A A A

Projektowanie procesów technologicznych dla części klasy "wałki"

  • Materiały i surówki do produkcji wałków

    Wałki gładkie do średnicy 0 150 mm (wyjątkowo do 0 200 mm) wykonuje się z prętów walcowanych. Dla wałków o średnicach większych od 150 mm, bądź gdy stawiane są specjalne wymagania co do własności wytrzymałościowych, stosuje się surówki kute lub prasowane. Na wałki o średnicach do 100 mm, zwłaszcza gdy duże odcinki wałka mają być wykonane na wymiar znormalizo­wany, można stosować pręty ciągnione, kalibrowane lub szlifowane (część I, p. 3.1.6). Wybór materiału na wałki stopniowane o średnicy mniejszej od 150 mm powinien być oparty na kalkulacji, która powinna uwzględniać koszty ewentu­alnego wykonania foremników i robocizny (część I, p. 3.2). Ogólnie można powiedzieć, że w przypadku produkcji jednostkowej należy wałki stopniowane wykonywać z pręta. W miarę powiększania produkcji powinny być wykonywane z odkuwek kutych swobodnie lub w foremnikach. W niektórych przypadkach (np. gdy chodzi o ujednolicenie struktury) nawet w produkcji jednostkowej do produkcji wałków stosuje się odkuwki. Ostatnio, coraz częściej do produkcji wałków (zwłaszcza wałków stopniowanych) stosuje się odlewy z żeliwa mody­fikowanego lub sferoidalnego. Wałki stalowe o zawartości węgla do 0,5 % są przed obróbką normalizowane, przy większej zaś zawartości węgla — zmiękczane. Odlewy powinny być odprę­żane. Naddatki na obróbkę wałków oblicza się na średnicy (część I, p. 3.3). Należy zwrócić uwagę, że dla wałków stopniowanych naddatki te określa się dla każdego stopnia oddzielnie, biorąc pod uwagę średnicę i długość stopnia.
  • Ogólna struktura procesu technologicznego części klasy ,,-wałek"

    Części maszyn zakwalifikowane wg podobieństwa technologicznego do klasy „wałki" można podzielić na grupy obejmujące wałki: gładkie stopniowane i stopniowane drążone (z otworem osiowym). Przy dalszym podziale (np. wymia­rów i dokładności) można poszczególne grupy podzielić na rodzaje i typy. Tak np. zależnie od dokładności rozróżniamy następujące typy wałków. wałki o małej dokładności, których podstawowe wymiary są wyko­nywane wg klas 11 i 12, a inne nie są tolerowane, wałki dokładne, których podstawowe wymiary są wykonywane w klasie 8, a pozostałe wg 9 i 10 klasy, wałki bardzo dokładne, których podstawowe wymiary są w klasie 7, a pozostałe w klasie 8 i w klasach mniej dokładnych, wałki szczególnie dokładne, których podstawowe wymiary są wykony­wane w klasie 5 -^6, a inne wg 7 klasy i w klasach mniej dokładnych. Podobnie można podzielić wałki (zależnie od potrzeby )wg innych kryteriów, pamiętając o tym, aby wałki zakwalifikowane do danej grupy, rodzaju czy typu, miały wspólne cechy określone wyróżnikiem klasyfikacyjnym, gdyż to ma wpływ na dobór metod i sposobów obróbki, a w związku z tym na dobór środków produkcji. Proces technologiczny części zaliczonych do klasy „wałki" w dużej mierze pokrywa się z procesem obróbki zewnętrznych powierzchni obrotowych. Zależnie od czynników, o których już była mowa, tj. od kształtu i wymiarów surówki lub materiału, wielkości produkcji itp., występują zmiany w procesie technolo­gicznym zarówno co do liczby operacji, jak i ich kolejności, zawsze jednak podstawowa struktura tego procesu nie ulega zmianie. To stwierdzenie nie dotyczy wałków gładkich, których technologia jest prosta i sprowadza się, poza obróbką powierzchni walcowej, do obróbki czół. Struktura procesu technolo­gicznego wałka obejmuje w pierwszej kolejności operacje wstępne, mające na celu wykonanie baz do dalszej obróbki. Jeżeli wałek ma być wykonany z pręta, to operacje wstępne obejmują: cięcie materiału (pręta) na wymiar; ewentualne prostowanie (gdy zachodzi potrzeba); obróbka czół wałka; nakiełkowanie. Gdy wałek ma być wykonany z surówki (np. odkuwki), wtedy operacje obróbki wstępnej obejmują tylko obróbkę czół i nakiełkowanie. Natomiast dla wałków, które zamierzamy odrabiać mocując je w uchwycie (np. wałki bardzo sztywne), w ramach wstępnego etapu, zamiast obróbki czół, może występować obróbka zgrubna powierzchni zewnętrznej (tzw. „zabielanie"). Ta operacja występuje wtedy, gdy powierzchnia surówki jest chropowata (np. w odkuwkach swobodnie kutych). Właściwy proces obróbki wałka obejmuje operacje, które przebiegają w następującej kolejności (przy założeniu, że przedmiot jest ustalany i zamocowany w kłach): toczenie zgrubne jednej, a następnie drugiej strony; toczenie ostateczne dla wałków o mniejszej dokładności lub toczenie kształtujące z zachowaniem naddatku na obróbkę wykańczającą dla wałków bardziej dokładnych. Uwagi: Jeżeli obrabiamy wałki drążone, to po toczeniu zgrubnym, bazując na powierzchni zewnętrznej, przeprowadza się wiercenie i zgrubne roztaczanie otworu i w dalszej kolejności, bazując na wytoczonym otworze, przeprowadza się toczenie kształtujące i wykańczające powierzchni zewnętrznej; Jeżeli wałek ma powierzchnie mimośrodowe, bądź też jeżeli zachodzi potrzeba roztaczania otworu w jednym końcu wałka, to po operacji „toczenie kształtujące" następuje operacja dodatkowa „szlifowanie zgrubne" niektórych powierzchni walcowanych wałka (tzw. szyjek,), które służą jako dodatkowe bazy dla wykonania wspomnianych powierzchni. Jeżeli wałek nie ma tych po­wierzchni, to operacja szlifowania w tym miejscu jest zbędna, a proces obróbki przebiega następująco: prostowanie (dotyczy wałków małosztywnych), tj. wałków, dla których Z>12 d przy d<100 mm; obróbka zgrubna i kształtująca powierzchni kształtowych (np. toczenie stożków i toczenie powierzchni o tworzącej krzywoliniowej, nacinanie uzębień, frezowanie wielowypustów itp.); — obróbka elementów drugorzędnych wałka (np. frezowanie rowków na wpusty, nacinanie gwintów na końcach, wiercenie, rozwiercanie i gwintowanie otworów poprzecznych itp.), prostowanie wałków o l>12d przy d<100m, obróbka cieplna. 3. Zgodnie z tym co powiedziano na temat wpływu operacji obróbki cieplnej na strukturę procesu technologicznego (p. 14.2.1), przedstawiona kolejność operacji jest słuszna tylko dla przypadków, gdy wałek jest cały lub tylko częścio­wo hartowany, bądź cały nawęglany i hartowany. Natomiast gdy za pomocą nawęglania powinny być utwardzone tylko niektóre powierzchnie, wtedy występują dodatkowe operacje, polegające na zabezpieczeniu przed nawęglaniem powierzchni, które mają być miękkie, bądź wałek nawęgla się cały, a następnie zdziera się warstwę nawęgloną z tych powierzchni, które mają być nieutwar­dzone. W tym ostatnim rozwiązaniu kolejność operacji będzie następująca: toczenie kształtujące powierzchni, które mają być utwardzone, nawęglanie, toczenie kształtujące pozostałych powierzchni, hartowanie. Zatem kolejność obróbki jest następująca: prostowanie (dotyczy wałków o l>6d przy d<100 m), poprawienie nakiełków, wstępne i wykańczające szlifowanie powierzchni wewnętrznych — cylindrycznych i stożkowych, wstępne i wykańczające szlifowanie powierzchni zewnętrznych — walcowych i stożkowych, wstępne i wykańczające szlifowanie powierzchni kształtowych (o two­rzących krzywoliniowych), obróbka mająca na celu polepszenie własności eksploatacyjnych wałka, uwaga: operacje te nie zawsze występują na końcu procesu i mogą, zależnie od ich charakteru, być uwzględnione wcześniej, kontrola.
  • Operacje wstępne dla części klasy ,,wałki"

    1) Przecinanie i prostowanie materiału. Operacja przecinania (cięcia) materiału występuje tylko w przypadkach pręta walcowanego lub ciągnionego. Materiały walcowane (lub ciągnione) dostarczane są w postaci prętów o długości 4-^9 m, co zwłaszcza jeśli chodzi o pręty o małej średnicy może powodować wygięcia prętów, utrudniające cięcie i zachowanie prostopad­łości płaszczyzny cięcia do osi pręta. Ten ostatni warunek jest specjalnie ważny, gdyż przy skośnych powierzchniach czołowych występują duże trudności przy nakiełkowaniu i toczeniu czół. Stąd istnieje konieczność prostowania prętów Rolki napędzające Rolki prostujące Bęben obrotowy Rys. 15.1. Schemat prostowania prętów za pomocą rolek przed ich przecięciem. Poza tym prostowanie ma na celu zmniejszenie naddatków na obróbkę, co wiąże się ze zmniejszeniem zużycia materiału. Dokładność prosto­wania może być dowolnie duża. Zależy ona od rodzaju urządzeń stosowanych do tej czynności. Schemat prostowania gładkich i długich wałków za pomocą urządzenia z rolkami przedstawiono na rys. 15.1. Natomiast do prostowania wałków krótkich (np. po pocięciu pręta na żądane odcinki) stosuje się prostowanie na prasach. W szczególnych przypadkach (to znaczy kiedy pręt już ma wyko­nane nakiełki) można prostować pręt na tokarce za pomocą małej praski usta­wionej na łożu tokarki. Cięcie