02 OT ustal w uchw

Oprzyrządowanie

przedmiotowe

część 02

dr inż. Stanisław Kowalski

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Wydział Budowy Maszyn

i Zarządzania

2012

Ustalenie przedmiotu

Sześć stopni swobody przedmiotu

obrabianego i ich odbieranie

Każdy przedmiot w przestrzeni ma sześć

stopni swobody, a mianowicie może się

poruszać w trzech wzajemnie prostopadłych

kierunkach x, y i z (lub w dowolnym

kierunku wypadkowym) oraz obracać się

dookoła równoległych do tych kierunków

(lub dookoła dowolnej osi wypadkowej).

W budowie uchwytów powyższe określenie stopni swobody należy

rozumieć w ten sposób, że przedmiot obrabiany, znajdujący się w

przestrzeni, może zajmować dowolne położenie wzdłuż trzech wzajemnie

prostopadłych osi x, y i z oraz dowolne położenia naokoło tych osi.

Przez zetknięcie przedmiotu obrabianego z jedną z powierzchni uchwytu

odbiera mu się jeden lub więcej stopni swobody, zależnie od kształtów

stykających się powierzchni przedmiotu i uchwytu.

Przedmiot pozbawiony:

a) jednego stopnia swobody; b) dwóch stopni swobody; c) trzech stopni swobody

Przedmiot oparty w sposób pokazany na rys. a ma odebrany jeden

stopień swobody, przedmiot na rys. b dwa stopnie, a przedmiot na rys. c

trzy stopnie swobody.

Podkreślić należy, że zetknięcie dwupunktowe rys. b zastępuje

zetknięcie wzdłuż linii prostej, a zetknięcie trzypunktowe zastępuje

zetknięcie z płaszczyzną rys. e, ponieważ trzy punkty nie leżące na

jednej prostej wyznaczają płaszczyznę.
Tak więc przedmiot położony na płaszczyźnie (np. podstawy uchwytu)

ma odebrane trzy stopnie swobody (rys. c), a mianowicie: zajmuje

określone położenie w kierunku osi z (zmianie tego położenia przez

uniesienie się przedmiotu będą przeciwdziałać elementy zamocowujące

uchwytu i ciężar przedmiotu) oraz nie może zmieniać swego położenia

naokoło osi x i y.

Przedmiot w postaci tulei

osadzony na trzpieniu

walcowym (rysunek obok) ma

pozostawione tylko dwa

stopnie swobody: zajmowania

dowolnych położeń wzdłuż osi

x i naokoło tej osi.

Ustalanie przedmiotowe

w uchwytach

Ustalanie przedmiotowe w uchwytach

Oprócz ustalania uchwytów na stole obrabiarki istnieje drugi (również istotny) rodzaj
ustalania nazywany przedmiotowym.

Poniżej na rysunku został przedstawiony podział sposobów bazowania i ustalania
przedmiotu obrabianego.

Jak widać z tego rysunku, istnieją dwie główne grupy uchwytów ustalająco-
bazujących tj. do przedmiotów o powierzchniach płaskich (korpusy, części z
powierzchniami płaskimi) oraz do przedmiotów cylindrycznych (wałki, tuleje,
sworznie).

Niektóre z wymienionych rodzajów elementów występują w każdym uchwycie
obróbkowym, jak np.:

•

elementy ustalające przedmiot,

•

elementy mocujące.

Inne zaś, jak elementy i mechanizmy, występują rzadko, np.: mechanizmy
podziałowe.

Często jeden element lub zespół uchwytu spełnia jednocześnie dwie funkcje:

• ustalania,

•

Mocowania.

Sposoby bazowania i ustalania przedmiotu obrabianego

Sposoby bazowania

i ustalania przedmiotu obrabianego

Elementy ustalające i bazujące

przedmioty o powierzchniach

płaskich

Elementy ustalające i bazujące

przedmioty o powierzchniach

cylindrycznych

Kołki

Powierzchnie

oporowe

Elementy

nastawne

Pryzmy

Uchwyty

samocentrujące

Stacjonarne (obróbka

frezarsko-wiertarska)

Napędzane

(obróbka

tokarska)

Płytki

oporowe

Oporowe

Podporowe

Ustalające

walcowe

ścięte

Elementy i zespoły ustalające przedmioty

powierzchniach płaskich

W zależności od kształtu powierzchni ustalającej przedmiotu obrabianego
(powierzchnia płaska, powierzchnia cylindryczna i powierzchnia kształtowa) do
jego ustalenia dobiera się odpowiednie dla tej powierzchni elementy, które można
podzielić na trzy podstawowe grupy:

•

elementy ustalające stałe

(nie zmieniają położenia w uchwycie, w przypadku

stosowania do powierzchni „surowych” nie gwarantują dużej dokładności
ustalenia, np. kołki oporowe)

•

elementy ustalające nastawne

(wykorzystywane w celu ustalenia przedmiotu

obrabianego i nie obrobionych tj. w stanie „surowym”, mogą zmieniać
położenie w uchwycie, np. mimośrodowe kołki oporowe)

•

elementy ustalające ruchome (położenie względem przedmiotu obrabianego
jest zmienne i musi być dostosowane dla każdego przedmiotu obrabianego z
osobna, np. uchwyty samocentrujące)

Wszystkie elementy ustalające i bazujące powinny cechować się pewnymi
własnościami:

•

powinny wykazywać żądaną dokładność wymiarową,

•

powinny być odporne na zużycie (przede wszystkim ścierne) w trakcie
użytkowania,

•

w przypadku zużycia powinny być łatwe do demontażu i późniejszej
ewentualnej regeneracji,

•

powinny zapewniać prawidłowość zetknięcia pomiędzy przedmiotem
obrabianym a elementem ustalającym, nie powodując przy tym uszkodzeń
przedmiotu.

Podstawowe pojęcia przy ustalaniu

Ustalenie

- pod pojęciem ustalenia przedmiotu obrabianego rozumie

się nadanie mu ściśle określonego położenia w uchwycie.

Ustalenie może być całkowite, częściowe, może także nastąpić

przestalenie.

To czy zastosuje się ustalenie całkowite, czy częściowe jest zależne od

zadania obróbkowego, jakie należy wykonać i od liczby stopni

swobody, jaką będzie trzeba odebrać przedmiotowi.

Zgodnie z tą definicją ustaleniem nazywamy nadanie przedmiotowi

ściśle określonego położenia w uchwycie.

Szczególnym rodzajem ustalania jest

centrowanie

czyli ustalenie

przedmiotu względem osi powierzchni obrotowej.

Z kolei w przypadku gdy przedmiotowi obrabianemu odbiera się stopnie

swobody, które nie mają wpływu na wynik obróbki mowa o

opieraniu

przedmiotu.

011

W technice i inżynierii najczęściej stosuje się kartezjański układ

współrzędnych w którego skład wchodzą;

•

3 współrzędne pochodzące od ruchu linowego x, y, z,

oraz

• 3 współrzędne

pochodzące od ruchu obrotowego

odpowiednio a, b, c.

Wyżej wymienione współrzędne składają się na tzw. liczbę stopni

swobody przedmiotu w uchwycie.

Zatem ustalenie wiąże się z odebraniem wszystkich bądź tylko części

stopni swobody.

Polega ono na zetknięciu powierzchni przedmiotu obrabianego z

powierzchnią uchwytu.

Dzięki temu odbiera się jeden lub więcej stopni swobody, zależy to od

kształtu stykających się powierzchni przedmiotu z uchwytem.

012

Zastosowanie listew oporowych 2 (rysunek) znacznie obniża koszt całego uchwytu i
nie wpływa na jakość przedmiotu po tej operacji.

Rys. Ustalenie przedmiotu połączone z opieraniem

Ustalenia przedmiotu obrabianego w uchwycie można dokonać poprzez szereg
elementów o różnych kształtach i rozmiarach, takich jak kołki oporowe, płyty
oporowe, powierzchnie oporowe, elementy nastawne, pryzmy, uchwyty
samocentrujące, tuleje zaciskowe.

Należy się przy tym kierować się kilkoma prostymi zasadami, aby uniknąć błędów
które w rezultacie odbiją się na dokładności wymiarowej przedmiotu obrabianego.
Pierwszą taką zasadą jest odpowiednie podparcie przedmiotu obrabianego.

