plik

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA

I AUTOMATYZACJI

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Przedmiot :
Techniki Wytwarzania: Obróbka ubytkowa

Nr ćwiczenia : 2

Temat:

Toczenie

Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn

1. Cel ćwiczenia

Celem  ćwiczenia  jest  zapoznanie  studenta  z  odmianami  toczenia,  parametrami  technologicznymi  i
geometrycznymi  w  procesie  toczenia,  budową  i  zasadą  działania  tokarki  konwencjonalnej  oraz
oprzyrządowaniem i narzędziami tokarskimi  .

2. Wyposażenie stanowiska

- Tokarka konwencjonalna
- Oprzyrządowanie dodatkowe (zabierak, tarcza zabierakowa, uchwyt 3-szczękowy, podtrzymka,…)
- Narzędzia tokarskie (jednolite (zdzierak, wykańczak , wytaczak, …), składane, ….)
- Instrukcja szczepowa do ćwiczeń

3. Przebieg ćwiczenia

- Zapoznanie się z budową i zasada działania tokarki konwencjonalnej
- Omówienie i zastosowanie oprzyrządowanie dodatkowego do ustalania i mocowania przedmiotu obrabianego.
- Omówienie narzędzia obróbkowych oraz sposoby ustalania i mocowania w suporcie narzędziowym tokarki

uniwersalnej

- wykonanie części poprzez zastosowanie różnych odmian toczenia.

Literatura:

- Duduk K., Gorski E. „Poradnik tokarza” WNT Warszawa 2000 r.

- Poradnik inżyniera „Obróbka skrawaniem tom I” WNT Warszawa 1991 r.

- Poradnik Sandvik Coromant

- Dul – Korzyńska B. „ Obróbka skrawaniem i narzędzia” OWPR Rzeszów

- Burek J. „Maszyny technologiczne” OWPR Rzeszów 2000 r.

-Cichosz P. „Techniki wytwarzania obróbka ubytkowa” OWPW Wrocław 2002 r.

Opracował:
Uwagi: Załącznikiem jest instrukcja szczegółowa

1. Wprowadzenie

Toczeniem  nazywamy  taki  rodzaj  obróbki  skrawaniem,  w  którym  ruch  główny
obrotowy  wykonuje  przedmiot  obrabiany  napędzany  poprzez  wrzeciono  tokarki  (lub
stołu  w  przypadku  tokarek  karuzelowych),  natomiast  ruch  pomocniczy  posuwowy
wykonuje  narzędzie.  Ze  złożenia  tych  ruchów  otrzymuje  się  względne
przemieszczenie narzędzia w odniesieniu do powierzchni obrabianej. Dla powierzchni
cylindrycznej  i  stożkowej  ruch  ten  jest  realizowany  po  linii  śrubowej,  natomiast  dla
powierzchni czołowej ruch realizowany jest po torze spiralnym.

2. Klasyfikacja odmian toczenia.

Toczenie można podzielić na następujące odmiany, które różnią się kierunkiem
realizacji ruchu posuwowego narzędzia oraz kształtem powierzchni obrobionej:

a. Ze względu na położenie osi obrotowej:



Toczenie osiowe (wzdłużne) – rys. 1-1



Toczenie promieniowe (poprzeczne) – rys. 1-2

b. W zależności od toczonej powierzchni:



Toczenie powierzchni zewnętrznych – rys. 1-1



Toczenie powierzchni wewnętrznych – rys. 1-5

c. W zależności od usytuowania ruchu pomocniczego względem osi obrotu:



Toczenie wzdłużne zewnętrzne i wewnętrzne (rys. 1-1 i 1-5) –

ruch pomocniczy wykonywany jest równolegle do osi wrzeciona.



Toczenie poprzeczne zewnętrzne i wewnętrzne (rys. 1-2) – ruch

pomocniczy wykonywany jest prostopadle do osi wrzeciona. Można tu
wyodrębnić toczenie wcinające: kształtowe, przecinanie, toczenie
rowków (rys. 1-7 i 1-8).