pręta na odcinki żądanej długości można wykonać na obrabiarkach do obróbki wiórowej i (rzadziej) do obróbki bezwiórowej. Do pierwszej grupy zaliczamy wszelkiego rodzaju piły ramowe, tarczowe, taśmowe i cierne. Eównież do tej grupy należy zaliczyć przecinarki pracujące za pomocą ściernic bakeli- towych oraz specjalne obrabiarki typu tokarek do cięcia. Do drugiej grupy zaliczamy wszystkie typy nożyc oraz specjalne prasy. Są one używane do cięcia prętów rzadko, gdyż powierzchnie czołowe po cięciu nie są prostopadłe do osi pręta. Piły ramowe ze względu na małą wydajność mają ograniczone zastosowanie. Używane są w zakładach o produkcji małoseryjnej i jednostkowej. W zakładach o produkcji wielkoseryjnej i masowej do cięcia stosuje się piły tarczowe z posuwem hydraulicznym i hydraulicznym mocowaniem prętów. Piły te wskutek stosunkowo dużych tarcz i dużych prędkości skrawania (18-^30 m/min dla stali) mają bardzo dużą wydajność. Dzięki posuwowi hydraulicznemu powierzchnie czołowe materiału są gładkie, co ma duże znaczenie dla dalszej obróbki (np. dla wykonania nakiełków powierzchnie czołowe prętów nie muszą być obrabiane). Wadą cięcia za pomocą pił tarczowych jest dość duża strata materiału na skutek grubości samych pił. Piły taśmowe mają w zasadzie ogra­niczone zastosowanie do wycinania półfabrykatów kształtowych. Ze względu na bardzo wąskie przecięcie stosuje się je do cięcia prętów z drogich materiałów nieżelaznych. Piły cierne są podobne do pił tarczowych, lecz ich tarcza nie ma uzębienia. Tarcza wchodząc w materiał nagrzewa go na skutek tarcia do temperatury topnienia. Sama tarcza nie nagrzewa się zbytnio, ma bowiem dużą prędkość obrotową i jest chłodzona wskutek tego powietrzem. Prędkość obwodowa tarczy dochodzi do 140 m/s. Wydajność takiej piły jest bardzo duża. Na przykład wał o średnicy 450 mm może być przecięty w ciągu 50 s. Wadą tych pił jest to, że wymagają dużej mocy (np. dla tarczy o średnicy 600 mm wymagana jest moc około 40 kW) oraz powodują powstawanie zadziorów na powierzchni cięcia na skutek nadtopienia materiału. Również bardzo wydajna jest metoda cięcia za pomocą ściernic (np. wałek 00 50 mm przecina się w ciągu 6 sekund). Do tego celu używane są ściernice o wiązaniu bakelitowym grubości 2-^3 mm i o średnicy do 300 mm. Szybkość skrawania dochodzi do 100 m/s przy posuwie 5 m/min. Ściernicami można ciąć wałki do0 100 mm. Ostatnio do przecinania prętów (zwłaszcza materiałów o dużej twardości) używane są piły elektrolityczne, przecinające na tej samej zasadzie jak drążenie elektrolityczne (p. 9.2.5.). Schemat piły elektrolitycznej przedstawiono na rys. 15.2. Tarcze wykonuje się z blachy stalowej o grubości 0,3 -^2,0 mm. Tarcza 1 ma ruch roboczy obrotowy a jednocześnie ruch posuwowy, który uzyskuje się za pomocą ciężarka. 3. Regulacja szybkości posuwu odbywa się za pomocą hydraulicznego regulatora 4. Z tarczą 1 łączy się ujemny biegun prądu stałego, a z przedmiotem 2 — biegun dodatni. Cięcie odbywa się w elektro­licie. Najbardziej dokładne jest cięcie na specjalnych obcinarkach (przecinarkach) przy obracającym się pręcie, z urządzeniem oporowym dla ustalenia długości odcinków pręta. Jest to obrabiarka podobna do tokarki a narzędziem jest nóż-przecinak, którego szerokość zależy od średnicy pręta (szerokość 2 mm dla prętów do 18 mm i 6 mm dla prętów o średnicy powyżej 120 mm). Dzięki temu, że pręt przy przecinaniu obraca się, uzyskuje się dużą dokładność prostopadłości powierzchni czołowej do osi pręta. 2) Obróbka czół i nakiełkowanie. Typy nakiełków oraz przykłady ich zastosowania wg norm PN-72/M-02499 i PN-75/M-02497 przedstawiono na rys. 15.3, a najczęściej używane nakiełki (typy A i B), których wymiary przedstawiono w tablicy 15.1 i na rys. 15.4. Ostatnia rubryka tej tablicy wskazuje jaką wielkość nakiełka należy dobrać dla odpowiedniej średnicy wałka. Należy podkreślić, że wymiary nakiełka powinny uwzględniać ciężar wałka, siły skra­wania i siły docisku, gdyż w przeciwnym przypadku zamocowanie wałka będzie niewłaściwe i niepewne. Z tych względów powierzchnia nakiełka musi być dostatecznie duża, a kąt pochylenia powierzchni stożkowej wykonany prawidło­wo, to znaczy powinien być taki sam jak kła, gdyż inaczej nastąpi szybkie „wyrabianie" się kła lub nakiełka. Jak już wspomniano, najczęściej stosuje się nakiełki o kącie 60° (typ A i B), a tylko w wyjątkowych przypadkach przy obróbce ciężkich wałów, gdzie istnieje konieczność stosowania kłów o większych przekrojach, a więc większej wytrzymałości, stosuje się nakiełki o kącie 90°. Jednak przez powiększanie kąta nakiełka powiększamy siłę poosiową B, gdyż (107): R=Qtg~, (107) gdzie: Q — suma sił skrawania i ciężaru; a — kąt stożka nakiełka. Na przykład przy a = 60° tg-^- = 0,58, a przy a = 90° tg— = 1, a więc przy 2 2 kącie a = 60° B = 0,58 Q, a przy a = 90° B = Q. Powiększenie siły osiowej B Typ Nazwa Szkic Zastosowanie A cn O) Nakiełki wewnętrzne 60° zwykłe '^//y/// Przy obróbce przedmiotów mato dokładnych, oraz w przypadku doraźnego użycia nakiełków, usuwanych po obróbce przedmiotu B Nakiełki wewnętrzne 60° chronione §§| Ftzy Obróbce przedmiotów doktadnych, oraz w przy­padku ponownego ich użycia, po obróbce przedmio­tów podlegających naprawie lub regeneracji. C Nakiełki wewnętrzne 6CP łukowe Stosuje się w przypadku trudnośa współosiowego wykonania lz obydwu końców przedmiotu) nakieł­ków typu A lub B, lub w przypadku trudno obrabialnych materiatow. D a Nakiełki wewnętrzne 6Q° chronione z gwintem ż P Stosuje suf w przypadku konieczrośa wukonama nakiełka na wspólne) osi z gwintem (np chwyty stożkowe narzędzi z gwintem do zaciągania) f i ! c c ^ 3 1 i Nakietek 90°zwykły Bi Stosuje się przy obróbce przedmiotów o ciężarze od 1200+2000 kg. F Nakietek Q0°zpogte-bieniem V///////A Stosuje się przy obróbce przedmiotów o c^zorze od 1200+2000kg w przypadku konieczności żartowania dokładną długości przedmiotu. Rys. 15.3. Typy nakiełków Nakietek wewnętrzny 60° Nakietek wewnętrzny 60° ZNgkty, (typ A) chroniony, (typ 9) Rys. 15.4. Wymiary nakiełków typu A , B wpływa ujemnie na pracę obrabiarki i dokładność obróbki. Nakiełki są najczęściej stosowaną bazą obróbkową przy obróbce wałków. Są również wykorzystywane w czasie ich eksploatacji (np. do prostowania, do obróbki w czasie remontu itp.). Z tych względów nakiełki powinny spełniać następujące warunki: powinny leżeć na jednej osi — w przeciwnym przypadku powierzchnie pracują jedną stroną i szybko się zużywają, co z kolei powoduje przesunięcie osi toczonego przedmiotu; położenie osi nakiełków w stosunku do osi materiału (pręta) powinno być takie, aby naddatek na obróbkę był jednakowy ze wszystkich stron wałka. Nieprawidłowy rozkład naddatków może spowodować, że w niektórych miej­scach wałek nie będzie obrobiony (naddatek niewystarczający) lub przedmiot ulegnie odkształceniu, wskutek zmiennych sił skrawania; odległość między nakiełkami danej partii przedmiotów powinna być stała, co umożliwia mocowanie wałków na obrabiarkach nastawianych na wymiar (specjalnie ważne przy obróbce wałków stopniowanych). Ten ostatni warunek wyjaśniono na rys. 15.5. Przy bazowaniu wałków na kle wrzeciona powierzchniami A i przy zacho­waniu stałości wymiaru l oraz L wszystkie wałki z danej partii zajmą jednakowe Typ A Typ B Stosuje się do a ^mln dr ^min •) o2 średnic zc> (0,63) 1,6 1,4 2,0 — - - do 6,3 1 1 1 2,5 2,2 3,0 2,5 4,0 2,6 3,5 ponad 6,3 do 10 U.«l 4,0 3,6 5,0 4,0 6,3 4,2 5,5 ponad 10 do 16 2,0 5,0 4,4 7,0 6,0 7,8 5,2 7,0 jw. I 2.51 6,3 5,6 7,5 6,3 10,0 6,7 8,5 ponad 16 do 32 3,0 7,5 6,5 10,0 7,5 11,0 7,6 10,0 ponad 32 do 63 |4;0 10,0 8,0 11,0 10,0 14,0 10,0 12,0 jw. 5,0 12,5 11,0 16,0 12,5 17,7 12,5 16,0 ponad 63 do 100 | 6,3 16,0 14,0 17,0 16,0 21,0 16,0 19,0 jw. (10) 25.0 22,0 26,5 — — - — ponad 100 *) Naddatek* materiału w przypadku usuwania nakiełka. **) Dla wałków stopniowanych o znacznie różniących się średnicach wymiary D są orientacyjne. Uwaga. Średnice d w ramce są zalecane, średnice podane w nawiasach — niezalecane. Tablica 15.1 Wymiary nakiełków typu A (zwykłe) i B (kryte) położenie na obrabiarce. Eóżnice w długości materiałów będą różnicami nad­datku na obróbkę powierzchni czołowych Bx i Bt, a po ich obróbce istnieje gwarancja zachowania wymiarów długościowych. Natomiast jeżeli nie aędzie zachowana stałość wymiarów l oraz L, tj. gdy będzie zachowana stała głębo­kość nakiełków od czół wałka, wtedy po obróbce powierzchni czołowych wałki L a 1 - Rys. 15.5. Wpływ sposobu wymiarowania odległości między nakiełkami na wartość nad­datku na powierzchni czołowej będą miały różne długości i nie będzie można ich obrabiać na obrabiarce nas­tawionej bez nżycia tzw. Ma „pływającego" (rys. 15.5), przesuwnego wrzeciona lub regulowanego układu zderzaków. Przykłady najczęściej spotykanych błę­dów w wykonaniu nakiełków przedstawiono na rys. 15.6. Sposób i metoda wyznaczania miejsca nakiełków zależy od wielkości przedmiotu i wielkości produkcji. W produkcji jednostkowej położenie nakiełków określa się za po­mocą znaków traserskich, które wykonuje się cyrkiem i punktakiem (rys. 15.7a) lub za pomocą specjalnego przyrządu (rys. 15.7b). Nakiełek wykonuje się w następujący sposób: po obróbce czoła najpierw wierci się otwór cylindryczny o średnicy i głębokości podanej w tablicy 15.1, a następnie pogłębia się specjalnym pogłębiaczem o kącie 60° dla nakiełków typu A lub pogłębiaczem o kątach 60° i 120° dla nakiełków typu B. Można również stosować narzędzia zwane nawiertakami dla jednoczesnego wierce­nia i pogłębiania (rys. 15.8). W materiałach prętowych o średnicach małych lub średnich w produkcji jednostkowej lub małoseryjnej i średnioseryjnej na­kiełki wykonuje się na tokarkach kłowych lub rewolwerowych, bądź też na wiertarkach. "Na tokarce rewolwerowej lub tokarce z wrzecionem przelotowym, przez który można przesunąć pręt, nakiełki wykonujemy mocując nawiertaki w głowicy rewolwerowej lub w koniku. W przypadku, gdy krótki wałek nie może być przesunięty przez wrzeciono, można w nim wykonać nakiełki, zacis­kające go w uchwycie i sprawdzając prawidłowość jego położenia w osi toczenia. W wałach o dużych wymiarach nakiełki wykonujemy na tokarce lub wiertar­ko-frezarce w sposób przedstawiony na rys. 15.9. W produkcji wielkoseryjnej i masowej do wykonania nakiełków stosuje się specjalne obrabiarki tzw. wiertarko-nakiełczarki (rys. 15.10a) oraz frezarko--nakiełczarki (rys. 15.10b). Pierwsze z nich wyposażone są w dwa oddzielne wrzeciona do jednoczesnej obróbki nakiełków z obu stron przedmiotu. Drugie zaś mają po dwa wrzeciona, z każdej strony i umożliwiają frezowanie obu czół wałka, a następnie wiercenie i nawiercanie. Przedmiot zamocowany jest w specjalnym przyrządzie z pryzmami, co umożliwia jego osiowanie. Przyrząd ten jest zamocowany na suporcie, który można przesuwać w kierunku prostopadłym do osi przedmiotu. Na frezarko-nakiełczarkach moż- Rys. 15.9. Sposoby wykonania nakiełków w wałkach o dużych wymiarach a) na tokaroe kłowej, b) na wiertarko-frezarce na wykonywać nakiełki nie tylko w przedmiotach o przekroju kołowym, lecz również kwadratowym i sześciokątnym, stosując naturalnie odpowiednie przy­rządy do osiowania i mocowania. fbqtebia.cz do nakiełków typu ,A" 4r* Pogtebiacz do nakiełków typu „ B" Nawiertak 60° do nakiełków zwykłych -O Nawiertak 60° do nakiełków chromonych Rys. 15.8. Pogłębiacze i nawiertaki do wykonania nakiełków typu A i typu B Bys. 15.10. Obrabiarki do nakiełków: a) wiertarko-nakiełczarka, b) frezarko-nakiełczarka 15.2.4. Ogólne wytyczne do projektowania procesu technologicznego części klasy „wałek" Z analizy struktury procesu technologicznego wałka wynika, że jedna z głównych ról w tym procesie odgrywają operacje tokarskie. Operacje te w pro­cesie technologicznym wałka należą do najbardziej pracochłonnych, a ich udział w ogólnym czasie wykonania wzrasta w miarę jak zwiększa się wielkość obra­bianych wałków. Przy wyborze obrabiarki do tych operacji należy zwracać specjalną uwagę na to, aby wybrany typ był dostosowany do wielkości pro­dukcji. Najłatwiejszy wybór jest w produkcji jednostkowej i małoseryjnej, gdyż do toczenia powierzchni zewnętrznych i wytaczania powierzchni wewnę­trznych wałków stosuje się tokarki kłowe. Natomiast w produkcji średnio-seryjnej i wielkoseryjnej do obróbki toczeniem, zależnie od wymiarów, jak również i wielkości serii, są stosowane automaty tokarskie jednowrzecionowe, półautomaty wielowrzecionowe, tokarki wielonożowe, kopiowe i rewolwerowe. I tak do obróbki wałków do0 63 mm i długości 150 mm stosuje się w produk­cji wielkoseryjnej automaty jednowrzecionowe i tokarki kopiowe, do obróbki wałków dłuższych-półautomaty wielowrzecionowe, tokarki kopiowe i wielono­żowe. W produkcji seryjnej (a częściowo i małoseryinej) do obróbki wałków o małych średnicach (do 100 mm) stosuje się rewolwerówki do robót w uchwycie. W produkcji masowej do obróbki toczeniem wałków są stosowane auto­maty wielowrzecionowe (dla wałków do0 150 mm) i półautomaty wielowrzecio­nowe (dla wałków o średnicy powyżej 150 mm). W produkcji masowej oraz III częściowo w produkcji wieloseryjnej należy tak dobierać obrabiarki, aby mo­żna było zorganizować linię obróbkową. Obok tych ogólnych wskazań w zakresie doboru obrabiarek do wykonania wałków, które przedstawiono w p.14.3.2 i obecnie, przy planowaniu obróbki na tych obrabiarkach należy pamiętać o wykorzystaniu' ich możli­wości obróbkowych i o właściwym doborze wyposażenia, przy uwzględnieniu wielkości serii. W każdym przypadku nie można kierować się jedynie wydaj­nością obrabiarki, gdyż może się okazać, że przy takiej samej wydajności można wykonać przedmiot na obrabiarce bardziej prostej (a więc i tańszej), obniżając tym samym koszt wyrobu. Takim typowym przykładem może być obróbka na tokarce rewolwerowej. Obrabiarka ta przy właściwym opracowaniu pro­cesu technologicznego może być dostosowana do różnej skali produkcji seryjnej. Ogólnie biorąc, kolejność zabiegów na tokarce rewolwerowej (tj. struktura operacji) powinna być następująca: obróbka zgrubna otworu (jeżeli wałek ma otwór osiowy), tj. nawierca­nie, wiercenie i ewentualnie rozwiercanie, toczenie zgrubne powierzchni zewnętrznych, toczenie wykańczające powierzchni zewnętrznych, toczenie ścięć, rowków, podtoczeń itp., toczenie powierzchni stożkowych i kształtowych (o ile takie występują), rozwiercanie otworu, gwintowanie, odcięcie. Poszczególne te zabiegi można łączyć stosując oprawki wielonarzędziowe lub jednoczesną pracę suportów i głowicy narzędziowej. W zasadzie, poza tym, że nie można łączyć obróbki zgrubnej i wykańczającej, możliwości łączenia jest bardzo dużo i zależą one od złożoności kształtu przedmiotu, jego dokład­ności i sztywności. Tak na przykład, ogólnie biorąc, należy dążyć do wykony­wania jak największej liczby zabiegów narzędziami mocowanymi w głowicy rewolwerowej, gdyż dzięki temu uzyskujemy krótsze czasy pomocnicze. Jednak suport poprzeczny zapewnia większą sztywność układu i dlatego obróbka sze­rokim nożem (np. toczenie powierzchni stożkowych lub kształtowych), obok wcinania i przecinania, powinna być wykonywana z suportów poprzecznych. Poza tym te zabiegi, w wyniku których przedmiot ma mniejszą sztywność (np. głębokie wcinanie, zwłaszcza blisko uchwytu) należy przewidzieć na końcu operacji, co daje możliwość uzyskania właściwej dokładności przy wykonywaniu innych zabiegów. Na zagadnienie łączenia zabiegów, jak również całego przebiegu obróbki na tokarce rewolwerowej, decydujący wpływ ma jednak wielkość serii. Przy seriach małych (do 20 szt.) większość zabiegów wykonuje się z suportu poprzecznego. Natomiast w głowicy rewolwerowej mocuje się oprawki jednonarzędziowe, ła­two nastawne. Zderzaki ograniczające długość przesuwu głowicy lub suportu stosuje się rzadko. Przy seriach średnich (100-M50 szt.), większość zabiegów wykonuje się w głowicy rewolwerowej, jednak oprawki wielonarzędziowe uży- a) Toczenie promieniowe 8 Toczenie rowków 5-6 Odcinanie TED Poprzeanetoczenie 1-2-3 b) LAm 7 8 kieł podłnumjacy Rys. 15.11. Schemat ustawienia i wyposażenia tokarki rewolwerowej do obróbki około: a) 10 sztuk wałków w serii, b) 100 sztuk wałków w serii wane są rzadko, a z reguły stosuje się zderzaki. Przy seriach dużych (powyżej 150-^200 sztuk) powinny mieć zastosowanie oprawki wielonarzędziowe. Wy­tyczne te uwzględniają przede wszystkim aspekt ekonomiczny zagadnienia (oprawki wielonarzędziowe są znacznie droższe od oprawek jednonarzędzio-wych i stosowanie ich opłacalne jest tylko przy większych seriach). Stosowanie oprawek wielonarzędziowych daje jednak możliwość obróbki wałków o zło- Zatoczenie powierzchni czołowej 8 Toczenie rowków 5,6 Przecinanie Nawiercanie 9 Toczenie zgrubno7' WiercenielO Poprzeczne toczenie 3 Poprzeczne toczenie 2 Toczenie wykończa­jące wstępne 4 "toczenie wykończa­jące 4 Poprzeczne toczenie i żonych kształtach, dzięki czemu nie ma konieczności wymiany oprawek pros­tych — jednonarzędziowych przy ograniczonej liczbie gniazd gło wicy, co łącz­nie skraca czas obróbki wałka, a więc również przyczynia się drj obniżki kosz­tów jego wykonania. Przykłady obróbki wałka i uzbrojenia tokarki rewolwero­wej dla wykonania tego samego wałka, lecz produkowanego w różnych seriach, przedstawiono na rys. 15.11. Metody obróbki wałków stopniowanych na tokarkach w ielonożowych