4.2. Ręczna i maszynowa obróbka skrawaniem 4.2.1. Materiał nauczania
W zaleŜności od stopnia zmechanizowania ruchów roboczych wyróŜnia się trzy rodzaje obróbki skrawaniem:
− obróbkę ręczną, wykonywaną za pomocą narzędzi, których ruch główny i posuwowy jest uzyskiwany za pomocą mięśni człowieka,
− obróbkę ręczno-maszynową, wykonywaną narzędziami, których ruch główny jest wywołany urządzeniami mechanicznymi, a ruch posuwowy – ręcznie przez człowieka,
− obróbkę maszynową, w której ruch główny i posuwowy narzędzia jest wywoływany mechanicznie.
WyróŜnia się następujące rodzaje ręcznej obróbki skrawaniem: piłowanie, przecinanie piłką, cięcie, ścinanie i wycinanie, skrobanie, nawiercanie, wiercenie, rozwiercanie, pogłębianie, frezowanie, gwintowanie, szlifowanie, docieranie i polerowanie. Oprócz wymienionych rodzajów obróbki skrawaniem wyróŜnia się obróbkę ręczną, do której zalicza się: trasowanie, prostowanie, gięcie, nawijanie spręŜyn, a nawet nitowanie.
WyposaŜenie i organizacja stanowiska
Sposób przygotowania stanowiska pracy np. ślusarza, narzędzi roboczych, przyrządów pomiarowych dokumentacji i materiałów nazywa się organizacją stanowiska pracy. Na stanowisku pracy powinny znajdować się tylko te materiały, narzędzia i dokumentacja, które są potrzebne do wykonania danej pracy. Przykładowe wyposaŜenie stanowiska pracy, rozmieszczenie narzędzi przedstawia rysunek 18.
Rys. 18. Rozmieszczenie narzędzi na stanowisku pracy [5, s. 10]
Na stanowisku, na którym istnieje niebezpieczeństwo poŜaru powinny znajdować się środki do jego gaszenia.
Trasowanie – polega na przeniesieniu wymiarów z rysunku wykonawczego na półwyrób, w celu wyznaczenia na jego powierzchni obrysu przedmiotu, środków i okręgów kół, osi symetrii, obrysów warstw przeznaczonych do obróbki itp.
RozróŜnia się dwa rodzaje trasowania:
− trasowanie płaskie (na płaszczyźnie),
− trasowanie przestrzenne.
Trasowanie płaskie polega na wyznaczeniu elementów geometrycznych na powierzchni płaskiej zgodnie z zasadami rysunku technicznego.
Trasowanie przestrzenne polega na wyznaczeniu osi, środków i okręgów kół, warstw przewidzianych do obróbki na półwyrobach w postaci brył.
Do trasowania niezbędne są specjalne przyrządy i narzędzia traserskie przedstawione na rysunku nr 19 oraz przyrządy podtrzymujące przedstawione na rysunku nr 20.
Przed przystąpieniem do trasowania naleŜy:
− sprawdzić, czy materiał wyjściowy, na którym ma być wykonany rysunek traserski jest naleŜycie oczyszczony i nie ma wad materiałowych,
− dokładnie zapoznać się z rysunkiem wykonawczym przedmiotu,
− wybrać podstawowe bazy, wg których przedmiot powinien być wymiarowany,
− dobrać odpowiedni sprzęt traserski,
− pokryć trasowane powierzchnie farbą traserską.
Trasowanie wykonuje się przewaŜnie wg rysunku lub wzornika. Po wykonaniu czynności wstępnych najpierw trasuje się wszystkie linie poziome, a potem pionowe i inne, oraz środki otworów. Wyznaczone linie napunktowuje się znacząc punkty w odległości 10÷100 mm zaleŜnie od długości wytrasowanych linii, na łukach i okręgach zaznacza się punkty w odległości 5÷10 mm. Podstawowe narzędzia i przyrządy traserskie przedstawia rysunek 19 i 20.
Rys. 19 Podstawowe narzędzia traserskie [20, s. 191]
Rys. 20. Przyrządy traserskie do ustawienia przedmiotów trasowanych [17, s. 31]
Cięcie metali
Cięcie metali piłką stosuje się wówczas, gdy powierzchnia czołowa nie powinna być uszkodzona. Cięcie wykonuje się piłką ręczną przedstawioną na rysunku 21.
