1. Naddatki na obróbkę ubytkową

1.1. Liczba operacji

Liczbę niezbędnych operacji (przejść) obróbkowych można określić obliczając wskaźnik K_o wymaganego wzrostu dokładności.

gdzie:

T_pf - tolerancja rozpatrywanego wymiaru półfabrykatu (pręta walcowanego, odkuwki, odlewu), gdyby tolerancja była niemożliwa do ustalenia - należy przyjąć ją dla 16 klasy dokładności,

T - tolerancja rozpatrywanego wymiaru w gotowym przedmiocie.

T_pf i T przyjmuje się dla największego wymiaru poprzecznego przedmiotu.

Tolerancję T zaś można odczytać z rysunku wykonawczego przedmiotu, lub gdy będzie to wymiar swobodny, przyjąć tolerancję dla 12 klasy dokładności.

Tolerancję T można odczytać z tabeli 5 (B. Bałaziński: Metrologia warsztatowa + tabela w materiałach)

Wskaźnik K_o może przyjmować różne wartości. I tak:

- gdy K_o ≤ 10 należy stosować jedną operację (przejście),

- gdy 10 <K_o ≤ 50 powinno stosować się dwie operacje (przejścia),

- gdy K_o > 50 powinno stosować się trzy operacje (przejścia).

1.2 Półfabrykaty w postaci prętów okrągłych z materiałów hutniczych

Gdy różnice średnic gotowego przedmiotu są nieduże to materiałem wyjściowym powinien być pręt walcowany. Wtedy po określeniu liczby operacji należy z tablicy 6.1 (Feld + materiały) odczytać naddatki na obróbkę ubytkową powierzchni walcowych. Naddatki przyjmuje się dla największej średnicy nominalnej i długości przedmiotu. Należy je zsumować i dodać do średnicy wałka po obróbce ubytkowej oraz zaokrąglić w górę do wartości średnicy prętów wytwarzanych przez walcowanie (tablica 3.1 - Feld + materiały) i taki pręt przyjąć jako półfabrykat. Długość półfabrykatu określa się poprzez dodanie do długości przedmiotu podwojonej sumy naddatku na obróbkę kształtującą powierzchni czołowych (tablica 6.3 - Feld) oraz tolerancji cięcia (tablica XIX-10; Porad. inż. obróbka skrawaniem tom II). Proces cięcia uważa się jako obróbkę zgrubną.

Przykład

Maksymalna średnica przedmiotu po obróbce wynosi ∅50 a chropowatość tej powierzchni Ra5. Długość przedmiotu wynosi 140 mm. Określić naddatki i wymiary półfabrykatu walcowanego.

Tolerancje z tabeli 5.

T_pf = 2000μm - dla zwykłej dokładności wykonania pręta walcowanego i zakresu średnic 51-80,

T = 250μm - dla 12 klasy dokładności i zakresu średnic 30-50.

Wartość wskaźnika K_o = T_pf /T = 2000/250 = 8. Konieczna jest zatem jedna operacja (przejście) czyli obróbka zgrubna, ale chropowatość Ra5 jest nie do osiągnięcia poprzez toczenie zgrubne (patrz tablica XVIII.18 - Porad. inż. obróbka skrawaniem tom II + Feld i materiały). Zatem z punktu widzenia wymaganej chropowatości powierzchni konieczne są dwie operacje, tzn. toczenia zgrubnego i toczenia kształtującego.

Naddatki zatem na obróbkę wynoszą (tablica 6.1, zakres średnic 30-50 i długość 100-250):

- toczenie zgrubne - 3,5 mm,

- toczenie kształtujące - 1,4 mm.

Są to naddatki dwustronne, zatem średnica półfabrykatu ∅D_pf powinna wynosić:

∅D_pf = 50 + 3,5 + 1,4 =54,9 mm.

Z tablicy 3.1 (Feld) przyjęto ∅D_pf =55±1 dla zwykłej dokładności wykonania pręta.

Przy określaniu długości półfabrykatu należy przyjąć, że operacja cięcia jest obróbką zgrubną, a zatem naddatek na dalszą obróbkę jest naddatkiem na obróbkę kształtującą. Z tablicy 6.3 (naddatki na obróbkę powierzchni czołowych) dla długości przedmiotu obrabianego o zakresie 120 - 260 mm i zakresu średnic 18 - 50 mm naddatek ten wynosi 1,1 mm. Tolerancja cięcia zaś (tablica XIX - 10 Poradnik inż. tom II) wynosi 0,7 mm. Długość półfabrykatu L_pf zatem po cięciu powinna wynosić:

L_pf =140 + 2 x (1,1 + 0,7) = 143,6 mm.

