Podstawy obróbki skrawaniem, techniczne!, obróbka
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Podstawy obróbki skrawaniem
1. WstÄŠp
Przez techniki wytwarzania rozumie siĊ wszystkie rodzaje obróbek stosowanych do
ksztaátowania elementów maszyn, metody nadawania im okreĞlonych wáaĞciwoĞci
uĪytkowych, pomiarów i kontroli jakoĞci wyrobów, a takĪe sposoby áączenia i spajania
elementów oraz ich montaĪ.
Do najwaĪniejszych technik wytwarzania zalicza siĊ: obróbkĊ skrawaniem, obróbkĊ erozyjną,
odlewnictwo, obróbkĊ plastyczną, obróbkĊ cieplną, spawanie i zgrzewanie, przetwórstwo
tworzyw sztucznych oraz metody pomiarów i kontroli wyrobów. Ksztaátowanie czĊĞci
maszyn metodami obróbki skrawaniem (tj. przez toczenie, frezowanie, wiercenie, struganie,
przeciąganie itp.) obejmuje ok. 70 % wszystkich technik wytwarzania. Udziaá obróbki
skrawaniem w przemyÄžle maszynowym wynosi obecnie ok. 50 %.
2. Zasada obróbki skrawaniem
Obróbka skrawaniem (skrawanie) polega na oddzieleniu od przedmiotu obrabianego
warstwy materiaáu o okreĞlonej gruboĞci zwanej naddatkiem w celu nadania mu Īądanego
ksztaátu i wymiarów, czĊsto równieĪ w poáączeniu z nadaniem warstwie wierzchniej
okreĞlonych wáaĞciwoĞci. Oddzielenie warstwy skrawanej od materiaáu jest powodowane
przez klinowe ostrze narzÄŠdzia, przesuwajÄ…ce siÄŠ z okreÄžlonÄ… prÄŠdkoÄžciÄ… V
C
wzglÄŠdem
przedmiotu obrabianego. Nacisk wywierany przez ostrze narzĊdzia wywoáuje miejscowe
odksztaácenie sprĊĪyste i plastyczne materiaáu, prowadzące do pokonania siá wiązania
cząsteczkowego i oddzielenie materiaáu w postaci wióra. Mechanizm niszczenia materiaáu
polega gáównie na Ğcinaniu.
Rys. 1. Zasada procesu skrawania: 1-przedmiot obrabiany (materiaá), 2-ostrze narzĊdzia, 3
warstwa skrawana, 4-wiór, V
C
- prĊdkoĞü skrawania, a
P
– gáĊbokoĞü skrawania,
D
,
J
- kÄ…ty
ostrza noĪa: przyáoĪenia i natarcia
W zaleĪnoĞci od osiąganej dokáadnoĞci wymiarowo-ksztaátowej i chropowatoĞci
powierzchni rozróĪnia siĊ: obróbkĊ zgrubną, ksztaátującą, wykaĔczającą i bardzo dokáadną.
www.zie.pg.prv.pl
3. Geometryczne i technologiczne parametry skrawania
Przebieg i wyniki skrawania zaleĪą od:
xx warunków skrawania, tj. czynników związanych z obrabiarką, narzĊdziem,
przedmiotem obrabianym i otoczeniem;
xxparametrów skrawania: geometrycznych, związanych z geometrią ostrzy narzĊdzi
i przekrojem warstwy skrawanej oraz technologicznych, do których zalicza siĊ
prĊdkoĞü skrawania V
C
, prĊdkoĞü posuwu V
f
( posuw f) oraz gáĊbokoĞü skrawania a
P
.
