Tokarki i frezarki

Budowa tokarki

Rys.1. Budowa tokarki uniwersalnej: 1 — silnik, 2 — przekładnia pasowa, 3 — skrzynka posuwów, 4 — wrzeciennik, 5 — sanie narzędziowe, 6 — imak nożowy, 7 — sanie poprzeczne, 8 — konik, 9 — wałek pociągowy, 10 — obrotnica, 11 — skrzynka suportowa, 12 — śruba pociągowa[1]

Tokarki to najpopularniejsze obrabiarki. Maszyny te obrabiają przedmioty o obrotowych kształtach, wykonując przy tym ruchy obrotowe (nazywane ruchami podstawowymi przy toczeniu) i ruchy posuwne – prostolinijne (nazywane złożonymi).

Do najpowszechniejszych tokarek używanych w zakładach przemysłu maszynowego należą tokarki kłowe. Obrabiarki te służą głównie do obrabiania przedmiotów, które – jak już sama nazwa wskazuje – są umieszczone w kłach wrzeciona i konika. Przedmiot, który podlega obróbce można zamieścić w uchwycie wrzeciona bez podparcia, tzn. jednostronnie, albo też podeprzeć go na końcu kłem konika lub specjalnymi podtrzymkami.

W sytuacji, gdy obrabiany przedmiot podtrzymywany jest na obu końcach w kłach wrzeciona i konika, to przy skrawaniu używa się tarczy zabierakowej, dzięki której – za pośrednictwem zabieraka – przedmiot wprawiany jest w ruch obrotowy.

Podstawowe elementy wchodzące w skład najpowszechniejszej tokarki do metalu – tokarki kłowej, to: silnik napędowy, wrzeciennik, przekładnie wrzeciennika, skrzynka posuwu, suport i konik.

Charakterystyczne dla procesu skrawania przy toczeniu są następujące wielkości: średnica toczenia (podana w: mm), szybkość skrawania (podana w: m/min) i posuw (podany w: mm/obr).

Dzięki poznanym tym wielkościom można obliczyć moc skrawania (podawaną w: mm/min).

Dużą grupę sprzedawanych obecnie na całym świecie tokarek stanowią tokarki CNC. Te obrabiarki wyposażone są w sterowanie numeryczne. Mają możliwość zapamiętywania programów niezbędnych do wykonywania określonych zadań obróbczych, dzięki czemu doskonale sprawdzają się podczas produkcji wielkoseryjnej i masowej.

Przed przystąpieniem do toczenia wzdłużnego należy sprawdzić stan techniczny maszyny i zapoznać się z ustawieniami na tokarce , mianowicie czy nóż jest zamocowany prawidłowo względem osi toczenia.

Można to sprawdzić podjeżdżając pod kieł. Wybieramy surowy materiał do toczenia, jeżeli powierzchnia jest nierówna wykonujemy bazę. Tak przygotowaną powierzchnię możemy uznać za gotową do zamocowania w uchwycie tokarskim i przystępujemy do toczenia. Włączenie tokarki usłyszymy po pracy silnika, ustawiamy szybkość skrawania ( stopniowa dźwignia obrotów na tokarce ) następnie lewą ręką przesuwamy dźwignię w dół i wrzucamy bieg. Ta czynność spowoduje uruchomienie wrzeciona i uchwyt tokarski będzie się obracał. Teraz podjeżdżamy nożem do elementu i dotykamy powierzchni w celu ustalenia głębokości skrawania. Nastawiamy żądaną wartość o jaką będzie skrawany materiał i ręcznie kręcimy kołem robiąc delikatne nacięcie. Sprawdzamy czy wartość jaką ustawiliśmy się zgadza. Jeżeli tak możemy włączyć posuw mechaniczny i toczymy powierzchnię walcowa elementu. Nóż będzie się przesuwał w kierunku równoległym do osi części obrabianej. Takie toczenie nazywamy wzdłużnym.

Toczenie poprzeczne ( czołowe ) wygląda podobnie jedyna różnica to płaszczyzna w jakiej wykonywany jest posuw noża.

Cechą charakterystyczną dla każdego toczenia jest powstający wiór: wstęgowy, skrętny, schodkowy. Wygląd wióra będzie świadczył o właściwych parametrach ustawień tokarki. Mam tu na myśli głębokość skrawania, prędkość obrotową i posuw.

