6 OBROBKA OTWOROW.doc

Wykład 60

Obróbka tulei i tarcz

Do klasy tulei i tarcz zalicza się części, których konstrukcja zawiera szereg współosiowych otworów, a powierzchnie zewnętrzne są przeważ­nie, choć nie zawsze, powierzchniami obrotowymi.

             Przykłady części klasy tarcz

Różnica między tulejami a tarczami polega na różnicy stosunku wy­sokości (długości) h części mierzonej wzdłuż osi otworu do średnicy ze­wnętrznej D, Dla klasy tulei stosunek ten  h/D = 0,5-2,5, utrzymując się najczęściej w granicach l-2,

dla klasy tarcz h/D < 0,5.

Surówki tulei i. tarcz, są to odlewy z żeliwa, staliwa i metali nieżelaz­nych 

(tuleje najczęściej są odlewane odśrodkowo), odkuwki foremnikowe,  a w przypadku części mniejszych o średnicy 20 mm — pręty walco­wane lub ciągnione dla średnic powyżej 20 mm — rury grubościenne i pręty.

Stosuje się zwłaszcza dla części typu tarcz często su­rówki tłoczone i tłoczono-spawane. Dla produkcji mniejszych części,

są stosowane surówki prasowane z tworzyw sztucznych i pro­szków spiekanych. Dokładność wykonania surówek, obecnie uzyskiwana umożliwia ograniczenie obróbki tylko do stosunkowo nieznacznej części powierzchni.

Głównymi powierzchniami podlegającymi obróbce, a sprężonymi ze sobą, są walcowe powierzchnie wewnętrzne i zewnętrzne, przy czym dla zapewnienia ich współosiowości są możliwe trzy schematy obróbki:

- obróbka .powierzchni współosiowych z jednego zamocowania,

- obróbka najpierw powierzchni zewnętrznych, a potem wewnętrz­nych, przy czym powierzchnię zewnętrzną przyjmuje się za bazę,

- obróbka otworu,  a potem powierzchni zewnętrznej,   przy   czym bazą jest powierzchnia otworu.

Otwór jako model geometryczny.

Każdy otwór jako model geometryczny charakteryzujemy trzema parametrami:

-wymiarem przekroju,

-długością /lub tzw.głębokością/,

-kształtem.

Klasyfikacja otworów według wymiaru średnic:

-bardzo małe o D<1mm,

-małe o D=1—10mm,

-średnie o D=10—60mm,

-duże o D>60mm.

Klasyfikacja otworów według długości:

-krótkie, dla których stosunek długości do średnicy jest mniejszy od 5/L/D<5/,

-długie, dla których stosunek długości do średnicy jest mniejszy od 5/L/D>5/.

W grupie wewnętrznych powierzchni obrotowych ze względu na sposób wykonania i przyjętej tworzącej rozróżniamy otwory:

-cylindryczne gładkie o przekroju kołowym na całej długości,

-cylindryczne stopniowane o przekroju kołowym i zmieniającej się średnicy na długości otworu,

-stożkowe,

-kształtowe, tj. o dowolnej tworzącej.

  Metody i sposoby obróbki otworów.

Obróbkę zgrubną i kształtującą otworów (poza obróbką mikrootworów), zależnie od przedmiotu, w którym są wykonane (tzn. od jego wielkości, kształtu, jak i od położenia otworu itp.),wykonuje się na następujących obrabiarkach;

-tokarki kłowe, rewolwerowe, karuzelowe, automaty tokarskie; tzn. ruch obrotowy wykonuje przedmiot obrabiany, a narzędzie ruch posuwowy

-wiertarki, wiertarko-frezarki, wytaczarki; tzn. ruch obrotowy wykonuje narzędzie a ruch  posuwowy narzędzie lub przedmiot.

Na obrabiarkach należących do tych grup otwory wykonuje się następującymi sposobami obróbki:

-wiercenie w pełnym materiale wiertłami krętymi a w specjalnych przypadkach (np. otworów głębokich) wiertłami specjalnymi i głowicami wiertarskimi;

-rozwiercanie zgrubne otworów w surówkach /otworów odlewanych lub odkuwanych/ lub poprzednio wierconych – rozwiertakami ździerakami;

-rozwiercanie wykańczające rozwiertakami o różnej konstrukcji;

-pogłębianie pogłębiaczami czołowymi i kształtowymi;

-obróbka otworów kształtowych rozwiertakami kształtowymi i narzędziami specjalnymi

-roztaczanie na obrabiarkach typu tokarki (otwory krótkie i o dużej średnicy),

-wytaczanie na frezarko-wytaczarkach lub wytaczarkach.

