www.zie.pg.prv.pl

Podstawy obróbki skrawaniem

1.

Wst

Ċp

Przez techniki wytwarzania rozumie si

Ċ wszystkie rodzaje obróbek stosowanych do

kszta

átowania elementów maszyn, metody nadawania im okreĞlonych wáaĞciwoĞci

u

Īytkowych, pomiarów i kontroli jakoĞci wyrobów, a takĪe sposoby áączenia i spajania

elementów oraz ich monta

Ī.

Do najwa

Īniejszych technik wytwarzania zalicza siĊ: obróbkĊ skrawaniem, obróbkĊ erozyjną,

odlewnictwo, obróbk

Ċ plastyczną, obróbkĊ cieplną, spawanie i zgrzewanie, przetwórstwo

tworzyw sztucznych oraz metody pomiarów i kontroli wyrobów. Kszta

átowanie czĊĞci

maszyn metodami obróbki skrawaniem (tj. przez toczenie, frezowanie, wiercenie, struganie,
przeci

ąganie itp.) obejmuje ok. 70 % wszystkich technik wytwarzania. Udziaá obróbki

skrawaniem w przemy

Ğle maszynowym wynosi obecnie ok. 50 %.

2. Zasada obróbki skrawaniem

Obróbka skrawaniem (skrawanie) polega na oddzieleniu od przedmiotu obrabianego

warstwy materia

áu o okreĞlonej gruboĞci zwanej naddatkiem w celu nadania mu Īądanego

kszta

átu i wymiarów, czĊsto równieĪ w poáączeniu z nadaniem warstwie wierzchniej

okre

Ğlonych wáaĞciwoĞci. Oddzielenie warstwy skrawanej od materiaáu jest powodowane

przez klinowe ostrze narz

Ċdzia, przesuwające siĊ z okreĞloną prĊdkoĞcią V

C

wzgl

Ċdem

przedmiotu obrabianego. Nacisk wywierany przez ostrze narz

Ċdzia wywoáuje miejscowe

odkszta

ácenie sprĊĪyste i plastyczne materiaáu, prowadzące do pokonania siá wiązania

cz

ąsteczkowego i oddzielenie materiaáu w postaci wióra. Mechanizm niszczenia materiaáu

polega g

áównie na Ğcinaniu.

Rys. 1. Zasada procesu skrawania: 1-przedmiot obrabiany (materia

á), 2-ostrze narzĊdzia, 3

warstwa skrawana, 4-wiór, V

C

- pr

ĊdkoĞü skrawania, a

P

– g

áĊbokoĞü skrawania,

D

,

J

- k

ąty

ostrza no

Īa: przyáoĪenia i natarcia

W

zale

ĪnoĞci od osiąganej dokáadnoĞci wymiarowo-ksztaátowej i chropowatoĞci

powierzchni rozró

Īnia siĊ: obróbkĊ zgrubną, ksztaátującą, wykaĔczającą i bardzo dokáadną.

www.zie.pg.prv.pl

3. Geometryczne i technologiczne parametry skrawania

Przebieg i wyniki skrawania zale

Īą od:

x

x

warunków skrawania, tj. czynników zwi

ązanych z obrabiarką, narzĊdziem,

przedmiotem obrabianym i otoczeniem;

x

x

parametrów skrawania: geometrycznych, zwi

ązanych z geometrią ostrzy narzĊdzi

i przekrojem warstwy skrawanej oraz technologicznych, do których zalicza si

Ċ

pr

ĊdkoĞü skrawania V

C

, pr

ĊdkoĞü posuwu V

f

( posuw f) oraz g

áĊbokoĞü skrawania a

P

.

