OGÓLNE ZASADY OBRÓBKI SKRAWANIEM

Obróbka skrawaniem polega na oddzielaniu od obrabianej bryły zbędnych warstw materiału w postaci wiórów za pomocą narzędzia skrawającego — w celu uzyskania przedmiotu o pożądanym kształcie, wymiarach i odpowiedniej jakości powierzchni.

Obróbka skrawaniem może być wykonywana ręcznie lub maszynowo. Obróbka maszynowa wykonywana jest na odpowiednich maszynach roboczych, nazywanych obrabiarkami do skrawania metali.

W zależności od rodzaju obrabiarki i narzędzia zastosowanego do obróbki skrawaniem rozróżnia się m. in. sześć podstawowych sposobów obróbki skrawaniem, a mianowicie: toczenie, struganie, wiercenie, frezowanie, przeciąganie, szlifowanie.

*TOCZENIE

1. Zasada i odmiany obróbki toczeniem

a) Zasada obróbki toczeniem - Podczas obróbki skrawaniem występuje ruch roboczy i posuwowy. Podczas toczenia ruch roboczy obrotowy wykonuje przedmiot, zaś ruch posuwowy — narzędzie.

b) Odmiany obróbki toczeniem - W zależności od wzajemnych ruchów narzędzia i obrabianego przedmiotu rozróżnia się toczenie wzdłużne i poprzeczne (rys. 1).

Rys. 1. Rodzaje toczenia a) wzdłużne b) poprzeczne

Toczone mogą być zasadniczo powierzchnie obrotowe — zarówno zewnętrzne (przy toczeniu zewnętrznym), jak wewnętrzne (przy toczeniu wewnętrznym). Mogą to być powierzchnie o tworzącej prostoliniowej (walcowe lub stożkowe) lub krzywoliniowej (kuliste, jajowate itp.). Toczeniem poprzecznym można obrabiać również płaszczyzny.

Toczone mogą być również gwinty i ślimaki.

2.Siły skrawania i ich skutki

Siły występujące podczas toczenia (rys. 2) dadzą się podzielić na siły składowe

Rys. 2. Siły składowe działające na nóż tokarski.

— siłę skrawania (opór skrawania) Fs, działającą wzdłuż wektora prędkości skrawania,

— siłę posuwową (opór posuwu) Fp, działającą wzdłuż posuwu,

— siłę odpychającą (opór odpychania, siła odporowa) Fo, prostopadłą do posuwu.

Siły te z jednej strony muszą być przezwyciężone przez odpowiednio skonstruowane mechanizmy tokarki, z drugiej strony zaś powodują uginanie przedmiotu i narzędzia. Wielkość tych sił składowych pozostaje do siebie w ściśle określonym stosunku.

Największą wartość liczbową przybiera siła Fs, której wielkość jest uzależniona:

— od rodzaju materiału skrawanego i jego wytrzymałości lub twardości,

— od grubości warstwy skrawanej

— od wielkości posuwu

— od geometrycznego kształtu ostrza noża, a głównie od kąta przystawienia oraz od kąta natarcia.

*Tokarki

Rozróżniamy następujące rodzaje tokarek:

1. Tokarki pociągowe, o poziomej osi wrzeciona roboczego (rys. 3), zaopatrzone w wałek pociągowy i śrubę pociągową (tokarki uniwersalne) lub tylko w wałek pociągowy (tokarki produkcyjne).

Rys. 3 . Uniwersalna tokarka kłowa:

1 — silnik, 2 — przekładnia pasowa, 3 — skrzynka posuwów, 4 — wrzeciennik, 5 — sanie narzędziowe, 6 — imak nożowy, 7 — sanie poprzeczne, 8 — konik, 9 — wałek pociągowy, 10 — obrotnica, 11 — skrzynka suportowa, 11 — śruba pociągowa.

W tokarkach uniwersalnych śruba pociągowa służy do nacinania gwintów i ślimaków. Stosuje się je w produkcji jednostkowej lub małoseryjnej.

Tokarki produkcyjne mają uproszczoną budowę, a wskutek tego są tańsze. Znajdują zastosowanie przy produkcji seryjnej.

2) Tokarki tarczowe służą do obróbki przedmiotów płaskich o dużych średnicach. Mają one poziomą oś wrzeciona roboczego z dużą tarczą tokarską (rys. 4).

Rys. 4. Tokarka tarczowa; 1 — wrzeciennik, 2 — tarcza tokarska, 3 — sanie poprzeczne, 4 — sanie wzdłużne, 5 — suport narzędziowy.

