tokarki tarczowe, tokarki karuzelowe, tokarki wielonoŜowe,
tokarki rewolwerowe, półautomaty i automaty tokarskie.
Tokarki specjalizowane: tokarki do robót bardzo dokładnych, tokarki do robót kształtowych, tokarki obcinarki.
Tokarki specjalne: tokarki specjalne dla przemysłu hutniczego do toczenia walców, tokarki specjalne dla
kolejnictwa, tokarki specjalne dla przemysłu samochodowego.
Najliczniejszą grupę tokarek uŜywanych w przemyśle stanowią tokarki kłowe, które moŜna podzielić
jeszcze na tokarki produkcyjne oraz tokarki pociągowe. Obie te grupy tokarek kłowych róŜnią się między sobą
sposobem napędu suportu przesuwającego nóŜ. podczas toczenia. Tokarki produkcyjne są do tego celu
wyposaŜone w wałek pociągowy; a tokarki pociągowe mają ponadto śrubę pociągową, która zapewnia bardzo
dokładne przesuwanie noŜa. Dzięki uŜyciu śruby pociągowej tokarki pociągowe mają znacznie szerszy zakres
zastosowania niŜ tokarki produkcyjne. MoŜna na nich bowiem wykonywać - oprócz wielu innych robót równieŜ nacinanie gwintów.
Rysunek poniŜej przedstawia tokarkę pociągową. Na jednym końcu łoŜa 6, wyposaŜonego w prowadnice,
znajduje się wrzeciennik 1. Na drugim końcu łoŜa jest umieszczony konik 5. Z boku łoŜa znajdują się: śruba
pociągowa 10, wałek pociągowy 12, zębatka 11 oraz skrzynka posuwu 2 przenosząca napęd z wrzeciennika na
suport. Na prowadnicach łoŜa mogą się przesuwać sanie wzdłuŜne suportu połączone ze skrzynką suportową 4,
na której jest widoczna wśród innych mechanizmów dźwignia do włączania posuwu za pomocą śruby
pociągowej. Na saniach wzdłuŜnych są umieszczone sanie poprzeczne suportu, a na nich imak narzędziowy 3.
ŁoŜe tokarki jest ustawione na dnie blaszanej wanny 9 i wraz z nią jest umocowane do podstaw 7 i 8.
We wrzecienniku znajdują się mechanizmy przenoszące napęd z silnika na wrzeciono tokarki, na którym jest
umieszczony uchwyt szczękowy, mocujący materiał podczas obróbki.
Wrzeciono tokarki to wałek z otworem przelotowym zakończonym stoŜkowo. W stoŜek ten wciska się
kieł, który wraz z kłem konika podtrzymuje niekiedy materiał podczas toczenia.
Do napędzania tokarki słuŜy silnik elektryczny, który przenosi napęd na wrzeciennik. Ruch obrotowy z
wrzeciennika jest przenoszony następnie za pomocą przekładni zębatej na przekładnię skrzynki posuwów. Ze
względu na bezpieczeństwo obsługi przekładnie są przykryte osłonami. Uruchamianie i zatrzymywanie
wrzeciona oraz zmiana kierunku ruchu obrotowego wrzeciona są dokonywane za pomocą dźwigni i wałka 13.
Wrzeciennik tokarki jest przekładnią, dzięki której z silnika o stałej prędkości obrotowej moŜna
uzyskiwać róŜne prędkości obrotowe wrzeciona. Główną częścią wrzeciennika jest wrzeciono od strony otworu
stoŜkowego zakończone gwintem zewnętrznym, na który nakręca się uchwyt tokarki lub tarczę zabierakową.
Wrzeciono moŜe obracać się w panewkach łoŜyska, z których jedno jest cylindryczne, a drugie - stoŜkowe.
Zmianę prędkości obrotowej uzyskuje się we wrzecienniku za pomocą przekładni zębatej. Liczba osiąganych
stopni prędkości zaleŜy od konstrukcji wrzeciennika. W róŜnych typach tokarek stosuje się róŜne wrzecienniki od bardzo prostych do skomplikowanych. Wrzecienniki są wyposaŜone w urządzenie zwane nawrotnicą, które
umoŜliwia przekazywanie skrzynce suportowej ruchu obrotowego w jednym lub drugim kierunku. Nawrotnica
jest zwykle umieszczana we wrzecienniku i stanowi jeden z jego mechanizmów.
W tokarce między wrzeciennikiem a skrzynką posuwów znajdują się w zazębieniu koła zębate. Mają one za
zadanie przenoszenie ruchu obrotowego na skrzynkę suportową oraz przyspieszanie lub zwalnianie tego ruchu w
stosunku do ruchu wrzeciona.
Do podpierania podczas toczenia długich lub cięŜkich przedmiotów, zamocowanych w uchwycie tokarki lub
umocowanych w kłach, słuŜy konik. Poprzeczne przesunięcie konika wykorzystuje się często do toczenia
stoŜków o małym kącie wierzchołkowym.
Suport tokarki słuŜy do mocowania i przesuwania noŜa podczas toczenia. Skrzynka suportowa jest
umocowana od spodu do sań wzdłuŜnych suportu. W skrzynce suportowej są umieszczone mechanizmy słuŜące
do przenoszenia ruchu ze śruby pociągowej lub wałka pociągowego na suport. W dolnej części skrzynki suportowej znajduje się mechanizm do uruchamiania wrzeciona tokarki. Składa się on z wałka, poruszającego
sprzęgło, i dźwigni. Imak jednonoŜowy moŜe być zastąpiony imakiem czteronoŜowym. W takim przyrządzie
zamocowuje się zwykle cztery noŜe o róŜnych kształtach, przeznaczone do róŜnych zabiegów. Po zakończeniu
jednego zabiegu moŜna zluzować dźwignią nakrętkę śruby głównej imaka i - obróciwszy głowicę o kąt 90° ponownie ją unieruchomić. Dzięki temu bardzo szybko jeden nóŜ moŜna zastąpić innym, niezbędnym do
dalszych czynności tokarskich. W dolnej części skrzynki suportowej znajduje się mechanizm do uruchamiania
wrzeciona tokarki.
Mechanizmem umoŜliwiającym zmianę posuwu noŜa jest skrzynka posuwów. W tokarkach kłowych
często w skrzynkach posuwów jest stosowana przekładnia typu Nortona.
2. NARZĘDZIA TOKARSKIE
Podstawowymi narzędziami stosowanymi w procesach obróbki skrawaniem przez toczenie są noŜe
tokarskie. Liczne ich odmiany róŜnią się między sobą połoŜeniem ostrza, połoŜeniem krawędzi skrawającej,
sposobem zamocowywania oraz sposobem wykonania.
