PPTOKPPTOKProjektowanie Procesów Technologicznych Projektowanie Procesów Technologicznych

Obróbki SkrawaniemObróbki Skrawaniem

Obróbka wałówObróbka wałów

dr inż. Jan Berkandr inż. Jan Berkan

pok. ST 319pok. ST 319

www.cim.pw.edu.pl/jberkan www.cim.pw.edu.pl/jberkan

Technologia wałów

Charakterystyka klasy części:

części o przewadze powierzchni osiowosymetrycznych zewnętrznych

Podział ze względu na układ procesu technologicznego:

wały gładkie o jednej średnicy

wały stopniowane

wały z otworem centralnym ( z dokładnymi

średnicami)

drobne części klasy wały

Warunki techniczne (orientacyjnie):• dokładność średnic IT6- IT12 (najwyższa – szyjki

łożyskowe, miejsca osadzenia kół zębatych,

sprzęgieł)

dokładność wymiarów długościowych 0.05-0.2

chropowatość Ra=0.16-20 (szyjki łożyskowe 0.16-

1.25, pow. czołowe stopni 5-10)

dokładność położenia – bicie promieniowe

powierzchni pod łożyska 0.01-0.03, bicie powierzchni

czołowych 0.01 – 0,03

krzywizna osi wału 0.03-0.05

Półfabrykaty:

Wały gładkie:

do Ø150 z pręta, (przy małych średnicach i znacznych długościach pokrywających się z wymiarami normalnymi – pręty kalibrowane na zimno, łuszczone lub szlifowane)

ponad Ø150 półfabrykaty kute lub prasowane

Wały stopniowane:

wybór półfabrykatu w oparciu o kalkulację (łączy koszt półfabrykatu i obróbki)

Obróbka cieplna przed procesem technologicznym::

stal do 0.5% węgla – normalizowanie

stal ponad 0.5% węgla – wyżarzanie zmiękczające

odlewy żeliwne – wyżarzanie odprężające

Stopień obróbki

Dokładność i chropowatość (orientacyjnie)

Przygotowanie baz obróbkowych

Obróbka powierzchni podstawowych

Obróbka powierzchni drugorzędnych

KT OC

II do IT12do IT12

do Ra=20do Ra=20

obróbka baz do obróbka baz do następnych następnych operacjioperacji

obróbka zgrubna obróbka zgrubna powierzchni powierzchni podstawowychpodstawowych

** **

IIII IT9 – IT11IT9 – IT11

Ra = 2,5-10Ra = 2,5-10

jeśli stały się jeśli stały się mniej dokładne mniej dokładne np. po OCnp. po OC

obróbka obróbka kształtująca kształtująca powierzchni powierzchni podstawowychpodstawowych

obróbka obróbka powierzchni powierzchni drugorzędnychdrugorzędnych

** **

IIIIII IT5 – IT8IT5 – IT8 jeśli była OC, jeśli była OC, ew. uchwyty o ew. uchwyty o większej większej dokładności dokładności ustaleniaustalenia

obróbka obróbka wykańczająca wykańczająca powierzchni powierzchni podstawowych podstawowych (funkcjonalnych)(funkcjonalnych)

sporadycznie sporadycznie (szlifowanie (szlifowanie wielowypustów, wielowypustów, gwintów)gwintów)

KT KT ostaostatecztecznana

**

obcinanie, obróbka czół, wykonanie nakiełków

toczenie zgrub ne, wiercenie głębokiego otworu

poprawianie nakiełków, jeśli uległy rozbiciu

toczenie kształtujące, szlifowanie „szyjek”

otwory o małej średnicy, gwinty, rowki wpustowe

hartowanie

poprawianie nakiełków po obróbce cieplnej

szlifowanie zgrubne i wykańcz. pow. zewn. i wewn.

