Podstawy obróbki skrawaniem toczenie.docx

(352 KB) Pobierz

Podstawy obróbki skrawaniem

            1. Wstęp

            Przez techniki wytwarzania rozumie się wszystkie rodzaje obróbek stosowanych do kształtowania elementów maszyn, metody nadawania im określonych właściwości użytkowych, pomiarów i kontroli jakości wyrobów, a także sposoby łączenia i spajania elementów oraz  ich montaż.

Do najważniejszych technik wytwarzania zalicza się: obróbkę skrawaniem, obróbkę erozyjną, odlewnictwo, obróbkę plastyczną, obróbkę cieplną, spawanie i zgrzewanie, przetwórstwo tworzyw sztucznych oraz metody pomiarów i kontroli wyrobów. Kształtowanie części maszyn metodami obróbki skrawaniem (tj. przez toczenie, frezowanie, wiercenie, struganie, przeciąganie itp.) obejmuje ok. 70 % wszystkich technik wytwarzania. Udział obróbki skrawaniem w przemyśle maszynowym wynosi obecnie ok. 50 %.

            2. Zasada obróbki skrawaniem

            Obróbka skrawaniem (skrawanie) polega na oddzieleniu od przedmiotu obrabianego warstwy materiału o określonej grubości zwanej naddatkiem w celu nadania mu żądanego kształtu i wymiarów, często również w połączeniu z nadaniem warstwie wierzchniej określonych właściwości. Oddzielenie warstwy skrawanej od materiału jest powodowane przez klinowe ostrze narzędzia, przesuwające się z określoną prędkością VC względem przedmiotu obrabianego. Nacisk wywierany przez ostrze narzędzia wywołuje miejscowe odkształcenie sprężyste i plastyczne materiału, prowadzące do pokonania sił wiązania cząsteczkowego i oddzielenie materiału w postaci wióra. Mechanizm niszczenia materiału polega głównie na ścinaniu.

Rozmiar: 7723 bajtów

Rys. 1. Zasada procesu skrawania: 1-przedmiot obrabiany (materiał), 2-ostrze narzędzia, 3 warstwa skrawana, 4-wiór, VC  - prędkość skrawania, aP – głębokość skrawania, a,g - kąty ostrza noża: przyłożenia i natarcia

            W zależności od osiąganej dokładności wymiarowo-kształtowej i chropowatości powierzchni rozróżnia się: obróbkę zgrubną, kształtującą, wykańczającą i bardzo dokładną.

            3. Geometryczne i technologiczne parametry skrawania

            Przebieg i wyniki skrawania zależą od:

·        warunków skrawania, tj. czynników związanych z obrabiarką, narzędziem, przedmiotem obrabianym i otoczeniem;

·        parametrów skrawania: geometrycznych, związanych z geometrią ostrzy narzędzi i przekrojem warstwy skrawanej oraz technologicznych, do których zalicza się prędkość skrawania VC, prędkość posuwu Vf  ( posuw f) oraz głębokość skrawania aP .

Rozmiar: 8784 bajtów

Rys. 2. Schemat procesu toczenia: VC – prędkość toczenia, Vf – prędkość posuwu, aP – głębokość skrawania, b,f,h – przekrój warstwy skrawanej, 1,2,3- powierzchnia obrabiana, obrobiona i przejściowa

            W praktyce zamiast prędkości posuwu używane są posuwy:

·        obrotowy f w mm/obr – jest to droga o jaką przesunie się narzędzie równolegle do osi obrotu w czasie jednego obrotu (np. podczas toczenia i wiercenia);

·        minutowy ft w mmm/min – jest to prędkość ruchu posuwowego (np. frezowanie);

·        na ostrze fZ  - stosowany w przypadku narzędzi wieloostrzowych i odpowiada on przesunięciu przedmiotu obrabianego  przypadającemu na jedno ostrze narzędzia. Posuw fZ  można przeliczyć na posuw minutowy ft  wg wzoru:

ft =fZ n i

            gdzie: n – prędkość obrotowa narzędzia w obr/min, i – liczba ostrzy skrawających narzędzia.

           

            4. Rodzaje wiórów

            W zależności od własności materiału obrabianego i warunków skrawania mogą powstawać wióry przedstawione na rys. 3.

