technologia budowy maszyn - strona główna wydziału simr ... · mechanizmów, podstawy...

Piotr Skawiński

Technologia budowy maszyn

Warszawa 2012

Politechnika Warszawska

Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Kierunek studiów "Edukacja techniczno informatyczna"

02-524 Warszawa, ul. Narbutta 84, tel 22 849 43 07, 22 234 83 48

ipbmvr.simr.pw.edu.pl/spin/, e-mail: [email protected]

Opiniodawca: prof. dr hab. inŜ. Jerzy Sobolewski

Projekt okładki: Norbert Skumiał, Stefan TOMASZEK

Projekt układu graficznego tekstu: Grzegorz LINKIEWICZ

Skład tekstu: Piotr SKAWIŃSKI

Publikacja bezpłatna, przeznaczona dla studentów kierunku

„Edukacja techniczno informatyczna”

Copyright © 2012 Politechnika Warszawska

Utwór w całości ani we fragmentach nie moŜe być powielany

ani rozpowszechniany za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych,

kopiujących, nagrywających i innych bez pisemnej zgody posiadacza praw

autorskich.

ISBN 83-89703-82-3

Druk i oprawa: STUDIO MULTIGRAF sp. z o.o.,

ul. Ołowiana 10, 85-461 Bydgoszcz

Strona 3333

Spis treści

1. Wstęp.................................................................. 7

2. Wprowadzenie.................................................... 9

2.1 Czym zajmuje się technologia budowy maszyn..............10 2.2 Miejsce technologii budowy maszyn w technicznym

przygotowaniu produkcji ................................................11 2.3 Proces produkcyjny .........................................................12

3. Proces technologiczny...................................... 13

3.1 Funkcja i struktura procesu technologicznego...............14 3.2 Rodzaje obróbki.............................................................. ..17 3.3 Dane wejściowe do procesu technologicznego.................19 3.4 Program produkcyjny...................................................... 20

4. . . . Dokumentacja technologiczna ......................... 23

4.1 Karta technologiczna...................................................... .24 4.2 Karta instrukcyjna...........................................................25 4.3 Instrukcja uzbrojenia obrabiarki................................... .26 4.4 Instrukcja obróbki cieplnej............................................ ..27 4.5 Instrukcja kontroli jakości...............................................28

5. Półfabrykaty..................................................... 29

5.1 Materiały hutnicze......................................................... ..30 5.2 Odlewy............................................................................ ..31 5.3 Odkuwki i wykroje........................................................ ...31 5.4 Tworzywa sztuczne........................................................ ..32 5.5 dobór półfabrykatu...........................................................32

6. Przygotowanie półfabrykatów do obróbki....... 33

6.1 Operacje pomocnicze..................................................... ...34

Strona 4444

7. Rodzaje obróbki............................................... 35

7.1 Obróbka zgrubna..............................................................36 7.2 Obróbka kształtująca...................................................... .36 7.3 Obróbka wykończeniowa................................................ .37 7.4 Obróbka bardzo dokładna................................................37

8. Struktura procesu technologicznego............... 39

8.1 Struktura procesu technologicznego…………………......40 8.2 Struktura operacji………………………………………… ..40 8.3 Operacje wstępne…………………………………………....41 8.4 Operacje wykonania bazy lub baz do dalszych operacji.41 8.5 Operacje obróbki zgrubnej…………………………… .......42 8.6 Operacje obróbki kształtującej………………………........42 8.7 Operacje obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej……...43 8.8 Operacje obróbki wykończeniowej …………………….....43 8.9.Operacje obróbki bardzo dokładnej…………………........44 8.10 Operacje kontroli jakości……………………………........44

9. Bazowanie........................................................ 45

9.1 Podział baz........................................................................46 9.2 Ustalenie, ustawienie……………….................................48

10. Naddatki na obróbkę...................................... 52

10.1 Naddatki całkowite i operacyjne………………………...53 10.2 Naddatki jednostronne i dwustronne………………… ..53 10.3 Określanie liczby niezbędnych operacji……………… .54

11. Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna..............56

11.1 Stopy Ŝelaza....................................................................57 11.2 WyŜarzanie………………….…………………………… ...57 11.3 Ulepszanie cieplne………………..…………………….....60 11.4 Hartowanie i odpuszczanie……………..……………......60 11.5 Nawęglanie……………………..…………………………..62 11.6 Ochrona przed nawęglaniem………………………….....63

Strona 5555

11.7 Azotowanie………………………………….………….......64 11.8 Węgloazotowanie………………………………………......65 11.9 Azotonasiarczanie………………………………………. ...65 11.10 Fosforanowanie……………………………………… ......66 11.11 Obróbka cieplna stopów miedzi…………….……….....66 11.12 Obróbka cieplna stopów aluminium…….………….....66 11.13 Obróbka cieplna stopów magnezu...............................68 12. Projektowanie procesu technologicznego części klasy wał maszynowy.......................... 69

12.1 Wymagania i technologiczność konstrukcji............. .....70 12.2 Ramowy proces wału stopniowanego bez O.C.......... ....70 12.3 Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego i

hartowanego (z usunięciem warstwy nawęglonej).......74 12.4 Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego i

hartowanego (zabezpieczenie pastą/miedzią)...............75 12.5 Ramowy proces wału stopniowanego hartowanego... ..76 12.6 Ramowy proces wału stopniowanego bardzo dokładnego……………………………………………….....77 12.7 Ramowy proces wału stopniowanego z otworem osiowym………………………….……………………….....78 13. Projektowanie procesu technologicznego części klasy tuleja i tarcza............................ . 79 13.1 Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z bazowaniem na otworze……………………………..... 80 13.2 Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z hartowaniem……………………………….. ....81 14. Projektowanie procesu technologicznego części klasy dźwignia..................................... 83 14.1 Wymagania i technologiczność konstrukcji……..… .....84 14.2 Ramowy proces technologiczny dźwigni jednostronnej………………………………… .....84 14.3 Ramowy proces technologiczny dźwigni dwustronnej…………………………………………….......85

Strona 6666

15. Projektowanie procesu technologicznego części klasy korpus.........................................87 15.1 Wymagania i technologiczność konstrukcji…………....88 15.2 Ramowy proces technologiczny korpusu jednolitego…………………………………………….….....88 15.3 Ramowy proces technologiczny korpusu dzielonego………………………………….………….…. ...89 16. Oprzyrządowanie technologiczne...................91 16.1 Ogólne wytyczne do konstruowania oprzyrządowania…………………………………….…. ....92 16.2 Elementy ustalające, oporowe, podporowe………….....93 16.3 Mechanizmy mocujące…………………………………. ...95 16.4 Elementy prowadzące i ustalające połoŜenie narzędzia………………………………………………... ....97 17. Uwagi końcowe...............................................99 17.1 Podsumowanie…………………………………………… 100 17.2 Literatura………………………………………………….100

Strona 7777

1 Wstęp

Materiały dydaktyczne do wykładu „Technologia budowy maszyn” zostały opracowane w ramach realizacji Programu Rozwojowego Politechniki Warszawskiej współfinansowanego przez Unię Europejską w Europejskiego Funduszu Społecznego „Program Operacyjny Kapitał Ludzki”. Adresowane są do studentów kierunku Edukacja techniczno-informatyczna na Wydziale Samochodów i Maszyn Roboczych.

Niniejsze materiały dydaktyczne stanowią uzupełnienie treści wykładu przedmiotu „Technologia budowy maszyn”. Wyczerpujące informacje dotyczące przedmiotu moŜna znaleźć w literaturze, której wykaz załączono w rozdziale 17.

Strona 8888

Strona 9999

2 Wprowadzenie

W tym rozdziale:

o Czym zajmuje się technologia budowy maszyn?

o Miejsce technologii budowy maszyn w technicznym przygotowaniu produkcji.

o Proces produkcyjny

Strona 10101010

2.1. Czym zajmuje się technologia budowy maszyn?

Technologią moŜna określić wiedzę o sposobach przetwarzania surowców i wytwarzania wyrobów. Technologia budowy Technologia budowy Technologia budowy Technologia budowy maszynmaszynmaszynmaszyn wg Wikipedii, to dziedzina wiedzy inŜynierskiej, część inŜynierii mechanicznejinŜynierii mechanicznejinŜynierii mechanicznejinŜynierii mechanicznej, zajmująca się metodami i technikami technikami technikami technikami wytwarzaniawytwarzaniawytwarzaniawytwarzania części maszyn i mechanizmów oraz środkami realizowania tych technik. Definicja ta wymaga jeszcze dodatkowego wyjaśnienia z uwagi na zaliczenie technologii budowy maszyn do części inŜynierii mechanicznej (występuje ponadto inŜynieria elektryczna, elektroniczna, energetyczna, itp.) InŜynieria ogólnie to wykorzystywanie wiedzy naukowej i technicznej do tworzenia konstrukcji maszyn, urządzeń i produktów. InŜynieria mechaniczna zajmuje się gromadzeniem wiedzę z zakresu projektowania, wytwarzania i eksploatacji maszyn. Do inŜynierii mechanicznej naleŜą: materiałoznawstwo, wytrzymałość, teoria maszyn i mechanizmów, podstawy konstrukcji maszyn, technologia budowy maszyn. Warto jeszcze zwrócić uwagę na bliŜsze zdefiniowanie technik wytwarzania. OtóŜ są to załoŜone przez projektanta sposoby wytwarzania przedmiotów związane z nadawaniem kształtów. Nadawanie kształtów przedmiotom moŜe odbywać się róŜnymi technikami wytwarzania jak np.: odlewanie, plastyczne kształtowanie, spajanie, obróbka skrawaniem, itd.

Strona 11111111

2.2. Miejsce technologii budowy maszyn w technicznym przygotowaniu produkcji

Techniczne przygotowanie produkcji jest częścią całego procesu przygotowania produkcji. W skład technicznego przygotowania produkcji wchodzi konstrukcyjne przygotowanie produkcji, technologiczne przygotowanie produkcji, organizacyjne przygotowanie produkcji, itp. W zakres technologicznego przygotowanie produkcji wchodzi:

• wybór postaci i właściwości materiałów wejściowych, • opracowanie procesu technologicznego, • dobór maszyn technologicznych i urządzeń, • dobór pomocy warsztatowych (przyrządy i uchwyty

przedmiotowe, narzędzia skrawające i pomiarowe), • określenie norm czasu pracy , • określenie norm zuŜycia materiałów, • określenie kwalifikacji wykonawców.

Wymienione wyŜej waŜniejsze elementy technologicznego przygotowania produkcji odnoszą się do procesu produkcyjnego jako zasadniczego procesu prowadzonego w firmie, zakładzie.

Strona 12121212

2.3. Proces produkcyjny

Proce produkcyjny naleŜy rozumieć jako całokształt działań, których zadaniem jest przekształcać materiały wejściowe i

surowce w wyroby gotowe. MoŜna teŜ powiedzieć, Ŝe są to

niezbędne działania podjęte do wytworzenia określonych wyrobów w danym zakładzie. Tak więc w skład procesu produkcyjnego wchodzą działania w obszarze zaopatrzenia materiałowego (surowce), zaopatrzenie w nośniki energii, prace administracyjno-biurowe, itp. Działania te wspierane są coraz częściej przez systemy komputerowe. Dotyczy to przede wszystkim planowania i zarządzania produkcją, w a szczególności kompleksowo rozumianego procesu technologicznego. Wymienić trzeba tu takie systemy jak CAP (Computer Aided Planing), CAPP (Computer Aided Process Planing) czy CAPP&C (Computer Aided Process Planing and Control. Zarządzanie, planowanie i sterowanie produkcją umoŜliwiają równieŜ systemy MRP II (Manufacturing Resource Planning), których rozbudowaną koncepcją są systemy ERP (Enterprise Resource Planning – planowanie zasobów przedsiębiorstwa) nazywane niekiedy zaawansowanym zarządzaniem zasobami. Systemy te zaliczane są do systemów informatycznych wspomagających zarządzanie przedsiębiorstwem lub grupą współpracujących z sobą przedsiębiorstw.

Strona 13131313

3 Proces technologiczny

W tym rozdziale:

o Funkcja i struktura procesu technologicznego

o Rodzaje obróbki

o Dane wejściowe do procesu technologicznego

o Program produkcyjny

Strona 14141414

3.1. Funkcja i struktura procesu technologicznego

Proces technologicznyProces technologicznyProces technologicznyProces technologiczny (w skrócie p.t.) to część procesu produkcyjnego związanego ze zmianą kształtu, wymiarów, jakości powierzchni i właściwości fizykochemicznych PO. Innymi słowy jest to stopniowe nadawanie kształtu, dokładności i właściwości uŜytkowych. Z powyŜszych sformułowań wynika funkcja procesu technologicznego jaką jest zmiana stanu początkowego materiału wejściowego (półfabrykatu) w stan końcowy przedmiotu obrabianego.

