Piotr Skawiński. Technologia budowy maszyn

Transkrypt

1 Piotr Skawiński Technologia budowy maszyn Warszawa 2012

2 Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Kierunek studiów "Edukacja techniczno informatyczna" Warszawa, ul. Narbutta 84, tel , ipbmvr.simr.pw.edu.pl/spin/, sto@simr.pw.edu.pl Opiniodawca: prof. dr hab. inŝ. Jerzy Sobolewski Projekt okładki: Norbert Skumiał, Stefan TOMASZEK Projekt układu graficznego tekstu: Grzegorz LINKIEWICZ Skład tekstu: Piotr SKAWIŃSKI Publikacja bezpłatna, przeznaczona dla studentów kierunku Edukacja techniczno informatyczna Copyright 2012 Politechnika Warszawska Utwór w całości ani we fragmentach nie moŝe być powielany ani rozpowszechniany za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. ISBN Druk i oprawa: STUDIO MULTIGRAF sp. z o.o., ul. Ołowiana 10, Bydgoszcz

3 Spis treści 1. Wstęp Wprowadzenie Czym zajmuje się technologia budowy maszyn Miejsce technologii budowy maszyn w technicznym przygotowaniu produkcji Proces produkcyjny Proces technologiczny Funkcja i struktura procesu technologicznego Rodzaje obróbki Dane wejściowe do procesu technologicznego Program produkcyjny Dokumentacja technologiczna Karta technologiczna Karta instrukcyjna Instrukcja uzbrojenia obrabiarki Instrukcja obróbki cieplnej Instrukcja kontroli jakości Półfabrykaty Materiały hutnicze Odlewy Odkuwki i wykroje Tworzywa sztuczne dobór półfabrykatu Przygotowanie półfabrykatów do obróbki Operacje pomocnicze...34 Strona 3

4 7. Rodzaje obróbki Obróbka zgrubna Obróbka kształtująca Obróbka wykończeniowa Obróbka bardzo dokładna Struktura procesu technologicznego Struktura procesu technologicznego Struktura operacji Operacje wstępne Operacje wykonania bazy lub baz do dalszych operacji Operacje obróbki zgrubnej Operacje obróbki kształtującej Operacje obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej Operacje obróbki wykończeniowej Operacje obróbki bardzo dokładnej Operacje kontroli jakości Bazowanie Podział baz Ustalenie, ustawienie Naddatki na obróbkę Naddatki całkowite i operacyjne Naddatki jednostronne i dwustronne Określanie liczby niezbędnych operacji Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna Stopy Ŝelaza WyŜarzanie Ulepszanie cieplne Hartowanie i odpuszczanie Nawęglanie Ochrona przed nawęglaniem...63 Strona 4

5 11.7 Azotowanie Węgloazotowanie Azotonasiarczanie Fosforanowanie Obróbka cieplna stopów miedzi Obróbka cieplna stopów aluminium Obróbka cieplna stopów magnezu Projektowanie procesu technologicznego części klasy wał maszynowy Wymagania i technologiczność konstrukcji Ramowy proces wału stopniowanego bez O.C Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego i hartowanego (z usunięciem warstwy nawęglonej) Ramowy proces wału stopniowanego nawęglanego i hartowanego (zabezpieczenie pastą/miedzią) Ramowy proces wału stopniowanego hartowanego Ramowy proces wału stopniowanego bardzo dokładnego Ramowy proces wału stopniowanego z otworem osiowym Projektowanie procesu technologicznego części klasy tuleja i tarcza Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z bazowaniem na otworze Ramowy proces technologiczny tulei i tarczy z hartowaniem Projektowanie procesu technologicznego części klasy dźwignia Wymagania i technologiczność konstrukcji Ramowy proces technologiczny dźwigni jednostronnej Ramowy proces technologiczny dźwigni dwustronnej...85 Strona 5

6 15. Projektowanie procesu technologicznego części klasy korpus Wymagania i technologiczność konstrukcji Ramowy proces technologiczny korpusu jednolitego Ramowy proces technologiczny korpusu dzielonego Oprzyrządowanie technologiczne Ogólne wytyczne do konstruowania oprzyrządowania Elementy ustalające, oporowe, podporowe Mechanizmy mocujące Elementy prowadzące i ustalające połoŝenie narzędzia Uwagi końcowe Podsumowanie Literatura.100 Strona 6

