Centrum Kształcenia Ustawicznego

w Ostrowcu Świętokrzyskim

Praca kontrolna nr 2

Z przedmiot: Zajęcia praktyczne.

Temat: „Obróbka ręczna i mechaniczna metali i ich stopów.”

Prowadzący: Joanna Czerwińska

Mgr inż. Adamczyk Mirosław SEM. I

Ocena: Rok 2010/2011

I. Obróbka ręczna.

1. Trasowanie prostych figur geometrycznych.

Trasowaniem - nazywa się czynności oznaczania linii obrób­kowych, środków otworów, osi symetrii i zarysów części na materiale przed jego obróbką. Rozróżniamy:

• trasowanie płaskie - wykonywane na płaszczyźnie, np. na blasze

• trasowanie przestrzenne

Celem trasowania jest przeniesienie zasadniczych wymiarów i zarysów przedmiotu z rysunku technicznego na obrabiany półfab­rykat, żeby ułatwić w ten sposób obróbkę i umożliwić zachowanie żądanych wymiarów.

Trasowanie rozwinięć prostych brył geometrycz­nych. Trasowanie np. rozwinięcia prostopadłościanu polega na wykreśleniu kolejno wszystkich 6 prostokątów, z których składa się prostopadłościan. Wykreślenie prostokątów powinno być zgodne z ich wzajemnym położeniem w prostopadłościanie.

Rozwinięcie stożka składa się z okręgu i rozwinięcia powierzchni bocznej stożka w kształcie wycinka koła. W przypadku stożka ściętego rozwinięcie składa się z dwóch podstaw kołowych: dużej i małej oraz rozwinięcia powierzchni bocznej, które jest wycinkiem pierścienia kołowego.

2. Technika ścinania i wycinania.

Narzędzia do ścinania, przecinania i wycinania metali są wyko­nane w kształcie klinów. Do przecinania niezbyt grubych płasko­wników, prętów i blach używa się przecinaków . Częścią roboczą przecinaka jest klin o kącie rozwarcia 8
12°, zakończony ostrzem również w kształcie klina o kącie β (beta), którego wartość zależy od skrawanego materiału. Przybliżone wartości kąta są następujące:

• do obróbki cynku i aluminium β=35°

• do obróbki mosiądzu i miedzi β= 45°

• do obróbki stali β= 60°

• do obróbki żeliwa i brązu β='70°

Do wycinania stosuje się następujące wycinaki:

a) prosty do wycinania rowków prostokątnych na powierzchniach

płaskich i wypukłych

b) wycięty do wycinania rowków na powierzchniach wklęsłych

c) czterokrawędziowy do wycinania szczelin w rurach.

Ścinanie - materiał poddawany ścinaniu mocuje się w imadle, a następnie przystawia się w odpowiednim miejscu przecinak i ude­rzeniami młotka powoduje usuwanie jego nadmiaru.

Przy ścinaniu materiału wzdłuż poziomu szczek imadła materiał jest zamocowany w imadle w ten sposób, że nad poziom szczęk wystaje jedynie warstwa materiału przeznaczona do ścięcia. Zwykle grubość tej warstwy nie przekracza 4 mm. Jeżeli trzeba zebrać z materiału warstwę grubszą niż 4 mm, to ścinanie wykonuje się kilkakrotnie.

Ścinanie materiału z dużych powierzchni wykonuje się wycina­kiem i przecinakiem. Początkowo wycinakiem wycina się równoległe rowki, a następnie przecinakiem ścina się wystające grzbiety materiału.

Przecinanie - odbywa się w imadle, na płycie lub kowadle. Przy przecinaniu np. krótkich prętów w imadle pręt mo­cuje się w ten sposób, żeby rysa przecięcia znalazła się na wysokości szczęk ima­dła, a przecinak przystawia się tak, żeby powierzchnia przyłożenia była styczna do powierzchni szczęk.

Materiał przeznaczo­ny do przecięcia umieszcza się na płaskiej powierzchni kowadła, przecinak trzy­many lewą ręką ustawia się prostopadle do mate­riału, a następnie przecina się materiał uderzeniami młotka.

Wycinanie - wycinaniem nazywa się czynność wykonywania wgłębień, rys lub rowków za pomocą wycinaka i młotka. Niekiedy trzeba wyciąć rowki o skomplikowanym kształcie.

Przed wycina­niem osie rowków powinny być wytrasowane.

Wycinanie cienkiej blachy polega na wytrasowaniu żądanego kształtu, a następnie, po położeniu blachy na płycie, przecinaniu jej przecinakiem.

Przy wycinaniu rowków podłużnych lub poprzecznych na ob­wodzie rury trzeba pamiętać o właściwym jej zamocowaniu. W tym przypadku zamocowuje się rurę w imadle z użyciem specjalnych nakładek, nawierca na początku i na końcu rowka otwór o średnicy równej szerokości rowka, a następnie specjalnym wycina­kiem (czterokrawędziowym) do rur wycina się materiał między otworkami.

3. Posługiwanie się piłką i nożycami przy cięciu.

Piłka ręczna do przecinania metali składa się z: oprawka, brzeszczot i rękojeść.

Technika przecinania metali piłką. Prawidłowa postawa przy przecinaniu polega na ustawieniu ciała pod kątem ok. 45° do szczęk imadła, z nieco wysuniętą do przodu lewą nogą. Ciężar ciała powinien spoczywać na lewej nodze. Prawidłowy sposób trzymania piłki pokazano na rys. 3-496. Nacisk na piłkę wywiera się podczas ruchu roboczego, czyli w kierunku do imadła, natomiast ruch powrotny jako jałowy odbywa się bez nacisku. Ruch piłki powinien być płynny bez szarpnięć, a przesuw piłki powinien wynosić ok. 2/3 użytecznej długości brzeszczotu. Liczba ruchów roboczych wynosi zwykle ok. 45 na minutę, a przy przecinaniu materiałów miękkich nawet do 60 na minutę.

