Obróbka zgrubna powierzchni obrotowych

Zewnętrzne powierzchnie obrotowe należą do tych grup powierzchni, które występują niemal we wszystkich typach i rodzajach części maszyn .

Do najczęściej spotykanych należą powierzchnie: walca kołowego prostego, stożka i płaszczyzny, rzadziej powierzchni o tworzącej krzywoliniowej.

Liczba obrabiarek grupy tokarek w wydziałach mechanicznych fabryk budowy ma­szyn waha się od 20 do 50% ogólnej liczby obrabiarek.

Na wybór odpowiedniego i właściwego procesu obróbki zewnętrznej powierzchni obrotowej składa się na to wiele czynników, z których najważniejsze to:

- różnorodność kształtów i wymiarów powierzchni;

- różnorodność surówek i materiałów obrabianych;

- cech charakterystyczne i właściwości danej części maszyny, która zawiera zewnętrzną powierzchnię obrotową;

- dokładność kształtu, wymiaru i wzajemnego położenia poszczególnych powierzchni;

- duża liczba odmian obrabiarek dla tego samego sposobu obróbki;

- liczba obrabianych przedmiotów;

- różnorodność metod i sposobów obróbki.

.Obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni walców kołowych prostych

Powierzchnia walca kołowego prostego może występować w różnych częściach maszyn, przy czym, jak to wynika z podziału tych części wg podobieństwa technologicznego, najczęściej występuje w klasach „wały", „tuleje" i „tarcze". Ponieważ pewne zasady kształtowania po­wierzchni walca kołowego są wspólne dla każdego przypadku, tzn. bez względu na to czy jest ona fragmentem części klasy „wałek", „tuleja" lub innej, zostaną omówione tylko metody i sposoby obróbki omówionych powierzchni występujące w częściach należących do klasy „wały" i „mimośrody". Zasady, o których mowa, zostaną omówione dla trzech wałków:

- wałek gładki, tj. taki, którego cała część (wałek) pokrywa się z modelem geometrycznym walca kołowego;

- wałek stopniowany, tj. taki, którego modelem geometrycznym części (wałka) jest kilka (czasem kilkanaście) połączonych ze sobą walców kołowych, o wspólnej osi różniących się wymiarami;

- wałek mimośrodowy, tj. taki, którego modelem geometrycznym są dwa (lub więcej) po­łączone ze sobą walce kołowe, o tych samych lub różnych wymiarach, przy czym osie walców są przesunięte równolegle o pewną wielkość, zwaną mimośrodem.

Głównymi cechami charakterystycznymi wałka, z wyjątkiem wałków mimośrodowych,
gdzie dochodzi wielkość mimośrodu, są jego dwa wymiary: średnicą - D i długość - L.

Według tych wymiarów dobiera się przede wszystkim obrabiarki, np. tokarkę wg średnicy i długości toczenia.

Osobną grupę, niezależnie od typu, stanowią tzw. wałki niesztywne o stosunku długości do średnicy większym niż 12, których obróbka, przy zachowaniu odpowiedniej dokładności (zwłaszcza dokładności kształtu), jest związana z pewnymi trudnościami.

Obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni walców kołowych wykonywana jest na obrabiarkach należących do grupy tokarek, która należy do najbardziej zróżnicowanych grup obrabiarek skrawających do metali.

Grupę tokarek można podzielić na 3 podgrupy: ogólnego przeznaczenia, specjalizowane i specjalne branżowe.

Operacje zgrubne i kształtujące powierzchni walców kołowych są wykonywane na obra­biarkach należących do podgrupy tokarek ogólnego przeznaczenia, np. tokarki kłowe, rewolwe­rowe, wielonożowe, karuzelowe, automaty i półautomaty jednowrzecionowe i wielowrzecionowe, jak również na tokarkach specjalizowanych, np. tokarki łuszczarki i inne, lub na tokarkach specjalnych branżowych, np. tokarki do osi kołowych itp.

Rozróżniamy trzy rodzaje toczenia:

• zgrubne (wstępne): zadaniem toczenia zgrubnego jest przede wszystkim usunięcie uszkodzonej warstwy materiału. W toczeniu zgrubnym na tokarkach kłowych można uzyskać dokładność wymiarową 14 -12 kl. ISO (IT14 - IT12) i Ra = 40 -- 20 μm. chropowatość.

• kształtujące (średniodokładne); toczenie kształtujące (średniodokładne) daje możność uzyskania odpowiednio IT12 - IT11 i Ra = 30 -- 20 μm. chro­powatość,

• dokładne: toczenie dokładne (nie mylić z toczeniem bardzo dokładnym, tzw „diamentowaniem") IT11--IT9 i Ra=10--2,5 μm. chropowatość.