Przyjmując jako podstawę podziału przeznaczenie noŜy, rozróŜnia się:
• noŜe do obtaczania, zwane obtaczakami,
• noŜe do wytaczania, zwane wytaczakami,
• noŜe do przecinania, zwane przecinakami,
• noŜe do toczenia kształtowego, zwane noŜami kształtowymi.
Wymienione w tej grupie noŜe w większości przypadków wykonuje się w dwóch odmianach
przeznaczonych do róŜnych rodzajów obróbki. Pierwszą odmianę stanowią noŜe słuŜące do operacji wstępnej,
zwane zdzierakami, a drugą - noŜe słuŜące do obróbki wykańczającej, zwane wykańczakami.
NoŜe do obtaczania są stosowane do toczenia wzdłuŜnego powierzchni zewnętrznych. Za ich pomocą
toczy się wałki gładkie, wałki stopniowe, powierzchnie stoŜkowe oraz płaskie powierzchnie czołowe tych
wałków lub innych przedmiotów toczonych. Typowe noŜe tokarskie do obtaczania pokazano na rys. NoŜem
lewym - rys. a) - nazywamy nóŜ, który ma krawędź skrawającą po stronie kciuka lewej ręki, połoŜonej na
powierzchni natarcia i skierowanej palcami ku wierzchołkowi noŜa. NoŜem prawym - rys. b) - nazywamy nóŜ,
który ma krawędź skrawającą po stronie kciuka prawej ręki, połoŜonej na powierzchni natarcia i skierowanej
palcami ku wierzchołkowi noŜa.
NoŜe do wytaczania są przeznaczone do toczenia powierzchni wewnętrznych zarówno wzdłuŜnych, jak
i poprzecznych, o kształtach walcowych – rys. b), stoŜkowych - rys. a) lub płaskich.
NoŜe do przecinania słuŜą do cięcia na tokarce materiału w postaci prętów, odcinania przedmiotu
wytoczonego uprzednio z pręta oraz nacinania rowków zewnętrznych na przedmiotach obrabianych na tokarce.
NoŜe kształtowe o róŜnym zarysie krawędzi skrawających są przeznaczone do toczenia np. powierzchni
kulistych (a), do toczenia i zataczania frezów kształtowych (b) itp.
Ze względu na połoŜenie ostrza rozróŜniamy noŜe proste, wygięte i odsadzone. NoŜe proste mają
ostrze, które jest przedłuŜeniem trzonka i nie jest w stosunku do jego osi ani przesunięte, ani wygięte.
Przykładem noŜy prostych są noŜe do obtaczania przedstawione. NoŜe wygięte mają część roboczą wygiętą w
stosunku do osi trzonka w lewo lub w prawo.
Ze względu na sposób zamocowywania w tokarce rozróŜniamy noŜe oprawkowe i imakowe. Wszystkie
noŜe zamocowywane bezpośrednio w imaku tokarki nazywamy imakowymi. W odróŜnieniu od nich noŜami
oprawkowymi nazywamy takie, które są uchwycone w specjalnych oprawkach, a dopiero wraz z nimi
mocowane w imaku tokarki lub głowicy rewolwerowej. NóŜ oprawkowy przeznaczony do pracy w imaku
noŜowym przedstawiono na rysunku poniŜej.
Ze względu na sposób wykonania rozróŜnia się noŜe jednolite - rys. a) i niejednolite - (rys. b) i c).
Ze względu na charakter pracy rozróŜniamy noŜe zwykle oraz noŜe wysoko wydajne. Zwykłymi
nazywamy noŜe. które są przystosowane do pracy w normalnych warunkach skrawania. Takimi noŜami skrawa
się ze stosunkowo małymi szybkościami, a posuwy noŜa nie są zbyt duŜe.
Gdy jednak konieczne jest zwiększenie wydajności procesu skrawania zwiększa się szybkość skrawania lub
posuw. W takim przypadku nie moŜna stosować noŜy uŜywanych do pracy w normalnych warunkach. gdyŜ ich
wytrzymałość jest zbyt mała. Do obróbki wysoko wydajnej stosuje się noŜe ze specjalnych materiałów oraz noŜe
o specjalnych kształtach. NoŜe takie mają nalutowane płytki z węglików spiekanych, ujemny kąt natarcia oraz
niekiedy łamacze wióra. Łamacze wióra są stosowane ze względu na bezpieczeństwo pracy tokarza i łatwiejszy
transport wiórów. RozŜarzone wióry, powstające podczas obróbki szybkościowej w duŜych ilościach, mogą być
przyczyną nieszczęśliwych wypadków. Z tego powodu proces skrawania naleŜy prowadzić tak, aby oddzielający
się od materiału wiór szybko ulegał złamaniu lub przynamniej zwinięciu.
3. PRZYRZĄDY DO MOCOWANIA PRZEDMIOTÓW
Sposób zamocowania przedmiotu na tokarce zaleŜy od jego kształtu i wymiarów. W związku z tym
stosuje się róŜne przyrządy do mocowania, stanowiące wyposaŜenie tokarek. Zasadniczo przedmioty przeznaczone do toczenia zamocowuje się w uchwytach lub kłach.
Najczęściej do mocowania przedmiotów małych i średniej wielkości o kształtach walcowym lub
pierścieniowym jest stosowany uchwyt samocentrujący spiralny.
Bardzo duŜe przedmioty o nieregularnych kształtach zamocowuje się w uchwytach tarczowych
czteroszczękowych, których kaŜdą szczękę ustawia się oddzielnie. W tym celu pokręca się kluczem kaŜdą śrubę
wkręcającą się w nakrętkę szczęki.
Opisane uchwyty i tarcze są nakręcane na gwint wrzeciona tokarki i wraz z nim wykonują obrót podczas
skrawania.
Wszystkie przedmioty długie (wałki) zamocowuje się w kłach tokarki. W tym celu na obu stronach
czołowych wałka naleŜy wykonać nakiełki, tj. nawiercenia, które słuŜą jako oparcie dla kłów obrabiarki. Do
zamocowania wałka w kłach potrzebne są jeszcze dalsze przyrządy, a mianowicie - tarcza zabierakowa i
zabierak.
Sposób zamocowania wałka w kłach przedstawiono na rys.1). Na wałku 1 jest umocowany zabierak 4,
który opiera się o palec 3 tarczy zabierakowej 2, nakręcanej na wrzeciono tokarki. Wałek wspiera się na kłach 5 i
6. Gdy wrzeciono tokarki zostanie wprowadzone w ruch, wraz z nim zacznie się obracać wałek napędzany
zespołem zabierakowym (tarcza zabierakowa - zabierak).