wy­jaśniono w p.8.2.1. Obecnie należy zwrócić uwagę, że projektowanie procesu technologicznego na tę obrabiarkę wymaga nie tylko jej znajomości, ale poz­nania tzw. dokumentacji techniczno-ruchowej (DTE) dla zorientowania się w moż­liwościach obróbkowych. W ramach dokumentacji technologicznej, oprócz instrukcji obróbkowej, która niczym nie różni się od zypykłych instrukcji ob­róbkowych, opracowywuje się również instrukcję uzbrojenia obrabiarki. Ins­trukcja ta przeznaczona jest przede wszystkim dla us tawienia narzędzi. Poza dokładnym określeniem typów i rodzajów noży, w instrukcji podaje się dok­ładne ich położenie w suportach i w imakach, oraz poszczególne cykle pracy imaków łącznie z rodzajem ruchów, które wykonują w poszczególnych cyklach. Przy projektowaniu obróbki wałków na tokarkach kopiowych (bądź na tokarkach kłowych z urządzeniem kopiowymi) należy zwrócić uwagę na charak­terystyczne ustawienie suportów pod kątem ostrym (najczęściej 60°) do osi toczenia, co umożliwia toczenie powierzchni czołowych i odsadzeń pod kątem 90° (do osi toczenia), zwróconych w stronę konika. Natomiast powierzchnie zwrócone do wrzeciennika mogą być nachylone najwyżej pod kątem 30°. Tak więc wałki stopniowane jednostronnie mogt| być toczone w jednej operacji, natomiast stopniowane dwustronnie, dla uzyskania odpowiedniego położenia powierzchni czołowych — w dwóch operacjach. To zalecenie dotyczy tzw. kopiowania za pomocą układów kopiujących bezpośrednich, które są stosowane najczęściej. W układach tych toczenie odbywa się ze stałym posuwem wzdłuż osi toczenia. Jest to tak zwany posuw prowstdzący px. Poza tym rozróżniamy posuw sań narzędziowych, tj. posuw w kierunku prowadnic sań narzędziowych p2 i posuw obwiedniowy pr, czyli posuw w kierunku tworzącej powierzchni. Jak widać ze szkicu na rys. 15.12b, wartości posuwów p2 i pr są zmienne. Jak już wspomniano w p.8.2.1, istnieje kilka sposobów toczenia kopiowego, przy czym na rysunkach 8.9, 8.10 i 8.11 przedstawiono przykłady toczenia zespolo­nego i wielozabiegowego. Toczenie zespolone polega na obróbce przedmiotów jednocześnie za po­mocą dwu urządzeń do kopiowania. Mogą tu występować następujące połącze­nia: kolejna obróbka różnych powierzchni przedmiotu (rys. 8.10), jednoczesna obróbka zgrubna i wykańczająca (rys. 8.9), jednoczesna obróbka powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych. Oba urządzenia do kopiowania mogą mieć ruchy niezależne lub ruchy identyczne. Toczenie wielozabiegowe (rys. 8.11) wykonuje się na tokarkach pracu­jących w cyklu automatycznym. Najczęściej początkowo ruchy noża są prosto- ■ ■ liniowe, natomiast końcowy ruch (lub dwa końcowe ruchy) odbywa się wearug jednego lub dwóch kopiałów. Bardziej proste od poprzednich jest toczenie zwykłe (rys. 15.13a), które można zrealizować na tokarce kłowej przy użyciu przystawek kopiujących. pi - prędkość posuwu prowadzącego Ą - prędkość posuwu sań narzędziowych Pr.- prędkość posuwu obwiedniowego Rys. 15.12. Kierunki posuwu noża przy toczeniu kopiowym wałka stopniowanego (rys. a) i rozkład wielkości posuwów sanie narzędziowe zwykle Rys. 15.13. Schematy toczenia kopiowego: a) zwykłego, b) kombinowanego Polega ono na toczeniu pojedynczymi saniami narzędziowymi podczas jeden-go przejścia. Bównież za pomocą przystawki można stosować toczenie kopio­we kombinowane polegające na jednoczesnej lub kolejnej obróbce za pomocą noża zamocowanego w narzędziowych saniach kopiujących i noża (lub noży) zamocowanych w zwykłych saniach narzędziowych (rys. 15.13b). Przy pla­nowaniu obróbki na tokarkach kopiowych, oprócz wyboru jednego ze sposo­bów kopiowania, co się wiąże z wyborem obrabiarki lub urządzenia, należy zwrócić uwagę na kształt wałka, a zwłaszcza na kształt wszelkiego rodzaju wcięć, podcięć i podtoczeń. Toczenie tych elementów wałka, w przypadku gdy ich tworzące się prostopadłe do osi toczenia, może przedstawiać duże trud­ności zwłaszcza kiedy tokarka nie ma oddzielnego suportu do wykonywania tego rodzaju zabiegów. Z tych względów kształt tych elementów powinien być zmieniony (np. przez pochylenie tworzących pod kątem 30°). Tak więc przy projektowaniu procesów technologicznych na tokarkach kopiowych konieczna jest nie tylko znajomość konstrukcji obrabiarki i jej możliwości obróbkowych, ale również konstrukcja przedmiotu obrabianego.