Jeżeli żądana dokładność ob­róbki nie jest zbyt wysoka (np. IT13 - IT12), wówczas może być wystarczająca obróbka zgrubna. Są to jednak przypadki rzadkie, gdyż i przy tej dokładności należy przewidzieć dwukrotne to­czenie - zgrubne i kształtujące. Dotyczy to zwłaszcza przypadków, gdy obrabiane są następujące wałki:

- kute, szczególnie przy większych średnicach;

- o małej sztywności (L/D>15 -=- 20);

- ulepszane cieplnie (operację wykonuje się po toczeniu zgrubnym).

Poza tym należy pamiętać, że do obróbki zgrubnej obrabiarka nie musi być zbyt dokładna, jak również pracownik obsługujący może mieć niższe kwalifikacje. Toczenie dokładne nie różni się w zasadzie od toczenia kształtującego (średniodokładnego), z tym że wykonuje się przy stosun­kowo niewielkich naddatkach na obróbkę i małych posuwach (g <1 mm, p. = 0,1 + 0,3 mm/obr).

Obróbka wałków gładkich

Obróbka toczeniem wałków gładkich o normalnej sztywności, tj. wałków o L/D<12, nie przedstawia specjalnej trudności. Wałki te ustala się i mocuje w następujący sposób (rys .3.10):

- w kłach;

• w uchwycie samoosiującym (samocentrującym);

• w tulei zaciskowej;

- w uchwycie samoosiującym z jednoczesnym podparciem kłem konika;

- w uchwycie z niezależnymi szczękami;

• w uchwytach specjalnych.

Przykłady ustalania i mocowania wałków na tokarkach kłowych przedstawiono na rys. 3.1, zaś schematy obróbki zgrubnej i kształtującej wałków gładkich na rys. 3.2.

Obróbka wałków stopniowanych

Obróbka zgrubna i kształtująca wałków stopniowanych jest bardziej złożona od obróbki wałków gładkich.

Trudności, jakie występują w tym przypadku, wiążą się przede wszystkim z:

- uzyskaniem współosiowości poszczególnych stopni oraz ich wymiarów długościowych, na co ma wpływ, między innymi, dobór właściwego ustalenia i zamocowania surówki lub materiału i dobór sposobów obróbki powierzchni czół stopni.

- drugim czynnikiem utrudniającym obróbkę, zwłaszcza w produkcji seryjnej, jest właściwy dobór kolejności planowania zabiegów, co ma wpływ na wydajność.

Ustalenie i mocowanie tylko w uchwycie samoosiującym 3-szczękowym (rys. 3.3a) może mieć miejsce tylko dla wałków krótkich, kiedy część wystająca z uchwytu nie przekracza 5D.

Wałki dłuższe (L/D>5) należy obrabiać w uchwycie samoosiującym trójszczękowym przy rów­noczesnym podparciu kłem (rys. 3.3b).

Rys.3.3

Rys.3.4

Przedstawiono plan zabiegów obróbki zgrubnej i kształtującej stopni wałka wykonanego na tokarce kłowej z pręta walcowego.

1. pierwszy schemat przewiduje toczenie stopni w trzech zabiegach, przy czym każdy stopień jest obrabiany od czoła wałka. Droga jaką musi pokonać narzędzie wynosi: L = l +l +l.

2. drugi schemat przewiduje obróbkę każdego stopnia oddzielnie, z tym że pierwszy stopień z uwagi na duży naddatek wykonywany jest w dwóch zabiegach. Droga wynosi: L = l +l Ogólna długość przesuwu noża (co jest proporcjonalne do czasu głównego) jest najmniejsza. Wymagana większa sztywność układu o-p-n.

3. stosuje się kombinacje schematów zabiegów

Kolejność obróbki stopni przy toczeniu kształtującym, zwłaszcza gdy obróbka jest obróbką końcową zależy od przyjętych baz obróbkowych i sposobu pomiaru długości stopni.