Niekiedy w kłach zamocowuje się przedmioty mające w środku otwory. Wówczas niezbędne są trzpienie
tokarskie. Sposób zamocowania w kłach takiego przedmiotu przedstawia rys. 2) Jak widać na rysunku, w otwór
przedmiotu został wtłoczony trzpień tokarski o odpowiedniej średnicy. Czynność tę wykonuje się zwykle na
prasie dźwigniowej.
rys. 1)
rys. 2)
Długie wałki obrabiane w kłach podpiera się w połowie długości za pomocą podtrzymki stałej umocowanej do
łoŜa tokarki lub podtrzymki ruchomej umocowanej na suporcie i wraz z nim przesuwającej się wzdłuŜ
obrabianego wałka.
Przed przystąpieniem do toczenia naleŜy nie tylko odpowiednio umocować obrabiany przedmiot w uchwycie lub
w kłach, lecz równieŜ we właściwy sposób umocować w imaku noŜowym nóŜ tokarski. Wierzchołek ostrza
powinien znajdować się na wysokości osi kłów. JeŜeli wymiary trzonka noŜa nie zapewniają uzyskania takiej
wysokości, stosuje się podkładki w postaci blaszek, które naleŜy podłoŜyć pod nóŜ. Równie waŜne, jak
prawidłowe ustawienie podkładek, jest właściwe wysunięcie noŜa z imaka. Powinno ono być mniejsze niŜ 1,5
grubości noŜa.
4. OPERACJE WYKONYWANE NA TOKARKACH
Na tokarkach moŜna wykonywać wiele operacji, które nadają przedmiotom róŜnorodne kształty.
Obróbce mogą podlegać powierzchnie zewnętrzne i wewnętrzne, powstające w toczeniu wzdłuŜnym lub
prostopadłym do kierunku osi tokarki. W wyniku obróbki mogą powstawać w obu rodzajach toczenia
(wzdłuŜnym i poprzecznym) powierzchnie walcowe, stoŜkowe lub kształtowe.
Na tokarkach wykonuje się nie tylko obróbkę za pomocą noŜy tokarskich, lecz równieŜ za pomocą
narzędzi typowych dla innych rodzajów obróbki skrawaniem. Tak więc na tokarkach moŜna wiercić otwory,
rozwierać je rozwiertakami, gwintować otwory gwintownikami oraz nacinać gwinty zewnętrzne narzynkami.
Jako główne operacje tokarskie moŜna wymienić: 1) toczenie zewnętrznych powierzchni walcowych, 2)
toczenie rowków zewnętrznych i przecinanie, 3) toczenie powierzchni czołowych, 4) toczenie powierzchni
stoŜkowych, 5) wytaczanie, 6) toczenie gwintów, 7) toczenie powierzchni kształtowych, 8) wykończanie
powierzchni kształtowych, a ponadto stosowanie w ~miarę potrzeby - nawiercanie, wiercenie i rozwiercanie
otworów.
Toczenie powierzchni zewnętrznych walcowych następuje wówczas, gdy przedmiot wykonuje ruch
obrotowy dokoła swej osi, a nóŜ ~przesuwa się w równolegle do tej osi. Z takim rodzajem toczenia spotykamy
się w praktyce najczęściej. Zwykle toczenie wzdłuŜne odbywa się w dwóch przejściach noŜa. Pierwsze przejście
ma na celu usunięcie niemal całego naddatku na obróbkę. Jest to tzw. toczenie zgrubne. Podczas drugiego usuwa
się pozostały naddatek na obróbkę i wygładza obrobioną powierzchnię. Jest to tzw. toczenie dokładne.
Podczas skrawania zgrubnego stosuje się zwykle duŜy posuw noŜa i znaczną głębokość skrawania;
szybkość skrawania w toczeniu zgrubnym nie powinna być duŜa. Podczas skrawania dokładnego naleŜy
stosować znacznie mniejszy posuw i mniejszą głębokość skrawania, a za to - wydatnie zwiększyć szybkość
skrawania.
Toczenie wzdłuŜne, podobnie zresztą jak i niektóre inne rodzaje toczenia, moŜe być prowadzone jako
stopniowane lub niestopniowane. Powstające w wyniku toczenia stopniowanego przedmioty mają na swej
powierzchni wgłębienia, występy lub rowki.
Toczenie rowków zewnętrznych oraz niekiedy przecinanie wykonuje się za pomocą noŜy odsadzonych.
JeŜeli słuŜą one do przecinania, nazywamy je przecinakami. W celu wykonania rowka lub przecięcia materiału
nóŜ wykonuje ruch posuwowy poprzeczny w kierunku osi obracającego się przedmiotu.
Toczenie powierzchni stoŜkowych moŜna wykonać następującymi sposobami: z przesuniętym konikiem,
ze skręconymi saniami narzędziowymi, z zastosowaniem liniału.
Podczas toczenia z przesuniętym konikiem wartość przesunięcia, zaleŜną od wymaganego pochylenia
tworzącej stoŜka, określa się wg wzoru. Toczenie stoŜków z przesuniętym względem osi tokarki konikiem
stosuje się do toczenia stoŜków o małym kącie wierzchołkowym.
Do toczenia stoŜków wewnętrznych stosuje się podobne metody z tą tylko róŜnicą, Ŝe noŜe do tych
operacji powinny być dostosowane do toczenia wewnętrznego.
Wytaczanie wzdłuŜne odbywa się noŜem wygiętym prawym, a wytaczanie poprzeczne - noŜem
wygiętym hakowym. W wyniku tej obróbki uzyskuje się wewnętrzną powierzchnię walcową stopniowaną.
Toczenie gwintów - zarówno zewnętrznych, jak wewnętrznych - jest wykonywane noŜami
kształtowymi. NóŜ kształtowy o zarysie odpowiadającym zarysowi gwintu wykonuje posuw na jeden obrót
wałka, równy skokowi śruby. Posuw noŜa powinien być zatem tak zsynchronizowany z obrotem wałka, aby w
czasie jednego obrotu wałka nóŜ zawsze przesuwał się o wartość skoku. Taką synchronizację uzyskuje się przez
dobór kół wymiennych napędzających śrubę pociągową tokarki.
5. GEOMETRIA OSTRZA SKRAWAJĄCEGO NOśA TOKARSKIEGO
Narzędzia stosowane w róŜnych rodzajach obróbki skrawaniem róŜnią się między sobą znacznie
wyglądem zewnętrznym. JednakŜe przy bliŜszym rozwaŜaniu okazuje się, Ŝe części robocze tych narzędzi
pracują na podobnych zasadach, a ich ostrza są ukształtowane z takich samych elementów.
Najbardziej typowym i najczęściej uŜywanym w obróbce skrawaniem narzędziem jest nóŜ tokarski. Na
jego przykładzie najłatwiej moŜna wyjaśnić budowę ostrza narzędzi oraz przedstawić zjawiska zachodzące
podczas skrawania. NóŜ tokarski składa się z dwu zasadniczych części: chwytu i części roboczej.
