WYKŁAD 10 i 11.

Obrabiarki i narzędzia do skrawania metali:

• Klasyfikacja obrabiarek:

Klasyfikacja ujęta jest Polską Normą wg określonych wyróżników klasyfikacyjnych. Dodatkowo obrabiarki dzieli się na 9 grup:

• tokarki,

• wiertarki, wytaczarki, wiertarko-wytaczarki,

• frezarki,

• piły i pilnikarki,

• strugarki wzdłużne i poprzeczne, dłutownice, przeciągarki, bruzdownice,

• szlifierki,

• obrabiarki specjalizowane i specjalne do uzwojeń i uzębień,

• obrabiarki kombinowane,

• inne.

• Niektóre mechanizmy-zespoły obrabiarek:

• układy napędowe: elektryczne, elektro-hydrauliczne, pneumatyczne,

• części nośne i zespalające,

• mechanizmy przekładniowe,

• urządzenia rozrządcze,

• urządzenia zabezpieczające,

• urządzenia smarujące i chłodzące,

• urządzenia pomocnicze ułatwiające proces skrawania,

• urządzenia sterowania procesem skrawania.

• Przekładnie w obrabiarkach:

Przekładnie: napędy przenoszące ruch obrotowy z wału czynnego na wał bierny, przekazujące ruch czy też przekształcające go na inny / np. przekładnia zębatkowa /.

Do tych przekładni zalicza się m.in. skrzynki prędkości, skrzynki posuwów, skrzynki suportowe, wrzecienniki itd. które mogą występować jako: pasowe, klinowe, cierne, łańcuchowe, zębate, zębatkowe, ślimakowe, napędy „śruba- nakrętka”.

Jeden z „elementów” przekładni jest „czynny” / z niego przekazywany jest strumień mocy na inny / zaś drugi „bierny” / ten inny, który odbiera strumień mocy /.

Każda przekładnia charakteryzuje się tzw. „przełożeniem”.

Przełożenie „i” jest to stosunek parametru kinematycznego elementu biernego do parametru kinematycznego elementu czynnego, bądź parametru geometrycznego elementu czynnego do parametru geometrycznego elementu biernego.

(1)

gdzie: n₁ - liczba obrotów elementu / koła / czynnego,

n₂ - liczba obrotów elementu / koła / biernego,

d₁ - średnica koła czynnego,

d₂ - średnica koła biernego.

- w przekładniach zębatych oraz łańcuchowych:

(2)

gdzie: z₁ - liczba zębów koła czynnego,

z₂ - liczba zębów koła biernego,

m - moduł koła zębatego [mm],

• w przekładniach ślimakowych:

(3)

gdzie: z_w - liczba zwojów ślimaka,

z - liczba zębów ślimacznicy,

• w przekładniach zębatkowych:

(4)

gdzie: s - przesunięcie zębatki,

t - podziałka uzębienia zębatki,

z - liczba zębów koła zębatego,

n - liczba wykonanych obrotów koła zębatego,

• w przekładniach typu „śruba-nakrętka”:

(5)

gdzie: s_n - wartość przesunięcia nakrętki,

n - liczba wykonanych obrotów śruby,

t_s - wartość skoku gwintu śruby.

W składowych mechanizmach obrabiarek strumień mocy przekazywany jest poprzez szereg przekładni, charakteryzujących się określonymi przełożeniami. Tworzy to tzw. „łańcuch kinematyczny”.

Całkowite przełożenie „i_c” w danym „łańcuchu kinematycznym” jest iloczynem składowych jego przełożeń:

(6)

gdzie: i₁, i₂, i₃, ... i_n - składowe przełożenia.

Przykładowe mechanizmy obrabiarek realizujące określone przełożenia:

Mechanizmami współpracującymi z wrzecionem za pośrednictwem przekładni gitarowej mogą być skrzynki posuwów, śruby pociągowe lub podzielnice.

Koła zmianowe przekładni gitarowej są rozmieszczone tak, że jedne z nich są zaklinowane na końcach wałków mechanizmów współpracujących, zaś inne są osadzone obrotowo na sworzniach i tulejach w ramie gitary. W przekładniach tych dobiera się koła zębate o takiej liczbie zębów, aby uzyskać wymagane przełożenie. Wycięcia w ramie gitary w postaci podłużnych rowków umożliwiają swobodne operowanie kołami zmianowymi o różnych średnicach. Komplety kół zmianowych są na wyposażeniu gitary.