013

Rys. Podparcie bez regulowanej podpory

Należy wystrzegać się ustalania przedmiotu na dwóch równoległych do siebie
powierzchniach, ponieważ efektywne i prawidłowe ustalenie następuje tylko na
powierzchni A lub B, nigdy razem (rysunek powyźej)

Np.: w zabiegu frezowania obrabiana jest powierzchnia górna (rysunek a), mimo, że
powierzchnie A i B zostały obrobione przed obecnym zabiegiem to odległość
pomiędzy nimi nigdy nie będzie taka sama.

Takie ustalenie spowoduje wystąpienie momentów gnących (rysunek.b), a jeśli
dystans pomiędzy powierzchniami A i B będzie znacznie odbiegał od nominalnego
wtedy momenty gnące będą na tyle duże, że mogą na trwałe zmienić kształt
przedmiotu obrabianego.

Aby zapobiec takiej sytuacji wystarczy na powierzchni B zastosować podporę
regulowaną (rysunek kolejny), która pozwoli na ewentualną korektę.

014

Rys. Podparcie z regulowaną

podporą

Kolejną bardzo ważną zasadą jest podpieranie przedmiotu na trzech punktach.
Istnieje prosta reguła która mówi, że idealnie płaską płaszczyznę w rzeczywistości
są w stanie utworzyć trzy punkty. W myśl tej reguły należy zawsze zmierzać do
tego by nie podpierać przedmiotów obrabianych na większej ilości podpór niż 3,

a tym bardziej na płaszczyznach.

Czasami jednak sam proces technologiczny wymaga stabilnego podparcia (np. z
uwagi na duże gabaryty i masę przedmiotu obrabianego) wtedy możemy posłużyć
się dodatkowymi podporami.

Na rysunku kolejnym pokazano takie rozwiązanie w którym trzy podpory są stałe
a pozostałe dwie są regulowane. Takie rozwiązanie znacznie ułatwia prawidłowe
podparcie i zdaniem autora jest znacznie bardziej efektywne z punktu widzenia
dokładności przedmiotu obrabianego.

015

Rys. Trójpunktowe podparcie z

zachowaniem idealnej płaszczyzny

Metody ustalania przedmiotu są różne i zależą od konkretnego zadania
obróbkowego, ogólnie można przyjąć, że przedmioty ustala się na:

• powierzchniach płaskich,
• powierzchniach kształtowych,
• powierzchniach cylindrycznych.

Powierzchnie płaskie tworzy się przez tzw. 3 punkty podparcia jak pokazano na
rysunkach wczesniej

. Czasami występują także powierzchnie płaskie ale

nachylone pod kątem względem obranej bazy. Sytuację taką przedstawia kolejny
rysunek, na którym widać podpory regulowane które w prosty sposób niwelują
występowanie kąta.

016

Rys. Podparcie przedmiotu o

powierzchni płaskiej

nachylonej pod kątem do bazy

Powierzchnie kształtowe
przedmiotu obrabianego takie jak
powierzchnie boczne mogą być
ustalane za pomocą kołków jak na
rysunkach a i b. Jest to
stosunkowo proste rozwiązanie
technologiczne, które wymaga
wywiercenia otworów w podstawie
uchwytu i zamocowaniu w niej
kołków.

Rys. Profil kształtowy ustalany za pomocą kołków

017

Rys. Zastosowanie kołka mimośrodowego

W takim przypadku bardzo dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie kołków
mimośrodowych rysunek powyżej.
Ich zasada działania jest bardzo prosta przedmiot obrabiany jest osadzony na
kołku A, który jest kołkiem stałym.

Tak więc ustalenie zawsze następuje na kołku A.
Kołek mimośrodowy C ma z kolei za zadanie dociśnięcie obrabianego przedmiotu.
Mimośrodowość kołka pozwala na takie rozwiązanie bez względu na wielkość
wymiaru F.

Jednak w przypadku dużej zmienności
wymiarowej przedmiotu obrabianego
rozwiązanie to nie sprawdza się z uwagi na
duże luzy pomiędzy powierzchnią kołków a
powierzchnią przedmiotu obrabianego.

018

Najbardziej rozpowszechnionym sposobem ustalania, jest ustalanie w oparciu o
powierzchnie cylindryczne, czyli kołki, sworznie itd.
Stosuje się je przede wszystkim przy korpusach lub innych częściach o dużych
powierzchniach.
Bardzo ważna zaletą tego typu rozwiązania jest odbieranie kilku stopni swobody
na raz.
Kołki ustalające powinny być stosunkowo krótkie.
Kołki długie mogą powodować zakleszczanie się podczas osadzania na nich
przedmiotu, sytuację taką obrazuje rysunek a poniżej.

kolei w sytuacji gdy należy

zastosować długi kołek, ponieważ
wymaga tego konstrukcja przedmiotu
obrabianego można posłużyć się
kołkiem przedstawionym na
rysunku b.

W

części środkowej kołka występuje

podcięcie, a tylko górna i dolna część
stanowi część ustalającą i bazującą,
takie rozwiązanie niweluje
występowanie zakleszczania się
podczas ustalania.

Rys. . Kołek

a) bez podcięcia
b) z podcięciem

019

Często stosowanym sposobem zapobiegającym przed zakleszczaniem się kołków
(w

szczególności gdy tolerancja położenia pomiędzy nimi jest mała) jest zmiana

ich kształtu z cylindrycznego na cylindryczny ścięty.

W przypadku przedmiotów obrabianych o kształcie cylindrycznym, np. wałki do
operacji tokarskich stosuję się najczęściej uchwyty samocentrujące.
W tej zakresie nie wiele zmieniło się.
Porównując uchwyty samocentrujące stosowane na tradycyjnych tokarkach a
współcześnie na obrabiarkach ze sterowaniem numerycznym zwłaszcza z grupy
tokarskiej.

Z kolei w operacjach frezarsko-wiertarskich
najpopularniejsze są wszelkiego rodzaju
pryzmy.

Zaletą pryzm jest centrowanie w osi
przedmiotu, tzn. niezależnie od średnicy wałka
jego środek (oś Y) zawsze będzie w tym
samym miejscu dla danej pryzmy rysunek obok.

Rys. Wykorzystanie pryzm do wiercenia

otworów w wałkach

020

Analiza ustalenia

przedmiotu w uchwycie

021

Metody analizy ustalania

Przeprowadzenie analizy ustalania ma na celu znalezienie najodpowiedniejszego
sposobu ustalenia przedmiotu. Ustalanie jest bardzo istotnym zagadnieniem
mającym wpływ na:

• dokładność obróbki,
• wielkość siły zamocowania,
• wielkość czasów pomocniczych,
• parametry skrawania,
• kwalifikacje pracownika,

dlatego powinno dokonywać się tzw. analizy ustalania.

Analizy ustalenia powinno dokonywać się w oparciu standardowy schemat
(metodologię).

Poniżej została zaprezentowana taka metodologia.

022

Oznaczanie ustalenia przedmiotu

obrabianego w dokumentacji

technologicznej

Wg literatury
określa miejsca styku przedmiotu obrabianego z
podporą rysunek. przedstawia przykład takiego
oznaczania.
W starszej literaturze

występują dwa sposoby

oznaczania

elementów ustalających i bazujących tj.

sposób

uproszczony lub symboliczny

Poniżej dokonano krótkiej charakterystyki tych
sposobów.

Rys. Sposób symboliczny - bazowanie na otworze kołkiem ściętym

•

sposób symboliczny

- polega na przedstawieniu

elementów ustalających i

opierających w postaci punktów i układów punktów.

Ten system jest znacznie prostszy, pozwala ponadto na jednoznacznie

określa

miejsca styku przedmiotu obrabianego z

podporą rysunek. przedstawia

przykład takiego oznaczania.

024

Sposób symboliczny

Rys. . Przykład oznaczania elementów

bazujących sposobem uproszczonym

Sposób nie stosowany obecnie

Wg normy PN-M-01152:1983

(aktualnie obowiązuje)

W nowszej literaturze można spotkać się z normą PN-M-01152:1983 (aktualnie
obowiązująca), w której zawarte są oznaczenia umowne powierzchni
obrabianych, podpór, docisków itp.

W tabeli zostały przedstawione, najczęściej używane, oznaczenia stosowane w
dokumentacji technologicznej.