Proces technologiczny (p.t.) składa się z operacjioperacjioperacjioperacji, które mogą być realizowane w jednym bądź kilku zamocowaniach (rys.3.1.1) albo w jednej lub kilku pozycjach (rys.3.1.3).

Rys.3.1.1. Obróbka wału zamocowanego w uchwycie tokarskim w jednej operacji i w dwóch zamocowaniach: 1, 2, 3 …. 7

kolejne zabiegi

Strona 15151515

Rys. 3.1.2. Obróbka wału w dwóch operacjach (toczenie zgrubne i toczenie wykończeniowe) i dwóch zamocowaniach

Rys. 3.1.3. Obróbka zaworu w jednej operacji, jednym zamocowaniu i kilku pozycjach

Rys.3.1.4. Obróbka wału ustalonego w kłach w jednej operacji i kolejnych zabiegach 1 ÷ 3

Strona 16161616

OperacjaOperacjaOperacjaOperacja to część procesu technologicznego wykonana na jednym stanowisku roboczym przez pracownika na jednym przedmiocie bez przerwy na inną pracę.

ZabiegZabiegZabiegZabieg to część operacji wykonywany za pomocą tych samych narzędzi, nie zmienionych parametrach obróbki, zamocowaniu i pozycji. Zabieg moŜe być realizowany w kilku przejściach wynikających z podziału naddatku obróbkowego dla danego rodzaju obróbki np. w obróbce zgrubnej.

CzynnośćCzynnośćCzynnośćCzynność to część operacji lub zabiegu i związana jest z wykonaniem określonego zadania np. zamocowanie P.O (przedmiotu obrabianego),dosunięcie narzędzia, ustawienie na określony wymiar, włączenie maszyny, itp.

Ruch elemenRuch elemenRuch elemenRuch elementarnytarnytarnytarny to część czynności np. włączenie obrotów na tokarce, uchwycenie dźwigni sprzęgła i jej przestawienie, itp.

Omówione wyŜej elementy składowe tworzą strukturę procesu strukturę procesu strukturę procesu strukturę procesu technologicznego. technologicznego. technologicznego. technologicznego. MoŜna ja zapisać syntetycznie w następujący sposób:

- operacja (realizowana w n zamocowaniach, m pozycjach)

- zabieg (wykonywany w i przejściach)

- czynność

- ruch elementarny.

Strona 17171717

3.2. Rodzaje obróbki

W procesach technologicznych obowiązuje zasada stosowania poszczególnych rodzajów obróbki w oddzielnych operacjach. Rodzaje obróbki to: : : : • obróbka zgrubna • obróbka średniodokładna (kształtujaca) • obróbka wykończeniowa • obróbka bardzo dokładna

Celem obróbki zgrubnej jest maksymalna wydajność: duŜa głębokość skrawania, duŜy posuw. Oznacza to duŜe siły skrawania i wydzielanie duŜej ilości ciepła, czasami drgania. Jest to mało dokładna obróbka:14 kl. Dokładności, chropowatość: Ra = 10 – 40 µm, najczęściej Ra = 20µm. W zaleŜności od rodzaju materiału wejściowego obróbka zgrubna ma zapewnić usuniecie zewnętrznych warstw materiału np. na odlewach czy odkuwkach, zaś dla materiałów prętowych zapewnić pozostawienie moŜliwie równomiernego naddatku na dalszą obróbkę.

Obróbka kształtująca (półwykończeniowa) – słuŜy do kształtowania P.O., do nadania mu kształtu zgodnego z rysunkiem. Niewielkie naddatki pozostawia się na powierzchniach, które będą dalej obrabiane. Klasa dokładności 9 – 11, chropowatość Ra = 2,5 – 5 µm. W wielu przypadkach dla niektórych powierzchni jest to obróbka ostateczna. Obróbka wykończeniowa – ostateczne usunięcie pozostawionych naddatków z poprzednich obróbek. Prowadzi się tylko za pomocą niektórych sposobów obróbki: dokładne toczenie, frezowanie, wytaczanie, szlifowanie, przeciąganie, docieranie, gładzenie, dogładzanie. Klasa dokładności 5 – 8, chropowatość Ra = 0,63 µm.

Strona 18181818

Obróbkę bardzo dokładną stosuje się tylko do tych powierzchni dla których konstruktor Ŝąda wysokich klas dokładności (3 – 5 kl.) oraz minimalnych chropowatości Ra = 0,01 – 0,16 µm.

Strona 19191919

3.3. Dane wejściowe do procesu technologicznego

Dane wejściowe obejmują dość obszerną dokumentację konstrukcyjną wyrobu. Praktyka potwierdza, Ŝe im więcej informacji na temat opracowywanego wyrobu posiada technolog, tym dokładniej i optymalnie moŜna opracować proces technologiczny obróbki poszczególnych części jak i proces technologiczny montaŜu. W skład dokumentacji konstrukcyjnej wchodzą: • rys. ofertowy, • rys. złoŜeniowy wyrobu, • rys. złoŜeniowe zespołów, podzespołów, • rys. wykonawcze części, • warunki techniczne, • dokumentacja techniczno-ruchowa, • ewentualnie dokumentacja uzupełniająca jak np. schematy kinematyczne, elektryczne, hydrauliczne, itd.

Strona 20202020

3.4. Program produkcyjny

WyróŜnia się następujące rodzaje produkcji: • jednostkową, • małoseryjną, • seryjną, • wielkoseryjną, • masową.

Produkcja jednostkowaProdukcja jednostkowaProdukcja jednostkowaProdukcja jednostkowa charakteryzuje się wykonywaniem pojedynczych przedmiotów lub niewielką ich liczbą. W proces technologiczny angaŜowane są obrabiarki ogólnego przeznaczenia (uniwersalne), wykorzystuje się znormalizowane przyrządy (np. stoły obrotowe, podzielnice) i uchwyty obróbkowe (uchwyty tokarskie, tarcze tokarskie, imadła, łapy, itp.) oraz katalogowe narzędzia. Produkcja seryjnaProdukcja seryjnaProdukcja seryjnaProdukcja seryjna charakteryzuje się seriami zawierającymi określoną liczbę wyrobów, powtarzalnością serii. W tej produkcji wykorzystuje się oprócz obrabiarek uniwersalnych obrabiarki specjalizowane, specjalne oprzyrządowanie technologiczne wykonywane dla zabezpieczenia poszczególnych operacji i niekiedy narzędzia specjalne.

Produkcja masowaProdukcja masowaProdukcja masowaProdukcja masowa charakteryzuje się duŜą liczbą wyrobów produkowanych przez dłuŜszy czas w sposób ciągły. Masową produkcję z reguły wspierają specjalne obrabiarki przystosowane do obróbki tylko określonych detali np. tokarki do wałów korbowych o 4-ch wykorbieniach, obrabiarki zespołowe, linie obróbkowe, specjalne przyrządy i uchwyty jak i specjalne narzędzia. Stopień automatyzacji produkcji rośnie od produkcji jednostkowej (rzadko spotykana automatyzacja) ku masowej. Rozumieć tu naleŜy nie tylko automatyzację obrabiarek ale równieŜ oprzyrządowania jak i transportu miedzy stanowiskowego.

Strona 21212121

Stopień zaś szczegółowości dokumentacji technologicznej wrasta analogicznie jak automatyzacja produkcji. W produkcji jednostkowej wystarcza uproszczona dokumentacja technologiczna np. przewodniki warsztatowe, zaś w masowej wymaga się szczegółowej dokumentacji technologicznej z uwzględnieniem nie tylko zabiegów ale i czynności.

Strona 22222222

Strona 23232323

4 Dokumentacja technologiczna

W tym rozdziale:

o Karta technologiczna

o Karta instrukcyjna

o Instrukcja uzbrojenia obrabiarki

o Instrukcja obróbki cieplnej

o Instrukcja kontroli jakości

Strona 24242424

4.1. Karta technologiczna

Dokumentacja technologiczna powinna zawierać wszystkie dane niezbędne do zapewnienia prawidłowego przebiegu poszczególnych operacji. Zakres i szczegółowość dokumentacji technologicznej są funkcją: • rodzaju wyrobu, jego złoŜoności i przeznaczenia, • wielkości produkcji np. dla produkcji wielkoseryjnej dokumentacja musi być bardzo szczegółowa, dla jednostkowej, małoseryjnej – uproszczona (niekiedy z uwagi na trudną technologię wykonania sporządzić trzeba obszerniejszą), • doświadczenia pracowników. Dokumentacja technologiczna składa się z: • karty technologicznej, • karty instrukcyjnej (instrukcji obróbki), • karty kalkulacyjnej (czasy, koszty), • spisu pomocy warsztatowych

Karta technologicznaKarta technologicznaKarta technologicznaKarta technologiczna zawiera spis operacji, w tym wyszczególnienie wydziału i stanowiska np. wydział obróbki mechanicznej – stanowisko: tokarka kłowa, spis pomocy warsztatowych (oprzyrządowanie) oraz określenie czasu wykonania.

Strona 25252525

4.2. Karta instrukcyjna

Karta instrukcyjnaKarta instrukcyjnaKarta instrukcyjnaKarta instrukcyjna z z z zawiera rysunki i opis przebiegu operacji. Rysunek musi być wykonany w połoŜeniu obróbki z zaznaczonymi symbolami elementów ustalających, oporowych i mocujących. Powierzchnie obrabiane zaznacza się grubą linią, pozostałe linie konturu przedmiotu nie będące obrabianymi rysuje się linią cienką. Karta instrukcyjna określa: - stanowisko robocze, - liczbę i kolejność zabiegów, - liczbę przejść dla kaŜdego zabiegu, - warunki obróbki (przede wszystkim technologiczne parametry skrawania), - niezbędne pomoce warsztatowe (uchwyty, oprawki, narzędzia, sprawdziany).

Strona 26262626

4.3. Instrukcja uzbrojenia obrabiarki IIIInstrukcja uzbrojenia obrabiarkinstrukcja uzbrojenia obrabiarkinstrukcja uzbrojenia obrabiarkinstrukcja uzbrojenia obrabiarki –––– sporządza się ją dla obrabiarek, stanowiących duŜą trudność w uzbrojeniu np. automaty i półautomaty tokarskie, tok. WielonoŜowe, centra obróbkowe itd. Instrukcja określa kolejność narzędzi w głowicach rewolwerowych, magazynach narzędzi (jeśli takie są), podaje wartości nastaw liniowych i kątowych, przełoŜeń przekładni gitarowych, itp.

Strona 27272727

4.4. Instrukcja obróbki cieplnej

Instrukcja obróbki cieplnejInstrukcja obróbki cieplnejInstrukcja obróbki cieplnejInstrukcja obróbki cieplnej –––– sporządza się w przypadku wymaganych szczegółowych warunków obróbki cieplnej. Nie wystarczy zatem ogólna informacja np. nawęglać na głębokość 0.8 mm i hartować do twardości 52±2 HRC. Instrukcja podaje np. rodzaj kosza i sposób układania P.O., temperaturę nawęglania, czas nawęglania, temperaturę hartowania, sposób, temperaturę odpuszczania, itp.

Strona 28282828

4.5. Instrukcja kontroli jakości

Instrukcja kontroli jakościInstrukcja kontroli jakościInstrukcja kontroli jakościInstrukcja kontroli jakości ---- sporządza się ją dla waŜniejszych operacji i dla operacji kontrolnych na końcu procesu. Instrukcja zawiera informację np. jakim przyrządem pomiarowym mierzyć, jakie zastosować końcówki pomiarowe, w jaki sposób prowadzić pomiar, w których miejscach i w jaki sposób sprawdzać odchyłki połoŜenia np. bicie promieniowe, itp.

Strona 29292929

5 Półfabrykaty

W tym rozdziale:

o Materiały hutnicze

o Odlewy

o Odkuwki

o Materiały spawane

o Półfabrykaty i wykroje z obróbki plastycznej na zimno

o Tworzywa sztuczne

o Spiekane proszki metali

Strona 30303030

5.1. Materiały hutnicze

Półfabrykat to niewykończony przedmiot pracy, z którego przez dalszą obróbkę wykonuje się daną część. Grupę materiałów hutniczych (obróbka plastyczna na gorąco) stanowią:

• pręty stalowe walcowane o średnicach 8 – 250 mm w klasach dokładności: Z – zwykłej, P – podwyŜszonej, W – wysokiej). Wg IT to 15-16 klasa.

• pręty stalowe walcowane płaskie o szerokości 12-150 mm i grubości 5 – 60 mm,

• pręty stalowe walcowane kwadratowe o wymiarach 8 – 180 mm.