7 1 Wstęp Materiały dydaktyczne do wykładu Technologia budowy maszyn zostały opracowane w ramach realizacji Programu Rozwojowego Politechniki Warszawskiej współfinansowanego przez Unię Europejską w Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki. Adresowane są do studentów kierunku Edukacja techniczno-informatyczna na Wydziale Samochodów i Maszyn Roboczych. Niniejsze materiały dydaktyczne stanowią uzupełnienie treści wykładu przedmiotu Technologia budowy maszyn. Wyczerpujące informacje dotyczące przedmiotu moŝna znaleźć w literaturze, której wykaz załączono w rozdziale 17. Strona 7

8 Strona 8

9 2 Wprowadzenie W tym rozdziale: o Czym zajmuje się technologia budowy maszyn? o Miejsce technologii budowy maszyn w technicznym przygotowaniu produkcji. o Proces produkcyjny Strona 9

10 2.1. Czym zajmuje się technologia budowy maszyn? Technologią moŝna określić wiedzę o sposobach przetwarzania surowców i wytwarzania wyrobów. Technologia budowy maszyn wg Wikipedii, to dziedzina wiedzy inŝynierskiej, część inŝynierii mechanicznej, zajmująca się metodami i technikami wytwarzania części maszyn i mechanizmów oraz środkami realizowania tych technik. Definicja ta wymaga jeszcze dodatkowego wyjaśnienia z uwagi na zaliczenie technologii budowy maszyn do części inŝynierii mechanicznej (występuje ponadto inŝynieria elektryczna, elektroniczna, energetyczna, itp.) InŜynieria ogólnie to wykorzystywanie wiedzy naukowej i technicznej do tworzenia konstrukcji maszyn, urządzeń i produktów. InŜynieria mechaniczna zajmuje się gromadzeniem wiedzę z zakresu projektowania, wytwarzania i eksploatacji maszyn. Do inŝynierii mechanicznej naleŝą: materiałoznawstwo, wytrzymałość, teoria maszyn i mechanizmów, podstawy konstrukcji maszyn, technologia budowy maszyn. Warto jeszcze zwrócić uwagę na bliŝsze zdefiniowanie technik wytwarzania. OtóŜ są to załoŝone przez projektanta sposoby wytwarzania przedmiotów związane z nadawaniem kształtów. Nadawanie kształtów przedmiotom moŝe odbywać się róŝnymi technikami wytwarzania jak np.: odlewanie, plastyczne kształtowanie, spajanie, obróbka skrawaniem, itd. Strona 10

11 2.2. Miejsce technologii budowy maszyn w technicznym przygotowaniu produkcji Techniczne przygotowanie produkcji jest częścią całego procesu przygotowania produkcji. W skład technicznego przygotowania produkcji wchodzi konstrukcyjne przygotowanie produkcji, technologiczne przygotowanie produkcji, organizacyjne przygotowanie produkcji, itp. W zakres technologicznego przygotowanie produkcji wchodzi: wybór postaci i właściwości materiałów wejściowych, opracowanie procesu technologicznego, dobór maszyn technologicznych i urządzeń, dobór pomocy warsztatowych (przyrządy i uchwyty przedmiotowe, narzędzia skrawające i pomiarowe), określenie norm czasu pracy, określenie norm zuŝycia materiałów, określenie kwalifikacji wykonawców. Wymienione wyŝej waŝniejsze elementy technologicznego przygotowania produkcji odnoszą się do procesu produkcyjnego jako zasadniczego procesu prowadzonego w firmie, zakładzie. Strona 11

12 2.3. Proces produkcyjny Proce produkcyjny naleŝy rozumieć jako całokształt działań, których zadaniem jest przekształcać materiały wejściowe i surowce w wyroby gotowe. MoŜna teŝ powiedzieć, Ŝe są to niezbędne działania podjęte do wytworzenia określonych wyrobów w danym zakładzie. Tak więc w skład procesu produkcyjnego wchodzą działania w obszarze zaopatrzenia materiałowego (surowce), zaopatrzenie w nośniki energii, prace administracyjno-biurowe, itp. Działania te wspierane są coraz częściej przez systemy komputerowe. Dotyczy to przede wszystkim planowania i zarządzania produkcją, w a szczególności kompleksowo rozumianego procesu technologicznego. Wymienić trzeba tu takie systemy jak CAP (Computer Aided Planing), CAPP (Computer Aided Process Planing) czy CAPP&C (Computer Aided Process Planing and Control. Zarządzanie, planowanie i sterowanie produkcją umoŝliwiają równieŝ systemy MRP II (Manufacturing Resource Planning), których rozbudowaną koncepcją są systemy ERP (Enterprise Resource Planning planowanie zasobów przedsiębiorstwa) nazywane niekiedy zaawansowanym zarządzaniem zasobami. Systemy te zaliczane są do systemów informatycznych wspomagających zarządzanie przedsiębiorstwem lub grupą współpracujących z sobą przedsiębiorstw. Strona 12