Przykłady zastosowania tego typu symboli pokazane są na rysunkach dalej

025

• sposób uproszczony

– pozwala określić rodzaje elementów, tzn. szkicowane

elementy

zachowują swoje cechy konstrukcyjne, pozwalające na pełną

identyfikowalność, pokazany na rysunku poniżej.
•

sposób symboliczny

- polega na przedstawieniu

elementów ustalających i

opierających w postaci punktów i układów punktów.

Ten system jest znacznie prostszy, pozwala ponadto na jednoznacznie

określa

miejsca styku przedmiotu obrabianego z

podporą rysunek. przedstawia przykład

takiego oznaczania.

W nowszej literaturze można spotkać się
z normą PN-M-01152:1983 (aktualnie
obowiązująca), w której zawarte są
oznaczenia umowne powierzchni
obrabianych, podpór, docisków itp.

W tabeli zostały przedstawione,
najczęściej używane, oznaczenia
stosowane w dokumentacji
technologicznej.

Przykłady zastosowania tego typu symboli
pokazane są na rysunkach dalej

Wg normy PN-M-01152:1983

(aktualnie obowiązuje)

Rysunek 4.14 a przedstawia przedmiot
obrabiany ustalony na trzech podporach
stałych z płaskimi powierzchniami roboczymi
oraz na

pryźmie krótkiej i zamocowanym

dociskiem

pojedyńczym w kierunku podpór

stałych.

Na rysunku b

z kolei przedmiot ustalany jest krótkimi szczękami zewnątrznymi

uchwytu trójszczękowego i trzema podporami stałymi, zakończonymi płasko oraz
zamocowany mechanizmem mocujący. Ostatni rysunek c przedstawia przedmiot
ustalany w pryźmie długiej i stałej podporze (o kulistej powierzchni). Mocowanie
tego przedmiotu odbywa się za pośrednictwem dwóch docisków działających pod
kątem.

Przykłady oznaczania

rysunków w dokumentacji

technologicznej

wg -M-01152:1983

Graficzne oznaczenia umowne w dokumentacji technologicznej

Szczególnie istotne dla konstruktora oprzyrządowania jest pokazanie na szkicu w
instrukcji obróbkowej sposobu ustalenia przedmiotu oraz jego zamocowania.
Koncepcja ta jest podstawą do projektowania uchwytu obróbkowego dla danej
operacji, bądź odpowiedniego ustalenia i zamocowania przedmiotu obrabianego
bezpośrednio na obrabiarce.
Przy wykonywaniu szkicu należy stosować oznaczenia umowne w tym symbole
ustalania i mocowania wg PN-83-M-01152.

PN-83-M-01152 wprowadza ujednolicone oznaczenia

umowne które dotyczą:

• powierzchni obrabianych
• podpór
• napędów zastosowanych w mechanizmach mocujących
• elementów centrujących
• zabieraków
• docisków itp.

Powierzchnie obrabiane na rysunkach w instrukcji obróbkowej oznacza się linią
ciągłą dwukrotnie grubsza od pozostałych linii konturowych zarysu obrabianego
przedmiotu oraz podaje wymaganą chropowatość powierzchni.

Tab. Oznaczenia umowne stosowane

w opracowaniach technologicznych

(wg PN-83/M-01152)

037

METODOLOGIA USTALANIA

Określenie bazy głównej

Baza główna przedmiotu powinna to być:
• powierzchnia która jest związana z powierzchnią obrabianą,
• powierzchnia o znacznych gabarytach w stosunku do innych powierzchni

przedmiotu,

• powierzchnia, której stan (obróbczy) zapewni odpowiednią dokładność

przylegania przedmiotu i podpory.

Poprawne umieszczenie przedmiotu obrabianego w układzie odniesienia

Sposób umieszczenia przedmiotu jest determinowany przede wszystkim przez
rodzaj powierzchni która stanowi bazę główną.
I tak, gdy bazą główną jest płaszczyzna, przedmiot należy umieścić w układzie
odniesienia w taki sposób aby płaszczyzna ta leżała w jednej z płaszczyzn układu
(względnie równolegle do niej).
W przypadku, gdy bazą główną jest powierzchnia cylindryczna (zewnętrzna lub
wewnętrzna), przedmiot należy tak umieścić w układzie odniesienia aby oś symetrii
powierzchni cylindrycznej pokryła się z jedną z osi układu.

038

Odebranie przedmiotowi obrabianemu swobodnych ruchów dzięki zetknięciu

bazy głównej z podporą

Etap ten polega na wykonaniu szkicu przedmiotu w rzutach (w odpowiednim
uproszczeniu).
Elementy ustalające są odpowiednio dobierane i oznaczane na rysunku.

Określenie bazy pomocniczej

Baza pomocnicza to powierzchnia, która powinna:
•być dostatecznie duża,
•być powierzchnią związaną z bazą główną wymiarem o najmniejszej tolerancji,
•zapewnić dostateczną dokładność i stopień przylegania przedmiotu i podpory.
Wyróżniamy dwa rodzaje baz pomocniczych : wielokrotne (jedna powierzchnia
odbiera kilka różnych ruchów), jednokrotne (jedna powierzchnia odbiera tylko
jeden ruch).

Odebranie przedmiotowi dalszych stopni swobody dzięki zetknięciu bazy

pomocniczej z dalszymi elementami podpory

Po określeniu bazy pomocniczej, należy dobrać i oznaczyć elementy bazujące
(rysunek przedmiotu) . Należy także uzupełnić zapis analityczny uwzględniając
kierunki odebrane przez zetknięcie z bazą pomocniczą.

039

Określenie kierunków działania składowych sił mocujących

Siły mocujące ustala się indywidualnie w zależności od konkretnego przypadku, na
rysunku zaznacza się kierunki działania składowych sił (za pomocą wektorów) z kolei
na arkuszu uzupełnia się ostatnią część zapisu analitycznego w odniesieniu do
składowych sił mocujących, które zabezpieczają przedmiot przed przesuwem i
obrotem.

ZAPIS FORMALNY USTALANIA

W celu zebrania wszystkich informacji niezbędnych do przeprowadzenia analizy
ustalania, można posłużyć się specjalnie przygotowanym, do tego celu, arkuszem
analizy ustalania pokazany na kolejnym rysunku.
Jest to prosty arkusz, który powinien być dołączony do każdej dokumentacji
technologicznej.

Arkusz ten zawiera pola o podstawowych informacjach, np. nr operacji lub nazwa
przedmiotu, oraz pola wymagające szczegółowe, w których wymagana jest wiedza z
dziedziny ustalania i bazowania przedmiotów.
Pierwsze pole powinno składać się z trzech podstawowych rzutów przedmiotu
obrabianego, zawierając przy tym oznaczenia baz głównych, baz pomocniczych,
elementów ustalających oraz wektorów sił mocujących (wszystkie informacje
podane wcześniej).

040

Kolejne pole służy do zaznaczenia odebranych stopni swobody, zawiera ono
12 pól w tym 6 pól z oznaczeniem P (dla ruchu posuwowego) oraz 6 pól z
oznaczeniem O (analogicznie dla ruchu obrotowego).

Ponadto ruch w danej osi i o danej charakterystyce (posuwowy, obrotowy)
zawiera dwa pola + i -

, które oznaczają kierunek ruchu.

I tak w przypadku ruchów posuwowych plusem oznaczamy ruch narastający
względem układu odniesienia, z kolei dla ruchu obrotowego obowiązuje
reguła śruby prawoskrętnej.

Sytuację taką ilustruje rysunek.

Następnym punktem jest określenie stopnia ruchliwości przedmiotu
obrabianego na podstawie zamieszczonej ( w arkuszu) zależności:

w=6-5p

-4p

-3p

-2p

-p

041

042

Rys. Przykłady ruchów w układzie

przestrzennym

Rys. Karta ustalenia przedmiotu

(

opis szczegółowy u A. Samka)

USTAWIANIE PRZEDMIOTU

OBRABIANEGO W UCHWYCIE

Bazy obróbkowe i wymiary obróbkowe

Bazą (ogólnie) nazywa się każdą powierzchnię, linię lub punkt

przedmiotu, względem których określa się w sposób bezpośredni

położenie innej rozpatrywanej powierzchni, linii lub punktu tego

przedmiotu.

