Technologie wytwarzania
OBRÓBKA SKRAWANIEM, proces wytwarzania elementów maszyn, w którym przez oddzielenie zbędnej warstwy materiału (naddatku obróbkowego) przetworzonej w wiór, uzyskuje się wymagane: kształt, wymiary oraz strukturę geometryczną powierzchni (chropowatość). Obróbka skrawaniem jest b. rozpowszechnioną metodą obróbki; można jej poddawać różne materiały: metale, drewno, tworzywa sztuczne, szkło. Obróbka skrawaniem jest realizowana za pomocą odpowiednich ruchów przedmiotu obrabianego i narzędzia skrawającego: ruchu głównego (ruchu skrawania), nadawanego narzędziu lub przedmiotowi obrabianemu, warunkującego wystąpienie skrawania, oraz dodatkowego ruchu posuwowego (narzędzia lub przedmiotu obrabianego), umożliwiającego objęcie skrawaniem całego przedmiotu i uzyskanie wymaganego kształtu i wymiaru. W zależności od rodzaju napędu obróbkę skrawaniem dzieli się na: ręczną, zmechanizowaną (przeprowadzaną narzędziami zamocowanymi w odpowiednich przyrządach, np. elektr.) i maszyn. (wykonywaną za pomocą obrabiarek skrawających). Rozróżnia się obróbkę skrawaniem wiórową i ścierną.
Obróbka wiórowa jest wykonywana za pomocą narzędzi skrawających o jednoznacznie określonym kształcie i geometrii ostrza; do wyrobu tych narzędzi są stosowane gł. stale wysokiej jakości (stopowe szybkotnące), węgliki spiekane metali trudno topliwych (wolframu, tytanu), spiekane tlenki glinu i cermetale. Do obróbki wiórowej zalicza się: toczenie, wytaczanie, zataczanie, wiercenie, rozwiercanie, pogłębianie, nawiercanie, frezowanie, struganie, dłutowanie, przeciąganie, gwintowanie, obróbkę kół zębatych, wiórkowanie.
Toczenie — najczęściej przedmiot obrabiany jest wprawiany w ruch obrotowy (ruch gł.), a narzędzie (nóż tokarski) — w ruch posuwowy; rozróżnia się toczenie zewn. (powierzchni zewn.) i wewn. (otworów) oraz toczenie wzdłużne (narzędzie przesuwa się wzdłuż osi przedmiotu obrabianego) i toczenie poprzeczne (przesuw narzędzia jest prostopadły do osi przedmiotu). Toczenie wzdłużne ma miejsce np. przy obróbce wałków gładkich i stopniowych; poprzeczne — rowków prostokątnych i kształtowanych, przecinaniu i obróbce powierzchni czołowych; szczególne rodzaje toczenia stanowią: toczenie kopiowe (powierzchni o złożonych kształtach), gwintów, bezkłowe, zw. łuszczeniem, oraz obwiedniowe — za pomocą specjalnych noży obwiedniowych, którym nadaje się jednocześnie 2 ruchy posuwowe (obrotowy i prostoliniowy).
Wytaczanie — sposób obróbki otworów (uprzednio odlanych, odkutych lub wywierconych) za pomocą noży, zw. wytaczakami, wytaczadeł lub głowic nożowych; w zależności od konstrukcji obrabiarki ruch gł. obrotowy wykonuje przedmiot obrabiany lub narzędzie, ruch posuwowy — narzędzie lub przedmiot obrabiany, obydwa ruchy mogą też wykonywać narzędzia (wytaczadła).
Zataczanie — obróbka powierzchni kształtowych (np. o zarysie spirali Archimedesa), frezów (zataczanych), krzywek, na tokarkach — zataczarkach. W obróbce wiórowej wierceniem, rozwiercaniem, pogłębianiem i nawiercaniem ruch gł. (obrotowy) i posuwowy prostoliniowy wykonują narzędzia.
Wiercenie — wykonywanie otworów lub powiększanie ich średnicy za pomocą wierteł.
Rozwiercanie — powiększanie średnicy otworu za pomocą narzędzi zw. rozwiertakami; rozróżnia się rozwiercanie zgrubne rozwiertakami zdzierakami (3- lub 4-ostrzowymi) oraz wykańczające — wykańczakami o kilku lub kilkunastu ostrzach; rozwiertaki wykańczaki usuwają b. małe naddatki obróbkowe, dzięki czemu polepsza się dokładność obróbki oraz gładkość powierzchni otworu; rozwiercanie wykańczające może być ręczne lub maszynowe.
Pogłębianie otworów walcowych lub stożkowych na łby wkrętów, śrub, sworzni; także obróbka powierzchni czołowych związanych z otworami.
Nawiercanie — wykonywanie, za pomocą narzędzi zw. nawiertakami, specjalnych otworów — nakiełków (przeznaczonych do ustalania położenia wałków podczas obróbki).
Frezowanie — procesy obróbki powierzchni płaskich i kształtowych za pomocą wieloostrzowych narzędzi zw. frezami; rozróżnia się: frezowanie obwodowe, w którym oś obrotu narzędzia jest równoległa do obrabianej powierzchni, i czołowe — gdy jest prostopadła; frezowaniem, najczęściej na specjalnych frezarkach, można wykonywać gwinty, koła zębate i wałki wielowypustowe; frezowanie może być przeciwbieżne (kierunki obrotu frezu i posuwu przedmiotu obrabianego są przeciwne) i współbieżne (kierunki zgodne).
Struganie jest to obróbka powierzchni płaskich i kształtowych za pomocą noży strugarskich; ruch gł. prostoliniowo-zwrotny wykonuje narzędzie (struganie poprzeczne i struganie pionowe zw. dłutowaniem) lub przedmiot obrabiany (struganie wzdłużne); każdy cykl ruchu gł. składa się z ruchu roboczego, gdy zachodzi skrawanie, i ruchu jałowego, gdy narzędzie lub obrabiany przedmiot wraca do położenia wyjściowego; ruch posuwowy okresowy wykonuje narzędzie lub przedmiot obrabiany.
Przeciąganie — proces obróbki, w której cały naddatek obróbkowy najczęściej jest usuwany w czasie jednego przejścia narzędzia zw. przeciągaczem; stosowane w produkcji wielkoseryjnej i masowej; rozróżnia się: przeciąganie wewn. (np. otworów, rowków) i przeciąganie zewn. powierzchni płaskich i kształtowych (np. korbowodów, kluczy, kół zębatych).
Procesem podobnym do przeciągania jest przepychanie — obróbka otworów narzędziami podobnymi do przeciągaczy (przepychaczami).
Obróbka wiórowa uzębień (kół zębatych) może być przeprowadzana 2 metodami: kształtową lub obwiedniową; w metodzie kształtowej narzędzie (np. frez krążkowy) odwzorowuje swój zarys w materiale obrabianym; w obwiedniowej złożony ruch narzędzia o odpowiednim kształcie względem przedmiotu obrabianego nadaje żądany zarys zębom. Do obróbki uzębień metodą kształtową są stosowane obrabiarki ogólnego przeznaczenia, najczęściej frezarki, w metodzie obwiedniowej zaś — specjalne obrabiarki do uzębień i specjalne narzędzia (dłutaki, noże zębatkowe, frezy ślimakowe, głowice). Obróbką wiórową wykańczającą kół zębatych może być tzw. wiórkowanie.
Gwintowanie — obróbka różnymi metodami: na tokarkach nożami kształtowymi, głowicami gwinciarskimi, narzynkami (gwintowanie zewn.), gwintownikami (gwintowanie wewn.); na specjalnych frezarkach — frezami krążkowymi, wielokrotnymi lub głowicami frezowymi; na gwinciarkach — gwintownikami, narzynkami lub głowicami gwinciarskimi. Gwinty mogą być także wykonywane ręcznie (narzynkami, gwintownicami lub gwintownikami) lub metodami obróbki ściernej, plast. i odlewania.
Obróbka ścierna jest wykonywana za pomocą ziarn ściernych luźnych lub związanych spoiwem; wielka liczba jednocześnie skrawających drobnych ostrzy ściernych o przypadkowej geometrii usuwa b. drobne, mikroskopijne cząstki materiału obrabianego. Narzędzia ścierne dzielą się na: a) spojone (spoiwo wiąże ziarna materiału ściernego w zwartą całość) — są to ściernice o kształcie brył obrotowych, segmenty ścierne oraz osełki ścierne (nazywane pilnikami ściernymi); b) nasypowe (arkusze, taśmy, krążki z papieru, tkaniny itp., na których przyklejono warstwę materiału ściernego); c) pasty ścierne i polerskie stanowiące zawiesinę drobnoziarnistego (naturalnego lub sztucznego) materiału ściernego w ośr. o konsystencji ciekłej lub stałej. Jako materiały ścierne są stosowane m.in.: korund, elektrokorund, kwarc, węgliki krzemu i boru, diamenty (do szlifowania b. twardych materiałów, np. węglików spiekanych). Podstawowe rodzaje obróbki ściernej to: szlifowanie, docieranie, gładzenie, dogładzanie oscylacyjne, obróbka strumieniowo-ścierna, wygładzanie w pojemnikach, polerowanie.