Długości prętów to odcinki 3 – 6 m, które mogą być dostarczone przez hutę w stanie surowym lub obrobionym cieplnie. Materiały hutnicze otrzymane metoda obróbki plastycznej na zimno to m. inn.:

• pręty ciągnione (do 65 mm) IT 9 – 13 • druty (do 24 mm) IT 9 – 13 • pręty i druty płaskie szer. 4-100 mm i gr. 1,6-32 mm IT

11-13, • pręty kwadratowe (5-60 mm) IT 11-13 • druty kwadratowe (2-16 mm) IT 11-13 • pręty (6-60mm) i druty (3-16 mm) sześciokątne. IT 11-

13 Długości 2 – 6 m. Mogą być szlifowane (nawet polerowane). Pręty łuszczone – 20 – 155 mm, IT 11-16 (mogą być nagniatane). Materiałami hutniczymi wykorzystywanymi w budowie maszyn są teŜ:

• rury bez szwu – 20 – 200 mm • rury ze szwem - 10 – 63,5 mm • blachy (walcowane najczęściej na gorąco – arkusze);

gr.5 – 40 mm

Strona 31313131

5.2. Odlewy Inną liczna grupę materiałów wejściowych zwłaszcza w produkcji seryjnej stanowią odlewy [7]:

• odlewy w formach piaskowych z formowaniem ręcznym,

• odlewy w formach piaskowych z formowaniem maszynowym,

• kokilowe, • otrzymywane metodą odśrodkową, • otrzymywane metodą traconego wosku.

Istnieje 16 klas tolerancji odlewów CT1÷CT16, których tolerancje zaleŜą od tzw. wymiaru podstawowego surowego odlewu – wymiaru surowego odlewu przed obróbka skrawaniem. NiezaleŜnie od klas istnieje 10 stopni naddatków na obróbkę, oznaczonych literami od A do K. Dla Ŝeliw przyjmuje się stopnie naddatków od D÷H.

5.3. Odkuwki i wykroje W budowie maszyn wykorzystuje się równieŜ odkuwki swobodne [6], typowe dla produkcji jednostkowej jak:

• wały, • kostki, • krąŜki, • płyty, • tarcze, • tuleje, • cylindry, • odkuwki odsadzane

oraz matrycowe (foremnikowe) charakterystyczne dla produkcji seryjnych w szczególności w produkcji masowej. Odkuwki matrycowe [6] wykonuje się w klasach dokładności:

• F (dawnej zwykłej Z), • E (dawnej podwyŜszonej P),

Wybór klasy dokładności zaleŜny jest od wymagań określonych warunkami technicznymi, konstrukcyjnymi i funkcjonalnymi.

Strona 32323232

Oprócz odkuwek kolejnymi materiałami wejściowymi są wykroje [6]. Przyjęto, iŜ grubość wykroju z uwagi na siły wykrawania a zatem na wybór pras i konstrukcję wykrojnika nie powinna przekraczać 15 mm. Narzędziami słuŜącymi do otrzymywania wykrojów są wykrojniki. Półfabrykaty do procesu technologicznego moŜna teŜ przygotowywać:

• wycinaniem za pomocą obróbki wiórowej (produkcja jednostkowa i małoseryjna),

• metodami termicznymi, • za pomocą noŜyc (gilotyn).

Materiałami wejściowymi do procesu technologicznego mogą być półfabrykaty otrzymane metodami obróbki plastycznej na zimno jak:

• tłoczenie, • ciągnienie, • wyciskanie, • prasowanie, • wyoblanie.

5.4. Tworzywa sztuczne

DuŜą grupę materiałów wejściowych stanowią tworzywa sztuczne, które otrzymuje się metodami:

• prasowania, • tłoczenia, • wtryskiwania, • rozdmuchiwania, • obtryskiwania.

5.5. Dobór półfabrykatu

Podsumowując, czynnikami wpływającymi na dobór półfabrykatu są:

• wielkość produkcji, • kształt przedmiotu, • materiał przedmiotu, • zalecenia określone warunkami technicznymi (WT).

Strona 33333333

6 Przygotowanie półfabrykatów do obróbki

W tym rozdziale:

o Operacje pomocnicze

o Przecinanie

o Prostowanie

o WyŜarzanie

o Nakiełkowanie

Strona 34343434

6.1. Operacje pomocnicze Wyroby hutnicze jak pręty walcowane, ciągnione, kształtowniki, blachy przygotowuje się do obróbki:

• przecinaniem: • na piłach: ramowych, tarczowych, taśmowych, • na tokarkach ( do 180 mm, szer. Do 6 mm), • ściernicami (przecinakami), • bezodpadowym: noŜyce i przecinanie udarowe. • metodami termicznymi: cięcie acetylenowo-

tlenowe, plazmowe (skoncentrowany łuk elektryczny), laserowe (cięcie z utlenianiem, stapianiem i odparowywaniem – materiały stalowe o grubości do ok. 30 mm).

• strumieniem wody (materiały metalowe i niemetalowe)

• struną (najczęściej materiały niemetalowe jak półprzewodniki, ceramika).

Zniekształcone półfabrykaty wskutek nieprawidłowego transportu, składowania czy teŜ przemieszczania moŜna prostować:

• na prostarkach, • na prasach.

Kolejnym etapem przygotowania materiałów wejściowych (części osiowo-symetryczne) do procesu technologicznego to wykonanie nakiełków. WyróŜnia się:

• nakiełki zwykłe (odmiana A), • chronione (odmiana B), • łukowe (odmiana R).

Blachy, kształtowniki, rury przygotowuje się obróbką stumieniowo-ścierną na sucho (piasek) i na mokro (elektokorund, SiC). Piaskowanie i śrutowanie stosuje się równieŜ dla odlewów i odkuwek. Zabiegi wstępnej obróbki cieplnej jak wyŜarzanie stosuje się dla odlewów, zaś dla odkuwek wyŜarzanie zmiękczające.

Strona 35353535

7 Rodzaje obróbki

W tym rozdziale:

o Obróbka zgrubna

o Obróbka kształtująca

o Obróbka dokładna

o Obróbka bardzo dokładna

Strona 36363636

7.1. Obróbka zgrubna Zadaniem obróbki zgrubnej jest usuniecie zewnętrznej warstwy materiału. Celem zaś jest maksymalna wydajność obróbki co wiąŜe się z przyjęciem duŜych głębokości skrawania i duŜych posuwów a w ślad za tym obwodowej prędkości skrawania odnoszącej się do okresu trwałości ostrza i jednocześnie będącej funkcją ustalonych wcześniej technologicznych parametrów skrawania (g – głębokość skrawania, p - posuw). Przyjęcie duŜych wartości technologicznych parametrów skrawania w tym głębokości i posuwu oznacza duŜą siłę skrawania w układzie OUPN (obrabiarka-uchwyt-przedmiot-narzędzie) jak teŜ wywiązywanie się duŜej ilości ciepła w strefie skrawania. DuŜe technologiczne parametry skrawania i niesztywność układu OUPN moŜe być powodem powstania drgań wymuszonych uniemoŜliwiających bądź utrudniających obróbkę. Dokładność obróbki zgrubnej zwykle wiąŜe się z 14 klasą dokładności, zaś chropowatość jest w granicach Ra = 10-40 µm.

7.2. Obróbka kształtująca

Obróbka kształtująca (średniodokładna) ma zapewnić uzyskanie kształtu przedmiotu zgodnego z rysunkiem konstrukcyjnym. Niektóre powierzchnie mogą być obrobione na gotowo, inne zaś muszą posiadać naddatek na obróbkę wykończeniową (dokładną). Z racji mniejszych głębokości skrawania i posuwów, przy określonym okresie trwałości ostrza, prędkość skrawania jest znacznie większa niŜ w obróbce zgrubnej. Większa prędkość skrawania korzystnie wpływa na chropowatość powierzchni obrobionej. Siły w układzie OUPN są znacznie mniejsze z racji mniejszych technologicznych parametrów skrawania, przede wszystkim głębokości skrawania i posuwu. Obróbka kształtująca pozwala uzyskać przedział 9-11 klasy dokładności, zaś chropowatości w zakresie od 2.5 do 5 mikrometrów (Ra).

Strona 37373737

7.3. Obróbka wykończeniowa

Obróbka wykończeniowa (dokładna) to ostateczne usunięcie naddatku z poprzednich obróbek. Obróbkę wykończeniową prowadzi się za pomocą takich sposobów obróbki jak: toczenie dokładne, frezowanie dokładne, dokładne wytaczanie, szlifowanie, przeciąganie, docieranie, gładzenie i dogładzanie. W tej obróbce stosowane są bardzo małe głębokości skrawania i posuwy, co przy określonym okresie trwałości ostrza przekłada się na wysoką prędkość skrawania. Jest ona znacznie większa niŜ w obróbce kształtującej. Większa prędkość skrawania korzystnie wpływa na chropowatość powierzchni obrobionej. Siły skrawania w układzie OUPN są małe z racji niewielkich technologicznych parametrów skrawania, przede wszystkim głębokości skrawania i posuwu. Obróbka wykończeniowa pozwala uzyskać przedział 5 – 8 klasy dokładności, zaś chropowatości w zakresie od 0.32 do 1.25 mikrometrów (Ra).

7.4. Obróbka bardzo dokładna

Obróbkę bardzo dokładną stosuje się tylko dla powierzchni, dla których konieczne jest ze względów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych uzyskanie wysokich klas dokładności od 3 do 5 klasy. Tak wysokim klasom dokładności zwykle towarzyszą niskie chropowatości powierzchni: Ra = 0.01 do 0.16 mikrometra. Małe siły skrawania w układzie OUPN nie wprowadzają zauwaŜalnych odkształceń przedmiotu obrabianego, zaś z racji niewielkich technologicznych parametrów skrawania, przede wszystkim głębokości skrawania i posuwu co przy określonym okresie trwałości ostrza umoŜliwia prowadzenie obróbki z wysokimi prędkościami skrawania rzędu od kilkuset m/min.

Strona 38383838

Strona 39393939

8 Struktura procesu technologicznego

W tym rozdziale:

o Struktura procesu technologicznego

o Struktura operacji

o Operacje wstępne

o Operacje wykonania bazy lub baz do dalszych operacji

o Operacje obróbki zgrubnej

o Operacje obróbki kształtującej

o Operacje obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej

o Operacje obróbki wykończeniowej

o Operacje obróbki bardzo dokładnej

o Operacje kontroli jakości

Strona 40404040

8.1. Struktura procesu technologicznego

Struktura procesu technologicznego jest to określona kolejność poszczególnych operacji. Charakteryzuje ją:

- nieciągłość procesu - stopniowe nadawanie kształtu, dokładności

wykonania oraz właściwości poszczególnym powierzchniom. Nieciągłość procesu technologicznego wynika z faktu, iŜ

składa się on z róŜnych operacji wykorzystujących róŜne sposoby (toczenie, frezowanie, itd.) i rodzaje obróbki (np. obróbka zgrubna, kształtująca, itd.). Ponadto istnienie w procesie technologicznym obróbki cieplej lub cieplno-chemicznej powoduje, iŜ z racji specyfiki tej obróbki wykorzystującej odmienne urządzenia (piece, generatory, prasy hartownicze, itd.), operacje te prowadzi się w wyodrębnionych miejscach hali bądź oddzielnych specjalnie przygotowanych do tych operacji wydziałach produkcyjnych. Specyfika obróbki cieplnej, rozwój metod i sposobów obróbki cieplno-chemicznej, jej znaczący wpływ na jakość wyrobu spowodował powstanie oddzielnych wyspecjalizowanych firm pozostających w więzach kooperacyjnych z producentami części maszyn. Fakt ten moŜna zaliczyć do czynników wiąŜących się z nieciągłością procesu technologicznego.

8.2. Struktura operacji

Operacje procesu technologicznego składają się z zabiegów. DąŜąc do uzyskania jak najmniejszego czasu jednostkowego w procesie technologicznym moŜe wystąpić koncentracja zabiegów lub operacji. RozróŜnia się koncentrację:

- technologiczną, która polega na jednoczesnej obróbce kilku powierzchni. Przykładem koncentracji technologicznej jest obróbka na tokarkach wielonoŜowych, obrabiarkach zespołowych czy teŜ wykorzystywanie specjalnych narzędzi np. rozwiertaków stopniowych, czy teŜ specjalnych oprawek na

Strona 41414141

tokarkach rewolwerowych umoŜliwiających zamocowanie kilku noŜy realizujących jednoczesną obróbkę kilku powierzchni.

- mechaniczną, gdzie specjalne oprzyrządowanie umoŜliwia zastąpienie kilku zamocowań jednym zamocowaniem, przy czym obróbka musi być prowadzona w kilku pozycjach. Koncentracja mechaniczna pozwala skrócić czasy pomocnicze.

- organizacyjną, wiąŜącą się z uproszczeniem prac związanych z organizacją produkcji przy załoŜeniu, iŜ proces technologiczny pozostanie bez zmiany. Najczęściej koncentrację organizacyjną stosuje się w produkcji jednostkowej i małoseryjnej. Przykładem koncentracji organizacyjnej moŜe być realizacja obróbki w elastycznych systemach produkcyjnych zamiast na obrabiarkach uniwersalnych.