13 3 Proces technologiczny W tym rozdziale: o Funkcja i struktura procesu technologicznego o Rodzaje obróbki o Dane wejściowe do procesu technologicznego o Program produkcyjny Strona 13

14 3.1. Funkcja i struktura procesu technologicznego Proces technologiczny (w skrócie p.t.) to część procesu produkcyjnego związanego ze zmianą kształtu, wymiarów, jakości powierzchni i właściwości fizykochemicznych PO. Innymi słowy jest to stopniowe nadawanie kształtu, dokładności i właściwości uŝytkowych. Z powyŝszych sformułowań wynika funkcja procesu technologicznego jaką jest zmiana stanu początkowego materiału wejściowego (półfabrykatu) w stan końcowy przedmiotu obrabianego. Proces technologiczny (p.t.) składa się z operacji, które mogą być realizowane w jednym bądź kilku zamocowaniach (rys.3.1.1) albo w jednej lub kilku pozycjach (rys.3.1.3). Rys Obróbka wału zamocowanego w uchwycie tokarskim w jednej operacji i w dwóch zamocowaniach: 1, 2, 3. 7 kolejne zabiegi Strona 14

15 Rys Obróbka wału w dwóch operacjach (toczenie zgrubne i toczenie wykończeniowe) i dwóch zamocowaniach Rys Obróbka zaworu w jednej operacji, jednym zamocowaniu i kilku pozycjach Rys Obróbka wału ustalonego w kłach w jednej operacji i kolejnych zabiegach 1 3 Strona 15

16 Operacja to część procesu technologicznego wykonana na jednym stanowisku roboczym przez pracownika na jednym przedmiocie bez przerwy na inną pracę. Zabieg to część operacji wykonywany za pomocą tych samych narzędzi, nie zmienionych parametrach obróbki, zamocowaniu i pozycji. Zabieg moŝe być realizowany w kilku przejściach wynikających z podziału naddatku obróbkowego dla danego rodzaju obróbki np. w obróbce zgrubnej. Czynność to część operacji lub zabiegu i związana jest z wykonaniem określonego zadania np. zamocowanie P.O (przedmiotu obrabianego),dosunięcie narzędzia, ustawienie na określony wymiar, włączenie maszyny, itp. Ruch elementarny to część czynności np. włączenie obrotów na tokarce, uchwycenie dźwigni sprzęgła i jej przestawienie, itp. Omówione wyŝej elementy składowe tworzą strukturę procesu technologicznego. MoŜna ja zapisać syntetycznie w następujący sposób: - operacja (realizowana w n zamocowaniach, m pozycjach) - zabieg (wykonywany w i przejściach) - czynność - ruch elementarny. Strona 16

17 3.2. Rodzaje obróbki W procesach technologicznych obowiązuje zasada stosowania poszczególnych rodzajów obróbki w oddzielnych operacjach. Rodzaje obróbki to: obróbka zgrubna obróbka średniodokładna (kształtujaca) obróbka wykończeniowa obróbka bardzo dokładna Celem obróbki zgrubnej jest maksymalna wydajność: duŝa głębokość skrawania, duŝy posuw. Oznacza to duŝe siły skrawania i wydzielanie duŝej ilości ciepła, czasami drgania. Jest to mało dokładna obróbka:14 kl. Dokładności, chropowatość: Ra = µm, najczęściej Ra = 20µm. W zaleŝności od rodzaju materiału wejściowego obróbka zgrubna ma zapewnić usuniecie zewnętrznych warstw materiału np. na odlewach czy odkuwkach, zaś dla materiałów prętowych zapewnić pozostawienie moŝliwie równomiernego naddatku na dalszą obróbkę. Obróbka kształtująca (półwykończeniowa) słuŝy do kształtowania P.O., do nadania mu kształtu zgodnego z rysunkiem. Niewielkie naddatki pozostawia się na powierzchniach, które będą dalej obrabiane. Klasa dokładności 9 11, chropowatość Ra = 2,5 5 µm. W wielu przypadkach dla niektórych powierzchni jest to obróbka ostateczna. Obróbka wykończeniowa ostateczne usunięcie pozostawionych naddatków z poprzednich obróbek. Prowadzi się tylko za pomocą niektórych sposobów obróbki: dokładne toczenie, frezowanie, wytaczanie, szlifowanie, przeciąganie, docieranie, gładzenie, dogładzanie. Klasa dokładności 5 8, chropowatość Ra = 0,63 µm. Strona 17

18 Obróbkę bardzo dokładną stosuje się tylko do tych powierzchni dla których konstruktor Ŝąda wysokich klas dokładności (3 5 kl.) oraz minimalnych chropowatości Ra = 0,01 0,16 µm. Strona 18

19 3.3. Dane wejściowe do procesu technologicznego Dane wejściowe obejmują dość obszerną dokumentację konstrukcyjną wyrobu. Praktyka potwierdza, Ŝe im więcej informacji na temat opracowywanego wyrobu posiada technolog, tym dokładniej i optymalnie moŝna opracować proces technologiczny obróbki poszczególnych części jak i proces technologiczny montaŝu. W skład dokumentacji konstrukcyjnej wchodzą: rys. ofertowy, rys. złoŝeniowy wyrobu, rys. złoŝeniowe zespołów, podzespołów, rys. wykonawcze części, warunki techniczne, dokumentacja techniczno-ruchowa, ewentualnie dokumentacja uzupełniająca jak np. schematy kinematyczne, elektryczne, hydrauliczne, itd. Strona 19

20 3.4. Program produkcyjny WyróŜnia się następujące rodzaje produkcji: jednostkową, małoseryjną, seryjną, wielkoseryjną, masową. Produkcja jednostkowa charakteryzuje się wykonywaniem pojedynczych przedmiotów lub niewielką ich liczbą. W proces technologiczny angaŝowane są obrabiarki ogólnego przeznaczenia (uniwersalne), wykorzystuje się znormalizowane przyrządy (np. stoły obrotowe, podzielnice) i uchwyty obróbkowe (uchwyty tokarskie, tarcze tokarskie, imadła, łapy, itp.) oraz katalogowe narzędzia. Produkcja seryjna charakteryzuje się seriami zawierającymi określoną liczbę wyrobów, powtarzalnością serii. W tej produkcji wykorzystuje się oprócz obrabiarek uniwersalnych obrabiarki specjalizowane, specjalne oprzyrządowanie technologiczne wykonywane dla zabezpieczenia poszczególnych operacji i niekiedy narzędzia specjalne. Produkcja masowa charakteryzuje się duŝą liczbą wyrobów produkowanych przez dłuŝszy czas w sposób ciągły. Masową produkcję z reguły wspierają specjalne obrabiarki przystosowane do obróbki tylko określonych detali np. tokarki do wałów korbowych o 4-ch wykorbieniach, obrabiarki zespołowe, linie obróbkowe, specjalne przyrządy i uchwyty jak i specjalne narzędzia. Stopień automatyzacji produkcji rośnie od produkcji jednostkowej (rzadko spotykana automatyzacja) ku masowej. Rozumieć tu naleŝy nie tylko automatyzację obrabiarek ale równieŝ oprzyrządowania jak i transportu miedzy stanowiskowego. Strona 20

21 Stopień zaś szczegółowości dokumentacji technologicznej wrasta analogicznie jak automatyzacja produkcji. W produkcji jednostkowej wystarcza uproszczona dokumentacja technologiczna np. przewodniki warsztatowe, zaś w masowej wymaga się szczegółowej dokumentacji technologicznej z uwzględnieniem nie tylko zabiegów ale i czynności. Strona 21

22 Strona 22

23 4 Dokumentacja technologiczna W tym rozdziale: o Karta technologiczna o Karta instrukcyjna o Instrukcja uzbrojenia obrabiarki o Instrukcja obróbki cieplnej o Instrukcja kontroli jakości Strona 23

24 4.1. Karta technologiczna Dokumentacja technologiczna powinna zawierać wszystkie dane niezbędne do zapewnienia prawidłowego przebiegu poszczególnych operacji. Zakres i szczegółowość dokumentacji technologicznej są funkcją: rodzaju wyrobu, jego złoŝoności i przeznaczenia, wielkości produkcji np. dla produkcji wielkoseryjnej dokumentacja musi być bardzo szczegółowa, dla jednostkowej, małoseryjnej uproszczona (niekiedy z uwagi na trudną technologię wykonania sporządzić trzeba obszerniejszą), doświadczenia pracowników. Dokumentacja technologiczna składa się z: karty technologicznej, karty instrukcyjnej (instrukcji obróbki), karty kalkulacyjnej (czasy, koszty), spisu pomocy warsztatowych Karta technologiczna zawiera spis operacji, w tym wyszczególnienie wydziału i stanowiska np. wydział obróbki mechanicznej stanowisko: tokarka kłowa, spis pomocy warsztatowych (oprzyrządowanie) oraz określenie czasu wykonania. Strona 24

25 4.2. Karta instrukcyjna Karta instrukcyjna zawiera rysunki i opis przebiegu operacji. Rysunek musi być wykonany w połoŝeniu obróbki z zaznaczonymi symbolami elementów ustalających, oporowych i mocujących. Powierzchnie obrabiane zaznacza się grubą linią, pozostałe linie konturu przedmiotu nie będące obrabianymi rysuje się linią cienką. Karta instrukcyjna określa: - stanowisko robocze, - liczbę i kolejność zabiegów, - liczbę przejść dla kaŝdego zabiegu, - warunki obróbki (przede wszystkim technologiczne parametry skrawania), - niezbędne pomoce warsztatowe (uchwyty, oprawki, narzędzia, sprawdziany). Strona 25

26 4.3. Instrukcja uzbrojenia obrabiarki Instrukcja uzbrojenia obrabiarki sporządza się ją dla obrabiarek, stanowiących duŝą trudność w uzbrojeniu np. automaty i półautomaty tokarskie, tok. WielonoŜowe, centra obróbkowe itd. Instrukcja określa kolejność narzędzi w głowicach rewolwerowych, magazynach narzędzi (jeśli takie są), podaje wartości nastaw liniowych i kątowych, przełoŝeń przekładni gitarowych, itp. Strona 26

27 4.4. Instrukcja obróbki cieplnej Instrukcja obróbki cieplnej sporządza się w przypadku wymaganych szczegółowych warunków obróbki cieplnej. Nie wystarczy zatem ogólna informacja np. nawęglać na głębokość 0.8 mm i hartować do twardości 52±2 HRC. Instrukcja podaje np. rodzaj kosza i sposób układania P.O., temperaturę nawęglania, czas nawęglania, temperaturę hartowania, sposób, temperaturę odpuszczania, itp. Strona 27

28 4.5. Instrukcja kontroli jakości Instrukcja kontroli jakości - sporządza się ją dla waŝniejszych operacji i dla operacji kontrolnych na końcu procesu. Instrukcja zawiera informację np. jakim przyrządem pomiarowym mierzyć, jakie zastosować końcówki pomiarowe, w jaki sposób prowadzić pomiar, w których miejscach i w jaki sposób sprawdzać odchyłki połoŝenia np. bicie promieniowe, itp. Strona 28

29 5 Półfabrykaty W tym rozdziale: o Materiały hutnicze o Odlewy o Odkuwki o Materiały spawane o Półfabrykaty i wykroje z obróbki plastycznej na zimno o Tworzywa sztuczne o Spiekane proszki metali Strona 29

30 5.1. Materiały hutnicze Półfabrykat to niewykończony przedmiot pracy, z którego przez dalszą obróbkę wykonuje się daną część. Grupę materiałów hutniczych (obróbka plastyczna na gorąco) stanowią: pręty stalowe walcowane o średnicach mm w klasach dokładności: Z zwykłej, P podwyŝszonej, W wysokiej). Wg IT to klasa. pręty stalowe walcowane płaskie o szerokości mm i grubości 5 60 mm, pręty stalowe walcowane kwadratowe o wymiarach mm. Długości prętów to odcinki 3 6 m, które mogą być dostarczone przez hutę w stanie surowym lub obrobionym cieplnie. Materiały hutnicze otrzymane metoda obróbki plastycznej na zimno to m. inn.: pręty ciągnione (do 65 mm) IT 9 13 druty (do 24 mm) IT 9 13 pręty i druty płaskie szer mm i gr. 1,6-32 mm IT 11-13, pręty kwadratowe (5-60 mm) IT druty kwadratowe (2-16 mm) IT pręty (6-60mm) i druty (3-16 mm) sześciokątne. IT Długości 2 6 m. Mogą być szlifowane (nawet polerowane). Pręty łuszczone mm, IT (mogą być nagniatane). Materiałami hutniczymi wykorzystywanymi w budowie maszyn są teŝ: rury bez szwu mm rury ze szwem ,5 mm blachy (walcowane najczęściej na gorąco arkusze); gr.5 40 mm Strona 30