Szlifowanie przeprowadza się na szlifierkach za pomocą ściernic. Rozróżnia się: szlifowanie zewn. z posuwem wzdłużnym lub wgłębnym, szlifowanie wewn., szlifowanie płaszczyzn (obwodowe, czołowe), szlifowanie bezkłowe oraz szlifowanie na specjalnych obrabiarkach: szlifierkach do kół zębatych, gwintów, narzędzi skrawających itp.
Docieranie — obróbka powierzchni za pomocą narzędzi zw. docierakami i zawiesiny materiałów ściernych (pasty); materiał ścierny umieszczony między narzędziem i powierzchnią obrabianą wygładza ją dzięki naciskom i ruchom narzędzia (mech. lub ręcznym), a czasami również przedmiotu obrabianego; docieranie pozwala uzyskać b. dużą dokładność powierzchni obrobionej.
Gładzenie (honing) — obróbka, gł. otworów, zastępująca szlifowanie, docieranie i polerowanie; usuwanie naddatku (również wzrost dokładności i gładkości powierzchni otworów) odbywa się za pomocą osełek ściernych, zamocowanych w głowicy wykonującej ruch obrotowy i posuwisto-zwrotny.
Dogładzanie oscylacyjne (superfinisz) — obróbka zapewniająca dużą gładkość powierzchni obrobionej; narzędzia ścierne (osełki), dociskane z niewielką siłą do powierzchni obrabianej, wykonują złożone ruchy, w tym 1 ruch oscylacyjny (drgania o amplitudzie do kilku mm, o częstości do 2–3 tys. drgań na min.).
Obróbka strumieniowo-ścierna — obróbka za pomocą luźnych ziarn ściernych, które z dużą prędkością są kierowane w strumieniu sprężonego powietrza na powierzchnię obrabianą; na sucho jest nazywana piaskowaniem, na mokro — obróbką hydrościerną; obróbka strumieniowo-ścierna jest stosowana do oczyszczania powierzchni odlewów, odkuwek, części po obróbce cieplnej itp.
Wygładzanie w pojemnikach (bębnowanie, wygładzanie pojemnikowe) — obróbka w specjalnych pojemnikach (bębnach), wprawianych w ruch obrotowy lub drgania, wypełnionych drobnymi przedmiotami i różnymi dodatkami (np. kształtki ceram., ziarna ścierne); proces wygładzania może być prowadzony na sucho lub mokro; jest stosowany w produkcji wielkoseryjnej, pozwala usuwać zadziory, zaokrąglać ostre krawędzie.
Polerowanie — obróbka ścierna poprawiająca gładkość powierzchni, czasami nadająca połysk; polerowanie jest przeprowadzane za pomocą past lub emulsji ściernych, zawierających miękkie materiały ścierne (np. tlenki metali), naniesionych na specjalne narzędzia polerskie (np. tarcze obłożone skórą, prasowanym wojłokiem, suknem).
NÓŻ TOKARSKI - narzędzie skrawające do obróbki (toczenia) zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni przedmiotów o kształtach obrotowych; do metali (punktowy, kształtowy lub obwiedniowy) albo drewna (ręczny lub suportowy)
OBRABIARKA, maszyna technol. do kształtowania przedmiotów z różnych materiałów za pomocą odpowiednich narzędzi. Zależnie od sposobu obróbki rozróżnia się:
1) obrabiarki skrawające (najczęściej zw. krótko obrabiarką), które kształtują obrabiane przedmioty (z metalu, tworzywa sztucznego, drewna) przez oddzielenie nadmiaru materiału wyjściowego (skrawaniem obróbka); stanowią one najliczniejszą grupę obrabiarek;
2) obrabiarki do obróbki plastycznej , których praca polega na plast. odkształcaniu materiału (zwykle metalu) w celu nadania mu wymaganego kształtu (np. wyoblarki, prasy, młoty, walcarki, kuźniarki, kowarki, giętarki);
3) obrabiarki erozyjne, wykorzystujące zjawiska erozji (erozyjna obróbka); do tej grupy należą obrabiarki laserowe.
