Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn Transport
ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z OBRÓBKI UBYTKOWEJ Temat: Technologia wykonywania rowków wpustowych.
Wykonał:

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z technologią wykonywania rowków wpustowych, zastosowaniem a także rodzajami rowków wpustowych.

Zastosowanie i rodzaje rowków wpustowych

Rowki wpustowe są wykonywane w celu stworzenia połączenia wpustowego. Połączenia wpustowe służą do przenoszenia momentu obrotowego z wału na osadzony na nim element np. koło zębate, koło pasowe, tarczę sprzęgła (lub odwrotnie).

Wpust pryzmatyczny- to element połączenia wpustowego służący do połączenia piasty z wałem. To najczęściej stosowane wpusty, używane zarówno w złączach walcowych jak i stożkowych. Wpusty pryzmatyczne stosowane są do każdej średnicy wału.

Wyróżnia się dziesięć postaci wpustów pryzmatycznych ^[1]:

• zaokrąglone pełne (A)

• ścięte pełne (B)

• zaokrąglone jednootworowe (C)

• ścięte jednootworowe (D)

• zaokrąglone dwuotworowe (E)

• ścięte dwuotworowe (F)

• pełne zaokrąglone jednostronnie (AB)

• zaokrąglone pełne wciskowe (AW)

• zaokrąglone dwuotworowe wciskowe (EW)

• ścięte dwuotworowe wciskowe (FW)

Wpust czółenkowy – to element połączenia wpustowego służący do połączenia piasty z wałem zarówno w złączach walcowych jak i stożkowych. Wpust ten ma kształt odcinka koła i zwykle wykonany jest z pręta ciągnionego ze stali St5 lub St7.

Wpustów czółenkowych zwykle nie stosuje się przy średnicach wałów powyżej .

Są dwa rodzaje wpustów czółenkowych w zależności od kształtu:

• normalny

• ścięty

Wpust czopkowy – element połączenia wpustowego, służący do połączenia piasty z wałem w połączeniach przesuwnych. Kształtem przypomina wpust pryzmatyczny ścięty pełny z walcowym wypustem znajdującym się na środku lub na jego końcu . Wypust ma za zadanie unieruchomienie wpustu względem piasty. Wykonuje się je ze stali o minimalnej wytrzymałości na rozciąganie

Wyróżnia się dwie postaci wpustów czopkowych :

• symetryczne (S)

• niesymetryczne (NS)

Technologie wykonywania rowków wpustowych

Frezowanie rowków wpustowych

​Dwuetapowe frezowanie rowka wpustowego.

W operacji tej oprócz przestrzegania zaleceń ogólnych dotyczących frezowania rowków, należy uwzględnić pewne specyficzne wymagania.

Ze względu na kierunek sił skrawania i tendencję do wyginania narzędzia, rowek frezowany w pojedynczym przebiegu nie będzie miał idealnie prostokątnej formy.

Najlepszą dokładność i wydajność osiąga się stosując podwymiarowy frez i dzieląc operację obróbki na dwa etapy:

1. Frezowanie rowka wpustowego – obróbka zgrubna całego rowka.

2. Frezowanie walcowe – wszechstronna obróbka wykańczająca rowka, z użyciem frezowania przeciwbieżnego, w celu utworzenia prawdziwie prostopadłych krawędzi.

Frezowanie rowków to operacja, w trakcie której często stosuje się frezowanie tarczowe w miejsce frezowania walcowoczołowego.

• Szczeliny i rowki mogą być krótkie lub długie, zamknięte lub otwarte, proste lub zakrzywione, głębokie lub płytkie, szerokie lub wąskie.

• Wybór narzędzia jest zwykle zdeterminowany szerokością i głębokością rowka oraz w pewnej mierze jego długością.

• Typ obrabiarki oraz częstotliwość operacji decydują o użyciu frezu palcowego, frezu z długą krawędzią lub frezu tarczowego.

• Frezy tarczowe są najbardziej skuteczne przy frezowaniu dużych ilości długich, głębokich rowków, szczególnie gdy używane są frezarki poziome. Jednak dzięki rozwojowi frezarek pionowych oraz obrabiarek wielooperacyjnych możliwe staje się użycie frezów palcowych i frezów z długą krawędzią w różnych operacjach frezowania rowków.

Frezowanie rowków frezami palcowymi

 Obróbka rowka lub kanałka, często nazywana frezowaniem rowków w pełnym
materiale, angażuje obróbkę trzech płaszczyzn:

• Rowki nieprzelotowe, zamknięte z obu końców wymagają użycia frezów palcowych, które mogą pracować w kierunku osiowym.

• Frezowanie rowków całą średnicą frezu palcowego jest wymagającą operacją. Głębokość skrawania należy na ogół zredukować do około 70% długości krawędzi. Przy doborze odpowiedniej metody dla operacji należy również uwzględnić sztywność obrabiarki oraz odprowadzanie wióra.

• Frezy palcowe są wrażliwe na wpływy sił skrawania. Odgięcie oraz drgania to czynniki ograniczające, zwłaszcza przy dużych prędkościach obróbki i przy długich wysięgach.

Frezowanie walcowo-czołowe służy dla krótszych, płytszych wybrań, zwłaszcza zamkniętych rowków i kieszeni oraz do frezowania rowków wpustowych. Frezy walcowo-czołowe to jedyne narzędzia mogące frezować zamknięte (nieprzelotowe) rowki, które są:

• Proste, zakrzywione lub ustawione pod kątem

• Kieszenie szersze niż średnica narzędzia.