Przedmioty płaskie przecina się wzdłuż szerszej krawędzi, przecinanie płaskich przedmiotów wzdłuż węższej krawędzi jest niewłaściwe, ponieważ piłka łatwo zbacza z wy­znaczonego kierunku. Przecinanie trzeba rozpoczynać lekko po­chyloną od siebie piłką z małym naciskiem. Wykonanie małego wgłębienia trójkątnym pilnikiem w miejscu rozpoczęcia przecinania ułatwia początek przecinania piłka. Materiał przeznaczony do przecinania zamocowuje się w imadle w ten sposób, żeby linia cięcia znajdowała się blisko szczęk imadła. Zapobiega to występowaniu drgań w czasie przecinania, zwiększa dokładność przecięcia i zmniejsza możliwość uszkodzenia brzeszczotu. Długie przedmioty przecina się początkowo brzesz­czotem zamocowanym w oprawce pionowo, a następnie brzeszczot obraca się o kąt 90°. Cienką blachę zamocowuje się w imadle między dwiema drewnianymi nakładkami.

Przecinanie rur. Rury mocuje się w imadle za pomocą drew­nianych nakładek i przecina się z jednoczesnym ob­racaniem rury (po przecięciu ścianki) o kąt 45-60°, co zapobiega wyłamaniu ząbków piłki.

Cięcie piłką według rys traserskich. Przecinanie wytrasowanych przedmiotów powinno się odbywać w odległości 0,5-M mm obok wytrasowanej linii. Pozostawiony nadmiar materiału spiłowuje się pilnikiem uzyskując dokładne wymiary przedmiotu.

Piły mechaniczne - eliminują pracę ręczną, szczególnie ciężką przy przecinaniu materiałów metalowych o dużych przekrojach. Piły mechaniczne dzieli się na: ramowe, tarczowe, taśmowe i cierne.

Piły ramowe są maszynami, w których brzeszczot wykonuje ruch postępowo-zwrotny. Zaletą ich jest niski koszt narzędzia, a wadą mała wydajność cięcia, wynikająca przede wszystkim z jałowego ruchu powrotnego brzeszczotu.

Piły tarczowe są najbardziej wydajnymi obra­biarkami do cięcia metali na zimno. Materiał przeznaczony do cięcia jest zamocowany w imadle, a tarcza piły wykonuje ruch obrotowy roboczy i ruch posuwowy. Piłą tarczową przecina się materiał o średnicy do 250 mm.

Piły taśmowe służą przede wszystkim do wycinania przed­miotów z blach o skomplikowanych kształtach według rys tra­serskich, a szczególnie otworów kształtowych według rysunków traserskich, a szczególnie otworów kształtowych oraz do obcinania nadlewów ze stopów aluminium. Przecinanie odbywa się piłą w po­staci długiej taśmy o spojonych końcach. Taśma przesuwa się pionowo z góry na dół ruchem ciągłym, dzięki czemu praca jest dość wydajna. Podczas przecinania przedmiot umieszcza się na stole roboczym i przesuwa się go ręcznie zgodnie z kierunkiem rys traserskich.

Cięcie blach o różnej grubości, a także materiałów kształtowych odbywa się za pomocą nożyc. Blachy stalowe cienkie do l mm grubości tnie się nożycami ręcznymi, a blachy grubsze do 5 mm — nożycami dźwigniowymi. Blachy najgrubsze do 32 mm tnie się nożycami gilotynowymi o napędzie mechanicznym, a pręty oraz kształtowniki przecina się nożycami uniwersalnymi.

Podczas cięcia materiału nożycami pracują dwa noże, z któ­rych jeden jest najczęściej nieruchomy. Między noże wsuwa się blachę, która ma być przycięta np. według rysy traserskiej. Ruch noży (noża) powoduje ich wgłębianie się w blachę i stopniowe przecinanie.

Nożyce ręczne składają się z dwóch stalowych hartowanych szczęk, które wychylają się dookoła wspólnej osi. Nacisk na szczęki jest wywierany za pomocą ramion-dźwigni.

Nożyce elektryczne. Do cięcia blach o grubości do 3 mm wzdłuż trasowanych linii o skomplikowanym kształcie i małych krzywiznach używa się nożyc elektrycznych. W czasie pra­cy trzyma się je za rękojeść i pro­wadzi wzdłuż linii ciecia. Nóż ru­chomy osadzony na końcu suwaka jest napędzany silnikiem elektrycz­nym wbudowanym w korpus. Suwak wraz z nożem wykonuje ruch postępowo-zwrotny kilkaset razy na minutę. Cięcie materiału odbywa się za pomocą noża ruchomego i noża nieruchomego osadzonego na końcu kabłąka. Unieruchomienie nożyc odbywa się za pomocą wy­łącznika prądu.

Nożyce dźwigniowe służą do prze­cinania blach grubych i płaskowników. Są one wyposażone przeważnie w przytrzymywacz, który zapobiega wyginaniu się blachy podczas cięcia, oraz w zderzak umożliwiający cięcie większej liczby odcinków blachy o tych samych wymiarach.

