Kierunek : AiR                                                                                                  Gliwice, 27.11.2001r.

Wydział : MT

Rok ak. : 2001/2002

Semestr : V

Grupa : I

Laboratorium z obróbki ubytkowej i

technologii maszyn

Temat:

Toczenie

Skład sekcji :

1.     Jasiulek Dariusz

2.     Kuszka Arkadiusz

3.     Guziakiewicz Marcin

4.     Honysz Rafał

5.     Jarczok Mirosław

6.     Joszko Mariusz

7.     Gut Michał

8.     Knapik Paweł

9.     Fiecek Zygmunt

10. Lis Krzysztof

11. Mrozek Adam

12. Myczkowski Mariusz

13. Nalaskowski Adam

1.        
Tokarki – podział i  kinematyka toczenia

Wśród różnych rodzajów obróbki metali skrawaniem toczenie jest procesem najbardziej rozpowszechnionym. Wynika to z potrzeby stosowania w różnego rodzaju maszynach i urządzeniach części o kształ­tach obrotowych, wykonywanych przez toczenie na maszynach zwa­nych tokarkami.

Tokarki - zależnie od przeznaczenia - można podzielić na następujące grupy: tokarki ogólnego przeznaczenia, tokarki specjalizo­wane i tokarki specjalne.

Tokarki ogólnego przeznaczenia: tokarki kołowe, tokarki tarczowe, tokarki karuzelowe, tokarki wielonożowe, tokarki rewolwerowe, półautomaty i automaty tokarskie.

Tokarki specjalizowane: tokarki do robót bardzo dokładnych, tokarki do robót kształtowych, tokarki obcinarki.

Tokarki specjalne: tokarki specjalne dla przemysłu hutniczego do toczenia walców, tokarki specjalne dla kolejnictwa, tokarki specjalne dla przemysłu samochodowego.

                            Najliczniejszą grupę tokarek używanych w przemyśle stanowią tokarki kłowe, które można podzielić jeszcze na tokarki produkcyjne oraz tokarki pociągowe. Obie te grupy tokarek kłowych różnią się między sobą sposobem napędu suportu przesuwającego nóż. podczas toczenia. Tokarki produkcyjne są do tego celu wyposażone w wałek pociągowy; a tokarki pociągowe mają ponadto śrubę pociągową, która zapewnia bardzo dokładne przesuwanie noża. Dzięki użyciu śruby pociągowej tokarki pociągowe mają znacznie szerszy zakres zastosowa­nia niż tokarki produkcyjne. Można na nich bowiem wykonywać - oprócz wielu innych robót - również nacinanie gwintów.

              Rysunek poniżej przedstawia tokarkę pociągową. Na jednym końcu łoża 6, wyposażonego w prowadnice, znajduje się wrzeciennik 1. Na drugim końcu łoża jest umieszczony konik 5. Z boku łoża znajdują się: śruba pociągowa 10, wałek pociągowy 12, zębatka 11 oraz skrzynka posuwu 2 przenosząca napęd z wrzeciennika na suport. Na prowad­nicach łoża mogą się przesuwać sanie wzdłużne suportu połączone ze skrzynką suportową 4, na której jest widoczna wśród innych mechaniz­mów dźwignia do włączania posuwu za pomocą śruby pociągowej. Na saniach wzdłużnych są umieszczone sanie poprzeczne suportu, a na nich imak narzędziowy 3.

              Łoże tokarki jest ustawione na dnie blaszanej wanny 9 i wraz z nią jest umocowane do podstaw 7 i 8. We wrzecienniku znajdują się mechanizmy przenoszące napęd z silnika na wrzeciono tokarki, na którym jest umieszczony uchwyt szczękowy, mocujący materiał podczas obróbki.

              Wrzeciono tokarki to wałek z otworem przelotowym zakończonym stożkowo. W stożek ten wciska się kieł, który wraz z kłem konika podtrzymuje niekiedy materiał podczas toczenia.

              Do napędzania tokarki służy silnik elektryczny, który przenosi napęd na wrzeciennik. Ruch obrotowy z wrzeciennika jest przenoszony następnie za pomocą przekładni zębatej na przekładnię skrzynki posuwów. Ze względu na bezpieczeństwo obsługi przekładnie są przykryte osłonami. Uruchamianie i zatrzymywanie wrzeciona oraz zmiana kierunku ruchu obrotowego wrzeciona są dokonywane za pomocą dźwigni i wałka 13.