Istnieje wiele, mniej lub bardziej różniących się między sobą,

klasyfikacji baz.

Ponieważ konstruktor uchwytów obróbkowych ma zwykle do czynienia

tylko z niektórymi rodzajami baz, a mianowicie:

• głównie z bazami obróbkowymi i w mniejszym stopniu z

• bazami konstrukcyjnymi i kontrolnymi,

w dalszych rozważaniach zajmować się będziemy przede wszystkim

tymi trzema rodzajami baz, ze szczególnym uwzględnieniem baz

obróbkowych.

Bazy obróbkowe i wymiary obróbkowe

045

W podziale funkcyjnym baz rozróżnia się

• bazy konstrukcyjne, tj. bazy przyjęte przy konstruowaniu

wyrobu w celu określenia w części wchodzącej w skład tego wyrobu

położenia jakiejś powierzchni, linii lub punktu w sposób

uwarunkowany prawidłowością współpracy tej części z innymi

częściami wyrobu;

• bazy produkcyjne, tj. bazy przyjęte w procesie produkcyjnym

jakiejś części wyrobu w celu określenia w niej położenia jakiejś

powierzchni, linii lub punktu w sposób uwarunkowany sposobem

wytwarzania tej części i całego wyrobu.

Z kolei bazy produkcyjne dzielą się na

•

technologiczne

• kontrolne
•

właściwe

• zastępcze

046

Baza technologiczna jest to baza produkcyjna przyjęta przy

realizowaniu procesu technologicznego jakiejś części wyrobu, w celu

określenia położenia w tej części jakiegoś punktu, linii lub powierzchni.

Baza kontrolna jest to baza produkcyjna przyjęta przy kontroli

wykonania jakiejś części, w celu określenia położenia w tej części

jakiegoś punktu, linii lub powierzchni.

Baza właściwa jest to baza produkcyjna jakiegoś punktu, linii lub

powierzchni przedmiotu zgodna z bazą konstrukcyjną.

Baza zastępcza jest to baza produkcyjna jakiegoś punktu, linii lub

powierzchni przedmiotu niezgodna z bazą konstrukcyjną.

047

Bazy technologiczne dzielą się na:

bazy montażowe, tj. bazy technologiczne przyjęte przy montażu

zespołu (lub wyrobu) w celu określenia położenia jakiejś części zespołu

względem części rozpatrywanej;

bazy obróbkowe, tj. bazy technologiczne przyjęte w procesie

obróbki części (przedmiotu obrabianego) w celu określenia położenia

w tej części jakiejś powierzchni przy jej obróbce, albo w celu określenia

położenia jakiejś linii lub punktu przy obróbce powierzchni, która sama

lub z innymi powierzchniami wyznacza tę linię lub punkt.

Powierzchnia obrabiana jest zawsze związana z bazą obróbkową

bezpośrednio (patrz określenie bazy) — wymiarem lub warunkiem

dotyczącym położenia względem bazy (np. równoległość lub

prostopadłość), albo i wymiarem i warunkiem położenia.

Np. na rysunku poniżej płaszczyzna A jest bazą obróbkową dla otworu B,

którego oś ma być równoległa do płaszczyzny A i znajdować się w

odległości a od niej.

Baza obróbkowa A, otwór obrabiany B,

wymiar obróbkowy

położenia a

wymiar obróbkowy powierzchni d

Podział baz obróbkowych, istotny dla konstruktora uchwytów,

przedstawiono na rysunku poniżej.

Jak wynika z tego rysunku, baza obróbkowa może być:

•

rzeczywista, jeśli jest powierzchnią przedmiotu obrabianego albo

linią lub punktem leżącym na jego powierzchni (np. płaszczyzna A na

rysunku).

•

wyobrażalna, jeśli jest pomyślaną powierzchnią, linią lub punktem

(np. płaszczyzna symetrii lub oś otworu, jak na rysunku d).

Niezależnie od powyższego podziału baza obróbkowa może

być:

• naturalna, jeśli do jej wykorzystania (jako bazy obróbkowej)

nie jest potrzebna dodatkowa obróbka jakiejś powierzchni

przedmiotu, zbędna z punktu widzenia działania gotowego

przedmiotu w zespole, do którego on należy,

• specjalna, jeśli do jej wykorzystania trzeba dodatkowo obrobić

jakąś powierzchnię przedmiotu, chociaż z punktu widzenia

działania przedmiotu ta dodatkowa obróbka jest zbędna.

Przykładem bazy naturalnej jest

płaszczyzna A na rysunku, która po

obróbce przewidzianej na rysunku
wykonawczym (



6) może być bez

dodatkowej obróbki wykorzystana

jako baza do wykonania otworu B.

Obrobiona płaszczyzna A czterech nóżek na rysunku

jest bazą specjalną, gdyż nie tylko obróbka tej

płaszczyzny, lecz także same nóżki są dla przedmiotu

funkcjonalnie zbędne, i wykonuje się je tylko dla

ułatwienia ustawiania przedmiotu do obróbki

innych jego powierzchni.

Bazy obróbkowe, które podczas obróbki przedmiotu stykają się z

elementami uchwytu (lub obrabiarki) nazywają się bazami

stykowymi.

Pod nazwą „wymiary przedmiotu" rozumie się zwykle jego wymiary

podane na rysunku wykonawczym, które mają być osiągnięte w

gotowym przedmiocie.

W technologii budowy maszyn i w konstrukcji uchwytów występują

ponadto wymiary uzyskiwane w poszczególnych operacjach, nie

będące wymiarami ostatecznymi przedmiotu, lecz uwzględniające

naddatki dalszą obróbkę określonych powierzchni.

Wymiary, które mają być uzyskane w projektowanym uchwycie dla

uproszczenia określamy ogólną nazwą wymiary obróbkowe, bez

względu na to czy będą one wymiarami ostatecznymi, czy też nie.

Z punktu widzenia konstrukcji uchwytów konieczne jest rozróżnianie

wymiarów obróbkowych położenia powierzchni w przedmiocie i

wymiarów obróbkowych samych powierzchni ponieważ uchwyt może

mieć wpływ prawie wyłącznie na pierwszy z tych dwóch rodzajów

wymiarów obróbkowych.

Ustawienie przedmiotu obrabianego w uchwycie

Ustawieniem przedmiotu w uchwycie będziemy nazywać nadanie mu

w tym uchwycie określonego położenia, odpowiadającego zamierzonej

obróbce.
Ustawienie polega na umieszczeniu przedmiotu w uchwycie w taki

sposób, żeby jego określone powierzchnie zetknęły się z przeznaczonymi

do tego celu powierzchniami odpowiednio rozmieszczonych elementów

uchwytu.
Przez ustawienie w uchwycie przedmiot zostaje ustawiony pośrednio

względem obrabiarki, na której uchwyt jest zamocowany.

Ustawienie przedmiotu składa się z jego ustalenia oraz

ewentualnego oparcia go i podparcia.

Ustaleniem przedmiotu w uchwycie nazywa się nadanie mu określonego

położenia w tych kierunkach, które maja wpływ na wynik obróbki tj. na

uzyskanie żądanych wymiarów obróbkowych i kształtów.

Szczególnym przypadkiem ustalania jest centrowanie czyli ustalenie

przedmiotu względem osi powierzchni obrotowej, naokoło której będzie

on wykonywał ruch obrotowy podczas obróbki.
Centrowaniem jest więc np. ustalenie przedmiotu na czopie uchwytu w

celu toczenia powierzchni prostopadłej do osi wałka.
Natomiast wystarczy gdy przedmiot nie będzie wykonywał obrotu wokół

własnej osi i już nie będziemy mieli do czynienia z centrowaniem.

Ponieważ często na uzyskanie wymaganych wymiarów obróbkowych ma

wpływ położenie przedmiotu w uchwycie tylko w pewnych kierunkach

przy ustaleniu mogą być odebrane przedmiotowi wszystkie stopnie

swobody lub tylko niektóre z nich.
Przy ustaleniu nie odbierającym przedmiotowi wszystkich stopni swobody

pozostawionych stopni swobody można by mu w ogóle nie odbierać, gdyż

są to stopnie swobody, które nie mają wpływu na wynik obróbki.

Wiemy, że do obróbki przedmiot musi być całkowicie unieruchomiony w

uchwycie.