  Obróbka zgrubna i kształtująca otworów

1.Obróbka otworów cylindrycznych.

a.      obróbka otworów krótkich (o L/D<5) o średnicy do ø60mm.

12

Mamy dwa przypadki:

-wykonanie otworu w pełnym materiale; podstawowy sposób poprzez wiercenie za pomocą wierteł krętych wykonywanych o średnicach 0,25-80mm; praktycznie stosuje się wiertła o średnicy do 60 mm .

Do średnicy 30mm otwór można wiercić od razu wiertłem o żądanej średnicy . Natomiast przy obróbce otworów o większej średnicy stosuje się dwa kolejne wiercenia;

- wiercenie o średnicy d=0,2D praktycznie przyjmuje się d=/0,5-0,6/D-średnica gotowego otworu,

-oraz wiercenie drugie na żądany wymiar.

-wykonanie otworu surowego które ze względu na trudności wykonania przy odlewaniu i kuciu mają średnicę powyżej 30mm,stosuje się wiercenie lub rozwiercanie zgrubne przed rozwiercaniem wykańczającym.

Do rozwiercania zgrubnego używane są rozwiertaki – zdzieraki różnej konstrukcji.

                b. obróbka otworów krótkich powyżej średnicy>60mm.

Występują jako surowe w odlewach i odkuwkach.

Obróbka zgrubna polega na zgrubnym roztaczaniu względnie wytaczaniu nożem lub na zgrubnym rozwiercaniu za pomocą rozwiertaka – zdzieraka.

Roztaczanie i wytaczanie bardzo często wymaga dodatkowego podparcia wytaczadła, któ­re przede wszystkim poprawia jego sztywność, ale narzuca jednak dodatkowe wymaganie, któ­rym jest zachowanie współosiowości tego podparcia z wrzecionem obrabiarki. Poza tym dodat­kowe podparcie przedłuża długość wytaczadła, co łącznie z położeniem ostrzy (a więc punktów przyłożenia sił skrawania względem podpór) wpływa na wielkość momentu gnącego, a tym samym na wielkość odkształceń wytaczadła, a w konsekwencji na kształt i położenie osi obrabia­nego otworu. Z tych względów należy rozpatrzyć różne odmiany roztaczania i wytaczania przedstawione schematycznie na rysunkach 5.3 i 5.4.

a)      – przesuw odbywa się w kierunku A, a część obrabiana ma ruch obrotowy, narzędzie posów  i nie ma prowadzenia. Sposób ten jest właściwy tylko dla tych części, gdzie stosunek długości otworu do jego średnicy jest mały;(uginanie się wytaczadła, otwór stożkowy, praca przy małym przekroju warstwy skrawanej).

b)     – przesuw odbywa się w kierunku A, a część obrabiana ma ruch obrotowy, narzędzie posów  i ma prowadzenie we wrzecionie obrabiarki. Sposób ten stosuje się na rewolwerówkach i półautomatach. We wrzeciono wpasowuje się hartowaną tulejkę, która służy za prowadzenie dla wytaczadła (zwiększenie sztywności układu OPN, zwiększenie przekroju warstwy skrawanej, zwiększenie wydajności).

c)      – przesuw odbywa się w kierunku A, a część obrabiana ma ruch obrotowy, narzędzie posów i ma prowadzenie w tulejce zamocowanej przed przedmiotem obrabianym w korpusie przyrządu mocującego. Sposób ten stosuje się przy pracy z narzędziami wieloostrzowymi, gdzie ważne jest zapewnienie prawidłowego prowadzenia na początku pracy, a dalsze prowadzenie zapewnia już sama konstrukcja narzędzia.

d)     – układ w zasadzie nie zmienia się w porównaniu z poprzednim sposobem, a są polepszone warunki uzyskania współosiowości otworu ze wrzecionem. Układ ten stosowany jest często przy pracy narzędziami wieloostrzowymi (np. głębokie

      wiercenie).

Powiększanie otworów można przeprowadzać również narzędziami wieloostrzowymi (pogłębiaczami i rozwiertakami), co jest ekonomiczne przy produkcji seryjnej i masowej.

Pogłębianie stosuje się:

- do zgrubnej obróbki otworów w odlewach i odkuwkach,

- po wierceniu lub po zgrubnym wytaczaniu przed rozwiercaniem,

- jako   ostateczną   obróbkę dla otworów o  średnicy 10-100mm, przy  dokładności 9 kl ISO

Naddatek na pogłębienie otworów o średnicach 10-l00 mm wynosi 3-6 mm na średnicy.

Rozwiercanie stosuje się do wykańczającej obróbki otworów po wierceniu, pogłębianiu lub wytaczaniu umożliwiające osiągnięcie dokładności odpowiadającej 6 kl. ISO i chropowatości w granicach 6—9 kl. Rozwiercanie stosuje się dla średnic do 80 mm, ewentualnie przy specjalnej ich konstrukcji — do 150 mm.

Rozwiertaków na ogół nie stosuje się przy:

- dużej średnicy otworów,

- małym stosunku l /d, otworach „ślepych„i przy otworach o powierzchni przerywanej,

- obróbce materiałów twardych i niektórych metalach nieżelaznych,

- wymaganej chropowatości powierzchni powyżej 8—9 kl.,

- przy warunku zapewnienia ścisłego położenia osi otworu, obróbce tulei cienkościennych   lub łatwo deformujących się,

- obróbce materiałów nie jednorodnych,  gdzie  ewentualnie  twarde miejsca mogą spowodować skrzywienie się otworu.

W przypadku dużych otworów (o średnicy powyżej 80 mm) w pełnym materiale, stosuje się wiertła rurowe (trepanacyjne). Wiertła te usuwają warstwę o pierścieniowym przekroju pozostawiając rdzeń w całości.

             c. Obróbka otworów długich (głębokich).

Jak wynika z klasyfikacji otworów, otworem długim (głębokim) nazywamy otwór o długości przekraczającej 5 średnic (L > 5D). Jeżeli długość otworu nie przekracza 150 - 200 mm, do obróbki takiego otworu można stoso­wać wiertła kręte. Obróbka wierceniem połączona jest najczęściej z obróbką toczeniem przedmiotu, a wiertła mocowane są w głowicy rewolwerowej (tokarki rewolwerowej lub automatu). Przy wierceniu dłuższych otworów (L > 200 mm) stosowanie wierteł krętych jest kłopotliwe, gdyż rowki zapychają się wiórami, co zmusza do częstego wycofywania narzędzia, powodując zwiększenie kosztów wykonania. Tak np. gdy przyjmujemy, że koszt wiercenia otworu o długo­ści równej średnicy wynosi 100 %, to gdy długość otworu wynosi 10 średnic koszt dochodzi 1600%. Z tych. też względów do wiercenia długich otworów stosowane są specjalne wiertła, które możemy podzielić na dwie grupy:

-wiertła do otworów mniejszych (tj. do średnic około 50 mm), tzw. działowe i lufowe,(rys.5.7 i  5.8),

Wiertła działowe (rys. 5.7), zwane także łyżkowymi, służą do wykonania długich otwo­rów, kiedy wymagana jest prostoliniowość otworu oraz duża dokładność powierzchniowa

Przed rozpoczęciem wiercenia wiertłem działowym należy wywiercić otwór na głębokości około l średnicy i wytoczyć dokładnie na wymiar wiertła.

Warunki skrawania (orientacyjnie) przyjmuje się następujące,

posuwy 0,01 - 0,03 mm/obrót dla wierteł o 15 mm,

0,04 - 0,08 mm/obrót dla wierteł o <j> > 15 mm, szybkość skrawania 10 -18 m/min.

Wiertła działowe należy często wyjmować z wierconego otworu w celu usunięcia wiórów i chłodzenia narzędzia.

Wiertła lufowe lub inaczej zwane wrzecionowymi (rys. 5.8) służą do wiercenia bardzo długich otworów (L/D > 100). Są to wiertła, podobnie jak działowe, które stosuje się do wyko­nania otworów w pełnym  materiale.

Wiertło to ma dwa ostrza, a przekrój części pracującej narzędzia po­siada postać koła, z którego wycięta jest część odpowiadająca około 1/4 obwodu. Część pracu­jąca wierteł lufowych (podobnie jak i działowych) przyspawana jest do rurowego uchwytu o mniejszej średnicy dla uniknięcia zacierania się wiertła w otworze. Wióry w czasie obróbki usuwane są strumieniem oleju pod dużym ciśnieniem (30 -50 atm lub wyższym), doprowadzo­nym przez drążony otwór narzędzia, przy czym ciśnienie cieczy stosuje się tym większe, im mniejsza jest średnica otworu i większa jego długość. Warunki skrawania (orientacyjnie) wier­tłami rufowymi są następujące: posuwy 0,008 h- 0,02 mm/obrót dla wierteł o (p <= 15 mm,

0,004 -r- 0,1 mm/obrót dla wierteł o <j> > 15 mm, szybkość skrawania w granicach 20 h- 35 m/min. Do otworów długich w pełnym materiale stosuje się również wiertła rurowe.

  -wiertła do otworów dużych, tzw. rurowe.

W przypadku dużych otworów w pełnym materiale, stosuje się wiertła rurowe (trepanacyjne rys.5.5). Wiertła te usuwają  warstwę o pierścieniowym przekroju pozostawiając rdzeń w całości.

Ostrze wiertła wykonane jest ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych. Głowica wiertła osadzona jest na rurze ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych, z zewnątrz szlifowanej, gdyż w czasie wiercenia bardzo długich otworów prowadzona jest w jednej lub kilku podtrzymkach. W przedniej części głowicy zamocowano kilka lub kilkanaście ostrzy (2–16) w zależności od wielkości średnicy. W tylnej części zamocowana jest taka sama liczba płytek |prowadzących. Ostrza mają różną szerokość i są  przy tym wysunięte na różną odległość w stosunku do czoła głowicy (rys. 5.6).  Ma to na celu podzielenie wióra i ułatwienie jego odprowadzenia.

Warunki skrawania  (orientacyjne) dla wierteł rurowych wynoszą:

- posuwy 0, l - 0,2 mm/obrót dla wierteł o  ø60 -100mm,  0,2 - 0,3 mm/obrót dla wierteł o  ø 100 - 200 mm,

- szybkość 30 - 25 m/min. 

2.obróbka otworów stopniowanych.

Dobór metody zależy przede wszystkim od jego średnicy, długości oraz wielkości produkcji.

- otwory o średnicy <80mm w produkcji jednostkowej i średnioseryjnej   wykonuje się kolejno wiertłami o różnej średnicy.

-metoda obróbki za pomocą narzędzi zespołowych; na obrabiarkach

zespołowych, tokarkach rewolwerowych, automatach. Dadzą się podzielić na dwie grupy: do obróbki w pełnym materiale mają zawsze wiertła kręte jako pierwsze narzędzie składowe; do obróbki otworów surowych lub wstępnie wykonanych i stanowią zespół rozwiertaków i pogłębiaczy.

Należy podkreślić, ze konstrukcja narzędzi zespołowych może być dostosowana do kształtu i dokładności danego otworu. Obok narzędzi do otworów, których poszczególne części - stopnie są cylindrami, można stosować narzędzia do obróbki otworów, których stopnie są bądź stożkami, czy otworami o dowolnej tworzącej, a nawet są gwintowane.

-otwory stopniowane o średnicy powyżej 80 inni są z reguły roztaczane lub wyta­czane na tych samych obrabiarkach, co otwory o jednej średnicy na całej długości.

Zależnie od wymiarów i  dokładności poszczególnych stopni, od typu obrabiarki i sposobu podparcia wyta­czania, obróbkę otworu przeprowadza się za pomocą jednego lub kilku noży, bądź głowic umieszczonych na wytaczadle.Specjalną odmianę otworów stopniowanych stanowią otwory z rowkami Są to wcięcia o przekroju kwadratowym lub prostokątnym, w któ­rych osadzane są pierścienie sprężyste. Wykonanie takiego rowka wymaga przesuwu noża kształtowego w kierunku promieniowym. co można uzyskać przez zastosowanie specjalnych przyrządów - głowic. Na rysunku 6.17 przedstawiono dwa takie przyrządy. Jeden

z nich (rys. 6.17a) pokazuje głowicę do wykonywania rowków w otworach o stosunkowo niewielkiej średnicy. Posuw promieniowy noża uzyskuje się w momencie oparcia głowicy o tulejkę prowa­dzącą, co powoduje zamianę ruchu wzdłużnego wrzeciona na ruch poprzeczny noża. Do otwo­rów o większej średnicy stosuje się głowice z suwakiem, który jest napędzany od wrzeciona obrabiarki (rys. 6.17b).

3.obróbka otworów stożkowych.

- otwory o średnicy <80mm i krótkich powierzchniach stożkowych można wykonywać na tokarkach rewolwerowych, automatach tokarskich, wiertarkach i wiertarko-frezarkach za pomocą pogłębiaczy stożkowych

Otwory o małych średnicach i długich powierzchniach stożkowych wykonuje się na tych samych obrabiarkach za pomocą rozwiertaków stożkowych. W zależności od zbieżności i do-kładności otworów są one obrabiane jednym !ub kompletem rozwiertaków składającym się z rozwiertaków; wstępnego, zdzieraka i wykańczaka

O...