POLITECHNIKA WARSZAWSKA

INSTYTUT INŻYNIERII PRECYZYJNEJ I BIOMEDYCZNEJ

Studia zaoczne

PODSTAWY TECHNIK WYTWARZANIA (PTW)

ELEMENTÓW I PRZYRZĄDÓW PRECYZYJNYCH

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO:

NARZĘDZIA SKRAWAJĄCE

Opracował: dr inż. Leszek Kudła

Warszawa, dn. 15.02.1999 r.

Str.

1

________________________________________________________________________________

1. Cel ćwiczenia.

Obróbka skrawaniem stanowi jedną z dominujących metod technologicznych. Prawidłowy

dobór narzędzi skrawających jest istotnym czynnikiem techniczno-ekonomicznym efektywności
wytwarzania. Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie rodzajów, budowy, cech użytkowych
oraz przeznaczenia narzędzi skrawających.

2. Zakres wymaganych wiadomości.

W instrukcji są podane tylko niektóre zagadnienia niezbędne do wykonania ćwiczenia. Pełny

zakres wymaganych wiadomości jest następujący:

- materiały stosowane na narzędzia skrawające,
- budowa narzędzi skrawających (noży tokarskich i dłutowniczych, przeciągaczy i przepy-

chaczy, wierteł, rozwiertaków, pogłębiaczy, gwintowników i narzynek, frezów, narzędzi do
obróbki kół zębatych),

- układy opisu geometrii ostrza (dokładnie układ narzędzia i roboczy),
- geometria ostrzy,
- eksploatacja (zużycie, ostrzenie).

Właściwe przygotowanie do ćwiczenia laboratoryjnego wymaga przypomnienia sobie
wiadomości z wykładu PODSTAWY TECHNIK WYTWARZANIA oraz przestudiowania
literatury podanej na końcu instrukcji.

3. Wprowadzenie.

3.1. Rodzaje narzędzi skrawajacych.

Stosując określone kryteria klasyfikacyjne narzędzia skrawające można podzielić na różne

grupy.

Przyjmując jako kryterium przeznaczenie do realizacji określonego sposobu obróbki wióro-

wej wyróżniamy noże tokarskie, noże strugarskie, noże dłutownicze, wytaczadła, wiertła, pogłę-
biacze, rozwiertaki, przeciągacze i przepychacze, frezy, narzędzia do gwintów i narzędzia do
uzębień. W każdej grupie narzędzi można dokonywać dalszego podziału. Kształt i przeznaczenie
noży tokarskich przykładowo przedstawiono na Rys.1.

Pod względem budowy ogólnej narzędzia można podzielić na jednolite, niejednolite łączo-

ne w sposób trwały (np. wiertło kręte wykonane w całości ze stali szybkotnącej lub nóż tokarski
z wlutowaną płytką z węglików spiekanych) oraz składane (np. nóż tokarski lub głowica frezo-
wa z wymiennymi płytkami wieloostrzowymi).

Biorąc pod uwagę sposób kształtowania powierzchni elementu obrabianego narzędzia

można podzielić na punktowe (odwzorowanie na powierzchni przedmiotu tylko naroża ostrza)
oraz kształtowe (odwzorowanie odcinka lub całej głównej krawędzi skrawającej).

Zależnie od fazy obróbki oraz jej dokładności wyróżniamy narzędzia do obróbki wstępnej

i wykńczającej, zdzieraki lub wykańczaki (np. noże tokarskie lub rozwiertaki zdzieraki i wy-
kańczaki).

Ponadto narzędzia można podzielić na uniwersalne (są to najczęściej narzędzia znormalizo-

wane przeznaczone do stosowania w różnych typowych obrabiarkach) oraz specjalne (wytwa-
rzane na zamówienie do określonych typów maszyn).

Str.

2

________________________________________________________________________________

Rys.1. Rodzaje i typowe przeznaczenie noży tokarskich imakowych: a) noże do toczenia powierzch-

ni zewnętrznych, 1-prosty, 2- wygięty, 3-szpiczasty, 4-boczny wygięty, 5-szeroki, 6-boczny
wygięty, 7-przecinak; b) do toczenia powierzchni wewnętrznych (otworów), 8-wytaczak
prosty (do otworów przelotowych), 9-wytaczak szpiczasty (do otworów nieprzelotowych),
10-wytaczak hakowy. Strzałki oznaczają możliwe kierunki posuwów.