Nożyce krążkowe są stosowane do cięcia blach po dowolnych liniach krzywych oraz do cięcia wzdłuż linii prostej. Noże w nożycach krążkowych mają kształt krążków o zaostrzo­nych krawędziach tnących. Oba noże są napędzane i obracają się jednakową prędkością. W czasie cięcia po linii krzywej noże lodzą na siebie. Noże krążkowe mogą mieć różny kształt i różne ustawienie. Do napędu noży sprzęgniętych ze sobą za pomocą kół zębatych służy silnik elektryczny wbudowany w korpus.

Nożyce gilotynowe są stosowane do cięcia blach wzdłuż i prostej. Nożyce gilotynowe ręczne, stołowe służą cięcia długich pasów blach o bardzo małej grubości. Natomiast nożyce gilotynowe o napędzie mechanicznym są używane do cięcia większych arkuszy blach grubości do 32 mm.

Obcinaki do rur. Narzę­dziami tnącymi są noże krążkowe. Produkuje się dwa rodzaje obcinaków: obcinaki trzynożowe oraz obcinaki z jednym nożem i dwiema rolkami.

Rurę mocuje się w specjalnym imadle do rur, a następnie za­kłada się obcinak i dociska krążek do rury pokrętką. Następnie obraca się obcinak dookoła rury, stale dociskając krążek, aż do całkowitego przecięcia. Obcinaki trzynożowe są wygodniejsze w uży­ciu, ponieważ do całkowitego obcięcia rury wystarczą tylko ruchy wahadłowe obcinaka.

Technika cięcia ręcznego. Podczas cięcia blachy nożycami trzeba zwrócić uwagę na prawidłowe ich uchwycenie ręką oraz na pra­widłowy kąt rozwarcia szczęk. Kąt rozwarcia szczęk nożyc powinien wynosić około 20°.

Najlepsze rezultaty osiąga się przy kącie rozwarcia = 15°. Kąt ostrza powinien wynosić 75
85°.Nożyce do cięcia należy tak ustawić, żeby wytrasowana linia była widoczna podczas cięcia.

Ostrzenie ostrzy nożyc. Podczas obsługi nożyc do cięcia blach trzeba okresowo sprawdzić ostrza, czy nie uległy stępieniu. Ostrzenia noży dokonuje się na szlifierkach, zwracając szczególną uwagę na zachowanie właściwego kąta ostrza.

4. Technika piłowania.

Piłowanie płaszczyzn wykonuje się pilnikami płaskimi. Przy piłowaniu większych płaszczyzn stosuje się tzw. piłowanie krzyżowe, polegające na zmianie kierunku piłowania .

W tym przypadku staje się z jednej strony imadła i piłuje płaszczyznę pod kątem 30
45° do osi imadła, a następnie staje się z drugiej strony i również piłuje się pod kątem 40 do 45°. Główna oś pilnika powinna być zawsze zgodna z kierunkiem piłowania. Przy piłowaniu zgrubnym skok pilnika powinien być jak największy.

Wąskie płaszczyzny pi­łuje się w kierunku poprze­cznym do osi imadła, a bar­dzo wąskie płaszczyzny, np. blachę, przed piłowaniem zamocowuje się w odpowie­dnich nakładkach usztyw­niających.

Przy piłowaniu wykań­czającym nie zmienia się kie­runku piłowania, a pilnik można prowadzić wzdłuż je­go osi lub w poprzek. Piłując gładzikiem lub podwójnym gładzikiem trze­ba go często czyścić szczotką i po każdym oczyszczeniu natrzeć kredą lub olejem.

Przy piłowaniu płasz­czyzn wzajemnie prostopad­łych opiłowuje się jedną pła­szczyznę, a następnie sprawdza się płaskość powierzchni i obraca przedmiot o kąt 90°, przy­stępując do piłowania drugiej płaszczyzny. Podczas piłowania często sprawdza się kątownikiem prostopadłość obu płaszczyzn.

Piłowanie płyty prostopadłościennej rozpoczyna się od piłowa­nia a następnie po wytrasowaniu na powierzchniach bocznych od­powiednich rys piłuje się drugą płaszczyznę równoległą do już opiłowanej. W ten sam sposób opiłowuje się następne równoległe płaszczyzny.

Piłowania płaszczyzn nachylonych do siebie pod kątem dokonuje się po uprzednim wytrasowaniu ramion tych kątów. Sposób piłowa­nia takich płaszczyzn jest identyczny jak piłowania płaszczyzn prostopadłych.

5. Piłowanie płaszczyzn kontrolnych.

Sprawdzanie wyników piłowania. Wyniki piłowania zależą od umiejętności pracownika, a dokładność wykonania mieści się w granicach 0,5
0,01 mm. Najczęściej spotykanymi wadami piłowania są: nierówność płaszczyzn, brak prostopadłości ścian, różna grubość na różnych odcinkach przedmiotu itp. Toteż w czasie piłowania trzeba kilkakrotnie sprawdzać wymiary i kształt ob­rabianego przedmiotu, żeby uniknąć błędnego wykonania.

Do sprawdzania wymiarów służy suwmiarka. Płaskość powierz­chni sprawdza się liniałem krawędziowym, a wzajemną prostopadłość kątownikiem. Pomiaru kątów dokonuje się kątomierzem uniwersalnym, prawidłowość zaś wyko­nania powierzchni kształtowych sprawdza się wzornikiem, obser­wując pod światło szczelinę, podobnie jak przy spraw­dzaniu płaskości powierzchni liniałem krawędziowym. Chropowa­tość powierzchni piłowanej, przewidzianą na rysunku, sprawdza się porównując ją z wzorcem chropowatości.

