PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W NOWYM SĄCZU INSTYTUT TECHNICZNY |
........................................................................ (nazwisko i imię studenta)
rok III grupa .............. rok ak. 2011/2012............ |
TECHNOLOGIA MASZYN II - LABORATORIUM
|
|
Ćwiczenia odrobiono:
Data ...........................podpis |
Ćwiczenie zaliczono:
Data ...........................podpis |
ĆWICZENIE NR 2
TEMAT: Budowa narzędzi skrawających na przykładzie konstrukcji noży tokarskich
Cel ćwiczenia.
Zapoznanie studentów z ogólną budową narzędzi skrawających ze szczególnym uwzględnieniem konstrukcji noży tokarskich oraz układem OPN (obrabiarka-przyrząd-narzędzie).
Wiadomości wstępne
Narzędzia
Podstawowymi elementami konstrukcyjnymi narzędzia są części zwane:
chwytową,
roboczą,
łączącą,
gniazdo narzędzia,
korpus narzędzia.
Rys. 1. Elementy narzędzi skrawających na przykładzie: a) noża tokarskiego zdzieraka prostego prawego, b) rozwiertaka, c) głowicy frezarskiej, e) wiertła krętego, f) freza walcowo-czołowego, g) freza kątowego symetrycznego; 1 - część robocza, 2 - chwyt, 3 - część łącząca narzędzia, 4 - gniazdo, 5 - korpus, 6 - powierzchnia natarcia, 7 - ostrze, 8 - główna krawędź skrawająca, 9 - pomocnicza krawędź skrawająca, 10 - główna powierzchnia przyłożenia, 11 - pomocnicza powierzchnia przyłożenia, 12 - naroże, 13 - wierzchołek.
Część chwytowa służy do ustalania położenia krawędzi skrawającej oraz do mocowania narzędzia w celu przeniesienia przez nie obciążenia momentem lub siłami skrawania. Części chwytowe mają różne kształty. Mogą to być powierzchnie walcowe zewnętrzne (wiertła), wewnętrzne (otwory we frezach tarczowych), stożkowe zewnętrzne (frezy trzpieniowe), wewnętrzne (rozwiertaki) lub kształty wieloboków; najczęściej kwadratów, prostokątów. Materiały na części chwytowe narzędzi to głównie stale:
konstrukcyjna wyższej jakości (45 lub 55)
stal narzędziowa niestopowa o zawartości węgla od 0,6%
korpusy narzędzi wielostożkowych wykonywane są ze stali konstrukcyjnej stopowej do ulepszania cieplnego
korpusy głowic frezowych wykonywane są z żeliwa stopowego, a o dużych gabarytach ze stopu aluminium.
Część robocza obejmuje elementy konstrukcyjne związane bezpośrednio z pracą narzędzia, a więc skrawaniem i wykańczaniem obrabianej powierzchni oraz prowadzeniem narzędzia w stosunku do przedmiotu lub przyrządu obróbkowego.
Część skrawająca, fragment części roboczej wykonującej proces skrawania, składa się z jednego lub większej liczby ostrzy skrawających, których odpowiednie powierzchnie stykają się w czasie skrawania albo z powstającym wiórem albo z powstającą powierzchnią na przedmiocie.
Część łącząca narzędzia - część między częściami roboczą i chwytową ustalająca odległość między nimi.
Gniazdo narzędzia - otwór osadczy spełniający w narzędziach nasadczych rolę części chwytowej.
Korpus narzędzia - część narzędzia, w której mocowane są elementy skrawające lub, w której elementy te są ukształtowane bezpośrednio.
W obróbce wiórowej wyróżnia się trzy umowne metody tworzenia powierzchni przedmiotu:
punktową, kształt obrobionej powierzchni jest zbiorem linii będących torem ruchu jednego lub kilku naroży względem przedmiotu
Rys. 2. Przykłady obróbki metodą punktową: a) toczenie wzdłużne zewnętrzne, b) toczenie wzdłużne wewnętrzne, c) toczenie kopiowe, d) struganie płaszczyzn, e) frezowanie płaszczyzn, f) frezowanie obwodowe, g) frezowanie czołowe h) frezowanie kopiowe
Przedstawione przykłady na Rys. 2. wskazują, że możliwości obróbki dotyczą powierzchni obrotowych, walcowych oraz o niekołowych przekrojach i innych.
kształtową, powierzchnia obrobiona powstaje w wyniku współdziałania toru ruchu narzędzia (zwykle prostego) i kształtu (zarysu) krawędzi skrawającej
Rys. 3. Przykłady obróbki kształtowej; P - przedmiot, N- narzędzie
Zastosowane metody kształtowe pozwalają wykonać powierzchnie (Rys. 2):
1) obrotowe (od a do g), 2) walcowe (od h do m), 3) śrubowe (od n do s). Podziały dokonywane są przede wszystkim według zasady wskazującej na złożoność kształtu narzędzia. Frez obwodowy z ostrzami prostymi, nie jest narzędziem kształtowym w odróżnieniu od noża do gwintu - dwie krawędzie o ściśle określonym położeniu - zaliczanego do takich narzędzi.
obwiedniową, złożone, kinematyczne zazębienie - przedmiotu i narzędzia z wieloma krawędziami skrawającymi. Powstająca powierzchnia jest obwiednią złożonego kształtu i trajektorii ruchu krawędzi skrawających.
