LABORATORIUM
z
TECHNIK WYTWARZANIA
OBRÓBKA UBYTKOWA
pod redakcją
Piotra Cichosza
OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROCAAWSKIEJ
Wrocław 2002
1
WYDZIAA MECHANICZNY
POLITECHNIKI WROCAAWSKIEJ
Opiniodawcy
Jan Darlewski
Autorzy poszczególnych rozdziałów i ćwiczeń:
Piotr Cichosz rozdz. 1-4,
Piotr Cichosz rozdz. 5, Ćwiczenie nr 1
Marek Kołodziej rozdz. 6, Ćwiczenie nr 2
Stanisław Zaborski rozdz.7, Ćwiczenie nr 3
Bożena Ciałkowska,
Maciej Kowalski rozdz. 8, Ćwiczenie nr 4
Bożena Ciałkowska,
Maciej Kowalski rozdz. 9, Ćwiczenie nr 5
Marek Miernik rozdz.10, Ćwiczenie nr 6
Stanisław Zaborski rozdz.11, Ćwiczenie nr 7
Redaktor naukowy
Bogusław Dembiński
Opracowanie redakcyjne i korekta
??????????
Projekt okładki
Piotr Cichosz
Copyright by Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
Wrocław 2002
OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROCAAWSKIEJ
Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław
ISBN xxxxxx
2
Drukarnia Oficyny Wydawniczej Politechniki Wrocławskiej, Zam nr xxxxxx
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI:
1. WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEC ............................................. 7
2. PRZEDMOWA ........................................................................................ 9
3. REGULAMIN LABORATORIUM .......................................................... 10
4. PODSTAWOWE ZALECENIA BHP ...................................................... 10
5. ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA
POWIERZCHNI TOCZENIEM ............................................................
12
5.1. Wprowadzenie ................................................................................
12
5.2. Typowe prace i przedmioty wykonywane na tokarkach ................
12
5.3. Obrabiarki ........................................................................................
13
5.4. Narzędzia ........................................................................................
19
5.5. Warunki toczenia ...........................................................................
19
5.6. Czas maszynowy obróbki ..............................................................
24
5.7. Przebieg ćwiczenia ..........................................................................
26
5.8. Opis posługiwania się programem LAB_OU_toczenie.xls ...........
28
5.9. Literatura uzupełniająca .................................................................
28
6. ĆWICZENIE 2: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA
POWIERZCHNI NA WIERTARKACH .............................................
29
6.1. Wprowadzenie .................................................................................
29
6.2. Podstawowe prace wykonywane na wiertarkach ..........................
30
6.3. Parametry charakteryzujące obróbkę otworów na wiertarkach ......
31
6.4. Narzędzia stosowane podczas obróbki na wiertarkach ..................
33
6.5. Wiertarki ........................................................................................
40
6.6. Mocowanie narzędzi ......................................................................
42
6.7. Mocowanie przedmiotów na wiertarkach ......................................
43
6.8. Obróbka długich otworów ..............................................................
43
6.9. Przebieg ćwiczenia ........................................................................
47
6.10. Literatura uzupełniająca .................................................................
48
3
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
7. ĆWICZENIE 3: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA
POWIERZCHNI FREZOWANIEM .....................................................
49
7.1. Wiadomości podstawowe ...............................................................
49
7.1.1. Rodzaje powierzchni kształtowanych frezowaniem ...............
49
7.1.2. Zasada frezowania ..................................................................
50
7.1.3. Parametry stosowane we frezowaniu ......................................
52
7.1.4. Frezy do obróbki powierzchni płaskich i kanałków ................
53
7.2. Frezarki ...........................................................................................
56
7.2.1. Frezarki wspornikowe ............................................................
56
7.2.2. Frezarki sterowane numerycznie ............................................
58
7.3. Mocowanie narzędzi i materiału obrabianego ...............................
60
7.3.1. Mocowanie frezów .................................................................
60
7.3.2. Mocowanie przedmiotów obrabianych ..................................
63
7.4. Chropowatość powierzchni frezowanych........................................
64
7.4.1. Teoretyczna chropowatość powierzchni po frezowaniu
walcowym ...............................................................................
64
7.4.2. Teoretyczna chropowatość powierzchni po frezowaniu
czołowym ...............................................................................
66
7.5. Przebieg ćwiczenia ........................................................................
68
7.6. Literatura uzupełniająca .................................................................
68
4
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
8. ĆWICZENIE 4: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA
POWIERZCHNI SZLIFOWANIEM ZA POMOC ŚCIERNICY ....
69
8.1. Charakterystyka szlifowania powierzchni za pomocą ściernicy........
69
8.2. Rodzaje i odmiany szlifowania ........................................................
69
8.2.1. Szlifowanie powierzchni obrotowych ....................................
69
8.2.2. Szlifowanie płaszczyzn ..........................................................
72
8.2.3. Szlifowanie powierzchni kształtowych ...................................
73
8.3. Charakterystyka ściernicy .................................................................
73
8.3.1. Ściernice z materiałów ściernych konwencjonalnych .............
74
8.3.2. Ściernice z materiałów supertwardych ..................................
78
8.3.3. Przygotowanie ściernic do szlifowania ..................................
78
8.3.3.1. Wyrównoważanie ściernic .......................................
78
8.3.3.2. Obciąganie ściernic ..................................................
79
8.4. Zużycie i trwałość ściernicy ..............................................................
80
8.5. Dokładność geometryczna i jakość warstwy wierzchniej po
szlifowaniu ........................................................................................
80
8.6. Obrabiarki .........................................................................................
81
8.7. Czynniki wpływające na proces szlifowania ....................................
83
8.7.1. Ciecze chłodząco-smarujące .................................................
83
8.7.2. Czynniki technologiczne związane z narzędziem ściernym ...
84
8.7.3. Czynniki związane z obrabiarką .............................................
85
8.8. Przebieg ćwiczenia ..........................................................................
85
8.9. Literatura uzupełniająca ...................................................................
87
5
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
9. ĆWICZENIE 5: WYBRANE METODY OBRÓBKI ŚCIERNEJ ....
88
9.1. Wiadomości podstawowe ................................................................. 88
9.1.1. Materiały ścierne ..................................................................... 89
9.1.1.1. Materiały ścierne naturalne ...................................... 89
9.1.1.2. Materiały ścierne syntetyczne ................................. 89
9.1.1.3. Materiały polerskie .................................................. 90
9.2. Docieranie ........................................................................................ 91
9.2.1. Zawiesiny ścierne ................................................................... 91
9.2.2. Docierarki ............................................................................... 92
9.2.3. Docieraki ................................................................................. 93
9.2.4. Warunki technologiczne docierania ........................................ 94
9.2.5. Czynniki wpływające na proces docierania............................... 95
9.3. Wygładzanie wibracyjne przedmiotów luznymi kształtkami............. 96
9.3.1. Charakterystyka procesu ........................................................ 96
9.3.2. Zastosowanie obróbki luznymi kształtkami ............................ 96
9.3.3. Środki ścierne i chemiczne stosowane w wygładzaniu .......... 97
9.3.4. Odmiany wygładzarek ........................................................... 98
9.4. Obróbka strumieniowo-ścierna ......................................................... 99
9.4.1. Czynniki wpływające na obróbkę strumieniowo-ścierną......... 100
9.4.2. Materiały ścierne .................................................................... 101
9.3.3. Obróbka hydrościerna ........................................................... 102
9.5. Przebieg ćwiczenia ............................................................................ 103
9.6. Literatura uzupełniająca ................................................................... 105
6
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
10. ĆWICZENIE 6: WYKONYWANIE GWINTÓW I UZBIEC
WALCOWYCH .......................................................................................