To unieruchomienie można w przypadku ustalenia, po którym przedmiot nie

ma odebranych wszystkich stopni swobody, osiągnąć przez zamocowanie

przedmiotu w dowolnym jego położeniu w tych kierunkach, w których ma

pozostawione stopnie swobody.

Takiego sposobu unieruchomienia przedmiotów nie stosuje się jednak w

praktyce, z następujących powodów:

• aby przedmiot nie poruszał się pod działaniem sił skrawania

• wzajemnego oddziaływania elementów zamocowujących umieszczonych

na wprost siebie

• elementy zamocowujące trzeba tak konstruować i rozmieszczać w

uchwycie, żeby można było nim mocować przedmioty umieszczane w

uchwycie w różnych położeniach, co komplikuje budowę uchwytu.

Odbieranie przedmiotowi stopni swobody nie mających wpływ wynik

obróbki nazywa się opieraniem przedmiotu.

Rozróżnianie ustalania i opierania przy odbieraniu przedmiotowi

obrabianemu stopni swobody ma nie tylko znaczenie teoretyczne, lecz

także ważne następstwa praktyczne, ponieważ elementy oporowe mogą być

znacznie mniej dokładnie wykonane i rozmieszczone w uchwycie niż

elementy ustalające.

Należy podkreślić, iż nie zawsze można za pomocą elementów oporowych,

pozbawić przedmiot tych wszystkich stopni swobody, których nie odbierają

mu elementy ustalające.

Dotyczy to takich przedmiotów, które są całkowicie symetryczne względem

osi powierzchni ustalającej.

Oprócz ustalania i opierania przedmiotów obrabianych stosuje się

niekiedy podpieranie.

Podpieranie stosuje się gdy:

• przedmiot jest mało sztywny i może się wyginać pod działaniem

sił skrawania

• przedmiot musi być zamocowany w miejscach, w których nie

styka się z uchwytem i zachodzi obawa odkształcenia go przez

elementy mocujące.

• powierzchnia obrabiana znajduje się daleko od miejsca ustalenia

Podpieranie ma więc na celu tylko usztywnienie przedmiotu i

przenoszenie sił działających na niego.

Przy podpieraniu nie występuje nigdy odbieranie stopni swobody,

ponieważ w kierunku działania elementu podporowego przedmiot

ma już zawsze odpowiedni stopień swobody odebrany przez

ustalenie lub podparcie.

Rozróżnianie ustalania i opierania przy odbieraniu przedmiotowi

obrabianemu stopni swobody ma nie tylko znaczenie teoretyczne, lecz

także ważne następstwa praktyczne, ponieważ elementy oporowe mogą być

znacznie mniej dokładnie wykonane i rozmieszczone w uchwycie niż

elementy ustalające.

Należy podkreślić, iż nie zawsze można za pomocą elementów oporowych,

pozbawić przedmiot tych wszystkich stopni swobody, których nie odbierają

mu elementy ustalające.

Dotyczy to takich przedmiotów, które są całkowicie symetryczne względem

osi powierzchni ustalającej.

Powierzchnie ustalające przedmiotów obrabianych

Rozróżnia się cztery rodzaje powierzchni, którymi przedmiot styka się z

elementami uchwytu:

Powierzchnie ustalające, których zetknięcie z odpowiadającymi im

elementami uchwytu nadaje przedmiotowi żądane położenie w kierunkach

wymiarów obróbkowych, które mają być uzyskane w danej

operacji

Powierzchnie oporowe, których zetknięcie z elementami oporowymi

uchwytu nadaje przedmiotowi określone położenie w kierunkach nie

związanych z wymiarami obróbkowymi

Powierzchnie podporowe, które stykają się z elementami podporowymi

uchwytu

Powierzchnie zamocowania, które stykają się z elementami

mocującymi uchwytu

Powierzchniami którymi przedmiot styka się z elementami ustalającymi

uchwytu powinny być bazy obróbkowe przyjęte do danej operacji.

Ustalenie przedmiotu jest obok zamocowania najważniejszą funkcją

każdego uchwytu, gdyż od prawidłowości ustalenia zależy w znacznej

mierze czy wymiary obróbkowe, osiągane podczas obróbki w tym

uchwycie będą we wszystkich przedmiotach zawierać się w granicach

założonych tolerancji bez względu na to że przedmioty obrabiane różnią

się nieco wymiarami.

Podstawowe wytyczne dotyczące wyboru powierzchni ustalających:

1. Przy ustalaniu przedmiotów surowych:
• jeśli przedmiot nie będzie obrabiany całkowicie, za powierzchnie

ustalające należy przyjmować te powierzchnie, które pozostaną nie

obrobione w gotowym przedmiocie, gdyż tolerancje wymiarów tych

powierzchni są zwykle mniejsze od tolerancji naddatków na obróbkę na

powierzchniach, które mają być obrabiane,
• jeśli przedmiot będzie całkowicie obrobiony, za powierzchnie

ustalające należy przyjmować te powierzchnie, które maja najmniejsze

naddatki na obróbkę, gdyż w przeciwnym razie na powierzchniach z

małymi naddatkami może zabraknąć materiału na obróbkę

2. Przy ustalaniu przedmiotów już częściowo obrobionych:

• za powierzchnie ustalające należy przyjmować powierzchnie już

obrobione

• jeżeli przedmiot ma złożoną budowę, pożądane jest aby raz wybrane

powierzchnie ustalające pozostały niezmienne w ciągu całego procesu

obróbki.

Cechy prawidłowego ustalania przedmiotu

Ustalenie przedmiotu jest prawidłowe, jeśli:

• przedmiot jest ustalony w sposób jednoznaczny, tzn. gdy elementy

ustalające mają takie kształty i są tak rozmieszczone, że przedmiot

może być ustalony w uchwycie tylko w jednym, żądanym położeniu,

chyba że symetria jego kształtu dopuszcza dwa lub więcej jednakowych

położeń i gdy nie ma to wpływu na wynik obróbki.

• czas ustalenia przedmiotu jest krótki, tzn. gdy zastosowany sposób

ustalenia jest prosty, a elementy ustalające są tak ukształtowane i

rozmieszczone, że przedmiot łatwo jest ustalić i nie zakleszcza się on

przy zakładaniu na elementy ustalające lub przy wkładaniu go między te

elementy,

• przedmiot jest ustalony pewnie, tzn. nie ma skłonności do odsuwania

się od elementów ustalających lub zajmowania względem nich nie

przewidzianego położenia pod działaniem sił zamocowania i sił

skrawania.

Wybór rodzaju ustalenia i elementów ustalających

Rodzaj ustalenia przedmiotu obrabianego w uchwycie zależy od sposobu

obróbki, kształty, wymiarów i żądanej dokładności obróbki powierzchni

obrabianych, od kształtu i wymiarów powierzchni ustalających oraz od ich

położenia względem powierzchni obrabianych.

Kształty większości przedmiotów obrabianych są utworzone z większej

lub mniejszej ilości prostych brył geometrycznych, a zwłaszcza

prostopadłościanów, walców i stożków, stykających się ze sobą albo

przenikających się nawzajem.

Dlatego powierzchniami ustalającymi przedmiotów obrabianych są

najczęściej płaszczyzny oraz powierzchnie walcowe i stożkowe,

zewnętrzne i wewnętrzne (otwory).

Szczególnie często na powierzchnie ustalające wybiera się obrobione

płaszczyzny oraz powierzchnie walcowe , gdyż wtedy elementy ustalające

uchwytu mają prosta budowę, a ustalenie przedmiotu jest dokładne i

łatwe.

Wybór kształtu i wymiarów elementów ustalających oraz ich

rozmieszczenie w uchwycie zależy częściowo od tych samych czynników

co i wybór rodzaju ustalenia, a ponadto od twardości materiału, stopnia

gładkości powierzchni ustalających przedmiotu, wymaganej dokładności

obróbki i żądanej trwałości uchwytu oraz od błędów kształtu, wymiarów i

wzajemnego położenia powierzchni przedmiotów obrabianych.

Rozróżnia się trzy grupy elementów ustalających :

- elementy ustalające stałe,

- elementy ustalające nastawne,

- elementy ustalające ruchome,

Elementy ustalające stałe - do tej grupy należą płaszczyzny korpusów

uchwytów, kołki ustalające stale, płytki ustalające itp.