31 5.2. Odlewy Inną liczna grupę materiałów wejściowych zwłaszcza w produkcji seryjnej stanowią odlewy [7]: odlewy w formach piaskowych z formowaniem ręcznym, odlewy w formach piaskowych z formowaniem maszynowym, kokilowe, otrzymywane metodą odśrodkową, otrzymywane metodą traconego wosku. Istnieje 16 klas tolerancji odlewów CT1 CT16, których tolerancje zaleŝą od tzw. wymiaru podstawowego surowego odlewu wymiaru surowego odlewu przed obróbka skrawaniem. NiezaleŜnie od klas istnieje 10 stopni naddatków na obróbkę, oznaczonych literami od A do K. Dla Ŝeliw przyjmuje się stopnie naddatków od D H Odkuwki i wykroje W budowie maszyn wykorzystuje się równieŝ odkuwki swobodne [6], typowe dla produkcji jednostkowej jak: wały, kostki, krąŝki, płyty, tarcze, tuleje, cylindry, odkuwki odsadzane oraz matrycowe (foremnikowe) charakterystyczne dla produkcji seryjnych w szczególności w produkcji masowej. Odkuwki matrycowe [6] wykonuje się w klasach dokładności: F (dawnej zwykłej Z), E (dawnej podwyŝszonej P), Wybór klasy dokładności zaleŝny jest od wymagań określonych warunkami technicznymi, konstrukcyjnymi i funkcjonalnymi. Strona 31

32 Oprócz odkuwek kolejnymi materiałami wejściowymi są wykroje [6]. Przyjęto, iŝ grubość wykroju z uwagi na siły wykrawania a zatem na wybór pras i konstrukcję wykrojnika nie powinna przekraczać 15 mm. Narzędziami słuŝącymi do otrzymywania wykrojów są wykrojniki. Półfabrykaty do procesu technologicznego moŝna teŝ przygotowywać: wycinaniem za pomocą obróbki wiórowej (produkcja jednostkowa i małoseryjna), metodami termicznymi, za pomocą noŝyc (gilotyn). Materiałami wejściowymi do procesu technologicznego mogą być półfabrykaty otrzymane metodami obróbki plastycznej na zimno jak: tłoczenie, ciągnienie, wyciskanie, prasowanie, wyoblanie Tworzywa sztuczne DuŜą grupę materiałów wejściowych stanowią tworzywa sztuczne, które otrzymuje się metodami: prasowania, tłoczenia, wtryskiwania, rozdmuchiwania, obtryskiwania Dobór półfabrykatu Strona 32 Podsumowując, czynnikami wpływającymi na dobór półfabrykatu są: wielkość produkcji, kształt przedmiotu, materiał przedmiotu, zalecenia określone warunkami technicznymi (WT).

33 6 Przygotowanie półfabrykatów do obróbki W tym rozdziale: o Operacje pomocnicze o Przecinanie o Prostowanie o WyŜarzanie o Nakiełkowanie Strona 33

34 6.1. Operacje pomocnicze Wyroby hutnicze jak pręty walcowane, ciągnione, kształtowniki, blachy przygotowuje się do obróbki: przecinaniem: na piłach: ramowych, tarczowych, taśmowych, na tokarkach ( do 180 mm, szer. Do 6 mm), ściernicami (przecinakami), bezodpadowym: noŝyce i przecinanie udarowe. metodami termicznymi: cięcie acetylenowotlenowe, plazmowe (skoncentrowany łuk elektryczny), laserowe (cięcie z utlenianiem, stapianiem i odparowywaniem materiały stalowe o grubości do ok. 30 mm). strumieniem wody (materiały metalowe i niemetalowe) struną (najczęściej materiały niemetalowe jak półprzewodniki, ceramika). Zniekształcone półfabrykaty wskutek nieprawidłowego transportu, składowania czy teŝ przemieszczania moŝna prostować: na prostarkach, na prasach. Kolejnym etapem przygotowania materiałów wejściowych (części osiowo-symetryczne) do procesu technologicznego to wykonanie nakiełków. WyróŜnia się: nakiełki zwykłe (odmiana A), chronione (odmiana B), łukowe (odmiana R). Blachy, kształtowniki, rury przygotowuje się obróbką stumieniowo-ścierną na sucho (piasek) i na mokro (elektokorund, SiC). Piaskowanie i śrutowanie stosuje się równieŝ dla odlewów i odkuwek. Zabiegi wstępnej obróbki cieplnej jak wyŝarzanie stosuje się dla odlewów, zaś dla odkuwek wyŝarzanie zmiękczające. Strona 34

