4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Materiały uŜywane do obróbki skrawaniem
4.1.1. Materiał nauczania
Obróbka skrawaniem polega na oddzieleniu od przedmiotu obrabianego zbędnego nadmiaru materiału zwanego nadmiarem obróbkowym i nadania mu Ŝądanego kształtu, wymiarów i gładkości powierzchni. Nadmiar ten jest zamieniony na wióry stanowiące odpad.
DuŜy nadmiar obróbkowy jest niekorzystny, gdyŜ zwiększa koszt materiału i wydłuŜa czas obróbki.
Materiałami poddawanymi obróbce mechanicznej przez skrawanie są najczęściej materiały metalowe.
W niniejszym poradniku zwrócimy uwagę na obróbkę mechaniczną przedmiotów, do wykonania których materiałem wyjściowym jest blacha.
Blachy produkowane są w postaci arkuszy lub taśm. Grubość ich wynosi od setnych części milimetra do kilkudziesięciu milimetrów. Najbardziej rozpowszechnione są blachy stalowe, stalowe powlekane innymi metalami lub powłokami z tworzyw sztucznych. Blachy wykonywane są równieŜ z metali nieŜelaznych jak miedź, mosiądz, brąz, aluminium.
Przed obróbką skrawaniem, blachy są najczęściej poddane przygotowaniu przez cięcie, wypalanie lub tłoczenie.
Materiały stalowe przeznaczone do obróbki skrawaniem mogą być produkowane w stanie surowym, zmiękczonym, normalizowanym lub ulepszonym cieplnie. W trakcie procesu wytwarzania gotowego wyrobu moŜna równieŜ wykonywać róŜne rodzaje obróbki cieplnej (hartowanie, odpuszczanie, wyŜarzanie), cieplno-chemicznej (azotowanie, nawęglanie, cyjanowanie) lub elektrolitycznej (miedziowanie, cynkowanie, chromowanie).
Własności wytrzymałościowe określane są jako Rm [MPa]. Jest to wytrzymałość materiału na rozciąganie. Wielkość ta jest ściśle powiązana z twardością materiału i określona przez normy. Na podstawie znajomości Rm danego materiału moŜna odczytać z tabeli przybliŜoną wartość twardości. Na rysunkach najczęściej podawana jest twardość jaką ma uzyskać gotowy wyrób.
Twardość wyrobu określana jest w °HRC (badanie twardości metodą Rockwella), °HRB (badanie twardości metodą Brinella) lub °HV (badanie twardości metodą Vickersa).
Powierzchnie przedmiotów obrobionych powinny być zabezpieczone antykorozyjnie przez:
− pokrycie obrobionego przedmiotu warstewką oleju (smaru),
− malowanie farbami,
− obróbkę elektrolityczną.
Aby mogło nastąpić skrawanie, musi zaistnieć ruch narzędzia względem przedmiotu obrabianego. Twardość ostrza narzędzia skrawającego musi być większa o 20–30° HRC od twardości materiału obrabianego.
Do wyrobu narzędzi skrawających uŜywane są stale:
− narzędziowe węglowe (N9–N12),
− narzędziowe stopowe (NV, NC6, NW1, NWC),
− szybkotnące (SW18, SW7M, SK10V).
Materiały o duŜej twardości i odporności na ścieranie to węgliki metali trudno topliwych, nazywane węglikami spiekanymi. Wykonuje się z nich ostrza narzędzi skrawających, które mogą być przylutowane lub przykręcone do korpusu narzędzia (rys. 1).
a) b)
Rys. 1. Płytki z węglików spiekanych: a) kształt płytek, b) wygląd powierzchni płytek [opracowanie własne].
Podczas procesu skrawania wydziela się ciepło, które nagrzewa materiał obrabiany, wióra oraz narzędzie skrawające. Wysoka temperatura jaka powstaje na ostrzu narzędzia, obniŜa jego właściwości skrawne.
Stale węglowe szybko tracą twardość w temperaturach skrawania przekraczających 200°C. Stale szybkotnące zachowują właściwości skrawne w temperaturach do 650°C. Aby odprowadzić ciepło z obszaru skrawania, stosuje się chłodzenie płynami chłodzącymi.
Stępione ostrza narzędzi moŜna zregenerować, to znaczy przywrócić im odpowiedni kształt i naostrzyć.
Najprostszym sposobem na zregenerowanie narzędzi jest ostrzenie krawędzi skrawających na szlifierkach do narzędzi.
Ciecze chłodzące wywierają korzystny wpływ nie tylko na trwałość ostrza, lecz równieŜ na obniŜenie oporów skrawania i stan powierzchni.
Chłodzenie ma ograniczone zastosowanie do toczenia przy uŜyciu węglików spiekanych.
Węgliki spiekane są mało odporne na nagłe zmiany temperatury i przy zetknięciu się gorącej płytki węglika z chłodnym płynem chłodzącym mogą pękać.
Przygotowanie materiału i dokumentacji technicznej Przed przystąpieniem do wykonania danej części naleŜy:
− określić ilość materiału potrzebną do wykonania jednej sztuki wyrobu,
− sporządzić proces technologiczny (przewodnik warsztatowy),
Ilość materiału zwiększona o szerokość cięcia nazywa się normą techniczną. Jest ona podstawą do obliczenia kosztu materiału na jedną sztukę wyrobu.
W przewodniku warsztatowym powinna być wyszczególniona kolejność czynności następujących po sobie, w wyniku których otrzymuje się gotową część. W produkcji jednostkowej podaje się typ obrabiarek i czas wykonania czynności na tej obrabiarce.
W produkcji seryjnej opracowanie procesu technologicznego musi być bardziej szczegółowe i zawierać dodatkowo:
− rodzaj narzędzi,
− pomoce warsztatowe,
− parametry skrawania.
Na podstawie sumy czasów kolejnych czynności moŜna obliczyć całkowity czas na jednostkę wyrobu.
Parametry skrawania
Parametry (warunki) skrawania są to cechy charakterystyczne dla danego rodzaju obróbki takie jak: szybkość skrawania, głębokość skrawania i posuw. Wielkość tych parametrów zaleŜy od rodzaju materiału obrabianego, od rodzaju narzędzia, stanu technicznego obrabiarki.
Od właściwego doboru tych parametrów zaleŜy dokładność obróbki, gładkość powierzchni, wydajność obróbki i trwałość ostrza narzędzia.
Prędkością skrawania (v) nazywamy drogę, którą w jednostce czasu przebywa narzędzie skrawające względem powierzchni obrabianego przedmiotu, w kierunku głównego ruchu roboczego.
Rys. 2. Droga punktu podczas jednego obrotu toczonego wałka [9, s. 16]
Rys. 3. Głębokość skrawania podczas toczenia [9, s. 17].
1000 n v=π ⋅d⋅
[m/min]
v – prędkość skrawania [m/min],
π – stała matematyczna wynosząca około 3,14 d – średnica przedmiotu obrabianego [mm],
n – prędkość obrotowa przedmiotu obrabianego [obr/min].
Dla stali szybkość skrawania wynosi od 20 do 90 m/min.
Głębokością skrawania (g) nazywamy odległość powierzchni obrabianej od obrobionej.
g = 2 d D−
[mm]
g – głębokość skrawania,
D – średnica przedmiotu obrabianego, d – średnica przedmiotu obrobionego.
Dla obróbki zgrubnej głębokość skrawania przyjmuje się orientacyjnie w granicach 3 do 8 mm (wielkość ta moŜe być większa i zaleŜy od pozostałych warunków skrawania), a dla toczenia dokładnego 1 do 2 mm.
Posuwem (p) nazywamy wartość przesunięcia noŜa podczas jednego obrotu obrabianego przedmiotu.
Rys. 4. Zmiana połoŜenia noŜa tokarskiego po wykonaniu jednego obrotu toczonego wałka [9, s. 17].
Przystępując do doboru warunków skrawania naleŜy przeprowadzić dokładną analizę dotyczącą wszystkich danych związanych z przedmiotem obrabianym, narzędziem i obrabiarką.
Informacje dotyczące przedmiotu obrabianego powinny być określone przez konstruktora na rysunku technicznym i zawierać:
− rodzaj i gatunek materiału,
− właściwości mechaniczne, rodzaj obróbki cieplnej, twardość,
− stan powierzchni,
− tolerancje wymiarów i kształtu,
− chropowatość powierzchni.
Dane dotyczące obrabiarki to: wznios i rozstaw kłów, moc silnika, sprawność, sposób mocowania przedmiotu i narzędzi, wielkość stołu roboczego.
Na podstawie powyŜszych danych moŜna dobrać sposób obróbki, rodzaj narzędzi, sposób zamocowania, ilość i kolejność operacji w wyniku których moŜna otrzymać gotowy wyrób.