Elementy należące do tej grupy są najpewniejsze w działaniu, gdyż

nie zmieniają położenia w uchwycie , w wielu jednak przypadkach

dają zbyt małą dokładność ustalenia, gdyż między nimi i

przedmiotem obrabianym mogą występować luzy, które zmniejszają

dokładność ustalenia.

Poza tym często nie nadają się one do ustalenia przedmiotów

powierzchniami nie obrobionymi, z powodów:

Elementy ustalające nastawne - najczęściej w postaci konstrukcyjnej

identycznej ze śrubami i wkrętami dociskowymi, używane są głównie do

ustalania przedmiotów powierzchniami nie obrobionymi.

Okresowe nastawianie elementów ustalających jest często konieczne przy

obróbce odlewów i odkuwek, gdyż odlewy formowane z dwóch różnych

modeli lub odkuwki wykonywane w dwóch różnych matrycach, albo w tej

samej matrycy, ale w różnych stadiach jej zużycia, mogą różnić się dość

znacznie wymiarami.

Elementy ustalające ruchome - stosuje się wtedy, gdy muszą one być

odejmowane lub gdy ich położenie względem przedmiotu musi być

dostosowywane do każdego kolejno obrabianego przedmiotu.

Do tej grupy elementów ustalających należą głównie mechanizmy

samocentrujące.

Mechanizmy samoustalające i samocentrujące zwykle służą równocześnie

do zamocowania przedmiotu , są więc elementami ustalające -

zamocowującymi.

Każdy przedmiot obrabiany, w dowolnym studium jego obróbki, posiada

błędy zarówno w kształtach i wymiarach poszczególnych powierzchni, jak

i we wzajemnym położeniu.

Wprawdzie błędy te muszą się zawsze zawierać w granicach tolerancji

narzuconych przez konstruktora przedmiotu obrabianego, niemniej

jednak są one niekiedy znaczne, szczególnie w takich surowych

półwyrobach jak odkuwki i odlewy, i mogą w decydujący sposób

wpłynąć na wynik obróbki.

Dlatego też przy konstrukcji uchwytów, a zwłaszcza elementów

ustalających, należy zawsze brać pod uwagę istnienie tych błędów i tak

kształtować elementy uchwytu, aby ujemny wpływ tych błędów na

położenie przedmiotu po ustaleniu był jak najmniejszy.

Przestalenie przedmiotu w uchwycie

Przestaleniem przedmiotu - nazywamy błędne ustalenie go polegające

na tym , że ten sam stopień swobody może być odbierany przez dwa lub

więcej elementów ustalających uchwytu.

Na skutek tego przedmiot nie jest ustalony jednoznacznie, lecz może

przyjmować różne położenia w uchwycie.

Zbędne dodatkowe powierzchnie ustawcze uchwytu nie powodują więc

dokładniejszego, a przeciwnie - mniej dokładne ustalenie przedmiotu ,

niekiedy zaś uniemożliwiają w ogóle jego ustalenie.

Przestalenie polega najczęściej na jednoczesnym ustalaniu przedmiotu w

tym samym kierunku dwiema równoległymi powierzchniami.

Typowy przykład przestalenia pokazano dalej na rysunku a - d.

Położenia przedmiotu:

a) b) c) d) przy przestaleniu go;

b) e) przy ustaleniu z niewielkim błędem;

c) f) przy ustaleniu prawidłowym

Przykłady ustalania

Rys.. Schemat
rozwiązania przyrządu
przy wykorzystaniu
jednej bazy rzeczywistej i
dwóch wyobrażalnych

Przykłady uchwytów z

mocowaniem mechanicznym

Odebranie 6 – stopni swobody

Przykłady elementów konstrukcji

uchwytów obróbkowych

100

101

102

103

104

Ustalenie kuli za pomocą dwóch powierzchni stożkowych

105

Ustalenie przedmiotu nieobrobioną

powierzchnią walcową za pomocą

kła konika

Ustalenie przedmiotów otworem stożkowym

106

Ustalenie przedmiotu powierzchnią stożkową w stożkowym gnieździe korpusu

uchwytu

107

108

Długości czopów ustalających

109

Elementami ustalającymi przedmiot w przyrządzie nazywamy te elementy,

które stykając się z bazami stykowymi, wyznaczają właściwe położenie przedmiotu

w kierunku wymiarów i odchyłek obróbkowych.

Ustalanie półotworami stosuje się do przedmiotów dużych i ciężkich (np. wałów

wykorbionych). Przedmioty te z dokładnie obrobionymi powierzchniami

ustalającymi walcowymi na obu końcach centruje się

W stałym elemencie 1 z półotworem i zamocowuje odchylną pokrywą 2, w której

osadzony jest element 3, również z półotworem.

Uchwyt z

półotworem

centrującym

110

111

112

113

Przykład ustalenia tulei za pomocą czopa

114

Trzpień samocentrujący z masą zaciskową przeznaczony do

obróbki przedmiotów z długim otworem.

1) cienkościenna tuleja, 2) nakrętka, 3) tłoczek,

4) masa zaciskowa

115

Trzpień samocentrujący z masą zaciskową do jednoczesnej

obróbki kilku przedmiotów.

1) Śruba z tłoczkiem 2) Rozprężna cienkościenna tuleja

116

Uchwyt z masą zaciskową umożliwiający wymianę przedmiotów

obrabianych bez zatrzymywania obrabiarki.

1) Pierścień zewnętrzny 2) Pierścień wewnętrzny

3) Wkładki 4) Tłoczek

117

Trzpień samocentrujący z cieczą zaciskową.

1) Cienkościenna tuleja 2) Tłok 3) Ciecz zaciskowa

118

Uchwyty i ich mechanizmy

Korpusy uchwytów

120

Korpusy uchwytów

Zadania korpusów i ich rodzaje

Korpus ma za zadanie połączyć części uchwytu z zachowaniem żądanych ich

wzajemnych położeń. Niektóre powierzchnie korpusu służą do ustalenia uchwytu na

obrabiarce oraz w niektórych przypadkach do ustalania i opierania części obrabianej.

Korpusy przenoszą siły działające na część obrabianą, wobec czego ich konstrukcja

powinna zapewniać dostateczną sztywność oraz tłumienie drgań w przypadku

występowania okresowo zmiennych sił skrawania.

Kształt korpusu powinien zapewniać dogodny dostęp do powierzchni obrabianych

podczas ich obróbki oraz powinien umożliwiać uzyskanie żądanej dokładności. Z tych

względów w niektórych przypadkach celowe jest projektowanie korpusów składanych.

Stosuje się następujące odmiany korpusów:

• korpusy jednolite, wykonywane z jednego kawałka wyrobu hutniczego

lub z jednego odlewu;

• korpusy składane z części, które są łączone za pomocą śrub i kołków;
• korpusy spawane z odpowiednio obrobionych surówek (kawałków materiału)

wykonanych z wyrobów hutniczych;

• korpusy formowane z użyciem tworzyw sztucznych.

121

Wybór sposobu wykonania korpusu zależy od jego kształtu, wymiarów,

rozmieszczenia w nim powierzchni obrabianych oraz od wymaganej dokładności

wykonania.

Korpusy odlewane

Korpusy uchwytów najczęściej wykonuje się z odlewów żeliwnych, gdyż żeliwo

tłumi drgania i jest odporne na odkształcenia.
Korpusom odlewanym można nadać najbardziej odpowiednie kształty, a ich

obróbka ogranicza się do obróbki powierzchni ustalających uchwyt na obrabiarce

oraz powierzchni, do których będą przyłączane inne części uchwytu. Jednak czas

wykonania korpusu odlewanego jest znacznie dłuższy od czasu wykonania korpusu

innego rodzaju.
Uchwyty do obróbki części, którym są stawiane wysokie wymagania dotyczące

dokładności wymiarów i zależności geometrycznych, powinny mieć korpusy

odlewane i obrabiane cieplnie po obróbce zgrubnej, w celu wyzwolenia naprężeń

własnych.
Po obróbce cieplnej należy powtórnie obrobić te powierzchnie, których dokładność

może mieć wpływ na dokładność części obrabianej.