Rys.3.5 Przedstawiono schematy obróbki wałka wielostopniowego wykonywanego z pręta o jednakowej średnicy

toczenie z zastosowaniem posuwu wzdłużnego przy zastosowaniu suportu poprzecznego

a) w tym przypadku noże są ustawione na określone średnice stopni i po przejściu suportu na długości L obróbka wałka jest zakończona. Obciążenie obrabiarki jest nierównomierne i stopniowo wzrasta

noże rozpoczynają pracę jednocześnie w różnych miejscach wałka

b)daje krótszy czas obróbki; Noże rozpoczynają pracę jednocześnie w różnych miejscach wału. Suport dosuwany jest w kierunku poprzecznym wg. podziałki lub zderzaka i po wcięciu się na odpowiednią głębokość włączony jest posuw wzdłużny (długość wszystkich stopni jest wielokrotnością najkrótszego stopnia)

c)gdy długość stopnia nie jest wielokrotnością najkrótszego stopnia (kombinacja między a i b)

kombinacja metody a i b

toczenie posuwem poprzecznym

d) pierwszy rozpoczyna pracę nóż który ma wykonać stopień o najmniejszej średnicy. Metoda stosowana do obróbki stopni krótkich (obróbka nożem kształtowym).

Dokładność obróbki na tokarkach wielonożowych jest mniejsza niż na tokarkach kłowych i wynosi IT11 ÷ 10.Natomiast dokładność wymiarów długościowych zależy od staranności ustawienia zderzaków i dokładności pracy obrabiarki oraz wielkości przedmiotu i waha się w granicach 0,1 ÷ 0,8 mm.

Rys.3.6

Metody obróbki wałków stopniowanych z surówek (odkuwek lub odlewów) mających jednakowe naddatki na obróbkę (tzn. że stopnie są wstępnie ukształtowane) przedstawiono na rys. 3.6. Schemat na rys. 3.6a pokazuje metodę podobną do opisanej już na rys. 3.5b. Wszystkie noże, z wyjątkiem znajdującego się od strony konika, wcinają się jednocześnie w materiał pod kątem 0 do osi przedmiotu, co ułatwia pracę narzędzia i zapobiega drganiom.

Metoda ta nadaje się do obróbki wałków o dowolnym stopniowaniu, tzn. nie tylko o kolejno zwiększających się średnicach stopni, pod warunkiem że przewidziany do zdjęcia naddatek będzie można usunąć w jednym przejściu, a długości są zbliżone.

Długość przejścia suportu równa się długości najdłuższego stopnia.

Metoda przedstawiona na rys. 3.6b jest stosowana do obróbki wałków z surówek, których długości po­szczególnych stopni znacznie różnią się między sobą.

Wałki stopniowane można również wykonywać metodą kopiową oraz metodą obróbki wielozabiegowej (wieloprzejściowej ) na obrabiarce pracującej w cyklu automatycznym.

Wałki stopniowane można również wykonywać na tokarkach rewolwerowych, automatach i półautomatach. Jest to sposób często stosowany przy toczeniu krótkich wałków i sworzni i dotyczy przede wszystkim tych przypadków, kiedy wymagania obróbkowe są niezbyt wysokie i nie zachodzi potrzeba dalszej obróbki. Gdy wymagania są większe, wałki stopniowane obrabiane na tokarkach rewolwerowych i półautomatach tokarskich powinny być nakiełkowane i dalszą obróbkę (tzn. kształtującą i wykańczającą) należy przeprowadzić w kłach.

Obróbka wałków mimośrodowych.

W procesie obróbki wałków mimośrodowych występują dwa ważne zagadnienia:

1-zachowanie równoległości osi poszczególnych powierzchni walców kołowych,

2-zachowanie położenia tych osi w określonej odległosci, tj. uzyskanie odpowiedniej mimośrodowości określonej przez konstruktora.

Spełnienie tych warunków jest możliwe przy zastosowaniu jednej z trzech metod polegających na:

a-obróbka przy kilku zamocowaniach,

1) Przy obróbce części toczonych w kłach korzysta się z dwóch par na­kiełków, jak pokazano na rys.3.11, przy czym odległość między osiami nakiełków równa się żądanej mimośrodowości, a dokładność obróbki zależy od prawidłowości wykonania nakiełków. tzn. przy każdym zamocowaniu obrabia się powierzchnię odpowiadającą jednej osi.

Ustaliwszy część wg jednej pary nakiełków toczy się powierzchnie jej odpowiadające, potem część ustala się wg drugiej pary i toczy pozostałe powierzchnie (produkcja jednostkowa i małoseryjna),

Rys.3.11.

2) Przy obróbce części zamocowanych w uchwytach najprostszym spo­sobem otrzymania żądanej mimośrodowości jest zastosowanie podkładki pod jedną ze szczęk trzyszczękowego uchwytu samocentrująoego wskazuje rys. 3.12. Odpowiednią grubość a podkładki przy założeniu punk­towego styku szczęk z obrabianym przedmiotem, oblicza się z równania

A = R + e — r.