Chwyt noŜa tokarskiego słuŜy do zamocowania narzędzia w imaku tokarki. Część robocza narzędzia jest
ukształtowana przez kilka powierzchni widocznych na rys. Są to:
• powierzchnia natarcia,
• główna powierzchnia przyłoŜenia,
• pomocnicza powierzchnia przyłoŜenia.
Powierzchnia natarcia ma najcięŜsze zadanie do wykonania podczas procesu skrawania. Ona bowiem
przejmuje cały nacisk wióra oddzielanego od obrabianego materiału. Pozostałe powierzchnie ostrza, zwane
powierzchniami przyłoŜenia, odgrywają podczas skrawania drugorzędną rolę.
Zarówno powierzchnia natarcia, jak i powierzchnie przyłoŜenia mogą w róŜnych narzędziach przybierać róŜne
kształty.
Powierzchnie ostrza noŜa tokarskiego przecinają się wzajemnie tworząc krawędzie, nazywane
krawędziami skrawającymi (tnącymi) ze względu na czynność wykonywaną podczas skrawania. NajwaŜniejszą
rolę odgrywa w tym procesie krawędź AB, utworzona z przecięcia się powierzchni natarcia z powierzchnią
przyłoŜenia. Jest to tzw. główna krawędź skrawająca. Krawędź CD, powstała w wyniku przecięcia się
powierzchni natarcia z pomocniczą powierzchnią przyłoŜenia, nazywa się pomocniczą krawędzią skrawającą.
Krawędź CB, powstałą z przecięcia powierzchni natarcia z przejściową powierzchnią przyłoŜenia, nazywamy
przejściową krawędzią skrawającą.
Tam, gdzie przecina się powierzchnia natarcia z powierzchniami przyłoŜenia, powstaje naroŜe, zwane
wierzchołkiem noŜa tokarskiego. Zazwyczaj w wierzchołku noŜa tokarskiego przejściowa krawędź skrawająca
przybiera postać łuku o pewnym promieniu zaokrąglenia r.
Powierzchnie tworzące ostrza noŜa są pochylone względem siebie pod pewnymi kątami. To samo
moŜna równieŜ powiedzieć o krawędziach ostrza powstałych w wyniku przecięcia się tych powierzchni.
Zwymiarowanie tych kątów, znajdujących się w płaszczyznach rozmaicie usytuowanych w przestrzeni, wymaga
wprowadzenia układu odniesienia, który zapewniałby jednoznaczne ich określenie.
Płaszczyzna Pr jest płaszczyzną podstawową. Jest ona zwykłe w noŜach tokarskich jednocześnie
płaszczyzną oporową, na której nóŜ opiera się w imaku tokarki.
Płaszczyzna przekroju głównego ostrza Po jest płaszczyzną normalną układu odniesienia. Jest ona prostopadła
do rzutu krawędzi skrawającej na płaszczyznę podstawową. Z tego wynika, Ŝe płaszczyzna normalna jest
prostopadła do płaszczyzny podstawowej i przechodzi przez rozpatrywany punkt głównej krawędzi skrawającej.
Płaszczyzna Ps jest płaszczyzną krawędzi skrawającej. Przechodzi ona przez główną krawędź
skrawającą (lub jest do niej styczna, gdy krawędź jest krzywoliniowa). Jednocześnie płaszczyzna ta jest
prostopadła do płaszczyzny podstawowej i normalnej.
Mając do dyspozycji w taki sposób zbudowany układ odniesienia, moŜna określić na płaszczyznach układu
kształt ostrza scharakteryzowany za pomocą kątów. W płaszczyźnie podstawowej P, są uwidocznione rzuty
krawędzi skrawających na płaszczyznę. Rzuty krawędzi skrawających tworzą prostą wskazującą kierunek
posuwu p noŜa kąty oznaczone symbolami κr i κ’r (kappa).
Kąt κr utworzony między prostą określającą kierunek ruchu posuwowego a rzutem głównej krawędzi
skrawającej na powierzchnię Pr nazywamy kątem przystawienia głównej krawędzi skrawającej.
Kąt κ’r utworzony między prostą określającą kierunek ruchu posuwowego a rzutem pomocniczej krawędzi
skrawającej na płaszczyznę Pr, nazywamy kątem przystawienia pomocniczej krawędzi skrawającej.
Pomiędzy rzutem na płaszczyznę podstawową głównej krawędzi skrawającej a rzutem pomocniczej krawędzi
skrawającej powstaje kąt εr, zwany kątem naroŜa.
Symbolem r oznaczono zaokrąglenie przejściowej krawędzi skrawającej w rzucie na płaszczyźnie normalnej.
W płaszczyźnie Po są widoczne kąty powstałe w wyniku przecięcia ostrza płaszczyzną prostopadłą do głównej
krawędzi skrawającej. Oznaczamy je symbolami αo, βo i γo.
Kąt αo nazywa się kątem przyłoŜenia głównym. Jest on zawarty między prostą styczną do głównej powierzchni
przyłoŜenia i płaszczyzną Ps.
Kąt βo nazywa się kątem ostrza głównym. Jest on zawarty między styczną do powierzchni przyłoŜenia a styczną
do powierzchni natarcia.
Kąt γo nazywa się kątem natarcia głównym. Jest on zawarty między prostą styczną do powierzchni natarcia a
płaszczyzną podstawową Pr.
Kąt przyłoŜenia αo zmniejsza tarcie między obrabianym przedmiotem a powierzchnią przyłoŜenia narzędzia.
Wartość tego kąta powinna zapewniać jedynie dostateczne zmniejszenie tarcia, bez nadmiernego jednak
zmniejszenia kąta ostrza. ZaleŜy ona od rodzaju noŜa, obrabianego materiału oraz warunków obróbki; zwykle
przyjmuje się kąt przyłoŜenia główny αo = 6-12°.
Kąt natarcia γo ma za zadanie ułatwienie spływu wióra podczas obróbki. Im większy będzie kąt natarcia
narzędzia, tym łatwiej jego ostrze będzie wnikać w materiał, gdyŜ powstający wiór mniej będzie się odkształcał,
dzięki czemu napór materiału na narzędzie będzie mniejszy. Nadmierne jednak zwiększenie kąta natarcia
powoduje znaczne osłabienie noŜa. W praktyce przyjmuje się kąt natarcia główny w granicach γo= 5-30°.
Parametry skrawania
Podczas toczenia moŜna rozróŜnić na obrabianym przedmiocie trzy zasadnicze powierzchnie. Są to:
powierzchnia obrabiana, powierzchnia skrawana oraz powierzchnia obrobiona.
Przebieg procesu skrawania charakteryzują w znacznej mierze warunki skrawania. Warunki te określamy nazwą
parametrów skrawania. NajwaŜniejszymi parametrami skrawania są szybkość skrawania, głębokość skrawania i
posuw. Od tych parametrów zaleŜą: wartość oporów skrawania, dokładność wymiarów, gładkość obrobionej powierzchni oraz trwałość ostrza i wydajność obróbki.