Rys. 2. Schemat procesu toczenia: V
C
– prĊdkoĞü toczenia, V
f
– prĊdkoĞü posuwu, a
P
–
gáĊbokoĞü skrawania, b,f,h – przekrój warstwy skrawanej, 1,2,3- powierzchnia obrabiana,
obrobiona i przejÄžciowa
W praktyce zamiast prĊdkoĞci posuwu uĪywane są posuwy:
xxobrotowy
f
w mm/obr – jest to droga o jaką przesunie siĊ narzĊdzie równolegle do
osi obrotu w czasie jednego obrotu (np. podczas toczenia i wiercenia);
xxminutowy
f
t
w mmm/min – jest to prĊdkoĞü ruchu posuwowego (np. frezowanie);
xxna ostrze
f
Z
- stosowany w przypadku narzÄŠdzi wieloostrzowych i odpowiada on
przesuniÄŠciu przedmiotu obrabianego przypadajÄ…cemu na jedno ostrze narzÄŠdzia.
Posuw
f
Z
moĪna przeliczyü na posuw minutowy
f
t
wg wzoru:
f
t
=f
Z
n i
gdzie: n – prĊdkoĞü obrotowa narzĊdzia w obr/min, i – liczba ostrzy skrawających
narzÄŠdzia.
4. Rodzaje wiórów
W zaleĪnoĞci od wáasnoĞci materiaáu obrabianego i warunków skrawania mogą
powstawaü wióry przedstawione na rys. 3.
www.zie.pg.prv.pl
Rys. 3. Klasyfikacja ksztaátów wiórów wg PN-ISO 3685
Za najbardziej korzystne postacie wiórów uwaĪa siĊ wióry odpryskowe (otrzymywane
przy obróbce materiaáów kruchych, np. Īeliwa) oraz segmentowe (obróbka materiaáów o
Ğredniej twardoĞci ze Ğrednimi prĊdkoĞciami skrawania). Wióry te (rys. 4) jest áatwo usunąü z
przestrzeni skrawania i áatwo magazynowaü. Wióry wstĊgowe czĊsto oplatają siĊ wokóá
narzĊdzi i elementów obrabiarki. Grozi to wtedy okaleczeniem operatora lub awarią
obrabiarki. Szczególnie jest to niedopuszczalne przy obróbce automatycznej bez staáego
dozoru. W zasadzie stosujÄ…c odpowiednie parametry skrawania i odpowiedniÄ… geometriÄŠ
ostrzy noĪy moĪna uzyskaü wióry odpryskowe lub segmentowe. W przypadku trudnoĞci w
uzyskaniu tych wiórów moĪna stosowaüáamacze wiórów w postaci specjalnych nakáadek na
ostrza skrawające lub rowków wzdáuĪ krawĊdzi skrawających. Pozwalają one podzieliü wiór
wstĊgowy na krótkie odcinki (rys. 5).
Rys. 4. Zwyczajowe postacie wiórów: a) odpryskowy, b) schodkowy (segmentowy), c)
wstÄŠgowy
www.zie.pg.prv.pl
Rys. 5. Rodzaje áamaczy wiórów: a) w postaci nakáadki, b) w postaci rowka wzdáuĪ krawĊdzi
skrawajÄ…cej
5. Geometria noĪy skrawających
GeometriĊ narzĊdzi skrawających okreĞla poáoĪenie powierzchni, lini oraz kąty ostrzy.
Gáówne jej elementy to:
x powierzchnia natarcia (rys. 6) – jest to powierzchnia po której spáywa wiór,
x gáówna powierzchnia przyáoĪenia – jest to powierzchnia narzĊdzia stykająca siĊ z
materiaáem obrabianym w pewnym obszarze powierzchni skrawania,
x gáówna krawĊdĨ skrawająca – powstaje z przeciĊcia powierzchni natarcia i
przyáoĪenia,
x kąty ostrza - najwiĊksze znaczenie ma kąt natarcia J (rys.7) i kąt przyáoĪenia D. Od
kata natarcia zaleĪy sposób spáywania wióra z ostrza skrawającego. Im wiĊksza
wartoĞü kata natarcia, tym mniejsza jest potrzebna energia do odksztaácenia wióra.