Rys. 2. Schemat procesu toczenia: V

C

– pr

ĊdkoĞü toczenia, V

f

– pr

ĊdkoĞü posuwu, a

P

–

g

áĊbokoĞü skrawania, b,f,h – przekrój warstwy skrawanej, 1,2,3- powierzchnia obrabiana,

obrobiona i przej

Ğciowa

W praktyce zamiast pr

ĊdkoĞci posuwu uĪywane są posuwy:

x

x

obrotowy f w mm/obr – jest to droga o jak

ą przesunie siĊ narzĊdzie równolegle do

osi obrotu w czasie jednego obrotu (np. podczas toczenia i wiercenia);

x

x

minutowy f

t

w mmm/min – jest to pr

ĊdkoĞü ruchu posuwowego (np. frezowanie);

x

x

na ostrze f

Z

- stosowany w przypadku narz

Ċdzi wieloostrzowych i odpowiada on

przesuni

Ċciu przedmiotu obrabianego przypadającemu na jedno ostrze narzĊdzia.

Posuw f

Z

mo

Īna przeliczyü na posuw minutowy f

t

wg wzoru:

f

t

=f

Z

n i

gdzie: n – pr

ĊdkoĞü obrotowa narzĊdzia w obr/min, i – liczba ostrzy skrawających

narz

Ċdzia.

4. Rodzaje wiórów

W

zale

ĪnoĞci od wáasnoĞci materiaáu obrabianego i warunków skrawania mogą

powstawa

ü wióry przedstawione na rys. 3.

www.zie.pg.prv.pl

Rys. 3. Klasyfikacja kszta

átów wiórów wg PN-ISO 3685

Za najbardziej korzystne postacie wiórów uwa

Īa siĊ wióry odpryskowe (otrzymywane

przy obróbce materia

áów kruchych, np. Īeliwa) oraz segmentowe (obróbka materiaáów o

Ğredniej twardoĞci ze Ğrednimi prĊdkoĞciami skrawania). Wióry te (rys. 4) jest áatwo usunąü z
przestrzeni skrawania i

áatwo magazynowaü. Wióry wstĊgowe czĊsto oplatają siĊ wokóá

narz

Ċdzi i elementów obrabiarki. Grozi to wtedy okaleczeniem operatora lub awarią

obrabiarki. Szczególnie jest to niedopuszczalne przy obróbce automatycznej bez sta

áego

dozoru. W zasadzie stosuj

ąc odpowiednie parametry skrawania i odpowiednią geometriĊ

ostrzy no

Īy moĪna uzyskaü wióry odpryskowe lub segmentowe. W przypadku trudnoĞci w

uzyskaniu tych wiórów mo

Īna stosowaü áamacze wiórów w postaci specjalnych nakáadek na

ostrza skrawaj

ące lub rowków wzdáuĪ krawĊdzi skrawających. Pozwalają one podzieliü wiór

wst

Ċgowy na krótkie odcinki (rys. 5).

Rys. 4. Zwyczajowe postacie wiórów: a) odpryskowy, b) schodkowy (segmentowy), c)

wst

Ċgowy

www.zie.pg.prv.pl

Rys. 5. Rodzaje

áamaczy wiórów: a) w postaci nakáadki, b) w postaci rowka wzdáuĪ krawĊdzi

skrawaj

ącej

5. Geometria no

Īy skrawających

Geometri

Ċ narzĊdzi skrawających okreĞla poáoĪenie powierzchni, lini oraz kąty ostrzy.

G

áówne jej elementy to:

x

powierzchnia natarcia (rys. 6) – jest to powierzchnia po której sp

áywa wiór,

x

g

áówna powierzchnia przyáoĪenia – jest to powierzchnia narzĊdzia stykająca siĊ z

materia

áem obrabianym w pewnym obszarze powierzchni skrawania,

x

g

áówna krawĊdĨ skrawająca – powstaje z przeciĊcia powierzchni natarcia i

przy

áoĪenia,

x

k

ąty ostrza - najwiĊksze znaczenie ma kąt natarcia J (rys.7) i kąt przyáoĪenia D. Od

kata natarcia zale

Īy sposób spáywania wióra z ostrza skrawającego. Im wiĊksza

warto

Ğü kata natarcia, tym mniejsza jest potrzebna energia do odksztaácenia wióra.