Rozmiar: 37299 bajtów

Rys. 3. Klasyfikacja kształtów wiórów wg PN-ISO 3685

            Za najbardziej korzystne postacie wiórów uważa się wióry odpryskowe (otrzymywane przy obróbce materiałów kruchych, np. żeliwa) oraz segmentowe (obróbka materiałów o średniej twardości ze średnimi prędkościami skrawania). Wióry te (rys. 4) jest łatwo usunąć z przestrzeni skrawania i łatwo magazynować. Wióry wstęgowe często oplatają się wokół narzędzi i elementów obrabiarki. Grozi to wtedy okaleczeniem operatora lub awarią obrabiarki. Szczególnie jest to niedopuszczalne przy obróbce automatycznej bez stałego dozoru. W zasadzie stosując odpowiednie parametry skrawania i odpowiednią geometrię ostrzy noży można uzyskać wióry odpryskowe lub segmentowe. W przypadku trudności w uzyskaniu tych wiórów można stosować łamacze wiórów w postaci specjalnych nakładek na ostrza skrawające lub rowków wzdłuż krawędzi skrawających. Pozwalają one podzielić wiór wstęgowy na krótkie odcinki (rys. 5).

Rozmiar: 5049 bajtów

Rys. 4. Zwyczajowe postacie wiórów: a) odpryskowy, b) schodkowy (segmentowy), c) wstęgowy

Rozmiar: 8613 bajtów

Rys. 5. Rodzaje łamaczy wiórów: a) w postaci nakładki, b) w postaci rowka wzdłuż krawędzi skrawającej

            5. Geometria noży skrawających    

Geometrię narzędzi skrawających określa położenie powierzchni, lini oraz kąty ostrzy. Główne jej elementy to:

·         powierzchnia natarcia (rys. 6) – jest to powierzchnia po której spływa wiór,

·         główna powierzchnia przyłożenia – jest to powierzchnia narzędzia stykająca się z materiałem obrabianym w pewnym obszarze powierzchni skrawania,

·         główna krawędź skrawająca – powstaje z przecięcia powierzchni natarcia i przyłożenia,

·         kąty ostrza  - największe znaczenie ma kąt natarcia g (rys.7) i kąt przyłożenia a. Od kata natarcia zależy sposób spływania wióra z ostrza skrawającego. Im większa wartość kata natarcia, tym mniejsza jest potrzebna energia do odkształcenia wióra. Przy toczeniu kat natarcia przyjmuje się od -15° do +30°. Jednocześnie następuje jednak zmniejszenie wytrzymałości ostrza. Zerowy kąt natarcia przyjmuje się w narzędziach kształtowych, gdyż upraszcza to ich ostrzenie. Natomiast ujemny kat natarcia stosuje się dla noży z ostrzami z węglików spiekanych, którymi można obrabiać materiały z bardzo dużymi prędkościami skrawania. Kąt przyłożenia a wpływa na zmniejszenie oporów tarcia pomiędzy narzędziem a materiałem obrabianym. Zwykle wynosi on kilka stopni (3-5°).

Rozmiar: 8520 bajtów

Rys. 6. Elementy budowy noża tokarskiego

Rozmiar: 4584 bajtów

Rys. 7. Oznaczenie kata natarcia g  noża tokarskiego

            6. Materiały narzędziowe

            Materiały na narzędzia skrawające powinny odznaczać się dużą twardością, dobrą odpornością na ścieranie oraz zdolnością do zachowania tych własności w wysokich temperaturach (do ok. 850 °C).Twardość ostrza skrawającego powinna być o ok. 20 HRC większa od twardości obrabianego materiału. Na narzędzia do obróbki wiórowej stosowane są m.in.: stale narzędziowe węglowe i stopowe (63-65 HRC), stale szybkotnące (ok. 65 HRC), węgliki spiekane i materiały ceramiczne.

            Z węglików spiekanych wykonuje się płytki, które wlutowuje się lub mocuje mechanicznie do korpusów narzędzi. W ich skład wchodzą węgliki pierwiastków trudnotopliwych (wolframu, tytanu) spojone osnową kobaltową. Ich twardość wynosi 65 – 70 HRC. Można nimi skrawać z dużymi prędkościami, gdyż dużą twardość i odporność na ścieranie zachowują do temp. ok. 1000 °C. Nowoczesne noże tokarskie z takimi wymiennymi płytkami  przedstawiono na rys. 8. Płytki takie mogą być dodatkowo powlekane dyfuzyjnie kilkoma warstwami powłok TiC, TiN, Ti(C,N) i Al2O3 o łącznej grubości kilkunastu mikrometrów. Niemniej tak cienkie powłoki powodują znaczny wzrost ich odporności na zużycie. dochodzący nawet do 5 razy. Takimi płytkami można wtedy o wiele dłużej obrabiać lub przeprowadzić obróbkę bardzo intensywną. Stąd są polecane szczególnie do stosowania na obrabiarkach CNC lub centrach obróbkowych.