Parametry skrawania umieszczane są na korpusach obrabiarek w postaci wykresów lub tabel, w dokumentacji techniczno-ruchowej danej maszyny, w poradnikach lub w katalogach narzędzi skrawających.
Po dobraniu i ustawieniu warunków skrawania na obrabiarce, naleŜy je skorygować podczas początkowego etapu obróbki.
Ze względu na dokładność wykonania i chropowatość powierzchni obróbkę skrawaniem moŜna podzielić na: zgrubną, średnio dokładną, dokładną i bardzo dokładną.
Tabela 1. ZaleŜność klasy dokładności wykonania i chropowatości powierzchni od sposobu obróbki [8, s. 7].
L.p. Sposób obróbki Wysokość nierówności Rz [µm] Klasy dokładności
1. Toczenie zgrubne 80–40 11–15
2. Toczenie średnio dokładne 40–20 8–11
3. Toczenie dokładne 10–6,3 8–9
4. Toczenie bardzo dokładne 6,3–1,6 4–7
5. Frezowanie zgrubne 80–20 12–13
6. Frezowanie dokładne 10–3,2 7–11
7. Wiercenie 80–40 10–13
8. Rozwiercanie zgrubne 40–20 6–11
9. Rozwiercanie wykańczające 10–1,6 4–5
10. Szlifowanie zgrubne 20–6,3 9–10
11. Szlifowanie dokładne 6,3–3,2 6–8
12. Szlifowanie bardzo dokładne 3,2–0,8 4–5
Od właściwego doboru warunków skrawania, narzędzi i sposobu chłodzenia zaleŜy stan powierzchni i dokładność obrabianego przedmiotu. DuŜy wpływ na jakość obróbki ma stan techniczny obrabiarki.
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jak przebiega proces skrawania?
2. Jakie właściwości mają materiały poddawane obróbce skrawaniem?
3. Jakie właściwości mają materiały skrawające?
4. Z jakich materiałów wykonuje się ostrza narzędzi skrawających?
5. Jakie rodzaje obróbki cieplnej stosuje się w wykonywaniu przedmiotów metalowych?
6. Jak określa się wymagane chropowatości na róŜnych powierzchniach części?
7. Jak oznacza się na rysunkach wymagane twardości wykonywanych części?
8. Jakie rodzaje pokryć stosuje się do zabezpieczania części przed korozją?
9. Jakie parametry są charakterystyczne dla obróbki skrawaniem?
10. Na czym polega przygotowanie materiału do obróbki skrawaniem?
11. Jakie informacje powinien zawierać proces technologiczny (przewodnik warsztatowy)?
4.2. Rodzaje i zastosowanie narzędzi, urządzeń i maszyn skrawających
4.2.1. Materiał nauczania
Obróbkę skrawaniem moŜna przeprowadzić narzędziami skrawającymi i ściernymi. Ze względu na geometryczne cechy ruchów występujące podczas skrawania oraz rodzaj stosowanych narzędzi, rozróŜnia się następujące podstawowe sposoby obróbki skrawaniem:
toczenie, wiercenie, frezowanie i szlifowanie (rys. 5).
1 2 3 4 5
6 7 8 9
Rys. 5. Rodzaje obróbki skrawaniem: 1) toczenie wzdłuŜne, 2) toczenie poprzeczne; 3) wytaczanie, 4) wiercenie, 5) rozwiercanie, 6) frezowanie, 7) szlifowanie wałków, 8) szlifowanie otworów, 9) szlifowanie płaszczyzn [opracowanie własne].
NoŜe tokarskie są podstawowymi narzędziami stosowanymi do obróbki przedmiotów przez toczenie. W zaleŜności od przeznaczenia rozróŜnia się noŜe:
− obtaczaki (do toczenia powierzchni zewnętrznych – rys. 6 – 1, 2),
− przecinaki (do przecinania i toczenia rowków – rys. 6 – 3, 4, 5),
− wytaczaki (do wytaczania otworów – rys. 6 – 6, 7),
− noŜe kształtowe (do toczenia powierzchni o określonym kształcie – rys. 6 – 8, 9).
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Rys. 6. NoŜe tokarskie: 1) prosty lewy, 2) prawy, 3) odsadzany lewy, 4) obustronny, 5) odsadzany prawy, 6) wytaczak do stoŜków, 7) wytaczak do powierzchni walcowych, 8) nóŜ kształtowy dwustronny, 9) nóŜ kształtowy lewy [8, s. 149].
Ze względu na sposób mocowania w tokarce, rozróŜnia się noŜe:
− imakowe (mocowane bezpośrednio w imaku – rys. 8),
− oprawkowe (mocowane w oprawce, którą umieszcza się w imaku – rys 9).
1 2 3 4
Rys. 7. NoŜe tokarskie: 1) jednolity, 2) z płytką przylutowaną, 3) zgrzewany, 4) oprawkowy [8, s. 150].
Rys. 8. Zastosowanie róŜnych noŜy imakowych: 1) zdzierak prosty prawy, 2) zdzierak wygięty prawy, 3) zdzierak zaokrąglony prosty, 4) gładzik spiczasty, 5 wykańczak boczny wygięty w lewo), 6) wykańczak prostoliniowy, 7) boczny odsadzony prawy, 8) przecinak, 9) zdzierak prosty prawy, 10) wytaczak hakowy, 11) wytaczak do otworów nieprzelotowych, 12) wytaczak do otworów przelotowych [9, s. 26].
Rys. 9. Toczenie noŜami oprawkowymi z wkładkami ze stali szybkotnącej: 1) przecinak, 2) nóŜ wygięty w lewo, 3) nóŜ prosty, 4) nóŜ wygięty w prawo, 5) wytaczak [3, s. 47].
NoŜe tokarskie wykonuje się ze stali narzędziowej węglowej lub szybkotnącej jako jednolite lub zgrzewane (rys. 7). Ostrza z węglików spiekanych w postaci płytek lutuje się do korpusu noŜa lub przykręca wkrętem.
Wiertła są to narzędzia do wykonywania otworów. Wiertło składa się z części roboczej i części chwytowej (rys. 10). Kręte rowki, które są na obwodzie części roboczej słuŜą do usuwania wiórów powstających podczas obróbki. Część chwytowa wiertła moŜe mieć kształt cylindryczny, stoŜka Morse’a lub stoŜka metrycznego. ZbieŜność stoŜków Morse’a
w zaleŜności od wielkości wiertła jest róŜna. ZbieŜność stoŜków metrycznych jest jednakowa, niezaleŜnie od średnicy wiertła i wynosi 1:20.
Rys. 10. Wiertła kręte z chwytem: 1) stoŜkowym, 2) walcowym [7, s. 152].
Wiertła wykonane są ze stali narzędziowej. Do wiercenia otworów w przedmiotach trudno obrabialnych stosuje się wiertła, które mają ostrze skrawające zakończone płytkami z węglików spiekanych (rys. 11). Płytki te mogą być wlutowane lub wymienne, przykręcane mechanicznie.
1 2
Rys. 11. Wiertła z ostrzem z węglików spiekanych z chwytem: a) stoŜkowym, 2) walcowym [opracowanie własne].
JeŜeli otwór poddany obróbce ma mieć duŜą średnicę, wówczas wiercenie wykonuje się za pomocą dwóch lub trzech wierteł o coraz większych średnicach (rys 12-2). Kolejne wiercenia po wykonaniu otworu wstępnego to powiercanie. JeŜeli jest wymagana duŜa gładkość i dokładność powierzchni otworu, wówczas ostatnią operacją przy wykonywaniu otworu jest rozwiercanie rozwiertakiem (rys 12-3).
Do wykonywania duŜych otworów w blachach cienkich stosuje się specjalne przyrządy – wycinaki o nastawianym wysięgu noŜa (rys. 12-4). Trzpienie wycinaków są mocowane we wrzecionie wiertarki.
1 2 3 4
Rys. 12. Obróbka otworów: 1) wiercenie wstępne, 2) powiercanie, 3) rozwiercanie, [9, s.72], 4) wiercenie otworu o duŜej średnicy w cienkim materiale [10, s. 83].
Rozwiertaki stałe wykonuje się na ściśle określony wymiar(rys 13- 1, 2, 3). Rozwiertaki nastawne moŜna w zaleŜności od wielkości regulować w pewnych, niewielkich granicach (rys. 13-4). Rozwiertaki o małych średnicach wykonuje się jako trzpieniowe, a o średnicach
większych jako nasadzane, które mocuje się na oddzielnych trzpieniach. Do wykonywania otworów stoŜkowych słuŜą rozwiertaki stoŜkowe (rys 13-5, 6, 7).
1 2 3 4 5 6 7
Rys. 13. Rozwiertaki: 1, 2, 3) walcowe, 4) walcowy nastawny, 5, 6, 7) stoŜkowe [5, s. 76].