35 7 Rodzaje obróbki W tym rozdziale: o Obróbka zgrubna o Obróbka kształtująca o Obróbka dokładna o Obróbka bardzo dokładna Strona 35

36 7.1. Obróbka zgrubna Zadaniem obróbki zgrubnej jest usuniecie zewnętrznej warstwy materiału. Celem zaś jest maksymalna wydajność obróbki co wiąŝe się z przyjęciem duŝych głębokości skrawania i duŝych posuwów a w ślad za tym obwodowej prędkości skrawania odnoszącej się do okresu trwałości ostrza i jednocześnie będącej funkcją ustalonych wcześniej technologicznych parametrów skrawania (g głębokość skrawania, p - posuw). Przyjęcie duŝych wartości technologicznych parametrów skrawania w tym głębokości i posuwu oznacza duŝą siłę skrawania w układzie OUPN (obrabiarka-uchwyt-przedmiot-narzędzie) jak teŝ wywiązywanie się duŝej ilości ciepła w strefie skrawania. DuŜe technologiczne parametry skrawania i niesztywność układu OUPN moŝe być powodem powstania drgań wymuszonych uniemoŝliwiających bądź utrudniających obróbkę. Dokładność obróbki zgrubnej zwykle wiąŝe się z 14 klasą dokładności, zaś chropowatość jest w granicach Ra = µm Obróbka kształtująca Obróbka kształtująca (średniodokładna) ma zapewnić uzyskanie kształtu przedmiotu zgodnego z rysunkiem konstrukcyjnym. Niektóre powierzchnie mogą być obrobione na gotowo, inne zaś muszą posiadać naddatek na obróbkę wykończeniową (dokładną). Z racji mniejszych głębokości skrawania i posuwów, przy określonym okresie trwałości ostrza, prędkość skrawania jest znacznie większa niŝ w obróbce zgrubnej. Większa prędkość skrawania korzystnie wpływa na chropowatość powierzchni obrobionej. Siły w układzie OUPN są znacznie mniejsze z racji mniejszych technologicznych parametrów skrawania, przede wszystkim głębokości skrawania i posuwu. Obróbka kształtująca pozwala uzyskać przedział 9-11 klasy dokładności, zaś chropowatości w zakresie od 2.5 do 5 mikrometrów (Ra). Strona 36

37 7.3. Obróbka wykończeniowa Obróbka wykończeniowa (dokładna) to ostateczne usunięcie naddatku z poprzednich obróbek. Obróbkę wykończeniową prowadzi się za pomocą takich sposobów obróbki jak: toczenie dokładne, frezowanie dokładne, dokładne wytaczanie, szlifowanie, przeciąganie, docieranie, gładzenie i dogładzanie. W tej obróbce stosowane są bardzo małe głębokości skrawania i posuwy, co przy określonym okresie trwałości ostrza przekłada się na wysoką prędkość skrawania. Jest ona znacznie większa niŝ w obróbce kształtującej. Większa prędkość skrawania korzystnie wpływa na chropowatość powierzchni obrobionej. Siły skrawania w układzie OUPN są małe z racji niewielkich technologicznych parametrów skrawania, przede wszystkim głębokości skrawania i posuwu. Obróbka wykończeniowa pozwala uzyskać przedział 5 8 klasy dokładności, zaś chropowatości w zakresie od 0.32 do 1.25 mikrometrów (Ra) Obróbka bardzo dokładna Obróbkę bardzo dokładną stosuje się tylko dla powierzchni, dla których konieczne jest ze względów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych uzyskanie wysokich klas dokładności od 3 do 5 klasy. Tak wysokim klasom dokładności zwykle towarzyszą niskie chropowatości powierzchni: Ra = 0.01 do 0.16 mikrometra. Małe siły skrawania w układzie OUPN nie wprowadzają zauwaŝalnych odkształceń przedmiotu obrabianego, zaś z racji niewielkich technologicznych parametrów skrawania, przede wszystkim głębokości skrawania i posuwu co przy określonym okresie trwałości ostrza umoŝliwia prowadzenie obróbki z wysokimi prędkościami skrawania rzędu od kilkuset m/min. Strona 37