Toczenie stożków zewnętrznych i wewnętrznych (rys. 1-3), gdy

kierunek ruch posuwowego przecina się z osią wrzeciona.

d. W zależności od ilości narzędzi (ostrzy) biorących jednocześnie udział w

kształtowaniu powierzchni:



Toczenie jednonożowe



Toczenie wielonożowe - wyróżniamy z podziałem posuwu i

podziałem głębokości.

e. Toczenie kształtowe:



Toczenie gwintów zewnętrznych i wewnętrznych (rys. 1-10)



Toczenie kształtowe nożem kształtowym (rys. 1-8)



Toczenie kopiowe (rys. 1-9)

3. Parametry technologiczne toczenia

W procesie toczenia przedmiot obrabiany realizuje ruch obrotowy natomiast narzędzie
dosunięte do przedmiotu na określona odległość realizuje ruch posuwowy. Parametry
technologiczne, to parametry opisujące proces obróbki, występujące w nim ruchy oraz
wielkości  charakteryzujące  ustawienie  narzędzia  bądź  przedmiotu  obrabianego.
Niektóre  parametry  technologiczne  są  jednocześnie  wielkościami  nastawczymi
obrabiarki.
Na  rys.  2.  Przedstawiono  schemat  procesu  toczenia  z  zaznaczonymi  parametrami
technologicznymi.

Rys. 2. Schemat procesu toczenia

Parametry technologiczne toczenia:



[obr/min] prędkość obrotowa wrzeciona



[mm]

głębokość skrawania



[mm]

średnica przedmiotu obrabianego



[mm/min] posuw minutowy narzędzia



[mm/obr] posuw na obrót narzędzia



[m/min]

prędkość skrawania

Zależności pomiędzy parametrami technologicznymi są następujące:













min

1000















min

4. Przekrój warstwy skrawanej

Proces  skrawania  charakteryzowany  jest  również  poprzez  parametry  geometryczne
takie  jak  grubość  warstwy  skrawanej  h  oraz  szerokość  warstwy  skrawanej  b.
Parametry te opisują wymiary i kształt warstwy skrawanej.
Elementy  geometryczne  warstwy  skrawanej  określane  są  w  przekroju
charakterystycznym  warstwy  skrawanej,  tzn.  w  przekroju  prostopadłym  do  wektora
prędkości skrawania (rys. 3).

Rys. 3. Przekrój warstwy skrawanej

Pole przekroju warstwy skrawanej równe jest iloczynowi głębokości skrawania a

oraz

posuwu f lub iloczynowi grubości h i szerokości b warstwy skrawanej. Pole przekroju
warstwy skrawanej w procesie toczenia jest stałe. Kształt pola przekroju zależy od
wartości kąta przystawienia κ

5.  Toczenie gwintów
W  procesie  toczenia  możliwe  jest  kształtowanie  gwintów  zewnętrznych  oraz
wewnętrznych.  W  zależności  od  kształtu  części  skrawającej  narzędzia  można  toczyć
gwinty  metryczne,  calowe,  trapezowe  okrągłe  itd.  Aby  można  było  realizować  toczenie
gwintów muszą być spełnione następujące warunki:
•  narzędzie musi mieć kształt bruzdy gwintowej,
•  obrabiarka  musi  posiadać  sprzężenie  kinematyczne  ruchu  posuwowego  z  ruchem

obrotowym,

•  posuw narzędzia ma być równy skokowi nacinanego gwintu,
•  obróbka gwintu realizowana jest w kilku lub kilkunastu przejściach,
•  pole przekroju warstwy skrawanej w każdym przejściu musi być stałe.
W procesie toczenia można kształtować gwinty prawe bądź lewe, gwinty zewnętrze bądź
wewnętrzne, a ponadto można je wykonywać nożami prawymi lub lewymi. Dlatego też na
rys. 4 przedstawiono kinematyczne odmiany toczenia gwintów.

Rys. 4. Kinematyczne odmiany toczenia gwintów

W związku z tym, że obróbka gwintu przebiega w wielu przejściach, dlatego też warstwa
skrawana może być usuwana na różne sposoby. Na rys. 5 przedstawione są różne sposoby
usuwania naddatku obróbkowego w procesie toczenia gwintów, z czym wiąże się różny
sposób realizacji dosuwu narzędzia. Przy planowaniu procesu toczenia gwintów należy
pamiętać, że pole przekroju warstwy skrawanej w każdym przejściu musi być takie same,
co zapewnia jednakowe warunki obróbki.