JeŜeli otwory muszą być pogłębione według określonego kształtu, wówczas stosuje się odpowiednie pogłębiacze (rys 14).
1 2 3
Rys. 14. Pogłębiacze: 1, 3) walcowe, 2) stoŜkowy [5, s. 75].
śeby nie dopuścić do nadmiernego nagrzania się wiertła w czasie wiercenia, stosuje się płyny chłodzące, które oprócz chłodzenia mają właściwości smarujące i zmniejszające tarcie.
Najczęściej stosowanym chłodziwem jest emulsja z oleju wiertniczego. Podczas wiercenia miedzi, jako środka smarującego i zmniejszającego tarcie moŜna stosować terpentynę, a przy aluminium – naftę lub denaturat.
Przed przystąpieniem do wiercenia, środek otworu naleŜy wytrasować i zapunktować punktakiem.
Podczas wiercenia ostrza skrawające ulegają zuŜyciu. Ostrza ze stali lub z węglików wlutowanych moŜna zregenerować przez szlifowanie na szlifierce do narzędzi, umieszczając wiertło w przyrządzie pod odpowiednim kątem (rys. 15).
Rys. 15. Ostrzenie wierteł [5, s. 74].
Ostrza wierteł zakończone płytkami wymiennymi, po zuŜyciu naleŜy zregenerować przez przełoŜenie płytek na inne, ostre krawędzie lub wymienić płytki na nowe.
Metodą wiercenia wykonuje się równieŜ nakiełki, które słuŜą do mocowania wałków w kłach obrabiarek. SłuŜą do tego celu nawiertaki (rys 16), które budową przypominają wiertło kręte i ostrza skrawające mają z obu końców.
Rys. 16. Nawiertaki do nakiełków: 1) zwykłych, 2) chronionych [3, s. 104].
Frezy są to wieloostrzowe narzędzia słuŜące do frezowania. Ruch posuwowy wykonuje najczęściej przedmiot zamocowany na stole maszyny , rzadziej narzędzie. Frez moŜe zbierać materiał ostrzami umieszczonymi na obwodzie lub na powierzchni czołowej (rys. 17).
1 2
Rys. 17. Frezowanie: 1) obwodem freza, 2) czołem freza [10, s .81].
Przy frezowaniu obwodowym kierunek obrotu freza moŜe być zgodny z kierunkiem posuwu materiału obrabianego lub przeciwny (rys. 18). W pierwszym przypadku mamy do czynienia z frezowaniem współbieŜnym, w drugim z przeciwbieŜnym. Częściej stosowane jest frezowanie przeciwbieŜne.
Rys. 18. Frezowanie: 1) współbieŜne, 2) przeciwbieŜne [9, s. 79].
Frezy wykonywane są jako trzpieniowe (rys. 19) lub nasadzane (rys. 20, 21, 22). Frezy małe wykonane są w całości ze stali narzędziowej szybkotnącej.
1 2 3 4 1 2
Rys. 19. Frezy trzpieniowe: 1, 2) stoŜkowe, Rys. 20. Frez nasadzany: 1) jednolity,
3) do rowków teowych, 4) palcowy 2) z wlutowanymi płytkami z węglików
[3, s. 117]. [9, s. 84].
1 2
Rys. 21. Frezy kątowe nasadzane: 1) jednostronny, 2) dwustronny [3, s. 117].
1 2 3
Rys. 22. Frezy tarczowe: 1) tarczowy trzystronny, 2) tarczowy do rowków, 3) piłkowy [3, s. 117].
Frezy o większych wymiarach mogą mieć wymienne noŜe wykonane ze stali szybkotnącej lub noŜe z płytkami z węglików spiekanych (rys. 23). Metoda ta jest obecnie wypierana przez zastosowanie wieloostrzowych płytek z węglików spiekanych mocowanych do korpusu narzędzia wkrętami i ma zastosowanie do prawie wszystkich rodzajów frezów.
1 2 3
Rys. 23. Głowice frezowe: trzpieniowe z noŜami 1)mocowanymi na obwodzie, 2) na czole, 3) nasadzana z noŜami na czole, [9, s. 85].
Frezy oraz głowice trzpieniowe są zakończone znormalizowanymi chwytami(rys. 24).
1 2 3
Rys. 24. Zakończenie głowic trzpieniowych chwytem: 1) walcowym, 2) stoŜkiem Morse’a, 3) stoŜkiem frezarskim 7:24 [opracowanie własne].
Ściernice są zbudowane z drobnych ziaren mineralnych połączonych spoiwem. Ziarna ściernicy stanowią mikroskopijne ostrza dla szlifowanego materiału. Ziarna te skrawają z powierzchni drobne wiórki widoczne podczas szlifowania w postaci iskier.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Rys. 25. Kształty ściernic nasadzanych: 1) walcowa do otworów nieprzelotowych, 2) pierścieniowa, 3) garnkowa, 4) talerzowa, 5) tarczowa płaska, 6) tarczowa z jednostronnym wybraniem, 7) tarczowa z dwustronnym wybraniem, 8) tarczowa jednostronnie ścięta, 9) walcowa do otworów przelotowych [opracowanie własne].
Narzędzia ścierne są wytwarzane jako okrągłe tarcze o róŜnych kształtach (rys. 25), pryzmatyczne – pilniki i osełki, oraz papiery i płótna ścierne. Kształt ściernicy dobiera się zaleŜnie od kształtu szlifowanej powierzchni. Rodzaj materiału ściernego, rodzaj spoiwa i wielkość ziaren ściernych dobiera się zaleŜnie od rodzaju i twardości materiału szlifowanego.
Tarcze szlifierek czołowych o małej średnicy wykonuje się jako jednolite (rys. 25), natomiast tarcze o duŜej średnicy składają się z kompletu oddzielnych segmentów, które
mocuje się do obsady (rys. 52). Do szlifowania powierzchni kształtowych, najczęściej wewnętrznych stosuje się ściernice trzpieniowe (rys. 26).
1 2 3 4 5 6
Rys. 26. Ściernice trzpieniowe: 1) walcowa, 2) soczewkowa, 3) stoŜkowa ścięta, 4) stoŜkowa odwrócona, 5) talerzowa, 6) kulista [14, s. 53–69].
Oczyszczenie (ostrzenie) ściernicy polega na wykruszeniu ze spoiwa ziaren stępionych i oblepionych materiałem szlifowanym za pomocą oczyszczaka do ściernic.
Wyrównanie ściernicy polega nie tylko na jej oczyszczeniu lecz równieŜ na nadaniu jej odpowiedniego kształtu, który ściernica zatraca podczas zuŜywania się. Wyrównanie ściernic wykonuje się za pomocą diamentu osadzonego w specjalnej oprawce przy obfitym chłodzeniu.
Rys. 27. Przyrząd do czyszczenia tarcz Rys. 28. Przyrząd do ostrzenia ściernicy: 1) oprawka szlifierskich [7, s. 301]. stalowa, 2) obsada miedziana, 3) diament
[8, s. 189].
Uchwyty i przyrządy do mocowania przedmiotów.
ZałoŜenie przedmiotu do obróbki składa się z ustawienia i zamocowania. Celem zamocowania jest zapewnienie przedmiotowi podczas obróbki niezmienności połoŜenia nadawanego mu przez elementy ustalające i oporowe. Siły zamocowania powinny być dostatecznie duŜe, Ŝeby podczas obróbki przedmiot nie zmieniał swojego połoŜenia. Z drugiej strony siły zamocowania nie powinny wywoływać odkształceń lub uszkodzeń przedmiotu obrabianego.
Przedmioty do obróbki mocuje się bezpośrednio do: stołów wiertarek, frezarek i szlifierek do płaszczyzn przy pomocy śrub i łap (rys. 29), w imadłach, pryzmach (rys. 30) lub za pomocą uchwytów (rys. 31, 32) i przyrządów jak: stoły obrotowe i pochylne (rys. 39), podzielnie (rys. 38), imadła obrotowo-pochylne.
Rys. 29. Mocowanie do stołu za pomocą podkładek i docisków [7, s. 157].
Rys. 30. Podstawki pryzmowe [opracowanie własne].
Przedmioty do obróbki na tokarkach, szlifierkach do wałków i otworów, są mocowane za pomocą uchwytów (rys. 31, 32), w kłach (rys. 33) lub na trzpieniach (rys. 34, 35).
Rys. 31. Uchwyt tarczowy czteroszczękowy [8, s. 152]. Rys.32. Uchwyt trójszczękowy [4, s. 289].
1 2
3
Rys. 33. Kły: 1) stały, 2) stały z nakiełkiem, 3) obrotowy [13, s. 3 5.2–10)].