Przy toczeniu kat natarcia przyjmuje siÄŠ od -15q do +30q. JednoczeÄžnie nastÄŠpuje
jednak zmniejszenie wytrzymaáoĞci ostrza. Zerowy kąt natarcia przyjmuje siĊ w
narzĊdziach ksztaátowych, gdyĪ upraszcza to ich ostrzenie. Natomiast ujemny kat
natarcia stosuje siĊ dla noĪy z ostrzami z wĊglików spiekanych, którymi moĪna
obrabiaü materiaáy z bardzo duĪymi prĊdkoĞciami skrawania. Kąt przyáoĪenia D
wpáywa na zmniejszenie oporów tarcia pomiĊdzy narzĊdziem a materiaáem
obrabianym. Zwykle wynosi on kilka stopni (3-5q).
Rys. 6. Elementy budowy noĪa tokarskiego
Rys. 7. Oznaczenie kata natarcia
J
noĪa tokarskiego
www.zie.pg.prv.pl
6. Materiaáy narzĊdziowe
Materiaáy na narzĊdzia skrawające powinny odznaczaü siĊ duĪą twardoĞcią, dobrą
odpornoĞcią na Ğcieranie oraz zdolnoĞcią do zachowania tych wáasnoĞci w wysokich
temperaturach (do ok. 850 qC).TwardoĞü ostrza skrawającego powinna byü o ok. 20 HRC
wiĊksza od twardoĞci obrabianego materiaáu. Na narzĊdzia do obróbki wiórowej stosowane są
m.in.: stale narzÄŠdziowe wÄŠglowe i stopowe (63-65 HRC), stale szybkotnÄ…ce (ok. 65 HRC),
wĊgliki spiekane i materiaáy ceramiczne.
Z wĊglików spiekanych wykonuje siĊ páytki, które wlutowuje siĊ lub mocuje
mechanicznie do korpusów narzĊdzi. W ich skáad wchodzą wĊgliki pierwiastków
trudnotopliwych (wolframu, tytanu) spojone osnową kobaltową. Ich twardoĞü wynosi 65 – 70
HRC. MoĪna nimi skrawaü z duĪymi prĊdkoĞciami, gdyĪ duĪą twardoĞü i odpornoĞü na
Ğcieranie zachowują do temp. ok. 1000 qC. Nowoczesne noĪe tokarskie z takimi wymiennymi
páytkami przedstawiono na rys. 8. Páytki takie mogą byü dodatkowo powlekane dyfuzyjnie
kilkoma warstwami powáok TiC, TiN, Ti(C,N) i Al
2
O
3
o áącznej gruboĞci kilkunastu
mikrometrów. Niemniej tak cienkie powáoki powodują znaczny wzrost ich odpornoĞci na
zuĪycie. dochodzący nawet do 5 razy. Takimi páytkami moĪna wtedy o wiele dáuĪej obrabiaü
lub przeprowadziü obróbkĊ bardzo intensywną. Stąd są polecane szczególnie do stosowania
na obrabiarkach CNC lub centrach obróbkowych.
Rys. 8. NóĪ tokarski skáadany z wymienną páytka z wĊglików spiekanych: 1- trzonek, 2- Ğruba
zaciskowa, 3- páytka wieloostrzowa, 4- páytka podporowa, 5- áamacz wiórów
Literatura:
1. Biaáas S., SobieszczaĔski J.: Zarys technologii maszyn. Warszawa: WSiP.
2. Feld.M.: Projektowanie i automatyzacja procesów technologicznych czĊĞci maszyn.
Warszawa: WN-T.
3. Grzesik W.: Podstawy skrawania materiaáów metalowych. Warszawa:WN-T.
4. Zawora J.: Podstawy technologii maszyn. Warszawa: WsiP.
www.zie.pg.prv.pl
[ Pobierz całość w formacie PDF ]