Toczenie:

Wykonywane na tokarkach - umożliwiają one obróbkę powierzchni obrotowych.

• Klasyfikacja tokarek:

1. Tokarki ogólnego przeznaczenia:

• kłowe,

• tarczowe,

• karuzelowe,

• wielonożowe,

• rewolwerowe,

• półautomaty i automaty tokarskie.

2. Tokarki specjalizowane:

• do robót precyzyjnych,

• do toczenia kształtowego,

• wykańczarki,

• obcinarki.

3. Tokarki branżowe:

• dla określonych branży produkcyjnych / hutnictwo, tabor kolejowy, motoryzacja, przemysł zbrojeniowy itd. /.

Tokarki kłowe:

„Kłowe” - ponieważ pomiędzy kłami tokarskimi mocuje się obrabiany przedmiot. Przedmiot ten może być również mocowany za pomocą tarczy osadzonej na wrzecionie tokarki.

Te tokarki mogą być jako tzw. „pociągowe”, tj. posiadające śrubę pociągową umożliwiającą nacinanie gwintów i wałek pociągowy oraz tzw. „produkcyjne” posiadające wyłącznie wałek pociągowy.

W zależności od średnicy „d₁” przelotu nad łożem rozróżniamy tokarki:

• małe - przy „d₁” mniejszym lub równym 250 mm,

• średnie - przy „d₁” mniejszym lub równym 250 do 800 mm,

• wielkie - przy „d₁” większym od 800 mm.

Tokarki kłowe spoczywają na fundamentach, na co najmniej dwóch nogach żeliwnych.

Łoża odlewane są z żeliwa szarego / także korpusy obrabiarek i korpusy skrzynek różnych mechanizmów /, co jest dogodne z uwagi na ich sztywność oraz zdolność tłumienia drgań.

Górną powierzchnię łoża stanowią prowadnice, zapewniające dokładne przemieszczanie się na nich sań suportu wzdłużnego oraz konika tokarki.

Na łożu spoczywają lub są do niego zabudowane: wrzeciennik, konik, suport, skrzynka posuwów i inne zespoły.

Tokarki wielonożowe:

Skracają czas obróbki przy przedmiotach produkowanych seryjnie lub masowo.

Następuje na nich równoczesna obróbka przez kilka lub nawet kilkanaście noży tokarskich. Noże toczące wzdłużnie są osadzone w przednim imaku, zaś noże toczące promieniowo w imaku tylnym / obrabiają powierzchnie czołowe, wgłębienia, zaokrąglenia itp. /.

Tokarki tarczowe:

Służą do obróbki przedmiotów o znacznych średnicach, lecz małej wysokości / np. pierścienie, koła, tarcze itp. /.

Obrabiane przedmioty są mocowane tylko do tarczy / brak jest konika / - stąd nazwa tokarki „tarczowe”.

Tokarki te występują w trzech odmianach:

• z łożem wzdłużnym - oś łoża prostopadła do tarczy,

• złożem poprzecznym,

• bez łoża, tzw. „płytowe” / najcięższe typy tokarek / - na fundamencie tokarki zabudowana jest płyta żeliwna, do której poprzez śruby mocuje się poszczególne zespoły obrabiarki, w tym również i konik.

Tokarki karuzelowe:

Stosowane do obróbki dużych elementów maszyn.

Oś wrzeciona jest w nich pionowa, zaś tarcza usytuowana poziomo.

Posiadają jeden, dwa a nawet trzy suporty, zaś osadzone w nich noże mogą równocześnie obrabiać przedmiot.

Tokarki te dzielą się na: jedno i dwu-stojakowe, które są zdecydowanie sztywniejsze. Dwu-stojakowe mają najczęściej dwa suporty górne podwieszone na belce, przesuwającej się po dwóch stojakach.

Na tokarkach tych można obrabiać stożki a także nacinać gwinty.

Tokarki rewolwerowe:

Są przystosowane do użycia kilku różnych narzędzi, dla wykonania całkowitej przewidywanej obróbki przedmiotu, przy zasadniczo jednym jego zamocowaniu w obrabiarce.