Rys. 34. Trzpień stały stoŜkowy [1, s. 911]. Rys. 35. Trzpień krótki z tulejką rozpręŜną: [1, s. 911].
a) mocowanie przedmiotu, b) tulejka rozpręŜna, 1) tulejka, 2) trzpień, 3) nakrętka.
Blachy cienkie, które muszą być frezowane, powinny być łączone po kilka sztuk, obłoŜone od zewnątrz blachami grubszymi i skręcone w szczękach imadła, aby podczas obróbki nie nastąpiło ich uszkodzenie lub wyrwanie.
Blachy do toczenia lub szlifowania średnicy zewnętrznej mogą być skręcone w pakiet na trzpieniu (rys.36a). Blachy do obróbki otworu moŜna zamocować w przyrządzie tulejowym (rys. 36b).
Rys. 36. Mocowanie elementów cienkich do obróbki: a) średnicy zewnętrznej, b) otworu [opracowanie własne].
Podczas szlifowania na szlifierkach do płaszczyzn przedmioty posiadające właściwości magnesowania się moŜna dogodnie mocować przy uŜyciu stołów elektromagnetycznych. Po wykonaniu szlifowania naleŜy przedmioty poddać odmagnesowaniu.
Rys. 37. Uchwyt elektromagnesowy: 1) przedmiot mocowany,2) linie pola magnetycznego, 3) płyta ferromagnetyczna, 4) przekładka diamagnetyczna, 5) rdzeń, 6) cewka, 7) obudowa diamagnetyczna.
[10, s. 86].
Przyrządy słuŜą do łatwiejszego ustawienia połoŜenia przedmiotu obrabianego względem narzędzia. Zaliczamy do nich: podzielnice (rys. 38), stoły pochylne (rys. 39) i stoły obrotowe. Wymienione przyrządy słuŜą do zmiany połoŜenia przedmiotu obrabianego w sposób równomierny.
Rys. 38. Podzielnica [7, s. 292]. Rys. 39. Stół pochylny [2, s. 187].
Stoły frezarek mają rowki teowe do mocowania przedmiotów obrabianych. Materiały obrabiane mocuje się do stołów przy pomocy śrub i łap, zaciska się w imadłach lub mocuje przy pomocy przyrządów jak: stoły obrotowe i pochylne, podzielnice, imadła obrotowo- pochylne. Podzielnice stosuje się do podziału obwodu koła na części.
Stoły obrotowe umoŜliwiają frezowanie części obrabianej po łuku, jeŜeli nie ma moŜliwości wykonania tej operacji metodą toczenia.
Uchwyty do narzędzi
Narzędzia do obróbki umieszcza się bezpośrednio w imakach noŜowych, oprawkach, we wrzecionach obrabiarek- bezpośrednio lub za pomocą tulejek redukcyjnych i trzpieni.
Uchwyty do narzędzi to: imaki (rys. 40) i oprawki do noŜy i frezów oraz uchwyty do wierteł (rys. 41) i tuleje redukcyjne (rys. 44).
Rys. 40. Imak noŜowy [7, s. 250].
Wiertła są mocowane bezpośrednio we wrzecionie wiertarki, pośrednio w tulejkach redukcyjnych (rys. 43) lub w uchwytach do wierteł (rys. 41). Dotyczy to równieŜ rozwiertaków i pogłębiaczy. Wyjmowanie wiertła z wrzeciona wiertarki powinno być wykonywane za pomocą klina (rys. 42).
1 2
Rys. 41. Uchwyty do wierteł: 1) trójszczękowy, Rys. 42. Wybijanie wierteł za pomocą 2) dwuszczękowy [7, s. 155]. klina [7, s. 155].
Rys. 43. Mocowanie wierteł za pośrednictwem tulejki redukcyjnej Rys. 44. Tulejka redukcyjna do wierteł.
[8, s. 170]. [13, s. 3.4.2].
Frezy trzpieniowe mocuje się we wrzecionie frezarki:
− bezpośrednio (rys. 45),
− w oprawkach z tulejkami zaciskowymi (rys. 48),
− poprzez tuleje redukcyjne (rys. 50).
6 1 2 1 6 4 7 5
Rys. 45. Mocowanie frezów we wrzecionie: 1) wrzeciono, 2) głowica frezowa trzpieniowa, 3) tuleja redukcyjna, 4) trzpień frezarski, 5) głowica frezowa nasadzana, 6) śruba, 7) kamień [opracowanie własne].
Frezy nasadzane mocuje się za pomocą wpustu na oddzielnym trzpieniu frezarskim (rys. 46, 49).
1
2
Rys. 46. Trzpień frezarski: 1) długi, 2) uniwersalny wydłuŜony z zabierakiem, [13, s. 3.1.15, 3.1.33].
Rys. 47. Trzpień do frezów nasadzanych [13, s. 3.1.12].
Rys. 48. Oprawka z tulejką spręŜystą do mocowania frezów z chwytem walcowym [13, s. 3.1.19].
Rys. 49. Zamocowanie trzpienia frezarskiego we wrzecionie frezarki wspornikowej poziomej [2, s. 303].
JeŜeli numer stoŜka narzędzia lub trzpienia frezarskiego nie jest zgodny z numerem stoŜka wrzeciona, moŜna zastosować podobnie jak w przypadku wiertarek odpowiednie tulejki redukcyjne (rys. 50).
Rys. 50. Tuleja redukcyjna [13, s. 3.1.10].
Mocowanie narzędzi do szlifowania powinno być wykonane bardzo starannie, poniewaŜ podczas pracy obracają się z duŜą prędkością.
Przed przystąpieniem do mocowania naleŜy sprawdzić, czy tarcza nie jest uszkodzona.
W tym celu naleŜy poddać ściernicę oględzinom zewnętrznym, następnie swobodnie zawieszoną ściernicę badać na dźwięk obstukując ją drewnianym młotkiem. Powinna wydawać czysty dźwięk. Wadliwych ściernic nie wolno mocować.
Otwór w tarczy szlifierskiej musi być dopasowany do czopa wrzeciona, a metalowe obsady muszą być odizolowane od tarczy przekładkami z tektury, skóry lub gumy.
Po obsadzeniu na wałku wrzeciona, tarcza powinna być poddana wywaŜeniu i ostrzeniu, aby uniknąć drgań podczas pracy.
1 2 3 4
Rys. 51. Osadzenie tarcz szlifierskich: 1) na czopie stoŜkowym, 2) na czopie walcowym, 3) na trzpieniu, 4) mocowana klejem [1, s.873].
Rys. 52. Mocowanie kostek szlifierskich w obsadzie szlifierek segmentowych: 1) obsada, 2) kostka szlifierska, 3) klin dociskający [opracowanie własne].
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie narzędzia stosuje się przy toczeniu?
2. W jaki sposób mocuje się narzędzia skrawające w tokarkach?
3. Jak mocuje się przedmioty obrabiane w tokarkach?
4. Jakie narzędzia stosuje się przy wierceniu?
5. W jaki sposób mocuje się narzędzia skrawające w wiertarkach?
6. Jak mocuje się przedmioty obrabiane w wiertarkach?
7. Jakie narzędzia stosuje się przy frezowaniu?
4.3. Obrabiarki do metalu: tokarki, wiertarki, frezarki, szlifierki
4.3.1. Materiał nauczania
Maszyny za pomocą których wykonuje się obróbkę skrawaniem w sposób mechaniczny nazywamy obrabiarkami. Do najczęściej stosowanych obrabiarek naleŜą: tokarki, wiertarki, frezarki i szlifierki.
Tokarki
Toczenie jest najbardziej rozpowszechnionym sposobem obróbki metali metodą skrawania przy uŜyciu obrabiarek zwanych tokarkami. Są one przeznaczone do obróbki powierzchni walcowych zewnętrznych (toczenie) , wewnętrznych (wytaczanie) oraz wiercenia i przecinania, nacinania gwintów. Podczas toczenia ruch obrotowy wykonuje przedmiot obrabiany, a ruch posuwowy – narzędzie.
Rys. 53. Zasada obróbki tokarskiej [7, s. 234].
W zaleŜności od kierunku ruchu posuwowego noŜa względem osi obrotu przedmiotu rozróŜnia się toczenie wzdłuŜne i poprzeczne.
Toczenie wzdłuŜne ma miejsce wówczas, kiedy kierunek posuwu noŜa jest równoległy do osi przedmiotu obrabianego. Przy toczeniu poprzecznym, zwanym planowaniem, kierunek posuwu noŜa jest prostopadły do osi obrotu.
Ze względu na sposób mocowania przedmiotu, tokarki ogólnego zastosowania dzieli się na: kłowe, tarczowe i karuzelowe.
Tokarki kłowe są przeznaczone do przedmiotów długich, które mocuje się do obróbki za pomocą kłów osadzonych w tulei wrzeciona i konika lub w uchwycie i podpiera się kłem konika (rys. 54).