Rys. 21. Piłka ręczna do metali: 1 – oprawka, 2 – uchwyt stały, 3 – rękojeść, 4 – uchwyt przesuwny, 5 – prowadnica, 6 – brzeszczot, 7 - kołeczki [1, s. 90]
W zaleŜności od twardości przecinanego materiału naleŜy dokonać doboru brzeszczotu. Do cięcia materiałów twardych podziałka brzeszczotu powinna być mała, wraz ze spadkiem twardości ciętych materiałów podziałka brzeszczotu powinna wzrastać. Przedmioty do cięcia mocuje się sztywno w imadle a linia cięcia powinna znajdować się blisko szczęk imadła.
Cięcie metali noŜycami stosowane jest do cięcia blach o róŜnej grubości. Podczas cięcia pracują dwa noŜe, z których jeden najczęściej jest nieruchomy. Ciecie metali noŜycami wykonuje się za pomocą: noŜyc ręcznych, dźwigniowych, krąŜkowych oraz noŜyc gilotynowych. Przykład cięcia z wykorzystaniem noŜyc krąŜkowych przedstawia rysunek 22.
Rys. 22. Cięcie metali noŜycami krąŜkowymi: a) zasada cięcia po linii prostej, b) zasada cięcia po okręgu[5, s. 42]
Gięcie materiałów metalowych ma na celu nadanie materiałowi kształtów zaokrąglonych lub ukształtowanie go według określonych kątów wzdłuŜ linii łamanej. Podczas gięcia w materiale zachodzą odkształcenia plastyczne: warstwy zewnętrzne są rozciągane, warstwy wewnętrzne są ściskane. Środkowa warstwa materiału, tzw. strefa obojętna, nie ulega ani rozciąganiu ani ściskaniu. Grubość materiału podczas gięcia nie ulega zmianie. Długość materiału wejściowego do gięcia musi być równa długości warstwy obojętnej w wygiętym przedmiocie. Wzory do obliczania długości materiałów wejściowych do gięcia przestawia tablica 2.
Tablica 2. Długości materiału wyjściowego do gięcia
Podczas gięcia naleŜy kierować się następującymi zasadami:
− Materiał naleŜy giąć zawsze w poprzek włókien. O ile trzeba zginać materiał w kilku płaszczyznach, naleŜy tak wyznaczyć zarys giętego przedmiotu, aby kierunek gięcia był skośny do kierunku włókien.
− Wewnętrzny promień gięcia zaleŜy od rodzaju giętego materiału: im bardziej twardy jest gięty materiał, tym większy musi być wewnętrzny promień gięcia i odwrotnie.
Orientacyjnie przyjmuje się, Ŝe promień wewnętrzny musi być większy, a co najmniej równy podwójnej grubości giętego materiału (r≥2g).
Gięcie wykonywane jest na zimno lub gorąco. Gięcie na zimno stosuje się do materiałów o grubości do 5 mm. W praktyce warsztatowej spotykamy się z gięciem: płaskowników, blach, rur oraz drutu.
Gięcie płaskowników wykonuje się najczęściej w szczękach imadła a grubszych płaskowników oraz prętów na gorąco, w specjalnych prasach ręcznych śrubowych i dźwigniowych.
Gięcie blachy cienkiej wykonuje się ręcznie w szczękach imadła lub maszynowo na maszynach zwanych krawędziarkami.
Gięcie rur przeprowadza się w przyrządzie rolkowym. Przed przystąpieniem do gięcia rurę naleŜy wypełnić suchym piaskiem, kalafonią aby uniknąć odkształceń w miejscu gięcia.
Podczas gięcia rury ze szwem naleŜy tak ustalić kierunek gięcia, aby szew znalazł się w warstwie obojętnej.
Gięcie drutu wykonuje się ręcznie za pomocą szczypiec okrągłych lub płaskich.
Prostowanie materiałów metalowych ma na celu usunięcie przypadkowych zniekształceń, które mogą powstać podczas transportu, niewłaściwego składowania lub obróbki. MoŜe być wykonywane na zimno lub na gorąco, ręcznie i mechanicznie.