106
10.1. Metody wykonywania gwintów ......................................................
107
10.1.1. Podstawowe rodzaje gwintów ................................................
107
10.1.2. Sposoby wykonywania gwintów metodami obróbki
ubytkowej ............................................................................
107
10.1.3. Wykonywanie gwintów gwintownikami ...............................
107
10.1.4. Wykonywanie gwintów narzynkami .....................................
110
10.1.5. Toczenie gwintów ..................................................................
112
10.2. Metody wykonywania uzębień .......................................................
114
10.2.1. Wymagania obróbkowe ........................................................
114
10.2.2. Klasyfikacja metod obróbki uzębień ....................................
115
10.2.3. Obróbka kształtowa kół walcowych .....................................
116
10.2.4. Metoda kopiowa obróbki kół walcowych .............................
118
10.2.5. Metody obwiedniowego nacinania kół zębatych walcowych
118
10.2.6. Dłutowanie kół zębatych metodą Maaga i Sunderlanda ........
119
10.2.7. Dłutowanie uzębień metodą Fellowsa ..................................
120
10.2.8. Frezowanie obwiedniowe uzębień walcowych ....................
121
10.3. Przebieg ćwiczenia .........................................................................
122
10.4. Literatura uzupełniająca ................................................................
124
7
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
11. ĆWICZENIE 7: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA
POWIERZCHNI DRŻENIEM ELEKTROEROZYJNYM .............
125
11.1. Wiadomości podstawowe ...............................................................
122
11.1.1.Przykłady zastosowania drążenia i wycinania
elektroerozyjnego ...................................................................
125
11.1.2. Charakterystyka procesu drążenia elektroerozyjnego............
126
11.1.3. Generatory impulsów elektrycznych ....................................
127
11.1.4. Ciecze dielektryczne ............................................................
131
11.1.5. Narzędzia erody w obróbce elektroerozyjnej ..................
132
11.2. Wycinanie elektroerozyjne .............................................................
133
11.3. Przygotowanie drążarki do pracy ...................................................
134
11.3.1. Główne podzespoły drążarki elektroerozyjnej ......................
134
11.3.2. Mocowanie materiału obrabianego i erody ...........................
135
11.3.3. Dobór parametrów obróbki ...................................................
136
11.4. Drążenie elektroerozyjne wgłębień i otworów ................................
136
11.5. Drążenie elektroiskrowe powierzchni płaskich ..............................
136
11.6. Przebieg ćwiczenia .........................................................................
138
11.7. Literatura uzupełniająca ..................................................................
138
8
WYKAZ OZNACZEC
WYKAZ OZNACZEC
1. WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEC
A,B, liczba zębów kół zmianowych w przekładni gitarowej,
C,D
ap głębokość skrawania w mm,
b szerokość warstwy skrawanej w mm,
bD szerokość frezowania w mm,
D średnica: toczenia, wiertła, otworu w mm,
D średnica freza w mm,
do średnica otworu wstępnego w mm,
Dp średnica podziałowa w mm,
e bicie freza w mm,
Ei średnia energia pojedynczego wyładowania w J,
f posuw w mm/obr,
fr posuw poprzeczny stołu w mm/obr,
fw częstotliwość wyładowań w kHz,
fz posuw na jedno ostrze w mm/ostrze,
Ia prąd wyładowania w A,
L droga narzędzia w mm,
Ld, s, w odpowiednio droga dobiegu, skrawania, wybiegu narzędzia w mm,
m moduł koła zębatego w mm,
mk masa materiału po drążeniu w g,
mp masa materiału przed drążeniem w g,
n prędkość obrotowa ruchu głównego (wrzeciona lub przedmiotu) w
obr/min,
Qv wydajność objętościowa drążenia w mm3/min,
pj nacisk jednostkowy w MPa,
re promień zaokrąglenia naroża w mm,
Ra średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej w mm,
Rt maksymalna wysokość nierówności profilu w mm,
9
WYKAZ OZNACZEC
WYKAZ OZNACZEC
t czas drążenia w min,
te czas ładowania kondensatora elektrycznego w s,
tm czas maszynowy obróbki w min lub s,
tp czas przerwy w s,
tw czas rozładowania kondensatora elektrycznego w s,
Tw okres wyładowań generatora elektrycznego w s,
Ug średnie napięcie graniczne w V,
vc prędkość skrawania w m/min lub m/s,
vd prędkość drążenia w mm/min,
Ve objętość zużytej elektrody w mm3,
vf prędkość ruchu posuwowego w mm/min,
vft prędkość posuwu wzdłużnego w mm/s,
Vm objętość wyerodowanego materiału w mm3,
z ziarnistość,
zi liczba zębów,
ao kąt przyłożenia w o,
bo kąt pochylenia linii śrubowej zęba w o,
go kąt natarcia w o,
kr kąt przystawienia w o,
rw masa właściwa w g/cm3,
10
PRZEDMOWA
PRZEDMOWA
2. PRZEDMOWA
Ćwiczenia z Laboratorium z technik wytwarzania obróbka ubytkowa
prowadzone są na wszystkich kierunkach kształcenia Wydziału Mechanicznego
Politechniki Wrocławskiej dla studentów studiów magisterskich i inżynierskich
kształcących się w systemie dziennym i zaocznym. Część ćwiczeń laboratoryjnych
jest prowadzona także dla studentów Wydziałów Informatyki i Zarządzania oraz
Mechaniczno-Energetycznego.
Celem ćwiczeń jest uzupełnienie i pogłębienie wiedzy nabytej podczas
wykładu. Na zajęciach studenci zapoznają się w sposób praktyczny z podstawowymi
metodami obróbek ubytkowych, takich jak: toczenie, wiercenie, frezowanie,
szlifowanie, docieranie, erodowanie, a także z metodami wykonywania gwintów i kół
zębatych. Podczas zajęć przedstawiane są możliwości kształtowania przedmiotów,
a także możliwe do uzyskania dokładności wymiarów, chropowatości powierzchni
w omawianych rodzajach obróbek. Zaprezentowane są także narzędzia, obrabiarki
i oprzyrządowanie w tych sposobach obróbki. Tematyka ćwiczeń obejmuje jedynie
wiadomości podstawowe. Zagadnienia bardziej szczegółowe przedstawiane są na
zajęciach specjalistycznych na wyższych latach.