Rys. 54. Widok ogólny tokarki kłowej [8, s. 139].
Konstrukcją nośną tokarki jest łoŜe 6, ustawione na dwóch wspornikach 7 i 8. Spód łoŜa spoczywa w wannie 9, do której ścieka chłodziwo podczas pracy tokarki.
Na jednym końcu łoŜa znajduje się wrzeciennik 1, na drugim konik 5, który moŜna przesuwać po prowadnicach łoŜa, w zaleŜności od długości obrabianego przedmiotu.
Po prowadnicach moŜna równieŜ przesuwać sanie wzdłuŜne suportu 4 wraz z imakiem narzędziowym 3. Tokarka jest napędzana przez silnik, który poprzez przekładnię pasową napędza wrzeciono. Skrzynka posuwu 2 przenosi napęd z wrzeciona na suport.
Skrzynka suportowa moŜe być poruszana przy współpracy koła zębatego z zębatką 11 ręcznie lub mechanicznie, przez włączenie wałka pociągowego 12.
Śruba pociągowa 10 jest uruchamiana przy toczeniu gwintów. Obroty wrzeciona moŜna regulować przy pomocy dźwigni znajdującej się na korpusie wrzeciona. Uruchamianie, zatrzymywanie oraz zmiana kierunku ruchu obrotowego wrzeciona są dokonywane za pomocą dźwigni i wałka 13.
Posuw i głębokość skrawania są ustawiane dźwigniami, które są umieszczone na skrzynce suportu. KaŜda tokarka jest wyposaŜona w wyłączniki bezpieczeństwa, które znajdują się na korpusie wrzeciona i suportu. W razie zagroŜenia, moŜna przez naciśnięcie tego przycisku zatrzymać obroty wrzeciona, a tym samym całą tokarkę.
NóŜ tokarski musi być zamocowany w ten sposób, aby wierzchołek ostrza znajdował się na wysokości kłów. JeŜeli wymiary trzonka nie zapewniają tej wysokości, stosuje się podkładki w postaci blaszek (rys. 55).
Wysunięcie noŜa z imaka nie powinno być większe niŜ 1,5 grubości noŜa (rys. 56).
Rys. 55. Ustawienie wysokości noŜa: a) prawidłowe, Rys. 56. Wysunięcie noŜa: a) prawidłowe, b, c) nieprawidłowe [8, s. 154]. b) nieprawidłowe [8, s. 154].
Na saniach podłuŜnych znajdują się sanie poprzeczne, po których moŜna przesuwać imak wraz z noŜem w głąb materiału obrabianego. Obrotnica umoŜliwia ustawienie imaka noŜowego pod kątem i toczenie stoŜków (rys. 57).
Rys. 57..Toczenie stoŜka przy przesunięciu Rys. 58. Toczenie stoŜka przy przesuniętym koniku
obrotnicy imaka [8, s. 157]. [12, s. 261].
Toczenie powierzchni zewnętrznej w kształcie stoŜka moŜna równieŜ wykonać przez przesunięcie konika o odległość (a) względem osi wrzeciona (wielkość ta jest ograniczona) (rys. 58).
Za pomocą tokarki moŜna wykonywać otwory przy uŜyciu wierteł i rozwiertaków.
Przedmiot obrabiany 1 (rys. 59) naleŜy umieścić w uchwycie trzy- lub cztero szczękowym 3, a narzędzie 2 w tulei konika 4. Otwór moŜe być po wierceniu wstępnym roztaczany za pomocą noŜa na dowolną średnicę.
Rys. 59. Wiercenie otworów za pomocą tokarki: 1) przedmiot obrabiany, 2) wiertło, 3) uchwyt, 4) konik, 5) tulejka redukcyjna [opracowanie własne].
Przedmiot, który trzeba zamocować w kłach tokarki, na obu końcach wałka musi mieć wykonane nakiełki. Typ i wielkość nakiełka dobiera się w zaleŜności od średnicy przedmiotu obrabianego i jego cięŜaru.
1 2
Rys. 60. Nakiełki: 1) zwykły typu A, 2) chroniony typu B [3, s. 104].
Obrabiany wałek musi pokonać siły skrawania. Sposób mocowania przedmiotu na tokarce zaleŜy od jego wymiarów, kształtu i od rodzaju obróbki, jaka ma być wykonana.
Przedmiot zamocowany w kłach musi być wprawiony w ruch przez uchwycenie zabierakiem lub uchwytem szczękowym.
1 2
Rys. 61. Mocowanie przedmiotów długich: 1) w kłach, 2) w uchwycie i podparty kłem [opracowanie własne].
Obróbka blach przy pomocy tokarek dotyczy między innymi toczenia podkładek, kołnierzy, wiercenia otworów, wytaczania duŜych otworów.
Przedmioty krótkie moŜna zamocować w uchwytach tokarskich lub przykręcić śrubami i łapami do tarczy wrzeciona.
Rys. 62. Mocowanie przedmiotu w uchwycie Rys. 63. Mocowanie przedmiotu do tarczy
[opracowanie własne]. [opracowanie własne].
Tokarki tarczowe są przeznaczone do obróbki przedmiotów o duŜych średnicach i małych wysokościach. Pod tarczą znajduje się kanał, który umoŜliwia zamocowanie i obrabianie przedmiotów większych od średnicy tarczy (rys. 64). Przedmioty do obróbki mocuje się najczęściej za pomocą uchwytu cztero-szczękowego. Tokarki tarczowe w większości przypadków pozbawione są konika.
Rys. 64. Tokarka tarczowa [7, s. 266].
Tokarki karuzelowe są przeznaczone do obróbki przedmiotów o duŜych średnicach, małej wysokości oraz duŜym cięŜarze. W odróŜnieniu od omówionych powyŜej, mają pionowy układ wrzeciona, czyli tarcza mocująca przedmiot ułoŜona jest w poziomie (rys. 65).
MoŜliwości obróbkowe tokarek karuzelowych obejmują toczenie zewnętrzne i wewnętrzne, wiercenie i rozwiercanie, toczenie stoŜków i gwintów.
Przedmioty obrabiane mogą być mocowane do stołu za pomocą uchwytów tokarskich lub śrub.
Rys. 65. Tokarka karuzelowa: 1) podstawa, 2) suport roboczy, 3) suporty górne, 4) belka poprzeczna, 5) tarcza ze szczękami do mocowania przedmiotu, 6) stojak, 7) belka górna, 8) pulpit sterowniczy, 9) śruby do przesuwu suportu, 10) imak [3, s. 354].
Po zamocowaniu przedmiotu i narzędzia, naleŜy dobrać parametry skrawania.
Dla obróbki zgrubnej wielkość posuwu przyjmuje się w granicach 0,4 do 3 mm (tab. 2), a dla obróbki dokładnej 0,1 do 0,4 mm na 1 obrót (tab. 3).
W podanych tabelach znajdują się orientacyjne zaleŜności parametrów skrawania dla toczenia wzdłuŜnego stali węglowej o Rm = 750 MPa, noŜami ze stali szybkotnącej, z chłodzeniem.
Tabela 2. Toczenie zgrubne [7, s. 258].
Głębokość skrawania w mm
3 4 5
Posuw
p mm/obr.
Prędkość skrawania v
mm/min
Moc skrawania P
kW
Prędkość skrawania v
mm/min
Moc skrawania P
kW
Prędkość skrawania v
mm/min
Moc skrawania P
kW
0,4 44 2,1 41 2,7 37 3,6
0,5 38 2,2 35 2,8 32 3,7
0,7 30 2,3 28 2,8 26 3,8
1,0 24 2,4 22 2,9 20 4,0
1,4 – – 18 3,0 16 4,1
2 – – – – 13 4,2
Tabela 3. Toczenie dokładne [7, s. 258].
Głębokość skrawania w mm
1,0 1,5 2,0
Posuw
p mm/obr.
Prędkość skrawania v
mm/min
Moc skrawania P
kW
Prędkość skrawania v
mm/min
Moc skrawania P
kW
Prędkość skrawania v
mm/min
Moc skrawania P
kW
0,1 107 0,62 97 0,85 – –
0,15 93 0,73 85 1,0 79 1,2
0,20 85 0,83 77 1,1 71 1,4
0,25 79 0,91 71 1,2 66 1,5
0,30 70 0,93 63 1,3 59 1,6
0,40 – – 52 1,3 40 1,6
Moc silnika tokarki musi być większa od mocy skrawania, gdyŜ część mocy silnika jest zuŜywana na pokonanie oporów wewnętrznych w mechanizmach obrabiarki.
Moc skrawania wynosi od 0,6–0,9 mocy tokarki.
Konserwacja tokarek powinna być przeprowadzana zgodnie z instrukcją smarowania zamieszczoną przez producenta w Dokumentacji Techniczno Ruchowej.
