Kształtowanie materiałów na drodze obróbki wiórowej.

1.Kształtowanie przedmiotów obrotowych;

Obrabianie przedmiotu za pomocą noża tokarskiego w ruchu obrotowym przedmiotu.  Podczas toczenia ruch główny wykonuje najczęściej obracający się przedmiot, natomiast ruchem pomocniczym jest ruch płaski narzędzia

Toczenie: mocowanie przedmiotu w uchwytach typu :

Trójszczękowego ( osiują przedmiot ) lub tokarskiego ( niezależne szczęki).

Tokarka budowa:

Wrzeciennik, ślimak, suport, wałek, tarcza, konik,

Wzór prędkość skrawania: V=πdn/1000 [m/min]

Ruch posuwowy: f=mm/z; z= 1 ząb freza

Stal szybkotnąca - SW9 / SW18

Prędkość toczenia żeliwa : 80 - 100 obr./min

Przeciętna dokładność toczenia mieści się obecnie w it8/it9 niekiedy przy odpowiednim doborze narzędzia można uzyskać it7 - klasa dokładności i dzięki temu wyeliminować szlifowanie.

Rodzaje tokarek:

kłowe: uniwersalne, produkcyjne, precyzyjne, wielonożowe, ciężkie, kopiarki

uchwytowe

tarczowe i karuzelowe

rewolwerowe

półautomaty tokarskie

automaty tokarskie: jedno- oraz wielowrzecionowe

zegarmistrzowskie

zataczarki

specjalne (branżowe)

Tokarki do gwintów i zataczarki.

Wiercenie :

 skrawanie w pełnym materiale za pomocą narzędzia zwanego wiertłem, w wyniku którego otrzymujemy otwór o przekroju najczęściej kołowym.

Rodzaje wiertarek:

- stołowe

- kolumnowe

- kadłubowe

- wielowrzecionowe

- ręczne

- rewolwerowe

Wiertarka stołowa:

Silnik napędowy , komora przekładniowa , dźwignia posuwu wzdłużnego, stół nieruchomy, stół dolny z otworami do mocowania, wrzeciono, uchwyt wiertarski.

Wiertła :

A – do metalu z ostrzem stalowym
B – do drewna, kręte
C – do betonu, z ostrzem z węglików (tzw. „widiowe”)
D – do drewna, piórkowe
E – uniwersalne do metalu lub betonu z ostrzem z węglików
F – do blach
G – uniwersalne (do metalu, drewna, tworzyw)

Ze względu na budowę wiertła kręte dzielimy :

- kręte z rowkami śrubowymi

- kręte z rowkami prostymi

Materiały do wierteł :

- SW7M - stal szybkotnąca molibdenowa ( do 25 m/min)

- 20/40H - wykonane z węglika ( do 120 m/min) można nimi jednocześnie toczyć i wiercić

- Pokrywane warstwami Tinu - azotek Tinu - zwiększenie twardości do 25% ( zwiększona trwałość i prędkości wiercenia)

- wiertła pełno-węglikowe ( otwory wewnątrz-kanałowe dla lepszego chłodzenia) trwałość wiertła większa o 100%

Posuw dla stali szybkotnącej dla wiercenia to 0.2 mm /obrót. a dla węglików 0,1 mm/obr.

Wykonywanie płaszczyzn płaskich za pomocą frezowania:

Kształtowanie powierzchni za pomocą poruszających się ruchem obrotowym frezów / głowicy frezerskiej ( tarcza z nożami) w urządzeniu zwanym frezarką.