Tematyka oraz zakres poszczególnych ćwiczeń może ulęgać nieznacznym
modyfikacjom, zgodnie z pojawiającymi się nowymi możliwościami i wyposażeniem
stanowisk laboratoryjnych, a także potrzebami dostosowania się do potrzeb
kształcenia studentów różnych rodzajów i kierunków studiów.
Oddając skrypt do rąk Czytelnika wdzięczni będziemy za wszelkie uwagi kryty-
czne co do jego zakresu, układu tematycznego, formy oraz treści.
Piotr Cichosz
11
REGULAMIN LABORATORIUM I BHP
REGULAMIN LABORATORIUM I BHP
3. REGULAMIN LABORATORIUM
1. W zajęciach mogą uczestniczyć studenci zapisani do określonej grupy ćwicze-
niowej.
2. Studenci, chcący odrobić zaległe zajęcia, powinni dokonać tego z inną grupą
ćwiczeniową przed zakończeniem danej serii ćwiczeń. Koniecznym jest
uzgodnienie tego, możliwie wcześnie, z prowadzącym dany temat laboratoryjny.
3. Studenci, przed rozpoczęciem zajęć, powinni zapoznać się z przepisami BHP
i przestrzegać je w trakcie realizacji programu ćwiczeń.
4. Ćwiczenia laboratoryjne mogą być wykonywane tylko w obecności pracownika
dydaktycznego lub upoważnionego laboranta.
5. Odzież wierzchnią należy zostawiać w szatni.
6. Ćwiczenia rozpoczynają się punktualnie wg planu zajęć.
7. Osoby, które się spóznią mogą być niedopuszczone do zajęć.
8. Warunkiem zaliczenia ćwiczenia jest:
wykazanie się wiedzą z tematyki danego ćwiczenia,
czynne uczestnictwo w zajęciach,
otrzymanie pozytywnej oceny.
9. Ocenę niedostateczną z odbytych ćwiczeń można poprawić, za zgodą prowa-
dzącego, bez ich ponownego odrabiania, wykazując się wiedzą z zakresu tematyki
ćwiczenia jak i jego przebiegu.
10. Warunkiem zaliczenia laboratorium jest odrobienie i zaliczenie wszystkich
ćwiczeń w terminie ustalonym w harmonogramie.
11. Wszystkie sprawy wątpliwe oraz nie objęte regulaminem rozstrzyga opiekun
Laboratorium lub kierownik Zakładu Obróbki Wiórowej, Ściernej i Erozyjnej.
4. PODSTAWOWE ZALECANIA I PRZEPISY BHP
OBOWIZUJCE UCZESTNIKÓW LABORATORIUM
1. Ćwiczenia laboratoryjne należy odbywać w ubraniu i uczesaniu bezpiecznym, nie
narażającym na pochwycenie przez ruchome elementy obrabiarek i wyposażenia.
2. Z uwagi na możliwe zanieczyszczenia podłogi płynami obróbkowymi, olejami
i wiórami, ćwiczenia laboratoryjne należy odbywać w obuwiu bezpiecznym, nie
narażającym na poślizgnięcie się i upadek.
3. Z uwagi na bezpieczeństwo uczestników ćwiczeń laboratoryjnych zabrania się
studentom:
12
REGULAMIN LABORATORIUM I BHP
REGULAMIN LABORATORIUM I BHP
samowolnego uruchamiania obrabiarek i aparatury,
samowolnych zmian nastawów parametrów i zakresów pracy obrabiarek,
urządzeń i aparatury,
dotykania wiórów i narzędzi podczas skrawania lub bezpośrednio po jego
zakończeniu, a to ze względu na możliwość poparzenia się,
przebywania przy obrabiarce w zasięgu obracających i przemieszczających się
jej zespołów, a w szczególności: wrzecion, narzędzi, śrub i wałków pocią-
gowych, przekładni pasowych i zębatych, suportów i stołów,
przebywania w płaszczyznach obracających się uchwytów, tarcz szlifierskich,
przedmiotów obrabianych i narzędzi, itp.
zdejmowania osłon,
prób ręcznego przyspieszonego hamowania zatrzymujących się elementów
obrabiarki, przedmiotów i narzędzi,
pomiarów bezpośrednich obracających lub przemieszczających się na obra-
biarce przedmiotów i narzędzi,
samowolnego oddalania się od przydzielonych stanowisk laboratoryjnych.
4. Studenci zobowiązani są do przestrzegania dodatkowych zaleceń podanych przez
prowadzącego.
13
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
5. MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
5.1. WPROWADZENIE
Toczeniem nazywamy taki rodzaj obróbki skrawaniem, w którym ruch główny,
obrotowy wykonuje przedmiot obrabiany napędzany od wrzeciona tokarki (lub stołu
w przypadku tokarek karuzelowych), a ruch pomocniczy posuwowy wykonuje
najczęściej jednoostrzowe narzędzie zwane nożem tokarskim.
Operacje obróbki przedmiotów osiowosymetrycznych należą do najczęściej
występujących i stanowią około 40 50% wszystkich operacji obróbki skrawaniem.
W ślad za tym także i tokarki są w przemyśle maszynowym najliczniej reprezento-
waną grupą obrabiarek, zarówno pod względem różnorodności jak i liczebności
występowania.
5.2. TYPOWE PRACE I PRZEDMIOTY WYKONYWANE NA TOKARKACH
Tokarki są obrabiarkami o dość dużych możliwościach kształtowania
powierzchni. Oprócz klasycznych zabiegów tokarskich, takich jak toczenie
powierzchni walcowych, czołowych, stożkowych, kształtowych, kanałków, gwintów
itp., wykonywanych nożami tokarskimi, bardzo często stosuje się inne rodzaje
obróbek, jak np.:
kształtowanie otworów za pomocą wierteł, rozwiertaków, pogłębiaczy,
nawiertaków,
wykonywanie gwintów za pomocą gwintowników, narzynek, głowic
gwinciarskich,
wykonywanie otworów lub powierzchni płaskich i kształtowych
usytuowanych prostopadle bądz pod kątem w stosunku do osi obrotu
przedmiotu za pomocą frezów, wierteł mocowanych w gniazdach głowic
narzędziowych umożliwiających dodatkowy napęd ruchu obrotowego
narzędzi, co wymaga obrabiarek ze sterowaniem numerycznym w więcej niż
trzech osiach.
14
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Tokarki jako obrabiarki o dość dużych możliwościach realizacji ruchów,
wykorzystuje się także do innych sposobów kształtowania powierzchni np. do
nagniatania powierzchni, radełkowania, docierania, dogładzania oscylacyjnego,
laserowego wspomagania skrawania lub obróbki cieplnej itp.
