OBRÓBKA SKRAWANIEM IDENTYFIKACJA NARZĘDZI SKRAWAJĄCYCH. Ćwiczenie nr 1. opracowanie: Joanna Kossakowska Tomasz Brzeziński

Transkrypt

1 OBRÓBKA SKRAWANIEM Ćwiczenie nr 1 IDENTYFIKACJA NARZĘDZI SKRAWAJĄCYCH opracowanie: Joanna Kossakowska Tomasz Brzeziński PO L ITECH NI KA WARS ZAWS KA INSTYTUT TECHNIK WYTWARZANIA ZAKŁAD AUTOMATYZACJI, OBRABIAREK I OBRÓBKI SKRAWANIEM

2 1 CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi narzędziami do obróbki skrawaniem, tj. z nożami tokarskimi, rezami oraz wiertłami. Podczas laboratoriów każdy student otrzymuje nóż tokarski z zamontowaną płytką oraz komplet płytek skrawających. Zadaniem każdego jest dokładne opisanie otrzymanego narzędzia wraz z odczytaniem katalogowych własności danego narzędzia i płytek skrawających. 2 PODSTAWY TEORETYCZNE Przedstawione poniżej inormacje są uzupełnieniem podstaw teoretycznych zawartych w [2] oraz w wykładzie Geometria ostrza. 2.1 Rodzaje noży tokarskich Podstawowe typy noży tokarskich, przedstawiono na rys. 1. rys. 1 Podstawowe typy noży tokarskich: 1 - zdzierak prosty, 2 - zdzierak wygięty, 3 - wykańczak spiczasty, 4 - boczny wygięty, 5 - wykańczak szeroki, 6 - boczny odsadzony, 7 - przecinak, 8 - czołowy, 9 - wytaczak prosty (do otworów przelotowych), 10 - wytaczak spiczasty (do otworów nieprzelotowych), 11 - wytaczak hakowy Przedstawiona powyżej nomenklatura, unkcjonująca do dziś dzień w obiegowym słownictwie, związana jest z obowiązującymi niegdyś normami. Wg obecnej normy (ISO ) typy noży opisuje się symbolami (patrz: załącznik). Przykładowe oznaczenie noża do obróbki zewnętrznej oraz noża do obróbki wewnętrznej zgodnie z kodem ISO oraz rozkodowanie poszczególnych pozycji przedstawiono na rys. 2. 2

3 rys. 2 Rozkodowanie poszczególnych pozycji kodu ISO narzędzi skrawających Ponadto producenci i użytkownicy narzędzi posługują się nazewnictwem związanym z przeznaczeniem narzędzia (rys. 3). 3

4 rys. 3 Przykładowy podział noży tokarskich ze względu na odmianę obróbki 2.2 Budowa narzędzia Noże tokarskie ze względu na sposób łączenia dzielimy na jednolite, składane oraz łączone w sposób trwały. Nóż tokarski jednolity (rys. 4a) jest to narzędzie, w którym zarówno część chwytowa jak i część robocza wykonane są z jednego materiału, np. ze stali narzędziowej bądź szybkotnącej. Narzędzie łączone w sposób trwały posiada np. wlutowaną płytkę z węglika spiekanego w korpus ze stali konstrukcyjnej (rys. 4b) a) Nóż tokarski jednolity b) Nóż tokarski z wlutowaną płytką rys. 4 Noże jednolite i łączone w sposób trwały Nóż tokarski składany (rys. 5) jest to narzędzie, które składa się z trzonka, płytki skrawającej oraz elementu mocującego. Trzonek wykonany jest najczęściej ze stali konstrukcyjnej a do niego dokręcona jest płytka skrawająca z węglika spiekanego, ceramiki czy materiału super twardego. Dzięki 4

5 zastosowaniu wymiennych ostrzy operator szybko może wznowić pracę na obrabiarce, bez konieczności długotrwałego ostrzenia narzędzia. rys. 5 Nóż tokarski składany 2.3 Typ chwytu Kolejnym elementem do określenia jest chwyt noża tokarskiego. Wszystkie jego dostępne wielkości i kształty ją jasno określone przez Normę ISO (patrz załącznik).. rys. 6 Typowe przekroje trzonków noży tokarskich W ostatnich latach dużym powodzeniem cieszy się również mocowanie typu Capto (rys. 7) rys. 7 Nóż tokarski z mocowaniem Capto System mocowania Capto jest jedynym modułowym systemem narzędziowym do wszystkich bez wyjątku operacji skrawania metali. Równie skuteczny przy toczeniu, rezowaniu, wierceniu i wytaczaniu. Te same narzędzia skrawające i oprawki/adaptery mogą być wykorzystywane w różnych zastosowaniach i na różnych obrabiarkach, co pozwala na stworzenie ujednoliconego systemu narzędziowego w całym zakładzie. Zapewnia to znaczące oszczędności na kosztach utrzymania. Istnieje wiele możliwości montażu narzędzi o zróżnicowanej długości i konstrukcji. Ten sam system można instalować w różny sposób na różnych obrabiarkach. 5