Prostowanie moŜna wykonać w imadle, na kowadle, płycie lub prasie. Ręcznie materiał prostuje się młotkami ślusarskimi o przekroju okrągłym lub prostokątnym. Metale nieŜelazne prostuje się za pomocą młotków miedzianych, mosięŜnych, ołowianych lub drewnianych. Nie prostuje się przedmiotów wykonanych z Ŝeliwa. Przedmioty hartowane moŜna prostować, lecz z zachowaniem szczególnej ostroŜności, bez gwałtownych i mocnych uderzeń, poniewaŜ mogą one spowodować pęknięcie prostowanego materiału. W praktyce warsztatowej spotykamy się z prostowaniem: płaskowników, prętów, wałków, blach.
Prostowanie płaskowników i prętów wykonuje się na płycie lub kowadle. Układa się je wypukłością ku górze i uderza młotkiem w miejsca najbardziej wypukłe. W miarę zmniejszania się wykrzywienia, uderzenia młotkiem powinny być słabsze. Pod koniec prostowania płaskownik lub pręt naleŜy obracać o kąt 1800, aby zapobiec jego wygięciu w drugą stronę. W końcowej fazie prostowania pręta okrągłego, naleŜy obracać go wokół osi. Grube pręty prostuje się przewaŜnie na prasie, po uprzednim podgrzaniu wykrzywionego miejsca.
Prostowanie wałków odbywa się na specjalnie przeznaczonej do tego celu prasie wyposaŜonej w przyrząd kłowy (rysunek 23), umoŜliwiający sprawdzenie bicia promieniowego prostowanego wałka.
Prostowanie blach jest trudne, wymaga duŜej wprawy i doświadczenia warsztatowego.
Odkształcenie blachy polega na tym, Ŝe staje się ona cieńsza w miejscu odkształconym.
Zlikwidować je moŜna przez „ wciągnięcie ” blachy wokół wypukłości. W tym celu naleŜy ułoŜyć blachę na płycie wypukłością ku górze i uderzać młotkiem dookoła wypukłości, rozpoczynając od brzegów blachy. Uderzenia w tych miejscach powinny być najsilniejsze.
W miarę przybliŜania się do środka wypukłości siłę uderzeń naleŜy zmniejszyć. Schemat uderzeń przedstawia rysunek 24.
Rys. 24. Prostowanie i sprawdzanie prostoliniowości wałków [6, s. 52]
Blachy i taśmy moŜna prostować mechanicznie za pomocą walców lub na prasach za pomocą dwóch płyt – rysunek 25.
Rys. 25. Prostowanie blach [6, s. 52]
Piłowanie metali jest obróbką metali za pomocą pilnika, polegającą na usunięciu z obrabianego przedmiotu nadmiaru materiału i nadaniu mu odpowiedniej gładkości.
Piłowanie stosuje się :
− do usuwania zadziorów w procesie produkcyjnym,
− do dopasowywania części w montaŜu i remontach maszyn,
− do usuwania zbędnego materiału, np. z odlewów, odkuwek,
− podczas wykonywania jednostkowych prac.
PoniewaŜ piłowanie jest operacją bardzo pracochłonną, więc stosuje się małe naddatki na piłowanie w granicach 0,5÷1,5 mm. RozróŜnia się piłowanie zgrubne i dokładne.
Pilnik jest to narzędzie skrawające o duŜej liczbie ostrzy, składające się z części roboczej i uchwytu osadzonego w drewnie – rysunek 26.
Rys. 26. Budowa pilnika [5, s. 51]
Zgodnie z PN/M–64580 pilniki na części roboczej mogą posiadać następujące nacięcia:
− pojedyncze jednorzędowe – rysunek 27 a,
− pojedyncze wielorzędowe – rysunek 27 b,
− pojedyncze wielorzędowe śrubowe – rysunek 27 c,
− podwójne jednorzędowe – rysunek 27 d,
− podwójne wielorzędowe – rysunek 27 e.
a) b) c) d) e)
Rys. 27. Rodzaje nacięć: [5, s. 51]
RozróŜnia się podział pilników według liczby nacięć oraz kształtu przekroju poprzecznego. Ze względu na liczbę nacięć przypadających na 10 mm długości części roboczej rozróŜnia się pilniki:
− nr 0 – zdzieraki – 4,5÷10 nacięć,
− nr 1 – równiaki – 6,3÷28 nacięć,
− nr 2 – półgładziki – 10÷40 nacięć ,
− nr 3 – gładziki – 15÷56 nacięć,
− nr 4 – podwójne gładziki – 25÷80 nacięć,
− nr 5 – jedwabniki – 40÷80 nacięć.