Typowymi kształtami przedmiotów obrabianych na tokarkach są:
przedmioty osiowosymetryczne (sworznie, wałki, tuleje, pierścienie, tarcze,
nakrętki, śruby itp.)
przedmioty niesymetryczne osiowo (korbowody, dzwignie, korpusy)
Rys. 5.1. Przykłady typowych przedmiotów wykonywanych na tokarkach
5.3. OBRABIARKI
Do najważniejszych zadań obrabiarki uniwersalnej należy:
Zamiana energii elektrycznej na mechaniczną, która realizowana jest za pomocą
silnika elektrycznego.
Przekazanie energii z silnika w strefę skrawania za pomocą łańcucha
kinematycznego, składającego się zazwyczaj ze sprzęgła, hamulca, skrzynki
prędkości, przekładni pasowej, odboczki i wrzeciona.
15
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Zapewnienie odpowiedniej prędkości obrotowej przedmiotowi obrabianemu
(właściwie dobrany bieg silnika oraz przełożenie w skrzynce prędkości i od-
boczce).
Nadanie ruchów roboczych i pomocniczych narzędziu (przekładnia gitarowa,
skrzynka posuwów, wałek pociągowy, nawrotnica, sprzęgło, koło zębate, zębatka
lub śruba pociągowa, nakrętka, itp.).
Zapewnienie odpowiedniej dokładności wzajemnych przemieszczeń narzędzi
względem przedmiotu obrabianego, co zależy od dokładności wykonania
obrabiarki, sztywności statycznej i dynamicznej układu OUPN, stabilności
cieplnej obrabiarki, sposobu mocowania przedmiotu i narzędzi).
Wzajemne połączenie, stałe bądz ruchowe, poszczególnych elementów układu
OUPN.
Zapewnienie chłodzenia strefy skrawania i tych węzłów kinematycznych
obrabiarki, w których wydziela się duża ilość ciepła.
Zapewnienie bezpieczeństwa pracy dla operatora i otoczenia.
Stabilna i bezawaryjna praca.
Możliwość łatwego recyklingu obrabiarek.
W obrabiarkach sterowanych numerycznie dochodzić mogą jeszcze inne
zadania, takie jak:
Automatyczna realizacja pracy obrabiarki.
Automatyczna realizacja czynności, które zapewniają układy sterowania, np.:
- interpolacja liniowa i kołowa toru narzędzia,
- jeśli zajdzie taka potrzeba, zapewnienie stałej prędkości skrawania i posuwu
dla zmieniającej się średnicy toczenia i krzywoliniowego toru narzędzia,
- realizacja powtarzalnych cykli obróbkowych podczas gwintowania,
wybierania tzw. kieszeni , okresowego wycofywania wiertła, mającego na
celu usuwanie wiórów podczas wiercenia głębokich otworów, itp.
- uwzględnianie wpływu promienia zaokrąglenia naroża ostrza na wymiary
obrabianego przedmiotu,
- symulacja procesu obróbkowego na ekranie monitora,
- sprawdzanie kolizyjności w przestrzeni obróbkowej,
- sygnalizowanie wszelkich możliwych awarii i nieprawidłowości pracy
obrabiarki itp.
Pomiar położenia i przemieszczenia suportów.
Samoczynna, zgodna z programem, zmiana pozycji gniazd w głowicach
narzędziowych.
Samoczynna wymiana narzędzi między magazynem narzędziowym a głowicą
narzędziową lub gniazdem narzędziowym.
Transport wiórów ze strefy skrawania do pojemnika na zewnątrz obrabiarki.
16
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Mocowanie przedmiotu we wrzecionie przechwytującym, celem obróbki tej części
przedmiotu, która służyła do mocowania w pierwszej fazie obróbki.
Nadzorowanie pracy obrabiarki, stanu narzędzi i procesu skrawania.
Pomiar narzędzi, określanie korekcji położenia i wprowadzanie ich do układu
sterowania obrabiarki lub opcjonalnie wczytywanie danych o korekcji narzędzi
z nośników informacji, baz danych, zewnętrznych urządzeń pomiarowych, itp.
Współpraca z zewnętrznymi urządzeniami służącymi do zasilania obrabiarki
w przedmioty i narzędzia, takimi jak: urządzenia transportowe, manipulatory,
roboty.
Współpraca z maszynami pomiarowymi i systemami kontroli jakości.
Możliwość wczytywania, pisania i korygowania programów sterujących pracą
obrabiarki.
Współpraca z systemami informatycznymi przedsiębiorstwa.
Nie wszystkie z wymienionych liczych zadań, jakie może spełniać tokarka
sterowana numerycznie (CNC), są realizowane w każdej obrabiarce. Większość
obrabiarek ma skromniejsze możliwości techniczne z uwagi na to, że niektóre
z wymienionych funkcji wymagają drogiego, dodatkowego wyposażenia co może
znacznie zwiększać cenę obrabiarki, a to może stać się nieopłacalne z techniczno-
ekonomicznego punktu widzenia.
Do niedawna obrabiarki CNC stosowane były jedynie w produkcji:
jednostkowej do wykonywania bardzo dokładnych przedmiotów o skompliko-
wanych kształtach,
mało- i średnioseryjnej w partiach często powtarzalnych,
w elastycznym wytwarzaniu w którym w ciągu jednej zmiany produkcyjnej
obrabianych bywa kilka różnych przedmiotów w krótkich partiach lub nawet na
przemian wykonywane są różne przedmioty kolejno po sobie.
Taki stan rzeczy spowodowany był dużą uniwersalnością obrabiarki CNC, jej
wysokim godzinowym kosztem pracy, bardzo dużymi możliwościami kształtowania
powierzchni oraz możliwością bardzo szybkiego jej przezbrojenia do nowego zadania
produkcyjnego. Produkcja wielkoseryjna nie wymagała obrabiarek o tak dużej
uniwersalności, a możliwość szybkiego przezbrajania obrabiarki nie była w tym
przypadku zbyt ważkim argumentem. Bardziej racjonalnym było stosowanie np.
bardziej wydajnych automatów wielowrzecionowych sterowanych krzywkami.
Obecnie obrabiarki CNC stały się bardziej wydajne poprzez stosowanie
szybkoobrotowych wrzecion oraz możliwość jednoczesnej pracy kilku suportów,
a także dużych możliwości skrawnych współczesnych materiałów narzędziowych.
Ponadto koszty układów sterowań obrabiarek CNC znacznie zmalały. Te powody,
a także możliwość szybkiej zmiany asortymentu lub korekty produkowanych
wyrobów, zgodnie z wymogami współczesnego, globalnego rynku sprawiły, że
obrabiarki CNC są stosowane w produkcji o coraz to większej skali.
