Technologie obróbki skrawaniem

1. Obróbka skrawaniem (mechaniczna)

Celem tej metody obróbki jest uzyskanie żądanego kształtu, wymiarów oraz gładkości powierzchni wykonywanego (obrabianego) elementu.

Realizujemy to poprzez usunięcie tzw. zbędnego materiału (odpad) przy pomocy narzędzi skrawających. Metody jakie stosujemy w obróbce skrawaniem to:

- metoda manualna,przy której używamy własnych rąk,

- metoda maszynowa przy użyciu maszyn.

Obróbkę skrawaniem dzieli się na dwie grupy:

- obróbkę wiórową

- obróbkę ścierną

Do pierwszej grupy należą metody, w których podana jest geometria ostrza i ich ilość. Drugą grupę stanowią metody, w których takie informacje nie są określone.

Materiały podlegające obróbce to:

- metale

- tworzywa sztuczne

- drewno i materiały drewnopochodne

- inne

1. Przedstawienie pojęcia na przykładzie obróbki wałka

1. Sposoby na obrobienie danego materiału

Obróbkę metali możemy przeprowadzić stosując różne metody obróbki. To od nas zależy co chcemy uzyskać, czy będzie to: nakrętka,rurka,pręt,wałek, czy chociażby wycięcie gwintu na śrubie.

Wyróżniamy kilka sposobów na uzyskanie tych i innych kształtów,narzędzi:

• Cięcie (przecinanie) Jest to rozdzielenie materiału przy pomocy piły mechanicznej lub ręcznej.

Piły dzielą się ze względu na zakres ruchu:

- posuwisto(zwrotny)

- obrotowy

Narzędzia jakich się używa podczas cięcia nazywają się brzeszczotami. Wyróżniamy brzeszczoty taśmowe i tarczowe. Wymagane jest, aby ostrza, których się używa podczas cięcia były twarde, ostre oraz wykonane z wysokiej jakości stali. Spełnienie tych trzech warunków pozwala na cięcie większości metali.

Każda maszyna jest wyposażona w układ chłodzący z olejem, aby obniżać temperaturę obrabianego materiału.

• Wiercenie Jest to wykonywanie otworów lub wgłębień w danym materiale. Maszyn jakich się używa podczas tego rodzaju obróbki to wiertarki przy użyciu wierteł (stołowych lub kolumnowych) lub rozwiertarek. Dla operatorów specjalnie są przystosowane wiertarki ręczne i wiertarki stołowe. Do obróbki mechanicznej używa się wiertarek cięższych, z których najbardziej znane są wiertarki kadłubowe, promieniowe, współrzędnościowe i wielowrzecionowe. Duża masa tych maszyn zapobiega ewentualnym wibracjom, które wpłynełyby na dokładność obróbki.

• Toczenie Polega na obróbce powierzchni walcowych, stożkowych, kulistych, zewnętrznych i wewnętrznych. Najczęstszymi maszynami używanymi do tego procesu to tokarki uniwersalne, w których narzędzia zwane nożami tokarskimi oddzielają warstwy materiału z zamocowanego przedmiotu.

Możliwości na jakie pozwalają nam tokarki to m.in:

- toczenie zewnętrznych powierzchni walcowych

- toczenie rowków zewnętrznych i przecinanie

- toczenie powierzchni czołowych

- toczenie powierzchni stożkowych

- wytaczanie

- toczenie gwintów

- toczenie powierzchni kształtowych

- wykańczanie powierzchni kształtowych

Wartości parametrów obróbki zależą od wielu czynników, jak np. własności obrabianego materiału, odporności i konstrukcji narzędzia skrawającego, sposobu chłodzenia. Na tokarkach wykonuję się nie tylko obróbkę za pomocą noży tokarskich, lecz również za pomocą narzędzi typowych dla innych rodzajów obróbki skrawaniem. Tak, więc na tokarkach można wiercić otwory, rozwiercać je rozwiertarkami, gwintować otwory gwintownikami oraz nacinać gwinty.

• Frezowanie Obróbka powierzchni o dowolnym kształcie, a w szczególności:

- powierzchni płaskich,

- wykonywanie rowków, wgłębień, wpustów.

Proces ten polega na oddzielaniu warstwy materiału za pomocą obracającego się narzędzia frezu na obrabiarce zwanej frezarką. Narzędzia jakich się używa podczas frezowania nazywają się frezami i dzielą się na frezy palcowe i tarczowe. Oprócz tego frezowanie stosuje się również do nacinania uzębień. Ta metoda jest dobrym środkiem zastępczym strugania, które stanowi alternatywę. Zależnie od kierunku ruchu posuwowego w stosunku do ruchu roboczego rozróżniamy frezowanie współbieżne i frezowanie przeciwbieżne. Jeżeli kierunek posuwu stołu jest zgodny z kierunkiem ruchu roboczego frezu, to taki proces nazywamy frezowaniem współbieżnym.