Rys. 4. Przykłady obróbki obwiedniowej; P- przedmiot, N- narzędzie
Metodami obwiedniowymi wykonuje się w głównej mierze powierzchnie o zarysie walcowym i śrubowym. Dodatkowa grupa przedmiotów obejmuje te o kształcie kół zębatych stożkowych, ślimacznice. Na Rys. 3 zebrano przykłady obróbki obwiedniowej.
Elementy geometryczne ostrza skrawającego
Narzędzia stosowane w różnych rodzajach obróbki skrawaniem różnią się między sobą znacznie wyglądem zewnętrznym. Jednak części robocze tych narzędzi pracują na podobnych zasadach, a ich ostrza są ukształtowane z takich samych elementów.
Najbardziej typowym i najczęściej używanym w obróbce skrawaniem narzędziem jest nóż tokarski. Chwyt noża tokarskiego służy do zamocowania narzędzia w imaku tokarki. Część robocza narzędzia jest ukształtowana przez kilka powierzchni (rys. 5). Są to:
Rys. 5. Geometria ostrza noża w układzie podstawowym
Zasadniczym kształtem części roboczej każdego noża jest klin, którego krawędź skrawa materiał. W części roboczej noża rozróżnia się: powierzchnie, krawędzie i kąty.
Powierzchnie części roboczej noża — mające wpływ na przebieg skrawania nazywane są następująco:
powierzchnia natarcia, tj. powierzchnia, po której spływa wiór podczas skrawania;
powierzchnia przyłożenia, tj. powierzchnia noża zwrócona do powierzchni skrawania;
pomocnicza powierzchnia przyłożenia, tj. powierzchnia zwrócona do powierzchni obrobionej;
przejściowa powierzchnia przyłożenia, tj. powierzchnia, znajdująca się pomiędzy główną powierzchnią przyłożenia a pomocniczą powierzchnią przyłożenia.
Powierzchnia natarcia może być: płaska, płaska ze ścinem, wklęsła, wklęsła ze ścinem i schodkowa, zaopatrzona w łamacze lub zwijacze wiórów. Powierzchnia przyłożenia może być ukształtowana jako: bezścinowa, ścinowa i dwuścinowa.
Nóż może mieć jedną lub więcej pomocniczych powierzchni przyłożenia i przejściowych powierzchni przyłożenia. Powierzchnie te mogą mieć ścin lub mogą go nie mieć.
Krawędzie skrawające są to linie przecinania się powierzchni natarcia z powierzchniami przyłożenia.
Rozróżnia się następujące krawędzie skrawające:
główną krawędź skrawającą (w skrócie: krawędź skrawającą), t j. krawędź przecięcia się powierzchni natarcia z powierzchnią przyłożenia;
pomocniczą krawędź skrawająca, t j. krawędź przecięcia się powierzchni natarcia z pomocniczą powierzchnią przyłożenia;
przejściową krawędź skrawającą, tj. krawędź przecięcia się powierzchni natarcia z przejściową powierzchnią przyłożenia.
Przejściowa krawędź skrawająca noża najczęściej ma kształt łuku. Promień tego łuku nazywamy promieniem zaokrąglenia wierzchołka noża i oznaczamy literą r.
Wierzchołek noża jest to naroże „W” utworzone przez przecięcie się powierzchni natarcia z powierzchnią przyłożenia i pomocniczą powierzchnią przyłożenia lub powierzchni natarcia z powierzchniami: przyłożenia, pomocniczą przyłożenia i przejściową przyłożenia.
Układy odniesienia oraz ich płaszczyzny niezbędne do określenia geometrii narzędzia.
Geometrię narzędzia stanowią takie elementy geometryczne jak kąty i wymiary długościowe, które jednoznacznie określają jego kształt i wielkość.
W celu jednoznacznego wyznaczenia geometrii narzędzia wprowadza się tzw. Układy odniesienia.
Układ odniesienia stanowi zespół płaszczyzn, które zostały zorientowane zgodnie z kierunkami ruchów występujących w procesie skrawania, powierzchniami bazowymi narzędzia i jego krawędzi skrawających.