Szybkością skrawania nazywamy stosunek drogi, którą przebywa krawędź skrawająca narzędzia
względem powierzchni obrabianego przedmiotu w kierunku głównego ruchu roboczego, do czasu przebycia tej
drogi. Obracający się na tokarce przedmiot o średnicy d wykonuje w ciągu minuty n obrotów. Wobec tego punkt
A, znajdujący się na powierzchni wałka, przebędzie względem wierzchołka noŜa drogę wynoszącą w ciągu
jednego obrotu π⋅d, czyli tyle, ile wynosi obwód wałka. JeŜeli wałek wykona w ciągu jednej minuty n obrotów,
to droga, którą przebędzie w tym czasie punkt A, wyniesie
v=
π ⋅d ⋅n
1000
[m / min]
Głębokością skrawania nazywamy odległość powierzchni obrabianej od obrobionej. Głębokość
skrawania w toczeniu wyraŜa się zaleŜnością
g=
D−d
[mm]
2
Posuwem nazywa się wartość przesunięcia noŜa podczas jednego obrotu toczonego przedmiotu. Posuw
oznacza się literą f, a jego wartość wyraŜa w mm na jeden obrót przedmiotu.
Podczas toczenia nóŜ moŜe wykonywać ruch posuwowy w kierunku równoległym do prowadnic łoŜa
tokarki i wówczas nazywa się go posuwem wzdłuŜnym. JeŜeli podczas toczenia nóŜ wykonuje ruch prostopadły
do poprzedniego kierunku, to taki posuw nazywa się poprzecznym.
Podczas toczenia ruch obrotowy przedmiotu oraz ruch posuwowy noŜa sumują się, w wyniku czego krawędź
skrawająca wykonuje ruch śrubowy wokół obrabianego przedmiotu. W wyniku tego ruchu z obrabianego
przedmiotu zostaje zdjęta w postaci wióra warstwa materiału zwana warstwą skrawaną.
WIERCENIE
1. Wstęp:
Wiercenie, rozwiercanie i pogłębianie są sposobami obróbki otworów kołowych. Charakteryzują się one taką
samą zasadą kinematyczną – ruch główny obrotowy i ruch pomocniczy prostoliniowy, posuwowy. KaŜde z
narzędzi, które stosuje się przy poszczególnych przypadkach wykazuje inną budowę, oraz ilość
zdejmowanego materiału w czasie obróbki.
Przy pomocy wiercenia uzyskuje się otwory w materiale pełnym, a więc w przedmiotach wykonanych z
półfabrykatów nie posiadających wstępnie odlanych lub odkutych otworów. Obróbkę tą przeprowadza się
zazwyczaj wiertłami krętymi. Otwory o małych średnicach wykonuje się w jednym przejściu, natomiast
otwory o średnicach powyŜej 25 mm wykonuje się zazwyczaj w kilku przejściach tzn. wierci się najpierw
wiertłem mniejszym i następnie (zaleŜnie od średnicy gotowego otworu) wiertłem większym lub wiertłem o
Ŝądanej średnicy.
MoŜemy wyróŜnić wiercenie przelotowe i nieprzelotowe. Poprzez wiercenie uzyskuje się otwory o mało
dokładnym wymiarze i kształcie (IT11÷IT14) oraz niezbyt gładkiej powierzchni. JeŜeli otwór ma być
wykonany dokładnie, to po wierceniu muszą być przeprowadzone dalsze zabiegi, których celem jest
poprawienie dokładności wymiarowo-kształtowej, oraz gładkości powierzchni otworu. Zabiegi te noszą
nazwę rozwiercania. MoŜna je podzielić na rozwiercanie zgrubne (IT10÷IT11) i wykańczające (IT6÷IT10).
W przypadku otworów bardzo dokładnych stosuje się zazwyczaj trzy przejścia obróbkowe:
rozwiercanie zgrubne, półwykańczające i wykańczające. W odróŜnieniu od zabiegów wiercenia i
rozwiercania w czasie pogłębiania następuje zmiana kształtu wykonywanego otworu. W zakres pogłębiania
wchodzi obróbka pogłębień pod łby cylindryczne i stoŜkowe wkrętów, planowanie powierzchni czołowych
otworów oraz wykonywanie róŜnych pogłębień kształtowych.
2. Podział kinematyczny wiercenia:
Spośród czterech teoretycznych moŜliwości kinematycznych wiercenia w praktyce stosowane są dwa:
a)
wiercenie pionowe: wiercenie narzędziem wykonującym jednocześnie ruch obrotowy i posuwowy przy
nieruchomym przedmiocie obrabianym. Ta odmiana jest najczęściej stosowana, głównie na
wiertarkach.
b) wiercenie poziome: wiercenie narzędziem wykonującym tylko prostoliniowy ruch posuwowy, ruch
główny- obrotowy wykonuje przedmiot obrabiany. Ze względu na moŜliwość uzyskania większej
dokładności stosowane jest w przypadku wiercenia głębokich otworów. Poza tym stosuje się je na
tokarkach.
3. Wiertła:
Wiertło składa się z dwóch zasadniczych części:
-
części roboczej
części chwytowej
W części roboczej wiertło posiada wyfrezowane dwa śrubowe rowki wiórowe (1), wzdłuŜ których biegną
łysinki (2), mające za zadanie prowadzenie wiertła w obrabianym otworze. W części skrawającej moŜna
wyróŜnić dwie krawędzie skrawające (3’ i 3’’), powstałe w wyniku przecięcia się powierzchni rowków
wiórowych i odpowiednio uformowanych powierzchni przyłoŜenia (4’ i 4’’). Obie krawędzie przesunięte są
względem siebie i nachylone pod kątem 2χ. W wyniku przecięcia się obu powierzchni przyłoŜenia powstaje
dodatkowa krawędź (5) zwana ścinem. Jest to niekorzystny element części skrawającej wiertła, gdyŜ
znacznie wpływa na wzrost siły osiowej, występującej przy wierceniu. Dlatego w praktyce warsztatowej
często wprowadza się korekcję wiertła polegającą na skróceniu długości ścina poprzez jego zeszlifowanie.