              Wrzeciennik tokarki jest przekładnią, dzięki której z silnika o stałej prędkości obrotowej można uzyskiwać różne prędkości obrotowe wrzeciona. Główną częścią wrzeciennika jest wrzeciono od strony otworu stożkowego zakończone gwintem zewnętrznym, na który nakręca się uchwyt tokarki lub tarczę zabierakową. Wrzeciono może obracać się w panewkach łożyska, z których jedno jest cylindryczne, a drugie - stożkowe. Zmianę prędkości obrotowej uzyskuje się we wrzecienniku za pomocą przekładni zębatej. Liczba osiąganych stopni prędkości zależy od konstrukcji wrzeciennika. W różnych typach tokarek stosuje się różne wrzecienniki - od bardzo prostych do skomplikowanych. Wrzecienniki są wyposażone w urządzenie zwane nawrotnicą, które umożliwia przekazywanie skrzynce suportowej ruchu obrotowego w jednym lub drugim kierunku. Nawrotnica jest zwykle umieszczana we wrzecienniku i stanowi jeden z jego mechanizmów.

              W tokarce między wrzeciennikiem a skrzynką posuwów znajdują się w zazębieniu koła zębate. Mają one za zadanie przenoszenie ruchu obrotowego na skrzynkę suportową oraz przyspieszanie lub zwalnianie tego ruchu w stosunku do ruchu wrzeciona.

              Do podpierania podczas toczenia długich lub ciężkich przedmiotów, zamocowanych w uchwycie tokarki lub umocowanych w kłach, służy konik. Poprzeczne przesunięcie konika wykorzystuje się często do toczenia stożków o małym kącie wierzchołkowym.

              Suport tokarki służy do mocowania i przesuwania noża podczas toczenia. Skrzynka suportowa jest umocowana od spodu do sań wzdłużnych suportu. W skrzynce suportowej są umieszczone mechanizmy służące do przenoszenia ruchu ze śruby pociągowej lub wałka pociągowego na suport. W dolnej części skrzynki supor­towej znajduje się mechanizm do uru­chamiania wrzeciona tokarki. Składa się on z wałka, poruszającego sprzęgło, i dźwigni. Imak jednonożowy może być zastąpiony imakiem czteronożowym. W takim przyrządzie zamocowuje się zwykle cztery noże o różnych kształ­tach, przeznaczone do różnych zabie­gów. Po zakończeniu jednego zabie­gu można zluzować dźwignią nakręt­kę śruby głównej imaka i - obróciw­szy głowicę o kąt 90° - ponownie ją unieruchomić. Dzięki temu bardzo szybko jeden nóż można zastąpić innym, niezbędnym do dalszych czynności tokarskich. W dolnej części skrzynki supor­towej znajduje się mechanizm do uru­chamiania wrzeciona tokarki.

Mechanizmem umożliwiającym zmianę posuwu noża jest skrzynka posuwów. W tokarkach kłowych często w skrzynkach posuwów jest stosowana przekładnia typu Nortona.

2. NARZĘDZIA TOKARSKIE

Podstawowymi narzędziami stosowanymi w procesach obróbki skrawaniem przez toczenie są noże tokarskie. Liczne ich odmiany różnią się między sobą położeniem ostrza, położeniem krawędzi skrawającej, sposobem zamocowywania oraz sposobem wykonania.

Przyjmując jako podstawę podziału przeznaczenie noży, roz­różnia się:

• noże do obtaczania, zwane obtaczakami,

• noże do wytaczania, zwane wytaczakami,

• noże do przecinania, zwane przecinakami,

• 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.

Noże do obtaczania są stosowane do toczenia wzdłużnego powierz­chni zewnętrznych. Za ich pomocą toczy się wałki gładkie, wałki stopniowe, powierzchnie stożkowe oraz płaskie powierzchnie czołowe tych wałków lub innych przedmiotów toczonych. Typowe noże tokar­skie do obtaczania pokazano na rys. Nożem lewym - rys. a) - nazywamy nóż, który ma krawędź skrawającą po stronie kciuka lewej ręki, położonej na powierzchni natarcia i skierowanej palcami ku wierzchołkowi noża. Nożem prawym - rys. b) - nazywamy nóż, który ma krawędź skrawającą po stronie kciuka prawej ręki, położonej na powierzchni natarcia i skierowanej palcami ku wierzchołkowi noża.

Noże do wytaczania są przeznaczone do toczenia powierzchni wewnętrznych zarówno wzdłużnych, jak i poprze­cznych, o kształtach walcowych – rys. b), stożkowych - rys. a) lub płaskich.

Noże do przecinania służą do cięcia na tokarce materiału w postaci prętów, odcinania przedmiotu wytoczonego uprzednio z pręta oraz nacinania rowków zewnętrznych na przedmiotach obrabianych na tokarce.

