4.4.1. Materiał nauczania
Toczenie powierzchni walcowych zewnętrznych i wewnętrznych
Toczenie jest procesem obróbki skrawaniem, który polega na oddzielaniu nożem tokarskim warstwy materiału z przedmiotu zamocowanego w tokarce. W tym przypadku przedmiot wykonuje ruch obrotowy, a nóż tokarski ruch posuwowy względem przedmiotu.
Zależnie od kierunku ruchu posuwowego noża względem osi obrotu przedmiotu, rozróżnia się toczenie wzdłużne, poprzeczne oraz kopiowe.
Toczenie wzdłużne ma miejsce wówczas, kiedy kierunek posuwu noża jest równoległy do osi obrabianego przedmiotu. Przy toczeniu poprzecznym zwanym planowaniem, kierunek posuwu noża jest prostopadły do osi obrotu. Toczenie kopiowe wykonuje się według wzornika sterującego ruchem posuwowym noża w zasadzie po dowolnej linii.
Przed przystąpieniem do toczenia zewnętrznych powierzchni walcowych trzeba poprawnie zamocować obrabiany przedmiot. Po zamocowaniu przedmiotu dobiera się odpowiednie warunki skrawania, tj. szybkość skrawania, posuw i głębokość skrawania.
Warunki te podaje się w kartach instrukcyjnych obróbki.
Toczenie wewnętrznych powierzchni walcowych (wytaczanie) jest operacją którą poprzedza wykonanie otworu, jeżeli tego otworu przed operacją wytaczania jeszcze nie ma.
Jeżeli trzeba wykonać otwór o niewielkiej średnicy w odlewie, to wykonuje się odlew bez otworu. Również odkuwki, zwłaszcza lekkie, otworów nie mają. Wiele przedmiotów wykonuje się z prętów walcowanych. Jeżeli w materiale wyjściowym nie ma otworów, trzeba je wywiercić. Zasadniczo operację wytaczania stosujemy wtedy, kiedy dokładność wiercenia jest zbyt mała, kiedy nie posiadamy rozwiertaków do wykończenia otworu, lub kiedy średnica otworu jest tak duża, że nie ma wiertła i rozwiertaka odpowiedniego wymiaru, wreszcie kiedy otwory są krótkie, lub kiedy są odlane na surowo.
Jeżeli zamocowanie przedmiotu na tarczy tokarskiej jest niemożliwe lub bardzo trudne, zamocowuje się go w saniach poprzecznych suportu, po zdjęciu górnej części (Rys.33).
Rys. 33. Wytaczanie otworów o większych średnicach z zamocowaniem przedmiotu na saniach poprzecznych tokarki [6]
Część typu „tuleja” jest określeniem bardzo ogólnym, bo tulejami są cylindry, panewki i wiele innych podobnych części maszyn (Rys.34).
Rys. 34. Tuleja z pasowanym otworem i powierzchnią zewnętrzną [2]
Planowanie obróbki części typu wałek polega na ustaleniu kolejności operacji i zabiegów, co przedstawiono na rys. 35.
Rys. 35. Toczenie długich wałków [7]
1) trasowanie punktów pod nakiełki, 2) naniesienie znaków punktakiem, 3) prostowanie wałka,
4) wykonanie nakiełków,
5) montaż zabieraka, toczenie zgrubne I stopnia, 6) toczenie zgrubne II stopnia,
7) przełożenie zabieraka; toczenie zgrubne pod podtrzymkę ruchomą, 8) toczenie zgrubne z podtrzymką ruchomą,
9) przełożenie zabieraka; toczenie dokładne,
10) przełożenie zabieraka; toczenie dokładne z podtrzymką ruchomą, 11) toczenie powierzchni czołowych,
12) przełożenie zabieraka; toczenie powierzchni czołowych, 13) usunięcie ostrych krawędzi pilnikiem.
Obróbkę części typu „tuleja” jak np. na rys.34 dla produkcji jednostkowej można ramowo przedstawić w następujących operacjach:
1. Toczenie na gotowo powierzchni zewnętrznej, wykonanie na gotowo otworu i odcięcie, oraz ewentualne toczenie kształtujące powierzchni czołowej z drugiej strony,
2. Kontrola ostateczna.
Jak wynika z tego procesu, tuleję taką wykonuje się z pręta przy jednym zamocowaniu.
Jeżeli jest zachowana odpowiednia sztywność układu obrabiarka-przedmiot-narzędzie, to sposób ten należy do najbardziej dokładnych dla zagwarantowania współosiowości otworu i powierzchni zewnętrznej. [2]
Toczenie powierzchni stożkowych zewnętrznych i wewnętrznych
Toczenie powierzchni stożkowych wykonuje się czterema sposobami: z przesuniętym konikiem, ze skręconymi saniami narzędziowymi, z zastosowaniem liniału i z zastosowaniem noży kształtowych. Toczenie z przesuniętym konikiem (rys.36) stosuje się do obróbki stożków o małej zbieżności.