Szlifowanie powierzchni wielowypustów, gwintów

KT ostateczna

Obr. pow. kształtowych: zębów, wielowypustów, roztaczanie otworów osiowych

Ramowy proces technologicznyRamowy proces technologiczny

Wykonanie nakiełkówWykonanie nakiełków

Nakiełki są znormalizowane – PN-83/M-02499

Wymagania:

pewność oparcia (wymiary nakiełka są funkcją: masy PO, siły skrawania, siły odśrodkowej, siły docisku konika, wpływu temperatury)

współosiowość (błąd współosiowości powoduje nierównomierne wyrabianie się boków nakiełka i błędy współosiowości stopni wałka)

możliwie symetryczne rozmieszczenie naddatku na obwodzie

zachowanie stałych odległości l1 i l2 w serii przedmiotów (jeśli nie stosowany kieł samonastawny)

A RB

Wykonanie nakiełków

A RB

A – nakiełki zwykłe

B – nakiełki chronione (gdy istnieje możliwość uszkodzenia powierzchni czołowych lub gdy pow, te będą obrabiane)

C – nakiełki łukowe (przy materiałach trudnoobrabialnych – większa wytrzymałość nawiertaka)

Wykonanie nakiełków

Obrabiarki:

tokarki, wiertarki (produkcja jednostkowa, małoseryjna)

frezarko-nakiełczarki, nakiełczarki, nakiełczarko-obtaczarki (produkcja seryjna i masowa)

szlifierki do nakiełków (poprawianie nakiełków po OC – produkcja seryjna i masowa)

Toczenie wałów

tokarka uniwersalna w jednostkowej i małej produkcji

Toczenie wałów długichToczenie wałów długich

tokarka uniwersalna +podtrzymki

Toczenie wałów

tokarka uniwersalna - stożki

Toczenie wałów

tokarka uniwersalna - stożki

Toczenie wałów

Tokarka produkcyjna:

uproszczona wersja tokarki uniwersalnej (bez śruby pociągowej)

twardy zderzak na prowadnicach łoża i saniach poprzecznych, lub na wielokątnych wałkach ułożyskowanych w przedniej ścianie łoża

na ogół bez suportu górnego, możliwość mocowania imaka

tylnego lub suportu do kopiowania

• docisk pneumatyczny konika

Tokarka kłowo - uchwytowa ze sterowaniem CNCTokarka kłowo - uchwytowa ze sterowaniem CNC

Tokarka kłowo – uchwytowa ze sterowaniem CNCTokarka kłowo – uchwytowa ze sterowaniem CNC

UzbrojenieGłowicy

narzędziowej

Tokarka kłowo - uchwytowa CNC dodatkowe zabiegi Tokarka kłowo - uchwytowa CNC dodatkowe zabiegi frezowaniafrezowania

Tokarka kopiarkaKinematyka toczenia kopiowego

Tokarka wielonożowa

dwa suporty (przedni i

tylny)

duża liczba noży (do 20)

uproszczona kinematyka

(koła wymienne w

napędzie ruchu głównego,

jeden kierunek obrotów

wrzeciona, napęd

posuwów zwykle

hydrauliczny)

pracuje w cyklu

automatycznym

Automaty tokarskie produkcja masowa

obróbka z pręta

Zakresy stosowanie tokarekZakresy stosowanie tokarek

Obrabiarka Obrabiarka (tokarka)(tokarka)

Produkcja Produkcja jednostkojednostkowawa

prod. prod. małoseryjmałoseryjnana

prod. prod. średnioseśrednioseryjnaryjna

prod. prod. wielkose-wielkose-ryjnaryjna

prod. prod. masowamasowa

uniwersalnauniwersalna zawszezawsze czasemczasem czasemczasem nigdynigdy nigdynigdy

produkcyjnaprodukcyjna częstoczęsto częstoczęsto częstoczęsto rzadkorzadko rzadkorzadko

kłowo-kłowo-uchwytowa uchwytowa CNCCNC

Nigdy lubNigdy lub

BardzoBardzo

rzadkorzadko

czasemczasem czasemczasem rzadkorzadko rzadkorzadko

kopiarkakopiarka nigdynigdy rzadkorzadko czasemczasem częstoczęsto częstoczęsto

wielonożowawielonożowa nigdynigdy rzadkorzadko rzadkorzadko częstoczęsto częstoczęsto

automat automat tokarskitokarski

nigdynigdy rzadkorzadko rzadkorzadko czasemczasem częstoczęsto

Wiercenie głębokich otworów

Przesłanki konstruowania specjalnych narzędzi:

zbaczanie wiertła z osi otworu

mała wytrzymałość zwykłego wiertła

gorsze odprowadzanie wiórów

gorsze odprowadzanie ciepła

Zbaczanie wiertła z osi otworu:

nie równoważenie się sił promieniowych (niesymetryczne zaostrzenie wiertła, niejednakowe zużycie ostrzy)

niska sztywność (wyginanie się wiertła)

przy nieruchomym PO – skrzywienie osi otworu

przy obracającym się PO wyginanie wiertła wpływa głównie na dokładność kształtu (rozbicie)

Wiercenie głębokich otworów

Wiercenie głębokich otworów z reguły na obrabiarkach z obracającym się przedmiotem – wiertarkach specjalizowanych lub adaptowanych tokarkach (napęd mechaniczny konika, chłodzenie)

Narzędzia specjalne przystosowane do gorszych warunków pracy. Na konstrukcję wpływają też wyższe wymagania co do dokładności i chropowatości. Z reguły promieniowe siły skrawania nie równoważą się – w początkowej fazie obróbki potrzebne prowadzenie – tulejka lub wstępnie wywiercony otwór o długości Ø wiertła.

Obróbka wielowypustów

Wielowypusty prostokątne (znormalizowane) – trzy sposoby centrowania: na średnicy zewnętrznej, na powierzchniach bocznych, na średnicy wewnętrznej (najbardziej rozpowszechnione)

inne – ewolwentowe, trójkątne, trapezowe

obrabiarka narzędzia

frezarka pozioma frez kształtowy, zespół frezów

tarczowych + frez kształtowy

półautomat frezarski z podzielnicą

wielowrzecionową

zespół frezów kształtowych

frezarka obwiedniowa do wielowypustów

frez ślimakowy

walcarka do wielowypustów

walce rolkowe lub szczękowe

szlifierka do płaszczyzn

ściernica kształtowa,

zespół 2 lub 3 ściernic

Obróbka wielowypustów

Metody obróbki gwintów

NarzędzieNarzędzie ObrabiarkaObrabiarka Wielkość Wielkość produkcjiprodukcji

UwagiUwagi

narzynkanarzynka --

tok. uniwersalnatok. uniwersalna

automat tokarskiautomat tokarski

jednostkowajednostkowa

jednostkowajednostkowa

seryjna, masowaseryjna, masowa

ręcznieręcznie

aut. zmiana kier. obr.aut. zmiana kier. obr.

głowica głowica gwinciarskagwinciarska

gwinciarkagwinciarka

tok. rewolwerowatok. rewolwerowa

seryjnaseryjna wymagana wymagana współosiowość PO i Nwspółosiowość PO i N

nóż tokarskinóż tokarski tokarka CNCtokarka CNC

tok. uniwersalnatok. uniwersalna

jedn., seryjnajedn., seryjna

jednostkowajednostkowa

frez frez wielokrotny do wielokrotny do gwintugwintu

frezarka do frezarka do gwintów krótkichgwintów krótkich

seryjna, masowaseryjna, masowa

szczęki szczęki rolkowe lub rolkowe lub płaskiepłaskie

walcarka do walcarka do gwintówgwintów

automat tok.automat tok.

seryjna, masowaseryjna, masowa mniejsza chropowatośćmniejsza chropowatość

duża dokładnośćduża dokładność

b. duża wydajnośćb. duża wydajność

ściernica ściernica jednoprofilowa jednoprofilowa lub wielokrotnalub wielokrotna

szlifierka do szlifierka do gwintówgwintów

b. duża dokładnośćb. duża dokładność

sprawdziany, rolki do sprawdziany, rolki do walców itpwalców itp....

Narzynka

Głowice do gwintowania

Nóż do głowicy

Toczenie gwintu

Frezy do frezowania gwintuFrezy do frezowania gwintu