Toczenie stożków wykonuje się 4 sposobami:

• Toczenie stożków przy skręcaniu sań narzędziowych

Metodę toczenia stożków przez skręcanie na obrotnicy stosuje się do stożków krótkich. Wykorzystując podziałkę na obrotnicy, sanie narzędziowe można ustawić pod rozmaitymi kątami, w zależności od potrzeby. Posuw noża odbywa się ręcznie przez pokręcanie rękojeścią.

Zalety:

– możliwość wykonywania stożków o dużych i małych kątach.

– Łatwość skręcania sań na obrotnicy o dany kąt.

• Z zastosowaniem liniału

Za pomocą liniału można toczyć powierzchnie stożkowe wewnętrzne.

• Z zastosowaniem noży tokarskich

Metoda ta polega na toczeniu stożka nożem, którego krawędź skrawająca jest pochylona do osi wałka pod odpowiednim kątem. Metoda ta znalazła zastosowanie

przy toczeniu stożków krótkich.

• Toczenie z przesuniętym konikiem

Toczenie to stosuje się do obróbki stożków o małej zbieżności. Po zamocowaniu przedmiotu obrabianego w kłach wrzeciona i konika przesuwa się korpus konika w

kierunku poprzecznym o pewną wielkość. Zaletą toczenia z przesuniętym konikiem jest możliwość zastosowania mechanicznego posuwu wzdłużnego.

• Wady:

– Mała dokładność obróbki

– Trudność dokładnego przesunięcia konika o zamierzoną wartość

Budowa frezarki

Rys. 1. Ogólny wygląd frezarki wspornikowej poziomej: 1 — korpus, 2 — wspornik, 3 — Sanie krzyżowe, 4 — stół, 5 skrzynka prędkości i posuwów, 6 — drzwiczki, za którymi znajduje się silnik elektryczny, 7 — wrzeciono, 8 — belka wspornikowa (przesuwna), 9 — podtrzymka środkowa, 10 — podtrzymka skrajna, 12 — listwy usztywniające[1]

Frezarka – obrabiarka przeznaczona do obróbki skrawaniem powierzchni płaskich i kształtowych takich jak rowki, gwinty, koła zębate. Narzędziem obróbczym stosowanym w frezarce jest frez. Frezarki, w zależności od możliwości obróbkowych, dzieli się na: frezarki ogólnego przeznaczenia, specjalizowane i specjalne. Ze względu na konstrukcję układu nośnego wyróżnia się frezarki: wspornikowe — pionowe i poziome, bez wspornikowe — pionowe, wzdłużne i karuzelowe, narzędziowe, kopiarki i frezarki do gwintów.

Frezowanie płaszczyzn, czyli powierzchni płaskich jest jedną z najczęściej spotykanych prac frezarskich. 

Do frezowania płaszczyzn mają zastosowanie frezy walcowe, walcowo-czołowe i głowice frezowe. Wybór sposobu frezowania płaszczyzn zależy w dużym stopniu od kształtu przedmiotu obrabianego oraz od wymiarów samej płaszczyzny.

Płaszczyzny z łatwym dostępem dla narzędzia są przeważnie frezowane głowicami frezowymi lub rzadziej frezami walcowymi.

Głowice frezowe: a) trzpieniowa z nożami mocowanymi na obwodzie, b) trzpieniowa z nożami mocowanymi na czole, c) nasadzana z nożami mocowanymi na czele.

Kształt przedmiotu obrabianego wpływa również na wybór sposobu frezowania z uwagi na odległość obrabianej płaszczyzny od podstawy zamocowania.

Frezowanie współbieżne i przeciwbieżne:

podczas frezowania współbieżnego siły działające na przedmiot poddawany obróbce dociskają go do stołu frezarki. Szczególnie mocny docisk występuje w chwili gdy ostrze freza rozpoczyna prace. Zaczyna ono wówczas skrawać warstwę znacznej grubości, malejącą do zera w miarę postępowania skrawania. Taki rodzaj pracy wywołuje drgania maszyn. Jeżeli w mechanizmie posuwu stołu są luzy, praca frezarek jest nierównomierna i urządzenie lub obrabiarka mogą ulec uszkodzeniu.

frezowanie przeciwbieżne jest najczęściej stosowane. Podczas tego frezowania siły działające na przedmiot usiłują oderwać go od stołu. Warstwa skrawana jest na początku pracy ostrza bardzo cienka, lecz w miarę postępu skrawania staje się coraz grubsza.