38 Strona 38

39 8 Struktura procesu technologicznego W tym rozdziale: o Struktura procesu technologicznego o Struktura operacji o Operacje wstępne o Operacje wykonania bazy lub baz do dalszych operacji o Operacje obróbki zgrubnej o Operacje obróbki kształtującej o Operacje obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej o Operacje obróbki wykończeniowej o Operacje obróbki bardzo dokładnej o Operacje kontroli jakości Strona 39

40 8.1. Struktura procesu technologicznego Struktura procesu technologicznego jest to określona kolejność poszczególnych operacji. Charakteryzuje ją: - nieciągłość procesu - stopniowe nadawanie kształtu, dokładności wykonania oraz właściwości poszczególnym powierzchniom. Nieciągłość procesu technologicznego wynika z faktu, iŝ składa się on z róŝnych operacji wykorzystujących róŝne sposoby (toczenie, frezowanie, itd.) i rodzaje obróbki (np. obróbka zgrubna, kształtująca, itd.). Ponadto istnienie w procesie technologicznym obróbki cieplej lub cieplnochemicznej powoduje, iŝ z racji specyfiki tej obróbki wykorzystującej odmienne urządzenia (piece, generatory, prasy hartownicze, itd.), operacje te prowadzi się w wyodrębnionych miejscach hali bądź oddzielnych specjalnie przygotowanych do tych operacji wydziałach produkcyjnych. Specyfika obróbki cieplnej, rozwój metod i sposobów obróbki cieplno-chemicznej, jej znaczący wpływ na jakość wyrobu spowodował powstanie oddzielnych wyspecjalizowanych firm pozostających w więzach kooperacyjnych z producentami części maszyn. Fakt ten moŝna zaliczyć do czynników wiąŝących się z nieciągłością procesu technologicznego Struktura operacji Strona 40 Operacje procesu technologicznego składają się z zabiegów. DąŜąc do uzyskania jak najmniejszego czasu jednostkowego w procesie technologicznym moŝe wystąpić koncentracja zabiegów lub operacji. RozróŜnia się koncentrację: - technologiczną, która polega na jednoczesnej obróbce kilku powierzchni. Przykładem koncentracji technologicznej jest obróbka na tokarkach wielonoŝowych, obrabiarkach zespołowych czy teŝ wykorzystywanie specjalnych narzędzi np. rozwiertaków stopniowych, czy teŝ specjalnych oprawek na

41 tokarkach rewolwerowych umoŝliwiających zamocowanie kilku noŝy realizujących jednoczesną obróbkę kilku powierzchni. - mechaniczną, gdzie specjalne oprzyrządowanie umoŝliwia zastąpienie kilku zamocowań jednym zamocowaniem, przy czym obróbka musi być prowadzona w kilku pozycjach. Koncentracja mechaniczna pozwala skrócić czasy pomocnicze. - organizacyjną, wiąŝącą się z uproszczeniem prac związanych z organizacją produkcji przy załoŝeniu, iŝ proces technologiczny pozostanie bez zmiany. Najczęściej koncentrację organizacyjną stosuje się w produkcji jednostkowej i małoseryjnej. Przykładem koncentracji organizacyjnej moŝe być realizacja obróbki w elastycznych systemach produkcyjnych zamiast na obrabiarkach uniwersalnych Operacje wstępne Operacje wstępne nie zawsze występuje w procesie technologicznym. Najczęściej dotyczą one przygotowywania materiałów hutniczych (prętowych) jak prostowanie, przecinanie, nakiełkowanie. Dla surówek/półfabrykatów wykonywanych z róŝnych materiałów konstrukcyjnych operacjami wstępnymi mogą być operacje łączenia róŝnymi metodami technologicznymi jak spawanie, lutowanie, klejenie. Sposoby prowadzenia operacji wstępnych zostały omówione rozdziale Operacje wykonanie bazy lub baz do dalszych operacji Operacje te są nieodzowną częścią struktury procesu technologicznego. W procesach technologicznych części osiowosymetrycznych jak np. wały maszynowe, operacją taką jest najczęściej nakiełkowanie. Nakiełki stanowią bazę technologiczną wykorzystywaną w całym procesie Strona 41