Rys. 5. Sposoby podziału naddatku w procesie toczenia gwintów

Sposoby wcinania narzędzia w materiał podczas obróbki gwintów są następujące:

a) promieniowy wgłębny, stosowany do mniejszych skoków gwintów i materiałów

silnie umacniających się,

b) i c) boczny zmodyfikowany, stosowany do obróbki gwintów o dużych skokach

oraz do toczenia gwintów wewnętrznych (duże wysięgi),

d) naprzemienny, stosowany do obróbki gwintów o dużych profilach, gwarantuje

równomierne zużywanie się obu krawędzi noża tokarskiego

6. Budowa i zasada działania tokarki uniwersalnej KNUTH Turn 410.

Tokarki stanowią podstawową grupę obrabiarek przeznaczonych do obróbki

powierzchni  osiowo  symetrycznych  (obrotowych).  Kształtowanie  powierzchni
obrotowych  realizowane  jest  przez  sprzężenie  dwóch  ruchów.  Ruchu  główny  (ruch
obrotowy)  wykonywany  przez  przedmiot  obrabiany  oraz  ruch  prostoliniowy  (ruch
posuwowy) realizowany przez narzędzie.

Ze względu na różnorodną konstrukcję, sposób pracy, kształt powierzchni

obrabianej, sposób mocowania, tokarki możemy podzielić na:

a)  Tokarki kłowe
b)  Tokarki uchwytowe
c)  Tokarki wielonożowe i rewolwerowe
d)  Automaty i półautomaty
e)  Tokarki karuzelowe
f)  Tokarki kopiarki
g)  Tokarki do gwintów
h)  Tokarki specjalizowane

Ogólną budowę tokarki uniwersalnej KNUTH Turn 410 przedstawiono na rys. 6.

Rys. 6. Tokarka uniwersalna KNUT V-Turn 410 1-korpus, 2-skrzynka posuwów, 3 – skrzynka

prędkości, 4 – wyświetlacz cyfrowy położenia, 5 – wrzeciono przedmiotowe, 6 – imak nożowy,

7 – prowadnice, 8 – konik, 9 – śruba pociągowa , 10 – wałek pociągowy , 11 – wałek

sterujący (włączenie prędkości obrotowej wrzeciona), 12 – skrzynka suportowa z dźwigniami

sterującymi (załączenie/wyłączenie mechanicznego posuwu wzdłużnego i poprzecznego) , 13

– przekładania pasowa, 14 – przekładania gitarowa

Kształtowanie materiału będzie się odbywać, jeżeli wprowadzimy ruch obrotowy

wrzeciona  i  ruch  posuwowy  narzędzia.  Wrzeciono  (5)  otrzymuje  napęd  od  silnika
umieszczonego  w  korpusie  tokarki  za  pośrednictwem  przekładni  pasowej  (13)  i  skrzynki
prędkości  (3).  Posuw  mechaniczny  narzędzia  realizowany  jest  od  wrzeciona  za
pośrednictwem  przekładni  gitarowej  (14),  skrzynki  posuwów  (2)  poprzez  wałek  pociągowy
(10)  oraz  skrzynkę  suportową  (12).  W  skrzynce  suportowej  napęd  zostaje  rozdzielony  na
realizację posuwu wzdłużnego lub poprzecznego.

7. Oprzyrządowanie tokarki.

a. Elementy ustalająco – mocujące przedmiot obrabiany.

Jako elementy ustalająco – mocujące najczęściej są stosowane w tokarkach uchwyty

samocentrujące  3-  lub  4-szczękowe.  Uchwyty  tokarskie  służą  do  szybkiego  mocowania
małych i średnich przedmiotów (elementy obrotowe) ustalonych współosiowo z wrzecionem
tokarki. Najczęściej spotykanym uchwytem samocentrującym jest uchwyt spiralny. Składa się
on  z  koła  stożkowego  napędzającego  i  koła  talerzowego,  w  którym  wykonany  jest  rowek
spiralny,  zwany  spiralą  Archimedesa.  Każda  ze  szczęk  ma  od  wewnątrz  występy,  które
wchodzą  w  kolejne  zwoje  rowka  spiralnego.  Przy  przekręcaniu  kluczem  koła  stożkowego
szczeki przemieszczają się promieniowo w kadłubie uchwytu, mocując przedmiot.

