Do środków produkcji w mechanicznej obróbce metali zalicza się:

1. obrabiarki,

2. narzędzia skrawające,

3. wyposażenie obrabiarek,

4. narzędzia miernicze i sprawdziany,

5. urządzenia transportowe (tzw. transportu bliskiego: przenośniki, pod­nośniki itp.).

W celu dokonania obróbki skrawaniem przedmioty obrabiane i na­rzędzia skrawające muszą być związywane z obrabiarką w położeniach odpowiadających zamierzo­nej obróbce. Związanie narzędzia lub przedmiotu z ob­rabiarką może być:

a) bezpośrednie (rys. 1a), jeśli części narzędzia lub przedmiotu, które mają stykać się z obrabiarką, mają kształty i wymiary umożliwiające

Rys. 1 Układ obrabiarka — narzędzie — przed­miot obrabiany: przedmiot P i narzędzie l związane bezpośrednio z obrabiarką 2; przedmiot P i narzędzie l związane z obrabiarką 2 za pośrednictwem uchwytu do narzędzia 3 i uchwytu do przedmiotu 4

bezpośred­nie połączenie z odpo­wiednim miejscem obra­biarki;

b) za pośrednictwem dodat­kowych urządzeń (rys. 1b), jeśli kształty i wy­miary narzędzia lub przedmiotu nie umożli­wiają bezpośredniego po­łączenia z obrabiarką; wszelkie tego rodzaju dodatkowe urządzenia, które służą do związywania narzędzi skrawających i przedmiotów obrabianych z obrabiarkami, noszą ogólną nazwę wyposażenia obrabiarek.

Wyposażenie obrabiarek dzieli się na normalne i specjalne. Do wyposażenia normalnego obrabiarek zalicza się urządzenia o cha­rakterze mniej lub bardziej uniwersalnym, jak np. trzpienie i oprawki normalne do narzędzi, tarcze zabierakowe, uchwyty tokarskie samosterujące, imadła maszynowe, trzpienie tokarskie stałe i rozprężne, podzielnice, stoły obrotowe itd. Niektóre urządzenia należące do wyposażenia normalnego obrabiarki, jak np. tarcze zabierakowe lub kły tokarskie, dostarczane są użytkownikowi przez wytwórcę wraz z obrabiarką.

Uniwersalność wyposażenia normalnego obrabiarek polega na tym, że może ono być stosowane albo do przedmiotów (narzędzi) o różnych kształ­tach i wymiarach, albo w różnych operacjach wykonywanych na różnych obrabiarkach, lub też w jednym i w drugim przypadku jednocześnie.

Wyposażeniem specjalnym obrabiarek nazywa się urządzenia, które mają służyć do związywania z obrabiarką tylko określonego przedmiotu (rzadziej kilku przedmiotów o zbliżonych kształtach) lub narzędzia do jednej lub kilku operacji, wykonywanych na tym przedmiocie.

Rys. 2. Uchwyt frezarski; przyrząd wiertarski przesławny; przy­rząd uniwersalny l (stół obrotowy) połączony z uchwytem specjalnym 2

Urządzenia takie muszą więc mieć kształty i wymiary dostosowane do przedmiotu lub narzędzia, które mają być połączone z obrabiarką w określonym położeniu. Jak wynika z powyższych określeń, wyposażenie obrabiarek składa się z wyposażenia do narzędzi i do przedmiotów obrabianych.

Wyposażenie obrabiarek, niezależnie od podziału na normalne i spe­cjalne, dzieli się na uchwyty i przyrządy.

Uchwyt jest to urządzenie, które służy albo do ustalania przed­miotu (nadania mu określonego położenia) względem obrabiarki, albo do zamocowania go na obrabiarce, albo wreszcie spełnia obie te funkcje razem. Ponadto uchwyt może być w razie potrzeby zaopatrzony w elementy które służą do spełniania dodatkowych zadań, jak np. do ułat­wienia pomiaru przedmiotu w uchwycie, do ustawiania narzędzia na wymiar obróbkowy itd.

Przyrząd jest to urządzenie, które służy do nadawania przed­miotowi podczas jednej operacji szeregu kolejnych określonych położeń względem obrabiarki (bez odmocowywania go) lub do zmiany jego położenia w sposób ciągły. Poza tym przyrząd może równocześnie spełniać funkcje uchwytu, tj. ustalać i zamocowywać przedmiot obrabiany itd.