Rozmiar: 9912 bajtów

Rys. 8. Nóż tokarski składany z wymienną płytka z węglików spiekanych: 1- trzonek, 2- śruba zaciskowa, 3- płytka wieloostrzowa, 4- płytka podporowa, 5- łamacz wiórów

Schemat obróbki nożami tokarskimi

Ostrzenie noży wcale nie jest takie trudne i po nabyciu odrobiny wprawydaje zupełnie niezłe rezultaty. Pamiętaj, że w pierwszej kolejności ostrzymy powierzchnię natarcia, następnie główną powierzchnię przyłożenia i na końcu pomocniczą powierzchnię przyłożenia.

 

oto zaczerpnięte z poradnika ,,Obróbki skrawaniem,,E.T.Geisler

Aby powierzchnia obrabiana była gładka należy:
1) -stosować jak najmniejszy posuw...
2) -stosować noże zaokrąglone o jak największym promieniu zaokrąglenia
3) -dawać jak największy kąt przystawienia
4) -dawać .. .. .. natarcia ...
5) -stosować ciecz chłodzącą -smarującą ( chłodzenie mniej ważne)
6) -stosować narzędzia odpowiednio odpuszczone
7) -należy skrawać z szybkościami możliwie odległymi od ,, krytycznych,,
8)-wskazane stosowanie ostrza nie ze stali szybkotnącej tylko z węglika te pierwsze powodują narosty
9) - usuwać wszystkie przyczyny drgań.

 

1. Budowa i podział noży tokarskich.

Typowy nóż tokarski przedstawiono na rys. l. Składa się on z dwu zasadniczych części:

- chwytu i części roboczej:

a) chwyt - służy do zamocowania narzędzia w imaku tokarki


b) część robocza narzędzia jest ukształtowana przez kilka powierzchni (rys.1).

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/1.gifRys. l.

Rys.1 Powierzchnie ostrza tokarskiego.

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/2.gif

Rys. 2. Krawędzie ostrza noża tokarskiego.

 

AB- główna krawędź skrawająca, CD- pomocnicza krawędź skrawająca, CB- przejściowa krawędź skrawająca, W- wierzchołek noża tokarskiego.

Zazwyczaj w wierzchołku noża tokarskiego przejściowa krawędź skrawająca przybiera postać łuku o promieniu zaokrąglenia r.

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/3.gif

Rys. 3. Powierzchnia natarcia i przyłożenia: a) płaska powierzchnia natarcia i bezścinowa powierzchnia przyłożenia, b) ostrze z płaską powierzchnią natarcia ze ścinem oraz jednościnową powierzchnią przyłożenia, c) ostrze z wklęsłą powierzchnią natarcia i dwuścinową powierzchnią przyłożenia.

 

Przyjmując jako podstawę podziału przeznaczenie noży tokarskich, rozróżnia się:

¨     Noże do obtaczania, zwane obtaczakami,

¨     Noże do wytaczania, zwane wytaczakami,

¨     Noże do toczenia kształtowego, zwane nożami kształtowymi.

Wymienione w tej grupie noże w większości przypadków wykonuje się w dwóch odmianach przeznaczonych do różnych rodzajów obróbki. Pierwszą odmianę stanowią noże służące do operacji wstępnej, zwane zdzierakami, a drugą- noże służące do obróbki wykańczającej, zwane wykańczakami.

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/4.gif

Rys. 4 Noże tokarskie do obtaczania: a) lewy, b) prawy.

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/5.gif

Rys. 5. Noże do wytaczania: a) powierzchni stożkowych, b) powierzchni walcowych.

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/6.gif

Rys. 6. Noże do przecinania odsadzone: a) w lewo, b) obustronnie, c) w prawo.

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/7.gif

Rys. 7. Noże tokarskie: a) jednolity, b) z nakładką z węglików spiekanych, c) zgrzewany (część robocza ze stali szybkotnącej, trzonek- ze stali konstrukcyjnej).

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/8.gif

Rys.8. Noże kształtowe.

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/9.gif

Rys.9. Noże wygięte: a) lewy, b) prawy.

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/10.gif

Rys. 10. Nóż oprawkowy.

 

2. Geometria ostrza noża tokarskiego:

a)    układ odniesienia kątów noży tokarskich.

http://www.pracownia.friko.pl/9/szablon%202_pliki/11.gif

Rys. 11. Układ odniesienia kątów noży.Pr - płaszczyzna podstawowa, Ps - płaszczyzna krawędzi skrawającej, ...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin