AKADEMIA BYDGOSKA

PRACOWNIA TECHNOLOGICZNA

Studia dzienne

Temat: Naddatki.

II rok WT Grupa d

Mariusz Lenc

1. Geometryczne i technologiczne parametry skrawania.

Proces skrawania charakteryzują:

— parametry technologiczne (prędkość skrawania, prędkość obrotowa, posuw,

głębokość skrawania), którymi posługujemy się przy planowaniu obróbki

i ustalaniu warunków skrawania;

— parametry geometryczne (grubość warstwy skrawanej, szerokość warstwy

skrawanej), charakteryzujące wymiary warstwy skrawanej i jej kształt.

Technologiczne parametry skrawania.

Prędkość obrotową wrzeciona tokarki n określamy w zależności od przyjętej prędkości skrawania:

gdzie: n — prędkość obrotowa wrzeciona tokarki w obr/min,

Vc — prędkość skrawania w m/min,

d — średnica obrabianej części w mm.

W rozważaniach teoretycznych prędkość skrawania jest rozpatrywana w głównym punkcie czynnej krawędzi skrawającej D.

W praktyce jednak do obliczeń przyjmujemy prędkość odpowiadającą maksymalnej średnicy toczenia d. Przy toczeniu wzdłużnym i niezmiennej średnicy toczenia d oraz stałej prędkości obrotowej, prędkość skrawania nie ulega zmianie. Przy toczeniu poprzecznym, tj. przy posuwie w kierunku prostopadłym do osi obrotu obrabianej części, prędkość skrawania zmienia się od maksymalnej wartości (w położeniu krawędzi skrawającej na średnicy zewnętrznej d obrabianej części) do zera (w położeniu tej krawędzi na osi obrotu części obrabianej). Głębokością skrawania a_p nazywamy odległość powierzchni obrabianej od powierzchni obrobionej, mierzoną w kierunku normalnym do powierzchni obrobionej. W przypadku toczenia walca jest to połowa różnicy między średnicami części przed toczeniem d i po toczeniu d₁:

Nóż tokarski będzie skrawał materiał tylko wówczas, gdy nadamy mu ruch posuwowy. Podczas toczenia kierunek ruchu posuwowego może być: wzdłużny (równoległy do osi kłów), poprzeczny (prostopadły do osi kłów), ukośny lub kombinowany (w przypadku toczenia kształtowego). Posuw w przypadku toczenia jest to przesunięcie noża zgodnie z kierunkiem ruchu posuwowego w czasie jednego obrotu obrabianej części. Posuw oznaczamy literą f i mierzymy w mm na l obrót części toczonej. Posuwem minutowym nazywamy przesunięcie noża w kierunku posuwu przypadające na jedną minutę. Posuw minutowy oznaczamy f_t i mierzymy w mm/min:

mm/min

Geometryczne parametry skrawania.

Nominalna szerokość warstwy skrawanej b_D jest to odległość powierzchni obrabianej od powierzchni obrobionej, mierzona na powierzchni skrawania (odległość A B na rysunku poniżej) .

W przybliżeniu można przyjąć, że szerokość warstwy skrawanej jest równa długości głównej czynnej krawędzi skrawającej. Nominalną szerokość warstwy skrawanej oznaczamy b_D i mierzymy w mm.

Grubość warstwy skrawanej jest to odległość między dwoma kolejnymi położeniami krawędzi skrawającej, mierzona w kierunku prostopadłym do szerokości warstwy skrawanej na l obrót części toczonej. Nominalną grubość warstwy skrawanej oznaczamy h_D i mierzymy w mm,

Zależności pomiędzy technologicznymi i geometrycznymi parametrami skrawania w przypadku prostoliniowej głównej krawędzi skrawającej wyrażają się następującymi wzorami:

W szczególnym przypadku, gdy kąt χ_r = 90°, grubość warstwy skrawanej jest równa posuwowi (h_D=f), a jej szerokość równa się głębokości (b_D=a_p).