Rozwiązując to równanie otrzymamy

gdzie d średnica powierzchni, za którą przedmiot jest zamocowany w szczękach.

Rys.3.12.

3) Inne rozwiązanie przy użyciu uchwytu o indywidualnie przesuwa­nych szczękach, wymaga posiłkowania się bazami kontrolnymi i ustawia­nia przedmiotu oddzielenie dla każdego zamocowania wg tych baz. Przy­kładem jest obróbka mimośrodu, przedstawiona na rys.3.13.

Rys.3.13.

Oś zewnętrznej powierzchni piasty jest przesunięta o e mm w stosunku do osi otwo­ru i współśrodkowej z otworem powierzchni zewnętrznej kołnierza. Obróbka jest wykonywana w dwu zamocowaniach. W obu przypad­kach jest stosowany uchwyt czteroszczękowy. W pierwszym zamocowa­niu obrabia się otwór i kołnierz. Przedmiot jest zamocowany za piastę, przy czym szczęki uchwytu ustala się asymetrycznie w stosunku do osi uchwytu, uwzględniając mimośrodowość piasty. W drugim zamocowaniu obrabia się zewnętrzną powierzchnię piasty, zamocowując za zewnętrzną średnie kołnierza, a regulując położenie szczęk wg trzpienia wstawionego do otworu, w celu otrzymania żądanej mimośrodowości.

b - obróbka przy jednym zamocowaniu i kilku pozycjach.

Przedmiot obrabiany ustala się w odpowiednich przyrządach.

Przy produkcji niewielkich serii stosuje się przyrządy możliwie pro­ste, umożliwiające otrzymanie wielu różnych mimośrodowości, nawet ko­sztem zwiększenia czasów pomocniczych.

Najprostszym rozwiązaniem jest tarcza tokarska ze szczeliną promie­niową, wzdłuż tej szczeliny może przesuwać się suwak, który można zamocowywać w dowolnym położeniu. Obrabiana część jest umocowana na suwaku, a jego położenie określa wielkość mimośrodowości.

1).Inną zasadę przedstawiono na rys.3.14, dla przypadku, gdy powierz­chnia zewnętrzna ma być mimośrodowa w stosunku do uprzednio wykonanego otworu.

Część obrabianą centruje się na czopie 1 przyrządu, ten zaś czopem 3 centruje się w otworze tarczy tokarskiej, przy czym oś tego otworu jest przesunięta w stosunku do osi wrzeciona o wielkość el a oś czopa 2 jest z kolei przesunięta i wielkość e2 w stosunku do osi czopa 3. W ten sposób jest możliwa regulacja mimośrodowości położenia osi po­wierzchni zewnętrznej w stosunku do osi otworu w granicach od bmin =e1 - e2 -przy położeniu pokazanym na rys.3.14 do emax = e1+ e2 — przy obrocie przyrządu o 180°. W położeniach pośrednich przy obrocie o kąt

Rys.3.14.

2) Przy produkcji seryjnej, gdzie dąży się do zmniejszenia czasów po­mocniczych, stosuje się przyrządy specjalne. Przykładem ich zastosowa­nia może być obróbka na rewolwerówce bębnów żeliwnych, których po­wierzchnie wewnętrzna i zewnętrzna są mimośrodowe.

Rys.3.15.

Obracając korpus uchwytu w stosunku do tarczy zabierakowej można ustawić osie w dowolnej odległości od
(spełnia rolę zwykłego uchwytu samocentrującego)

do
.

3) Przy produkcji seryjnej, gdzie dąży się do zmniejszenia czasów po­mocniczych, stosuje się przyrządy specjalne. Przykładem ich zastosowa­nia może być obróbka na rewolwerówce bębnów żeliwnych, których po­wierzchnie wewnętrzna i zewnętrzna są mimośrodowe.

Rys. 229. Przyrząd do obróbki żeliwnych bębnów

mi­mośrodowych na rewolwerówce

Po splanowaniu (przetoczeniu) czoła bęben zamocowuje się do płyty, wykorzystując do tego celu trzy specjalne nadlewki 1 (rys. 229).

Płyta 2 może przesuwać się w prowadzeniach podstawowej płyty 3.

Obróbkę przeprowadza się w dwu pozycjach. W pierwszej roztacza się otwór, przy czym wytaczadło jest prowadzone w tulei. Następnie luzuje się śruby ustalające położenie płyty 2 i przesuwa się o żądaną mimośrodowość, przy czym śruby dociąga się.