W swej budowie podobne są do kłowych, przy czym różnice występują przede wszystkim w rodzaju i ilości suportów.

Narzędzia obróbcze mocuje się w głowicy suportu „rewolwerowego”, w kolejności takiej jak przewiduje to proces obróbki.

Głowice suportu rewolwerowego mogą mieć osie pionowe lub poziome, przy czym wykonują posuw wzdłużny.

Dodatkowy suport poprzeczny posiada natomiast dwa posuwy: wzdłużny oraz poprzeczny.

W takich tokarkach, znacznemu skróceniu ulegają czasy maszynowe oraz pomocnicze.

Tokarki półautomatyczne i automatyczne / półautomaty i automaty tokarskie /.

Różnica między nimi polega na ich działaniu i obsłudze.

Półautomat - wymaga by obsługujący ją założył obrabiany przedmiot, uruchomił urządzenie, zaś po wykonaniu obróbki - po samoczynnym zatrzymaniu się urządzenia - zdjął obrobiony przedmiot.

Automat - wykonuje natomiast wszystkie czynności, po uprzednim „wyposażeniu” go w obrabiane „elementy” / zapas materiału / i uruchomieniu.

Noże tokarskie:

Zakres robót tokarskich jest bardzo szeroki i stąd wymagana różnorodność narzędzi skrawających, a więc noży tokarskich.

Rozróżnia się podstawowe cztery rodzaje noży:

• do obtaczania,

• do wytaczania,

• do przecinania,

• noże kształtowe.

Noże do „obtaczania” - służą do wzdłużnego toczenia powierzchni zewnętrznych obrabianego przedmiotu.

Noże do „wytaczania” - służą do wzdłużnego i poprzecznego toczenia powierzchni wewnętrznych.

Noże do „przecinania” - służą do toczenia poprzecznego / przecięcie przedmiotu bądź toczenie rowków o regularnych kształtach /.

Noże „kształtowe” - posiadając „kształtowe” krawędzie skrawające, obrabiają powierzchnie przedmiotów dla uzyskania różnorodnych kształtów.

Wszystkie podane cztery rodzaje noży mogą być jako: tzw. „zdzieraki” lub „wykańczaki”.

Ze względu na położenie głównej krawędzi skrawającej noże mogą być prawe lub lewe. Określając je postępujemy w ten sposób, że wyciągamy rękę przed siebie, odwracamy dłonią do góry, kładziemy na niej nóż do góry płaszczyzną natarcia, skierowując ostrza noża ku sobie. Jeżeli główna krawędź skrawająca będzie się znajdowała po lewej stronie, będzie to nóż lewy, jeżeli po prawej to nóż prawy.

Jeżeli obydwie krawędzie skrawające będą symetrycznie rozmieszczone względem wzdłużnej osi narzędzia, będzie to nóż środkowy.

Wiercenie i wytaczanie:

Narzędzie - wiertło kręte - wykonuje ruch zarówno główny „obrotowy” jak i posuwowy wzdłuż swej osi obrotu, w kierunku unieruchomionego przedmiotu.

Oprócz wiercenia wykonuje się: rozwiercanie otworów / mniejsza chropowatość obrabianej powierzchni /, pogłębianie otworów, fazowanie otworów, nawiercanie otworów, gwintowanie otworów, wytaczanie otworów czy planowanie nadlewów w miejscach występowania otworów.

Wiertarki, wytaczarki, wiertarko-frezarki:

Dzielą się one na grupy:

• wiertarki ogólnego przeznaczenia,

• wiertarki specjalizowane,

• wiertarki specjalne branżowe,

• wytaczarki ogólnego przeznaczenia,

• wytaczarki specjalne,

• wiertarko-frezarki.

Wszystkie te obrabiarki dzielą się na rodzaje, przy czym mogą być budowane jako lekkie bądź ciężkie.

Wiertarki stołowe / zaliczane do „ogólnego przeznaczenia” /:

Do wiercenia małych średnic otworów - do około 15 mm. Posuw wykonywany ręcznie - wrzeciono wysuwane jest z wrzeciennika.

W końcówkach wrzecion - otwór stożkowy „Morse'a” - mocowany jest uchwyt wiertarski.