3.2. Układy opisu geometrii ostrza.

Geometria ostrza to zbiór wszystkich elementów geometrycznych, kątowych i liniowych, ok-

reślających kształt ostrza. Opis geometrii ostrza jest jednym z podstawowych zagadnień konst-
rukcji narzędzi skrawających. W celu uzyskania jednoznaczności i uniwersalności określeń
stosowane są znormalizowane układy odniesienia służące do opisu geometrii ostrzy. Układy
składają się ze ściśle zdefiniowanych płaszczyzn, względem których wyznacza się
poszczególne kąty.
Układ narzędzia - zasadniczy układ konstrukcyjny, w którym kąty ostrza wyznacza się w wa-
runkach spoczynkowych, uwzględniając przewidywane zastosowanie i zakładając zamierzone
kierunki ruchów.
Układ technologiczny - służy do opisu geometrii wymiennych elementów ostrzowych (np.
płytek wieloostrzowych) w narzędziach składanych.
Układ ustawienia - kąty wyznacza się biorąc pod uwagę położenie narzędzia względem
przed-miotu obrabianego (inne niż typowe).
Układ roboczy - służy do opisu geometrii w warunkach skrawania, a więc z uwzględnieniem
rzeczywistych kierunków ruchów.

3.3. Układ narzędzia.

Najważniejszą płaszczyzną układu jest płaszczyzna podstawowa, oznaczana przez P

r

.

W układzie narzędzia płaszczyzna podstawowa przechodzi przez rozpatrywany punkt krawędzi
skrawającej, prostopadle do zamierzonego kierunku ruchu głównego V

r

(równolegle lub prosto-

Str.

3

________________________________________________________________________________

padle do elementów bazowych narzędzia). Wyznaczanie położenia płaszczyzny podstawowej dla
różnych narzędzi ilustruje Rys.2.

Rys.2. Usytuowanie płaszczyzny podstawowej P

r

dla układu narzędzia w przypadku: a) noża

tokarskiego, b) noża dłutowniczego, c) wiertła, d) przeciągacza.

Dalsze płaszczyzny układu i ich położenie przedstawiono na Rys.3

Rys.3. Budowa noża składanego zdzieraka prostego i położenie płaszczyzn układu narzędzia dla

tego noża: 1-płytka wieloostrzowa, 2-łamacz wióra, 3-łeb śruby mocującej, 4-podkładka,
5-korpus (oprawka). M - rozpatrywany punkt głównej krawędzi skrawającej, M

’

- rozpatry-

wany punkt pomocniczej krawędzi skrawającej.

Str.

4

________________________________________________________________________________

Definicje wyznaczania położenia poszczególnych płaszczyzn są następujące:
- płaszczyzna krawędzi skrawającej P

s

przechodzi przez rozpatrywany punkt krawędzi, stycznie

do krawędzi w tym punkcie i prostopadle do P

r

,

- płaszczyzna przekroju głównego P

o

przechodzi przez rozpatrywany punkt prostopadle do płasz-

czyzn P

r

i P

s

,

- płaszczyzna normalna P

n

przechodzi przez rozpatrywany punkt prostopadle do krawędzi

skrawa-jącej w rozpatrywanym punkcie,

- płaszczyzna boczna P

f

przechodzi przez rozpatrywany punkt prostopadle do P

r

i równolegle do

zamierzonego kierunku ruchu posuwowego,

- płaszczyzna tylna P

p

przechodzi przez rozpatrywany punkt krawędzi prostopadle do P

r

i P

f

.

Symbol płaszczyzny układu w kółku oznacza, że dany rzut jest wykonany w tej płaszczyźnie. Na
Rys.3 płaszczyzna P

n

jest tożsama z P

o

, gdyż główna krawędź skrawająca leży w płaszczyźnie P

r

.

Analogicznie jak dla punktu na głównej krawędzi skrawającej można także oznaczyć płaszczyzny
dla punktu na pomocniczej krawędzi skrawającej. Oznaczamy je indeksem „prim”.

3.4. Geometria ostrza w układzie narzędzia.
Między płaszczyznami układu i powierzchniami ostrza (lub stycznymi do nich płaszczyznami)
wyznacza się kąty związane z ostrzem - Rys.4.

Rys.4. Przykład wyznaczenia kątów związanych z ostrzem noża zdzieraka prostego w układzie

narzędzia.

Str.

5

________________________________________________________________________________

W płaszczyźnie podstawowej P

r

(indeks r) wyznaczamy:

- kąt przystawienia

κκκκ

r

(między P

s

i P

f

),

- kąt naroża

εεεε

r

(między P

s

i P

s

’

),

- kąt odchylenia głównej krawędzi skrawającej

ψ

ψ

ψ

ψ

r

(między P

s

i P

p

),

- kąt pomocniczy przystawienia

κκκκ

r

’

(między P

s

’

i P

f

).

Kąty te spełniają warunek:

κκκκ

r

+

εεεε

r

+

κκκκ

r

’

= 180

o

.