3) Tokarki karuzelowe mają pionową oś obrotu wrzeciona roboczego (rys. 29) zakończonego dużą tarczą zwaną stołem. Służą one do obróbki dużych przedmiotów o małej długości. Zamocowywanie ciężkich przedmiotów na tych tokarkach jest łatwiejsze i bezpieczniejsze aniżeli na tokarkach tarczowych.

Rys. 5. Tokarka karuzelowa; 1 — stół obrotowy, 2 głowica rewolwerowa, 3 — suport narzędziowy, 4 — belka poprzeczna, 5 — suport poprzeczny, 6 — imak czteronożowy

4) Tokarki rewolwerowe zwane również rewolwerówkami, mają głowice rewolwerowe służące do szybkiej zmiany pozycji narzędzi skrawających. Narzędzia są umieszczone w głowicy rewolwerowej i na suporcie poprzecznym w imaku przednim i tylnym. Dzięki takiemu rozmieszczeniu narzędzi można wykonać szybko wiele zabiegów bez konieczności wymiany narzędzi w imakach.

5) Tokarki półautomatyczne (zwane również półautomatami tokarskimi) mogą być zbudowane jak tokarki kłowe (rys. 6) o dwóch suportach: przednim (z imakiem wielonożowym o ruchu automatycznym wzdłuż osi przedmiotu obrabianego) i tylnym (z imakiem wielonożowym o ruchu poprzecznym). Tokarki półautomatyczne różnią się tym od innych tokarek, że tokarz jest potrzebny jedynie do zamocowania przedmiotu, a pozostałe czynności są wykonywane automatycznie. Po obrobieniu przedmiotu obrabiarka jest unieruchamiana samoczynnie. W ten sposób tokarz może obsługiwać kilka tokarek.

Rys. 6. Obróbka wałka stopniowanego na półautomacie typu tokarki kłowej (wielonożówce); 1 — suport podłużny przedni, 2 — suport poprzeczny tylny, 3 — przedmiot obrabiany, 4 — kieł konika

6) Tokarki automatyczne (zwane również automatami tokarskimi) wykonują samoczynnie (po odpowiednim ustawieniu mechanizmu sterującego, np. krzywek) cały cykl obróbki przedmiotu wraz z jego zamocowaniem i odmontowaniem.

7) Tokarki ze sterowaniem numerycznym CNC, do obróbki wg programu dokładnych przedmiotów o złożonych kształtach.

8) Specjalne i branżowe, do wykonywania specjalnych zadań obróbkowych.

Wybór odpowiedniego rodzaju tokarki do danej produkcji zależy przede wszystkim od wielkości produkcji. Im większa jest produkcja, tym stosuje się bardziej uproszczone tokarki specjalistyczne, albo tokarki automatyczne lub tokarki ze sterowaniem numerycznym.

*WIERCENIE

1. Zasada wiercenia, rozwiercania i pogłębiania

Podczas obróbki otworu na wiertarkach narzędzie wykonuje zarówno ruch roboczy obrotowy jak też posuwowy. Wiercenie może być przeprowadzane na wiertarkach, tokarkach (ruch obrotowy wykonuje przedmiot, a wiertło tylko posuw) lub frezarkach.

Wiertarka jest obrabiarką mało dokładną i z tego powodu wiercone otwory wykazują znaczne rozbicie (tj. powiększenie otworu do średnicy większej od średnicy wiertła). Wielkość rozbicia jest tym większa, im większe jest bicie wrzeciona, im większa jest średnica wiertła oraz im miększy jest obrabiany materiał. Dlatego otwory, od których wymagamy dużej dokładności są rozwiercane zgrubnie i wykańczające (rys. 11).

Rys. 11. Kolejne zabiegi przy obróbce dokładnych otworów: a) wiercenie, b) rozwiercanie zgrubne, c) rozwiercanie wykańczające

2. Wiertarki

Do najważniejszych rodzajów wiertarek należą:

1) Wiertarki stołowe, których nazwa pochodzi od tego, że stawia się je na stole; służą one do obróbki otworów o małych średnicach (do 16 mm).

2) Wiertarki stojakowe, do których należą wiertarki kadłubowe i słupowe (rys. 12). Różnica między tymi dwoma wiertarkami polega jedynie na sztywności kolumny, na której są osadzone wrzecienniki (wraz ze skrzynką posuwową) i stoły.