Czynności konserwacyjne maszyny polegają na:
− sprawdzeniu wskaźników olejowych i w razie potrzeby uzupełnienie według tabeli smarowniczej,
− napełnienie punktów smarowania odpowiednim olejem lub smarem w zalecanych odstępach czasu,
− dokładnym czyszczeniu z wiórów i płynu chłodzącego powierzchni trących tokarki oraz posmarowaniu olejem,
− chronieniu punktów smarowania przed zanieczyszczeniami i uszkodzeniem.
Wiertarki
Wiercenie jest to obróbka mechaniczna polegająca na wykonywaniu otworów w przedmiotach za pomocą narzędzi nazywanych wiertłami (rys. 66).
Rys. 66. Powstawanie wiórów podczas wiercenia [9, s.52].
Maszyny przeznaczone do wiercenia to wiertarki. Do najczęściej uŜywanych wiertarek ogólnego przeznaczenia naleŜą wiertarki stołowe(rys. 67) i stojakowe (kadłubowe) (rys. 68).
Rys. 67. Wiertarka stołowa 1) silnik elektryczny Rys. 68. Wiertarka kadłubowa [7, s. 276].
2) napędowy, 3) wrzeciennik, 4) dźwignia, 5) zębatka, 6,7) koła pasowe, 8) uchwyt do mocowania wiertła, 9) stół wiertarski [7, s.151].
Wiertarka stołowa przymocowana jest do stołu warsztatowego i słuŜy do wykonywania otworów o nieduŜych średnicach. Silnik 1 przez przekładnię pasową 2 napędza wrzeciono 3.
Obroty wrzeciona moŜna regulować przez ustawienie odpowiedniego przełoŜenia na kołach pasowych stopniowanych (6, 7). Ruch posuwowy wiertła uzyskuje się przewaŜnie ręcznie dźwignią (4), poprzez zębatkę (5).
Wiertarki kadłubowe przeznaczone są do obróbki otworów o większych średnicach.
Pionowy kadłub wiertarki ma w górnej części silnik elektryczny, który poprzez przekładnię napędza wrzeciono. Wrzeciennik moŜe się przesuwać po prowadnicach w pionie. Dźwignia ręczna słuŜy do uruchamiania obrotów wrzeciona i do ręcznego posuwu wiertła. Stół moŜe być podnoszony i opuszczany w dół przy pomocy korby. Posuw wiertła moŜe odbywać się w sposób mechaniczny lub ręczny za pośrednictwem przekładni. Ruch roboczy i posuwowy wykonuje narzędzie osadzone w otworze wrzeciona.
Obroty wrzeciona i posuwy wiertła moŜna regulować według parametrów właściwych dla danej wiertarki, przy uwzględnieniu rodzaju materiału obrabianego i narzędzia.
Wiertarek nie naleŜy przeciąŜać, to znaczy nie naleŜy stosować parametrów większych niŜ określa to Dokumentacja Techniczno Ruchowa. W przeciwnym przypadku moŜe nastąpić uszkodzenie mechanizmów wiertarki, narzędzia lub obrabianego przedmiotu.
Przed przystąpieniem do wiercenia naleŜy przedmiot zamocować tak, aby podczas wiercenia nie ulegał przemieszczeniu. Podczas wiercenia małych otworów przedmiot moŜna przytrzymywać w imadle ręcznym (rys. 69). Przedmioty większe naleŜy umieszczać w imadle maszynowym (rys. 70) lub przykręcać do stołu bezpośrednio lub za pomocą przyrządów i uchwytów.
Rys. 69. Mocowanie przedmiotu w imadle ręcznym [7, s. 156].
Rys. 70. Mocowanie w imadle [7, s. 156]. Rys. 71. Mocowanie w imadle kątowym [7, s. 156].
Przedmioty duŜe i cięŜkie nie muszą być podczas wiercenia mocowane.
W czasie wiercenia otworów przelotowych moŜna uszkodzić stół wiertarki. Aby temu zapobiec, przedmiot wiercony umieszcza się na jednakowych i równoległych podkładkach.
Wiercenie otworów nieprzelotowych, czyli o określonej głębokości, wykonuje się najczęściej na wiertarkach z posuwem mechanicznym, które mają urządzenie do nastawiania określonej głębokości wiercenia. Po osiągnięciu zadanej głębokości następuje wyłączenie posuwu mechanicznego.
Tabela 4. Szybkości skrawania (v) i wartości posuwów (p) podczas wiercenia wiertłami krętymi [7, s. 158].
Wiertła ze stali węglowej Wiertła ze stali szybkotnącej
Średnica wiertła [mm]
Wiertła ze stali węglowej
Wiertła ze stali szybkotnącej
1–15 15–40 1–15 15–40
Materiał Stal miękka
v [m/min] p [mm/ obr.] p [mm/ obr.]
Stal miękka 16 25 0,05–0,1 0,15–0,2 0,05–0,2 0,25–0,3
Stal średnia 14 20 0,05–0,1 0,15–0,2 0,05–0,2 0,25–0,3
Stal twarda 10 15 0,05–0,1 0,15–0,2 0,05–0,2 0,25–0,3
śeliwo 250 14 20 0,05–0,1 0,15–0,2 0,05–0,2 0,25–0,3
Mosiądz 14–8 25–40 0,05–0,175 0,2–0,225 0,05–0,25 0,25–0,35
Aluminium 30 40 0,05–0,175 0,2–0,225 0,05–0,25 0,25–0,35
Po zamocowaniu przedmiotu naleŜy ustawić optymalne parametry wiercenia jak: ilość wierceń (wiercenie, powiercanie, rozwiercanie, pogłębianie), obroty wrzeciona, posuw, rodzaj chłodziwa.
Średnice otworów podczas kolejnych etapów wiercenia podane są w odpowiednich normach lub poradnikach.
Konserwacja wiertarek obejmuje czynności zmniejszające zuŜycie części obrabiarki i umoŜliwia jej normalne uŜytkowanie. Powinna być przeprowadzana zgodnie z instrukcją smarowania zamieszczoną przez producenta w Dokumentacji Techniczno Ruchowej.
Czynności konserwacyjne wiertarek obejmują:
− smarowanie zgodnie z instrukcją smarowania,
− utrzymanie wiertarki w czystości, a w szczególności stoŜka wrzeciona i prowadnic,
− dociąganie śrub i nakrętek.
Frezarki
Frezowanie jest jednym z rodzajów obróbki skrawaniem mającym zastosowanie między innymi do obróbki płaszczyzn (rys. 72), rowków i powierzchni kształtowych (rys. 73).
1 2 3
Rys. 72. Frezowanie płaszczyzn frezem: 1) walcowym, 2) walcowo-czołowym, 3) głowicą frezową [8, s. 182].
1 2 3 4 5 6
Rys. 73. Frezowanie rowków frezem: 1, 2) tarczowym, 3) palcowym, 4) trzpieniowym tarczowym, 5) kątowym, 6) kątowym dwustronnym [8, s. 182].
Ze względu na konstrukcję rozróŜnia się frezarki wspornikowe i bezwspornikowe.
Frezarki wspornikowe (rys. 74) dzieli się na poziome zwykłe, poziome uniwersalne i pionowe. Frezarki poziome mają poziomo ustawioną oś wrzeciona 1. Przedmiot zamocowany na stole 2 moŜe się przesuwać w trzech kierunkach wzajemnie prostopadłych.
Wspornik 3 moŜe się podnosić lub opuszczać za pomocą śruby 4. Frezarki poziome uniwersalne mają moŜliwość obrotu przedmiotu o pewien kąt, dzięki obrotnicy 5. We frezarkach pionowych oś wrzeciona jest ustawiona pionowo.
a) b) c)
Rys. 74. Typy frezarek wspornikowych: a) pozioma, b) pozioma uniwersalna, c) pionowa 1) oś wrzeciona, 2) stół, 3) wspornik, 4) śruba, 5) obrotnica [9, s.89].
Frezarki bezwspornikowe (rys. 75) odznaczają się duŜą sztywnością, gdyŜ ich stół wspiera się na nieruchomym łoŜu. Są budowane jako jednostojakowe lub bramowe.
Stół frezarek bezwspornikowych 1 wykonuje ruch tylko w kierunku wzdłuŜnym, a wrzeciennik 2 wraz z narzędziem ma moŜliwość dosuwania się w kierunku płaszczyzny obrabianej. W niektórych przypadkach konstrukcja pozwala na obrót wrzeciona o pewien kąt.
Są to frezarki przeznaczone do obróbki duŜych i cięŜkich przedmiotów.
a) b)
Rys. 75. Frezarki bezwspornikowe: a) jednostojakowa, b) bramowa, 1) stół, 2) wrzeciono, 3) korpus, 4) silnik [11, s. 716].