Rys. 7. Oprzyrządowanie ustalająco – mocujące : a) uchwyt czteroszczękowy samocentrujący

i uchwyt czteroszczękowy z niezależnym ustawieniem szczęk, b) uchwyt trzyszczękowy

samocentrujący, c) budowa uchwytu trzyszczękowego z spiralą Archimedesa, d) uchwyt

dwuszczękowy samocentrujący.

Innym sposobem ustalania i mocowania przedmiotu obrabianego jaki stosuje się do

przedmiotów o małej sztywności, jest zastosowanie kłów oraz tarczy zabierakowej z
zabierakiem. Przedmiot obrabiany po uprzednim wykonaniu nakiełków jest ustalony w osi
tokarki pomiędzy konikiem z kłem obrotowym, a drugim kłem usytuowanym we wrzecionie

Szczęka

Spirala Archimedesa

Koło zębate tależowe

Koło stożkowe

Szczęka

Spirala Archimedesa

Koło zębate tależowe

Koło stożkowe

Szczęka

Spirala Archimedesa

Koło zębate tależowe

Koło stożkowe

Szczęka

Spirala Archimedesa

Koło zębate tależowe

Koło stożkowe

obrabiarki. Napęd obrotowy przenoszony jest z wrzeciona tokarki poprzez tarczę zabierakową
na zabierak zamocowany na przedmiocie obrabianym. Na rys. 8 przedstawiono sposób
ustalania i mocowania w kłach.

Rys. 8. Mocowanie przedmiotu w kłach

b. Elementy podpierające

Konik – jest zespołem tokarki, który pełni dwie funkcje. Po pierwsze służy jako

element podpierający przedmiot obrabiany podczas procesu skrawania, po drugie do
mocowania narzędzi do obróbki otworów takich jak wiertła, rozwiertaki, itd.

Podtrzymka stała – jest mocowana na prowadnicach łoża i obejmuje przedmiot

obrabiany za pomocą trzech kamieni lub rolek tocznych łożyskowanych podtrzymując
podczas obróbki i zapobiegając nadmiernemu ugięciu. Podtrzymka stanowi dodatkowy punkt
podparcia i zmniejsza jego swobodną długość.

Podtrzymka ruchoma – jest mocowana na suporcie wzdłużnym tokarki. Podpiera

powierzchnie już wcześniej przetoczoną. W tego rodzaju podtrzymce należy regulować
wysuniecie elementów podpierających każdorazowo po przejściu obróbczym.

Rys. 9. Budowa konika

Rys. 10. Podtrzymka stała budowa i usytuowanie na tokarce.

Rys. 11. Podtrzymka ruchoma budowa i usytuowanie na tokarce

c. Narzędzia tokarskie.

Narzędzia tokarskie możemy podzielić na:

  Narzędzia jednolite.
  Narzędzia z trwale przymocowaną częścią skrawającą.
  Narzędzia składane.
  Narzędzie do radełkowania.

Narzędzia jednolite są to narzędzia gdzie część chwytowa jak i część robocza są

wykonane z tego samego materiału. Na rys.12 przedstawiono widok narzędzia tokarskiego
monolitycznego.

Rys. 12. Zestaw narzędzi tokarskich

Narzędzia z trwale przymocowaną częścią skrawającą są to narzędzia gdzie część

chwytowa  wykonana  jest  z  materiału  konstrukcyjnego  natomiast  część  robocza  lub  tylko
skrawająca  są  wykonane  materiału  narzędziowego  i  trwale  przymocowane  do  narzędzia
poprzez  klejenie,  zgrzewanie,  lutowanie  lub  spawanie.  Na  rys.  13  przedstawiono  zestaw
narzędzi  tokarskich  do  obróbki  powierzchni  zewnętrznych  oraz  wewnętrznych  z  trwale
przymocowana częścią skrawającą w postaci węglikowej płytki skrawającej.

Rys. 13. Zestaw narzędzi tokarskich

Narzędzia składane są to najczęściej używane narzędzia do obróbki w przemyśle.