W drugiej pozycji obrabia się powierzchnie zewnętrzną bębna. Dla zapewnienia ścisłego położenia płyty 2 względem korpusu 3 służy kołek, który w pierwszym położeniu płyty wchodzi w otwór 4, w dru­gim - w otwór 5.

c-obróbka przy jednym zamocowaniu i jednej pozycji,

Przykład takiej obróbki przy zastosowaniu kopiału przedstawiono na rys. Oś otworu 1 jest przesunięta w stosunku do osi zewnętrznej po­wierzchni wieńca.

Toczenie mimośrodu przy jednym

ustawieniu w jednej pozycji

Zamocowanie następuje za wewnętrzną powierzchnią wieńca przy takim ustawieniu szczęk, aby oś otworu była zgodna z osią obrotu stołu karuzelówki

Obróbkę prowadzi się wykorzystując dwa suporty karuzelówki, wytaczając otwór za pomocą narzędzi umocowanych w lewym suporcie i równocześnie tocząc powierzchnię zewnętrzną wień­ca nożem zamocowanym w specjalnym urządzeniu kopiującym, umie­szczonym w prawym suporcie. Rolka 2 tocząc się po kopiale 3 nadaje po­wierzchni zewnętrznej żądaną mimośrodowość. Przy zastosowaniu tej sa­mej metody można wykonywać powierzchnie nieokrągłe

Obróbka wałów wykorbionych

Specjalną grupę części mimośrodowych stanowią wały wykorbione. Technologia ich w bardzo wysokim stopniu zależy od wielkości produkcji. Od dokładności wykonania wału wykorbionego zależy praca całej maszyny.

Zasadnicze wymagania, które muszą być zrealizowane przy wykona­niu wałów wykorbionych średniej klasy, są następujące:

• osie czopów łożyskowych powinny tworzyć linię prostą; bicie szy­jek wywołane niezgodnością ich osi z zasadniczą osią wału nie może przekraczać 0,02 - 0,03 mm — w wałach dużych, a 0,01 — w wałach lekkich, silników szybkobieżnych;

• osie szyjek korbowodowych powinny być równoległe do osi wału i oś każdej z nich powinna leżeć w jednej płaszczyźnie z osią szyjek ło­żyskowych; nierównoległość osi nie może przekraczać 0,15-0,2 mm na 1 m długości wału;

• osie szyjek korbowodowych powinny leżeć w jednakowej odległości od osi szyjek łożyskowych; odchylenie nie może przekraczać 0,05 mm;

Obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni stożków.

Wykonuje się na wszystkich obrabiarkach należących do grupy tokarek

Na tokarkach kłowych wykonuje się następującymi metodami:

-kształtową (dla stożków krótkich 30-40mm),

-przez przesunięcie konika w kierunku prostopadłym do toczenia (wartość przesunięcia w granicach 15-20mm, uzyskiwany kąt
0,

-przez skręcenie obrotowej części suportu o kąt skręcenia tg
,

- za pomocą urządzenia kopiującego.

Rys.3.16.

Obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni brył obrotowych o tworzących krzywoliniowych.

Obróbkę zgrubną i kształtującą powierzchni brył obrotowych o tworzących krzywolinio­wych można wykonać na wszystkich obrabiarkach należących do grupy tokarek, stosując dwie metody:

- metodę toczenia kształtowego, to jest za pomocą noży, których krawędź skrawająca jest
tak ukształtowana, że odpowiada tworzącej bryły obrotowej (bez udziału jakichkolwiek ruchów
narzędzia poza ruchem głównym i posuwem względnym),

Toczenie kształtowe można wykonywać na wszystkich tokarkach.

Dla małych i niepowtarzających się serii stosuje się zwykle noże promieniowe, dla większych serii można używać noży słupkowych lub krążkowych. Zaletą noży słupkowych i krążkowych jest stosunkowa łatwość wykonania i możliwość dużej liczby ostrzeń. . Na rysunku 5.21 przedstawiono toczenie kształtowe kuli za pomocą noży promieniowych (rysunki 5.21a,b) oraz toczenie powierzchni brył obrotowych za pomocą noży słupkowych (rys. 5.2lc) i krążko­wych (rys. 5.2Id). Noże kształtowe pracują w bardzo niekorzystnych warunkach. Z tych wzglę­dów stosowane są do obróbki stosunkowo krótkich powierzchni, (40-60 mm), gdyż powięk­szenie długości krawędzi skrawającej powoduje powstawanie drgań i wzrost siły promieniowej, co wpływa na dokładność kształtu i chropowatości powierzchni.

Rys.3.21.

- toczenia kopiowego przy zastosowaniu zwykłych noży prowadzonych wg wzornika

Do toczenia kopiowego można stosować tokarki przysposobione doraźnie lub na stałe do takiej obróbki lub obrabiarki budowane do tego celu specjalnie (tokarki kopiarki). Na tokarkach kłowych można stosować następujące urządzenia:

-mechaniczne, tj. przez zastosowanie wzornika (kopiału) zamiast liniału (rys. 5.22),

-hydrauliczne,

-elektromechaniczne.

Pierwsze z nich, z uwagi na prostotę, jest stosowane najczęściej. Schemat takiego urządzenia przedstawiono na rys. 3.22.

Wzdłużny posuw suportu w kierunku strzałki odbywa się za pomocą wałka pociągowego, na­tomiast przesunięcie poprzeczne jest sterowane rolką 4 przesuwaną po wzorniku 1 zamocowa­nym na płycie 2. Rolka jest dociskana do wzornika za pomocą ciężaru 5. Działanie ciężaru może być zastąpione działaniem sprężyny.

Rys.3.22.

Obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni brył obrotowych o małej sztywności.

. Do grupy wałków o małej sztywności, lub podatnych, zaliczamy wszystkie wałki o długości większej od 12 średnic (L>12D). W celu powiększenia sztywności takiego wałka w czasie ob­róbki oraz w celu uniknięcia odkształceń pod wpływem sił skrawania i ciężaru, a tym samym uniknięcia odchyłek kształtu, stosuje się różnego rodzaju urządzenia, uchwyty i przyrządy.

Na tokarkach kłowych stosuje się podtrzymki stałe o trzech szczękach lub ruchome o dwóch szczękach. Podtrzymki ruchome umieszcza się na suporcie tokarki. Jedna ze szczęk tych podtrzymek przejmuje główną składową oporu skrawania - obwodową Pz, a druga siłę promieniową Py. Prawidłowe oparcie wałka o szczęki podtrzymki wymaga, aby wałek opierał się powierzchnią dokładnie obrobioną (tzw. szyjką). Od dokładności wykonania tej powierzchni, która w tym przypadku jest bazą obróbkową, zależy dokładność obróbki całego wałka. Gdy obtoczenie szyjki pod podtrzymkę jest niemożliwe, na wał nakłada się tuleję, przy czym położenie powierzchni zewnętrznej tulei sprawdza się za pomocą czujnika.

Rys.3.23.

Jest to konieczne dla zachowania współosiowości powierzchni zewnętrznej przedmiotu (wałka) z osią toczenia. Ustalenie położenia tulei uzyskuje się za pomocą śrub, którymi została ona zamocowana na wałku (rys. 5.23

Rys.3.24.

Podtrzymki ruchome stosuje się przy obróbce cienkich wałów. Szczęki podtrzymki normalnie idą za no­żem opierając się o powierzchnię już obrabianą (rys. 3.24a). Jeżeli natomiast powierzchnia wałka była już obrobiona, mogą przesuwać się przed nożem (rys.3.24b), co zapewnia lepszą współosiowość powierzchni A i B.

Bazą jest powierzchnia wału opierająca się o końcówki podtrzymki. Jest to wystarczające przy wyjściowym materiale ciągnionym; w innych przypadkach należy najpierw — przy zastosowaniu małego posuwu — zatoczyć szyjki dla podtrzymki. Ustawienie podtrzymki przy obróbce zgrubnej przeprowadza się wg wału. Przy długich wałach najpierw usta­wia się dolne końcówki, tak aby usunąć zwis. Ustawienie dokładne na­stępuje albo wg trzpienia umocowanego między kłami, albo też roztacza się korpus podtrzymki i ustawia się końcówki podtrzymek wg rozto­czenia.

Dla zwiększenia sztywności układu stosuje się chwytanie jednego koń­ca wału w uchwycie samocentrującym za specjalnie wydłużony koniec, ewentualnie stosuje się miękkie szczęki.

Wałki całkowicie gładkie wykonuje się normalnie z prętów ciągnio­nych, obcinając i fazując końce. Operacje te wykonuje się na tokar­kach obcinarkach, ewentualnie — przy masowej produkcji i wałkach o l< 300 mm — na jednowrzecionowych automatach do obcinania.