Podział wierteł:
a)
ze względu na przeznaczenie:
-
wiertła ogólnego przeznaczenia, tzn. wiertła kręte i piórkowe, przeznaczone do wiercenia w pełnym
materiale otworów zwykłych o stosunku l/d < 1÷10 i średnicy d ≤ 100 mm
wiertła specjalnego przeznaczenia, tzn. wiertła do wiercenia głębokich otworów o stosunku l/d > 5÷10,
wiertła rdzeniowe, wiertła stoŜkowe, stopniowe oraz wiertła do otworów wielokątnych
-
b) ze względu na rozwiązania konstrukcyjne:
-
wiertła jednolite wykonane ze stali szybkotnącej
wiertła łączone z częścią roboczą ze stali szybkotnącej zgrzewaną z częścią chwytową, lub z
lutowanymi ostrzami z węglików spiekanych
c)
ze względu na rodzaj chwytu:
-
z chwytem walcowym gładkim
z chwytem walcowym z zabierakiem prostokątnym
z chwytem stoŜkowym
4. Rozwiertaki:
Rozwiercanie stosuje się wszędzie tam gdzie wymagana jest duŜa dokładność wymiarowo-kształtowa
otworu. Ogólnie rozwiercanie moŜna podzielić na rozwiercanie zgrubne i wykańczające. Ze względu na siły
występujące przy rozwiercaniu zgrubnym rozwiertaki zdzieraki stosowane są tylko do obróbki maszynowej.
Występują one jako nasadzane i trzpieniowe. Rozwiertaki wykańczaki w odróŜnieniu od zdzieraków
posiadają większą parzystą ilość ostrzy. Waha się ona najczęściej w granicach od 6 do 16. Powierzchnia
obrobiona wykazuje mniejszą chropowatość, oraz większą dokładność wymiarowo-kształtową. Wynika to z
faktu, Ŝe dla kaŜdego ostrza przypada mniejsza ilość materiału do zeskrawania. Rozwiertaki wykańczaki
mogą być stałe lub nastawne.
Podział rozwiertaków ze względu na:
a)
kształt obrabianego otworu:
-
rozwiertaki do otworów walcowych
rozwiertaki do otworów stoŜkowych
b) osiąganą dokładność wymiarowo-kształtową:
-
rozwiertaki zdzieraki
rozwiertaki wykańczaki
c)
sposób pracy:
-
rozwiertaki ręczne
rozwiertaki maszynowe
d) sposób zamocowania:
-
rozwiertaki trzpieniowe
rozwiertaki nasadzane
e)
rozwiązanie konstrukcyjne:
-
rozwiertaki jednolite
rozwiertaki niejednolite z częścią roboczą wykonaną z węglików spiekanych lub ze stali szybkotnącej,
łączoną z częścią chwytową poprzez lutowanie, zgrzewanie lub w sposób mechaniczny
f)
zakres wymiarów obrabianych otworów:
-
rozwiertaki stałe
rozwiertaki nastawne
5. Pogłębiacze:
Podział ze względu na przeznaczenie:
-
pogłębiacze walcowo-czołowe do otworów walcowych, głównie do wykonywania otworów
przejściowych do gwintów
pogłębiacze stoŜkowe do otworów stoŜkowych
pogłębiacze do nadlewków
pogłębiacze kształtowe
Charakterystyczną cechą pogłębiaczy walcowo-czołowych jest pilot, który słuŜy do dokładnego
prowadzenia pogłębiacza w otworze. Pilot moŜe być stały lub wymienny. Zaletą pogłębiacza z wymiennym
pilotem jest moŜliwość wykorzystania jednego narzędzia do wielu otworów prowadzących. Główne
krawędzie skrawające znajdują się na powierzchni czołowej, natomiast pomocnicze znajdują się na
powierzchni walcowej. Pogłębiacze stoŜkowe są wykonywane z róŜnymi kątami wierzchołkowymi.
Posiadają one większą ilość ostrzy. Stosuje się je do pogłębień pod stoŜkowe łby wkrętów i innych tego
rodzaju pogłębień.
6. Wiertarki:
Wiertarki stanowią podstawową grupę obrabiarek, na których wykonuje się operacje wiertarskie,
niekiedy natomiast dodatkowe operacje, np. gwintowanie. MoŜemy je podzielić na obrabiarki:
a)
pracujące w systemie jednonarzędziowym:
-
wiertarki stołowe (pojedyncze i szeregowe)
wiertarki stojakowe (słupowe i kadłubowe)
promieniowe
jednowrzecionowe wiertarki współrzędnościowe
b) pracujące w systemie wielonarzędziowym:
-
wiertarki wielowrzecionowe z przestawnymi lub nieprzestawnymi wrzecionami o osiach równoległych
wiertarki z głowicami rewolwerowymi
jednostki wiertarskie w centrach obróbkowych
7. Mocowanie narzędzi na wiertarkach:
UzaleŜnione jest od rodzaju chwytu jaki posiada oraz od rodzaju końcówki wrzeciona wiertarki.
Wiertarki najczęściej posiadają wrzeciona z gniazdami stoŜkowymi. Narzędzia z chwytem walcowym
zamocowuje się w uchwytach trójszczękowych. Do szybkiej wymiany narzędzi w czasie ruchu obrotowego
wrzeciona stosujemy oprawki szybkomocujące.
8. Mocowanie przedmiotów na wiertarkach:
Przedmioty obrabiane mogą być mocowane bezpośrednio na stołach obrabiarek lub
przy uŜyciu uchwytów znormalizowanych bądź uchwytów i przyrządów specjalnych. Stoły
wiertarek posiadają znormalizowane rowki teowe i przy pomocy śrub, nakrętek teowych,
łap dociskowych moŜliwe jest bezpośrednie mocowanie na nich przedmiotów obrabianych.
Spośród znormalizowanych uchwytów do mocowania przedmiotów stosuje się imadła
maszynowe stałe, obrotowe oraz przystosowane do zamocowania w rowkach teowych
stołu uchwyty szczękowe samocentrujące lub z nastawnymi szczękami. W produkcji
seryjnej stosuje się często uchwyty i przyrządy specjalne umoŜliwiające prowadzenie
narzędzi oraz obróbkę otworów o tolerowanym rozstawie osi.
STRUGANIE
1. Wstęp, kinematyka strugania:
Struganie stosuje się do obróbki płaszczyzn oraz niektórych kształtowych powierzchni prostokreślnych.
Ruch główny przy struganiu jest ruchem prostoliniowym zwrotnym. Składa się on w zasadzie z właściwego
ruchu roboczego o prędkości vr, przy którym odbywa się skrawanie i powrotnego ruchu jałowego o prędkości
vj, przy którym skrawanie nie zachodzi. Celem usprawnienia obróbki, strugarki budowane są zazwyczaj w
ten sposób, Ŝe prędkości ich suwów jałowych są większe od prędkości suwów roboczych. Ruch posuwowy
przy struganiu jest ruchem okresowym, odbywającym się w czasie suwu jałowego lub bezpośrednio po
zmianie suwu jałowego na suw roboczy.
Ruch główny i posuwowy moŜe przy struganiu wykonywać przedmiot obrabiany lub narzędzie. Przy
struganiu wzdłuŜnym ruch główny wykonuje przedmiot, zaś ruch posuwowy narzędzie. Przy struganiu
poprzecznym ruch główny wykonuje narzędzie, zaś ruchem posuwowym przesuwa się zwykle przedmiot.