8.3. Operacje wstępne

Operacje wstępne nie zawsze występuje w procesie technologicznym. Najczęściej dotyczą one przygotowywania materiałów hutniczych (prętowych) jak prostowanie, przecinanie, nakiełkowanie. Dla surówek/półfabrykatów wykonywanych z róŜnych materiałów konstrukcyjnych operacjami wstępnymi mogą być operacje łączenia róŜnymi metodami technologicznymi jak spawanie, lutowanie, klejenie. Sposoby prowadzenia operacji wstępnych zostały omówione rozdziale 6.

8.4. Operacje wykonanie bazy lub baz do dalszych operacji

Operacje te są nieodzowną częścią struktury procesu technologicznego. W procesach technologicznych części osiowo-symetrycznych jak np. wały maszynowe, operacją taką jest najczęściej nakiełkowanie. Nakiełki stanowią bazę technologiczną wykorzystywaną w całym procesie

Strona 42424242

technologicznym. Dla części klasy korpus, dźwignia, tuleja, tarcza, części płaskich, obrabia się jedną lub więcej powierzchni lub powierzchni i otworów tak, by stanowiły one bazę do obróbki przez cały proces technologiczny. W szczególności w częściach klasy korpus przyjmuje się powierzchnię nieobrobioną jako bazę pomocniczą i wychodząc z tej bazy, prowadzi się obróbkę bazy zasadniczej, a więc bazy do dalszych operacji. Operację wykonania bazy zawsze występują na początku procesu technologicznego, tuŜ po operacjach wstępnych, o ile takie występują.

8.5. Operacje obróbki zgrubnej Mając przygotowaną bazę obróbkową prowadzi się operacje

obróbki zgrubnej. Operacje obróbki zgrubnej wymagają zapewnienia sztywności układowi OUPN niezaleŜnie od sposobu obróbki (toczenie, frezowanie, itd.), a więc dobór odpowiedniej maszyny technologicznej i oprzyrządowania i narzędzi. Istotnym jest dobór technologicznych parametrów skrawania i strategii obróbki tak, by zapewnić maksymalną wydajność obróbki przy zminimalizowaniu czasu i kosztu operacji. Szczegóły obróbki zgrubnej omówiono w rozdziale 6.

8.6. Operacje obróbki kształtującej

Obróbka kształtująca występuje jako kolejna operacja w procesie technologicznym. W wielu przypadkach, w zaleŜności od wymagań określonych w dokumentacji konstrukcyjnej części, moŜe być ona końcową operacją obróbki danej powierzchni. JednakŜe najczęściej stanowi operację pośrednią między operacją zgrubną a wykończeniową. Nie jest poprawnym rozwiązaniem prowadzenie obróbki wykończeniowej bezpośrednio po obróbce zgrubnej. WiąŜe się to, z uwagi na podział naddatku w obu obróbkach, z niemoŜliwością usunięcia wadliwej warstwy wierzchniej powstającej w wyniku obróbki zgrubnej.

Strona 43434343

8.7. Operacje obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej

W procesie technologicznym bardzo waŜną rolę spełniają operacje obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej, których wybór zaleŜny jest od gatunku stali, a przede wszystkim od zawartości węgla w stopie. Stalowe materiały konstrukcyjne dzieli się na materiały do ulepszania cieplnego i do nawęglania. Wybór materiału zaleŜy od Ŝądanych cech uŜytkowych części (detalu), co na poziomie procesu technologicznego przekłada się na odpowiedni sposób prowadzenia obróbki cieplnej. Oddziaływania termiczne jakim poddany jest w procesie obróbki detal powodują odkształcenia przedmiotu. Błędy te moŜna zminimalizować lub usunąć za pomocą obróbki wykończeniowej. Przed prowadzeniem obróbki wykończeniowej konieczne jest wprowadzenie operacji pomocniczej jaką jest operacja poprawienia bazy.

8.8. Operacje obróbki wykończeniowej

Operacje te najczęściej kończą proces technologiczny, jeśli wymagana klasa dokładności wykonania nie obliguje do prowadzenia obróbki bardzo dokładnej. Najczęściej występującymi operacjami technologicznymi będą operacje szlifowania, choć z racji rozwoju materiałów stosowanych na ostrza skrawające, konstrukcji i nowych moŜliwości obrabiarek skrawających, są one zastępowane dokładną obróbką toczeniem, frezowaniem.

Strona 44444444

8.9. Operacje obróbki bardzo dokładnej

Występują tylko, kiedy wymagana jest wysoka klasa dokładności obrabianej powierzchni, z reguły dla 3 -5 klasy. Operacje obróbki bardzo dokładnej wymagają przede wszystkim odpowiednich maszyn technologicznych, których charakterystyki techniczne pozwalają na uzyskanie Ŝądanej klasy dokładności wykonania. Oczywistym jest zastosowanie właściwych dla tego procesu narzędzi, np. ściernic i oprzyrządowania technologicznego. Obróbką bardzo dokładną nie są operacje związane z docieraniem, gładzeniem, polerowaniem, których zadaniem jest przede wszystkim zmniejszenie chropowatości i zwiększenie powierzchni nośnej.

8.10. Operacje kontroli jakości Operacje kontroli jakości prowadzi się w wydzielonych

miejscach bądź pomieszczeniach na podstawie karty instrukcyjnej kontroli jakości specyfikującej narzędzia pomiarowe i sposób pomiaru. Wynikiem kontroli jest raport pomiarowy sporządzany przez osobę prowadzącą pomiary, zaś automatycznie generowany w przypadku komputerowo sterowanych współrzędnościowych maszyn pomiarowych.

Strona 45454545

9 Bazowanie

W tym rozdziale:

o Podział baz

o Ustalenie i ustawienie

Strona 46464646

9.1. Podział baz Baza jest to element przedmiotu obrabianego (P.O.) – punkt,

linia lub powierzchnia – względem którego określono połoŜenie innego elementu przedmiotu obrabianego.

Bazy

Konstrukcyjne Produkcyjne [ właściwe zastępcze]

Technologiczne Kontrolne

MontaŜowe Obróbkowe

[ wyjściowe do 1- wszej i dalszych operacji]

Stykowe Nastawcze SprzęŜone

Rys. 9.1.1. Podział baz

Baza konstrukcyjna jest elementem przedmiotu i przyjmowana jest w procesie konstruowania, względem którego wyznacza się połoŜenie innego elementu tego przedmiotu. Baza konstrukcyjna jest podstawą wymiarowania.

Bazą produkcyjną jest element przedmiotu obrabianego przyjmowany w procesie produkcyjnym do określenia połoŜenia przedmiotu w przestrzeni roboczej maszyny technologicznej. Baza produkcyjna moŜe być właściwa lub zastępcza. Jeśli baza produkcyjna pokrywa się z bazą konstrukcyjną, to taką bazę nazywa się właściwą (rys.91.a i b), jeśli zaś baza produkcyjna nie pokrywa się z bazą konstrukcyjną (wymiarową) wtedy taka baza nazywa się bazą niewłaściwą (rys.9.1c). W procesie technologicznym naleŜy dąŜyć do przyjmowania baz właściwych. Unika się wtedy

Strona 47474747

wyznaczania wartości wymiaru wynikowego (rys.9.12.c), co wiąŜe się z zawęŜeniem tolerancji jego wykonania (wymiar C), a więc równieŜ ze wzrostem kosztu operacji/zabiegu.

Rys. 9.1.2. Bazy właściwe (a, b) i zastępcza (c)

Baza kontrolna jest elementem przedmiotu obrabianego względem którego dokonuje się pomiaru przedmiotu przy jego obróbce lub w końcowej kontroli.

Baza technologiczna jest bazą słuŜącą do określenia połoŜenia innego elementu przedmiotu (linii, punktu lub powierzchni) w operacji obróbki lub operacji montaŜu. Wynika stąd podział na bazy obróbkowe i montaŜowe.

Baza obróbkowa jest elementem przedmiotu obrabianego przyjętym do określenia połoŜenia innego elementu przedmiotu (linii, punktu lub powierzchni) w operacji obróbki. Baza obróbkowa z racji, iŜ naleŜy do baz produkcyjnych moŜe być bazą obróbkową właściwą i niewłaściwą. Słuszniejsza wydaje się przypisanie określenia bazy obróbkowej jako właściwej lub niewłaściwej na tym poziomie klasyfikacji, a nie wiązanie tych cech z bazą produkcyjną. Bazy obróbkowe dzielą się na stykowe, nastawne lub sprzęŜone.

Baza montaŜowa określa połoŜenie części w stosunku do innych części w zespole.

Baza stykowa to baza, która styka się z odpowiednimi powierzchniami elementów ustalających uchwytu obróbkowego zapewniając właściwe ustalenie przedmiotu obrabianego.

Strona 48484848

Baza nastawcza umoŜliwia regulację połoŜenia przedmiotu względem obrabiarki i narzędzia przy ustalaniu jego połoŜenia w uchwycie obróbkowym.

Baza sprzęŜona jest bazą obróbkową powiązaną z innymi powierzchniami bezpośrednimi wymiarami i obrabianą wraz z nimi przy jednym ustawieniu przedmiotu obrabianego.

Bazy obróbkowe przyjmowane do obróbki w pierwszej operacji są zwykle powierzchniami surowymi i nigdy nie będące obrabianymi. Powierzchnia taka winna być równą, czystą, najdokładniej wykonaną surową powierzchnią przedmiotu obrabianego.

Bazy obróbkowe do dalszych operacji zwykle stanowią powierzchnie obrobione, niezmieniane w dalszej części procesu i powinny pokrywać się z bazami konstrukcyjnymi.

9.2. Ustalenie i ustawienie Ustalenie jest to nadanie przedmiotowi określonego połoŜenia

w kierunkach mających wpływ na wynik obróbki. Ustalenie moŜna teŜ zdefiniować jako odebranie tych stopni swobody, które maja wpływ na wynik obróbki. Na rys. 9.2.1.a pokazano przedmiot (kostkę) połoŜoną na stole obrabiarki. PołoŜenie to odbiera 3 stopnie swobody (przemieszczenie względem osi Z i obroty względem osi X i Y), gdzie odebranie przemieszczenia względem osi Z jednoznacznie definiuje połoŜenie przedmiotu względem narzędzia. Zaznaczone na rys. 9.2.1.a moŜliwe kierunki przemieszczeń nie mają wpływu na wymiar obrabiany (grubość kostki), jedynie niejednoznacznie mogą sytuować przedmiot na stole frezarki. Wykonanie rowka w kostce (rys.9.2.1.b) w określonym połoŜeniu od jednego z boków wymaga odebrania kolejnych 2 stopni swobody (obrotu względem osi Z i przemieszczenia względem osi Y). Nieodebranie stopnia swobody jakim jest przemieszczenie wzdłuŜ osi X, nie ma wpływu na połoŜenie frezowanego rowka, jedynie niejednoznacznie określa połoŜenie w tym kierunku względem narzędzia. Jeśli zaś wykonywany jest np. otwór, którego połoŜenie jest jednoznacznie określone względem

Strona 49494949

bocznych powierzchni kostki, koniecznym staje się odebranie kolejnego stopnia swobody jakim jest przemieszczenie wzdłuŜ osi X (rys.9.2.1.c). W ten sposób odebrano wszystkie (6) stopni swobody doprowadzając do ustawienia przedmiotu w przestrzeni roboczej względem obrabiarki i narzędzia.

Ustawienie jest to ustalenie oraz odebranie kolejnego stopnia swobody określające jednoznaczne połoŜenie przedmiotu w przestrzeni roboczej obrabiarki. Oznacza to odebranie wszystkich stopni swobody (rys.9.2.1.c).

Rys. 9.2.1. Ustalenie (a, b), ustawienie (c)

Ustalenie przedmiotu w uchwycie tokarskim (bez zaciśnięcia szczęk) odbiera mu 5 stopni swobody – pozostaje tylko obrót wokół osi toczenia przed zaciśnięciem szczęk (rys.9.2.2.a). Ustalenie jest tu równoznaczne z ustawieniem, gdzie ostni stopień swobody zostaje odebrany przez siły zamocowania. Analogiczna sytuacja występuje w przypadku ustalania przedmiotu na otworze na trzpieniu tokarskim z tuleją rozpręŜną.

Rys.9.2.2. Ustalenie: a) w uchwycie tokarskim, b)na trzpieniu rozpręŜnym

a) b)

Strona 50505050

Ustalenie przedmiotu obrabianego (wałka) w pryźmie odbiera mu 4 stopnie swobody, pozostaje obrót wokół osi i przemieszczenie wzdłuŜ pryzmy (rys.9.2.3). Te pozostałe 2 stopnie swobody nie będą mieć wpływu np. na wykonanie na wałku spłaszczenia operacją frezowania. JednakŜe w celu jednoznacznego ustawienia przedmiotu w pryźmie konieczne jest odebranie pozostałych stopni swobody. Rolę tę spełnią siły mocujące przedmiot.