W razie braku materiału ciągnionego o odpowiedniej średnicy można je obrabiać na obtaczarkach bezkłotoych, tzw. łuszczarkach. Są one bu­dowane w zakresie średnic: 8-25, 15-50, 25-80, 50-150 i 80-200 mm, przy maksymalnej długości pręta 8,5 m. Surówka powinna być staran­nie wyprostowana i mieć naddatek 2—5 mm przy d = 20-4-100 mm

Nakiełkowywanie

Nakiełki o kształcie przedstawionym na rys. 156 są zasadniczą bazą obróbkową dla operacji zgrubnych i ostatecznych, oprócz tego wykorzy­stuje się je przy remontach przeprowadzanych podczas eksploatacji.

Odmiany A,B,C

Rys. 156. Typy nakiełków;

Wykonywanie nakiełków. Nakiełki wykonuje się albo wiertłem o śred­nicy d i następnie pogłębiaczem stożkowym albo tylko nawiertakiem w jednym przejściu. Drugi sposób stosuje się wtedy, gdy D_w zawiera się w granicach 5-10 mm.

Rys. 158. Przyrząd do punkto­wania nakiełków

Rys. 159. Schemat wykonania nakieł­ków na frezarko-nakiełczarce

W produkcji jednostkowej i małoseryjnej w krótkich i małych wał­kach wykonuje się nakiełki na wiertarkach wg trasy lub posiłkując się specjalnym przyrządem (rys. 158), w dłuższych wałkach — na rewolwerówkach lub wiertarkach przenośnych wg trasy.

W produkcji wielkoseryjnej i masowej są stosowane specjalne nakiełczarki jedno- lub dwustronne, przy czym mogą one być jedno- lub dwuwrzecionowe.

W wałach hartowanych przed szlifowaniem poprawia się nakiełki za pomocą docieraków lub kamieni szlifierskich o odpowiednim kształcie.

Przy toczeniu w kłach specjalnie ciężkie warunki ma kieł osadzony w koniku. Wzrastająca prędkość obrotowa stwarza niebezpieczeństwo spalenia nieruchomego kła. Dla zwiększenia trwałości stosuje się napa­wanie kła twardymi stopami, co wystarcza przy krótkotrwałej, lekkiej obróbce. Właściwym rozwiązaniem jest stosowanie kłów obrotowych. Ze względu na mniejszą dokładność, możliwe to jest tylko dla obróbki mniej dokładnej.

Toczenie wałów

Toczenie zgrubne i dokładne może być łączone w jedną operację przy mniejszych wymaganiach, dotyczących dokładności, tj. przy klasach do­kładności llH-12 ISO i niżej. Jednak i tu stosuje się oddzielnie obróbki zgrubnej od dokładnej, jeżeli:

1. partie obrabiane są większe niż 15-20 szt.,

2. wałki są długie i cienkie (l> 20 d), wymagające stosowania po­średniego starzenia,

3. wałki są poddawane ulepszeniu cieplnemu (operację ulepszenia pro­wadzi się po obróbce zgrubnej),

4. wały kute mają średnicę 0 > 250 mm.

Dla dokładności powyżej 11—12 klasy ISO rozbicie na operacje to­czenia zgrubnego i dokładnego jest obowiązkowe.

Przy produkcji jednostkowej i małoseryjnej obróbkę tokarską prze­prowadza się na tokarkach ogólnego przeznaczenia.

W produkcji seryjnej i masowej są również stosowane tokarki ogól­nego przeznaczenia, lecz w uproszczonej fermie produkcyjnej. Stosuje się je tylko przy zróżnicowanym procesie technologicznym i ewentual­nie przy obróbce wałków gładkich. Zasadniczo już przy produkcji seryj­nej przechodzi się do bardziej wydajnych typów tokarek — wielonożo-wych, rewolwerówek i tokarek kopiowych. Przy produkcji wielkoseryj-nej i masowej obróbkę tokarską przeprowadza się na półautomatach jed­no- i wielowrzecionowych.

Nieekonomiczność pracy na tokarkach ogólnego przeznaczenia jest spowodowana przez:

1. konieczność stosowania małych posuwów przy warunku zachowa­nia gładkiej powierzchni,

2. długi czas ustawiania narzędzia,

3. wymagania dotyczące wysokiej kwalifikacji pracownika,

4. niepewność utrzymania żądanych wymiarów.

Normalnie przy obróbce powierzchni o dokładności większej od 9 kla­sy ISO stosuje się szlifowanie, jakkolwiek przy pracy w przyrządach można pracować ekonomicznie tocząc powierzchnie walcowe z dokład­nością odpowiadającą 7 klasie ISO.

Dokładność utrzymania wymiarów długościowych zależy od sposobu określania granicznego położenia noża. Przy wyłączaniu wg pomiarów i zastosowaniu suwmiarki dokładność obróbki wynosi ok. 0,25 mm, przy ustawianiu zaś do oporu — ok. 0,04 mm.

