Wydział: BMiI

Rok akademicki 2011/2012

Sem. 5

Grupa SiS

Laboratorium Obrabiarek Skrawających i Robotów

Ćwiczenie nr 2: Tokarka

1. Wstęp teoretyczny.

Obrabiarki to maszyny technologiczne przeznaczone do kształtowania za pomocą narzędzi skrawających. Istota pracy obrabiarek polega na tym, że żądany kształt przedmiotu obrabianego uzyskuje się zawsze na skutek względnych ruchów narzędzia i przedmiotu.

Rysunek przedstawia tokarkę TUG-40. Z lewej strony maszyny możemy zauważyć skrzynkę prędkości wraz z dźwigniami które zostały oznaczone wielkimi literami. Wyróżniamy dźwignie :

-A-dźwignia przełożeń :

-B- są to dwie dźwignie które służą do wyboru prędkości obrotowych

-C-dźwignia posuwu:

-D-dźwignia przełożenia prędkości posuwów (główna /zgrubna) , przy toczeniu wzdłużnym oraz gwintowaniu.

-E 1. Gwinty numeryczne

2.Posuw

3. Gwinty calowe i DP.

-F- dźwignia przełożenia prędkości posuwu dokładnego.

Ważniejsze grupy i podgrupy tokarek:

• kłowe: uniwersalne, produkcyjne, precyzyjne, wielonożowe, ciężkie, kopiarki

• uchwytowe

• tarczowe i karuzelowe

• rewolwerowe

• półautomaty tokarskie

• automaty tokarskie: jedno- oraz wielowrzecionowe

• zegarmistrzowskie

• zataczarki

• specjalne (branżowe)

Prędkość skrawania dobieramy wg materiału obrabianego , jego wymiarów a także jakości obróbki. Dzięki tabliczce zamieszczonej na tokarce możemy w zależności od prędkości i średnicy odczytać odpowiednie dla naszych parametrów obroty wrzeciona. Dzięki rysunkom zamieszczonym obok danej prędkości obrotowej wrzeciona , możemy ustalić położenie dźwigni.

Schemat kinematyczny tokarki TUG -40 :

2. Przebieg ćwiczenia

Przełożenia które są dostępne możemy obliczyć wg wzoru

$$i = \frac{z_{B}}{z_{A}}$$

Gdzie :

Z_A- liczba zębów na kole A

Z_B- liczba zębów na kole B

i_s, 1 = 1, 59

$$i_{1,1} = \frac{52}{29} = 1,79$$

$$i_{2,1} = \frac{62}{22} = 2,82$$

$$i_{2,2} = \frac{49}{35} = 1,4$$

$$i_{2,3} = \frac{56}{28} = 2$$

$$i_{3,1} = \frac{28}{56} = 0,5$$

$$i_{3,2} = \frac{62}{22} = 2,82$$

$$i_{3,3} = \frac{42}{42} = 1$$

$$i_{4,1} = \frac{32}{64} = 0,5$$

$$i_{4,2} = \frac{75}{19} = 3,95$$

Obliczenie prędkości obrotowych wrzeciona :

Dane:

n_s=1100 obr/min

Ø=100 mm

V_c=100 m/min

p=0,1 mm/obr

g=2 mm

T_e=15 min

c_v=1,25

Prędkości obrotowe wrzeciona obliczeniowe :

$$i = \frac{n_{b}}{n_{a}}$$

$$n_{b} = \frac{n_{a}}{i}$$

n_a –obroty koła czynnego

n_b- obroty koła biernego

$$n_{o1} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 2,82 \bullet 2,82 \bullet 3,95} = 12$$

$$n_{o2} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 2 \bullet 2,82 \bullet 3,95} = 17$$

$$n_{o3} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 1,4 \bullet 2,82 \bullet 3,95} = 25$$

$$n_{o4} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 2,82 \bullet 1 \bullet 3,95} = 35$$

$$n_{o5} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 2 \bullet 1 \bullet 3,95} = 49$$

$$n_{o6} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 1,4 \bullet 1 \bullet 3,95} = 70$$

$$n_{o7} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 2,82 \bullet 2,82 \bullet 0,5} = 148$$

$$n_{o8} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 2 \bullet 2,82 \bullet 0,5} = 169$$

$$n_{o9} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 1,4 \bullet 2,82 \bullet 0,5} = 242$$

$$n_{o10} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 2,82 \bullet 1 \bullet 0,5} = 339$$

$$n_{o11} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 2 \bullet 1 \bullet 0,5} = 386$$

$$n_{o12} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 1,4 \bullet 1 \bullet 0,5} = 552$$

$$n_{o13} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 2 \bullet 0,5 \bullet 0,5} = 773$$

$$n_{o14} = \frac{1100}{1,59 \bullet 1,79 \bullet 1,4 \bullet 0,5 \bullet 0,5} = 1104$$

Wg wyliczeń z schematu kinematycznego tokarki powinno być dostępnych 18 prędkości skrawania , jednakże liczba ta uległa redukcji do 14 dostępnych prędkości ponieważ niektóre wyliczone wartości się powtarzały.

Iloraz ciągu geometrycznego:

$$\varphi = \sqrt[{k - 1}]{\frac{n_{k}}{n_{1}}} = \sqrt[13]{\frac{1104}{12}} = 1,42$$

Szybkość skrawania dla średnicy ⌀ = 100mm wyliczana jest wg wzoru :

$$v = \frac{\pi \bullet d \bullet n}{1000}\ \left\lbrack \frac{m}{\min} \right\rbrack$$

Obroty wrzeciona [obr/min]	Prędkość skrawania$\left\lbrack \frac{m}{\min} \right\rbrack$
12	3,77
17	5,34
25	7,85
35	11,00
49	15,39
70	21,99
148	46,50
169	53,09
242	76,03
339	106,50
386	121,27
552	173,42
773	242,85
1104	346,83

Prędkość ekonomiczna skrawania jest wyliczana wg wzoru :

$$v_{e} = \frac{c_{v}}{g^{e_{v}} \bullet p^{u_{v}}} \bullet \sqrt[s]{\frac{1}{T_{e}}}\ \left\lbrack \frac{m}{\min} \right\rbrack$$

$$v_{e} = \frac{1,25}{2^{0,25} \bullet {0,1}^{0,54}} \bullet \sqrt[8]{\frac{1}{15}} = 2,6\ \left\lbrack \frac{m}{\min} \right\rbrack$$

Gdzie :

s=8

e_v=0,25

u_v=0,54

Spadek prędkości skrawania:

$$v = v_{e}\left( 1 - \frac{1}{\varphi} \right) = 2,6\left( 1 - \frac{1}{1,42} \right) = 0,77$$

Względny spadek prędkości skrawania:

$$\delta v = \frac{v}{v_{e}} = \frac{0,77}{2,6} = 0,29$$

3. Wnioski

- tokarka kłowa uniwersalna posiada o wiele bardziej złożoną budowę od tokarek CNC

- śrubę posuwową stosuje się do toczenia gwintów natomiast do zwykłego toczenia stosujemy do posuwu wałek, w celu przedłużenia żywotności śruby, która jest elementem dość precyzyjnym

- odpowiednia prędkość skrawania jest kluczowa aby uzyskać wymaganą powierzchnię i aby zbyt szybko nie zużyć narzędzia