Podczas frezowania współbieżnego siły dociskają przedmiot obróbce do stołu frezarki. Frezy małe wykonywane są z jednego kawałka stali, frezy o większych wymiarach mogą mieć nalutowane zęby ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych. Do frezów wykonywanych z różnych gatunków materiałów lub składających się z kilku części zaliczają się frezy zgrzewane, z nakładkami, składane i o ostrzach wymiennych.

• Struganie Jest to przede wszystkim obróbka dużych powierzchni płaskich. Maszyny używane podczas tego procesu to strugarki, narzędzia to noże strugarskie.

Proces strugania polega na usuwaniu zbędnego przy użyciu narzędzia jednoostrzowego. Ruch roboczy w struganiu jest przerywany. Po skończonej pracy narzędzie wraca do pozycji początkowej. Ze względu na kierunek ruchu roboczego rozróżnia się 3 rodzaje procesów strugania:

- struganie poprzeczne

- struganie wzdłużne

- struganie pionowe, czyli dłutowanie

• Szlifowanie Uzyskanie dużej gładkości powierzchni i dokładnośći wymiarowej powierchni. Stosowane maszyny do tego celu to szlifierki używająće ściernic szlifierskich.

Proces ten polega na „zebraniu” cienkiej warstwy obrabianego materiału przy pomocy kamienia szlifierskiego, lub papieru ściernego. Szlifowanie może być ręczne lub mechaniczne. Do szlifowania mechanicznego używamy szlifierek stołowych (zwykłych lub specjalistycznych) lub szlifierek oscylacyjnych (np. drewna). Najprostsze szlifierki zbudowane są tak, że na wirniku silnika elektrycznego zamocowana jest tarcza szlifierska.

Obróbka skrawaniem to obróbka polegająca na osiągnięciu 3 dokładności:

• kształtu

• wymiaru

• powierzchni

przy pomocy narzędzi skrawających, które służą do usuwania nadmiaru materiału.

Obróbkę skrawaniem dzielimy na:

• ręczną, wykonywaną narzędziami poruszanymi siłą ludzkich mięśni

• mechaniczną (maszynową) wykonywaną za pomocą maszyn zwanych obrabiarkami skrawającymi

Ze względu na rodzaj ruchów występujących podczas skrawania oraz rodzaj użytych narzędzi, wyróżnia się sposoby obróbki skrawaniem:

1. Cięcie

Wykonuje się piłami ręcznymi lub mechanicznymi (ostrza tych pił muszą być twardsze od materiału, który mają ciąć). Metale i tworzywa twarde tnie się przy pomocy brzeszczotów, natomiast drewno przy pomocy pił do drewna (najczęściej tarczowych), które różnią się wielkością i twardością zębów. Ogólnie do cięcia stosuje się piły mechaniczne, których zasada działania polega na przeniesieniu ruchu obrotowego na ruch posuwisto-zwrotny przy pomocy mechanizmu mimośrodowego. Podczas cięcia dużych i twardych przedmiotów temperatura ostrza tnącego rośnie na skutek sił tarcia, dlatego też należy schładzać je płynem zmniejszającym tarcie i cieczą chłodzącą.

2. Wiercenie

Proces wiercenia ma na celu wykonanie otworu w materiale za pomocą narzędzia zwanego wiertłem, zamocowuję się je w uchwytach lub w tulejach redukcyjnych. Obrabiarki do wiercenia nazywają się wiertarkami. Lżejsze typy tych maszyn, wiertarki ręczne i wiertarki stołowe, używane są powszechnie w pracach ślusarskich. Do obróbki mechanicznej używa się wiertarek cięższych, z których najbardziej znane są wiertarki kadłubowe, promieniowe, współrzędnościowe i wielowrzecionowe.

Wiertarka kadłubowa. Składa się z pionowego kadłuba wspartego na płycie podstawy. W górnej części kadłuba umocowany jest silnik elektryczny napędzający wrzeciono. Wrzeciennik może się przesuwać po prowadnicach kadłuba. System dźwigni służy do uruchamiania napędu wrzeciennika oraz do ręcznego posuwu wiertła. Przedmiot podczas obróbki spoczywa na stole podnoszonym na śrubie za pomocą ręcznej korby.

Wiertarka promieniowa służy do wiercenia otworów w ciężkich i dużych przedmiotach.

Składa się ze wspartej na płycie podstawy kolumny, po której może się przesuwać w górę lub w dół ramię. Na prowadnicach ramienia przesuwa się wrzeciennik, w którego wrzecionie umieszczone jest wiertło.

Wiertarka współrzędnościowa służy do wiercenia otworów, których osie powinny być rozstawione z dużą dokładnością.