Noże kształtowe o różnym zarysie krawędzi skrawających są przeznaczone do toczenia np. powierzchni kulistych (a), do toczenia i zataczania frezów kształtowych (b) itp.

Ze względu na położenie ostrza rozróżniamy noże proste, wygięte i odsadzone. Noże proste mają ostrze, które jest przedłużeniem trzonka i nie jest w stosunku do jego osi ani przesunięte, ani wygięte. Przykładem noży prostych są noże do obtaczania przedstawione. Noże wygięte mają część roboczą wygiętą w stosunku do osi trzonka w lewo lub w prawo.

Ze względu na sposób zamocowywania w tokarce rozróżniamy noże oprawkowe i imakowe. Wszystkie noże zamocowywane bezpośrednio w imaku tokarki nazywamy imakowymi. W odróżnieniu od nich nożami oprawkowymi nazywamy takie, które są uchwycone w specjal­nych oprawkach, a dopiero wraz z nimi mocowane w imaku tokarki lub głowicy rewolwerowej. Nóż oprawkowy przeznaczony do pracy w ima­ku nożowym przedstawiono na rysunku poniżej.

Ze względu na sposób wykonania rozróżnia się noże jednolite - rys. a) i niejednolite - (rys. b) i c).

Ze względu na charakter pracy rozróżniamy noże zwykle oraz noże wysoko wydajne. Zwykłymi nazywamy noże. które są przystosowane do pracy w normalnych warunkach skrawania. Takimi nożami skrawa się ze stosunkowo małymi szybkościami, a posuwy noża nie są zbyt duże.

Gdy jednak konieczne  jest zwiększenie wydajności procesu skrawania zwiększa się szybkość skrawania lub posuw. W takim przypadku nie można stosować noży używanych do pracy w normalnych warunkach. gdyż ich wytrzymałość jest zbyt mała. Do obróbki wysoko wydajnej stosuje się noże ze specjalnych materiałów oraz noże o specjalnych kształtach. Noże takie mają nalutowane płytki z węglików spiekanych, ujemny kąt natarcia oraz niekiedy łamacze wióra. Łamacze wióra są stosowane ze względu na bezpieczeństwo pracy tokarza i łatwiejszy transport wiórów. Rozżarzone wióry, powstające podczas obróbki szybkościowej w dużych ilościach, mogą być przyczyną nieszczęśliwych wypadków. Z tego powodu proces skrawania należy prowadzić tak, aby oddzielający się od materiału wiór szybko ulegał złamaniu lub przyna­mniej zwinięciu.

3. PRZYRZĄDY DO MOCOWANIA PRZEDMIOTÓW

Sposób zamocowania przedmiotu na tokarce zależy od jego kształtu i wymiarów. W związku z tym stosuje się różne przyrządy do mocowa­nia, stanowiące wyposażenie tokarek. Zasadniczo przedmioty prze­znaczone do toczenia zamocowuje się w uchwytach lub kłach.

Najczęściej do mocowania przedmiotów małych i średniej wielkości o kształtach walcowym lub pierścieniowym jest stosowany uchwyt samocentrujący spiralny.

Bardzo duże przedmioty o nieregularnych kształtach zamocowuje się w uchwytach tarczowych czteroszczękowych, których każdą szczękę ustawia się oddzielnie. W tym celu pokręca się kluczem każdą śrubę wkręcającą się w nakrętkę szczęki.

Opisane uchwyty i tarcze są nakręcane na gwint wrzeciona tokarki i wraz z nim wykonują obrót podczas skrawania.

Wszystkie przedmioty długie (wałki) zamocowuje się w kłach tokarki. W tym celu na obu stronach czołowych wałka należy wykonać nakiełki, tj. nawiercenia, które służą jako oparcie dla kłów obrabiarki. Do zamocowania wałka w kłach potrzebne są jeszcze dalsze przyrządy, a mianowicie - tarcza zabierakowa i zabierak.

Sposób zamocowania wałka w kłach przedstawiono na rys.1). Na wałku 1 jest umocowany zabierak 4, który opiera się o palec 3 tarczy zabierakowej 2, nakręcanej na wrzeciono tokarki. Wałek wspiera się na kłach 5 i 6. Gdy wrzeciono tokarki zostanie wprowadzone w ruch, wraz z nim zacznie się obracać wałek napędzany zespołem zabierakowym (tarcza zabierakowa - zabierak).