Liczba nacięć zaleŜy od długości pilnika i stanowi o przeznaczeniu pilnika. Im większa liczba nacięć, tym bardziej gładka powierzchnia obrabiana.
Ze względu na kształt przekroju poprzecznego rozróŜnia się pilniki: płaskie, płaskozbieŜne, kwadratowe, okrągłe, półokrągłe, owalne, mieczowe, noŜowe i trójkątne.
Odrębną grupę stanowią pilniki igiełkowe, które posiadają bardzo drobne nacięcia na małych długościach. Znajdują one zastosowanie do piłowania wykańczającego bardzo drobnych powierzchni z duŜą dokładnością.
Dobór pilnika jest uzaleŜniony od rodzaju piłowania, rodzaju materiału oraz jego wymiarów, kształtu i wymaganej chropowatości powierzchni. W obróbce piłowaniem moŜna osiągnąć dokładność 0,5÷0,01 mm.
Do piłowania mechanicznego słuŜą pilnikarki. Kształty narzędzi stosowanych w najbardziej rozpowszechnionych pilnikarkach tj. w pilnikarkach obrotowych z giętkim wałkiem, przedstawia rysunek 28.
Rys. 28. Kształty narzędzi stosowanych do piłowania mechanicznego [6, s. 64]
Wierceniem nazywa się wykonywanie otworów w pełnym materiale za pomocą narzędzia skrawającego zwanego wiertłem. W czasie obróbki wiertło wykonuje ruch obrotowy i posuwowy, a przedmiot obrabiany jest nieruchomy. W praktyce warsztatowej
Rys. 29. Budowa wiertła krętego z chwytem stoŜkowym [6, s. 67]
Wiertła wykonuje się ze stali szybkotnącej, a takŜe z płytkami z węglików spiekanych.
Wartości kąta wierzchołkowego wiertła krętego zaleŜą przede wszystkim od rodzaju materiału, w którym ma być wykonany otwór. Wiertła do Ŝeliwa i stali mają kąt wierzchołkowy około 1180. Wiertła kręte do obróbki stali i Ŝeliwa oznacza się NWK, do metali nieŜelaznych NWM. Podczas wiercenia wykonuje się następujące czynności:
trasowanie środka otworu, napunktowanie wyznaczonego środka, wykonanie niewielkiego wgłębienia i sprawdzenie, czy wgłębienie jest symetryczne względem rys wyznaczających środek otworu. W pewnych przypadkach zamiast punktowania moŜna zastosować nawiercanie otworu nawiertakiem – rysunek 30.
Rys. 30. Nawiertaki: a) zwykły, b) chroniony [20, s. 199]
Wielkościami charakterystycznymi (parametrami) wiercenia są prędkość skrawania i posuw. Wartość parametrów zaleŜy od trwałości narzędzia, przekroju warstwy skrawanej i rodzaju skrawanego materiału.
Prędkość skrawania ν wyraŜona w m/min jest prędkością obrotową punktu znajdującego się na obwodzie wiertła i oblicza się ją według wzoru
1000 n d⋅
=π⋅
ν [m/min]
w którym:
ν – prędkość skrawania w m/min, d – średnica wiertła w mm,
n – prędkość obrotowa wiertła w obr/min.
Znając prędkość skrawania w m/min oraz średnicę wiertła, moŜna obliczyć prędkość obrotową wrzeciona wiertarki
n d
⋅
= ⋅
π ν
1000 [obr/min]
Posuw p wyraŜony w mm/obr jest to odcinek drogi, o który przesunie się wiertło wzdłuŜ swojej osi w czasie jednego pełnego obrotu. Prędkość skrawania i wartości posuwów dobiera się z tablic w zaleŜności od twardości obrabianego materiału.
Wiercenie wtórne polegające na powiększaniu średnicy wywierconego otworu jest nazywane powiercaniem.
Pogłębianie jest po powiększanie średnicy uprzednio wykonanego otworu na pewnej długości, w celu załamania jego krawędzi lub utworzenia wgłębienia na łeb śruby, nitu oraz obróbki nadlewu pod nakrętkę. Wykonuje się je za pomocą narzędzi wieloostrzowych zwanych pogłębiaczami. Przykłady pogłębiaczy i pogłębień przedstawia rysunek 31.