6 2.4 Podstawowa geometria noży tokarskich. Podstawowym parametrem narzędzi tokarskich jest usytuowanie głównej krawędzi skrawającej względem chytu narzędzia, determinujący podział narzędzi na prawe i lewe. Nóż lewy to taki, w którym w pozycji pracy krawędź skrawająca jest po tej samej stronie co kciuk lewej ręki. I odwrotnie. Sposób określania kierunkowości norza, przedstawono na rys. 8 główna krawędź skrawająca lewy prawy lewy prawy rys. 8 Usytuowania ostrza względem chwytu Odsadzenie (rys. 9), oznaczane literą n, jest to odległość naroża ostrza od powierzchni bazowej narzędzia. O Odsadzeniu mówimy wtedy, gdy odległość n jest większa od 0. Odsadzenie n decyduje o możliwościach technologicznych (czyli możliwych do wykonania zabiegach) przez narzędzie (por. rys. 10 i rys. 11). n n nóż z odsadzeniem nóż bez odsadzenia rys. 9 Odsadzenie naroża Możliwości technologiczne narzędzia zależą również od kąta przystawienia. Dla przykładu nóż zdzierak prosty (rys. 10) posiadający kąt przystawienia poniżej 90º oraz nie posiadający odsadzenia może wykonywać jedynie toczenie wzdłużne. Z kolei nóż wygięty, posiadający kąt przystawienia również poniżej 90º ale posiadający odsadzenie, może wykonywać również obróbkę 6

7 czołową, przy czym zmianie ulega naroże skrawające, pomocnicza krawędź skrawająca oraz rozkład kątów przystawienia i kąta naroża. Z kolei nóż do toczenia proilowego (rys. 12), posiada kąt przystawienia ponad 90º i może wykonywać obróbkę w wielu kierunkach. W tym przypadku naroże skrawające zostaje zawsze to samo, ale w zależności od wykonywanego zabiegu zmieniać się może zarówno usytuowanie kątów przystawienia jak i główna krawędź skrawająca. Należy tu jednak zaznaczyć, że nie każdy nóż o kącie przystawienia ponad 90º jest nożem do toczenia proilowego. Zakres zastosowania danego narzędzia podawany jest zawsze w katalogach narzędziowych danego Producenta. κ r ε r κ r ' P' s rys. 10 Kąty przystawienia i naroża oraz położenie głównych krawędzi skrawających dla noża prostego prawego κ r ε r κ r ε r κ r ' κ r ' P' s P' s rys. 11 Kąty przystawienia i naroża oraz położenie głównych krawędzi skrawających dla noża wygiętego prawego w zależności od kierunku posuwu 7

8 κ r κr ' ε r P' s κ r ε r κ r' P' s rys. 12 Kąty przystawienia i naroża oraz położenie głównych krawędzi skrawających dla noża prawego do toczenia proilowego Do pełnej znajomości podstawowej geometrii narzędzia konieczna jest wiedza na temat wartości kątów w płaszczyźnie ortogonalnej (rys. 13) oraz kierunku wzniosu płaszczyzny natarcia, determinującego podział narzędzi na narzędzia o geometrii dodatniej (γ o >=0) i narzędzia o geometrii ujemnej (γ o <0). Dopełnieniem znajomości podstawowej geometrii narzędzia jest znajomość kąta pochylenia krawędzi skrawającej λ s (rys. 14). Tu podobnie kąt λ s może być dodatni lub ujemny. α o + γo - α o + γo - P o P o geometria dodatnia geometria ujemna rys. 13 Przekrój noża w płaszczyźnie ortogonalnej 8

9 P o P o + - λ s + - λs rys. 14 Widok noża w płaszczyźnie PS Podstawową geometrię noża na przykładzie noża tokarskiego wygiętego prawego, przy założeniu posuwu wzdłużnego, przedstawiono na rys. 15 α o + γo - κ r P o ε r κ r ' + - λs rys. 15 Podstawowa geometria noża wygiętego prawego w układzie narzędzia 9

10 2.5 Pełna geometria noży tokarskich. Pełna geometria narzędzia obejmuje oprócz geometrii podstawowej, przekroje w płaszczyźnie bocznej (P ), tylnej (P p ) oraz normalnej (P n ). Pełną geometrię wytaczaka szpiczastego, dla wzdłużnego posuwu przedstawiono na rys. 16, zaś dla noża prostego prawego, bocznego odsadzonego lewego oraz przecinaka w rozdziale 3.2 [2]. rys. 16 Pełna geometria wytaczaka szpiczastego w układzie narzędzia 2.6 Płytki skrawające Gatunek płytki Aby dokładnie poznać gatunek materiału, z jakiego wykonana jest płytka skrawająca, należy znając oznaczenie Producenta posłużyć się katalogiem. Oznaczenia te czasami naniesione są bezpośrednio na płytce (rys. 17) bądź na opakowaniu płytki (Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania., Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania.) 10

