Imię Nazwisko Technologia wytwarzania Kier. Wychowanie - Techniczne Wydz. Matematyczno - Fizyczny Toczenie metali; budowa i zastosowanie tokarek uniwersalnych. Toczenie poprzeczne (planowanie), nawiercanie, wiercenie i rozwiercanie w procesie toczenia. Toczenie wzdłużne zewnętrzne i wewnętrzne. Toczenie stożków i gwintów.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem toczenie metali, budową i zastosowaniem tokarek uniwersalnych, toczeniem poprzecznym (planowaniem), nawiercaniem, wierceniem i rozwiercaniem w procesie toczenia, toczeniem wzdłużnym zewnętrznym i wewnętrznym, toczeniem stożków i gwintów. oraz samodzielnym wykonaniem ćwiczeń.

2. Część teoretyczna.

Obróbka skrawaniem jest to metoda otrzymywania przedmiotów (części maszyn) o wymaganym kształcie i wymaganej dokładności wymiarów za pomocą zdejmowania warstwy materiału odpowiednim narzędziem.

Jednym z podstawowych rodzajów obróbki skrawaniem jest toczenie.

Rozróżnia się następujące grupy tokarek: kłowe, uchwytowe, wielonożowe, rewolwerowe, tarczowe, karuzelowe, półautomaty i automaty tokarskie, kopiarki i zataczarki. Najbardziej rozpowszechnione są tokarki kłowe. Przedmiot obrabiany jest mocowany na tych tokarkach w kłach wrzeciona i konika i stąd ich nazwa. Tokarki kłowe dzieli się na: uniwersalne (pociągowe), produkcyjne, precyzyjne i ciężkie. Tokarki kłowe produkcyjne różnią się od kłowych uniwersalnych (pociągowych) przede wszystkim tym, że nie mają śruby pociągowej, w związku z czym nie można na nich toczyć gwintów.

Zasadę działania tokarki pociągowej przedstawiono w sposób uproszczony na rysunku, przedmiot obrabiany 14 mocuje się w kłach wrzeciona 13 i tulei konika 16. Napęd uzyskuje się od silnika elektrycznego 12 za pośrednictwem przekładni pasowych i zębatych oraz tarczy zabierakowej 27, która obracając się wraz z wrzecionem 13, powoduje obrót przedmiotu obrabianego. Napęd z tarczy zabierakowej na przedmiot obrabiany jest przenoszony za pomocą palca zabierakowego 28 i zabieraka 29. Nóż 26 jest zamocowany w imaku nożowym 15, który wraz z suportem wykonuje ruch posuwowy p wzdłuż prowadnic 18 łoża. Łoże jest wsparte sztywno na dwóch podstawach 17 i 25. Suport otrzymuje napęd od wrzeciona 13. Ruch obrotowy wrzeciona n przenoszą koła zębate 1,2 lub 1,2,3 na koło 4, tworzące tzw. Nawrotnicę. Na wspólnym wałku z kołem 4 jest osadzone koło 5, z którym mogą być zazębione koła 6,7 lub 8. Koła zębate 5,6,7,8 nazywamy kołami wymiennymi. Za pośrednictwem kół wymiennych napęd jest przenoszony do skrzynki posuwów. Ze skrzynki posuwów napęd morze być przekazywany na śrubę pociągową 19 lub wałek pociągowy 20. W przypadku przesunięcia koła zębatego 9 do zazębienia z kołem 10 otrzymuje się napęd śruby pociągowej, a po zazębieniu kół 9 i 11 - napęd wałka pociągowego. Zwarcie dwudzielnej nakrętki 21 ze śrubą pociągową powoduje napęd suportu. Nakrętka 21 składa się z dwóch połówek, które mogą być jednocześnie dosunięte do śruby pociągowej (włączony napęd śruby pociągowej) lub odsunięte od niej (włączony napęd suportu). Obsada nakrętki jest połączona ze skrzynka suportowa 22, sztywno związaną z suportem dzięki czemu ruch obrotowy śruby pociągowej zostaje zamieniony na ruch posuwowy nakrętki 21 i połączonego z nią suportu wraz z nożem tokarskim. Napęd suportu od wałka pociągowego uzyskuje się za pomocą kółka zębatego 23, toczącego się po nieruchomej zębatce 24, przymocowanej do łoża tokarki. Do ręcznego przesuwu suportu służy kółko 30.

Rys. 1. Uproszczony schemat tokarki pociągowej.