W płaszczyźnie krawędzi skrawającej P

s

(indeks s) określa się kąt pochylenia głównej krawędzi

skrawającej

λλλλ

s

(między krawędzią i P

r

). W różnych przekrojach ostrza wyznacza się kąty

przyłożenia

αααα

, ostrza

ββββ

i natarcia

γγγγ

. Zależnie od płaszczyzny przekroju symbol kąta jest opatrzony

odpowiednim indeksem. Na przykład w przekroju płaszczyzną boczną P

f

mamy:

- kąt przyłożenia boczny

αααα

f

(między powierzchnią przyłożenia i P

p

),

- kąt ostrza boczny

ββββ

f

(między powierzchnią natarcia i powierzchnią przyłożenia ),

- kąt natarcia boczny

γγγγ

f

(między powierzchnią natarcia i P

r

).

Analogicznie postępujemy przy wyznaczaniu kątów

α

,

β

i

γ

w innych płaszczyznach. Kąty

przyłożenia, ostrza i natarcia zawsze spełniają warunek:

αααα

+

ββββ

+

γγγγ

= 90

o

.

Kąt przyłożenia zawsze musi być większy od 0

o

, zaś kąt natarcia może być dodatni, ujemny lub

równy 0

o

.

3.5. Porównanie geometrii ostrza w różnych układach.

Różnice w geometrii ostrza w różnych układach wynikają ze zmian położenia płaszczyzn,

względem których wyznacza się kąty. Jako ilustrację zagadnienia można podać przykład płytki
wieloostrzowej kwadratowej dwustronnej. Płytka ta ma kąt ostrza

β

= 90

o

. Kąt przyłożenia musi

być dodatni, a więc płytka jest przeznaczona do oprawek, w których zostanie nachylona wzglę-
dem P

r

w taki sposób, by utworzyć dodatni kąt przyłożenia. Z tego wynika, że kąt natarcia

γ

musi być ujemny i równy co do wartości bezwzględnej

α

.

W układzie roboczym płaszczyzna podstawowa robocza P

re

przechodzi przez rozpatrywa-

ny punkt krawędzi prostopadle do rzeczywistego kierunku ruchu wypadkowego (w układzie
narzędzia prostopadle do zamierzonego kierunku ruchu głównego).

W większości przypadków ruch wypadkowy jest sumą ruchów głównego i posuwowego.

Wektor ruchu wypadkowego V

w

jest obrócony względem wektora ruchu głównego o kąt

ηηηη

.

O taki sam kąt obróci się również płaszczyzna P

re

względem płaszczyzny P

r

oraz pozostałe

płaszczyzny układu roboczego, których usytuowanie określa się względem P

re

. Na Rys.5c

widać, że w wyniku tego obrotu kąt

α

zmniejszył się, zaś kąt

γ

zwiększył. Jest nadal ujemny,

ale ma mniejszą wartość bezwzględną.

Ponadto w układzie roboczym płaszczyznę boczną P

fe

nazywa się płaszczyzną ruchu, zaś

płaszczyznę krawędzi skrawającej P

se

płaszczyzną skrawania.

Str.

6

________________________________________________________________________________

Rys.5. Ilustracja geometrii ostrza w różnych układach opisu: a) układ technologiczny, b) układ na-

rzędzia, c) układ roboczy.

4. Program ćwiczenia.
Program ćwiczenia składa się z następujących zadań szczegółowych:

1. Zapoznać się z budową różnych narzędzi skrawających. Podać ich nazwy i przeznaczenie. Zilus-

trować konstrukcję wybranego narzędzia. Zaznaczyć układ ostrzy, zamierzone kierunki ruchu
głównego i posuwowego oraz usytuowanie płaszczyzny podstawowej P

r

w układzie narzędzia.

2. Opisać geometrię wskazanej płytki wieloostrzowej. Zmierzyć wymiar charakterystyczny i ziden-

tyfikować płytkę na podstawie katalogu

. Na szkicach przedstawić geometrię płytki (wymiary

liniowe i kątowe, tolerancje).

3. Na podstawie katalogu dobrać oprawkę dla wymienionej płytki. Zilustrować budowę oprawki

i objaśnić sposób mocowania. Zaznaczyć kąty przyłożenia

α

, ostrza

β

i natarcia

γ

w układzie na-

rzędzia oraz podać ich wartości.

4. Przeprowadzić pomiary powtarzalności ustawienia naroża płytki wieloostrzowej w nożu opraw-

kowym. Wyznaczyć błędy dla pojedynczej płytki i grupy płytek. Określić klasę dokładności wy-
konania mierzonych płytek wieloostrzowych.

5. Opracować wyniki prac laboratoryjnych i podsumowanie

LITERATURA
1. Białek M.: Zajęcia praktyczne z obróbki skrawaniem. Skrypt OW PW, Warszawa 1996.
2. Grzesik W.: Podstawy skrawania materiałów metalowych. WNT, Warszawa 1998.
3. Jemielniak K.: Obróbka skrawaniem. Skrypt OW PW, Warszawa 1998.
4. Filipowski R., Marciniak M.: Techniki obróbki mechanicznej i erozyjnej. OW PW, Warszawa

2000.