Rys.9.2.3. Ustalenie w pryźmie

Rys.9.2.4. Ustalenie na otworach

Ustalenie na otworach wymaga zastosowania dwóch kołków: pełnego i ściętego. Kołek pełny odbiera 5 stopni swobody z wyjątkiem obrotu wokół jego osi. Aby jednoznacznie

Strona 51515151

wyznaczyć połoŜenie kątowe przedmiotu, naleŜy odebrać ten obrót, a więc szósty stopień swobody. SłuŜy do tego celu kołek ścięty, który odbierając obrót wokół osi Z nie odbiera powtórnie przemieszczenia wzdłuŜ osi Y.

Przestalenie jest to powtórne odebranie tych samych stopni swobody. Jeśliby zatem na rys. 9.2.1.c dorysować kolejny kołek ustalający stykający się z tą samą powierzchnią, oznaczałoby dwukrotne odebranie tego samego stopnia swobody, a więc przestalenie.

Zamocowanie - zapewnienie połoŜenie przedmiotowi obrabianemu zgodnie z ustawieniem (ustaleniem) i przeciwdziałanie siłom skrawania.

Strona 52525252

10 Naddatki na obróbkę

W tym rozdziale:

o Naddatki całkowite i operacyjne

o Naddatki jednostronne i dwustronne

o Określanie liczby niezbędnych operacji

Strona 53535353

10.1. Naddatki całkowite i operacyjne

W procesach technologicznych rozróŜnia się naddatki całkowite i operacyjne. Naddatek całkowity jest warstwą materiału usuwaną w czasie obróbki. Kompensuje on wszelkie błędy wymiarowe, błędy kształtu, wady powierzchniowe, które występują w kolejnych operacjach technologicznych, a spowodowane są błędami ustalenia, niedokładnością narzędzi i ich ustawieniem względem przedmiotu, niedokładnością oprzyrządowania i maszyn technologicznych. Naddatek całkowity moŜna teŜ określić jako róŜnicę wymiarową materiału wejściowego (półfabrykatu) i części wykonanej na gotowo. Rodzaje obróbki występujące w procesie technologicznym wymuszają podział całkowitego naddatku na naddatki operacyjne, a więc zaistnieje naddatek operacyjny na obróbkę zgrubną, kształtującą, wykończeniową i bardzo dokładną. Jego wartość jest róŜnicą wymiarową z dwóch kolejnych operacji.

10.2. Naddatek jednostronny i dwustronny

Naddatek jednostronny niekiedy nazywany jest naddatkiem niesymetrycznym. Teoretycznie jego wartość moŜna określić następująco:

gnj = Ta + Rza + Wa + Sa +ez

gdzie:

Ta – wartość tolerancji materiału dla poprzedniej operacji,

Rza – normatyw średniej wysokości chropowatości powierzchni dla poprzedniej operacji/zabiegu,

Wa – normatyw głębokości warstwy wadliwej dla poprzedniej operacji/zabiegu,

Strona 54545454

Sa – normatyw wypadkowego odchylenia przestrzennego wzajemnie związanych powierzchni wynikający z wykonania poprzedniej operacji/zabiegu,

ez – normatyw błędu ustalenia części w danej operacji/zabiegu wynikający z błędów ustalenia i zamocowania.

Naddatek dwustronny, czyli naddatek symetryczny najczęściej odnoszony jest do części osiowo-symetrycznych. Jego wartość określa związek:

gns = Ta + 2(Rza + Wa) + 2(Sa ±ez)

W praktyce technologicznej określenie wielkości naddatków nie jest zadaniem łatwym mając na uwadze jakość gotowej części, a jednocześnie zapewnienie jak najmniejszego zuŜycia materiału. Dla materiałów wejściowych takich jak odlewy i odkuwki przyjmuje się naddatki wg Polskich Norm. Dla materiałów hutniczych częstą praktyką jest opracowywanie własnych normatywów na naddatki zalecanych do stosowania w danym zakładzie (normatyw zakładowy). Szczególnej uwagi wymaga określenie naddatków w produkcji wielkoseryjnej, gdzie korzysta się z metod analityczno-obliczeniowych. W kaŜdym jednak przypadku bardzo waŜne jest doświadczenie technologa opracowującego proces technologiczny.

10.3. Określanie liczby niezbędnych operacji

W celu ułatwienia obliczenia liczby niezbędnych operacji/zabiegów, co wiąŜe się z podziałem naddatku całkowitego na naddatki operacyjne, moŜna posłuŜyć się następującą empiryczną zaleŜnością:

Ko = Tpf/T

gdzie:

Ko – wskaźnik wymaganego wzrostu dokładności,

Strona 55555555

Tpf – tolerancja materiału wejściowego (półfabrykatu),

T – tolerancja maksymalnego wymiaru gotowej części.

Jeśli:

Ko ≤ 10 – moŜna stosować 1 operację/zabieg,

10<Ko ≤ 50 – moŜna przyjąć 2 operacje/zabiegi,

Ko > 50 – zaleca się przyjąć 3 operacje/zabiegi.

Strona 56565656

11 Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna

W tym rozdziale:

o Stopy Ŝelaza

o WyŜarzanie

o Ulepszanie cieplne

o Hartowanie i odpuszczanie

o Nawęglanie

o Ochrona przed nawęglaniem

o Azotowanie

o Węgloazotowanie

o Azotonasiarczanie

o Fosforanowanie

o Obróbka cieplna stopów miedzi

o Obróbka cieplna stopów aluminium

o Obróbka cieplna stopów magnezu

Strona 57575757

11.1. Stopy Ŝelaza Stal jest stopem Ŝelaza z węglem o zawartości do 2% węgla.

Stal moŜe zawierać inne pierwiastki jak chrom, mangan, molibden, nikiel, itd., wpływające na jej własności mechaniczne. KaŜda stal podlega obróbce plastycznej w przeciwieństwie do staliwa, które jest stalą w postaci lanej, stosowaną na odlewy. W porównaniu ze stalą staliwo posiada strukturę gruboziarnistą co powoduje, iŜ ma gorsze własności mechaniczne. Staliwa podlegają obróbce cieplnej. Stop Ŝelaza z węglem powyŜej 2% zawartości węgla nazywany jest Ŝeliwem. Zawartość węgla w Ŝeliwach z reguły nie przekracza 4%. śeliwo ma niŜsze własności mechaniczne niŜ staliwo i nie jest materiałem plastycznym. śeliwo moŜna poddawać obróbce cieplnej.

Stale ze względu na skład chemiczny dzieli się na dwie zasadnicze grupy: stale węglowe i stale stopowe. W kaŜdej z tych grup występują stale konstrukcyjne, narzędziowe i o szczególnych własnościach. Omawiana dalej obróbka cieplna stali odnosić się będzie do stali konstrukcyjnych węglowych wyŜszej jakości i stali konstrukcyjnych stopowych do ulepszania cieplnego i do nawęglania.

11.2. WyŜarzanie WyŜarzania naleŜą do tzw. wstępnych zabiegów obróbki

cieplnej z racji prowadzenia ich przed rozpoczęciem obróbki mechanicznej. WyŜarzanie jest zabiegiem obróbki cieplnej polegającym na nagrzaniu materiału do określonej temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze przez określony czas, a następnie powolnym studzeniu z szybkością pozwalającą na otrzymanie struktury zbliŜonej do stanu równowagi. Sposób prowadzenia wyŜarzania zaleŜny jest celu jaki ma zostać osiągnięty i zawartości węgla w stali. Najczęściej stosowane wyŜarzania to: wyŜarzanie ujednoradniające, normalizujące, zupełne, zmiękczające, rekrystalizujące, odpręŜające, stabilizujące. Podstawą prowadzenia wszelkich zabiegów obróbki cieplnej jest wykres Ŝelazo-węgiel (rys.11.2.1).

Strona 58585858

Rys.11.2.1. Temperatury wyŜarzania na tle wykresu Ŝelazo-węgiel

WyŜarzanie ujednoradniające

WyŜarzanie to często jest nazywane wyŜarzaniem homogenizującym. Prowadzi się je w temperaturach powyŜej temperatury A1, A3 i Acm, czyli w zakresie 1000 – 1200 0C. Celem jest ujednorodnienie składu chemicznego. WyŜarzanie moŜe powodować odwęglenie powierzchni i rozrost ziaren.

Strona 59595959

Chłodzenie w powietrzu. Najczęściej prowadzi się w hutach przed walcowaniem wlewków staliwnych.

WyŜarzanie normalizujące

WyŜarzanie prowadzone w temperaturach 30 – 50 0C powyŜej Ac3 i Acm. Celem jest uzyskanie drobnoziarnistej struktury, a tym samym podwyŜszenie własności mechanicznych. Stosuje się w celu: uzyskania jednolitej struktury w całej objętości wyrobu (odkuwki), dla części hartowanych, które uległy duŜym odkształceniom, ujednorodnienie struktury w wyrobach spawanych, usunięcia pasmowości w wyrobach walcowanych. Chłodzenie w powietrzu.

WyŜarzanie zupełne

Prowadzi się w temperaturach 30 – 50 0C powyŜej Ac3 i Acm. Celem jest uzyskanie struktury zbliŜonej do stanu równowagi. Stosuje się głównie dla stali stopowych hartujących się przy chłodzeniu na powietrzu. WyŜarzanie to wymaga bardzo powolnego chłodzenia wraz z piecem.

WyŜarzanie zmiękczające

WyŜarzanie to występuje pod nazwą wyŜarzania sferoidyzującego. Prowadzi się w temperaturach bliskich Ac1. Celem jest uzyskanie niskiej twardości i obrabialności stali. Chłodzenie bardzo powolne w zakresie bliskim temperaturom A1. Stosuje się w celu obniŜenia twardości, zwiększenia plastyczności w szczególności przed obróbką plastyczną na zimno.

WyŜarzanie rekrystalizujące

WyŜarzanie prowadzi się powyŜej temperatury rekrystalizacji, a więc w temperaturach w zakresie 650 -700 0C. Celem jest przebudowa struktury ziaren w stali. WyŜarzanie stosuje się dla stali poddanych obróbce plastycznej na zimno, co oznacza powrót do własności mechanicznych sprzed zgniotu.

WyŜarzanie odpręŜające

WyŜarzanie prowadzi się w temperaturach poniŜej 650 0C. Wsad chłodzi się na wolnym powietrzu lub z piecem. Celem

Strona 60606060

jest usuniecie napręŜeń w wyrobie bez wprowadzania zmian w strukturze stali. WyŜarzanie prowadzi się dla materiałów po kuciu na gorąco, po spawaniu, po obróbce plastycznej na zimno, a takŜe po operacjach obróbki skrawaniem w szczególności po obróbce zgrubnej, która z racji duŜych sił skrawania wprowadza napręŜenia w warstwę wierzchnią.

WyŜarzanie stabilizujące

Jest to wyŜarzanie niskotemperaturowe gdyŜ prowadzi się je w temperaturach poniŜej 150 0C przez kilkanaście do kilkudziesięciu godzin, z chłodzeniem na wolnym powietrzu lub z piecem. Celem jest usunięcie napręŜeń własnych a takŜe usunięcie samorzutnych zmian strukturalnych i objętościowych. WyŜarzanie to stosuje się głównie do narzędzi pomiarowych i odpowiedzialnych części maszyn np. wrzeciona obrabiarek.

11.3. Ulepszanie cieplne Ulepszanie cieplne jest procesem hartowania połączonym z ze

średnim lub wysokim odpuszczaniem w celu uzyskania określonych własności mechanicznych. Ulepszanie cieplne prowadzi się dla stali do ulepszania cieplnego, a więc dla stali o zawartości węgla powyŜej 0.2%. Najczęściej przyjmuje się, Ŝe ulepszaniem cieplnym uzyskuje się twardość nieprzekraczającą 36 HRC. Jeśli przyjęto, określając własności mechaniczne części, iŜ nie przekracza ona tej wartości, ulepszanie cieplne zaleca się prowadzić na materiałach wejściowych przed rozpoczęciem obróbki skrawaniem. Gdy wymagana jest wyŜsza twardość np. 42 HRC, ulepszanie cieplne powinno prowadzić się przed obróbką wykończeniową.

11.4. Hartowanie i odpuszczanie Hartowanie stali (zawartość węgla powyŜej 0.2%) polega na

nagrzaniu wsadu do temperatury austenityzowania (rys.11.4.1), wygrzaniu w tej temperaturze, a następnie na szybkim chłodzeniu w celu uzyskania struktury martenzytycznej bądź bainitycznej. Bardzo waŜne jest dobranie właściwego ośrodka chłodzącego jak i sposobu

Strona 61616161

chłodzenia, a więc stosowania róŜnych szybkości chłodzenia w czasie przechodzenia od temperatury hartowania do niskich temperatur rzędu stu kilkudziesięciu stopni. Zbyt wolne chłodzenie powoduje wydzielanie się cementytu i uniemoŜliwia

Rys.14.4.1. Zakres temperatur hartowania stali (pole zacieniowane)

przemianę martenzytyczną, podczas gdy zbyt szybkie chłodzenie powoduje powstanie zbyt duŜych napręŜeń hartowniczych, które mogą doprowadzić do trwałych odkształceń lub pęknięć (rys.11.4.2). Hartowanie stosuje się w celu zwiększenia własności mechanicznych: twardości i wytrzymałości.