Wiertarki stojakowe:

Stosowane do otworów o średnicach do 25 mm. Wykonywane jako „słupowe” - posiadające nieprzesuwny mechanizm napędu wrzeciona - oraz „kadłubowe” - z przesuwnym pionowo wrzeciennikiem wraz z wbudowanym napędem wrzeciona i mechanizmem posuwów, bądź z wysuwnym wrzecionem.

W końcówkach wrzeciona - dla mocowania wiertła - występuje otwór stożkowy Morse'a.

Wiertarki promieniowe:

Stosowane do obróbki dużych elementów.

Można na nich wykonywać otwory do średnicy 100 mm.

Żeliwna podstawa stanowi płytę służącą do ustawiania-mocowania na niej obrabianego przedmiotu bądź pomocniczego stołu.

Wrzeciennik może być przesuwany w poziomie na prowadnicach ramienia. Oprzyrządowanie może być poszerzone o pomocnicze stoły wiertarskie zwykłe lub wychylne.

Wiertarki promieniowe mogą mieć nie tylko obrót ramienia w zakresie 180⁰, lecz także możliwość skręcenia wrzeciennika w płaszczyźnie pionowej w zakresie 90⁰.

Wiertarki współrzędnościowe:

Zaliczane są do najdokładniejszych obrabiarek i służą do wiercenia otworów, których wzajemne położenie jest ściśle określone - są przede wszystkim stosowane przy wykonywaniu precyzyjnych przyrządów do obróbki.

Ich konstrukcja jest wyjątkowo sztywna, zaś pomieszczenia w których pracują są klimatyzowane, przy wyeliminowaniu drgań i możliwości wpływu innych urządzeń na dokładność obróbki.

Wiertarki te mają urządzenia zapewniające b. dokładne przemieszczanie stołu lub wrzeciennika. Dokładność ustawienia sięga 4
m.

Do pomiaru przemieszczeń wykorzystuje się najczęściej urządzenia optyczne.

Wyposażenie mogą stanowić również precyzyjne stoły obrotowe, także wychylne.

Wytaczarki:

Uniwersalne obrabiarki umożliwiające wykonanie wiercenia, rozwiercania i wytaczania otworów zarówno przelotowych jak i „ślepych”, a także planowanie powierzchni czołowych.

Oś wrzeciona może być w nich pionowa bądź pozioma.

Mogą być wykonane jako wielowrzecionowe, stosowane m.in. do równoczesnej obróbki gładzi kilku cylindrów silników spalinowych.

Wiertarko - frezarki:

Te obrabiarki charakteryzują się cechami właściwymi dla wszystkich urządzeń do wiercenia i wytaczania - a więc zakres ich wykorzystania jest b. szeroki, co stanowi o ich uniwersalności.

Można więc na nich wiercić, rozwiercać, wytaczać, toczyć powierzchnie czołowe / planować /, nacinać gwinty a także frezować.

Budowane są w różnych wielkościach, przy czym ich podstawowym parametrem jest średnica wrzeciona od 80 mm / małe / do ponad 160 mm / duże /. Charakteryzują się ponadto tym czy posiadają łoże, płytę, stół, stojak stały bądź przesuwny, wspornik z okularem itp.

Narzędzia do wiertarek, wytaczarek i wiertarko-frezarek:

Frezowanie:

Obrabiane są przede wszystkim płaskie powierzchnie za pomocą wieloostrzowych narzędzi zwanych „frezami”.

O konstrukcji frezarek decydują „wymiary” obrabianych przedmiotów oraz ich „wydajność”. Wymiary rzutują na gabaryty stołu frezarki oraz odległość od niego osi wrzeciona. O wydajności decydują moc napędu oraz zakresy prędkości obrotowych i prędkości posuwu.

Podział frezarek:

• ogólnego przeznaczenia, które dzielą się na: stołowe, poziome wspornikowe, pionowe wspornikowe, uniwersalne, pionowe bezwspornikowe, wzdłużne, karuzelowe, półautomatyczne i automatyczne,

• specjalizowane, które dzielą się na: frezarko-kopiarki, frezarki do okrągłego frezowania, frezarki do rowków wpustowych, kół zębatych i inne,

• branżowe, które dzielą się na: specjalne narzędziowe, dla hutnictwa, kolejnictwa, przemysłu motoryzacyjnego oraz inne specjalne.