Budowa narzędzia składa się z korpusu (oprawki), płytki narzędziowej i płytki  podporowej.
W  zależności  od  budowy  rozróżniamy  różne  mocowania  płytki  skrawającej  w  korpusie
(mocowanie  sztywne,  mocowanie  dźwigniowe,  mocowanie  klinowe,  mocowanie  śrubą).
Płytka skrawająca najczęściej wykonana jest z węglika spiekanego z dodatkowym pokryciem
ochronnym.  Kształt  i  sposób  mocowania  płytki  w  znaczący  sposób  decyduje  o  jej
przeznaczeniu,  np.  płytka  typu  „C”  wykorzystywana  jest  do  obróbki  zgrubnej,  natomiast
płytka  typu  „V”  do  obróbki  wykończeniowej  (profilowej).  Wymiary  i  kształty  płytek
skrawających są ujednolicone w międzynarodowych normach ISO (rys. 14.).

Rys. 14. Kształt płytek wg. ISO

Rys. 15. Zestaw składanych narzędzi tokarskich

Na rys. 16 przedstawiono klasyfikację narzędzi tokarskich ze względu na budowę,
możliwości kształtowania powierzchni oraz położenie głównej krawędzi skrawającej.

Rys. 16 Klasyfikacja narzędzi tokarskich

Narzędzia  do  radełkowania  stosuje  się  w  celu  wygniecenia  na  powierzchni  przedmiotu
obrabianego drobnych rowków. Wykonuje się je najczęściej na powierzchniach chwytowych
części  przyrządów,  łbach  śrub,  itd.  Do  radełkowania  używa  się  jako  narzędzi  hartowanych
rolek ze stali narzędziowej, które na obwodzie mają nacięte rowki o kącie rozwarcia 90°. Na
rys.  17  przedstawiono  zestaw  do  radełkowania  zawierający  dwa  trzonki  (obustronny  i
jednostronny),  zestaw  hartowanych  rolek  do  radełkowania  o  różnych  kątach  nachylenia
rowków oraz trzpienie mocujące rolki.

Rys. 17. Zestaw do radełkowania

d. Oprzyrządowanie ustalająco – mocujące narzędzia obróbkowe.

Najczęstszym sposobem mocowania narzędzi na tokarce jest zastosowanie imaka

nożowego. Na rysunku poniżej pokazano cztero pozycyjny imak narzędziowy do mocowania
czterech narzędzi. Imak nożowy najczęściej wyposażony jest w mechanizm zatrzaskowy, co
pozwala na szybką zmianę narzędzia i jego pewne ustalenie.

Rys. 18. Imak narzędziowy 4-pozycyjny.

Innym sposobem ustalania i mocowania narzędzia jest zastosowanie imaka jedno

nożowego z mechanizmem szybkiego mocowania. Dodatkowym atutem tego mocowania jest
możliwość kątowego ustalenia narzędzia względem przedmiotu obrabianego, co za tym idzie
zmianę  kąta  przystawienia  narzędzia  i  obróbkę  powierzchni  stożkowej.  Budowa  tego  typu
imaka  składa  się  z  oprawki,  w  której  mocowane  jest  narzędzie  oraz  imak  z  wykonanym
uzębieniem do wstępnego ustalania położenia narzędzia.

Planowanie

Toczenie wzdłużne

Wiercenie

Toczenie rowka wew.

Toczenie wzdłużne wew.

Toczenie pow. stożka wewnętrznego

Toczenie gwintu wewnętrznego

Toczenie wzdłużne zew.

Toczenie pow. Stożka zewnętrznego

Toczenie rowków zew.

Toczenie rowka kształtowego

Toczenie gwintu zewnętrznego

Radełkowanie powierzchni chwytowej

9. Pytania kontrolne

a. Charakterystyka procesu toczenia.

b. Podział toczenia w zależności od usytuowania ruchu posuwowego względem osi

obrotu.

c. Narysować schemat: toczenie wzdłużne wewnętrzne i zewnętrzne.

d. Narysować schemat: toczenie wcinające kształtowe.

e. Wymienić elementy podpierające i krótko je opisać.

f. Wymienić elementy ustalająco – mocujące przedmiot obrabiany i krótko je opisać.

g. Opisać budowę narzędzi składnych.

h. Charakterystyka procesu radełkowania i budowa narzędzi do radełkowania.