Wiertarka wielowrzecionowa używana jest do równoczesnego wiercenia kilku a niekiedy kilkunastu otworów.

3. Toczenie

Proces ten jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych sposobów obróbki skrawaniem powierzchni obrotowych. Polega on na oddzielaniu nożem tokarskim warstwy materiału z przedmiotu zamocowanego na tokarce.

Jako główne operacje tokarskie można wymienić:

• toczenie zewnętrznych powierzchni walcowych

• toczenie rowków zewnętrznych i przecinanie

• toczenie powierzchni czołowych

• toczenie powierzchni stożkowych

• wytaczanie

• toczenie gwintów

• toczenie powierzchni kształtowych

• wykańczanie powierzchni kształtowych

Toczenie powierzchni zewnętrznych walcowych następuje wówczas, gdy przedmiot wykonuje ruch obrotowy dookoła swej osi, a nóż przesuwa się równolegle do tej osi. Wartości parametrów obróbki zależą od wielu czynników, jak np. własności obrabianego materiału, odporności i konstrukcji narzędzia skrawającego, sposobu chłodzenia. Toczenie wzdłużne, podobnie zresztą jak i niektóre inne rodzaje toczenia, można przeprowadzać jako stopniowane lub nie stopniowane. Powstające w wyniku toczenia stopniowanego przedmioty mają na swej powierzchni wgłębienia, występy lub rowki.

Toczenie gwintów zarówno zewnętrznych, jak wewnętrznych przeprowadza się nożami kształtowymi.

Na tokarkach wykonuję się nie tylko obróbkę za pomocą noży tokarskich, lecz również za pomocą narzędzi typowych dla innych rodzajów obróbki skrawaniem. Tak, więc na tokarkach można wiercić otwory, rozwiercać je rozwiertakami, gwintować otwory gwintownikami oraz nacinać gwinty zewnętrzne narzynkami.

4. Frezowanie

Proces ten polega na oddzielaniu warstwy materiału za pomocą obracającego się narzędzia frezu na obrabiarce zwanej frezarką. Ma on zastosowanie głównie do obróbki płaszczyzn, powierzchni kształtowych, rowków prostych i śrubowych oraz gwintów. Oprócz tego frezowanie stosuje się również do nacinania uzębień. Zależnie od kierunku ruchu posuwowego w stosunku do ruchu roboczego rozróżniamy frezowanie współbieżne i frezowanie przeciwbieżne. Jeżeli kierunek posuwu stołu jest zgodny z kierunkiem ruchu roboczego frezu, to taki proces nazywamy frezowaniem współbieżnym.

Podczas frezowania współbieżnego siły działające na przedmiot poddawany obróbce dociskają go do stołu frezarki. Frezy małe wykonywane są z jednego kawałka stali, frezy o większych wymiarach mogą mieć nalutowane zęby ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych. Do frezów wykonywanych z różnych gatunków materiałów lub składających się z kilku części zalicz się frezy składane, zgrzewane, z nakładkami i o ostrzach wymiennych.

5. Szlifowanie

Proces ten polega na „zebraniu” cienkiej warstwy obrabianego materiału przy pomocy kamienia szlifierskiego, lub papieru ściernego. Szlifowanie może być ręczne lub mechaniczne. Do szlifowania mechanicznego używamy szlifierek stołowych (zwykłych lub specjalistycznych) lub szlifierek oscylacyjnych (np. drewna). Najprostsze szlifierki zbudowane są tak, że na wirniku silnika elektrycznego zamocowana jest tarcza szlifierska.

6.Struganie

Proces strugania polega na usuwaniu naddatku na obróbkę ruchem prostoliniowym za pomocą narzędzia jednoostrzowego. Ruch roboczy w struganiu jest przerywany. Po okresie pracy następuje okres jałowy, podczas którego narzędzie wykonuje ruch powrotny do pozycji wyjściowej. Ze względu na kierunek ruchu roboczego rozróżnia się 3 rodzaje procesów strugania:

• struganie poprzeczne

• struganie wzdłużne

• struganie pionowe, czyli dłutowanie

Podczas strugania poprzecznego nóż wykonuje ruch roboczy, a przedmiot przesuwa się skokowo w kierunku poprzecznym do tego kierunku. Podczas strugania wzdłużnego przedmiot przesuwa się ruchem roboczym, a nóż strugarki wykonuje ruch posuwowy w kierunku poprzecznym do roboczego. Podczas strugania pionowego, czyli dłutowania, narzędzie wykonuje ruch roboczy w kierunku pionowym, a ruch posuwowy wykonuje przedmiot umieszczony na stole dłutownicy. Zarówno struganie jak i dłutowanie umożliwiają otrzymywanie przedmiotów o powierzchniach prostoliniowych. Do strugania stosuje się noże o budowie znacznie mocniejszej niż do toczenia. Prędkość ruchu jałowego jest w strugarkach znacznie większa od ruchu roboczego. Ma to na celu skrócenie czasu przeznaczonego na powrót noża do pozycji wyjściowej.