Przy toczeniu kat natarcia przyjmuje si

Ċ od -15q do +30q. JednoczeĞnie nastĊpuje

jednak zmniejszenie wytrzyma

áoĞci ostrza. Zerowy kąt natarcia przyjmuje siĊ w

narz

Ċdziach ksztaátowych, gdyĪ upraszcza to ich ostrzenie. Natomiast ujemny kat

natarcia stosuje si

Ċ dla noĪy z ostrzami z wĊglików spiekanych, którymi moĪna

obrabia

ü materiaáy z bardzo duĪymi prĊdkoĞciami skrawania. Kąt przyáoĪenia D

wp

áywa na zmniejszenie oporów tarcia pomiĊdzy narzĊdziem a materiaáem

obrabianym. Zwykle wynosi on kilka stopni (3-5

q).

Rys. 6. Elementy budowy no

Īa tokarskiego

Rys. 7. Oznaczenie kata natarcia

J

no

Īa tokarskiego

www.zie.pg.prv.pl

6.

Materia

áy narzĊdziowe

Materia

áy na narzĊdzia skrawające powinny odznaczaü siĊ duĪą twardoĞcią, dobrą

odporno

Ğcią na Ğcieranie oraz zdolnoĞcią do zachowania tych wáasnoĞci w wysokich

temperaturach (do ok. 850

qC).TwardoĞü ostrza skrawającego powinna byü o ok. 20 HRC

wi

Ċksza od twardoĞci obrabianego materiaáu. Na narzĊdzia do obróbki wiórowej stosowane są

m.in.: stale narz

Ċdziowe wĊglowe i stopowe (63-65 HRC), stale szybkotnące (ok. 65 HRC),

w

Ċgliki spiekane i materiaáy ceramiczne.

Z

w

Ċglików spiekanych wykonuje siĊ páytki, które wlutowuje siĊ lub mocuje

mechanicznie do korpusów narz

Ċdzi. W ich skáad wchodzą wĊgliki pierwiastków

trudnotopliwych (wolframu, tytanu) spojone osnow

ą kobaltową. Ich twardoĞü wynosi 65 – 70

HRC. Mo

Īna nimi skrawaü z duĪymi prĊdkoĞciami, gdyĪ duĪą twardoĞü i odpornoĞü na

Ğcieranie zachowują do temp. ok. 1000 qC. Nowoczesne noĪe tokarskie z takimi wymiennymi
p

áytkami przedstawiono na rys. 8. Páytki takie mogą byü dodatkowo powlekane dyfuzyjnie

kilkoma warstwami pow

áok TiC, TiN, Ti(C,N) i Al

2

O

3

o

áącznej gruboĞci kilkunastu

mikrometrów. Niemniej tak cienkie pow

áoki powodują znaczny wzrost ich odpornoĞci na

zu

Īycie. dochodzący nawet do 5 razy. Takimi páytkami moĪna wtedy o wiele dáuĪej obrabiaü

lub przeprowadzi

ü obróbkĊ bardzo intensywną. Stąd są polecane szczególnie do stosowania

na obrabiarkach CNC lub centrach obróbkowych.

Rys. 8. Nó

Ī tokarski skáadany z wymienną páytka z wĊglików spiekanych: 1- trzonek, 2- Ğruba

zaciskowa, 3- p

áytka wieloostrzowa, 4- páytka podporowa, 5- áamacz wiórów

Literatura:

1. Bia

áas S., SobieszczaĔski J.: Zarys technologii maszyn. Warszawa: WSiP.

2. Feld.M.: Projektowanie i automatyzacja procesów technologicznych cz

ĊĞci maszyn.

Warszawa: WN-T.

3. Grzesik W.: Podstawy skrawania materia

áów metalowych. Warszawa:WN-T.

4. Zawora J.: Podstawy technologii maszyn. Warszawa: WsiP.