Za szybkość skrawania podczas frezowania przyjmuje się szybkość obwodową freza obracającego się z prędkością n.

Wyraża się ją zależnością:

Gdzie: D- średnica freza, n- prędkość obrotowa freza.

Dobór freza walcowego i warunków skrawania.

Wybór odmiany freza zależy od rodzaju materiału obrabianego.

Podstawowym punktem właściwego doboru freza walcowego jest wybór odpowiedniej odmiany freza w zależności od rodzaju materiału obrabianego. Następnym czynnikiem wyboru freza jest właściwy wybór jego średnicy. Wyboru dokonuje się na podstawie znajomości naddatku materiału na frezowanie za jednym przejściem, czyli głębokość frezowania.

Długość freza walcowego dobiera się w zależności od szerokości frezowanej płaszczyzny, przy czym wystarczy by długość freza była większa około 10 mm.

Prędkość, z jaką powinien pracować frez w konkretnym przypadku obróbki zależy od wielu czynników, z których najważniejsze są:

rodzaj i właściwości materiału przedmiotu obrabianego,

rodzaj obróbki (frezowanie zgrubne czy wykańczające),

moc frezarki.

Prędkość ruchu posuwowego przy frezowaniu zgrubnym określa się wartością posuwu na 1 ostrze freza, a przy frezowaniu wykańczającym - posuwem na 1 obrót freza. Zalecane posuwy na 1 ostrze freza walcowego przy zgrubnym frezowaniu płaszczyzn.

Mniejsze wielkości posuwów należy przyjmować przy dużej głębokości i szerokości frezowania, natomiast większe - przy małej głębokości i szerokości frezowania.

Głębokość frezowania przy frezowaniu zgrubnym płaszczyzn nie powinna być zasadniczo mniejsza niż 3 mm. Liczbę przejść przy frezowaniu zgrubnym ustala się w zależności od pozostawionego naddatku na to frezowanie.

Frezowanie rowków.

1. Frezowanie frezem krążkowym trzystronnym- stosowane przy rowkach przelotowych, Frezowanie rowków trzystronnymi frezami tarczowymi jest bardzo wydajne, jednak mało dokładne. Wskutek niewłaściwego ustawienia freza w płaszczyźnie prostopadłej do osi wałka następuje rozbicie rowka, przy czym różnice między szerokością rowka i freza dochodzą do 0,1 mm. Pewną poprawę dokładności można uzyskać stosując dwa frezy tarczowe zamocowane na jednym trzpieniu, między którymi umieszcza się cienką podkładkę, co daje możność regulowania szerokości rowka. Frezami tarczowymi można frezować zarówno rowki przelotowe otwarte, jak również jednostronnie lub dwustronnie zamknięte powierzchnie o promieniu równym promieniowi freza.

2. Frezowanie frezem specjalnym tarczowym- rowki Woodruffa- rowki typu Woodruffa, tak zwane czółenkowe, wykonuje się specjalnymi frezami tarczowymi. Przedmiot ma ruch posuwowy w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu ostrzy freza , a wykonanie rowka odbywa się przez wgłębianie freza. Obie omówione odmiany frezowania frezami tarczowymi spotyka się w produkcji jednostkowej.

3. Frezowanie frezem palcowym- Rowki nieprzelotowe frezuje się na specjalnej frezarce pracującej ruchem wahadłowym. Frez przemieszcza się w rowku ruchem postępowo zwrotnym, a przy każdym nawrocie zagłębia się o niewielką wartość – głębokość hDi. Wartość zagłębienia zależna jest od ukształtowania ostrzy na czole frezu palcowego i wynosi zazwyczaj (0,025÷0,08) mm.

4. Frezowanie specjalnym frezem palcowym- ta metoda jest najdokładniejsza; wymaga jednak specjalnych obrabiarek, w których ruch posuwowy wykonuje wrzeciono frezarki (a nie stół z przedmiotem obrabianym). Narzędziem jest tu specjalny frez o 2 lub 3 zębach.