1.3 Półfabrykaty wałków w postaci odkuwek

Odkuwki wykonuje się wtedy, gdy różnice poszczególnych średnic wału stopniowego są znaczne. Wielkość naddatku na obróbkę mechaniczną i dopuszczalne odchyłki wymiarowe wałów stopniowych kutych swobodnie dobiera się z tablicy 3.21 (Feld + materiały).

Naddatek dobiera się w zależności od długości i największego wymiaru poprzecznego wału. Dla mniejszych średnic d_k wałów stopniowanych i wałów z kołnierzami (odkuwki odsadzane) naddatek n_k oblicza się wg wzoru
, podanego również poniżej tabeli naddatków (tablica 3.21). Naddatek i odchyłkę długości oblicza się poprzez pomnożenie naddatku i odchyłki dla największego wymiaru poprzecznego przez współczynnik wielokrotności naddatku i odchyłek „x” podany w tablicy 3.21 i w materiałach.

Przykład

Dla wałka pokazanego na rysunku obok dobrać naddatki i dopuszczalne odchyłki oraz obliczyć wymiary odkuwki. Wykonać również rysunek odkuwki.

Dane: d = 100 l = 300

d_k = 50 x = 2 (patrz tablica 3.21)

Z tablicy 3.21 dla zakresu średnic 81 - 120 i długości 251 - 400 naddatek „n” wraz odchyłką dla d= 100 wynosi 8±4. Naddatek wraz z odchyłką dla długości ma wartość x ∗ n = 2 ∗ (8±4) = 16±8.

Naddatek wraz z odchyłką dla d_k = 50 zaś ma wartość:

Wymiary odkuwki

D₁₀₀ = 100 + (8±4) = 108±4

D₅₀ = 50 + (9,5±4) = 59,5±4

L₃₀₀ = 300 + (16±8) = 316±8

Do wymiaru długości 150 nie dodaje się naddatku i odchyłki.

Rysunek odkuwki

W zarys odkuwki wrysowuje się linią cienką punktową zarys przedmiotu po obróbce ubytkowej. Wymiary podane w nawiasie to wymiary nominalne po obróbce.

1.3.2. Płyty, tarcze, tuleje i krążki.

Mogą to być półfabrykaty pełne lub z przebijanymi otworami.

Naddatki na obróbkę mechaniczną i dopuszczalne odchyłki wymiarowe odkuwek swobodnych w postaci płyt, tarcz i krążków podano w tablicy 3.18 (Feld + materiały). Naddatki i odchyłki dotyczą zakresu wymiarów:

0,1d ≤ h ≤ 0,5d i 40 ≤ d₁ ≤ 0,5d

gdzie:

d - średnica zewnętrzna przedmiotu po obróbce,

h - wysokość (długość) przedmiotu po obróbce,

d₁ - średnica otworu w przedmiocie po obróbce.

Przykład

Dla tarczy, pokazanej na rysunku obok, dobrać naddatki na obróbkę mechaniczną i dopuszczalne odchyłki, obliczyć wymiary odkuwki oraz sporządzić jej rysunek .

Dane: d = ∅150, d₁ = ∅80, h = 60

Z tablicy 3.18 - dla zakresów wysokości h = 41 - 63 i średnicy d = 101 - 160 naddatki i odchyłki wynoszą: dla d - 7 ± 3 i dla h - 6 ±3.

Otwór d₁ będzie przebijany zatem naddatek i odchyłkę zwiększamy o 50% (patrz uwaga 1 w tablicy 3.18) w stosunku do wartości podanych dla d = ∅150.

Wynoszą one: 1,5 * (7 ± 3) = 10,5 ± 4,5

Wymiary odkuwki będą więc:

D = d + (7 ± 3) = 150 + (7 ±3) = 157 ±3 - średnica zewnętrzna na całej wysokości,

H = h + (6 ± 3) = 60 + (6 ± 3) = 66 ± 3 - wysokość odkuwki.

Średnica otworu D₁ w odkuwce

D₁ = d₁ - (10,5 ± 4,5) = 80 - (10,5 ± 4,5) = 69,5 ± 4,5.

Wobec tego, że wymiar najbliższej średnicy przebijaka wynosi 60mm (parz uwaga w tablicy 3.18) zatem otwór w odkuwce będzie tej wielkości.

Rysunek odkuwki

Odkuwkę wykonano o jednej średnicy zewnętrznej, gdyż długość części przedmiotu o średnicy ∅100 (po obróbce) jest zbyt mała.

1.4. Półfabrykaty w postaci odlewów

Naddatki na obróbkę mechaniczną i tolerancję odlewów dobiera się w oparciu o normę PN - ISO -8062 (wyjątki w materiałach). Wszystkie tablice, podane w materiałach zaczerpnięto z tej normy.