Rys. 76. Mocowanie przedmiotów a) do stołu, b) w imadle, c) w podzielnicy, 1) przedmiot obrabiany, 2) frez, 3) mocowanie, 4) stół [7, s. 292].
Rys. 77. Mocowanie przedmiotu pod kątem [11, s. 725].
Doboru freza naleŜy dokonać w zaleŜności od wielkości przedmiotu obrabianego, rodzaju obróbki, rodzaju materiału obrabianego i jego twardości. Najczęściej wykonywaną obróbką przez frezowanie jest frezowanie płaszczyzn. Do tego celu uŜywa się frezów walcowych, walcowo-czołowych i głowic frezowych (rys. 76). Do frezowania rowków stosuje się frezy tarczowe lub trzpieniowe.
Do obróbki zgrubnej oraz materiałów miękkich stosuje się frezy o małej liczbie zębów.
Frezy o większej liczbie zębów stosuje się do obróbki materiałów twardych, kruchych i do obróbki wykańczającej.
Tabela 5. Średnice freza dla danej szerokości i głębokości frezowania [11, s. 730].
Rodzaj freza mm
Głębokość frezowania mm
Szerokość frezowania mm
Średnica freza mm
Frezy walcowe
do 5 8 10
do 70 90 100
60 do 75 90 do 100 110 do 130
Frezy walcowo-czołowe i głowice frezowe
do 4 6 do 8, 10
do 40 i 60 do 90, 120, 180 do 250, 350
50 do 75 110 do 130, 150 200, 300, 400 do 500
Warunki skrawania w przypadku frezowania to: szybkość frezowania, posuw, głębokość frezowania i liczba zębów freza czyli ilość krawędzi skrawających.
Szybkość frezowania określa się zwykle w m/min. ZaleŜy ona od średnicy freza i od obrotów wrzeciona.
Posuw przy frezowaniu określa się w mm/min (posuw minutowy) lub w mm/1 ząb freza.
Parametry skrawania i rodzaj freza dobiera się indywidualnie dla danego przedmiotu (tabele 5, 6, 7). Przy frezowaniu zgrubnym, głębokość skrawania moŜe wynosić od 3 do 6 mm. Przy frezowaniu wykańczającym, gdy zaleŜy nam na dokładności wykonania i gładkości powierzchni, głębokość skrawania powinna być mniejsza od 1 mm.
Tabela 6. Orientacyjne szybkości skrawania (m/ min) frezami ze stali szybkotnącej i głowicami frezowymi z płytkami z węglików [11, s. 739].
Rodzaj freza Materiał obrabiany HB Rm
MPa walcowe walcowo-
czołowe trzpieniowe głowice frezowe
Stal St5 140 500 16–24 18–28 18–28 120–200
180 650 16–22 18–25 18–25 100–160
220 750 14–20 16–24 16–23 80–120
Stal stopowa
290 1000 11–18 12–20 12–20 40–70
Mosiądz 70 150 30–50 40–60 40–60 150–200
Aluminium 35 140 250–300 300–400 300–400 800–1000
Tabela 7. Wartości orientacyjne posuwów na 1 ząb (mm/ząb) dla frezów ze stali szybkotnącej (przy frezowaniu przeciwbieŜnym) i dla głowic frezowych z płytkami z węglików [11, s. 740].
Materiał obrabiany HB Rm
MPa walcowe walcowo-
czołowe trzpieniowe głowice frezowe
Stal St5 140 500 0,20 0,25 0,05 0,05
180 650 0,15 0,20 0,03 0,10
220 750 0,10 0,15 0,03 0,08
Stal stopowa
290 1000 0,08 0,10 0,03 0,06
Mosiądz 70 150 0,20 0,25 0,05 0,12
Aluminium 35 140 0,15 0,20 0,05 0,10
Konserwacja frezarki obejmuje czynności zmniejszające tempo procesu zuŜycia elementów frezarki, zapewnia normalne jej uŜytkowanie i polega na:
− smarowaniu zgodnie z instrukcją smarowania,
− utrzymaniu maszyny w czystości a w szczególności tych części, od których zaleŜy dokładność pracy jak: prowadnice, kliny regulacyjne stołu i sań,
− ochronie przed porysowaniem części trących, szczególnie prowadnic, z których wióry naleŜy usuwać zmiotką.
Szlifierki
Szlifowaniem nazywa się obróbkę skrawaniem, w której narzędziem skrawającym jest ściernica. Szlifowanie stosuje się do zdzierania warstwy o niewielkiej grubości z powierzchni przedmiotów kutych, walcowanych, odlewanych oraz do obróbki wykańczającej przedmiotów.
Szlifowanie umoŜliwia obróbkę materiałów bardzo twardych, których skrawanie innymi metodami jest niemoŜliwe.
Szlifierką nazywa się obrabiarkę do szlifowania metali lub innych materiałów.
W zaleŜności od kształtu powierzchni szlifowanej rozróŜnia się szlifierki do wałków, (rys. 78) otworów (rys. 80) i płaszczyzn (rys. 82).
Szlifierki do wałków
Podczas szlifowania wałków przedmiot mocuje się w kłach wrzeciennika i konika (rys. 79) lub w uchwycie szczękowym. Wrzeciono nadaje przedmiotowi ruch obrotowy za pośrednictwem zabieraka lub uchwytu. Ściernica jest zamocowana na drugim wrzecionie i równieŜ wykonuje ruch obrotowy z duŜo większą prędkością.
Rys. 78. Szlifierka do wałków [7, s. 299].
Rys. 79. Zasada pracy szlifierki kłowej [3, s. 181].
Prędkości obwodowe w zaleŜności od właściwości ściernicy wynoszą 25–40 m/s, a przy szlifowaniu wysokowydajnym nawet 80–100 m/s.
Wartość posuwu wzdłuŜnego zaleŜy od głębokości szlifowania, szerokości ściernicy, sztywności przedmiotu obrabianego oraz wymaganej gładkości i dokładności obróbki.
Posuwem wzdłuŜnym ściernicy jest przesunięcie tarczy wzdłuŜ osi obrotu przedmiotu przypadające na jeden obrót przedmiotu. Posuw wzdłuŜny nie moŜe być większy niŜ szerokość ściernicy.
Podczas szlifowania zgrubnego przedmiotu o średnicy do 20mm, wartość posuwu wzdłuŜnego przyjmuje się jako 0,3 do 0,5 szerokości ściernicy (p = 0,3–0,5 H), dla wałków o średnicy powyŜej 20 mm: p = 0,7 – 0,85 H.
W szlifowaniu wykończającym dokładnym wartość posuwu wzdłuŜnego przyjmuje się p = 0,2–0,3 H niezaleŜnie od średnicy przedmiotu.
Głębokość przy szlifowaniu zgrubnym g = 0,005–0,06 mm, a przy szlifowaniu dokładnym – mniejsze.
Szlifierki do otworów
Szlifierki do otworów róŜnią się od szlifierek do wałków konstrukcją wrzeciona szlifierskiego (rys. 80). Tarcza ścierna zamocowana jest na końcu przedłuŜki osadzonej we wrzecionie i wykonuje główny ruch obrotowy.
Rys. 80. Szlifierka do otworów: 1) łoŜe, 2) wrzeciennik, 3) stół, 4) suport, 5) ściernica, 6) przyrząd do wyrównywania tarczy [9, s. 105].
Przedmiot obrabiany mocuje się w uchwycie szczękowym wrzeciennika, najczęściej samocentrującym.
Ruch obrotowy wykonuje przedmiot obrabiany, natomiast wrzeciono wraz ze ściernicą ruch posuwowo-obrotowy (rys. 81).
Rys. 81. Szlifowanie otworu [2, s. 185].
Podczas szlifowania wewnętrznego średnica ściernicy jest ograniczona wymiarami otworu szlifowanego i nie moŜe być od niego większa. Dla uzyskania właściwej prędkości skrawania, obroty wrzeciona muszą być bardzo duŜe ze względu na małe średnice ściernic.
W praktyce nie uzyskuje się odpowiednio wysokich obrotów wrzeciona, stąd szlifowanie otworów o małych średnicach wykonuje się przy małych prędkościach skrawania.
Posuw wzdłuŜny (p) wynosi 0,2 do 0,8 szerokości ściernicy (p = 0,2–0,8 H), a głębokość skrawania dla stali niehartowanej g = 0,005–0,0075 mm/2·skoki (tam i powrót).
Prędkość obwodowa dla mniejszych średnic otworów i duŜych głębokości skrawania wynosi około 20 m/min, a przy większych średnicach (ponad 100 mm) i małej głębokości skrawania prędkość obwodowa wynosi około 100 m/min.