17
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Schemat łańcucha kinematycznego tokarki uniwersalnej przedstawiono na
rys.5.2 Początkiem łańcucha kinematycznego jest silnik elektryczny, zazwyczaj
dwubiegowy, w którym energia elektryczna zamieniana jest na energię mechaniczną
i poprzez sprzęgło przekazywana jest do skrzynki prędkości. Zadaniem skrzynki
prędkości jest zrealizowanie określonego przełożenia mechanicznego. Istnieje tu
zazwyczaj możliwość ustawienia kilkunastu przełożeń o wartościach uszeregowanych
wg ciągu liczb Renarda. (np. dla Ć =1,26 ą n = {18; 22,4; 28; 35,5; 45; 56; 71, 90,
112, .... 1800; 2240; obr/min}) Ze skrzynki prędkości napęd przekazywany jest dalej
za pomocą przekładni pasowej do wrzeciennika, a dokładniej na wałek przekładni
zębatej zwanej odboczką. Odboczkę stanowi dwójka lub trójka przesuwnych kół
zębatych. Jej zadaniem jest podwojenie lub potrojenie możliwości nastawiania stopni
prędkości obrotowych wrzeciona, jakie daje dwubiegowy silnik i skrzynka prędkości.
Wrzeciono, np. poprzez uchwyt, przekazuje energię do przedmiotu obrabianego
i strefy skrawania. Wskutek strat energii wynikających z określonej sprawności silnika
elektrycznego i pozostałych par kinematycznych układu, ilość energii przekazywanej
do strefy skrawania stanowi zazwyczaj siedemdziesiąt kilka procent energii pobieranej
z sieci elektrycznej przez obrabiarkę.
przekładnia
pasowa
imak narzędziowy
narzędzie
wrzeciennik
wrzeciono
suport narzędziowy
odboczka
suport
przekładnia
konik
poprzeczny
gitarowa
śruba pociągowa
skrzynka
posuwowa
suport
wałek pociągowy
łoże
wzdłużny
nakrętka
skrzynka
zębatka
prędkości
silnik
hamulec sprzęgło
Rys.5.2. Schemat kinematyczny tokarki uniwersalnej
Hamulec ma za zadanie szybkie wyhamowanie obrotów wszystkich elementów
łańcucha kinematycznego obrabiarki wraz z przedmiotem obrabianym. Podczas
hamowania silnik elektryczny zostaje automatycznie odłączany od układu za pomocą
18
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
sprzęgła i obraca się na biegu jałowym. Jego obroty włączane są i wyłączne odrę-
bnymi przyciskami elektrycznymi.
Z wrzeciona obrabiarki, za pomocą przekładni zwanej gitarą, ruch obrotowy jest
przenoszony do skrzynki posuwowej. Zmieniając koła zębate w przekładni gitarowej
można uzyskiwać mniej lub bardziej nietypowe przełożenia, umożliwiające np.
nacinanie gwintów calowych, modułowych itp. Skrzynka posuwowa daje duże
możliwości realizacji przełożeń. Przekazuje ona napęd na śrubę pociągową, jeśli
toczone mają być gwinty, lub na wałek pociągowy jeśli ma być realizowane toczenie
wzdłużne lub poprzeczne. Ze śruby pociągowej napęd na suport wzdłużny
przekazywany jest za pomocą nakrętki dzielonej, przytwierdzonej do suportu. Z wałka
pociągowego napęd przekazywany jest za pomocą sprzęgła, nawrotnicy (zmiana
kierunku toczenia), zębatej przekładni stożkowej (zmiana prostopadła kierunku
obrotów łańcucha kinematycznego) na koło zębate, które obtaczając się po zębatce
umieszczonej pod prowadnicami obrabiarki, pozwala realizować przesuw wzdłużny
suportu. Jeśli ma być napędzany suport poprzeczny wówczas sprzęgłem, znajdującym
się za nawrotnicą, napęd przekazywany jest na śrubę pociągową napędzającą suport
poprzeczny.
Realizacja napędów suportów poprzez układ kinematyczny, sprzężony mecha-
nicznie z wrzecionem, pozwala na dokładne realizowanie posuwów o określonych
wartościach przemieszczeń odnoszonych do obrotów wrzeciona. Stąd posuw
w toczeniu podawany jest w mm/obr, lub w przypadku toczenia gwintów calowych,
w liczbach zwojów na cal.
Do realizacji ruchów przyśpieszonych suportów wzdłużnego i poprzecznego
przeznaczony jest dodatkowy silnik, włączany w układ kinematyczny za pomocą
dodatkowego sprzęgła, w miejscu przed nawrotnicą.
Suporty wzdłużny i poprzeczny można napędzać mechanicznie lub ręcznie
natomiast suport narzędziowy oraz pinolę konika tylko ręcznie.
Tokarki sterowane numerycznie (CNC) mają układ kinematyczny różniący
się od tokarek konwencjonalnych. Bardzo często wrzeciona obrabiarek tworzą
integralną całość z silnikiem elektrycznym, mówi się wówczas, że są to tzw.
elektrowrzeciona. Sam silnik, sterowany numerycznie, ma możliwość nie tylko
uzyskania bezstopniowej regulacji prędkości obrotowej, ale także można w nim
bardzo dokładnie sterować położeniem kątowym wrzeciona. Napędy suportów
realizowane są odrębnymi silnikami, bezpośrednio lub pośrednio zamocowanymi na
śrubach pociągowych, a synchronizacja obrotów wrzeciona z przemieszczeniami
suportów odbywa się elektronicznie.
Bezpośrednie napędy wrzeciona i śrub pociągowych suportów pozwalają
znacznie uprościć konstrukcyjnie budowę tokarki CNC. Niepotrzebne są bowiem
wówczas: skrzynki prędkości, odboczki, przekładnie gitarowe i pasowe, skrzynki
posuwowe, wałki pociągowe itp., jak w tokarkach konwencjonalnych.
19
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Tabela 5.1. Klasyfikacja noży składanych wg normy ISO 5608
Przykładowe oznaczenie noża:
P T V N R 25 25 - 16 - -
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1. System mocowania płytki wieloostrzowej
S P M C
2. Kształt płytki
itp.
A H L R S T V
3. Kąt przystawienia
itp.
900 750 900 450 72,50
A B C D V
4. Kąt przyłożenia
A B C N itp.
30 50 70 00
5. Kierunek skrawania
R L N
6. Wysokość noża w mm 7. Szerokość noża w mm
20
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
8. Długości oprawki
jeśli typowa dla określonego przekroju trzonka
to symbol -
jeśli nietypowa to np. dla
L
L [mm] 32 40 100 110 200 500
itp.
symbol A B H J R Y
9. Długość boku płytki w mm
itp.
10. Informacja dodatkowa producenta
Wyposażenie tokarki uniwersalnej składać się może z oprzyrządowania służą-
cego do mocowania przedmiotów (uchwyty, tarcze, kły, podtrzymki stałe i ruchome,
tulejki zaciskowe, przyrządy specjalne), mocowania narzędzi (imaki jedno i wielo-
nożowe, głowice), liniału do toczenia stożków, urządzenia do toczenia kopiowego, itp.