Polska Norma PN-76/M-01021 wyróżnia cztery układy, w których rozpatruje się geometrię ostrza narzędzi skrawających.
układ narzędzia (układ wykonania lub wymiarowania narzędzia, układ spoczynkowy Jan Kaczmarek) - stanowi podstawę wykonania i kontroli narzędzia.
układ technologiczny - dotyczy tylko narzędzi składanych ze wstawianym ostrzem (w przypadku narzędzia jednoostrzowego, np. noża tokarskiego) lub ze wstawianymi ostrzami (w przypadku narzędzia wieloostrzowego, np. głowicy frezowej. W układzie narzędzia rozpatruje się narzędzie kompletnie zmontowane, mówiąc więc o jego powierzchniach bazowych ma się na myśli bazy dla całego narzędzia, podczas gdy w układzie technologicznym bierze się pod uwagę bazy elementu skrawającego.
układ ustawienia - służy do wyznaczania kątów ostrza w stosunku do przedmiotu obrabianego.
układ roboczy - rozpatruje geometrię ostrza w warunkach pracy narzędzia. Płaszczyzny odniesienia układu roboczego orientuje się biorąc pod uwagę kierunek wypadkowego ruchu względnego między narzędziem i przedmiotem w rozpatrywanym punkcie krawędzi skrawającej.
Płaszczyzny układu narzędzia
Kąty ostrza narzędzia określa się w rozpatrywanym punkcie krawędzi skrawającej, przy czym niektóre z n ich, np. kąty natarcia, kąty przyłożenia mogą być wyznaczone w kilku różnych płaszczyznach. Dla jednoznacznego określenia geometrii ostrza, wprowadzono następujące odpowiednio zorientowane płaszczyzny przechodzące przez punkt M, położony na krawędzi skrawającej, dla którego wartości kątów nas interesują;
Definicje płaszczyzn układu narzędzia
Rys. 6 Położenie płaszczyzn odniesienia
Rys. 7. Określenie kątów na przykładzie noża prostego prawego
Rys. 8. Określenie płaszczyzn odniesienia i kątów dla przecinaka
Rys. 9 Określenie płaszczyzn odniesienia i kątów dla noża prostego lewego
Kąty noża rozpatrujemy w układzie wymiarowania zakładając sposób ustawienia noża że:
1) płaszczyzna krawędzi skrawającej (styczna) jest prostopadła do płaszczyzny podstawowej,
2) kierunek ruchu posuwowego jest prostopadły do płaszczyzny przechodzącej przez oś noża i prostopadły do płaszczyzny podstawowej przy posuwie wzdłużnym lub równoległy do niej przy posuwie poprzecznym
Kąty w płaszczyźnie Po:
kąt przyłożenia αo - zawarty między styczną do głównej powierzchni przyłożenia i płaszczyzną Ps,
kąt natarcia γo - zawarty między styczną do powierzchni natarcia i płaszczyzną Pr,
kąt ostrza βo - zawarty między stycznymi do powierzchni natarcia i przyłożenia.
αo + βo + γo = 90o
Kąt przystawienia głównej krawędzi ostrza κr - zawarty między rzutem tej powierzchnia na płaszczyznę podstawową Pr a kierunkiem posuwu,
Kąt przystawienia pomocniczej krawędzi ostrza κ'r - zawarty między rzutem tej powierzchnia na płaszczyznę podstawową Pr a kierunkiem posuwu,
Kąt wierzchołkowy (naroża) εr - zawarty między rzutami obu krawędzi ostrza na płaszczyznę podstawową Pr
κr + εr + κ'r = 180o
Kąty w płaszczyźnie Ps
Kąt pochylenia głównej krawędzi ostrza λs - kąt jaki tworzy główna krawędź ostrza z płaszczyzną podstawową Pr
Jeżeli krawędź skrawająca jest krzywoliniowa, to kąty przystawienia mierzy się między prostą styczną w rozpatrywanym punkcie do rzutu krawędzi skrawającej na płaszczyznę podstawową a kierunkiem ruchu posuwowego
Możliwe do pomiaru kąty ostrza
Zakres wymaganych wiadomości.
Materiał stosowane na narzędzia skrawające
Geometria ostrza na przykładzie noża tokarskiego
Rodzaje układów odniesienia
Przebieg ćwiczenia.
Zapoznanie się z ogólną budową narzędzi skrawających na przykładzie noża tokarskiego oraz typami noży;
Zapoznanie się ze sposobami i przyrządami do mocowania narzędzi
Zadania do samodzielnego wykonania.
Narysować i omówić geometrię ostrza na przykładzie noża tokarskiego (typ noża - dane indywidualne), przedstawiając go w układzie odniesienia wg ISO.
Narysować nóż zdzierak prosty w układzie odniesienia wg ISO - dane indywidualne.
Literatura.
Notatki z wykładów
Karczmarek J. Podstawy obróbki wiórowej, ściernej i erozyjnej WNT, W-wa , 1970
Wit Grzesik, Podstawy skrawania materiałów metalowych; WNT Warszawa 1988,
Jemielniak K.; Obróbka skrawaniem, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000,
Wiesław Olszak, Obróbka skrawaniem, WNT, 2008.
Kunstetter S. Narzędzia skrawające do metali. Konstrukcja WNT, W-wa, 1979,
Wysiewki M. Nowoczesne materiały narzędziowe, 1 997, WNT.
Zbiór polskich norm
2