Dla otrzymania gładkiej powierzchni przy toczeniu nożem stosuje się dwie metody:

1. toczenie z małym posuwem,

2. toczenie z dużym posuwem przy użyciu szerokich noży.

Przy pierwszej metodzie, najczęściej stosowanej, posuwy wynoszą

p= 0,2—0,3 mm/obr lub - przy zastosowaniu dużych szybko­ści skrawania (u> 100 m/min) - p -= 0,04-0,l mm/obr. W wyniku ma­łych oporów skrawania otrzymuje się wysoką dokładność i dobrą gład­kość.

Przy drugiej metodzie są stosowane noże o szerokości 50-60 mm, przy małych szybkościach skrawania (v =2-12 m/min), małej głębokości skrawania (g — 0,l-0,5 mm) i dużych posuwach (p = 2-30mm/obr).

Ta metoda obróbki jest stosowana dla wałów o dużych śred­nicach i bardzo sztywnych, używanych w przemyśle budowy maszyn ciężkich.

Typowy proces obróbki wałów.

Zadaniem procesu technologicznego jest wykonanie powierzchni zewnętrznych poszczególnych odcinków wa­łu, prawidłowe ich rozmieszczenie na długości i utrzymanie współosiowości. Prócz tego niektóre typy wałów mają otwory osiowe, w związku z czym zachodzi konieczność obróbki wewnętrznych powierzchni brył obrotowych.

Typowy proces rozpoczyna się od operacji mających na celu stwo­rzenie stałych baz do dalszej obróbki.

Przy wykonywaniu wału z pręta będą to: obcinanie, planowanie końców i nakiełkowywanie, a przy wy­konaniu z odkuwki: planowanie końców i nakiełkowywanie.

Następne operacje przeprowadza się przy części ustalonej w kłach i obracającej się. Tylko nieliczne operacje są wykonywane przy części unieruchomionej. Typowa kolejność operacji jest następująca:

1. toczenie zgrubne jednej, a potem drugiej strony;

2. toczenie ostateczne jednej, a potem drugiej strony; przy wałach drążonych, po toczeniu zgrubnym zewnętrznej średnicy, przeprowadza się wiercenie i zgrubne roztaczanie otworów, a dopiero potem — bazu­jąc na średnicy wytoczenia — toczenie wymiarowe średnicy zewnętrz­nej;

3. szlifowanie zgrubne szyjek mających służyć za dodatkowe bazy przy operacjach tokarskich, przy toczeniu powierzchni mimośrodowych, roztaczaniu otworu na jednym z końców itd.; jeżeli tego rodzaju po­ trzeba nie zachodzi, operacje szlifierskie w tym miejscu odpadają;

4. prostowanie w przypadku długich części, gdy 1>10 d, przy d < 100 mm;

5. obróbka powierzchni kształtowych zgrubna i wymiarowa — naci­nanie zębów, frezowanie wielowypustów, toczenie krzywek, roztaczanie otworów w czołach itp.;

6. operacje uzupełniające, jak wiercenie, rozwiercanie i gwintowa­nie małych otworów, nacinanie gwintów na końcowych stopniach, frezo­wanie rowków na kliny itp.;

7. prostowanie w przypadku części o I > 10 ci, przy d < 100 mm;

8. obróbka cieplna całej części, ewentualnie hartowanie powierzch­niowe wg wymagań rysunku; w przypadku wałów wykonywanych z ma­teriału ulepszonego cieplnie operacje obróbki cieplnej w tym miejscu odpadają;

9. prostowanie części o l > 6 d, przy d < 100 mm;

10. szlifowanie zgrubne i ostateczne wewnętrznych i zewnętrznych powierzchni walcowych i stożkowych;

11. szlifowanie ostateczne zewnętrznych powierzchni kształtowych;

12. obróbka wykańczająca powierzchni specjalnie dokładnych.
    

13. Najbardziej pracochłonne są operacje tokarskie, a udział ich podnosi

się w miarę, jak rośnie wielkość obrabianych wałów. Znaczenie operacji tokarskich zwiększa się jeszcze przez to, że — w przeważającej większo­ści przypadków — ostateczne wykończenie wymiarów długościowych od­bywa się na tokarkach.

Dlatego przy technologicznej klasyfikacji wałów należy przyjąć za podstawę klasyfikacji możność ich obróbki na tokarkach określonego ty­pu. Przy wyborze typu tokarki należy zwracać uwagę na możność osiąg­nięcia najwyższej wydajności, przy utrzymaniu żądanej dokładności.

17

---