Posuw ręczny jest możliwy tylko przy wyłączony posuwie mechanicznym. Łoże tokarki jest wykonane zwykle jako jednolity odlew żeliwny, użebrowany dla zwiększenia sztywności. W górnej części łoża znajdują się prowadnice. Po prowadnicach przesuwają się ruchome zespoły tokarki: konik i suport.

Skrzynka wrzeciennika tokarki wykonuje się z reguły jako odrębny odlew przykręcany następnie do łoża.

Najważniejszą częścią skrzynki wrzeciennika jest wrzeciono podtrzymujące obrabiany przedmiot i nadające mu ruch obrotowy za pośrednictwem zespołu mechanizmów napędowych.

Mechanizmy ruchu głównego, przenoszące ruch obrotowy na wrzeciono, są montowany w skrzynkę wrzeciennika. Najczęściej spotyka się napęd wrzeciona z zastosowaniem tzw. odboczki.

Konik służy do podpierania długich przedmiotów mocowanych w kłach. Znajduje się on zawsze z prawej strony łoża.

Suport służy do zamocowania noża i nadania mu ruch posuwowego. Do suportu zamocowany jest imak nożowy za pomocą śruby z nakrętką. Nóż dociska się do powierzchni oporowej śrubami. Suport zapewnia możliwość przesuwu noża w kierunku równoległym do osi przedmiotu oraz możliwość ustawienia go pod kątem do przedmiotu obrabianego.

Skrzynka suportowa jest zamocowana na saniach wzdłużnych suportu. Zawiera ona zespół mechanizmów, które przenoszą napęd ze śruby pociągowej lub wałka pociągowego na sanie wzdłużna lub poprzeczne.

Podczas nacinania gwintów nożem suport wzdłużny jest napędzany śrubą pociągową. Dzięki temu uzyskuje się ścisła zależność między prędkością noża w ruchu posuwowym a prędkością obrotowa wrzeciona.

Nakrętka dwudzielna, tzw. zamek umożliwia włączenie śruby pociągowej w układ napędu suportu.

Aby wykluczyć jednoczesne włączenie napędu suportu od śruby pociągowej i wałka pociągowego, co groziłoby uszkodzeniem mechanizmu napędowego, w skrzynce suportowej znajduje się specjalny mechanizm blokujący.

Nawrotnica umożliwia zmianę kierunku posuwu mechanicznego sań wzdłużnych i poprzecznych bez zmian kierunku obrotu wrzeciona. Nawrotnica jest umieszczona przeważnie wewnątrz korpusu wrzeciennika.

Koła wymienne są umieszczone między nawrotnicą a skrzynką posuwów na zewnątrz korpusu i osłonięte specjalną osłoną. Każda tokarka jest wyposażona w zestaw kół wymiennych, które dobieramy w zależności od tego, jakie przełożenie chcemy uzyskać między wrzecionem a suportem. Dobór tego przełożenia jest bardzo istotny przy nacinaniu na tokarce gwintów za pomocą noża. Przełożenie miedzy suportem a wrzecionem przy nacinaniu gwintów wynosi i = Sn/Sp gdzie: Sn - skok nacinanego gwintu, Sp - skok śruby pociągowej.

Skrzynka posuwów otrzymuje napęd od wrzeciona. W przypadku tokarek produkcyjnych skrzynka posuwów nie różni się od skrzynki prędkości. W tokarkach pociągowych ma ona konstrukcje umożliwiającą szybką zmianę przełożenia podczas nacinania gwintów.

Prędkości skrawania można obliczyć ze wzoru: v = π • d • n / 1000 [ m / min ] w którym: d - średnica toczonego wałka, n - prędkość obrotowa wrzeciona w obr / min. W celu uzyskania żądanej prędkości skrawania podczas toczenia wałka o określonej średnicy d należy wrzecionu tokarki nadać odpowiednią prędkość obrotową n. Różne prędkości obrotowe można uzyskać za pomocą skrzynek przekładniowych z kołami zębatymi, wówczas mówimy o stopniowej regulacji prędkości obrotowej, lub w sposób bezstopniowy za pomocą specjalnych przekładni mechanicznych, elektrycznych lub hydraulicznych.

Noże tokarskie

Ze względu na przeznaczenie można wyróżnić noże tokarskie:

1. ogólnego przeznaczenia; są to powszechnie stosowane noże do toczenia: zewnętrznego wewnętrznego, wzdłużnego, poprzecznego, przecinania,

2. specjalnego przeznaczenia, np. do toczenia gwintów,

3. specjalne - wykonywane specjalnie do obróbki ściśle określonych powierzchni.