Rys. 12. Wiertarka kadłubowa: 1 — stół, 2 — wrzeciono, 3 — wrzeciennik, 4 — silnik, 5 — kolumna (kadłub)

3) Wiertarki promieniowe (rys. 13), w których wrzeciennik może swobodnie przesuwać się wzdłuż ramienia, a ramię może się przesuwać i obracać względem słupa. Wrzeciennik może być unieruchomiony na ramieniu, a ramię względem słupa. Jest to potrzebne w tym celu, aby po ustawieniu wrzeciona w ściśle określonym miejscu, położenie jego nie uległo zmianie podczas wiercenia lub rozwiercania, gdyż doprowadziłoby to do zniszczenia narzędzia i przedmiotu obrabianego.

Rys. 13. Wiertarka promieniowa: 1 — słup, 2 — silnik, 3 — wrzeciennik, 4 — ramię, 5 — wrzeciono

4) Wiertarki współrzędnościowe służące do obróbki otworów w przyrządach, od których wymaga się dużej dokładności wymiarów, kształtów i rozstawienia otworów.

Zasady bezpiecznego użytkowania obrabiarek

1. Dokumentacja techniczno-ruchowa obrabiarek.

Dokumentacja techniczno-ruchowa (DTR), zwana również paszportem maszynowym, jest opracowywana dla każdego urządzenia lub maszyny przez producenta.

Dla obrabiarek DTR-ka jest bardzo obszerna i zawiera:

• dane ewidencyjne,

• spis rysunków,

• opis techniczny z określeniem wielkości charakterystycznych obrabiarki i wykazem wyposażenia normalnego i specjalnego,

• opis sposobu transportowania obrabiarki ilustrowany rysunkami wskazującymi miejsca założenia lin podczas transportu suwnicą,

• opis ustawienia i fundamentowania obrabiarki na stanowisku pracy wraz z rysunkiem fundamentu,

• opis przyłączenia obrabiarki do sieci elektrycznej oraz jej uziemienia lub zerowania,

• opis sposobu czyszczenia obrabiarki przed uruchomieniem,

• instrukcję smarowania,

• opis przeznaczenia (wraz z rysunkiem) poszczególnych dźwigni, korb, pokręteł, wyłączników itp.,

• opis sposobu uruchomienia obrabiarki,

• szczegółowy opis eksploatacji obrabiarki,

• schemat elektryczny ideowy i montażowy wraz z opisem,

• schemat kinematyczny obrabiarki,

• opis poszczególnych zespołów i mechanizmów obrabiarki wraz z rysunkami zestawieniowymi poszczególnych zespołów,

• opis wyposażenia normalnego i specjalnego wraz z uwagami dotyczącymi jego użytkowania,

• opis regulacji i usuwania usterek w poszczególnych zespołach i mechanizmach obrabiarki,

• określenie cyklu naprawczego oraz uwagi dotyczące konserwacji, przeglądów, remontu bieżącego, remontu średniego i remontu głównego oraz odbioru technicznego po remontach,

• katalog części zamiennych,

• karty pomiarów dokładności obrabiarki.

W przedsiębiorstwie, które zakupiło urządzenie lub maszynę, dokumentację DTR otrzymuje dział głównego mechanika. Na jej podstawie wykonuje się instrukcję stanowiskową, która zostaje umieszczona na stanowisku pracy.

2. Instrukcja stanowiskowa dla tokarki.

Istotnym czynnikiem wpływającym na jakość i wydajność pracy jest bezpieczeństwo i higiena pracy. Stworzenie bezpiecznych, higienicznych warunków pracy jest obowiązkiem pracodawcy. Operator (bezpośredni użytkownik) maszyny musi przestrzegać w pełni ustanowionych w tym zakresie przepisów. Przepisy takie określa się najczęściej w sposób zwięzły w formie instrukcji. Mogą to być instrukcje BHP, dotyczące wszystkich pracowników przedsiębiorstwa, a także dotyczące użytkowania konkretnych maszyn i urządzeń, tzw. instrukcje stanowiskowe przeznaczone dla operatorów.

Instrukcja stanowiskowa dla tokarki.

Uwagi ogólne:

Do samodzielnej pracy na tokarce może być dopuszczony pracownik, który ma:

• ukończone 18 lat,

• przygotowanie zawodowe potwierdzone właściwym dokumentem,

• dobry stan zdrowia potwierdzony świadectwem lekarskim.

• do pracy pracownik powinien przystąpić wypoczęty, trzeźwy, ubrany w odzież roboczą bez luźnych i zwisających elementów, rękawy kurtki (kombinezonu) powinny być opięte wokół nadgarstków lub podwinięte, włosy przykryte beretem, czapką lub chustą.