Szlifierki do płaszczyzn
Rys. 82. Szlifierka wzdłuŜna do szlifowania płaszczyzn: 1) łoŜe, 2) stół, 3) ściernica, 4) wrzeciennik narzędziowy, 5) skrzynka mechanizmów sterujących [11, s. 792].
Szlifierki do płaszczyzn przeznaczone są do szlifowania płaskich powierzchni zewnętrznych. Dzieli się je na obwodowe, w których szlifowanie odbywa się obwodem ściernicy i czołowe, w których szlifowanie odbywa się czołem ściernicy.
1 2
Rys. 83. Szlifierki karuzelowe do szlifowania płaszczyzn: 1) obwodem ściernicy, 2) czołem ściernicy [12, s. 429].
Obydwa typy szlifierek wykonuje się jako wzdłuŜne, w których stół wykonuje ruch postępowo-zwrotny (rys. 82), albo karuzelowe (rys. 83), ze stołem wykonującym ruch obrotowy. Mogą mieć one oś wrzeciona ustawioną poziomo lub w pionie.
Rys. 84. Szlifowanie obwodowe [3, s. 186].
Szlifowanie płaszczyzn obwodem ściernicy (rys. 84) wykonywane jest za pomocą ściernic tarczowych płaskich (rys. 25).
Podczas szlifowania obwodem ściernicy, powierzchnia styku tarczy z materiałem obrabianym jest mała, stąd mniejsze są siły skrawania i mniej wydziela się ciepła.
Szlifowanie obwodowe jest mało wydajne i stosuje się go wtedy, gdy:
− przedmiot jest mało sztywny,
− chce się uniknąć przegrzania powierzchni,
− wymagana jest duŜa dokładność obróbki.
Parametry dla szlifowania zgrubnego obwodem ściernicy wynoszą: głębokość skrawania g = 0,015–0,06 mm, posuw poprzeczny 0,4–0,7 szerokości ściernicy H (p = 0,4–0,7 H), prędkość posuwu wzdłuŜnego wynosi 5–40 m/min. Podczas szlifowania dokładnego g = 0,005–0,01 mm, p = 0,25–0,35 H, prędkość posuwu wzdłuŜnego wynosi vf = 15–20 m/min.
Rys. 85. Szlifowanie czołowe [3, s. 186].
Szlifowanie czołem narzędzia ściernego (rys. 85) odbywa się ściernicami garnkowymi (rys. 25) lub segmentowymi (rys. 52). Przy szlifowaniu czołowym powierzchnia styku ściernicy z materiałem jest znacznie większa niŜ przy szlifowaniu obwodowym, co powoduje znaczne siły skrawania i wydzielanie się duŜej ilości ciepła.
Szlifowanie obwodowe wymaga sztywnego zamocowania przedmiotu i obfitego chłodzenia.
Parametry skrawania dla szlifowania zgrubnego wynoszą g = 0,02–0,4 mm i prędkość posuwu wzdłuŜnego vf = 1,5–12 m/min, przy szlifowaniu dokładnym g = 0,005–0,01 mm, vf = 2–3 m/min.
Szlifierka stołowa dwutarczowa jest stosowana powszechnie do niezbyt dokładnego ostrzenia narzędzi skrawających oraz do róŜnych drobnych robót w warsztacie blacharskim lub ślusarskim. Ściernice umieszczone są bezpośrednio na wale silnika w osłonach metalowych chroniących pracownika od powstających przy szlifowaniu iskier.
Rys. 86. Szlifierka stołowa dwutarczowa [6, s. 281]. Rys. 87. Ostrzenie narzędzi [9, s. 86].
Konserwacja szlifierek powinna być przeprowadzona zgodnie z instrukcją smarowania zamieszczoną przez producenta w Dokumentacji Techniczno Ruchowej.
Czynności konserwacyjne maszyny polegają na:
− sprawdzeniu wskaźników olejowych i w razie potrzeby uzupełnienie według tabeli smarowniczej,
− dokładnym czyszczeniu z pyłu i płynu chłodzącego powierzchni prowadnic szlifierki, (zabrania się czyszczenia spręŜonym powietrzem),
− zabezpieczaniu punktów smarowania przed zanieczyszczeniami.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie tokarki stosuje się do obróbki blach lub przedmiotów płaskich?
2. Z jakich podstawowych zespołów składa się tokarka?
3. Jak działa tokarka?
4. Jakie operacje moŜna wykonywać na tokarce?
5. Na czym polega zorganizowanie stanowiska do toczenia?
6. Na czym polega konserwacja tokarki?
7. Jakie wiertarki stosuje się do wiercenia blach?
8. Jak zbudowana jest wiertarka?
9. Jak działa wiertarka?
10. Jakie operacje moŜna wykonywać na wiertarce?
11. Na czym polega zorganizowanie stanowiska do wiercenia?
12. Jakie frezarki stosuje się do obróbki blach i przedmiotów płaskich?
13. Na czym polega konserwacja wiertarki?
14. Z jakich podstawowych zespołów składa się frezarka?
15. Jak działa frezarka?
16. Jakie są podstawowe rodzaje frezarek?
17. Jakie operacje moŜna wykonywać na frezarce?
18. Na czym polega zorganizowanie stanowiska frezowania?
19. Jakich narzędzi uŜywa się do frezowania?
20. Jak mocuje się narzędzia do frezowania?
21. Na czym polega konserwacja frezarki?
22. Jakie szlifierki stosuje się do szlifowania blach i przedmiotów płaskich?
23. Jak działają szlifierki do wałków?
24. Jak działają szlifierki do otworów?
25. Jak działają szlifierki do płaszczyzn?
26. Jakie operacje moŜna wykonywać na szlifierce?
27. Na czym polega zorganizowanie stanowiska do szlifowania?
28. Na czym polega konserwacja szlifierki?
4.4. Bezpieczeństwo i higiena pracy na stanowiskach z obróbką skrawaniem
4.4.1. Materiał nauczania
Główne zagroŜenia bezpieczeństwa i higieny pracy podczas wykonywania robót obróbki skrawania, wynikają z niebezpieczeństwa skaleczenia się ostrymi krawędziami, niewłaściwego posługiwania się narzędziami i maszynami oraz nieprzestrzegania ogólnych zasad higieny pracy.
Bardzo waŜną sprawą jest uŜywanie odzieŜy ochronnej zgodnej z tabelą odzieŜową dla zawodu blacharza i stanowiska roboczego (ubranie dwuczęściowe, kombinezon, obuwie, nakrycie głowy) oraz środków ochrony osobistej (okulary, ochronniki uszu).
Aby wyeliminować zagroŜenia musisz przestrzegać następujących zasad:
Przed rozpoczęciem pracy
− właściwie zaplanować i zorganizować stanowisko pracy,
− przed uŜyciem maszyn i urządzeń zapoznać się z instrukcją obsługi,
− sprawdzić, czy obrabiarka jest uziemiona,
− sprawdzić, czy wirujące części obrabiarki mają załoŜone osłony,
− sprawdzić przed kaŜdym uŜyciem, czy narzędzia oraz elektronarzędzia i przewody zasilające nie mają uszkodzeń.
W czasie pracy
− uŜywać ostrych i sprawnych narzędzi,
− uŜywać sprawnych maszyn i urządzeń,
− prawidłowo posługiwać się narzędziami i sprzętem,
− pracować w ubraniu roboczym ściśle opiętym, pozapinanym,
− włosy powinny być zabezpieczone nakryciem tak, aby nie mogły być pochwycone przez obracające się elementy maszyny,
− nie czyścić maszyny podczas ruchu,
− nie dokonywać jakiejkolwiek naprawy, regulacji lub smarowania podczas pracy silników i mechanizmów obrabiarki,
− stosować osłony na części wirujące i przekładnie oraz utrzymywać je w dobrym stanie,
− oczy chronić przed wiórami uŜywając okularów ochronnych,
− nie obsługiwać wiertarki i innych maszyn wirujących w rękawicach lub opatrunkach na dłoniach,
− uŜywać prawidłowego oświetlenia stanowiskowego,
− uŜywać maszyn i urządzeń elektrycznych zabezpieczonych przez uziemienie,
− nie naprawiać urządzeń elektrycznych,
− zabrania się otwierania szaf sterowniczych i manipulowania przy urządzeniach elektrycznych,
− zachować porządek w miejscu pracy i uŜywać sprzętu ochronnego,
− przestrzegać przepisów bezpieczeństwa przeciwpoŜarowego,
− obrabiane przedmioty naleŜy mocować pewnie i prawidłowo, aby nie zostały wyrwane w czasie obróbki,
− nie dotykać w czasie ruchu obrabianego przedmiotu ani innych wirujących części,
− nie dopuścić do tego, aby w obrębie obsługi znajdowały się jakiekolwiek przedmioty utrudniające swobodę ruchów i operatywność obsługującego,