Jeżeli χ_r<90°, mają miejsce nierówności:

oraz

2. Przykład dobierania warunków skrawania.

Dane wyjściowe do wyznaczania warunków skrawania:

— dane dotyczące rodzaju materiału obrabianego, tj. jego wskaźniki wytrzymałościowe (dla stali R_m, dla żeliwa HB), postać (walcowany na gorąco, kuty, ciągniony), stan jego powierzchni (z naskórkiem lub bez naskórka, trawiony) oraz stan po obróbce cieplnej.

— dane dotyczące kształtu obrabianego przedmiotu przed obróbką i po obróbce, ich wymiary i tolerancje,

— dane dotyczące obrabiarki, tj. prędkości obrotowe wrzeciona, wartości posuwów, dopuszczalny moment na wrzecionie, dopuszczalna siła posuwowa,

— dane dotyczące sposobu mocowania.

Po zapoznaniu się z tymi danymi ustala się:

— zarys części roboczej noża i jego kształt,

— podział naddatku obróbkowego (głębokość skrawania a_p) w poszczególnych przejściach,

— wartości posuwów,

— rodzaj materiału części roboczej noża (stal szybkotnąca, węgliki spiekane, spieki ceramiczne),

— parametry geometryczne części roboczej noża,

— rodzaj chłodziwa.

Ustalanie warunków skrawania:

Naddatek materiału przeznaczony do usunięcia w danej operacji może być zdjęty w jednym lub w kilku przejściach noża. Obróbkę zgrubną przeprowadza się stosując, o ile to możliwe, głębokość skrawania równą wartości naddatku. Obróbkę półwykańczającą wykonuje się w l lub 2 przejściach, zależnie od wartości naddatku. Na obróbkę wykańczającą pozostawia się naddatek 0,5— l mm na stronę. Ze względu na wydajność obróbki pożądane jest stosowanie jak największego posuwu, jeżeli nie ogranicza go sztywność układu obrabiarka—część

obrabiana — uchwyt lub chropowatość powierzchni. Wartości posuwów podano w tablicach. Po ustaleniu głębokości skrawania a_p i wartości posuwu f określamy prędkość skrawania dla założonej trwałości noża i odpowiadającą jej prędkość obrotową. Następnie z charakterystyki obrabiarki dobieramy prędkość obrotową jej wrzeciona najbliższą prędkości obrotowej odpowiadającej określonej prędkości skrawania. Po skorygowaniu prędkości obrotowej obliczamy prędkość skrawania v_c następnie siłę F_c oraz moc skrawania P_c

Po obliczeniu porównujemy moc użytkową skrawania z mocą obrabiarki podaną w karcie maszynowej (z uwzględnieniem jej sprawności). Dobrane warunki skrawania sprawdza się wg momentu obrotowego dopuszczalnego dla mechanizmu ruchu głównego obrabiarki. Moment obrotowy skrawania sprawdzamy dla największego iloczynu

gdzie: d — średnica toczenia w mm,

F_C — główna siła skrawania na danej średnicy, w N.

W przypadku wykonywania przejścia jednocześnie kilkoma nożami (zabieg złożony) F_C i M_C obliczamy dla każdego noża. Sumaryczny M_C porównujemy z momentem obrabiarki.

3. Obliczanie parametrów technologicznych dla toczenia zgrubnego.

Parametry skrawania są ograniczone warunkami technologicznymi, trwałością i wytrzymałością narzędzia, mocą obrabiarki, momentem obrotowym, wytrzymałością mechanizmów posuwowych obrabiarki, wartością posuwu prędkością skrawania możliwymi do uzyskania na danej obrabiarce. Warunki technologiczne ograniczają parametry skrawania ze względu na wymaganą dokładność obróbki, chropowatość powierzchni obrabianej i stan warstwy wierzchniej.

Dokładność obróbki zależy od odkształcenia, któremu ulega część obra­cana pod działaniem sił skrawania. Zakładając odpowiednią wartość strzałki ugięcia określamy dopuszczalną wartość odporowej siły skrawania F_{p dop} . Siła ta powinna być mniejsza od składowej odporowej siły skrawania F_p. Za­leżnie od wartości obliczonej siły skrawania ustalamy wartość dopuszczalnego posuwu. Ponadto wartość posuwu powinna być obliczona ze względu na dopuszczalną chropowatość powierzchni obrabianej, trwałość narzędzia i jego wytrzymałość oraz moc i moment na wrzecionie obrabiarki.