5.4. NARZDZIA
Noże tokarskie stanowią bardzo liczną rodzinę narzędzi. Można je dzielić i kla-
syfikować według wielu kryteriów. Przykładowo norma ISO 5608 klasyfikuje
oprawki do noży składanych do toczenia zewnętrznego według kryteriów pokazanych
w tabeli 5.1.
Na rysunku 5.3 przedstawiono przykłady zastosowań wybranych noży
tokarskich składanych z ostrzami mocowanymi mechanicznie.
5.5. WARUNKI TOCZENIA (RODZAJE OBRÓBEK)
Dokładnych powierzchni, co do wymiaru, kształtu i chropowatości, nie można
uzyskać jednym rodzajem obróbki, w jednym przejściu narzędzia. Zdjęcie bowiem
głębokich warstw materiału wymaga dużych sił skrawania, które wywoływać mogą
zbyt duże odkształcenia sprężyste układu OUPN, a nawet deformację plastyczną
obrabianego przedmiotu. Ponadto mogą zostać przekroczone różnego rodzaju
ograniczenia, jak np.: dopuszczalna moc i moment obrotowy na wrzecionie obrabiar-
ki, dopuszczalne siły przenoszone przez układy napędowe suportów, dopuszczalne
siły jakie może przenieść narzędzie itp.
Te czynniki powodują konieczność podziału obróbki na zgrubną (wstępną),
kształtującą (średnio dokładną) i wykańczająca (dokładną).
21
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
a)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
b)
Rys.5.3. Przykłady zastosowań
wybranych, składanych noży tokarskich:
a) do obróbki powierzchni
zewnętrznych,
13
b) do obróbki powierzchni
wewnętrznych
Noże do toczenia:
1- poprzecznego
2- wzdłużnego
3- wzdłużnego i poprzecznego
4- kopiowego
5- wzdłużnego w obu kierunkach
6- wzdłużnego z prostopadłym
14 zakończeniem powierzchni czołowej
7- toczenia kształtowego i do
wybierania tzw. kieszeni
8- poprzecznego i wzdłużnego
15
9- przecinającego lub wcinającego
toczenia kanałków
10- kanałków kształtowych
11- gwintów
16
12- poprzecznego
13- kanałków na powierzchniach
czołowych
14- wzdłużnego otworów przelotowych
15- wzdłużnego otworów
nieprzelotowych
16- kopiowego powierzchni
wewnętrznych
22
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Rys. 5.4. Przykłady kształtów wieloostrzowych płytek skrawających
oraz różnych ukształtowań powierzchni natarcia, mających na celu łamanie i zwijanie wiórów [5.4]
Rys. 5.5. Przykłady mechanizmów ustalająco-mocujących narzędzi składanych
z nakładanymi łamaczami wiórów
Obróbka zgrubna ma na celu usunięcie zewnętrznych warstw materiału
i zapewnienie, w przybliżeniu, równomiernych naddatków na dalszą obróbkę. Średnia,
ekonomiczna dokładność, jaką się uzyskuje w obróbce zgrubnej, odpowiada klasie
dokładności IT12-14 i parametrowi chropowatości Ra > 5-20 mm.
Obróbka kształtująca, jak to wynika z nazwy, kształtuje przedmiot, nadaje mu
kształt zgodny z rysunkiem. Nieduże naddatki pozostawia się tylko na tych
powierzchniach, które podlegają jeszcze dalszej obróbce wykańczającej. Tym
rodzajem obróbki można uzyskać klasę dokładności IT9-11 i parametr chropowatości
Ra = 2,5-10 mm.
23
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Obróbka wykańczająca dotyczy zazwyczaj niektórych już tylko powierzchni
przedmiotu. Tym rodzajem obróbki można osiągnąć klasę dokładności IT7-9, o para-
metrze chropowatości Ra = 0,32-1,25 mm.
Stosowana jest słuszna zasada rozdzielania poszczególnych rodzajów obróbek
w oddzielnych operacjach. Ma to tę zaletę, że można wtedy różnicować obrabiarki na
jakich wykonuje się poszczególne rodzaje obróbek, a także dobierać pracowników
o różnych kwalifikacjach. Obróbkę zgrubną może wykonywać pracownik o niższych
kwalifikacjach, na obrabiarce mniej dokładnej ale np. o dużej mocy na wrzecionie.
Przeciwstawne wymagania dotyczyć będą obróbki wykańczającej.
Takie różnicowanie i rozdział obróbek nie zawsze jest możliwy. Są takie
obrabiarki, jak tokarki rewolwerowe, automaty tokarskie, obrabiarki CNC, na których
przedmiot wykonywany jest często na gotowo w jednej operacji. Niemniej i w takich
przypadkach poszczególne zabiegi powinny być tak uszeregowane, żeby najpierw
wykonywana była obróbka zgrubna, potem kształtująca, a na końcu wykańczająca.
W takich przypadkach rodzaje obróbek wykonywanych na tej samej obrabiarce różnią
się tylko parametrami skrawania i niekiedy rodzajem użytego narzędzia.
Warunki toczenia dla poszczególnych rodzajów obróbek powinno dobierać się
w następujący sposób.
Głębokość skrawania ap w obróbce zgrubnej powinno określać się tak aby
zminimalizować liczbę przejść narzędzia. O ile jest to możliwe, przyjmuje się ją
równą naddatkowi całkowitemu przypadającemu na stronę, pomniejszonemu
o wartość naddatku jaki zostawia się na obróbkę wykańczającą.
Przyjmowanie maksymalnych możliwych głębokości skrawania podyktowane
jest tym, że spośród parametrów skrawania (vc, f, ap), od których iloczynu zależy
wydajność obróbki, najmniej wpływa ona na obniżenie trwałości narzędzia jeśli
zwiększa się jej wartość.
W obróbce wykańczającej wartości głębokości skrawania przyjmuje się w gra-
nicach 0,5 do 2 mm, zależnie od średnicy toczenia, wymaganej dokładności stanu
technicznego obrabiarki.
Posuw f w obróbce zgrubnej dobiera się jak największy z możliwych, aby
uzyskać maksymalną wydajność toczenia. Ograniczeniami w doborze posuwu są:
względy wytrzymałościowe układu OUPN, dopuszczalna moc i moment obrotowy na
wrzecionie, sztywność i stabilność pracy obrabiarki, a także kinematyka obrabiarki.
W praktyce najczęściej wartości posuwów w obróbce zgrubnej przyjmuje się
w granicach 0,25 do 2 mm/obr. Mniejsze wartości posuwów z podanego zakresu
przyjmuje się dla małych średnic przedmiotu, mało sztywnych przedmiotów i małych
głębokości skrawania. W obróbce wykańczającej momentem rozstrzygającym podczas
doboru posuwów jest wymagana chropowatość i dokładność powierzchni po obróbce.
Podczas obróbki z posuwem f, naroże ostrza o promieniu re odtwarza
geometrycznie na powierzchni przedmiotu nierówność Rt , jak to pokazano na rys.5.6.