122

W korpusach odlewanych należy:

• projektować ściany możliwie jednakowej grubości;

• ściany wewnętrzne przyjmować nieco cieńsze od ścian zewnętrznych

i obrzeży, aby cały odlew stygł możliwie równomiernie;

• przejścia między ścianami znacznie różniącymi się grubością

(stosowane w uzasadnionych przypadkach), powinny być łagodne;

• unikać węzłów powodujących zgromadzenie znacznych ilości

materiału,

• stosować pochylenia odlewnicze, ułatwiające wyjmowanie modelu z formy;

• obrabiane powierzchnie projektować tak, aby wystawały ponad

powierzchnie surowe, z wyjątkiem pogłębień pod łby śrub wkładki do

opierania obrabianej części oraz kołki do jej ustalenia;

• nadlewy projektować we wspólnych płaszczyznach.

Przykłady korpusów odlewanych przedstawiają kolejne rysunki. Zwiększenie

sztywności oraz wytrzymałości korpusu uzyskujemy przez nadanie mu

odpowiedniego kształtu, tak aby wszystkie przekroje miały wystarczająco duże

wskaźniki wytrzymałości.

123

124

Obliczenia wytrzymałościowe korpusu wykonujemy dla przekrojów, w których siły

(F i F1 rysunki) starają się go odkształcić.

W celu zwiększenia wytrzymałości korpusu należy zwiększyć jego wysokość

(wymiar h), pozostawiając bez zmian grubość ścianek.

W odlewie przedstawionym

na rysunku obrabia się

płaszczyznę stykającą się

ze stołem obrabiarki,

otwory i ich pogłębienia 1

na wkładki do podpierania

części oraz otwory

gwintowane 2. W celu

zwiększenia wytrzymałości

nadano mu kształt skrzynki

o wysokości h oraz

zastosowano żebra 3,

równoległe do płaszczyzny

przechodzącej przez

kierunki działania sił F.

0125

W korpusie tym obrabiane są następujące powierzchnie (zaznaczone na rysunku

grubszymi liniami): powierzchnia styku z obrabiarką, powierzchnie otworów i

pogłębień 1 i 2 pod wkładki, powierzchnie do ustalania i opierania części

obrabianej oraz powierzchnia otworu 3 do osadzenia mechanizmu
zamocowującego

Korpusy o znacznych wymiarach wykonuje się jako składane.

Części składowe 2 i 3 korpusu są przykręcone śrubami do podstawy 1 i

zakołkowane. Dla uzyskania żądanej wytrzymałości przyjmuje się odpowiednią

wysokość h podstawy oraz stosuje się użebrowanie wsporników 2 i 3.

Najczęściej

przyjmowane

grubości ścianek

wynoszą:

6, 8, 10, 12, 16 i 20

mm.

0126

Korpusy składane stosuje się także w celu ułatwienia dostępu do powierzchni,

której obróbka jest niezbędna (np. na rysunku płaszczyzna S do ustawienia

pryzmy na korpusie).

0127

Korpusy stalowe

Korpusy stalowe w zależności od kształtu mogą być jednolite lub składane z części

wykonanych z wyrobów hutniczych.
Korpusy małe i o nieskomplikowanych kształtach wykonuje się jako jednolite.
Przykład jednolitego korpusu uchwytu do wiercenia otworów przedstawia rysunek 1.

Zalety takich korpusów to mała masa i zwarta budowa, dzięki czemu mają one małe

wymiary gabarytowe oraz dużą odporność na odkształcenia (sztywność).
Przykład składanego korpusu uchwytu do wiercenia przedstawia rysunek 2

Korpus ten

składa się z

płyty

wiertarskiej 1

przymocowanej

do podstawy 2.

0128

Korpusy składane z wielu części wykonywanych z wyrobów hutniczych stosuje się

wówczas, gdy ze względu na brak dostępu niemożliwe jest obrobienie

powierzchni wewnętrznych lub gdy w ich przekrojach poprzecznych nie występują

znaczne różnice.

Przykład korpusu

składanego

z wielu części

przedstawia rysunek.

Korpus ten składa się z płyty 7, do której jest przymocowana pryzma 2,

ustalająca obrabianą część. Listwa 3, służąca do opierania obrabianej części, jest

przymocowana do pryzmy 2.

0129

Części składowe korpusów łączy się za pomocą śrub i kołków.
Śruby stanowią połączenie przenoszące obciążenia rozciągające.
Kołki stosuje się do łączenia tych części, których wzajemne położenie powinno

być zachowane z dużą dokładnością.
Otwory pod kołki wierci się i rozwierca jednocześnie w obydwu łączonych

częściach po uprzednim dokładnym ich ustawieniu.
Rozstawienie kołków należy zawsze przewidywać największe z możliwych dla

danego przypadku.
Części łączone ustala się za pomocą dwóch kołków.

Korpusy stalowe spawane

Korpusy spawane z części wykonanych ze stalowych wyrobów hutniczych

wykonuje się w przypadku, gdy częściom obrabianym nie są stawiane wysokie

wymagania dokładności wymiarów oraz kształtu geometrycznego.
Cykl wykonania korpusu spawanego jest znacznie krótszy od cyklu wykonania

omawianych uprzednio korpusów.
Jakość korpusu zależy od jego kształtu oraz kształtu jego części składowych,

prawidłowości wykonania spoin oraz stopnia usunięcia zeń naprężeń powstałych

w wyniku spawania.
W celu zmniejszenia naprężeń stosuje się obróbkę cieplną korpusów po

wykonaniu spawania oraz po obrobieniu zgrubnym.

0130

Usunięcie naprężeń spawalniczych w takim stopniu, aby podczas eksploatacji

korpus nie odkształcał się, jest bardzo trudne do osiągnięcia. Na wartość

naprężeń bardzo duży wpływ ma sposób łączenia części oraz kolejność ich

spawania.
Naprężenia spawalnicze powstają na skutek miejscowego nagrzania części

składowych i nierównomiernego ich skurczu przy stygnięciu.

Na rysunku przedstawiono węzeł

korpusu spawanego, w którym do

płyty 1 jest przyspawany wspornik

2, a żebro 3 jest przyspawane do

wspornika 2 oraz płyty 1 w

znacznej odległości od spoiny 4.
Żebra połączone spoiną na całej

długości wspornika 2 oraz płyty 1

aż do spoiny 4 powodują duże

naprężenia spawalnicze, trudne do

usunięcia i często stanowiące

przyczynę pękania spoin.
Stosuje się również korpusy z

tworzyw sztucznych (żywic)

0131

Rozwiązania konstrukcyjne

mechanizmów

zamocowujących

132

Klin

Rodzaj mechanizmu zamocowującego dobiera się zależnie od wielkości serii

wytwarzanych części, wyposażenia zakładu oraz czasu przeznaczonego na

zaprojektowanie i wykonanie uchwytów.
Mechanizmy mocujące oparte na zasadzie równi pochyłej powinny mieć tak

dobrany kąt zaklinowania, aby mechanizm był samohamowny, tzn. taki, w którym

siła tarcia utrzymuje części zamocowujące w położeniu zamocowania.
Samohamowność występuje wtedy, gdy tangens kąta zaklinowania a jest

mniejszy od współczynnika tarcia, co dla przeciętnych warunków odpowiada

pochyleniu 1:10. Przy współczynniku tarcia



= 0,1 kąt klina



= 5°42'30".

W przypadku występowania drgań należy przyjmować znacznie mniejszy kąt

zaklinowania niż wynika to z wartości współczynnika tarcia. W przeciwnym razie

pod wpływem drgań może nastąpić zluzowanie zacisku i odmocowanie obrabianej

części.
Zaciski klinowe są tym pewniejsze, im kąt zaklinowania jest bliższy 0°.
Kliny w mechanizmach mocujących mają również inne przeznaczenie; są one

stosowane do:

a) zmiany kierunku zewnętrznej siły zamocowania,

b) zwielokrotnienia jej lub zmniejszenia oraz

c) w innych szczególnych przypadkach, np. w przypadku uwidocznionym na

rysunku

133

Klin stosowany w

mechanizmie

zamocowującym:

a) do zmiany kierunku siły

zamocowania, b) do

zwielokrotnienia siły

zamocowania,

c) do zamocowania

obrabianej części

W części 7 należy wywiercić otwór związany wymiarem A z uprzednio wykonanym

otworem o średnicy D.
Część 1 musi być więc ustalona na czopie 2 wg wykonanego otworu oraz musi być

skasowany luz między podstawą obrabianej części l a korpusem uchwytu 3.
Zastosowany w tym przypadku klin jako mechanizm mocujący spełnia wszystkie

żądane warunki.
Przy użyciu innego mechanizmu, np. docisku ze śrubą lub zacisku pneumatycznego,

wystąpiłoby oddziaływanie siły skrawania Fy na podporę niestałą.