Za dopuszczalną wartość posuwu przyjmujemy najmniejszą z wartości otrzymanych w drodze obliczeń. Dopuszczalną strzałkę ugięcia przyjmuje się w granicach 0,05—0,2 mm, zależnie od wartości tolerancji średnicy toczonej części. Wartość strzałki ugięcia ma wpływ na wartość średnicy obrabianej części. Głębokość skrawania powinna być równa naddatkowi na obróbkę zgrubną, o ile nie ograniczają jej wyżej wymienione warunki. Prędkość skrawania obliczamy w zależności od przyjętej trwałości ostrza i ustalonych wartości posuwu oraz głębokości skrawania. Analityczne wyznaczenie warunków skra­wania jest pracochłonne; wykonuje się je dla określenia założeń projektowanej obrabiarki specjalnej lub zespołowej.

W praktyce przemysłowej do wyznaczenia warunków skrawania na ob­rabiarkach ogólnego przeznaczenia są stosowane nomogramy lub tablice.

4. Określić naddatki na obróbkę pow. Zewnętrznych toczeniem i szlifowaniem φ20 mm.

Naddatki na toczenie kształtujące powierzchni zewnętrznych

Średnica D w mm	Długość obrabianego wałka L w mm			Tolerancja naddatku w mm
		do 100	100÷250		ponad 250
		Naddatek a na średnicy w mm
20	1,2	1,5	2,0	0,6

Naddatki na średnicach części hartowanych do bezkłowego szlifowania zewnętrznego.

Średnica części w mm	Długość szlifowania w mm
		do 50	50÷100	100÷250	250÷500	500÷250
20	0,20÷0,30	0,28÷0,38	0,28÷0,38	0,32÷0,42	0,35÷0,45

Naddatki na średnicach części niehartowanych do bezkłowego szlifowania zewnętrznego.

Średnica części w mm	Długość szlifowania w mm
		do 50	50÷100	100÷250	250÷500	500÷700
20	0,20÷0,28	0,20÷0,30	0,21÷0,32	0,23÷0,33	0,25÷0,35

Naddatki na średnicach części toczonych hartowanych do szlifowania w kłach

Średnica części w mm	Długość szlifowania w mm
		do 50	50÷100	100÷250	250÷500	500÷700
20	0,25÷0,30	0,25÷0,40	0,30÷0,45	-	-

Naddatki na średnicach części toczonych niehartowanych do szlifowania w kłach

Średnica części w mm	Długość szlifowania w mm
		do 50	50÷100	100÷250	250÷500	500÷700
20	0,20÷0,23	0,20÷0,35	0,20÷0,35	-	-

5. Określić średnicę wierteł i rozwiertaków do wykonania otworów w klasie dokładności IT8 i IT11 dla otworu φ70.

Otwór φ70 H11 w produkcji jednostkowej można wykonać za pomocą wiertła. W produkcji seryjnej są stosowane rozwiertaki, gdyż wiertła szybciej ulegają zużyciu. Rozwiertak zdzierak zastosowany do wykonania otworu φ70 H11 będzie jednocześnie rozwiertakiem wykańczakiem.

Oznaczenie otworu	70H11	70H8
Określenie wielkości	Wartości liczbowe w mm
Graniczne wymiary średnicy otworu max min	70,19 70,00	70,046 70,00
Tolerancja otworu	0,19	0,046
Zapas na zużycie rozwiertaka wykańczaka (0,85T)	0,16	0,039
Tolerancja rozwiertaka wykańczaka (0,35T)	0,066	0,016
Średnica rozwiertaka wykańczaka	70,16	70,039
Średnica rozwiertaka zdzieraka	-	69,65h8
Średnica wiertła	68,00	68,00

6. Określić klasę dokładności IT dla szlifowania płaszczyzn i frezowania czołowego.

• Szlifowanie płaszczyzn to klasy dokładności takie jak: IT2 (dla małych wym. Przedmiotów) do IT8

• Frezowanie czołowe to: IT6 do IT11

7. Określić chropowatość powierzchni dla toczenia poprzecznego.

Przy toczeniu poprzecznym chropowatość powierzchni wynosi od R_a=20 jeżeli chodzi o obróbkę zgrubną , aż do R_a=1,25 przy obróbce wykańczającej.