Narzędzie do wykonywania rowków:

Frezy palcowe

+ Rowki zamknięte
+ Rowki płytkie
+ Rowki nieliniowe
+ Wszechstronność – dodatkowe metody:

• Trochoidalne frezowanie rowka w trudnych materiałach
  (twarde stale, HRSA, itp.)

• Frezowanie wgłębne jako rozwiązanie problemów dla długich wysięgów narzędzi

• łatwość przeprowadzania dodatkowych operacji obróbki półwykańczającej/wykańczającej

• Frez palcowy może być stosowany w operacjach innych niż frezowanie
  rowków

– Rowki głębokie
– Wysokie siły
– W przypadku ugięcia staje się wrażliwy na drgania

Obróbka rowka lub kanałka, często nazywana frezowaniem rowków w pełnym
materiale, angażuje obróbkę trzech płaszczyzn:

• Rowki nieprzelotowe, zamknięte z obu końców wymagają użycia frezów palcowych, które mogą pracować w kierunku osiowym.

• Frezowanie rowków całą średnicą frezu palcowego jest wymagającą operacją. Głębokość skrawania należy na ogół zredukować do około 70% długości krawędzi. Przy doborze odpowiedniej metody dla operacji należy również uwzględnić sztywność obrabiarki oraz odprowadzanie wióra.

• Frezy palcowe są wrażliwe na wpływy sił skrawania. Odgięcie oraz drgania to czynniki ograniczające, zwłaszcza przy dużych prędkościach obróbki i przy długich wysięgach.

Frezy tarczowe

 + Rowki otwarte
+ Rowki głębokie
+ Zmienne szerokości/tolerancje
+ Frezowanie zespołem frezów
+ Odcinanie
+ Duży zakres narzędzi o różnych szerokościach/głębokościach
– Rowki zamknięte, rowki proste, odprowadzanie wiórów

Metody frezowania rowków

Konwencjonalne frezowanie rowków

 + Mogą być użyte konwencjonalne obrabiarki 3-osiowe
+ Wysoka wydajność skrawania w stabilnych warunkach
+ Proste programowanie
+ Szeroki wybór narzędzi
– Wytwarza wysokie promieniowe siły skrawania
– Wrażliwe na drgania – głębokie rowki wymagają powtarzanych przejść

Frezowanie trochoidalne

+ Wytwarza niskie promieniowe siły skrawania - mniej wrażliwe na drgania
+ Minimalne odgięcie podczas frezowania głębokich rowków
+ Produktywna metoda do:

• obróbki twardych stali oraz HRSA (ISO H i S)

• zastosowań wrażliwych na drgania

+ Średnica frezu D_c powinna wynosić maksymalnie 70% szerokości rowka.
+ Dobre odprowadzanie wiórów
+ Wytwarzanie małych ilości ciepła
– Wymaga bardziej rozbudowanego programowania

Frezowanie wgłębne

+ Rozwiązywanie problemu dla zastosowań wrażliwych na drgania:

• z długimi wysięgami narzędzia

• w wykonywaniu głębokich rowków

• przy słabych maszynach lub ustawieniach

– Niska produktywność w stabilnych warunkach
– Wymaga operacji frezowania wykańczającego
– Może wystąpić problem z odprowadzaniem wiórów
– Ograniczony wybór narzędzi

Przebieg ćwiczenia

Podczas ćwiczenia wykonywaliśmy cztery rowki frezem trzpieniowym ⌀7 ze stali szybkotnącej.

Szerokość narzędzia-szerokość rowka wynosi 2 mm

Pomiar narzędzia ⌀ 6, 92 mm

1) Obróbka powierzchni płaskich

2) Wiercenie, bezpośrednie zagłębianie, rowek jest rozbijany.

Parametry:

n= 1375 obr/min

V_f = 158 mm/min

d= 6,92 mm

Prędkość skrawania V_c

$$V_{c} = \frac{\pi*d*n}{1000}$$

$$V_{c} = \frac{3,14*6,92*1376}{1000}$$

V_c = 29, 89 m/min

Prędkość posuwowa V_f

V_f = f_t = f_z * z_n * n [mm/min]

Posuw na ostrze f_z

$f_{z} = \frac{V_{f}}{z_{n}*\text{n\ }}$ [mm/ostrze]

$$f_{z} = \frac{158}{2*1376}$$

f_z = 0, 057  mm/ostrze

Widok ogólny i przekrój wykonywanych rowków wpustowych.

Wnioski

Stosować frezy o niskich siłach skrawania o długiej, przewidywalnej trwałości w połączeniu z precyzyjnymi uchwytami. Minimalizować odległość od uchwytu narzędzia do krawędzi skrawającej, w celu uzyskania możliwie najkrótszego wysięgu. Przy długich wysięgach narzędzia, wykonywać obróbkę na mniejszej głębokości skrawania ze zmniejszonymi posuwami. W celu uniknięcia cienkich wiórów, które mogą powodować drgania, złe wykończenie powierzchni i formowanie zadziorów należy użyć frezów z rzadką podziałką oraz zastosować posuw na ostrze zapewniający odpowiednią grubość wióra. W celu uzyskania najlepszego stosunku średnica/długość zapewniającego stabilność, użyć narzędzia o możliwie największej średnicy. Gdy tylko to możliwe, należy stosować frezowanie współbieżne, aby osiągnąć optymalny przebieg obróbki. Zapewnić odprowadzanie wiórów z rowka. W celu uniknięcia przepełnienia wiórami, użyć sprężonego powietrza. W celu uzyskania najlepszej stabilności i podparcia we wrzecionie, użyć złącza Coromant Capto.