24
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Jeśli kształtowanie zarysu profilu następuje jedynie jego narożem, bez udziału
prostoliniowej części krawędzi, to wysokość nierówności można wyznaczyć ze
wzoru (5.1).
2
Rt = re - 0,5 4re2 - f (5.1)
Wartość nierówności Rt można obliczyć także z dostatecznym przybliżeniem
z uproszczonego wzoru (5.2).
2
f
Rt = (5.2)
8 re
f
re
kr
Rys. 5.6. Odwzorowanie się geometryczne naroża ostrza w materiale obrabianym
Rzeczywista wartość parametru chropowatości powierzchni jest z reguły
większa od teoretycznie wyliczonej. Wytłumaczyć to można następującymi przy-
czynami:
- tworzeniem się narostu,
- bocznym płynięciem materiału,
- niejednorodnością materiału,
- drganiami,
- zużyciem ostrza, itp.
Pamiętać należy, że jeden z najczęściej używanych parametrów chropowatości
powierzchni parametr Ra jest średnim arytmetycznym odchyleniem profilu
chropowatości od linii średniej. Ma on zatem, dla tego samego zarysu profilu
powierzchni, znacznie mniejszą wartość niż przytoczony wyżej parametr Rt .
Podczas obróbki wykańczającej stosuje się wartości posuwów f z zakresu
0,08 - 0,8 mm/obr. Większe wartości posuwów można dobierać podczas obróbki, gdy
wymagania odnośnie do dokładności i chropowatości nie są zbyt duże, podczas
obróbki dużych średnic nożami z dużymi promieniami zaokrąglenia naroża ostrza.
25
t
R
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Prędkość skrawania vc odgrywa istotną rolę w obróbce skrawaniem i jest
ważnym czynnikiem podczas doboru parametrów skrawania, ponieważ wpływa
bezpośrednio na wydajność obróbki i jednocześnie najbardziej z wszystkich
parametrów oddziałuje na trwałość narzędzia. Zbyt duża wartość prędkości skrawania
powodować może takie skrócenie okresu trwałości narzędzia, że wydatnie
powiększone zostają koszty narzędziowe wskutek częstej wymiany ostrza. Również
częste wymiany narzędzia, i związana z tym konieczność ustawiania ich na wymiar,
powodują dłuższe przestoje obrabiarki i przez co zmniejszać się może wydajność
ogólna mierzona np. dla całej partii wyrobów. I odwrotnie, nadmierne zmniejszenie
prędkości skrawania wydłuża co prawda okres trwałości narzędzia, ale powoduje
znaczne zmniejszenie się wydajności skrawania i koszt operacji wzrasta wskutek
dużego czasu trwania operacji.
W praktyce uważa się, że najbardziej ekonomiczne prędkości skrawania są
takie, dla których okres trwałości narzędzia wynosi około 15 min.
Przyjęcie określonej wartości prędkości skrawania zdeterminowane jest
wieloma czynnikami. Do najważniejszych należy rodzaj i jakość materiału ostrza,
a także rodzaj materiału obrabianego i stopień jego utwardzenia. W tabeli 5.2 podano
przykładowe zalecane prędkości skrawania.
Generalną zasadą podczas doboru parametrów skrawania jest to, że dla obróbki
zgrubnej przyjmuje się duże wartości głębokości i posuwów oraz małe prędkości
skrawania, a dla obróbek wykańczających małe głębokości, małe posuwy oraz duże
prędkości skrawania.
5.6. CZAS MASZYNOWY OBRÓBKI
Czas maszynowy obróbki tm można określić z następującej zależności
L Ld + Ls + Lw pd(Ld + Ls + Lw)
tm = = = [min] (5.3)
v n f 1000 f vc
f
gdzie:
L droga narzędzia w mm,
Lw Ls Ld
Ld, s, w odpowiednio droga dobiegu,
skrawania, wybiegu narzędzia w mm,
d średnica toczenia w mm,
n
vc prędkość skrawania w m/min,
vf prędkość posuwu w mm/min,
f posuw w mm/obr,
n prędkość obrotowa wrzeciona
w obr/min.
vf
Rys.5.7. Rysunek pomocniczy do określania
czasu maszynowego obróbki
26
d
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
Tabela 5.2. Zalecane orientacyjne prędkości skrawania vc * [m/min] dla różnych materiałów
narzędziowych wg [5.5] i Sandvik
Rodzaj Twardość Materiały narzędziowe
materiału materiału Stal Węglik Cera- Cerami- Regularny Diament
Cerami-
obrabia- obrab. szybko- spieka- Cermet mika ka azotek polikry-
ka biała
nego lub Rm tnąca ny miesz. Si3N4 boru staliczny
Stal
150HB 50-150 75-560 320-650
węglowa
Stal
60HRC 80-120 60-125 80-120 100-180
twarda
Stal
wysoko- 325HB 20-260 105-195
stopowa
Stal
austenity- 180HB 85-265 160-200
czna
Żaroodp.
stopy na 350 40-65 150-300
bazie Ni
Stopy Rm=950
40-65 50-80
tytanu MPa
Żeliwo
180HB 20-40 135-250 600-800 500-700
szare
Stopy 150-
100HB 90-290 150-2500
aluminum 1525
195-
Mosiądze 90HB 90-130 150-800
800
120-
Brązy 100HB 60-90 150-400
400
* Dolne granice podanych prędkości skrawania dotyczą trudnych warunków obróbki zgrubnej,
górne zaś dobrych warunków obróbki wykańczającej
Jak wynika to z zależności (5.3), czas maszynowy obróbki tm zależy od długości
drogi skrawania L, posuwu f i prędkości skrawania vc. Droga skrawania zadana jest
wymiarami kształtowanego przedmiotu Ls oraz drogą dobiegu Ld i wybiegu Lw
narzędzia. Posuw f jest zdeterminowany rodzajem obróbki i wymaganą do uzyskania
jakością powierzchni obrobionej. Zatem głównym czynnikiem, którym można
wpływać na czas skrawania, jest prędkość skrawania vc. Ta zaś zależy przede
wszystkim od materiału obrabianego i od materiału ostrza, a także od rodzaju obróbki
(zgrubna, wykańczająca) (patrz tabela 5.2).
27
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
5.7. PRZEBIEG ĆWICZENIA
1. Przedstawienie programu zajęć laboratoryjnych
2. Pokazanie i omówienie typowych i ciekawych przedmiotów wykonywanych
na tokarkach
3. Omówienie i przedstawienie budowy tokarki uniwersalnej i sterowanej CNC
4. Zaprezentowanie oprzyrządowania stosowanego na tokarkach:
a - uchwyty (szczęki zewnętrzne i wewnętrzne, twarde i miękkie)
2,3,4-szczękowe, samocentrujące i niesamocentrujące,
b - tarcze tokarskie, podtrzymki (stałe i ruchome),
c - kły tokarskie (stałe, obrotowe),
d - liniał, itp.