Podstawowe czynności przed rozpoczęciem pracy;

Pracownik powinien:

• zapoznać się dokładnie z dokumentacją wykonawczą,

• zaplanować kolejność wykonywania niezbędnych czynności,

• przygotować niezbędne narzędzia, pomoce warsztatowe, potrzebne ochrony osobiste, haczyk do usuwania wiórów, zmiotki itp.

Czynności przed uruchomieniem tokarki

Pracownik powinien:

• sprawdzić stan techniczny tokarki, a przede wszystkim skontrolować czy osłony i zabezpieczenia są sprawne, ekrany ochronne dostatecznie przezroczyste, obrabiany przedmiot jest dostatecznie mocno zamocowany, czy w uchwycie lub tarczy nie pozostawiono klucza, czy narzędzia skrawające (noże) są prawidłowo zaostrzone, czy element wystający z wrzeciennika (pręt) jest zabezpieczony, czy w instalacji elektrycznej i oświetleniowej nie ma widocznych uszkodzeń, czy uchwyty i tarcze nie są nadmiernie zużyte,

• uruchomić tokarkę na biegu jałowym i sprawdzić prawidłowość działania poszczególnych elementów.

Zasadnicze czynności podczas pracy tokarki

Pracownik powinien:

• zamocować element obrabiany w uchwycie lub tarczy w sposób pewny,

• narzędzia skrawające muszą być zamocowane w imaku w sposób pewny,

• elementy długie (rury, pręty) powyżej 800 mm mocować za pomocą kła i konika, a powyżej 1500 mm zastosować okular lub podtrzymkę,

• stosować okulary ochronne i sprzęt ochrony dróg oddechowych podczas obróbki materiałów odpryskowych i pylących (żeliwo, tworzywa sztuczne itp.),

• wymieniać narzędzia w imaku tylko po zatrzymaniu tokarki,

• płótna ścierne do wygładzania elementu mocować na specjalnej deseczce,

• wystające elementy z wrzeciennika zabezpieczyć specjalnymi wspornikami,

• do usuwania wiórów wstęgowych używać tylko haczyka z osłoną,

• obrabiany przedmiot i narzędzie chłodzić emulsją za pomocą pompki lub olejarki,

• stosować sprzęt ochrony przeciw hałasowi (ochronniki, wkładki) podczas szczególnie hałaśliwych procesów (np. skrawania twardych materiałów z dużą prędkością),

• stosować osłonę uchwytu lub tarczy podczas pracy,

• dosuwać ostrożnie narzędzie do obrabianego przedmiotu,

• stale obserwować proces obróbki,

• do zakładania lub zdejmowania ciężkich przedmiotów stosować pomocnicze urządzenia dźwignicowe (żurawiki, podnośniki, suwnice itp.),

• do pracy używać tylko nieuszkodzonych, właściwych narzędzi i osprzętu,

• podczas wykonywania pracy zwracać uwagę tylko na wykonywane czynności,

• nigdy nie zostawiać pracującej tokarki bez dozoru,

• zachowywać prawidłową pozycję ciała w czasie użytkowania tokarki,

• każdy zaistniały wypadek przy pracy zgłaszać przełożonemu, a stanowisko pracy pozostawić w takim stanie, w jakim nastąpił wypadek.

Czynności zabronione

Tokarzowi zabrania się:

• użytkować tokarkę w ruchu w rękawicach ochronnych lub z luźno obandażowanymi dłońmi,

• ochładzać obrabiany element i narzędzie podczas obróbki za pomocą mokrych szmat lub pakuł,

• dokonywać pomiarów lub sprawdzać ręką chropowatość obrobionej po wierzchni w czasie ruchu wrzeciona,

• hamować ręką uchwyt tokarski,

• usuwać wióry bezpośrednio ręką,

• zdejmować osłony w czasie ruchu tokarki,

• smarować i konserwować tokarkę będącą w ruchu,

• wykonywać pracę bez zabezpieczenia włosów (beretem, czapką lub chustą),

• stosować do oświetlenia miejscowego lamp o napięciu wyższym niż 24V,

Czynności po zakończeniu pracy

Pracownik powinien:

• odłożyć obrobione przedmioty na wyznaczone miejsce (tzw. odkładcze),

• wyłączyć dopływ energii elektrycznej do tokarki,

• oczyścić łoże tokarki z odpadów i wiórów i zakonserwować łoże olejem,

• uporządkować stanowisko pracy, narzędzia, sprzęt ochronny i pomocniczy; usunąć rozlane chłodziwo i olej

Uwaga końcowa:

W razie wątpliwości dotyczących zachowania warunków bezpieczeństwa podczas wykonywania powierzonej pracy, pracownik ma prawo ją przerwać i zwrócić się do przełożonego o wyjaśnienie sytuacji.