Strona 62626262

Rys.11.4.2. Pęknięcie zębnika wskutek błędów hartowniczych

Hartowanie jest zawsze powiązane z procesem odpuszczania. Celem odpuszczania jest poprawa ciągliwości i zmniejszenie kruchości kosztem zmniejszenia twardości. Nadto odpuszczanie zmniejsza napręŜenia hartownicze. Odpuszczanie to ponowne po hartowaniu nagrzanie wsadu do temperatury poniŜej Ac1, czyli poniŜej 650 0C. RozróŜnia się odpuszczanie wysokie (temp. 450 – 650 0C), które stosuje się dla stali konstrukcyjnych w celu uzyskania najlepszych własności wytrzymałościowych i plastycznych, średnie (temp. 250 – 450 0C) dla części maszyn które powinny charakteryzować się duŜą wartością Re i udarnością, oraz niskie (temp. 100 -250 0C) stosowane głównie dla narzędzi.

11.5. Nawęglanie Nawęglanie jest obróbką cieplno-chemiczną. Powoduje zmianę

składu chemicznego i struktury warstwy wierzchniej, tak by w procesie hartowania uzyskać twardą, odporną na ścieranie warstwę wierzchnią przy zachowaniu ciągliwości rdzenia. Zmiana składu chemicznego odbywa się na drodze dyfuzji. Temperatury nawęglania leŜą powyŜej krzywej Ac3 tj. 900 – 950 0C. Nawęgla się stale węglowe i stopowe o zawartości węgla poniŜej 0.2 – 0.25 %. Pierwiastki takie jak np. Cr, Ni,

Strona 63636363

Mn, Mo, Ti, W zwiększają hartowność stali i jednocześnie podnoszą własności plastyczne rdzenia. Nawęgla się na głębokość do 2.5 mm. Proces nawęglania prowadzi się w ośrodkach stałych (proszkach), kąpielach i gazach (np. gaz ziemny). Po procesie nawęglania, który trwa kilka godzin w zaleŜności od głębokości nawęglania ( np. przy głębokości 1- 1.1 mm do 5 godzin), prowadzi się operację hartowania uzyskując twardość warstwy wierzchniej rzędu 60 – 62 HRC. Obligatoryjnie prowadzone po hartowaniu operacje wysokiego odpuszczania zmniejszają nieco twardość warstwy wierzchniej. Nie zaleca się prowadzić hartowania z temperatury nawęglania. Konieczne jest obniŜenie temperatury wsadu do temperatury hartowania.

11.6. Ochrona przed nawęglaniem

Cechy uŜytkowe części wymagane przez konstruktora oznaczają, iŜ nie wszystkie powierzchnie muszą mieć wysoką twardość, np. gwinty. Oznacza to, Ŝe w procesie nawęglania powierzchnie te muszą być chronione przed dyfuzją węgla w warstwę wierzchnią. W praktyce technologicznej stosuje się następujące sposoby ochrony przed nawęglaniem:

• usunięcie warstwy nawęglonej. Polega ona na nawęgleniu wszystkich powierzchni i usunięciu warstwy nawęglonej z tych powierzchni, które maja pozostać miękkie. Oznacza to, Ŝe po procesie nawęglania i przestudzeniu wsadu, na wydziałach obróbki mechanicznej usuwa się warstwę nawęgloną. Warstwa nawęglona jeśli nie zostanie poddana procesowi hartowania jest miękka i dlatego moŜe być usunięta na drodze obróbki skrawaniem. Ten sposób stosuje się najczęściej w produkcji jednostkowej i małoseryjnej.

• powlekanie pastami ochronnymi. Powierzchnię chroniona przed nawęglaniem powleka się pastą za pomocą pędzla, natrysku lub przez

Strona 64646464

zanurzenie. W czasie nawęglania powłoka ta staje się szklista i mocno przylega do chronionej powierzchni. Po procesie nawęglania i hartowania usuwa się pastę przez rozpuszczenie w odpowiednich rozpuszczalnikach lub mechanicznie. Ochronę pastami stosuje się w produkcji mało- i średnioseryjnej.

• miedziowanie. Metodą galwaniczną nakłada się warstewkę miedzi o grubości kilku mikrometrów. Powierzchnie pokryte miedzią zostaną nienawęglone i niezahartowane. Pozostałe powierzchnie, które mają być zahartowane trzeba chronić przed miedziowaniem np. przez pokrywanie woskiem. Po procesie nawęglania i hartowania na drodze galwanicznej usuwa się miedź. Ten sposób ochrony najczęściej jest stosowany w produkcji średnio- i wielkoseryjnej.

11.7. Azotowanie Proces azotowania polega na nasycaniu w atmosferze

amoniaku, warstwy wierzchniej przedmiotu azotem w celu wytworzenia azotków Ŝelaza nadających bardzo wysoką twardość i odporność na ścieranie. Temperatura procesu to 500 - 550 0C. Niskotemperaturowy proces nie powoduje odkształceń przedmiotu, stąd po azotowaniu nie przewiduje się obróbki wykończeniowej. Jeśli zachodzi potrzeba uzyskania bardzo małej chropowatości na istotnych powierzchniach przedmiotu, prowadzi się tylko obróbki powierzchniowe jak np. docieranie, polerowanie. Twardość warstwy azotowanej mierzy się w skali Vickersa i moŜe osiągnąć 1200 HV dla stali konstrukcyjnych stopowych. Powierzchnie azotowane są odporne na korozję. Materiał do azotowania musi być wcześniej ulepszony cieplnie, a zatem tylko stale stopowe do ulepszania cieplnego mogą być poddane temu procesowi. Głębokości warstw azotowanych są rzędu dziesiątych części milimetra. Proce azotowania jest długotrwały i w zaleŜności od głębokości azotowania i materiału moŜe trwać nawet do 100 godzin.

Strona 65656565

11.8. Węgloazotowanie Węgloazotowanie nazywane często cyjanowaniem łączy dwa

procesy: nasycanie warstwy wierzchniej węglem i azotem. Celem jest wytworzenie warstwy wierzchniej o duŜej twardości i odporności na ścieranie, o znacznie lepszych cechach niŜ warstw nawęglanych. Atmosferę aktywną tworzy mieszanina gazów ziemnego lub propanu/butanu z amoniakiem. Temperatura procesu węgloazotowania jest niŜsza niŜ nawęglania i wynosi 820 – 860 0C, co sprzyja prowadzeniu hartowania bezpośrednio po nasycaniu, bez typowego dla nawęglania schładzania wsadu nawęglanego przed hartowaniem. Po procesie hartowania prowadzi się wysokie lub średnie odpuszczanie. Czas węgloazotowania to około 5 godzin przy średniej głębokości nasycanej warstwy od 0.5 do 1.5 mm. Oprócz wysokotemperaturowego procesu węgloazotowania występuje jeszcze niskotemperaturowy proces w zakresie 550 – 600 0C nazywany właśnie cyjanowaniem kąpielowym. Środowiskiem są węgloazotki sodu lub potasu. Głębokości warstw nasycanych to maksimum 0.05 mm, zaś czas prowadzenia operacji 15 – 30 min. Cyjanowanie stosuje się zwykle dla stali szybkotnących w celu zwiększenia twardości krawędzi skrawających.

11.9. Azotonasiarczanie Azotonasiarczanie albo inaczej siarkoazotowanie stosuje się w

celu wytworzenia warstwy wierzchniej o podwyŜszonej twardości i odpornej na zatarcie. Proces polegający na jednoczesnym nasycaniu azotem i siarką trwa od 0.5 – 1 godziny w temperaturze 560 – 570 0C. Głębokość warstwy maksimum 0.05 mm.

Strona 66666666

11.10. Fosforanowanie Fosforanowanie (fosfatyzowanie) jest procesem chemicznym

lub elektrochemicznym mającym na celu wytworzenie na powierzchni stali ochronnej matowo-szarej powłoki fosforanów. Proces prowadzony jest w środowisku gorących roztworów fosforanów i kwasu fosforowego. Powłoki te są antykorozyjne, zmniejszające współczynnik tarcia i odporne na działanie wysokich temperatur.

11.11. Obróbka cieplna stopów miedzi

Brąz aluminiowy - CuAl19Fe3. Hartowanie w temp. 950-1000 °C i odpuszczanie w temp. 300-600 °C. Brąz berylowy - CuBe2. Utwardzanie dyspersyjne składające się z przesycania z temperatury 720-760°C i starzenia w temperaturze 300-400°C. Brąz krzemowy - CuSi1. Brązy krzemowe poddawane są obróbce cieplnej polegającej na wyŜarzaniu rekrystalizującym. Brąz cynowy dwuskładnikowy - CuSn2. Długotrwałe wyŜarzanie ujednorodniając w ciągu 24h w temp. 700-750 °C Mosiądz - CuZn5. WyŜarzanie odpręŜające w temp.200-300°C Mosiądz - CuZn37. Mosiądz w znacznym stopniu umacnia się w wyniku zgniotu. Przy większych stopniach gniotu jest stosowane międzyoperacyjne wyŜarzanie rekrystalizujące w temp 500-580°C.

Mosiądz - CuZn43Mn4Pb3Fe. WyŜarzanie ujednoradniające przy temperaturze 650 -700 0C w ciągu 2 - 6 godzin.

Mosiądz - CuZn20. WyŜarzanie w temp. 500oC w atmosferze ochronnej CO2.

11.12. Obróbka cieplna stopów aluminium

Obróbka cieplna stopów aluminium, mająca na celu przede wszystkim podwyŜszenie ich wytrzymałości, polega na

Strona 67676767

utwardzaniu dyspersyjnym, tj. na kolejnym przeprowadzeniu operacji przesycania roztworu stałego i starzenia.

Przesycanie polega na nagrzaniu stopu do temperatury powyŜej granicznej rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu w celu zatrzymania rozpuszczonego składnika w roztworze stałym. W wyniku przesycania poprawiają się właściwości plastyczne natomiast zmniejsza się wytrzymałość i twardość.

Starzenie polega na nagrzaniu stopu uprzednio przesyconego do temperatury poniŜej granicznej rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i powolnym chłodzeniu. Starzenie powoduje poprawę właściwości wytrzymałościowych i twardości oraz pogorszenie plastyczności.

WyŜarzanie ujednorodniające przeprowadza się głównie w celu ujednorodnienia struktury, zwłaszcza odlewów. Polega ono na nagrzaniu stopu do temperatury, w której ma on strukturę roztworu stałego, wygrzaniu w tej temperaturze przez dłuŜszy okres czasu (2 ÷ 12 godzin) i następnie powolnym chłodzeniu.

WyŜarzanie zmiękczające ma na celu zmniejszenie twardości i polepszenie plastyczności stopu poprzez koagulację wydzielonych faz. W praktyce stopy aluminium w zaleŜności od składu wyŜarza się w temperaturze 320 ÷ 400°C przez 2 ÷ 3 godziny. Stopy wyŜarzone zmiękczająco mają niŜszą twardość i wytrzymałość niŜ stopy przesycone. Wysoka plastyczność stopów uzyskana w wyniku wyŜarzania ułatwia ich walcowanie, kucie i inne rodzaje przeróbki plastycznej na zimno.

WyŜarzanie rekrystalizujące przeprowadza się w celu usunięcia niektórych skutków zgniotu zwykle w temperaturze nieco wyŜszej od temperatury rekrystalizacji (300 ÷ 400°C). WyŜarzanie to przeprowadza się jako zabieg międzyoperacyjny w czasie obróbki plastycznej na zimno lub jako zabieg końcowy.

WyŜarzanie odpręŜające ma na celu usunięcie napręŜeń własnych, zwłaszcza w odlewach kokilowych. Temperatura

Strona 68686868

wyŜarzania wynosi, zaleŜnie od gatunku stopu, 200 ÷ 300°C. Po wyŜarzaniu stosowane jest powolne chłodzenie.

11.13. Obróbka cieplna stopów magnezu

Stopy magnezu, podobnie jak większość stopów aluminium, moŜna obrabiać cieplnie (przesycać i starzyć), gdyŜ rozpuszczalność głównych składników stopowych (aluminium, cynku i manganu) w magnezie jest ograniczona i zmniejsza się z obniŜeniem temperatury. Obróbka ta jednak tylko w niewielkim stopniu polepsza własności mechaniczne stopów i rzadko jest stosowana. Wyjątkiem są stopy odlewnicze, zawierające powyŜej 6% aluminium, które po obróbce cieplnej mają wytrzymałość o 40 ÷ 50% wyŜszą. Na przykład, stop GA8 w stanie surowym ma wytrzymałość na rozciąganie 150 MPa. Po przesyceniu w temperaturze w temperaturze 415°C (w czasie 20h, chłodzenie na powietrzu) starzeniu w temperaturze 175°C (w czasie 16 h) jego wytrzymałość wzrasta do 230 MPa. Z reguły natomiast odlewy ze stopów magnezu poddaje się wyŜarzaniu odpręŜającemu w temperaturze 200 ÷ 250°C.

Strona 69696969

12Projektowanie procesu technologicznego części klasy wał maszynowy

W tym rozdziale:

o Wymagania i technologiczność konstrukcji

o Ramowy proces wału stopniowanego bez O.C.

o Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego i hartowanego (z usunięciem warstwy nawęglonej)

o Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego i hartowanego (zabezpieczenie pastą/miedzią)

o Ramowy proces wału stopniowanego hartowanego

o Ramowy proces wału stopniowanego bardzo dokładnego

o Ramowy proces wału stopniowanego z otworem osiowym

Strona 70707070

12.1. Wymagania i technologiczność konstrukcji

Wymagania obróbkowe stawiane wałom maszynowym zdefiniowane są rysunkiem technicznym i warunkami technicznymi i dotyczą klasy dokładności, odchyłek kształtu i połoŜenia (przede wszystkim współosiowości czopów), oraz chropowatości powierzchni. Spotykane klasy dokładności to dzisiaj najczęściej szósta, a nawet piąta klasa. śądana najczęściej chropowatość waŜnych powierzchni jest z przedziału 0.32 – 0.16 µm, zaś dla bardzo dokładnych wałów nawet 0.04 – 0.01 µm .

Technologiczność konstrukcji musi być wzięta pod uwagę na etapie projektowania wału, zatem naleŜy uwzględnić:

• jeśli przewiduje się, iŜ materiałem wejściowym będzie materiał hutniczy (pręt walcowany) naleŜy zadbać by objętość usuwanego materiału była jak najmniejsza,

• swobodny dobieg i wybieg narzędzia dla powierzchni stoŜkowych,

• by przejścia między kolejnymi średnicami wykonać znormalizowanym narzędziem,

• jeśli jest to moŜliwe przyjąć jednakową szerokość rowków wpustowych,

• unikanie otworów osiowych powodujących utratę bazy technologicznej.

12.2. Ramowy proces wału stopniowanego bez obróbki cieplnej

Proces technologiczny przebiega według poniŜszego schematu:

1. Przecinanie materiału

2. Prostowanie (jeśli zachodzi taka potrzeba)

Strona 71717171

3. Nakiełkowanie

4. Obróbka zgrubna

5. Obróbka kształtująca

6. Obróbka powierzchni stoŜkowych i kształtowych

7. Frezowanie rowków wpustowych

8. Frezowanie wielowypustów

9. Wykonanie gwintów

10. Wykonanie otworów poprzecznych

11. Obróbka wykończeniowa

12. Obróbka bardzo dokładna

13. Kontrola jakości

14. Wykonanie otworu osiowego (jeśli jest na rysunku).

Schemat procesu bez obróbki cieplnej nie oznacza, Ŝe materiał nie został poddany obróbce cieplnej. Obróbki tej nie ma w procesie, gdyŜ została przeprowadzona w hucie na prętach walcowanych na Ŝyczenie zamawiającego, np. odbiorca zamówił stal walcowaną gatunku C45 o twardości 28-30 HRC. Ulepszanie cieplne nie przekracza zwykle twardości 36 HRC, zatem umoŜliwia bezproblemową obróbkę skrawaniem. Brak obróbki cieplnej wewnątrz procesu oznacza równieŜ brak deformacji termicznych. Na rysunkach 12.2.2 do 12.2.7 pokazano przykładowe wykonywanie wybranych operacji technologicznych. Typową, klasyczną obróbką wału na tokarkach jest ustalenie w kłach (rys.12.2.2). Moment obrotowy przenoszony jest przez zabierak czołowy, bądź zabierak chomontkowy (sercówkę) (rys.12.2.1.b). Ten ostatni stosuje się tylko w obróbkach kształtujących i wykończeniowych. Przy toczeniu wałów stosuje się teŜ inny sposób ustalenia: uchwyt tokarski i podparcie kłem konika (rys.12.2.3). Takie ustalenie uniemoŜliwia toczenie w jednym zamocowaniu całego wału.

Strona 72727272

Rys.12.2.1. Zabieraki: a)czołowy, b) chomontkowy

Rys. 12.2.2. Toczenie wału na tokarce sterowanej numerycznie

Rys.12.2.3. Toczenie wału w uchwycie tokarskim i podpartego kłem

a)

b)

Strona 73737373

Rys.12.2.4. Frezowanie rowka wpustowego

Rys.12.2.5. Frezowanie wielowypustu z zastosowaniem podzielnicy

Rys.12.2.6. Frezowanie obwiedniowe wielowypustu

Strona 74747474

Rys.12.2.7. Obróbka wykończeniowa (szlifowanie)

12.3. Ramowy proces wału stopniowanego, nawęglanego, hartowanego (z usunięciem warstwy nawęglonej)

Schemat procesu technologicznego przedstawia się następująco:


2. Prostowanie

3. Nakiełkowanie

4. Obróbka zgrubna

5. Obróbka kształtująca powierzchni, które będą nawęglane i hartowane

6. Nawęglanie

7. Obróbka kształtująca pozostałych powierzchni

8. Hartowanie i odpuszczanie

Strona 75757575

9. Prostowanie

10. Poprawianie nakiełków


12. Obróbka wykończeniowa bardzo dokładna

13. Kontrola jakości.

Usunięcie warstwy nawęglonej obróbką skrawaniem (toczenie) następuje w operacji 7 po wystudzeniu wsadu. Warstwa usuwana musi być większa niŜ głębokość nawęglania w celu jej całkowitego usunięcia. Po tej operacji następuje nagrzewanie wsadu do temperatury hartowania i hartowanie połączone z odpuszczaniem.

12.4. Ramowy proces wału stopniowanego, nawęglanego, hartowanego z ochroną powierzchni nawęglanych pastami lub miedziowaniem

Proces technologiczny przebiega według schematu:


2. Prostowanie

3. Nakiełkowanie

4. Obróbka zgrubna

5. Obróbka kształtująca powierzchni

6. Ochrona powierzchni nienawęglanych pastą lub miedziowaniem

7. Nawęglanie

Strona 76767676


9. Czyszczenie powierzchni chronionych (usunięcie past/miedzi)

10. Prostowanie





Proces ten nie wymaga przerywania procesu obróbki cieplno-chemicznej. Po procesie nawęglania i przestudzeniu w piecu do temperatury hartowania, rozpoczyna się szybkie schładzanie czyli hartowanie.

12.5. Ramowy proces wału stopniowanego hartowanego

Rzadko zdarza się ze względów wytrzymałościowych, by wał był hartowany na całej długości. Najczęściej hartowane są wybrane powierzchnie. NiŜej przedstawiono schemat procesu technologicznego wału wykonanego z materiału do ulepszania cieplnego.


2. Prostowanie

3. Nakiełkowanie

4. Obróbka zgrubna



7. Prostowanie



Strona 77777777



Jeśli hartowane są wybrane powierzchnie np. czopy pod łoŜyska, wtedy prowadzi się hartowanie indukcyjne, a w skrajnych przypadkach hartuje się płomieniowo nagrzewając palnikiem acetylenowo-tlenowym. Ten ostatni sposób nie jest polecany.

12.6. Ramowy proces wału stopniowanego bardzo dokładnego

Proces technologiczny wału bardzo dokładnego jakim moŜe być np. wrzeciono obrabiarki, śruba pociągowa, wymaga nie tylko bardzo dokładnych obróbek wykończeniowych, ale takŜe prowadzenia wyŜarzania odpręŜającego i stabilizującego. Nierzadko teŜ stosuje się dodatkowo obróbki podzerowe, które prowadzone są w ujemnych temperaturach.


2. Prostowanie

3. Nakiełkowanie

4. Obróbka zgrubna

5. WyŜarzanie odpręŜające


7. Stabilizowanie (w temp. 100 –160 st. przez kilka godzin)

8. Obróbka wykończeniowa wstępna

9. Stabilizowanie

10. Obróbka wykończeniowa ostateczna

11. Obróbka b. dokładna


Strona 78787878

12.7. Ramowy proces wału stopniowanego z otworem osiowym

Przez wykonanie otworu osiowego naleŜy rozumieć wykonanie otworu nieprzelotowego bądź przelotowego. Nakiełkowanie w operacji 3 potrzebne jest tylko do przeprowadzenia obróbki zgrubnej (toczenie zgrubne), po której zostanie wykonany otwór osiowy usuwający tym samym nakiełki. Po wykonaniu otworu osiowego 45 stopniowe sfazowania krawędzi otworów stanowić będą bazę technologiczną do dalszych operacji. Niekiedy w wykonanych otworach umieszcza się specjalne korki z nakiełkami by dalej prowadzić proces jak typowy wał ustalany w kłach. Proces przebiega według schematu:


2. Prostowanie

3. Nakiełkowanie

4. Obróbka zgrubna

5. Wykonanie otworu osiowego

6. Wykonanie baz obróbkowych do wykonania obróbki kształtującej


8. Obróbka pow. stoŜkowych i kształtowych

9. Frezowanie rowków wpustowych

10. Frezowanie wielowypustów

11. Wykonanie gwintów na zewnętrznych powierzchniach walcowych





Strona 79797979

13Projektowanie procesu technologicznego części klasy tuleja i tarcza

W tym rozdziale:

o Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z bazowaniem na otworze

o Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z hartowaniem

Strona 80808080

13.1. Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z bazowaniem na otworze

W tulejach wymaga się by otwór był wykonany współosiowo z zewnętrzną powierzchnią. NiŜej przedstawiono proces technologiczny, gdzie właśnie do obróbki powierzchni zewnętrznych wybrano otwór. MoŜe istnieć inne rozwiązanie, gdzie bazując na dokładnie wykonanej powierzchni zewnętrznej wykonuje się otwór osiowy. PoniŜszy schemat nie uwzględnia tego przypadku i dotyczy procesu bez obróbki cieplnej wewnątrz procesu.

1. Obróbka zgrubna lub zgrubna i kształtująca powierzchni zewnętrznych i wykonanie otworu wstępnie lub na gotowo

2. Obróbka wykończeniowa otworu

3. Obróbka rowka wpustowego lub wielowypustu w otworze

4. Obróbka kształtująca powierzchni zewnętrznych z bazowaniem na otworze

5 Frezowanie rowków wpustowych na powierzchni zewnętrznych

6. Wykonanie wielowypustów

7. Wykonanie gwintów


9. Obróbka bardzo dokładna otworu

10. Obróbka wykończeniowa powierzchni zewnętrznej


Strona 81818181

13.2. Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z hartowaniem

Proces ten w istocie niewiele róŜni się od procesu przedstawionego w punkcie 13.1. Układ operacji jest analogiczny. Jedyną róŜnicą jest wprowadzenie w operacji 4 hartowania i odpuszczania, w tym przypadku dla materiału do ulepszania cieplnego. Jeśli byłby to materiał do nawęglania, naleŜy kierować się zasadami prowadzenia obróbki analogicznie jak dla wałów maszynowych nawęglanych i hartowanych.

1. Obróbka zgrubna lub zgrubna i kształtująca powierzchni zewnętrznych oraz obróbka zgrubna lub zgrubna i kształtująca otworu

2. Obróbka wielowypustu w otworze z pozostawieniem naddatków na pow. ustalających

3. Obróbka kształtująca pow. zewn. z bazowaniem na otworze


5. Obróbka wykończeniowa otworu lub wielowypustu w otworze

6. Obróbka wykończeniowa powierzchni zewnętrznych z bazowaniem na otworze

Strona 82828282

Strona 83838383

14Projektowanie procesu technologicznego części klasy dźwignia

W tym rozdziale:


o Ramowy proces technologiczny dźwigni jednostronnej

o Ramowy proces technologiczny dźwigni dwustronnej

Strona 84848484


Poszukując analogii technologicznych z innymi częściami maszyn, dźwignie moŜna uwaŜać jako dwie lub więcej tulei połączonych trzonem. Najczęściej w dźwigniach obrabia się otwory i ich powierzchnie czołowe. Jednymi z istotnych odchyłek połoŜenia spotykanych w dźwigniach jest rozstawienie otworów i ich równoległość i właśnie te warunki narzucają sposób prowadzenia procesu technologicznego. Pod względem technologicznym dźwignie naleŜą do najtrudniejszych części, a ma to związek z projektowaniem uchwytów obróbkowych. Technologiczność konstrukcji wiąŜe się z ułatwieniem obróbki, a w szczególności wyboru baz obróbkowych. Jeśli jest to moŜliwe, naleŜy projektować dźwignię tak, by przynajmniej z jednej strony otwory leŜały w jednej płaszczyźnie. Ułatwia to bazowanie i konstrukcję uchwytu obróbkowego. Otwory powinny być przelotowe, gładkie, co ułatwia obróbkę wierceniem, przeciąganiem czy wytaczaniem.

14.2. Ramowy proces technologiczny dźwigni jednostronnej Typowym przedstawicielem części klasy dźwigni jednostronnej są dźwignie z jedną tuleją (rys.14.2.1.)

Rys.14.2.1. Dźwignia jednostronna

Ramowy proces technologiczny przedstawia się następująco:

Strona 85858585

1. Obróbka powierzchni czołowych

2. Obróbka otworu na gotowo

3. Wykonanie operacji drugorzędnych

4. Toczenie rękojeści

5. KJ

14.3. Ramowy proces technologiczny dźwigni dwustronnej

Rys.14.3.1 przedstawia dźwignię dwustronną. Typowym najczęściej spotykanym przykładem dźwigni dwustronnej są korbowody silnikowe.

Rys.14.3.1. Dźwignia dwustronna

Ramowy proces technologiczny przebiega według schematu:

Strona 86868686

1. Obróbka powierzchni czołowych

2. Obróbka otworu o większej średnicy z jednoczesną obróbką powierzchni czołowej

3. Obróbka otworu o mniejszej średnicy i powierzchni czołowej z ustaleniem dźwigni na wykonanym otworze

4. Wykonanie operacji drugorzędnych

5. KJ

Strona 87878787

15Projektowanie procesu technologicznego części klasy korpus

W tym rozdziale:


o Ramowy proces technologiczny korpusu jednolitego

o Ramowy proces technologiczny korpusu dzielonego

Strona 88888888


Korpusy są częściami maszyn, których rolą jest łączenie innych części maszyn w zespoły spełniające określone funkcje. Najczęściej w warunkach produkcji seryjnych korpusy wykonuje się jako odlewy z Ŝeliwa, staliwa, stopów metali lekkich. W produkcji jednostkowej spotyka się korpusy spawane. Wymagania obróbkowe dotyczą głównie obróbki powierzchni płaskich i otworów o chropowatości Ra=1.25 – 0. 32 µm i klasach dokładności nawet szóstej. Równoległość i prostopadłość osi otworów, współosiowość to wymagania stawiane procesowi technologicznemu. Technologiczność konstrukcji korpusu wiąŜę się z zapewnieniem odpowiedniej sztywności przeciwdziałającej odkształceniom w procesie obróbki. Obróbkę korpusu ułatwia dostępność do wszystkich powierzchni i otworów. Proste kształty otworów bez odsadzeń i podcięć, o jednakowej średnicy lub teŜ zmniejszającej się do wewnątrz wpływają prowadzenie obróbki, dobór znormalizowanych narzędzi i obniŜają koszty operacji. Bardzo waŜną cechą z punktu widzenia technologii obróbki jest zapewnienie odpowiednio duŜej, moŜliwie najdokładniej wykonanej, czystej surowej powierzchni jako bazy do pierwszej operacji. Wszystkie te uwarunkowania winny być uwzględnione na etapie konstruowania korpusu.

15.2. Ramowy proces technologiczny korpusu jednolitego

Charakterystyczną, często spotykaną pierwszą operacji w technologii korpusów jest operacja trasowania po której następuje obróbka powierzchni stanowiącej pomocniczą bazę obróbkową. Operacje trasowania spotyka się nawet w

Strona 89898989

produkcjach wielkoseryjnych, choć dzisiaj przy stale widocznej tendencji do podnoszenia jakości surowego odlewu, operacja ta jest eliminowana zachowując nadal swoje istnienie w produkcji jednostkowej i małoseryjnej. Ramowy proces technologiczny przedstawia się następująco:

1. Trasowanie

2. Obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni stanowiącej pomocniczą bazę obróbkową

3. Obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni stanowiącej zasadniczą bazę obróbkową

4. Obróbka wykończeniowa powierzchni stanowiącej zasadniczą bazę obróbkową

5. Wytaczanie głównych otworów

6. Obróbka powierzchni drugorzędnych

7. Wiercenie i gwintowanie otworów


15.3. Ramowy proces technologiczny korpusu dzielonego

Proce technologiczny korpusu dzielonego przebiega odmiennie niŜ jednolitego. Obie części korpusu obrabia się do pewnej operacji oddzielnie, a dalej razem z uwagi na wykonanie głównych otworów. Projektowanie procesu rozpoczyna się zwykle od bardziej pracochłonnej części korpusowej, najczęściej jest to część dolna. Jego przebieg przedstawia się następująco:

1. Trasowanie

2. Obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni stanowiącej płaszczyznę podziału

Strona 90909090

3. Obróbka zgrubna i kształtująca podstawy

4. Obróbka wykończeniowa podstawy

5. Obróbka wykończeniowa powierzchni stanowiącej płaszczyznę podziału

6. Wiercenie otworów łączących obie części korpusu

7. MontaŜ i kołkowanie obu części

8. Wytaczanie otworów głównych

9. Obróbka powierzchni drugorzędnych

10. Wiercenie i gwintowanie pozostałych otworów


Proces technologiczny górnej części przebiega według schematu:

1. Trasowanie

2. Obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni stanowiącej płaszczyznę podziału

3. Obróbka wykończeniowa powierzchni stanowiącej płaszczyznę podziału

4. Wiercenie otworów łączących.

Po wykonaniu tych operacji górny korpus dołącza do dalszej obróbki wspólnie z dolna częścią od operacji 7.

Strona 91919191

16 Oprzyrządowanie technologiczne

W tym rozdziale:

o Ogólne wytyczne do konstruowania oprzyrządowania

o Elementy ustalające, oporowe, podporowe

o Mechanizmy mocujące

o Elementy prowadzące i ustalające połoŜenie narzędzia

Strona 92929292

16.1. Ogólne wytyczne do konstruowania oprzyrządowania

Przed wyspecyfikowaniem ogólnych wytycznych przyjmowanych w konstrukcji oprzyrządowania technologicznego warto wyjaśnić pojęcie uchwytu obróbkowego i przyrządu. Uchwyt obróbkowy słuŜy do ustawienia i zamocowania przedmiotu obrabianego. Przyrząd obróbkowy spełnia to samo zadanie co uchwyt lecz jednocześnie zwiększa moŜliwości technologiczne maszyny. Przyrządem będzie np. podzielnica, stół obrotowy. Niekiedy moŜna spotkać się z definicją, iŜ przyrząd jest to uchwyt z moŜliwością zmiany pozycji przedmiotu (podział) i prowadzenia narzędzia. Przywołane na rysunkach normy nie są aktualne i nieobowiązujące, choć w przemyśle nadal często stosowane. Ogólne wytyczne przedstawiają się następująco:

1. Dostatecznie duŜo miejsca na wkładanie i wyjmowanie przedmiotu

2. Ustalenie winno być pewne i jednoznaczne 3. Zamocowanie szybkie i pewne i nie powodować

odkształcenia przedmiotu 4. Łatwy dostęp do mechanizmów mocujących 5. Łatwe usuwanie wiórów i czyszczenie przyrządu 6. Dogodny dopływ chłodziwa 7. MoŜliwość obserwacji miejsc obrabianych i dokonywania

pomiarów (jeśli zachodzi taka potrzeba) 8. MoŜliwość obróbki przedmiotu narzędziami

znormalizowanymi 9. Uchwyt nie powinien być cięŜki (zwłaszcza uchwyty do

obróbki wykończeniowej i przyrządy wiertarskie), a jednocześnie sztywny

10. W konstrukcji uchwytu naleŜy stosować elementy znormalizowane

11. Elementy szybciej zuŜywające się winny być wykonane z lepszych materiałów lub obrabiane cieplnie.

12. NaleŜy zapewnić łatwą wymianę elementów szybko zuŜywających się

Strona 93939393

13. NaleŜy zadbać o bezpieczeństwo pracy . Krawędzie muszą być zaokrąglone, stępione, części wykonujące ruch obrotowy osłonięte.

14. Tolerancje wymiarów „wąskie ” tylko tam gdzie konieczne. Rzutuje to na koszty oprzyrządowania.

16.2. Elementy ustalające, oporowe i podporowe Elementy ustalające mogą występować jako elementy stałe, nastawne lub ruchome. Elementami ustalającymi są kołki, śruby ustalające, pryzmy, płytki ustalające (oporowe), powierzchnie korpusów uchwytów, powierzchnie trzpieni.

Rys.16.2.1. Kołki oporowe stałe: a)z łbem płaskim, b)z kołnierzem, c) z kołnierzem i z gwintem

Rys.16.2.2. Ustalanie na płytkach oporowych

Strona 94949494

Rys.16.2.3. Elementy podporowe: kołek oporowy nastawny i podpora samonastawna [2]

Rys. 16.2.4. Trzpień tokarski stały [2]

Rys.16.2.5. Pryzma [2]

Strona 95959595

16.3. Mechanizmy mocujące Mechanizmy mocujące, biorąc pod uwagę źródło siły mocującej

moŜna podzielić na: ręczne (śrubowe, krzywkowe, klinowe, itp.), pneumatyczne, hydrauliczne, magnetyczne i elektromagnetyczne. Najbardziej rozpowszechnione są gwintowe mechanizmy mocujące (rys.16.3.3.), w połączeniu z łapami (rys. 16.3.1), zarzutkami (rys.16.3.2.).

Rys.16.3.1. Mocowanie za pomocą łap dociskowych [2]

Rys.16.3.2. Mocowanie za pomocą zarzutek [2]

Strona 96969696

Rys.16.3.3.Mocowanie z podkładką odchylną (z lewej) i typowe zamocowanie gwintowe [2]

Rys.16.3.4. Zamocowanie krzywkowe [2]

Strona 97979797

16.4. Elementy prowadzące i ustalające połoŜenie narzędzia

Konieczność zastosowania elementów ustalających połoŜenie narzędzia wynika z:

• niewystarczająco sztywnego układu OUPN (wiercenie, niektóre odmiany wytaczania),

• ułatwienia ustawienia narzędzia względem przedmiotu obrabianego (frezowanie, wytaczanie)

Elementami prowadzącymi narzędzie dla pierwszego przypadku będą tuleje wiertarskie (stałe, wymienne i zamienne) osadzone w płycie wiertarskiej lub tuleje wytaczarskie osadzone w korpusie uchwytu, a czasami w wykonanych na gotowo otworach w przedmiocie obrabianym. Taki sposób spotyka się w obróbce otworów w korpusach.

Rys.16.3.1. Tuleje wiertarskie wymienne [2]

Strona 98989898

W operacjach frezarskich ustalenie połoŜenia narzędzia względem przedmiotu ułatwiają ustawiaki: płaskie i kątowe (rys.16.3.2) i płytki ustawcze. Po ustawieniu narzędzia i wyjęciu płytek ustawczych moŜna bezpiecznie prowadzić operacje frezowania bez obawy uszkodzenia freza.

Rys.16.3.2. Ustawiak kątowy (dwukierunkowy) [7]

Ustawiaki umieszcza się w uchwycie poza strefą ruchów posuwowych w miejscu umoŜliwiającym wsunięcie płytek ustawczych. PołoŜenie wymiarowe w uchwycie powierzchni roboczej ustawiaka i dobór płytek ustawczych, określa się przez obliczenie tzw. wymiaru operacyjnego wyznaczanego od elementów bazowych uchwytu.

Strona 99999999

17 Uwagi końcowe

W tym rozdziale:

o Podsumowanie

o Literatura

Strona 100100100100

17.1. Podsumowanie Opracowany materiał dydaktyczny z racji swojej objętości nie

wyczerpuje całości obszernej tematyki jaką zajmuje się technologia budowy maszyn. Stanowi on uzupełnienie wykładów i wraz z literaturą moŜe być pomocny w przyswajaniu wiedzy z technologii budowy maszyn.

17.2. Literatura 1. M. Feld: Podstawy projektowania procesów

technologicznych typowych części maszyn, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2003.

2. S. Kapiński, P. Skawiński, J. Sobieszczański, J.Z. Sobolewski: Projektowanie technologii maszyn, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.

3. T. Kosiewicz: Technologia budowy maszyn, PWN, 1977.

4. T. Dobrzański: Przyrządy i uchwyty obróbkowe. Poradnik konstruktora, PWT, 2001.

5. Poradnik warsztatowca mechanika, WNT, 1975.

6. Jerzy Z. Sobolewski (red) i inni. Techniki wytwarzania. Technologie bezwiórowe. Materiały dydaktyczne dla studentów kierunku „Edukacja Techniczno Informatyczna”. Warszawa 2012

technologia budowy maszyn - strona główna wydziału simr ... · mechanizmów, podstawy...

Documents