8. Na podstawie tabel określić naddatki na obróbkę powierzchni zewnętrznych, powierzchni czołowych oraz powierzchni płaskich. Wyznaczyć chropowatość, stan materiału, określić na podstawie tabeli s.42 instr.4 klasy dokładności.

Obróbka powierzchni zewnętrznych
Średnica (mm)	Chropowatość	Rodzaj obróbki	Stan materiału	Odchyłka wykonania	Klasa dokłakdności
φ10	0,63	szlifowanie kłowe	miękki	0,100	IT11
φ15	20	toczenie zgrubne	miękki	0,400	IT14
φ40	0,63	szlifowanie kłowe	miękki	0,170	IT11
φ60	2,5	toczenie zgrubne	walcowany	0,700	IT14
φ85	20	toczenie zgrubne	walcowany	0,800	IT14
φ100	0,63	szlifowanie kłowe	miękki	0,230	IT11
φ110	20	toczenie zgrubne	walcowany	0,800	IT14
φ130	20	toczenie zgrubne	walcowany	1,000	IT14
φ35	0,63	szlifowanie bezkłowe	twardy	0,100	IT10
φ50	0,63	szlifowanie bezkłowe	miękki	0,100	IT10

Obróbka powierzchni czołowych
Średnica (mm)	Rodzaj obróbki	Dł. przedmiotu (mm)	Chropowatość	Tolerancja	Klasa dokładności
φ18	wykańczająca	18	0,63	0,05	IT9
φ40	wykańczająca	30	0,63	0,100	IT10
φ60	wykańczająca	100	0,63	0,100	IT10
φ100	zgrubna	150	20	0,500	IT13
φ200	zgrubna	200	20	0,600	IT12

Obróbka powierzchni płaskich
Końcowy wymiar przedmiotu (mm)	Rodzaj obróbki	Tolerancja wykonania	Klasa dokładności
20	zgrubna	0,300	IT13
40	wykańczająca	0,120	IT10
30	kształtująca	0,300	IT13
80	wykańczająca	0,150	IT11
50	zgrubna	0,450	IT13

9.Definicje w zakresie procesu produkcji:

materiał- tworzywo o określonej postaci ogólnego przeznaczenia podlegającego obróbce np. pręty, blachy, drut itp.

półfabrykat- części celowo niewykończone, pobierane z zakładu do wykończenia.

surówkami- (materiałem wejściowym) nazywamy wyroby będące końco wym wynikiem procesu technologicznego zakładów pomocniczych oraz wy roby hutnicze, z których mają być wykonane części maszyn. W zależności o< kształtu surówki przyjmuje się odpowiedni proces obróbki części. W produkcji wielkoseryjnej stosuje się surówki kształtem i wymiarami możliwie najbardziej zbliżone do gotowych części. Koszty wykonania takich surówek są wysokie, ale dzięki znacznemu obniżeniu kosztów obróbki skra­waniem ogólny koszt wykonania gotowej części jest niższy niż w przypadku zastosowania surówek o dużych naddatkach.

Wyrób- jest to przedmiot pracy stanowiący końcowy wynik procesu produkcyjnego.

część- składnik wyrobu wykonany z jednego kawałka materiału lub jednej surówki.

zespół- zbiór określonej liczby części połączonych w taki sposób, że tworzą część wyrobu dla określonej funkcji.

Operacja technologiczna- nazywa się część procesu technologicznego wykonywaną na określonej części (lub zespole) przez jednego pracownika (lub grupę pracowników) na jednym stanowisku roboczym i bez przerw na wykonywanie innej pracy.

Ustawieniem- nazywa się nadanie przedmiotowi obrabianemu określonego położenia w tych kierunkach, które mają wpływ na wynik obróbki, ustawienie obejmuje ustalenie przedmiotu pracy oraz zetknięcie go z elementami oporowymi przyrządu.