Wyróżnia się następujące sposoby obróbki skrawaniem:

1. Cięcie

Cięcie – proces, podczas której następuje rozdzielenie materiału. Podczas cięcia dużych i twardych przedmiotów temperatura ostrza tnącego rośnie na skutek sił tarcia, dlatego też należy schładzać je cieczą chłodzącą, która jednocześnie zmniejsza tarcie.

Maszyny:

- piły: - o ruchu obrotowym,

- o ruchu posuwisto-zwrotnym.

Narzędzia:

- brzeszczot taśmowy,

- brzeszczot tarczowy.

2. Wiercenie

Wiercenie - proces mający na celu wykonanie otworu w materiale za pomocą wiertła, które mocuje się w uchwytach lub w tulejach redukcyjnych wiertarki. Lżejsze typy wiertarek, wiertarki ręczne i wiertarki stołowe, używane są powszechnie w pracach ślusarskich. Do obróbki materiałów o większych gabarytach używa się wiertarek cięższych, z których najbardziej znane są wiertarki kolumnowe, współrzędnościowe, wielowrzecionowe.

Maszyny:

- wiertarki: - stołowa,

- kolumnowa.

Narzędzia:

- wiertła,

- wiertła widiowe,

- rozwiertaki.

3. Toczenie

Toczenie - proces służący do obróbki powierzchni walcowych, stożkowych, kulistych zarówno powierzchni zewnętrznych jak i wewnętrznych. Proces ten jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych sposobów obróbki skrawaniem powierzchni obrotowych. Polega on na oddzielaniu nożem tokarskim warstwy materiału z przedmiotu zamocowanego na tokarce.

Na tokarce można wykonać głównie następujące operacje:

- toczenie zewnętrznych powierzchni walcowych,

- toczenie rowków zewnętrznych i przecinanie,

- toczenie powierzchni stożkowych,

- wytaczanie,

- toczenie gwintów,

- toczenie powierzchni kształtowych,

- zwiększanie otworów,

- wiercenie otworów.

Maszyny: - tokarki.

Narzędzia: - noże tokarskie.

4. Frezowanie

Frezowanie - proces ten polega na oddzielaniu warstwy materiału za pomocą obracającego się frezu na obrabiarce zwanej frezarką. Ma on zastosowanie głównie w obróbce płaszczyzn, powierzchni kształtowych, rowków prostych i śrubowych, wpustów oraz wgłębień. Oprócz tego frezowanie stosuje się również do nacinania uzębień. Zależnie od kierunku ruchu posuwowego w stosunku do ruchu roboczego rozróżniamy frezowanie współbieżne i frezowanie przeciwbieżne.

Maszyny:- frezarki.

Narzędzia: - frezy( tarczowe, walcowe).

5.Struganie

Struganie – jest to obróbka dużych powierzchni płaskich. Proces ten usuwa naddatek materiału ruchem prostoliniowym za pomocą narzędzia jednoostrzowego. Ruch roboczy w struganiu jest przerywany. Po okresie pracy następuje okres jałowy, podczas którego narzędzie wykonuje ruch powrotny do pozycji wyjściowej.

Ze względu na kierunek ruchu roboczego rozróżnia się 3 rodzaje procesów strugania:

- struganie poprzeczne,

- struganie wzdłużne,

- struganie pionowe (dłutowanie).

Zarówno struganie jak i dłutowanie umożliwiają otrzymywanie przedmiotów o powierzchniach prostoliniowych. Do strugania stosuje się noże o budowie znacznie mocniejszej niż do toczenia. Prędkość ruchu jałowego jest w strugarkach znacznie większa od ruchu roboczego. Ma to na celu skrócenie czasu przeznaczonego na powrót noża do pozycji wyjściowej.

Maszyny: - strugarki.

Narzędzia: - noże strugarskie.

6. Szlifowanie

Szlifowanie - obróbka służąca do uzyskania dużej gładkości powierzchni i dokładności wymiarowej obrabianego materiału. Proces ten „zbiera” cienką warstwę obrabianego materiału przy pomocy kamienia szlifierskiego, lub papieru ściernego. Szlifowanie może być wykonywane ręcznie lub mechanicznie. Do szlifowania mechanicznego używamy szlifierek stołowych (zwykłych lub specjalistycznych), kątowych lub szlifierek oscylacyjnych (np. drewna).

Maszyny: - szlifierki.

Narzędzia: - ściernice szlifierskie,

- tarcze szlifierskie.