Rys. 31. Pogłębiacze i przykłady pogłębień: a) walcowy, b) stoŜkowy, c) czołowy [20, s. 200]
Rozwiercaniem nazywa się sposób obróbki skrawaniem narzędziami wieloostrzowymi, zwanymi rozwiertakami – rysunek 32, polegający na powiększeniu średnicy otworu wywierconego.
Rys. 32. Zasadnicze części rozwiertaka [6, s. 75]
W czasie obróbki rozwiertak wykonuje ruch obrotowy i posuwowy wzdłuŜ osi obrotu.
Celem rozwiercania jest uzyskanie otworu o Ŝądanej dokładności i chropowatości powierzchni, nie dającej się uzyskać wiertłami. Rozwiercać moŜna otwory walcowe i lekko stoŜkowe. RozróŜnia się rozwiercanie zgrubne i rozwiercanie wykańczające, w wyniku którego otrzymuje się ostateczny wymiar otworu. Naddatek na rozwiercanie wynosi zaleŜnie od średnicy 0,1÷0,5 mm przy rozwiercaniu zgrubnym i 0,02÷0,3 mm przy wykańczającym.
Ze względu na kształt części roboczej rozwiertaka dzieli się je na walcowe i stoŜkowe.
Rozwiertaki walcowe do otworów zwykle mają ostrza proste lub śrubowe. Rozwiertaki stoŜkowe wykonuje się o zbieŜności 1:50, 1:30 i 1:10. Komplet rozwiertaków składa się z trzech sztuk, wstępnego, zdzieraka i wykańczaka. Do ręcznego rozwiercania stosuję się takŜe rozwiertaki rozpręŜne lub nastawne.
Odpowiednią średnicę wiertła i rozwiertaka zdzieraka dobiera się według tablic zamieszczonych w poradnikach. Przystępując do rozwiercania, przedmiot naleŜy zamocować w imadle i wprowadzić rozwiertak do wywierconego otworu. Tok postępowania podczas rozwiercania przedstawia rysunek 33.
Przy rozwiercaniu stali i Ŝeliwa do smarowania stosuje się olej mineralny, do stopów aluminium – olej rzepakowy a stopy miedzi mogą być rozwiercane na sucho.
Gwintowaniem jest obróbką wykonywaną na powierzchni wałków oraz otworów, która polega na kształtowaniu wzdłuŜ linii śrubowej rowka o odpowiednim zarysie za pomocą gwintowników (w otworach) – rysunek 34 a, lub narzynek (na elementach walcowych) – rysunek 34 b.
a) b)
Rys. 34. Komplet narzędzi do gwintowania: a) zestaw gwintowników, b) narzynka
Podczas gwintowania ręcznego przemieszczanie się narzędzia względem przedmiotu w czasie jednego obrotu odpowiada wartości skoku gwintu. Gwinty moŜna podzielić według zarysów na: trójkątne, trapezowe symetryczne i niesymetryczne, prostokątne i okrągłe.
Najbardziej rozpowszechnione gwinty o zarysie trójkątnym dzielimy na metryczne, calowe, rurowe i inne.
Otwór wcześniej przygotowany do gwintowania powinien od strony czoła mieć pogłębienie stoŜkowe. Oś gwintownika przez cały czas gwintowania powinna pokrywać się z osią otworu. Przed rozpoczęciem gwintowania koniec gwintownika naleŜy posmarować olejem. Technikę gwintowania i sprawdzanie prostopadłości połoŜenia gwintownika względem powierzchni przedstawia rysunek 35.
Rys. 35. Gwintowanie otworu [1, s. 190]
MaMasszzyynnoowwaa obróbka skrawaniem o
RozróŜnia się podstawowe sposoby maszynowej obróbki skrawaniem:
− toczenie – przedmiot obrabiany wykonuje ruch obrotowy, narzędzie (nóŜ tokarski) przesuwa się równoległe do osi obrotu przedmiotu lub prostopadle do niej, bądź wykonuje oba te ruchy łącznie. Toczenie stosuje się głównie w celu otrzymania powierzchni walcowatych, stoŜkowatych lub kulistych,