Frezowanie :

- współbieżne - krawędź tnąca freza porusza się zgodnie z posuwem materiału

- przeciwbieżne - krawędź tnąca freza porusza się przeciwnie do posuwu materiału

Frezarki:

- pionowe - wykonują ruch obrotowy i prostoliniowy

- poziome

- uniwersalne

Ogólny wygląd frezarki wspornikowej poziomej: 1 — korpus, 2 — wspornik, 3 — Sanie krzyżowe, 4 — stół, 5 skrzynka prędkości i posuwów, 6 — drzwiczki, za którymi znajduje się silnik elektryczny, 7 — wrzeciono, 8 — belka wspornikowa (przesuwna), 9 — podtrzymka środkowa, 10 — podtrzymka skrajna, 12 — listwy usztywniające

Rodzaje Frezów:

- walcowy

- kulisty ( do wykonywania np. matryc)

- palcowy ( stal szybkotnąca + zęby z węglika)

- prążkowy

- piłki frezerskie ( cienki prążkowy)

Głowica frezerska niezależnie od średnicy ( 80-500 mm) ma za zadanie wykonać powierzchnię na gotowo w jednym przejściu. Wszystkie ostrza wykonane są z węglików spiekanych ( Tin)

Prędkość skrawania wynosi powyżej 100m/min przy posuwie na ostrze 0,05 mm/obrót.

Rozróżniamy także nowy trend frezowania frezami kulistymi pełno węglikowymi materiałów o twardości powyżej 50 HRC.

Szlifowanie:

Poprawienie jakości ( zmniejszenie chropowatości) już istniejących powierzchni za pomocą ściernic w urządzeniach zwanych szlifierkami. w prędkościach ok. 30 m/s.

Materiałem z którego wykonane są ściernice najczęściej jest korund ( elektrokorund (AL2O3- czerwony - do stali ), karbokorund ( węglik krzemu SiC) - zielony, czarny - do żeliwa max. 35 m/s) , diament, węglik krzemu lub węglik boru.

Szlifierka do płaszczyzn płaskich ze stołem ruchomym magnetycznym.

Rodzaje ściernic:

- walcowe ( obrót przeciwbieżny)

- epoksydowe , gumówki diamentowe

Posuw ściernicy wyraża się szerokością ściernicy w stosunku do średnicy przedmiotu - 0,2 - 0,8 szer. ściernicy w czasie 1 obrotu.

Koła zębate:

- miękkie - 30HRC - przez odlewanie, prasowanie, i obróbkę wiórową ( materiał : tworzywa sztuczne, staliwo , stal , żeliwo )

- średnie - do 45 HRC - przez wiórkowanie ( obróbka cieplna ( grzanie , hartowanie, ostudzenie , odpuszczanie lub wysokie odpuszczanie ok. 450 stopni. - studzenie na powietrzu)

- bardzo twarde - koła dokładne ( 55-65 HRC) hartowane powierzchniowo lub poprzez nawęglanie ( do 1 mm) i potem hartowanie.

Podział ze względu na zarysy zęba :

- ewolwentowe ( najczęściej stosowane)

- epicykloida

- cykloida

Kształt zębów:

Walcowe:

- proste

- śrubowe

- strzałkowe

Stożkowe:

- proste

- skośne

- łukowe

Ze względu na twardość:

- miękkie ( do 25 HRC)

- twarde ( do 65 HRC)

Zębatki:

Listwa prosta z naciętymi zębami współpracująca z kołem zębatym przekładni do przeniesienia obrotów posuwisto-zwrotnych na liniowe.

Wykonywanie kół zębatych:

- dłutowanie - koło walcowe wykonuje ruch obrotowy a grzebień w narzędziu nacina ruchem posuwistym góra/dół rowki / zęby. Ruch obrotowy następuje każdo razowo po nacięciu.

wg. Maaga - po wykonaniu jednego wrębu w nacinanym kole zębatka ( grzebień maaga) zatrzymuje się w górnym położeniu a nacinane koło obraca się o wartość podziałki .

wg. Fallowsa - nóż Fellowsa wykonuje ruch obrotowy oraz posuwisty góra/dół będąc idealnie zsynchronizowanym z ruchem obrotowym obrabianego koła. Obrabiane koło po jednym obrocie jest gotowe do eksploatacji.