Odmianę strugania poziomego stanowi struganie pionowe często zwane dłutowaniem.
2. Strugarki:
a)
strugarka wzdłuŜna:
ruch główny – przedmiot
ruch posuwowy – narzędzie
b) strugarka poprzeczna:
ruch główny – narzędzie
ruch posuwowy – przedmiot
c)
strugarka pionowa (dłutownica):
ruch główny – narzędzie
ruch posuwowy – przedmiot
3. Zastosowanie strugania oraz noŜe strugarskie:
Na strugarkach wzdłuŜnych i poprzecznych obrabia się zewnętrzna powierzchnie przedmiotównajczęściej płaszczyzny lub powierzchnie ograniczone płaszczyznami. Narzędziami uŜywanymi do obróbki
na tych obrabiarkach są noŜe strugarskie zwykle odgięte do tyłu. Mogą być one róŜnych rodzajów. Do
zgrubnej obróbki stosowane są zdzieraki proste (b) lub zdzieraki wygięte (a). Obróbkę dokładną moŜna
przeprowadzić gładzikami spiczastymi (c) lub wykańczakami prostoliniowymi (d). Do strugania rowków
oraz przecinania przeznaczone są przecinaki (e).
Geometria ostrzy noŜy strugarskich jest analogiczna do geometrii noŜy tokarskich poznanych na
poprzednim ćwiczeniu. Na dłutownicach obrabia się prostokreślne powierzchnie wewnętrzne i zewnętrzne,
nieobrotowe i obrotowe.
NoŜe strugarskie i dłutownicze wykonuje się najczęściej ze stali szybkotnącej.
4. Zamocowywanie przedmiotów obrabianych na strugarkach:
Na strugarkach wzdłuŜnych, przedmioty mocuje się zwykle bezpośrednio na stole. Na strugarkach
poprzecznych przedmioty obrabiane mogą być mocowane równieŜ przy pomocy śrub i docisków
bezpośrednio na górnej lub bocznej powierzchni stołu. Bardzo często do zamocowania stosuje się tutaj takŜe
imadła maszynowe. Przy obróbce przedmiotów obrotowych bywają często uŜywane uchwyty
samocentrujące.
1.Charakterystyka obróbki ściernej
Obróbka ścierna jest rodzajem obróbki skrawaniem, w której usuwanie zbędnego materiału odbywa się
za pomocą narzędzi ściernych lub luźnych ziaren. Liczna ziarna o nieoznaczonej geometrii mają nieregularne
kształty, wiele krawędzi i wierzchołków. Orientacja ziaren względem głównych kształtów kinematycznych w
chwili zetknięcia z materiałem ma charakter losowy.
Podczas obróbki ściernej poza wiórowym usuwaniem naddatku występują takŜe spręŜyste i plastyczne
odkształcenia materiału. Grubość warstwy usuwanej przez ostrze jest bardzo mała i wynosi kilka µm.
2. Fazy działania ziarna ściernego na przykładzie szlifowania:
2.1.
Ziarno ścierne uderza pod małym kątem η w materiał obrabiany z prędkością vw i pojawia się
odkształcenie spręŜyste oraz tarcie między ziarnem a materiałem. Odkształcenie to zaleŜy od
właściwości materiału i parametrów obróbki.
2.2.
Ostrze wgłębia się w materiał, rośnie wzajemny nacisk i powoduje trwałe odkształcenie plastyczne
materiału szlifowanego, towarzyszy temu tarcie wewnętrzne. Materiał zaczyna się nawarstwiać i
wypływać na boki wykonanego rowka i przed ostrze.
2.3.
Zaczyna się w momencie osiągnięcia przez ostrze progowej głębokości hµ . Kiedy osiągnie tą wielkość
zaczyna się właściwe tworzenie wióra. Wartość tej głębokości zaleŜy od rodzaju i właściwości
materiału (granicy plastyczności przy ścinaniu), promienia zaokrąglenia wierzchołka ziarna ,kąta
wcinania η, siły nacisku, a takŜe temperatury i prędkości skrawania.
Podczas skrawania materiału zuŜyciu mechanicznemu podlegają pojedyncze ziarna ścierne, co wraz ze zuŜyciem
spoiwa powoduje makrozuŜycie narzędzia.
3.Narzędzia do obróbki ściernej
W obróbce ściernej rozróŜnia się dwie grupy:
- obróbkę narzędziami spojonymi, jak: ściernice, segmenty, krąŜki, taśmy, osełki, w których ziarna ścierne są
związane spoiwem.
- Obróbkę luźnym ścierniwem, w której uŜywa się luźnych ziaren zawartych w pastach lub płynach.
3.1.Materiały ścierne
Materiał ścierny- substancja mineralna, której elementy po jej rozdrobnieniu mają właściwości ostrzy
skrawających.
Rodzaje materiałów ściernych:
- twarde
- supertwarde
- polerskie - o róŜnej twardości, charakteryzujące się drobnoziarnistością
Ziarno ścierne -element materiału ściernego po jego rozdrobnieniu.
Mikroziarno - ziarno o wielkości mniejszej niŜ 60µm.
Ścierniwo jest to materiał ścierny rozdrobniony na ziarna określonej wielkości. Podczas rozdrabniania powstają
nieregularne ziarna ścierne o najrozmaitszych formach geometrycznych, najczęściej o róŜnej budowie
wewnętrznej i wytrzymałości, zróŜnicowanej ostrości krawędzi i róŜnym zaokrągleniu wierzchołków.
3.2.Podział ścierniwa:
1. Naturalne:
- diament (D)
- korund (AN)
- szmergiel (N)
- krzemień (KM)
- granat (G)
- pumeks (p)
- tlenek Ŝelazowy
- baryt
- kaolin
- kreda
- talk
- trypla
2. Sztuczne:
- diament syntetyczny (DS)
- regularny azotek boru (B)
- elektrokorund (A)
- węglik krzemu (C)
- węglik boru (BC)
- szkło
- berylowy tlenek
- chromowy tlenek
- wapno wiedeńskie
3.3.Spoiwa
Spoiwo jest składnikiem narzędzi ściernych, którego zadaniem jest powiązanie poszczególnych ziaren ściernych
w porowate ciało stałe.
Spoiwo musi mieć następujące właściwości:
- odpowiednią wytrzymałość , stosownie do rodzaju ścierniwa i przeznaczenia narzędzia
- odporność na wpływy chemiczne i wilgoć
- zdolność do tworzenia w narzędziu moŜliwie duŜych porów, spełniających rolę rowków wiórowych.