1.4.1. Naddatki na obróbkę skrawaniem.

Aby określić wartość naddatku RMA na obróbkę skrawaniem należy ustalić stopień naddatku. Istnieje 10 stopni naddatków oznaczonych literami od A do K. Stopnie te zależą od metody odlewania i od materiału odlewanego i są podane w tablicy B.1 (patrz materiały). Znając stopień naddatku określa się z tablicy 2 - w zależności od największego wymiaru odlewu po obróbce - naddatek RMA na obróbkę skrawaniem.

Pod tablicą 2 podano wzory określające wymiar podstawowy surowego odlewu R w funkcji wymiaru końcowego po obróbce skrawaniem F, naddatku na obróbkę skrawaniem RMA oraz tolerancji odlewu CT. Wzory dotyczą wymiaru zewnętrznego, wewnętrznego oraz wymiaru przy obróbce jednej tylko powierzchni przedmiotu, której dotyczy wymiar odlewu.

R=F+2RMA+CT/2 R=F-2RMA-CT/2 R=F+RMA+CT/2

1.4.2. Tolerancja odlewu

Kolejność postępowania przy określaniu tolerancji jest następująca

- określić - w zależności od metody odlewania i materiału odlewanego - klasę tolerancji CT z tablicy A.1. - dla odlewów wytwarzanych w produkcji wielkoseryjnej lub wg tablicy A.2. - dla odlewów o krótkiej serii lub produkcji jednostkowej,

- odczytać wartość tolerancji odlewu z tablicy A1 w zależności od klasy tolerancji i dla każdego wymiaru podstawowego surowego odlewu tzn. wymiaru przed obróbką skrawaniem.

Przykład

Mając rysunek przedmiotu (wspornik- obok) dobrać naddatek na obróbkę skrawaniem, tolerancje wymiarów odlewu, obliczyć i wykonać rysunek odlewu wspornika.

Kolejność postępowania

1. Z tablicy B.1 dla żeliwa szarego odlanego w formie piaskowej formowanej maszynowo dobrano stopień naddatku. Wynosi on E - G. Przyjęto stopień G.

2. Dla stopnia naddatku G i największego wymiaru wspornika wynoszącego 130 mm (zakres wym. 100 - 160 -tabl. 2) naddatek na obróbkę skrawaniem RMA = 2,2 mm. Naddatek ten należy przyjąć dla wszystkich innych wymiarów ograniczonych powierzchniami poddanymi obróbce skrawaniem, a więc:

3. Z tablicy A.1 (produkcja wielkoseryjna) dla żeliwa szarego odlewanego do form piaskowych formowanych maszynowo odczytano klasę tolerancję. Zawiera się ona w granicach 8 - 12.; statecznie przyjęto klasę 10,

4. Z tablicy A.1, o nazwie Tolerancja odlewu CT dla klasy 10 odczytano tolerancję poszczególnych wymiarów podstawowych, tzn. wymiarów odlewu przed obróbką skrawaniem. Tolerancja ta jest rozłożona symetrycznie. Dane o naddatkach i tolerancji podaje poniższa tabela.

Wymiar po obróbce	20		25		∅40	55		100		130
Naddatek RMA mm	2,2
Tolerancja CT mm	2,4	2,6		2,6		2,8	3,6		3,6

Wymiary podstawowe odlewu:

Wymiary zewnętrzne obliczono w/g wzoru:

R = F + 2RMA + CT/2

Wynoszą one:

R₁₃₀ = 130 + 2*2,2 +3,6/2 = 136,2

R₂₅ = 25 +2*2,2 +2,6/2 = 30,7

R₁₀₀ = 100 + 2*2,2 +3,6/2 = 106,2

R₂₀ = 20 +2,2 +2,4/2 = 23,4

R₅₅ = 55 +2*2,2 + 2,8/2 = 60,8

Wymiar wewnętrzny wyraża wzór

R = F - 2RMA - CT/2, a wartość jego wynosi:

R₄₀ = 40 - 2*2,2 - 2,6/2 = 34,3.

Rysunek odlewu

Niezwymiarowane promienie odlewnicze R2

Naddatki na obróbkę i tolerancje dobrano według ISO 8062-CT10—RMA2.2(G)

Zestawienie wymiarów odlewu

Wymiary po obróbce skrawaniem	20	25	∅40	55	100	130
Wymiary podstawowe odlewu	23,4±1	30,7±1,3	∅34,3±1,3	60,8±1,4	106,2±1,8	136,2±1,8

Tolerancje odlewu rozłożone są symetrycznie.