5. Przedstawienie noży tokarskich:
a - geometria ostrza
b - noże: ze stali szybkotnącej, z płytkami lutowanymi, składane z płytkami
mocowanymi mechanicznie (systemy ustalania i mocowania ostrza),
kształtowe,
c - łamacze i zwijacze wiórów
d - płytki wieloostrzowe (różne kształty geometryczne, promienie
zaokrąglenia naroża, ukształtowania powierzchni natarcia, materiały
ostrza, powłoki ochronne itp.).
6. Omówienie i przedstawienie różnych sposobów mocowania przedmiotów:
w uchwycie, w kłach, z podtrzymkami, w uchwytach specjalnych, w tulejkach
zaciskowych
7. Przygotowanie obrabiarki do pracy: zamocowanie przedmiotu i narzędzi,
dobór parametrów skrawania i wybór nastawów.
8. Zademonstrowanie podstawowych sposobów i odmian toczenia:
zewnętrznego, wewnętrznego, poprzecznego, przecinania, toczenia
kształtowego, wykonywania stożków.
9. Określenie wpływu prędkości, posuwu skrawania oraz promienia zaokrąglenia
naroża na chropowatość powierzchni {Ra = f (vc), Ra = f (f), Ra= f (r)}:
a - obliczenie wartości parametrów na podstawie założonych danych
i wzorów teoretycznych z wykorzystaniem programu
Lab_OU_toczenie.xls ,
b - weryfikacja doświadczalna otrzymanych zależności
dla badanych zależności zrealizować próby skrawania ze zmienną
niezależną (vc, f, r) występująca na trzech poziomach,
dokonać pomiarów chropowatości,
wprowadzić dane do programu Lab_OU_toczenie.xls i sporządzić
wykresy,
28
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
rzeczywiste
Rt Rt Rt
teoretyczne
Ra Ra Ra
[mm] [mm] [mm]
r [mm]
vc [m/min]
f [mm/obr]
c - omówienie otrzymanych zależności, ze szczególnym zwróceniem uwagi
na wyjaśnienie rozbieżności między danymi obliczonymi ze wzorów
teoretycznych i wynikami z badań doświadczalnych.
10. Określenie wpływu rodzaju zastosowanego materiału ostrza na czas obróbki:
a - dobór parametrów skrawania (prędkości vc) dla różnych materiałów
narzędziowych (stali szybkotnącej, węglików spiekanych, ceramiki),
b - obliczenie czasów maszynowych tm obróbki dla określonej drogi
skrawania z użyciem ostrzy wykonanych z różnych materiałów narzę-
dziowych, z użyciem programu Lab_OU_toczenie.xls ,
c - pomiar czasów skrawania określonej drogi skrawania, zrealizowanie
skrawania narzędziami o ostrzach wykonanych z różnych materiałów
z pomiarem rzeczywistych czasów skrawania,
d - wprowadzenie danych do programu Lab_OU_toczenie.xls ,
tm teoretycznie
doświadczalne
SS WS ceramika
e - sporządzenie wykresów,
f - omówienie wyników.
11. Zademonstrowanie innych prac wykonywanych na tokarkach: nawiercanie,
wiercenie, rozwiercanie, pogłębianie, radełkowanie, nagniatanie itp.
12. Kartkówka.
29
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
ĆWICZENIE 1: MOŻLIWOŚCI KSZTAATOWANIA POWIERZCHNI TOCZENIEM
5.8. OPIS POSAUGIWANIA SI PROGRAMEM Lab_OU_toczenie.xls
1. Uruchomić program EXCEL w wersji 98 lub nowszej.
2. Otworzyć arkusz kalkulacyjny Lab_OU_toczenie.xls .
3. Wypełnić komórki tabeli Dane podstawowe . Należy wprowadzać dane tylko
w te komórki tabel, w których cyfry oznaczone są kolorem zielonym. Nie należy
dokonywać zmian w komórkach wypełnionych czerwonym kolorem.
4. Zgodnie z przebiegiem programu ćwiczeń wypełniać komórki kolejnych tabel.
Kolejność wypełniania tabel może być dowolna.
5. Jeśli zajdzie taka potrzeba można, korzystając z tabeli Obliczanie wymaganej
prędkości obrotowej wrzeciona, obliczyć obroty wrzeciona wymagane dla
zrealizowania określonej prędkości skrawania. W tym celu należy wprowadzić do
tabeli wymaganą prędkość skrawania i średnicę toczonego przedmiotu lub
narzędzia wymiarowego (np. wiertła lub rozwiertaka). W odpowiedniej komórce
tabeli (wypełnionej kolorem czerwonym) pojawi się obliczona wartość
wymaganych obrotów wrzeciona.
6. Po zrealizowaniu kolejnej części programu ćwiczenia i wprowadzeniu wyników
badań do poszczególnych tabel należy kliknąć kursorem na dolnym pasku
narzędziowym na ikonę oznaczającą badaną funkcję, np. Wykres Ra=f(r).
Spowoduje to wywołanie wykresu. Aby wykres zajmował pełny ekran monitora
należy w górnym pasku narzędziowym wybrać z menu Powiększenie
odpowiednią do danej rozdzielczości ekranu jej wartość, a następnie z menu
Widok wybrać Pełny ekran .
7. Powrót do wypełniania tabel, podczas realizacji kolejnych punktów programu
ćwiczeń, następuje po wyborze na dolnym pasku narzędziowym z menu Tabele
danych.
8. Z dolnego paska narzędziowego można wywołać w menu Rysunki i wówczas na
ekranie monitora pojawią się rysunki objaśniające i komentujące otrzymane
zależności funkcyjne.
5.9. LITERATURA UZUPEANIAJCA
[5.1] FILIPOWSKI R., MARCINIAK M.: Techniki obróbki mechanicznej i erozyjnej, Oficyna
Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2000.
[5.2] GRZESIK W.: Podstawy skrawania materiałów metalowych, WNT, Warszawa, 1998.
[5.3] KOSMOL J.: Automatyzacja obrabiarek i obróbki skrawaniem, WNT, Warszawa, 1995.
[5.4] MELDNER B., DARLEWSKI J.: Narzędzia skrawające w zautomatyzowanej produkcji, WNT
Warszawa, 1991.
[5.5] Poradnik Inżyniera Obróbka skrawaniem, WNT, Warszawa, 1991, tom I.
30
31
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
T2 Skrypt do lab OU Rozdział 6 Wiercenie 3Skrypt do lab OU R7 Zaborski 3Skrypt do lab OU R Miernik 3Skrypt do lab OU R Zaborski 3T4 Skrypt do lab OU Rozdział 8 Kowalski 3Skrypt do U Eskrypt do gnuplotaskrypty do uzyciapytania do labSkrypt do laboratorium elektronikiskrypt do Winamp na LCDSkrypt do nauki Łacinyskrypt do parazytologii(1)Biologia Molekularna Roślin skrypt do ćwiczeń (2002)Wpr do lab TIwięcej podobnych podstron