Frezarki wspornikowe:

Jest to podstawowy rodzaj frezarki, stosowanej niemal w każdym warsztacie mechanicznym.

Wspornik jest w nich głównym zespołem - występują na nim sanie stołu oraz stół. Kadłub frezarki jako odlew łączny z podstawą, posiada dwie prowadnice, po których przemieszcza się wspornik za pomocą śruby uruchamianej korbą.

Frezarki poziome mają poziomo ustawioną oś wrzeciona, zaś frezarki pionowe mają oś wrzeciona usytuowaną pionowo.

Jeżeli stół frezarki poziomej jest skręcany w płaszczyźnie poziomej , to jest ona określana jako uniwersalna pozioma. Występuje wówczas między saniami stołu a stołem tzw. „obrotnica”.

Jeżeli wrzeciennik frezarki pionowej jest skręcany w płaszczyźnie pionowej, frezarkę określa się jako uniwersalna pionowa.

Prace wykonywane na frezarce poziomej: używa się frezów walcowych i tarczowych zamocowanych na trzpieniu frezerskim, który jednym końcem jest osadzony w gnieździe wrzeciona a drugim w podtrzymce zawieszonej na belce.

Frezarki pionowe obrabiają za pomocą frezów palcowych, walcowo-czołowych oraz głowic frezarskich, a także frezów kątowych, kształtowych itp. Frezuje się nimi płaszczyzny, rowki różnych kształtów itp.

Frezarką poziomą można przy zastosowaniu specjalnego dodatkowego agregatu zabudowanego między wrzecionem i podtrzymką podwieszoną na belce, wykonywać obróbkę typową dla frezarek pionowych, również z kątowym odchyleniem osi wrzeciona.

Frezarka z głowicą rewolwerową umożliwia bez każdorazowej zmiany narzędzia, prowadzenie procesu technologicznego kolejnymi narzędziami wymaganymi przez ten proces.

Frezarki wzdłużne:

Frezarki wzdłużne portalowe - mają długie łoże, na prowadnicach którego przesuwa się wzdłużnie stół frezarki. Stół nie wykonuje ruchów poprzecznych. Na prowadnicach dwóch stojaków jest podwieszona belka poprzeczna, która może wykonywać ruch pionowy - do góry bądź w dół - łącznie z jednym lub najczęściej kilkoma wrzeciennikami. Wrzecienniki te mogą przesuwać się po prowadnicach belki poprzecznej.

Tego rodzaju frezarki mają dodatkowo boczne wrzecienniki podwieszone na prowadnicach jednego ze stojaków. Wszystkie wrzecienniki lub tylko podwieszone na belce poprzecznej bywają skrętne w płaszczyźnie pionowej.

Frezarki te należą do ciężkich typów wielowrzecionowych frezarek.

Przeznaczone są do frezowania płaszczyzn, długich prowadnic itp. przy czym ich zaletą jest równoczesne skrawanie wieloma narzędziami.

Frezarki te mogą być również wyposażone w suporty strugarskie a nawet szlifierskie, co czyni jej uniwersalnymi.

Frezy:

Mogą skrawać obwodowo lub czołowo.

Frezowanie obwodowe - gdy oś freza jest równoległa do obrabianej powierzchni.

Frezowanie czołowe - gdy oś freza jest prostopadła do obrabianej powierzchni.

Dodatkowo frezy mogą być: lewotnące - kierunek obrotu przeciwny do ruchu wskazówek zegara oraz prawotnące - kierunek zgodny.

Dodatkowy podział to: frezy ścinowe i zataczane. Są wykonywane z jednolitego materiału: stali szybkotnącej lub z gorszych gatunków stali, lecz z wstawianymi płytkami z węglików spiekanych.

Do obróbki płaszczyzn stosuje się głowice frezowe trzpieniowe, jednolite z trzpieniem, bądź nasadzane na trzpień.

Stosuje się również frezy walcowe nasadzane - mogą mieć one ostrza proste lub śrubowe / śrubowe dają lepsze rezultaty obróbki /.

Najwyższe wydajności skrawania uzyskuje się frezami walcowymi zespołowymi, gdzie jeden frez jest lewo- a drugi prawozwojny.

Inne rodzaje frezów:

40

---