Podstawowe grupy wśród obrabiarek skrawających do metali to: tokarki, wiertarki, frezarki, wytaczarki, piły, strugarki, przeciągarki, obrabiarki specjalne, linie obrabiarkowe. W każdej grupie obrabiarek skrawających można wydzielić różne podgrupy, zależnie od konstrukcji, przeznaczenia, zastosowań, stopnia automatyzacji, sposobu sterowania itp.
Tokarki służą do zewn. i wewn. obróbki powierzchni obrotowych: obrabiany przedmiot, zamocowany w uchwycie na wrzecionie, obraca się, a narzędzie przesuwa prostoliniowo; wśród tokarek (stanowiących najliczniejszą grupę obrabiarek skrawających) rozróżnia się m.in.: kłowe (toczony przedmiot jest podparty w kłach wrzeciona i konika), uchwytowe (toczony przedmiot mocowany tylko w uchwytach wrzeciona), tarczowe (wyposażone w dużą tarczę uchwytną, służą do obróbki płaskich przedmiotów o dużej średnicy), rewolwerowe (tzw. rewolwerówki, z głowicą rewolwerową do mocowania narzędzi), karuzelowe (tzw. karuzelówki , przedmiot obrabiany mocowany na poziomym stole obrotowym), zataczarki (do zataczania, czyli toczenia nieokrągłego).
Wiertarki są przeznaczone do obróbki otworów (wiercenia, rozwiercania, gwintowania); obrabiany przedmiot jest nieruchomy, a narzędzie osadzone w gnieździe wrzeciona obraca się i przesuwa prostoliniowo.
Frezarki służą do obróbki powierzchni płaskich, rowków, wgłębień itp., narzędzie (frez) obraca się, a przedmiot zamocowany na stole — przesuwa prostoliniowo.
Wytaczarki służą do dokładnej obróbki (wytaczania) otworów, rozróżnia się m.in. wytaczarki współrzędnościowe do dokładnego (wg układu współrz.) rozmieszczenia otworów oraz wytaczarko-frezarki, na których można także frezować płaskie lub kształtowe powierzchnie.
Strugarki są używane do obróbki powierzchni płaskich, narzędzie lub przedmiot obrabiany (zależnie od typu obrabiarki) przemieszcza się prostoliniowo-zwrotnie, ruch posuwowy narzędzia lub przedmiotu jest okresowy; rozróżnia się strugarki poprzeczne, wzdłużne i pionowe, zw. dłutownicami.
Przeciągarki służą do wydajnej obróbki zewn. i wewn. powierzchni różnego kształtu, narzędzie wieloostrzowe (przeciągacz, przepychacz) najczęściej przemieszcza się prostoliniowo, a przedmiot obrabiany jest nieruchomy; rozróżnia się przeciągarki do otworów i do powierzchni zewnętrznych.
Szlifierki są przeznaczone do obróbki powierzchni różnych kształtów za pomocą narzędzi ściernych, do szlifierek zalicza się także obrabiarki do obróbki wykończającej, b. dokładnej obróbki powierzchni, oraz dogładzarki, docierarki i polerki.
Piły do metali służą do dzielenia (piłowania za pomocą narzędzia — piły) prętów, kształtowników, rur, do oddzielania zbędnych części itp.
PIŁA, wieloostrzowe narzędzie skrawające do przecinania materiałów (metali, drewna, kamienia); stosowane w maszynach (obrabiarkach zwanych piłami do metali, pilarkach) oraz jako narzędzie ręczne; w zależności od kształtu rozróżnia się m.in.: piły ramowe (taśma uzębiona naciągnięta na ramie), tarczowe (tarcza z zębami na obwodzie), taśmowe (uzębiona taśma naciągnięta na 2 obracających się taśmach); piły z ostrzem krzemiennym stosowano już ok. 6 tys. lat p.n.e., ok. 2 tys. p.n.e. pojawiły się w Europie piły metalowe do cięcia drewna, a w XVIII w. ręczne piły metalowe do cięcia metali.
Obrabiarki specjalne są przeznaczone do ściśle określonych operacji obróbkowych, np. nakiełczarki (frezarko-nakiełczarki) do frezowania czół i nawiercania nakiełków; do tego rodzaju obrabiarek należą też obrabiarki zespołowe do obróbki (wiercenia, wytaczania, gwintowania, frezowania) jednakowych przedmiotów w produkcji wielkoseryjnej i masowej. Obrabiarki ustawione w kolejności określonej procesem technol. stanowią linię obrabiarkową (obróbkową), która w produkcji wielkoseryjnej i masowej jest zautomatyzowana.