6. Piłowanie powierzchni kształtowych.

Piłowanie powierzchni kształtowych. Do piłowania powierzchni kształtowych stosuje się odpowiednio dobrane pil­niki. Powierzchnie wklęsłe piłuje się pilnikiem półokrągłym lub okrągłym, a powierzchnie wypukłe pilnikiem płaskim.

W ślusarstwie samochodowym często stosuje się piłowanie po­wierzchni walcowych. Piłowanie tych powierzchni wykonuje się po zamocowaniu przedmiotów w imadle lub korzysta się z podkładki z wycięciem pryzmowym. Piłowanie na podkładce sto­suje się do drobnych części o małej średnicy.

7. Obsługa wiertarki ręcznej, stołowej i kolumnowej, mocowanie wierteł oraz przedmiotów obrabianych.

Wiertarki stosuje się do wiercenia oraz rozwiercania i pogłębia­nia otworów w metalu, tworzywach naturalnych i sztucznych.

Do wiercenia otworów stosuje się kilka rodzajów wiertarek o napędzie elektrycznym lub pneumatycznym. Rozróżnia się wier­tarki przenośne oraz wiertarki stałe: stołowe, kolumnowe (kadłubowe), promieniowe, wielowrzecionowe.

Wiertarki przenośne z napędem elektrycznym są uży­wane najczęściej w pracach ślusarskich. Wiertarki pneumatyczne (pracują pod ciśnieniem ok. 0,6 MPa) są stosowane tylko w za­kładach dysponujących instalacją sprężonego powietrza.

Małe wiertarki stałe są nazywane wiertarkami stołowymi. Wiertarka stołowa składa się z podstawy i stojaka przeważnie w postaci słupa, na którym znajduje się wrzeciennik oraz silnik elektryczny, napędzający wrzeciono , za pośre­dnictwem przekładni pasowej. Ruch posuwowy w wier­tarkach stołowych uzyskuje się przeważnie ręcznie. Wiertło jest osadzone w uchwycie, który stanowi zakończenie wrzeciona. Ruch posuwowy w dół uzyskuje się za pomocą dźwigni, która współpracuje z kółkiem zębatym, zazębiającym się z zębatką przymocowaną do tulei.

Większe wiertarki, a więc kadłubowe, promieniowe, wielowrzecionowe, mogą mieć posuw ręczny i mechaniczny.

Wielkościami charakteryzującymi wiertarkę są: maksymalna średnica otworu wierconego w stali lub żeliwie oraz prędkość obrotowa wrzeciona z zamocowanym wiertłem, którą w niektórych wiertarkach można regulować.

Konserwacja wiertarek polega na dokładnym czyszczeniu ma­szyn po zakończonej pracy oraz okresowym oliwieniu punktów smarowania.

Mocowanie przedmiotu na stole wiertarki i w imadle maszynowym.

Przygotowanie wiertarki ręcznej do pracy ogranicza się w zasadzie do właściwego zamocowania wiertła. Natomiast przygotowanie wiertarki stałej nieprzenośnej, np. stołowej lub kolumnowej, polega jeszcze na ustawieniu stołu, zamocowaniu przedmiotu, nastawieniu odpowiedniej prędkości obrotowej wrzeciona oraz ustawieniu właś­ciwej wartości posuwu mechanicznego.

Przy wierceniu małych otworów przedmiot można przytrzymać w imadle ręcznym. Przedmioty o małych wymiarach mocuje się w imadle maszynowym, do wiercenia otworów pod różnymi kątami stosuje się imadło maszynowe uniwersalne przechylne i obrotowe.

Do mocowania przedmiotu podczas wiercenia otworu w wałku prostopadle do jego osi stosuje się podstawę pryzmową. Przedmioty duże o nieregularnych kształtach mocuje się na stole wiertarki za pomocą podkładek i docisków. W produkcji seryjnej i masowej stosuje się mocowanie przedmiotów w przy­rządach wiertarskich, co umożliwia wykonanie otwo­rów o dii/cj dokładności wymiarów i wzajemnego rozstawienia.

8. Nacinanie gwintów zewnętrznych i wewnętrznych oraz dobór narzędzi do gwintowania.

Nacinanie gwintu, czyli gwintowanie, polega na wykonaniu na powierzchni wałka lub otworu wgłębień wzdłuż linii śrubowej. Odległość, czyli odcinek drogi, jaką przebył punkt w czasie jednego pełnego obrotu walca, nazywa się skokiem linii śrubowej.

Technika nacinania gwintu. Gwintowanie wykonuje się ręcznie lub maszynowo. Gwintowanie ręczne wykonuje się za pomocą narzynek (gwinty zewnętrzne) i gwintowników (gwinty wewnętrzne).

Narzynki są to stalowe hartowane pierścienie wewnątrz nagwintowane, z wywierconymi otworami tworzącymi krawędzie tnące i jednocześnie służącymi do odprowadzania wiórów. Liczba krawędzi skrawających równa się liczbie otworów i zależy od średnicy gwintu. Narzynki z trzema krawędziami stosuje się do nacinania gwintów o średnicy do 6 mm, z czterema krawędziami — do gwintów 6
16 mm, a z pięcioma krawędziami — do gwintów o średnicy powyżej 16mm. Cześć skrawająca narzynki ma kształt stożka o kącie rozwarcia 60° i jest jednakowa po obu stronach narzynki. Część walcowa /₂ służy do wykańczania gwintu i prowadzenia.

Narzynki - pełne są dokładniejsze od narzynek przeciętych. W narzynkach przeciętych w niewielkich granicach reguluje się średnicę nacinanego gwintu. Regulacji dokonuje się śrubami umieszczonymi w oprawce.

Do nacinania gwintów zewnętrznych używa się również narzy­nek dzielonych. Narzynką dzielona składa się z dwóch części 2 umieszczonych przesuwnie w prowadnicach oprawki. Każda część ma półokrągłe nagwintowane wgłębienie przecięte trapezowym rowkiem, wskutek czego powstają krawę­dzie skrawające i miejsce do odprowadzania wiórów. Gwintowanie narzynką dzieloną wykonuje się w paru przejściach, dokręcając po każdym przejściu połówki narzynki.

Typowa kolejność operacji przy nacinaniu gwintów zewnętrz­nych jest następująca: na oczyszczonym sworzniu odmierza się długość nacinania gwintu i mocuje sworzeń w pionowym położe­niu, np. w imadle. Następnie smaruje się sworzeń stalowy olejem rzepakowym lub lnianym i nakłada na jego koniec odpowiednią narzynkę; teraz pokręca się narzynką w prawo o cały obrót i w lewo około ćwierć obrotu. Pokręcanie przeprowadza się aż do dojścia narzynki do wyznaczonej na sworzniu długości gwintu.

Gwintownik jest to narzędzie skrawające przeznaczone do ręcznego lub maszynowego nacinania albo wykańczania gwintu wewnętrznego. Składa się on z części roboczej — gwintowanej, w której rozróżnia się część skrawającą (stożkowy nakrój na końcu gwintownika) i część wygładzającą, czyli kalibrującą, oraz chwytu walcowego z łbem kwadratowym służącym do obracania gwintownika. W części gwintowanej są wykonane wzdłużne lub śrubowe rowki wiórowe służące do odprowadzania wiórów i tworzące w przecięciu z gwintem ostrza skrawające.

Do gwintowania otworów stosuje się komplet składający się z trzech gwintowników: wstępnego, zdzieraka i wykańczaka. Gwintownik wstępny i zdzierak wykonują tylko część zarysu gwintu, dopiero wykańczak nacina pełny zarys gwintu.

Średnicę wiertła do otworu pod gwint dobiera się w zależności od rodzaju gwintu, jego średnicy i rodzaju materiału. Przy wierceniu otworów pod gwinty nieprzelotowe przestrzega się zasady, że otwór musi mieć większą głębokość niż wymagana głębokość gwintu.

Gwintowanie wykonuje się następująco: przedmiot z wywier­conym otworem odpowiednio mocuje się w imadle, następnie w otwór wkłada się nasmarowany gwintownik nr 1 i spraw­dza kątownikiem prostopadłość położenia gwintownika względem powierzchni przedmiotu. Wywierając lekki nacisk osiowy, obraca się pokrętką gwintownika w prawo aż do momentu, gdy zacznie powstawać bruzda i gwintownik będzie wgłębiał się samoczynnie. Po wykonaniu każdego pełnego obrotu w prawo cofa się gwinto­wnik o pół obrotu w lewo, powtarzając tę czynność aż do nacięcia całego gwintu. Po wykonaniu pracy gwintownikiem wkłada się w otwór gwintownik nr 2 w nacięty już zarys gwintu i gwintuje się podobnie jak gwintownikiem nr 1. Gwint wykańcza się gwintownikiem nr3 w ten sam sposób, jak przy gwintowniu poprzednimi gwintownikami.

II. Obróbka mechaniczna metali i ich stopów.

1. Scharakteryzuj proces otrzymania metali.

Czyste metale w bardzo niewielkich ilościach występują w stanie wolnym w skorupie ziemskiej, dlatego w przemyśle do otrzymywania metali stosuje się inne metody - głównie elektrolizę i aluminotermię.

Elektroliza to proces zachodzący w elektrolizerze, na elektrodach, pod wpływem zewnętrznego napięcia. Proces ten polega na przepływie prądu przez roztwór substancji lub substancję stopioną, w wyniku czego na elektrodach wydzielają się odpowiednie pierwiastki lub związki chemiczne. Do otrzymywania metali najczęściej stosuje się elektrolizę stopionych soli lub wodorotlenków wybranych metali. Tak otrzymuje się litowce i berylowce, ale nie tylko, np. w wyniku elektrolizy chlorku sodu można otrzymać sód, a przez elektrolizę wodorotlenku glinu - glin.

Aluminotermia to metoda otrzymywania metali oparta na procesach utleniania - redukcji zachodzących w wysokiej temperaturze. Wymaga przygotowania mieszaniny tlenku odpowiedniego metalu z glinem i ogrzania jej do bardzo wysokiej temperatury. W takich warunkach glin utlenia się, a metal redukuje. Otrzymuje się więc wolny metal i tlenek glinu. Aluminotermię można stosować do otrzymywania metali mających wysoką temperaturę topnienia oraz łatwo ulegających redukcji, np.chromu, manganu, kobaltu, wanadu.

Metalurgia jest nauką o przemysłowych metodach otrzymywania metali z surowców

naturalnych. Metalurgią nazywa się również przemysł metalurgiczny. We współczesnej metalurgii otrzymuje się ponad 75 metali oraz liczne ich stopy. W zależności od metod otrzymywania metali rozróżnia się piro-, hydro-oraz elektrometalurgię.

• Pirometalurgia zajmuje w metalurgii czołową pozycję. Obejmuje ona metody otrzymywania metali z rud za pomocą reakcji redukcji prowadzonych w wysokich temperaturach. W charakterze reduktorów stosuje się węgiel, metale aktywne, tlenek węgla, wodór, metan. Istotą tej metody jest redukcja metalu z jego tlenku. Na przykład węgiel i tlenek węgla redukują miedź z czerwonej rudy miedziowej Cu2O. Analogicznym przykładem może być otrzymywanie żeliwa i stali z rud żelaza. W tych przypadkach, kiedy ruda jest siarczkiem metalu zamienia się ją uprzednio na tlenek drogą wypalania utleniającego (wypalanie z dostępem tlenu), następnie tlenek metalu redukuje się węglem. Redukcję węglem (koksem) prowadzi się wtedy, kiedy otrzymywane metale wcale nie tworzą węglików albo tworzą węgliki nietrwałe (związki z węglem). Otrzymuje się w ten sposób żelazo i liczne metale kolorowe - miedź, cynk, kadm, german, cynę, ołów i inne.

• Metalotermia - redukcja metali i ich związków z innymi metalami, bardziej aktywnymi chemicznie, nazywa się metalotermią. Te procesy również przebiegają w podwyższonej temperaturze. W charakterze reduktorów stosuje się glin, magnez, wapń, sód oraz krzem. Jeżeli reduktorem jest glin to proces nazywa się aluminotermia. Metodą metalotermii otrzymuje się te metale (oraz ich stopy), które podczas redukcji ich tlenków węglem tworzą węgliki. Są to mangan, chrom, tytan, molibden, wolfram i inne.

• Hydrometalurgia obejmuje metody otrzymywania metali z roztworów ich soli. Metal wchodzący w skład rudy najpierw przeprowadza się do roztworu za pomocą odpowiednich reagentów, potem zaś odzyskuje się z tego roztworu. Na przykład podczas obróbki rozcieńczonym kwasem siarkowym rudy miedzi zawierającej tlenek miedziowy CuO, miedź przechodzi do roztworu w postaci siarczanu. Następnie miedź odzyskuje się z roztworu albo drogą elektrolizy, albo poprzez wypieranie jej za pomocą żelaza. Metoda ta ma dużą przyszłość, jako że pozwala otrzymywać metale bez wydobywaniarudy na powierzchnię. Podobną metodą otrzymuje się złoto. Rudę zawierającą złoto rodzime po rozdrobnieniu traktuje się roztworem cyjanku potasowego KCN. Złoto przechodzi do roztworu. Z roztworu wydobywa się je metodą elektrolizy albo wypierając cynkiem metalicznym. Metodą hydrometaliczną otrzymuje się srebro, cynk. kadm, molibden, uran i inne.

• Elektrometalurgia obejmuje metody otrzymywania metali za pomocą prądu elektrycznego (elektrolizy). Tą metodą otrzymuje się głównie metale lekkie z ich stopionych tlenków albo chlorków. Przykładem może być otrzymywanie glinu z boksytu . Innym przykładem jest otrzymywanie metali sodu i potasu. Elektrolizę wykorzystuje się również w celu oczyszczenia niektórych metali. Z oczyszczonego metalu sporządza się anodę. Podczas elektrolizy anoda rozpuszcza się, jony metalu przechodzą do roztworu, na katodzie zaś jony te osadzają się. W ten sposób otrzymuje się elektrolitycznie metale czyste: miedź, srebro, żelazo, nikiel, ołów i wiele innych.

2. Charakterystyka procesu frezowania.

Frezowanie - obróbka skrawaniem płaszczyzn i powierzchni kształtowych za pomocą obracającego się narzędzia zwanego frezem.

Cechą charakterystyczną frezowania jest ruch obrotowy narzędzia - freza (prostopadle do osi posuwu) z jednoczesnym ruchem posuwistym przedmiotu obrabianego względem freza lub freza względem przedmiotu obrabianego. Krawędzie skrawające freza nie pracują wszystkie równocześnie lecz kolejno jedna po drugiej, przy czym styk narzędzia z materiałem następuje tylko na krawędzi freza. Obrabiarka, na której wykonuje się frezowanie nazywa się frezarką.

Frezowanie powierzchni pochyłych, płaskich, wypukłych i wgiętych, oraz wysoka precyzja powtarzania podczas pozycjonowania wymagają dużej precyzji geometrycznej obrabiarki i oprzyrządowania.

W procesie obróbczym mogą być używane frezarki: ogólnego przeznaczenia, specjalizowane i specjalne. Można wyróżnić frezarki:

• stołowe,

• kolumnowe i wspornikowe z pionowym (Fot. zamieszczone niżej)lub z poziomym wrzecionem,

• łożowe do obróbki kształtowej z pionowym lub poziomym wrzecionem,

• kopiarkowe,

• karuzelowe i bębnowe (w produkcji seryjnej),

• wiertarko-frezarki,

• wielowrzecionowe,

• bramowe typu ganty lub portalowego,

• sterowane numerycznie CNC.

W procesie obróbczym na frezarce wyróżniamy metody frezowania:

• obwodowego charakteryzującego się frezowaniem przeciwbieżnym, polegającego na tym, iż obrabiany przedmiot przesuwa się w kierunku przeciwnym do ruchu skrawającego ostrza freza,

• czołowego charakteryzującego się frezowaniem współbieżnym, polegającego na tym, iż obrabiany przedmiot przesuwa się w kierunku zgodnym z ruchem skrawającego ostrza freza.

Na frezarce wykonywane są następujące czynności:

• przygotowanie frezarki do pracy,

• zamocowanie obrabianego przedmiotu,

• uruchomienie frezarki,

• ustawienie parametrów frezowania,

• dosunięcie freza (lub głowicy frezarskiej) do powierzchni obrabianej,

• włączenie posuwu,

• proces frezowania,

• odsunięcie freza od obrabianego przedmiotu,

• zatrzymanie frezarki,

• odmocowanie przedmiotu, itd.,

• oczyszczenie frezarki.

3. Obróbka na gotowo poprzez szlifowanie.

Obróbka skrawaniem-ścierna.

Obróbka ścierna stanowi odmianę obróbki skrawaniem. W procesach obróbki ściernej naddatki obróbkowe są usuwane przez dużą liczbę ziarn ściernych, mających nieregularne kształty oraz dużą liczbę krawędzi i naroży.

W zależności od kształtu szlifowanych powierzchni oraz względnych ruchów ściernicy i przedmiotu rozróżnia się szlifowanie : wałków, otworów, płaszczyzn, gwintów, kół zębatych, kształtowe i kopiowe.

Szlifowanie wałków dzieli się na : kłowe i bezkłowe.

Szlifowanie otworów dzieli się na : zwłykłe, planetarne, bezuchwytowe.

Szlifowanie płaszczyzn dzieli się na : obwodową powierzchnią ściernicy lub czołową powierzchnią ściernicy.

Szlifowanie polega na usuwaniu naddatku obróbkowego za pomocą ściernic. Umożliwia - w odróżnieniu od opisanych dotychczas sposobów obróbki skrawaniem obróbkę materiałów o dużej twardości. Szlifowanie jest stosowane do obróbki zgrubnej z dużą wydajnością oraz do obróbki wykańczającej różnych przedmiotów. Najczęściej jednak jest końcową operacją obróbki skrawaniem; uzyskuje się wówczas dużą dokładność i małą chropowatość powierzchni obrobionej.

Szlifowanie bardzo dokładne można wykonać w piątej klasie dokładności oraz uzyskać chropowatość Ra = 0,32 0,16 mm.

Szlifowanie gwintów jest obróbką kosztowną i stosowaną głównie do wykończania dokładnych gwintów wykonanych na przedmiotach hartowanych (sprawdziany do gwintów, dokładne śruby przyrządów pomiarowych noże krążkowe do gwintów, gwintowników itp.). Stosuje się następujące metody szlifowania gwintów : szlifowanie przelotowe pojedynczą ściernicą (bardzo dokładna) szlifowanie przelotowe ściernicą z zastosowaniem zaskoku (gwintowniki, frezy modułowe) szlifowanie wgłębne ściernicą wielokrotną szlifowanie wzdłużne ściernicą wielokrotną stożkową (gwint o skokach od 6 mm) szlifowanie wzdłużne dwuprzejściowe (gwinty długie).

Szlifowanie uzębień - stosuje się do kół zębatych utwardzanych metodami obróbki cieplnej. Dzieli się je na :

Szlifowanie kształtowe

Szlifowanie obwiedniowe

Szlifowanie ślimakiem ściernym (ściernica ślimakowa)

Szlifowanie kształtowe odznacza się wieloma zaletami jest ono wydajniejsze od metod obwiedniowych, umożliwia szlifowanie kół o małych modułach, zezwala na dokonanie poprawek.

Szlifowanie obwiedniowe uzębień - najbardziej rozpowszechniona jest metoda Maaga, umożliwiająca obróbkę uzębień prostych i śrubowych kół walcowych. Metoda ta opiera się na zasadzie współpracy koła walcowego z zębatką.

Szlifowanie ślimakiem ściernym jest najbardziej wydajną obróbką szlifowania kół walcowych o uzębieniu prostym lub śrubowym. Obróbka jest wykonywana na szlifierkach typu Reishauer lub Matrix.

4. Przepisy BHP odnoszące się do wyżej wymienionych procesów obróbczych.

Ogólne wymagania dotyczące stanowisk pracy do obróbki metali:

• montaż i eksploatacja obrabiarek w miejscu pracy powinno być zgodna z dokumentacją techniczno-ruchową lub instrukcją obsługi,

• dojście do stanowiska pracy powinno być bezpieczne i wygodne, przy czym wysokość dojścia na całej długości nie powinna być mniejsza niż 2m. Jeżeli wysokość ta nie może być spełniona (np.: ze względów konstrukcyjnych maszyny i innych urządzeń technicznych) dopuszcza się zmniejszenie jej do 1, 8 m przy odpowiednim zabezpieczeniu i oznakowaniu znakami bezpieczeństwa. Przejścia między maszynami a innymi urządzeniami lub ścianami przeznaczone tylko do obsługi tych urządzeń powinny mieć szerokość, co najmniej 0,75 m, jeżeli w przejściach tych odbywa się ruch dwukierunkowy, szerokość ich powinna wynosić, co najmniej 1 m,

• szerokość dróg transportowych powinna być dostosowana do potrzeb panujących w zakładzie, lecz nie węższych niż 1,2 m,

• transportowanie przedmiotów przeznaczonych do obróbki skrawaniem i ich odbiór po wykonanej obróbce powinno być tak zorganizowane, aby nie powodowało zagrożenia bezpieczeństwa dla ruchu pieszego,

• narzędzia pomocnicze i pomiarowe stosowane w procesie skrawaniem metali powinny być oddzielone od miejsca składowania przedmiotów przed i po obróbce skrawaniem (np.: trzymane na stole warsztatowym, stole, wózki warsztatowe),

• wióry powstające podczas pracy obrabiarek powinny być odprowadzane z pomieszczenia lub hali fabrycznej na składowisko zakładowe,

• w przypadku, gdy obsługa obrabiarki wymaga kilku pracowników, o jej uruchomieniu i przebiegu procesu skrawania powinien decydować pracownik odpowiedzialny za całość procesu skrawania na obrabiarce. Jego stanowisko pracy powinno być usytuowane w takim miejscu, aby mógł on bez przeszkód obserwować pracę nadzorowanych obrabiarek.,

• stanowisko pracy przy obrabiarce powinno znajdować się na powierzchni równej, przyczepnej i bez progów,

• stanowisko wokół obrabiarki powinno być utrzymane w czystości,

• przedmioty obrabiane powinny być składowane w miejscach wyznaczonych (przed i po obróbce),

• obrabiarki zainstalowane przy ciągu komunikacyjnym (pieszym lub transportowym) lub ustawione obok siebie, powinny być odpowiednio zabezpieczone przed zagrożeniami (np.: odpryski wiórów lub chłodziwa) stwarzanymi dla (sąsiednich stanowisk pracy, ruchu pieszego, transportu),

• do podnoszenia i zakładania przedmiotów przeznaczonych do obróbki, o dużej masie powinno się stosować urządzenia transportowe (np.; żurawie, suwnice, wciągniki, wciągarki, wózki jezdniowe z odpowiednim wyposażeniem, itp.) zmniejszające wysiłek pracownika.

Zalecenia bezpieczeństwa użytkowania frezarek:

Osłony stałe i ruchome stosowane we frezarkach mają na celu przede wszystkim przeciwdziałanie możliwości zetknięcia się ręki lub innej części ciała pracownika z wirującym frezem, jak również zabezpieczenie przed rozpryskiem skrawanych wiórów i cieczy chłodzących. Ze względu na różnorodność obrabianych przedmiotów, jak i typów samych frezarek stosuje się wiele rodzajów osłon ochronnych.

Podczas obsługi frezarek należy przestrzegać następujących zasad:

• przed uruchomieniem wrzeciona frezarki należy sprawdzić stan techniczny obrabiarki,

• przed przystąpieniem do pracy należy sprawdzić stan techniczny lub ewentualnie zastosować:

• osłony ruchomych części niebiorących udziału w procesie frezowania chroniące przed przypadkowym dotknięciem częścią ciała przez operatora lub innych osób,

• osłony strefy roboczej chroniące pracowników przed odrzucanymi wiórami (szczególnie podczas szybkościowego frezowania metali frezami o dużej średnicy lub głowicami frezowymi),

• osłonę trzpienia frezarskiego wystającego poza okular,

• osłonę śruby mocującej frez i trzpień wystającej poza korpus frezarki,

• przed przystąpieniem do pracy należy:

• zapoznać się z dokumętacją techniczno - ruchową frezarki,

• sprawdzić działanie urządzeń napędowych, sterujących i obieg smarowania frezarki,

• przy szybkościowym frezowaniu metali wyłączenie frezarki powinno się odbywać przez wyłączenie ruchu noża, a następnie - posuwu stołu,

• sprawdzić stan i funkcjonowanie sprzęgiełka rozłączającego korbki i kółka służące do ręcznego posuwu stołu ze śrubą pociągową stołu w przypadku włączenia posuwu mechanicznego,

• sprawdzić we frezarkach sterowanych numerycznie stan działania automatycznego mechanizmu mocowania narzędzi i przyrządów we wrzecionie,

• ustawić barierki lub odpowiednio oznakować barwami ostrzegawczymi miejsca wysuwania się stołu frezarki poza jej korpus lub obrabianego przedmiotu, w przypadku, gdy obrabiany przedmiot ma większe gabaryty niż stół frezarki,

• do zakładania i zdejmowania ciężkich przedmiotów należy stosować urządzenia transportowe, tj.: wciągniki, żurawie, suwnice, wózki jezdniowe z odpowiednim osprzętem,

• podczas pracy na frezarce należy używać wyłącznie narzędzi skrawających i przyrządów dostosowanych do określonego procesu frezowania,

• przedmiot i narzędzia skrawające powinny być prawidłowo i pewnie zamocowane,

• przed włączeniem obrotów wrzeciona frezarki, frez powinien być odsunięty od obrabianego przedmiotu,

• nie wolno zdejmować osłon i zabezpieczeń z obsługiwanych frezarek,

• naprawy frezarek powinny być wykonywane wyłącznie przez osoby upoważnione przez pracodawcę,

• niedopuszczalne jest usuwanie wiórów sprężonym powietrzem lub ręcznie (gołą dłonią),

• do usuwania wiórów z przestrzeni roboczej należy stosować narzędzia ręczne (np.: pędzle, zmiotki) lub urządzenia (np. elektromagnetyczne lub pneumatyczne),

• niedopuszczalne jest chłodzenie narzędzia lub obrabianego przedmiotu za pomocą mokrego czyściwa,

• nigdy nie należy hamować ruchu wrzeciona ręką lub przy użyciu jakichkolwiek przedmiotów,

• nie wolno w czasie mechanicznej obróbki sprawdzać dłonią dokładności obróbki, wymiarów przedmiotu obrabianego i dokonywać innych podobnych czynności,

• nie dotykać ręką przedmiotu obrabianego w czasie ruchu wrzeciona,

• niedopuszczalne jest dokonywanie czynności smarowniczych i konserwacyjnych w przypadku, gdy instrukcja obsługi nie zezwala na taką czynność (np.:, gdy na frezarce prowadzone jest frezowanie),

• nie wolno układać w trakcie obróbki na stole frezarki narzędzi, sprzętu, przyrządów pomiarowych, itp.,

• nie wolno chłodzić obrabianego przedmiotu i narzędzia przy pomocy mokrych szmat, pakuł w czasie trwania obróbki,

• nie wolno podczas frezowania zdejmować jakichkolwiek osłon,

• nie wolno dopuszczać do obsługi frezarki inne osoby bez zgody przełożonego,

• nie dopuszczalne jest samodzielne naprawianie uszkodzeń we frezarce.

7

---