Frezowanie zębów prostych za pomocą freza ślimakowego.: Metoda obwiedniowa w sposób ciągły. Frez w czasie pracy przesuwa się wzdłuż tworzącej zęba a nacinane koło zębate jest kinematycznie powiązane z obracającym się narzędziem. ( dobra metoda dla kół zębatych o większych szerokościach).

Przeciąganie : dla wszystkich kół stożkowych.

- Metodą Strugania: Narzędziem wykorzystywanym w tej metodzie nóż strugarski, podobny do noża używanego w metodzie Maaga. Ma on kształt zębatki

Wyróżniamy:

Koła zębate stożkowe:

- z zębami prostymi ( mało stosowane)

- z zębami łukowymi ( cichobieżne, lepsze) - wykonuje się je zawsze parami 0 koło atakujące i koło napędzane.

Metoda Fiat Mammano - zarys jest fragmentem spirali Archimedesa

Metoda Klingenberga - frezem stożkowym ewolwentowym.

Metoda Oerlikona - fragment epicykloidy wydłużonej ( jedno z najdokładniejszych zazębień stożkowych)

Obróbka kół zębatych Średnio-Twardych:

- Wiórkowanie walcowych kół zębatych:

- wiórkownikiem zębatym

- wiórkownikiem walcowym

Szlifowanie kół zębatych - twardych:

Do kół Maaga: 2 ściernice pod kątem

Metodą Nilesa - ściernicą trapezową - popularne ale mało wydajne

Metodą Reishauera - kilka ściernica na raz ( bardzo wydajna)

Materiały Narzędziowe:

Dzielimy na:

- węgliki spiekane

- stale

- ceramika techniczna

- materiały supertwarde

- materiały specjalne ( np. brązy berylowe)

Stale:

- stale węglowe narzędziowe ( głębokohartujące) zaw. węgla powyżej 0.7 % N7

- stale węglowe płytkohartujące N7E

- stale narzędziowe niskostopowe NC - ok 5% chromu - narzędzia pomiarowe ( NC10, NC11) - do pracy na zimno

- stale węglowe do pracy na gorąco ( stale typu WW; WZ do 200 stopni) duża zawartość wolframu ( matryce do kucia)

- stale narzędziowe stenity ( stop chromu i wolframu ) łopatki silników w samolotach

- stale szybkotnące ( z dodatkiem wolframu, molibdenu, chromu i kobaltu)

-stale wolframowe - SW18 - 17,5-18,5 % wolframu i ponad 1 % C. Alternatywa to SW9; SW12C.

- stale molibdenowe ( SW17M) wiertła 9% wolframu i 7 % molibdenu

- stale kobaltowe ( SK5) - narzędzia do pracy dynamicznej ( uderzenia) wys. odporność na temp.

SK10V - najlepsza stal szybkotnąca ( toczenie, frezowanie) do narzędzi kształtowych.

- stal szybkotnąca produkowana metodą proszkową polega na spiekaniu proszku o odpowiednim składzie na powierzchni materiału. - bardzo odporne na ścieranie.

Węgliki spiekane:

- węglik wolframu ( elastyczny ale mniej odporny na ścieranie)

- węglik tytanu ( duża odporność na ścieranie)

- węglik Tytanu i Niobu ( większa odporność na uderzenia) azotek tytanu - złote pokrycie.

Ceramika:( AL2O3)

Dzielimy na:

- biała - stosowana do szlifowania

- czarna - z dodatkiem węgliku Tytanu

- szara

Przeznaczenie głownie do narzędzi tokarskich oraz do wierteł. ( ok. 3% narzędzi posiada dodatek ceramiki) jako cermetale - czyli ceramiki z dodatkiem metali.

Służą jako pokrycia do narzędzi pomiarowych.

Do gwintowników - jako dwusiarczki Molibdenu ( b.twarde)

Materiały Specjalne:

- diament - do obróbki stopów siluminium ( SnAl)

- borazon - do obróbki stali

- proszki diamentowe - do obróbki żeliw

Diamenty:

- naturalne - nie pękają

- sztuczne - pęka, samostrzące się - lepszy od naturalnego. W głowicach frezerskich.