Obrabiarka może być sterowana ręcznie, półautomatycznie i automatycznie. Przy sterowaniu automatycznym wszystkie czynności gł. i pomocnicze związane z obróbką, włącznie z zamocowaniem i zdejmowaniem przedmiotu obrabianego, są wykonywane samoczynnie (bez udziału człowieka) i cyklicznie. Obrabiarka półautomatyczna lub automatyczna może być sterowana programowo sekwencyjnie lub numerycznie (cyfrowo). Przy sterowaniu sekwencyjnym, oprócz wprowadzenia programu do obrabiarki, jest konieczne nastawienie tzw. zderzaków ograniczających krańcowe położenie narzędzi względem obrabianego przedmiotu; przy sterowaniu numerycznym wszystkie dane dotyczące czynności wykonywanych przez obrabiarkę są zawarte w programie zapisanym na taśmie magnetycznej (dawniej dziurkowanej). Obrabiarka skrawająca wielooperacyjna, sterowana numerycznie, z automatyczną zmianą narzędzi umieszczonych wcześniej w specjalnym magazynku, jest nazywana centrum obróbkowym; taka obrabiarka umożliwia obróbkę przedmiotów o skomplikowanych kształtach bez zmiany zamocowania.
Ważniejsze zespoły i elementy obrabiarek skrawających to: korpus — element stanowiący konstrukcję nośną obrabiarki, w skład obrabiarki wchodzi zwykle kilka korpusów, wśród nich korpus gł. (np. łoże, stojak lub słup); wspornik — korpus wchodzący w skład konstrukcji nośnej obrabiarki, zamocowany z jednej strony na stole lub przesuwnie na pionowych prowadnicach stojaka; wrzeciennik — zespół obrabiarki, w którym są umieszczone wrzecionowe elementy robocze, wykonujące gł. ruch obrotowy; skrzynka prędkości — skrzynka przekładniowa umożliwiająca uzyskanie różnych prędkości obrotowych wrzeciona; skrzynka posuwów — skrzynka przekładniowa umożliwiająca uzyskanie różnych prędkości posuwu narzędzia; suport — zespół obrabiarki wykonujący ruch posuwowy, na suporcie są zamocowane narzędzia skrawające (przeważnie noże); sanie — element w kształcie płyty, stanowiący podstawę zespołów (imaków nożowych, wrzecienników itp.), rozróżnia się sanie wzdłużne i poprzeczne; imak nożowy — zespół obrabiarki do mocowania narzędzi skrawających, przeważnie noży; stół — element (np. stół frezarki) lub zespół (np. stół obrabiarki zespołowej) w kształcie płyty, do zamocowania przedmiotów obrabianych (bezpośrednio lub w uchwytach); głowica rewolwerowa — zespół obrabiarki (np. tokarki rewolwerowej) do osadzania narzędzi wprowadzanych do pracy w określonej kolejności; suwak — element lub zespół obrabiarki wykonujący wraz z narzędziem główny ruch prostoliniowy, najczęściej posuwisto-zwrotny, w strugarkach, dłutownicach, przeciągarkach; konik — zespół obrabiarki kłowej (przeważnie tokarki, szlifierki), służący do podparcia za pomocą kła obrabianych przedmiotów w kształcie wałków. W zależności od stopnia mechanizacji, automatyzacji i rodzaju sterowania obrabiarką rozróżnia się: obrabiarki z posuwem ręcznym, w których zespół posuwowy (suport, stół, wrzeciono itp.) jest napędzany podczas obróbki siłą mięśni człowieka; obrabiarki z posuwem mech., w których zespół posuwowy jest napędzany silnikiem elektr. za pośrednictwem przekładni mech.; oraz obrabiarki z posuwem hydraulicznym lub pneumatycznym.
Obrabiarki skrawające do drewna zwykle mają budowę zbliżoną do obrabiarek do metali o tych samych nazwach; ważną rolę wsród obrabiarek do drewna odgrywają pilarki.
Za pierwowzór obrabiarki uważa się suport mech., który zastąpił podtrzymywane ręką narzędzia (A.K. Nartow 1718, H. Maudslay 1797); ulepszanie konstrukcji przyspieszyła rewolucja przem., a następnie zastosowanie napędu elektr.; w końcu XIX w. skonstruowano automaty tokarskie. Wynalezienie nowych materiałów narzędziowych — stali szybkotnących, a następnie węglików spiekanych w pocz. XX w. — znacznie przyspieszyło rozwój obrabiarek; rozwój produkcji wielkoseryjnej i masowej przed II wojną świat. doprowadził do budowy wysoko wydajn...
WlozhatY