134

Mechanizmy zamocowujące śrubowe

Śruby najczęściej służą do osiowego zamocowywania części obrabianych,

Przykład takiego zamocowania przedstawiono na rysunku.

Śruba 3 dociska obrabianą część l za pośrednictwem podkładki 2.

Bezpośrednie działanie śrubą na część (rys. b) powoduje przesuwanie ustalonej

części i może być dopuszczone tylko w wyjątkowych przypadkach.

Jeżeli z uzasadnionych przyczyn siła dociskająca część przechodzi przez oś

śruby 2, to na jej końcu należy umieścić stopkę wahliwą l (rys. c).

Śruba jako mechanizm zamocowujący:

a) osiowo za pomocą podkładki,

b) b) śruba bezpośrednio działająca na część obrabianą,

c) c) za pośrednictwem stopki wahliwej

135

0136

0137

0138

0139

Mechanizmy zamocowujące dźwigniowe

Przykład rozwiązania konstrukcyjnego dźwigniowego mechanizmu

zamocowującego przedstawia rysunek. Mechanizm taki najczęściej tworzy

oddzielny zespół.

Mechanizmy dźwigniowe mają szerokie zastosowanie przy spawaniu i montażu

cienkich powłok i kształtek.

Mechanizm zamocowujący dźwigniowy

Przedstawiony na rys. 15-3

mechanizm składa się z

następujących głównych części:

dźwigni z rękojeścią 7, dźwigni

dociskowej 2, łącznika 3,

regulowanego docisku 4 oraz

korpusu 5. W pozycji zamocowania

oś 6 powinna znajdować się na

prawo od linii łączącej osie 7 i 8,

ponieważ tylko w tym przypadku nie

będzie można odmocować części,

gdy przestanie działać siła

zewnętrzna F. Aby dźwignia l mogła

przejść w takie położenie, cały

układ musi być sprężysty, co osiąga

się przez zastosowanie podkładki

sprężystej 9, sprężyny lub dzięki

odpowiedniej długości ramion.

0140

Mechanizmy zamocowujące złożone

Najczęściej stosowanym i stosunkowo prostym mechanizmem zamocowującym

jest mechanizm stanowiący połączenie dźwigni z równią pochyłą.

Zewnętrzna siła zwielokrotniona przez śrubę, mimośród lub krzywkę działa na

część mocowaną za pomocą dźwigni (rysunek). Stosunek ramion a i b dźwigni

należy dobrać tak, aby siła dociskająca część była równa sile działającej w

punkcie podparcia lub większa od niej.

Mechanizm zamocowujący złożony

0141

Działanie siły zewnętrznej na dźwignię może być dodatkowo zwielokrotnione przez

zastosowanie śruby (rysunek), mimośrodu lub krzywki (rysunek).

Zwielokrotnienie siły złożonego mechanizmu zamocowującego:

a) śrubą, b) krzywką

Kształt dźwigni powinien jej zapewnić podparcie w trzech punktach — w dwóch na

mocowanej części i w jednym na podporze. Jeżeli lokalizacja docisku jest taka, że

dźwignia może stykać się z mocowaną częścią tylko w jednym punkcie, to

podpora musi zapewnić jej dwa punkty podparcia.

0142

0143

0144

0145

Mimośrody i krzywki

Klin o stałym kącie a nawinięty na powierzchnię walcową (rysunek) tworzy linię

spiralną, zwaną spiralą Archimedesa.

Spiralę Archimedesa można zastąpić łukami kół (rysunek) o coraz większych

promieniach, których środki leżą na obwodzie koła o promieniu e. Spirala ta

stanowi mimośród o zmiennym promieniu r i mimośrodowości e.

Krzywka otrzymana

przez nawinięcie klina na

walec

0146

Powszechnie używany i zarazem najłatwiejszy do wykonania jest zacisk

mimośrodowy, w którym spiralę zastąpiono łukiem koła.

W konstrukcji uchwytów stosuje się dwa rodzaje mimośrodów:

• mimośrody pojedyncze o stałej mimośrodowości e,

• mimośrody podwójne o dwóch jednakowych lub różnych wartościach

mimośrodowości (e1 i e2).

Przy konstruowaniu zacisków mimośrodowych należy przestrzegać następujących

zasad:

• mimośród nie może powodować przesuwania części obrabianej

• zakres zacisku (wysokość h) powinien być dokładnie obliczony;

• zacisk powinien być nastawny; umożliwia to zwiększenie tolerancji wykonania

części mechanizmu zamocowującego.

Na zakres zacisku mają wpływ:

• tolerancja wykonania części obrabianej w punkcie styku z mechanizmem

mimośrodu;

• wartość odkształceń sprężystych mechanizmu mocującego oraz części

obrabianej (minimum 0,3 mm);

• dokładność ustawienia mimośrodu i jego zużycie (około 0,2 mm).

0147

Docisk krzywkowy

Wartość siły zamocowania w punkcie A gdzie:

F — siła zewnętrzna (siła ręki równa około 150 N),

q — kąt tarcia mimośrodu o część lub pośrednio o

część mechanizmu mocującego,

q1— kąt tarcia mimośrodu o sworzeń,

l — ramię dźwigni,

r — promień wodzący,

a — kąt wzniosu mimośrodu w danym punkcie.

Zwielokrotnienie siły zacisku

w uchwytach z mimośrodem

lub krzywką jest mniejsze niż

w uchwytach ze śrubą.

0148

0149

0150

0151

0152

0153

0154

Tuleje rozprężne

Mechanizmy mocujące z tulejami rozprężnymi i zaciskowymi spełniają

jednocześnie funkcję mechanizmów ustalających.

Mają one zastosowanie do ustalania części z otworami wykonanymi w klasach

dokładności 7-10.

Część ustalaną zakłada się wewnętrzną powierzchnią walcową na tuleję

rozprężną, po czym tuleję rozpiera się stożkiem (rysa) lub dwoma stożkami

(rys.b), zależnie od jej wymiarów.

Pod działaniem stożków rozpierających tuleja rozpręża się i osiuje obrabianą

część.

Siła tarcia uniemożliwia przesuwanie się obrabianej części względem tulei.

Tuleja rozprężna powinna mieć co najmniej trzy przecięcia naprzemianległe

wzdłuż tworzących na 0,75 długości.

Dzięki tym nacięciom przekrój poprzeczny tulei po jej rozprężeniu ma

minimalne odchyłki okrągłości.

Tuleje rozprężne:
a) rozprężana jednym

stożkiem,

b) b) rozprężana dwoma

stożkami

0155

Mechanizmy zamocowujące sprężyste

Mechanizmy mocujące siłami wywołanymi

odkształceniami sprężystymi przepony

(rysunki) są stosowane do obróbki części

przy małych siłach skrawania, np. do

szlifowania otworów w kołach zębatych,

szlifowania powierzchni walcowych tulejek,

a nawet do toczenia wykańczającego.

W celu wyeliminowania bicia względem osi

wrzeciona obrabiarki do występów

przepony mocuje się szczęki przetaczane

(na obrabiarce produkcyjnej) na średnicę

równą średnicy powierzchni ustalającej

obrabianej części.

0156

0157

0159

0160

161

Ustalanie uchwytu na

obrabiarce

0016

Ustalania uchwytu z reguły dokonuje się raz, na początku danej partii. Jak
zaprezentowano w podziale na rysunku, ustalania uchwytów na obrabiarkach z
grupy frezarsko-

wiertarskich można dokonać na kilka sposobów.

Ustalenie uchwytu na obrabiarce

na obrabiarkach

konwencjonalnych

uchwyt frezarski - na kamieniach

uchwyt wiertarski - nie ustala się

przesuwany na stole obrabiarki

na nóżkach

na obrabiarkach OSN

grupa tokarska - uchwyty

samocentrujące - osadzane we

wrzecionie