1.5 Półfabrykaty na przedmioty płaskie

Podobnie - jak dla innych przedmiotów - należy określić wymaganą liczbę operacji (przejść) i niezbędne naddatki jakie trzeba zdjąć przy obróbce powierzchni. Liczbę operacji określa się na podstawie wartości wskaźnika K_o (patrz p-kt 1.1). Należy tu zwrócić uwagę na możliwość zróżnicowania zarówno tolerancji wymiarów jak i chropowatości powierzchni.

Po wykonaniu tych obliczeń naddatki na obróbkę powierzchni płaskich należy dobrać z tablicy 6.4 (Feld + materiały) i określić wymiary półfabrykatu. Należy tu pamiętać, że cięcie jest traktowane jako obróbka zgrubna. Ponadto naddatki podane w tej tablicy to naddatki jednostronne. Zatem przy określaniu wymiarów półfabrykatu, obrabianego z dwóch stron, należy wziąć podwojoną ich wartość.

W przypadku przedmiotów o niedużej długości należy w pierwszej fazie obróbki (obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni płaskich) obrabiać półfabrykat o kilkukrotnej długości gotowego przedmiotu, a dopiero potem ciąć go na krótsze odcinki. Kilkukrotna długość powinna uwzględniać możliwości technologiczne obrabiarki (np. długość przesuwu stołu frezarki), na której prowadzona będzie obróbka. Taka obróbka jest korzystna z ekonomicznego punktu widzenia.

W tym przypadku długość półfabrykatu L_pf będzie wynosiła:

L_pf = n∗l + 2∗n∗g + (n - 1)∗(s + T_c)

gdzie:

l - nominalna długość przedmiotu po obróbce,

n - krotność długości,

g - naddatek jednostronny na obróbkę kształtującą i wykańczającą w zależności od potrzeby,

s -szerokość narzędzia tnącego.

T_c -tolerancja cięcia (tablica XIX-10, Poradnik inżyniera, obróbka skrawaniem - tomII).

Po określeniu wymiarów przekroju poprzecznego półfabrykatu dobieramy go wraz z tolerancją z tablicy 3.3 dla prętów o przekroju prostokątnym lub 3.5 - pręty kwadratowe (Feld + materiały).

Przykład

Dla przedmiotu pokazanego na rysunku obok dobrać naddatki na obróbkę, obliczyć wymiary półfabrykatu i dobrać pręt, z którego będzie wytwarzany przedmiot.

Założono wstępnie, że półfabrykatem będzie pręt stalowy płaski klasy 2 (tablica 3.3 - Feld) o wymiarach i tolerancji Założenie to jest konieczne z uwagi na potrzebną znajomość tolerancji półfabrykatu w celu obliczenia wskaźnika K_o.

Wartość tego wskaźnika i wynikającą z niego liczbę przejść zestawiono w poniższej tablicy.

Wymiar nominalny	Wskaźnik	Liczba operacji (przejść)
20		3
40		1
120	wymagane cięcie i obróbka kształtująca

* - tolerancja dla wymiaru 40 w 12 klasie dokładności.

Naddatki na obróbkę (patrz tablica 6.4 Feld + materiały)

Wymiar	Chropowatość powierzchni Ra	Rodzaj obróbki	Naddatek
20±0,01	0,63	zgrubna kształtująca wykańczająca	1,9 1,0 0,3
		5	zgrubna kształtująca	1,9 1,0
40	10	zgrubna	2 x 2,0 = 4,0
120	10	kształtująca	2 x 1,1 = 2,2

Dla wymiarów 40 i 120 przyjęto podwójne naddatki, gdyż podane w tablicy 6.4 są naddatkami jednostronnymi.

Dla uzyskania wymiaru 120 i chropowatości Ra10 powierzchni ograniczających ten wymiar wystarcza obróbka zgrubna, którą będzie tu cięcie. Jednak po tej operacji można spodziewać się nieprostopadłości odpowiednich powierzchni. Stąd też konieczna jest obróbka kształtująca.

Wymiary półfabrykatu

R₂₀ = 20 + (1,9 + 1,0 + 0,3) + (1,9 +1,0) = 26,1,

R₄₀ = 40 + 2 x 2,0 =44,

R₁₂₀ = 120 +2 x (1,1 +0,7) =123,6.

Wymiary pręta

Na podstawie obliczonych wymiarów R₂₀ i R₄₀ oraz danych w tablicy 3.3 (Feld) dobrano pręt o wymiarach przekroju poprzecznego i .

Długość półfabrykatu

Z uwagi na nie dużą długość przedmiotu (120) do obróbki zgrubnej i kształtującej powierzchni płaskich należy uciąć pręt o 5-cio krotnej jego długości. Zatem długość L_pf będzie wynosić:

L_pf = 5 x 120 + 2 x 5 x 1,1 +4 x (5.0 + 0,7) = 633,8.

Rysunek półfabrykatu

2

5

---