Ze względu na sposób kształtowania powierzchni obrabianej noże tokarskie dzieli się na:

1. punktowe, gdy powierzchnia obrabiana jest tylko wierzchołkiem noża,

2. kształtowe, gdy krawędź tnąca jest lustrzanym odbiciem powierzchni obrabianej; nóż wykonuje tylko ruch prostopadły do przedmiotu obrabianego,

3. obwiedniowe, gry powierzchnia obrabiana powstaje w wyniku złożonego ruchu narzędzia, które wykonuje zarówno ruch obrotowy, jak i równoległy do osi przedmiotu obrabianego, podczas gdy przedmiot obrabiany wykonuje ruch obrotowy.

W zależności od sposobu zamocowania noże tokarskie dzieli się na:

1. imakowe (suportowe) mocowane bezpośrednio w imaku nożowym,

2. oprawkowe, które charakteryzują się małymi wymiarami chwytu, są one mocowane w oprawce nożowej, a ta z kolei w suporcie.

Ze względu na rozwiązanie konstrukcyjne rozróżnia się noże tokarskie:

1. jednolite, wykonane w całości z jednego materiału narzędziowego,

2. bimetalowe, w których ostrze i trzonek są wykonane z różnych materiałów i połączone ze sobą w sposób trwały,

3. składane, z mechanicznie montowanymi elementami skrawającymi.

Noże tokarskie ogólnego przeznaczenia dzieli się na prawe i lewe w zależności od położenia głównej krawędzi tnącej. W nożu lewym po lewej stronie a w prawym po prawej stronie.

Rys. 2. Noże tokarskie.

I - proste, II - wygięte, III i odgięte, IV - odsadzone.

Rys. 3. Przykłady zastosowania noży imakowych.

1. zdzierak prosty prawy,

2. Zdzierak wygięty prawy,

3. Zdzierak zaokrąglony prosty,

4. Gładzik spiczasty,

5. Wykańczak boczny wygięty lewy,

6. Wykańczak prostoliniowy,

7. Boczny osadzony prawy,

8. Przecinak osadzony obustronnie,

9. Wytaczak do otworów przelotowych,

10. Wytaczak do otworów nieprzelotowych,

11. Wytaczak hakowy,

12. Zdzierak prosty wzmocniony prawy.

Elementy noża tokarskiego

Nóż tokarski składa się z części roboczej i trzonka. Część robocza służy do skrawania materiału i obejmuje elementy konstrukcyjne związane bezpośrednio z pracą narzędzia.

Rys. 4. Elementy części roboczej noża.

Powierzchnia natarcia jest to ta, po której spływają wióry, powierzchnia przyłożenia jest zwrócona do płaszczyzny obrabianej przedmiotu, pomocnicza powierzchnia przyłożenia jest zwrócona do powierzchni obrobionej. Główna krawędź tnąca jest to linia przecięcia się powierzchni natarcia i powierzchni przyłożenia. Pomocnicza krawędź tnąca jest to linia przecięcia się powierzchni natarcia i pomocniczej powierzchni przyłożenia. Wierzchołek noża jest punktem przecięcia się głównej krawędzi tnącej i pomocniczej krawędzi tnącej.

Elementy geometryczne ostrza narzędzia rozpatruje się w dwóch podstawowych układach odniesienia ostrza narzędzia:

• w układzie wymiarowania, który określa geometrię niezbędnych do wykonania narzędzia.

• w układzie ustawienia narzędzia, zwanym układem roboczym.

Na rysunku przedstawiono płaszczyzny, w których rozpatruje się geometrie ostrza w układzie wymiarowania.

Rys. 5. Płaszczyzny odniesienia układu wymiarowania noża tokarskiego:

1. rysunek perspektywiczny,

2. widok z góry.

Typowe prace tokarskie

Toczenie zewnętrznych powierzchni walcowych.

Jest to najczęściej wykonywana operacja na tokarkach. Jeżeli przedmiot ma być obrabiany w kłach, w pierwszej kolejności wyznacza się jego oś obrotu, następnie wykonuje nakiełki na tokarce, wiertarce lub nakiełczarce. Dokładne wykonanie nakiełków jest podstawą do uzyskania prawidłowego kształtu obrabianej powierzchni. Z kolei trzeba sprawdzić, czy kły tokarki leżą na jednej osi. W tym celu należy zbliżyć kły do siebie i włożyć miedzy nie np. kartkę papieru. Jeżeli ślady ostrzy na papierze tworzą jeden punkt, to można przystąpić do mocowania przedmiotu. Przedmiot musi być zamocowany tak, aby mógł się swobodnie w kłach obracać, ale jednocześnie zamocowanie musi być dostatecznie silne, aby podczas toczenia nie nastąpiło wyrwanie przedmiotu z kłów pod wpływem sił skrawania. Mocując przedmiot na tarczy tokarskiej lub w uchwycie należy zwrócić uwagę na ustawienie przedmiotu w położeniu współśrodkowym z osią wrzeciona, a przed uruchomieniem tokarki pamiętać o wyjęciu klucza z uchwytu. Po zamocowaniu przedmiotu i noża należy dobrać odpowiednie parametry skrawania (prędkość obrotową, posuw, głębokość skrawania).

Toczenie powierzchni czołowych, rowków zewnętrznych i przecinanie.

Powierzchnie czołowe z reguły są prostopadłe do osi przedmiotu. Przy podtaczaniu czół nożami bocznymi toczenie rozpoczyna się od środka materiału na zewnątrz, przez co unika się wcinania noża w materiał. Wytaczając rowki zewnętrzne nóż nastawia się na głębokość rowka, posługując się podziałką naciętą przy rękojeści posuwu poprzecznego lub zderzakiem posuwu poprzecznego. Prędkość skrawania przyjmuje się 10 - 20 % mniejszą niż przy toczeniu zewnętrznych powierzchni walcowych z uwagi na trudniejsze warunki pracy narzędzia. Rozwiercanie wykonuje się za pomocą rozwiertaków mocowanych w gnieździe tulei konika. Operacji dokonuje się w jednym, dwóch lub trzech zabiegach w zależności od wymaganej dokładności otworu i jego średnicy, stosując równomierny posuw ręczny.

Rys. 6. Ruchy skrawania w tokarkach.

Toczenie stożków.

Rys. 7. Toczenie stożka przy przesuniętym koniku:

1. konik przed przesunięciem,

2. konik po przesunięciu,

3. konik podczas obróbki.

Toczenie przy przesuniętym koniku jest stosowane do obróbki stożków o małej zbieżności. Przedmiot obrabiany mocuje się w kłach wrzeciona i konika, a korpus konika przesuwa w kierunku poprzecznym na odległość s obliczoną według wzoru:

S = [(D - d) / 2] • L / l

w którym:

D, d - średnice stożka w [mm],

L - odległość kłów w [mm],

l - wysokość stożka w [mm].

Zaletę toczenia powierzchni stożkowych przy przesuniętym koniku stanowi możliwość zastosowania mechanicznego posuwu wzdłużnego, wadę zaś mała dokładność obróbki, trudność dokładnego przesunięcia konika o wyliczoną odległość s oraz ograniczenie wartości przesunięcia s do 1 / 50 rozstawu kłów tokarki.

Rys. 8. Toczenie stożków przy skręceniu obrotnicy.

1. stożek zbieżny w kierunku wrzeciennika,

2. stożek zbieżny w kierunku konika.

Toczenie stożków przy skręceniu sań narzędziowych jest stosowane do obróbki stożków o dowolnej zbieżności. Przedmiot obrabiany mocuje się w kłach ustawionych w osi tokarki, natomiast sanie narzędziowe ustawia się równolegle do powierzchni stożkowej skręcając je o kąt α. Posuw noża odbywa się ręcznie przez pokręcanie kółka K za pośrednictwem śruby pociągowej S. Długość śruby S ogranicza stosowanie tej metody do toczenia stożków krótkich. Kąt pochylenia powierzchni stożkowej odpowiada wartości kąta, o który należy skręcić sanie narzędziowe i jest podawany zwykle na rysunku warsztatowym stożka. Jeżeli stożek jest zwymiarowany przez podanie wymiarów jego średnic D, d oraz wysokości l, to do obliczenia kąta α należy zastosować wzór: Tg α = (D - d) / 2 l

i odczytać wartość α z tablic trygonometrycznych. Zaletę tej metody stanowi możliwość wykonywania stożków o dużych i małych kątach oraz łatwość skręcania obrotnicy o żądany kąt α. Jednak tą metodą można obrabiać tylko stożki o wysokości mniejszej od długości przesuwu sań narzędziowych. Ponadto ręczny przesuw sań wpływa niekorzystnie na jakość powierzchni obrabianej, a dokładność ustawienia obrotnicy jest mała( podziałka przy obrotnicy jest wycechowana przeważnie w stopniach, dlatego minuty ustawia się w sposób przybliżony). Stożki smukłe ( o znacznej długości) o dużej dokładności toczy się z zastosowaniem liniału. Liniał 2 - przymocowany do łoza tokarki - ustawia się pod katem α odpowiadającym kątowi nachylenia tworzącej stożka. Po prowadnicach liniału porusza się suwak 1, przymocowany do sań poprzecznych 4 suportu. W celu zapewnienia prawidłowego ruchu suportu poprzecznego w stosunku do prowadnic liniału należy (w niektórych tokarkach) wykręcić z niego śrubę pociągową lub nakrętkę. Wówczas gdy suport będzie wykonywał posuw mechaniczny wzdłuż łoża tokarki, sanie poprzeczne wraz z imakiem nożowym 3 będą przesuwać się w kierunku równoległym do prowadnic liniału. Zaletami tej metody są: niezmienne położenie obrotnicy i konika, łatwość ustawiania liniału i toczenie z posuwem mechanicznym. Wadą jest konieczność wyłączenia śruby lub nakrętki suportu poprzecznego.

Toczenie gwintów

Gwinty toczy się na tokarkach lub na wytaczarko - frezarkach; narzędziem wówczas jest nóż kształtowy o zarysie bruzdy gwintu, a posuw musi być równy skokowi nacinanego gwintu. Wartość posuwu ustala się za pomocą kół wymiennych gitary tokarki z równania równowagi ruchu: 1 obrót wrzeciona ip • ig • isp • Sp = Sn gdzie:

ip - przełożenie nawrotne tokarki,

ig - przełożenie gitary tokarki,

isp - przełożenie skrzynki posuwowej,

Sp - skok gwintu śruby pociągowej,

Sn - skok gwintu nacinanego.

Z konstrukcji wielu tokarek wynika że: ip = 1 czyli skrzynka posuwów ma jedno przełożenie, liczba zębów kół współpracujących jest taka sama, a więc isp = 1

Tokarki kłowe uniwersalne maja zamontowaną skrzynkę posuwów przystosowaną do nacinania gwintów: metrycznych, calowych, modułowych, Diam-Pitch - (gwint - diametral pitch). Każda tokarka ma umieszczoną na wrzecienniku tabliczkę z posuwami oraz z skokami gwintów, które można wykonywać na tej tokarce. Przed przystąpieniem do toczenia gwintu należy ustawić w odpowiednim położeniu dzwignię dla danego skoku oraz dobrać koła wymienne dla danego gwintu według zaleceń podanych w tabliczce. Nacinanie gwintu nożem odbywa się kilkoma, a przy gwintach głębokich kilkunastoma przejściami noża. Nastawianie głębokości skrawania może odbywać się trzema sposobami:

1. nóż zagłębia się w czasie kolejnych przejść przez przesuwanie poprzeczne. Jednocześnie pracują dwie krawędzie tnące, opór skrawania jest znaczny, wióry wpadają na siebie, gładkość powierzchni obrabianej jest mała.

2. Nóż skrawa tylko jedną krawędzią tnącą, jest dosuwany do materiału jednocześnie w kierunku prostopadłym i wzdłużnym (w lewo).

3. Nóż ustawia się za pomocą obrotnicy pod katem równym połowie kąta wierzchołkowego gwintu w stosunku do osi tokarki i dosuwa do materiału tak, aby skrawanie wykonywała tylko jedna krawędź tnąca.

Rys. 9. Sposób dosuwania noża podczas toczenia gwintu.

Połączenia gwintowe.

Zależnie od zarysu gwintu w przekroju wzdłużnym przechodzącym przez jego oś, rozróżnia się trzy zasadnicze rodzaje gwintów: gwinty trójkątne przedstawiłem na rysunku a i b; gwinty trapezowe na rysunku c, a okrągłe przedstawia rysunek d. Najczęściej spotyka się gwint trójkątny, może być przytępiony, gdy występuje w nim luz wierzchołkowy co uwidacznia rysunek a, lub pełny przedstawiony na rysunku b - bez luzu wierzchołkowego.

3. Część praktyczna.

Celem części praktycznej było zapoznanie się z procesem toczenie metali, budową i zastosowaniem tokarek uniwersalnych, toczeniem poprzecznym (planowaniem), nawiercaniem, wierceniem i rozwiercaniem w procesie toczenia, toczeniem wzdłużnym zewnętrznym i wewnętrznym, toczeniem stożków i gwintów. oraz samodzielnym wykonaniem ćwiczeń.

4. Wnioski.

Ćwiczenia zostały wykonane poprawnie, zamierzone cele ćwiczeń zostały osiągnięte.

Przed przystąpieniem do toczenia należy starannie dobrać i ustawić parametry toczenia aby prawidłowo wykonać ćwiczenie i nie uszkodzić tokarki. Podczas wykonywania jakichkolwiek prac na tokarce należy bezwzględnie przestrzegać zasad BHP, obowiązujących na stanowisku pracy.

---