Niekiedy w kłach zamocowuje się przedmioty mające w środku otwory. Wówczas niezbędne są trzpienie tokarskie. Sposób zamocowania w kłach takiego przedmiotu przedstawia rys. 2) Jak widać na rysunku, w otwór przedmiotu został wtłoczony trzpień tokarski o odpowiedniej średnicy. Czynność tę wykonuje się zwykle na prasie dźwigniowej.

rys. 1)                                                                                             rys. 2)

Długie wałki obrabiane w kłach podpiera się w połowie długości za pomocą podtrzymki stałej umocowanej do łoża tokarki lub podtrzymki ruchomej umocowanej na suporcie i wraz z nim przesuwają­cej się wzdłuż obrabianego wałka.

Przed przystąpieniem do toczenia należy nie tylko odpowiednio umocować obrabiany przedmiot w uchwycie lub w kłach, lecz również we właściwy sposób umocować w imaku nożowym nóż tokarski. Wierzchołek ostrza powinien znajdować się na wysokości osi kłów. Jeżeli wymiary trzonka noża nie zapewniają uzyskania takiej wysokości, stosuje się podkładki w postaci blaszek, które należy podłożyć pod nóż. Równie ważne, jak prawidłowe ustawienie podkładek, jest właściwe wysunięcie noża z imaka. Powinno ono być mniejsze niż 1,5 grubości noża.

4. OPERACJE WYKONYWANE NA TOKARKACH

Na tokarkach można wykonywać wiele operacji, które nadają przedmiotom różnorodne kształty. Obróbce mogą podlegać powierz­chnie zewnętrzne i wewnętrzne, powstające w toczeniu wzdłużnym lub prostopadłym do kierunku osi tokarki. W wyniku obróbki mogą powstawać w obu rodzajach toczenia (wzdłużnym i poprzecznym) powierzchnie walcowe, stożkowe lub kształtowe.

Na tokarkach wykonuje się nie tylko obróbkę za pomocą noży tokarskich, lecz również za pomocą narzędzi typowych dla innych rodzajów obróbki skrawaniem. Tak więc na tokarkach można wiercić otwory, rozwierać je rozwiertakami, gwintować otwory gwintownikami oraz nacinać gwinty zewnętrzne narzynkami.

Jako główne operacje tokarskie można wymienić: 1) toczenie zewnętrznych powierzchni walcowych, 2) toczenie rowków zewnętrz­nych i przecinanie, 3) toczenie powierzchni czołowych, 4) toczenie powierzchni stożkowych, 5) wytaczanie, 6) toczenie gwintów, 7) tocze­nie powierzchni kształtowych, 8) wykończanie powierzchni kształ­towych, a ponadto stosowanie w ~miarę potrzeby - nawiercanie, wiercenie i rozwiercanie otworów.

Toczenie powierzchni zewnętrznych walcowych następuje wówczas, gdy przedmiot wykonuje ruch obrotowy dokoła swej osi, a nóż ~przesuwa się w równolegle do tej osi. Z takim rodzajem toczenia spotykamy się w praktyce najczęściej. Zwykle toczenie wzdłużne odbywa się w dwóch przejściach noża. Pierwsze przejście ma na celu usunięcie niemal całego naddatku na obróbkę. Jest to tzw. toczenie zgrubne. Podczas drugiego usuwa się pozostały naddatek na obróbkę i wygładza obrobioną powierzchnię. Jest to tzw. toczenie dokładne.

Podczas skrawania zgrubnego stosuje się zwykle duży posuw noża i znaczną głębokość skrawania; szybkość skrawania w toczeniu zgrub­nym nie powinna być duża. Podczas skrawania dokładnego należy stosować znacznie mniejszy posuw i mniejszą głębokość skrawania, a za to - wydatnie zwiększyć szybkość skrawania.

Toczenie wzdłużne, podobnie zresztą jak i niektóre inne rodzaje toczenia, może być prowadzone jako stopniowane lub niestopniowane. Powstające w wyniku toczenia stopniowanego przedmioty mają na swej powierzchni wgłębienia, występy lub rowki.

Toczenie rowków zewnętrznych oraz niekiedy przecinanie wykonuje się za pomocą noży odsadzonych. Jeżeli służą one do przecinania, nazywamy je przecinakami. W celu wykonania rowka lub przecięcia materiału nóż wykonuje ruch posuwowy poprzeczny w kierunku osi obracającego się przedmiotu.

Toczenie powierzchni stożkowych można wykonać następującymi sposobami: z przesuniętym konikiem, ze skręconymi saniami narzędzio­wymi, z zastosowaniem liniału.

Podczas toczenia z przesuniętym koniki...