  • Przykłady

    Przykład 1. Proces technologiczny wałka przedstawionego na rys. 15.14 L Ml Uś5l Materiał St 6 Rys. 15.14. Sworzeń omówiony zostanie w 3 wariantach, przy czym jako zmienne będą występować: wymiar wałka, dokładność jego wykonania oraz wielkość produkcji. Nr wariantu D L 1 40 M2 a = 100 b = 300 2 40 hW k-350 Rys. 15.15. Wałek konanie nakiełków. Stosowanie szlifierek bezkłowych jest opłacalne w produkcji seryjnej i masowej. Dlatego też w produkcji jednostkowej i małoseryjnej na­leży stosować szlifierkę kłową. Przykład 2. Przebieg procesu technologicznego wałka przedstawionego na rys. 15.15 jest podany na karcie technologicznej (tablica 15.2) i na kartach instrukcyjnych (tablica 15.3). Proces opracowano dla produkcji seryjnej. Pol. W-ka Zakład Technologu Maszyn Wyrób K-350 Nazwa części Wałek Symbol, Nr rysunku. Nr por. 002400 Nr zlecenia Gatunek, stan mat. Stal 15 Postać, wymiary materiału Pręt 4 30 Szt/wyrob 1 Netto kg szt. 2 Sztuk/zlecenia 150 Index materiałowy Norma roeter. kp sztukę Materia! kg/zlec. hipt. WpdiU) OPIS OPERACJI Oprzyrządowanie lataj. ip* bam. Stanowisko MaM II 10 Me Toczyć i nawiercać wg instrukcji łokar. rew. 20 Me Toczyć gwintować i nawiercr wn instmkrii Mac rew 30 Me Szlifować wg instrukcji Szlif, do wałków 40 Me Frezować wg instrukcji Frez pion. 50 Me Frezować wg instrukcji Frez. pion. 60 Me Usunąć zadziory, zaokrąglić krawędzie Stan Hus. 70 Me Kontrola międzgoperacyjna K-1 80 OC Hawęgltć na gleb. 05 mm, hartować do K'60-62, chronić gwint i rowki wpust 90 Me Poprawić nakiełki Szlif, do nakiełków 100 Me Szlifować wg instrukcji szlif, do wałków 110 Me Myć i suszyć Stan. pom no Me Kontrola ostateczna K-2 Opracował " """ ttprawdzJt Wydanie Al*. łOiyft - rabMM S, i. u DO o. 400 Tablica 15.2 Karta teclifioUglcina P N-S7/M 01 łoi Tablica 15.3 Karta instrukcuina Pol W-w*q Koledra T.BM Wgrob: Nożna czełei: Warek SijmDol.Nr njs. Nr pozycji ,0 NazMO Artust 1 Materiał operacji Toczl/c i nawiercać wg instrukcji trkusfl i 1 st. 15 Nr OJls zabiegu i i 9 P V n t i Wysunąć materiał do zderzaka 120 2 Toczyć czoło r 22 236 NNZc 3 Toczyć 4> 26-0,2 115 0,25 22 236 NNZc 4 Toczyć stożek 1'7 r 22 236 NNZd 5 Nawiercić nakietek 20-o,2 47 0.25 15,5 236 N N Be J Tocziyć 19,5 2,5 r 155 236 NNPd 3 Wy ci ą C rowek 0 15,5 4 r 13 236 NNPd 9 Gwintować M18*1,5 20 1,5 3,5 60 NHGb to Nawiercać nakietek 25,5-°W 2 0,05 r «5 ? Szlifować 4 19.5-W 2 K at r r25 239 Tablica 15.3 c.d. MyrOb: Nazwa części: Symbol Nr rys. Nr pozycji Wydział Wazwastanoraśka Krma.typ Frezarka Symbol wg ON Moc l/oscczęłci abr-jedn 1,7 Numer, operacji Me FU 2 1 Nazwa . opara Cji Frezować rowek wg instrukcji Arkusz Arkuszu Materiał 15 Nr Opis zabiegu n Cecha pomocy Hosc Frezować zachowu/ąc wymiar 26,5 , 5;°d°£ i 7,45+™ r 9,5 140 NFTd Wyrób: Nazwa części: Symbol,Nrrys.Hr pozycji Wudzląj; Me Huzwasłanowiska Frezarka Firma, tup FU 2 Symbol wg PN Moc Uostczesdobr. jedn. 17 Numer operacji 50 1 Nazwa operacji Frezować rowek wg instrukcji Ar^uSZ Arkuszy 1 Materiał 15 Nr Opis zabiegu Cecho, pomocy Frezować rowek zachowując wymiar 26,5 i 5i 7,45+o,i 3.5 •40 NFTd OpraCOHOt SprOfroW Zolntrrain Wydanie Ark