Na rys 2a przedstawiono uchwyt frezarski specjalny, który służy do ustalenia i zamocowania przedmiotu obrabianego P, na rys. 2b — przyrząd wiertarski przesławny, w którym wierci się w przedmiocie P otwory z kilku stron, wskazanych strzałkami (przyrząd ten spełnia jedno­cześnie rolę uchwytu), a na rys. 2c pokazany jest stół obrotowy 1 (przy­rząd uniwersalny, należący do wyposażenia normalnego), który służy tylko do nadawania przedmiotom P powolnego ruchu obrotowego podczas obróbki (przyrząd do zmiany położenia przedmiotu w sposób ciągły). Przedmioty P są tu ustalane i zamocowywane w uchwycie specjalnym 2, przymocowanym do stołu 1. W tym więc przypadku całość urządzenia składa się z przyrządu uniwersalnego i uchwytu specjalnego.

Ponieważ nazwy „przyrząd" i „uchwyt", w znaczeniu przyrządów i uchwytów do przedmiotów obrabianych, są szeroko stosowane w prze­myśle maszynowym poza obróbką mechaniczną skrawaniem (istnieją przyrządy i uchwyty spawalnicze, montażowe, do obróbki cieplnej itd.), przyrządy i uchwyty do obróbki mechanicznej skrawaniem nazywać będziemy dla odróżnienia przyrządami i uchwytami obróbkowymi.

Rys. 3. Schemat klasyfikacji wyposażenia obrabiarek

Poza przyrządami i uchwytami obróbkowymi normalnymi (które z re­guły są uniwersalne) oraz specjalnymi istnieją tzw. przyrządy i uchwy­ty specjalizowane. Są to przyrządy i uchwyty normalne, w któ­rych dokonano przeróbek lub które uzupełniono elementami specjalnymi, w celu dostosowania ich do przedmiotów lub operacji, do których w nor­malnym wykonaniu nie nadawały się. Podkreślić należy, iż takie „specja­lizowanie" przyrządów i uchwytów normalnych jest znacznie ekonomicz­niejsze od projektowania i wykonywania przyrządów i uchwytów spe­cjalnych, pod warunkiem, że dokonane przeróbki umożliwiają przywró­cenie przyrządowi lub uchwytowi jego pierwotnej postaci. Typowym uchwytem normalnym specjalizowanym jest np. trójszczękowy uchwyt tokarski samocentrujący ze specjalnymi szczękami.

Uchwyty i przyrządy obróbkowe można klasyfikować z różnych punk­tów widzenia, np. ze względu na cechy konstrukcyjne (trzpienie, oprawki, płyty, skrzynki itd.), wykonywane przez nie podczas obróbki ruchy (obra­cające się, wykonujące ruch prostoliniowy lub krzywoliniowy, nieru­chome), ilość miejsc na przedmioty obrabiane (jednoprzedmiotowe, wielo-przedmiotowe) itd. Najczęściej stosuje się podział uchwytów i przyrządów obróbkowych ze względu na rodzaj obróbki, do jakiej mają służyć, a więc rozróżnia się przyrządy i uchwyty: tokarskie, frezarskie, wiertarskie itd. (rys. 3).

Stosowanie przyrządów i uchwytów obróbkowych ma na celu obni­żenie kosztów produkcji oraz zwiększenie dokładności obróbki, dzięki cze­mu zwiększa się stopień zamienności wyrobów. Cele te osiąga się dzięki: a. Zwiększeniu wydajności obrabiarki przez:

1. Skrócenie czasu pomocniczego operacji, zużywanego na założenie i zdjęcie przedmiotu obrabianego, gdyż czynności te wykonuje się łatwiej i szybciej, gdy przedmiot obrabiany jest w uchwycie. Ponadto czas ten można „skrócić" przez zastosowanie obróbki wahadłowej lub ciągłej. Przy obu tych sposobach obróbki zdejmowanie przedmiotu obrobionego i za­kładanie następnego odbywa się podczas obróbki innego przedmiotu. Róż­nica pomiędzy obróbką wahadłową i ciągłą jest następująca:

Przyrząd do obróbki wahadłowej ma dwa (rys. 4a) lub więcej miejsc do zakładania przedmiotów i miejsca te są na przemian przesuwane w po­łożenie obróbki i w położenie obsługi, tj. zakładania i zdejmowania przed­miotów. Kolejność obróbki przedmiotów P głowicą frezową 1 w przy­rządzie frezarskim do obróbki wahadłowej (rys. 4a) jest następująca:

położenie I: stół przesuwa się w kierunku strzałki i rozpoczyna się obróbka przedmiotu P1, podczas której zostaje założony do przyrządu przedmiot P2;

położenie II: po zakończeniu obróbki przedmiotu P2, podczas której obrobiony przedmiot P1 zastąpiono przez przedmiot P3, przyrząd zostaje przekręcony o 180° naokoło osi O;

położenie III: rozpoczyna się obróbka przedmiotu P3, podczas której przedmiot P2 zostanie zastąpiony przez przedmiot P4;

położenie IV: po zakończeniu obróbki przedmiotu P4,

Rys. 4. a) Schemat przebiegu obróbki wahadłowej; b) uchwyt do jednoczesnej obróbki kilku przedmiotów

podczas której przedmiot P3 został zastąpiony przez P5, przyrząd zostaje ponownie przekręcony o 180°;

położenie V: po obrobieniu czterech przedmiotów cykl powtarza się, a mianowicie rozpoczyna się obróbka przedmiotu P5, pod­czas której przedmiot P4 zostanie zastąpiony przez P6 itd. Obróbka w takim przyrządzie jest przerywana tylko na czas potrzebny do zmiany położenia przyrządu.

Przyrząd do obróbki ciągłej (rys. 2c) jest zawsze wieloprzedmiotowy, a przedmioty obrabiane w sposób ciągły (naj­częściej ruchem obrotowym) dostają się ko­lejno najpierw w położenie obróbki, a na­stępnie w położenie obsługi, gdzie zostają zdjęte i zastąpione przez następne, nie obro­bione przedmioty. Obróbka nie jest w ogóle przerywana, a czas trwania operacji jest równy czasowi maszynowemu (czas pomoc­niczy praktycznie równa się zeru). Obróbka ciągła jest więc bardziej wydajna od obrób­ki wahadłowej, gdyż przy tej ostatniej czas trwania operacji równa się sumie czasu ma­szynowego i czasu pomocniczego zużytego na zmianę położenia przyrządu.

2. Zwiększenie ilości jednocześnie pracu­jących narzędzi, np. przez zastosowanie przy­rządu — głowicy wielowrzecionowej na wiertarce jednowrzecionowej.

3. Jednoczesną obróbkę kilku przedmiotów (rys. 4b), dzięki czemu skraca się czas dobiegu i wybiegu narzędzia 1.

4. Podwyższenie (w pewnych przypadkach) warunków skrawania, co

może być możliwe dzięki pewniejszemu zamocowaniu przedmiotu

w uchwycie niż poprzednio na obrabiarce.

1. Zastosowaniu mniej dokładnej obrabiarki, gdyż przy obróbce w uchwy­tach zwykle dokładność obróbki wzrasta.

2. Rozszerzeniu możliwości obróbkowych obrabiarki przez zmianę ro­dzaju obróbki dokonywanej na niej, np. przez założenie specjalnej głowicy narzędziowej (przyrząd do narzędzia) na frezarkę poziomą, można ją zamienić w dłutownicę.

3. Zmniejszeniu ilości braków, gdyż dokładność obróbki w uchwycie zależy głownie od prawidłowości działania samego uchwytu, a tylko w nieznacznym stopniu od umiejętności robotnika obsługującego obrabiarkę

4. Możliwości zastąpienia robotnika wykwalifikowanego przez przyuczonego (z powodów podanych w punkcie c), dzięki czemu robotnicy wy­kwalifikowani mogą być kierowani do robót trudniejszych.

5. Zmniejszeniu wysiłku umysłowego i fizycznego robotnika (czynności pomocnicze, jak ustalanie i zamocowywanie przedmiotów, ustalanie położenia narzędzia itd., są przy obróbce w uchwytach i przyrządach łatwiejsze do wykonania) oraz zwiększeniu bezpieczeństwa pracy.

Opłacalność przyrządów i uchwytów normalnych nie podlega dyskusji ze względu na uniwersalność ich zastosowania. Inaczej jednak przed­stawia się sprawa, gdy chodzi o przyrządy i uchwyty specjalne, są one bowiem znacznie droższe od normalnych (o tak samo złożonej budowie), gdyż trzeba je specjalnie projektować i wykonuje są je zwykle w jednym egzemplarzu, podczas gdy przyrządy i uchwyty normalne produkuje się zazwyczaj seryjnie, co obniża ich koszt wykonania. Poza tym przyrządy i uchwyty specjalne przeznaczone są najczęściej tylko do jednego przed­miotu i jednej operacji. Dlatego też przed każdorazowym podjęciem de­cyzji, czy do pewnej operacji wykonywanej na określonym przedmiocie ma być zaprojektowany i wykonany uchwyt specjalny, należałoby spraw­dzać, czy koszt takiego uchwytu będzie niższy od oszczędności uzyskanych dzięki stosowaniu go, gdyż w przeciwnym razie przedmioty obrabiane bez uchwytu byłyby tańsze od obrabianych w uchwycie).

Istnieje wprawdzie wiele mniej lub bardziej ścisłych sposobów obli­czeniowych, które umożliwiają stwierdzenie, czy użycie specjalnego uchwytu będzie opłacalne, ale wszystkie te sposoby mają tę wspólną wadę, że do stosowania ich konieczne jest posiadanie pewnych danych, które są trudne do uzyskania, jak np.: a. koszt zaprojektowania i wykonania uchwytu, którego projektowanie w chwili badania opłacalności nie zostało jeszcze rozpoczęte, b. czas trwania operacji przy obróbce w tym jeszcze nie zaprojektowa­nym uchwycie itd.

Obliczanie tych danych jest pracochłonne, a wyniki — mało dokładne, przy czym, jeśli z obliczeń wyniknie, że zastosowanie uchwytu specjalnego nie opłaci się, to czas zużyty na dokonanie obliczeń będzie stracony. Dla­tego też wspomniane sposoby obliczeniowe stosowane są w praktyce rzadko, a decyzję, czy w konkretnym przypadku ma być użyty uchwyt specjalny, czy też nie, podejmuje technolog planujący obróbkę, opierając się na własnym doświadczeniu i posiadanych danych, jak np.: park maszy­nowy wytwórni i jego stan, wielkość produkcji itd. Jest rzeczą oczywistą, że przy małej ilości produkowanych przedmiotów powinny one być obra­biane bez uchwytów specjalnych lub w uchwytach o prostej budowie i ta­nich, które zapewniają tylko wymaganą dokładność obróbki, ale mogą nie być zbyt sprawne w działaniu. Natomiast w produkcji wielkoseryjnej i ma­sowej opłaca się stosować nawet uchwyty drogie, ale za to nie tylko do­kładne w działaniu, lecz także jak najbardziej wydajne i długotrwałe.

Każdy uchwyt lub przyrząd obróbkowy składa się z pewnej ilości elementów spełniających różne funkcje. Rozróżnia się następujące rodzaje elementów uchwytów i przyrządów:

1. Elementy ustalające przedmiot obrabiany w uchwycie lub przy­rządzie.

2. Elementy podporowe i oporowe.

3. Elementy zamocowujące przedmiot obrabiany.

4. Elementy ustalające i zamocowujące uchwyt lub przyrząd na obrabiarce.

5. Elementy ustalające narzędzie względem uchwytu lub przyrządu.

6. Elementy podziałowe (tylko w przyrządach).

7. Elementy ułatwiające wkładanie i wyjmowanie przedmiotu obra­bianego

8. Elementy ułatwiające pomiar przedmiotu obrabianego w uchwycie lub przyrządzie.

9. Elementy ułatwiające usuwanie wiórów z uchwytu lub przyrządu.

10. Korpusy uchwytów i przyrządów.

11. Elementy złączne uchwytów i przyrządów.

12. Elementy różne: rękojeści, dźwignie itd.

Niektóre z wymienionych rodzajów elementów występują w ogromnej większości uchwytów i przyrządów obróbkowych, jak np. elementy usta­lające przedmiot obrabiany, inne zaś — znacznie rzadziej. W pewnych przypadkach jeden element może spełniać jednocześnie dwie funkcje, np. szczęki uchwytu samocentrującego, które jednocześnie centrują i zamocowują przedmiot obrabiany.

Jako elementy uchwytów stosuje się w szerokim zakresie (zwłaszcza jako elementy złączne i zamocowujące) znormalizowane elementy uży­wane w ogólnej budowie maszyn, jak śruby, wkręty, nakrętki, podkładki, wpusty itd. Poza tym, wraz z postępującym coraz szybszym rozwojem konstrukcji przyrządów i uchwytów oraz z coraz szerszym ich stosowa­niem, powstała nowa grupa elementów maszynowych — typowe elementy przyrządów i uchwytów. Wiele z tych elementów — częściej stosowa­nych — zostało znormalizowanych, inne mają już wy­próbowane i ustalone rozwiązania konstrukcyjne.

Dokładna znajomość typów i odmian konstrukcyjnych elementów przyrządów i uchwytów, ich przeznaczenia, zakresu stosowania oraz zasad ich projektowania jest podstawowym warunkiem zdobycia umiejętności konstruowania przyrządów i uchwytów¹) obróbkowych. Dlatego też znaczna część poradnika jest poświęcona konstrukcji tych elementów.

---