Po zamocowaniu przedmiotu obrabianego w kłach wrzeciona i konika, przesuwa się korpus konika w kierunku poprzecznym o wielkość S (rys.36) obliczoną wg wzoru:
Rys. 36. Toczenie stożka przy przesuniętym koniku: a) konik przed przesunięciem, b) po przesunięciu, c) podczas obróbki [7]
S = 2 d D−
· l L
w którym: D – d – średnice stożka (duża i mała) w mm, L – odległość kłów w mm,
l – wysokość stożka w mm (rys.37).
Rys. 37. Toczenie stożka przy przesuniętym koniku [7]
Zaletą tego sposobu toczenia stożków jest możliwość zastosowania mechanicznego posuwu wzdłużnego, a wadą – mała dokładność obróbki i trudności dokładnego przesunięcia konika o wielkość S.[7]
Toczenie stożków przy skręconych saniach narzędziowych stosuje się do stożków krótkich. Wykorzystując podziałkę na obrotnicy można sanie narzędziowe ustawiać pod rozmaitymi kątami w zależności od potrzeby (rys.38). Posuw noża odbywa się ręcznie przez pokręcanie rękojeścią. Jeżeli na rysunku podano wartość kąta wierzchołkowego stożka, to obrotnicę przesuwa się (skręca) o kąt równy połowie kąta wierzchołkowego. Jeżeli na rysunku nie podano kąta wierzchołkowego, to oblicza się pochylenie tworzącej stożka z danych D, d, i l:
tg α = l
d D
2
−
i odczytuje odpowiadającą temu pochyleniu wartość kąta α z tablic funkcji trygonometrycznych.[7]
Rys. 38. Toczenie stożka przy skręcaniu obrotnicy: a) zbieżność zwrócona w stronę wrzeciennika, b) w stronę konika [7]
Zaletą tej metody jest możliwość wykonywania stożków o dużych i małych kątach, oraz łatwość skręcania sań na obrotnicy o dany kąt α. Wadą jest to, że można obrabiać tylko stożki o wysokości mniejszej od długości przesuwu sań narzędziowych, poza tym ręczny przesuw sań wpływa niekorzystnie na obrabianą powierzchnię.
Stosując liniał można toczyć powierzchnie stożkowe wewnętrzne i zewnętrzne. Zasadę toczenia stożków z zastosowaniem liniału przedstawiono na rys.39. Liniał przymocowany do łoża tokarki za pomocą wspornika i śruby ustawia się pod kątem α, który odpowiada kątowi nachylenia tworzącej stożka. Do sań poprzecznych suportu jest przymocowany suwak, który wodzi się po prowadnicach liniału. Podczas przesuwania się sań wzdłużnych po prowadnicach łoża następuje przesuwanie się wierzchołka noża równolegle do prowadnic liniału, co zapewnia obracającemu się w kłach tokarki przedmiotowi kształt stożkowy.[7]
Rys. 39. Toczenie stożka za pomocą liniału [7]
Toczenie stożków z zastosowaniem noży kształtowych (rys.40) polega na toczeniu pierwszego lub drugiego stożka nożem, którego krawędź skrawająca jest pochylona do osi wałka pod odpowiednim kątem. Metoda ta znalazła zastosowanie do toczenia stożków krótkich.[7]
Rys. 40. Toczenie stożka za pomocą noży kształtowych [7]
Otwory stożkowe można wytaczać dwoma sposobami: z zastosowaniem skręcenia obrotnicy przy ręcznym posuwie sań narzędziowych, lub z zastosowaniem liniału przy posuwie mechanicznym. Ten ostatni sposób stosowany jest do stożków narzędziowych o małym kącie wierzchołkowym. Noże do wytaczania powierzchni stożkowych stosuje się takie jak do wytaczania powierzchni walcowych. Toczenie otworów stożkowych poprzedza wiercenie otworu, który powinien być wywiercony z pozostawieniem naddatku na wytaczanie 1,5 ÷ 2,5 mm na średnicy mniejszej tej powierzchni stożkowej. Znormalizowane otwory do gniazd stożkowych metrycznych lub Morse’a wykonuje się na tokarce wiertłem krętym, a następnie zespołem rozwiertaków stożkowych (najczęściej trzech) (rys.41).[6]
Rys. 41. Kolejność obróbki gniazda stożkowego Morse’a za pomocą wiertła i rozwiertaków [6]
Normalne wyposażenie stanowiska tokarskiego przedstawiono na rys.42.
Rys. 42. Normalne wyposażenie stanowiska tokarskiego
1-komplet noży, 2-zabierak, 3-tarcza zabierakowa, 4-uchwyt samocentrujący, 5-kieł obrotowy, 6-podtrzymka stała, 7-podtrzymka ruchoma, 8-trzpień stały, 9-trzpień nastawny, 10-przyrząd do radełkowania, 11-gitara, 12-koło zmianowe, 13-przymiar kreskowy, 14-macki zewnętrzne, 15-macki wewnętrzne, 16-suwmiarka, 17-mikrometr, 18-wzorniki do gwintów, 19-promieniomierz, 20-przymiar do noży do gwintowania, 21-czujnik zegarowy [7]
Pozycje 13 ÷ 21 stanowią podręczny sprzęt kontrolno-pomiarowy konieczny głównie przy sprawdzaniu jakości i dokładności obróbki. Zasady posługiwania się tym sprzętem i sposoby wykonywania pomiarów, zostały omówione w poprzednich modułach programu nauczania.