Rodzaje spoiw:
- ceramiczne
- magnezytowe
- krzemianowe
- Ŝywice naturalne
- Ŝywice sztuczne
- gumowe
- Ŝywiczne -mechanicznie wzmocnione
- gumowe- mechanicznie wzmocnione
- metalowe spiekane
- metalowe galwaniczne
- klejowe
- klejowo-Ŝywiczne
4. Szlifowanie ściernicowe
Szlifowanie polega na masowym mikroskrawaniu materiału obrabianego przez ziarna ścierne związane
spoiwem. Jest to najbardziej rozpowszechniona metoda obróbki wykańczającej, która zapewnia uzyskanie duŜej
dokładności wymiarowo-kształtowej i wysoką jakość warstwy wierzchniej przy duŜej wydajności.
Do materiałów twardych uŜywamy tarcz miękkich i na odwrót do materiałów miękkich uŜywamy tarcz twardych
Odmiany szlifowania:
- szlifowanie powierzchni walcowych:
* szlifowanie kłowe
* szlifowanie bezkłowe
- szlifowanie płaszczyzn
- szlifowanie głębokie
- przecinanie ściernicowe
Mocowanie ściernic
PoniewaŜ ściernice pracują z duŜymi prędkościami obrotowymi , muszą być starannie zamontowane na
wrzecionach szlifierek .Rys.01 przedstawia zamocowanie tarczowej ściernicy płaskiej. Ściernica 1 osadzona na
wrzecionie 2, jest zaciśnięta między dwoma tarczami 3 nakrętką 4. Pomiędzy tarczami a ściernicą znajdują się
elastyczne podkładki 5.Przed zamocowaniem ściernicy otwór jej musi być dokładnie dopasowany do średnicy
końcówki wrzeciona. Gdy otwór jest za duŜy ,wylewa się go ołowiem 6 i roztacza na odpowiedni wymiar.
Rys.01:Zamocowanie ściernic
Przy szlifowaniu wgłębnym ,średnica wykonuje ruch roboczy obrotowy oraz wcina się w przedmiot na całej
szerokości powierzchni szlifowanej ruchem posuwowym poprzecznym ,przedmiot zaś wykonuje tylko ruch
obrotowy. Szlifowanie wgłębne ma zastosowanie do krótszych powierzchni cylindrycznych stoŜkowych oraz
róŜnych obrotowych powierzchni kształtowych(Rys.02 a b c).
Rys.02:Szlifowanie zgrubne
Do kłowego szlifowania powierzchni zew. przeznaczone są szlifierki kłowe . ŁoŜe szlifierki zaopatrzone jest w
prowadnice wzdłuŜne oraz poprzeczne. Po prowadnicach mogą przesuwać się wzdłuŜne sanie wraz ze skrętnym
w płaszczyźnie poziomej stołem. Skręcanie stołu stosowane jest przy szlifowaniu stoŜków.
Na szlifierkach kłowych moŜna szlifować powierzchnie walcowe ,stoŜkowe i czołowe przedmiotów
zamocowanych w kłach lub w uchwycie. Stół podczas szlifowania wykonuje ruch posuwisto – zwrotny a
ściernica wykonuje ruch obrotowy.
Podczas szlifowania ściernica tępi się i zanieczyszcza. W celu przywrócenia ściernicy dobrej skrawności naleŜy
ją oczyścić i wyrównać. Dokonuje się tego za pomocą specjalnego przyrządu (rys). Materiałem narzędzia
uŜywanego do wyrównywania ściernicy jest diament 1 osadzony w oprawce 2, która zamocowana jest w
stoŜkowym gnieździe tulei 3. Oś oprawki nachylona jest do poziomu pod kątem 3 - 15° (najlepiej 7°) i do
pionowej płaszczyzny symetrii ściernicy - pod kątem 15 - 30° w kierunku odwrotnym do ruchu stołu. Warunki te
zabezpieczają oszczędne zuŜywanie się diamentu. W czasie "obciągania" ściernicę chłodzi się obficie
strumieniem wody, aby me dopuścić do zagrzewania się diamentu.
Szlifierki do wałków bezkłowe są szeroko stosowane w produkcji masowej i wielkoseryjnej do obróbki
ciągłych powierzchni walcowych z posuwem wzdłuŜnym oraz do obróbki walcowych powierzchni z występami
i kształtowych powierzchni z posuwem poprzecznym.
Do zalet szlifierek bezkłowych zalicza się łatwość ich automatyzacji i włączenia w automatyczne linie
obróbkowe, bardzo małe odkształcenie przedmiotu obrabianego.
Szlifowanie wewnętrznych powierzchni obrotowych
Przy szlifowaniu otworów cylindrycznych na zwykłych szlifierkach do otworów, przedmiot obrabiany i
ściernica, o średnicy mniejszej od średnicy otworu, wykonują ruchy obrotowe o prędkościach obwodowych vp v
(Rys.03).
Ponadto, zazwyczaj średnica przesuwa się ruchem posuwowym zwrotnym z prędkością pt w kierunku
równoległym do osi szlifowanego otworu oraz okresowo poprzecznie, celem nastawiania głębokości skrawania
g. Przy szlifowaniu otworów stoŜkowych przedmiot szlifowany musi być tak ustawiony, by tworząca
szlifowanego stoŜka zajęła połoŜenie równoległe do kierunku wzdłuŜnego posuwu ściernicy(Rys.04).szlifowanie
wąskich powierzchni kształtowych (Rys.05) odbywa się tylko przy promieniowym przesuwie ściernicy.
Przedmioty szlifowane mocuje się na wrzecionie w uchwytach samocentrujących lub uchwytach specjalnych.
Rys.03:Szlifowanie otworów
Rys.04: Szlifowanie otworów stoŜkowych
Rys.05: Szlifowanie kształtowe
Szlifowanie płaszczyzn
Do wyłącznego szlifowania powierzchni płaskich przeznaczone są róŜne szlifierki do płaszczyzn. Mogą one
szlifować obwodem lub czołem ściernicy, przy czym stoły ich mogą wykonywać ruch posuwisty lub obrotowy.
Kinematykę szlifowania płaszczyzn obwodem ściernicy na szlifierkach z przesuwnym stołem przedstawia
Rys.06 .ściernica nastawiona na głębokość g obraca ię z prędkością obwodową v, przedmiot zaś przesuwa się
ruchem posuwisto zwrotnym z prędkością pt. Poza tym po kaŜdym przejściu przesuwa się on poprzecznie o
wielkość pp, będącą pewną częścią szerokość ściernicy B.
Przedmioty obrabiane mogą być zamocowywane na stole szlifierki bezpośrednio przy pomocy śrub i docisków
lub za pośrednictwem róŜnego rodzaju uchwytów i przyrządów. Najczęściej przy szlifowaniu przedmiotów z
materiałów ferromagnetycznych stosowane jest zamocowanie przy pomocy uchwytu elektromagnetycznego.
Rys.06:Szlifowanie płaszczyzn