Pozycją- nazywamy każde z możliwych położeń części (lub kilku jednocześnie obrabianych części) względem zespołów roboczych obrabiarki, przy jednym zamocowaniu w uchwycie z urządzeniem podziałowym lub na stole obrotowym. Zmiana pozycji części zależy wyłącznie od tych urządzeń i nie wymaga żadnych zmian zamocowania.

Przejście- jest to część zabiegu obróbki skrawaniem, w której następuje zdjęcie jednej warstwy materiału za pomocą jednego lub kilku narzędzi przy określonym posuwie.

Bazy

Bazowaniem- nazywa się nadanie przedmiotowi pracy określonego po­łożenia do wykonywania operacji technologicznej poprzez odebranie mu ko­niecznej liczby stopni swobody. Każdy przedmiot jako ciało stałe ma sześć stopni swobody Oznacza to, że w przestrzeni może ono poru­szać się wzdłuż wzajemnie prostopadłych osi x, y i z (lub w dowolnym kie­runku wypadkowym) oraz obracać dokoła tych osi (lub dokoła dowolnej osi wypadkowej).

Rozróżniamy bazy konstrukcyjne i produkcyjne.

Baza konstrukcyjna jest to baza przyjęta przy konstruowaniu wyro­bu w celu określenia położenia w przedmiocie, wchodzącym w skład tego wyrobu, jakiegoś punktu, linii lub powierzchni w sposób uwarunkowany pra­widłowością współpracy tego przedmiotu z innymi przedmiotami w wyrobie.

Baza produkcyjna jest to baza przyjęta w procesie produkcyjnym przedmiotu w celu określenia położenia w przedmiocie jakiegoś punktu, linii lub powierzchni w sposób uwarunkowany przebiegiem procesu wytwarzania przedmiotu i całego wyrobu, w skład którego on wchodzi. Bazy produkcyjne dzieli się na właściwe i zastępcze, zależnie od tego, czy są identyczne z baza­mi konstrukcyjnymi, czy nie.

Dokumentacja technologiczna- dokumentacją technologiczną nazywamy zbiór dokumentów określają­cych dany proces technologiczny i niezbędne środki produkcji, a mianowicie:

a) dokumenty określające przebieg procesów technologicznych wykonywa­nia części i ich montażu,

b) dokumenty określające pomoce i specjalne urządzenia warsztatowe, po­trzebne do realizacji procesów technologicznych, o których mowa w pkt. a,

c) normy i warunki techniczne, na które powołują się dokumenty wymienio­ne w pkt. a i b.

Zakres opracowania dokumentacji technologicznej zależy przede wszyst­kim od wielkości produkcji. Im większa jest produkcja, tym opracowanie te­chnologiczne jest bardziej szczegółowe, co znajduje odbicie w dokumentacji.

Podstawowymi dokumentami technologicznymi są:

a) karta technologiczna (zwana kartą operacyjną, planem obróbki),

b) instrukcja obróbki,

c) karta normowania czasu.

Karta technologiczna- jest podstawowym dokumentem opisują­cym proces technologiczny obróbki lub montażu. Powinna zawierać co najmniej:

a) nazwę i oznaczenie części, zespołu lub wyrobu,

b) określenie materiału, surówki lub półfabrykatu, albo montowanych ze­społów,

c) wykaz wszystkich operacji należących do procesu, w kolejności ich wyko­nywania z oznaczeniem stanowisk pracy,

d) normy czasowe operacji i grupy zaszeregowania operacji.

Instrukcja obróbki- jest dokumentem opisującym szczegółowo proces technologiczny. Instrukcja obróbki składa się z karty tytułowej oraz kart instrukcyjnych kolejnych operacji, zawierających co najmniej:

1. oznaczenie obrabianej części,

2. szkic danej części po zakończeniu operacji, zawierający niezbędne dane potrzebne do wykonania operacji oraz zaprojektowania pomocy specjalnych-wymiary i chropowatość powierzchni otrzymane w tej operacji,

1

9

---