11 rys. 17 Oznakowanie gatunku materiału płytki skrawającej na płytkach irmy Sandvik Nie posiadając oznaczenia, możemy jedynie orientacyjnie określić materiał płytki. Płytki ceramiczne, poza oczywistymi organoleptycznymi cechami, charakteryzują się brakiem łamacza wióra, często nie ma również otworu. Płytki ceramiczne mają zazwyczaj zaokrągloną bądź azowaną krawędź skrawającą. Poszczególne gatunki ceramiki można odróżnić za pomocą kolorów: ceramika tlenkowa o czysta kolor biały o mieszana jasnoszary o zbrojona szaro-zielony ceramika azotkowa kolor ciemnoszary Płytki borazonowe bądź diamentowe (ze względu na swoją cenę) zazwyczaj mają jedynie wbudowany tips bądź wlutowane naroże z materiału supertwardego. Korpus płytki jest w tym przypadku zazwyczaj węglikiem spiekanym. Różnorodność gatunków węglików spiekanych uniemożliwia ich organoleptyczne rozróżnienie. Węgliki różnią się między sobą wielkością ziarna, zawartością poszczególnych węglików i spoiwa, brakiem bądź występowaniem pokryć, rodzajem nanoszenia pokryć (CVD i PVD), grubością pokryć, różnorodnością pokryć. Ponadto niekiedy stosuje się inne pokrycie na powierzchni natarcia, a inne na powierzchni przyłożenia. Charakterystycznym pokryciem jest natomiast złotawy azotek tytanu (TiN). 11

12 węglik spiekany pokrywany węglik spiekany niepokrywany cermetale spieki ceramiczne CBN PCD rys. 18 Różne rodzaju gatunków płytek skrawających Kodowanie płytek wg normy ISO Podobnie jak narzędzie, geometria płytki również kodowana jest zgodnie z normą ISO. Najważniejsze geometryczne parametry płytki skrawającej to kształt i wielkość płytki, wysokość płytki, promień naroża płytki, kąt przyłożenia płytki. Przykładowe oznaczenie płytki zgodnie z kodem ISO płytki oraz rozkodowanie poszczególnych pozycji przedstawiono na rys. 19, zaś bardziej szczegółowe inormacje w wyciągu z normy (patrz: załącznik). \ 12

13 rys. 19 Rozkodowanie poszczególnych pozycji kodu ISO płytki skrawającej 3 PYTANIE KONTROLNE 1) Narysować pełną geometrię otrzymanego noża tokarskiego 13

14 4 WYKONANIE ĆWICZENIA W części praktycznej należy uzupełnić protokół z zajęć laboratoryjnych, w którym należy uwzględnić: - Rozkodowanie symbolu otrzymanego noża tokarskiego, na podstawie kodu ISO. - Dokładny opis otrzymanego noża tokarskiego - Rysunek możliwości technologicznych otrzymanego noża tokarskiego, z zaznaczeniem kątów przystawienia i kąta naroża, dla wszystkich możliwych kierunków posuwów, z rysunkiem przedmiotu po obu stronach osi -Zmierzone za pomocą kątomierzy i urządzeń specjalnych następujące kąty otrzymanego noża: - Kąty przystawienia( główny κ r i pomocniczyκ r ) - Kąt pochylenia krawędzi skrawającej λ s - Kąty przyłożenia i natarcia w płaszczyźnie ortogonalnej P O - rysunek podstawowej geometrii otrzymanego noża tokarskiego dla wybranego kierunku posuwu - oznaczenie za pomocą kodu ISO płytki w otrzymanym nożu tokarskim, określenie materiału płytki. Aby wykonać pomiar należy zapoznać się z obsługą kątomierza stolikowego IOS a następnie przejść do pomiaru. 14

15 rys. 20 Kątomierz stolikowy IOS, 1 - płyta pomiarowa, 2 - poziomy kątomierz pomocniczy, 3 - poziomy kątomierz rzutujący, 4 - kolumna, 5 - nakrętka, 6 - korpus kątomierza obrotowego, 7 - pionowy kątomierz obrotowy, 8 - podstawa, 9 - ramię kątomierza, a - rowki podłużne, b - rowki poprzeczne rys. 21 Pomiar kątów ostrza kątomierzem stolikowym IOS: a) pomiar kąta κ r, b) ustawienie do pomiaru kątów α o i γ o, c) pomiar kąta γ o, d) pomiar kąta α o, e) ustawienie do pomiaru kąta λ s, ) pomiar kąta λ s 15

16 rys. 22 Sprawdzanie kątów α o i γ o na kątomierzu Martynowa: 1 - stolik pomiarowy, 2 - kolumna, 3 - końcówka samonastawna, 4 - tarcza kątomierza pionowego z podziałką, 5 - tarcza kątomierza poziomego z podziałką, 6 - baza oporowa rys. 23 Schemat kątomierza KN-4: 1 - stolik pomiarowy, 2 - kolumna, 3 - końcówka samonastawna, 4 - tarcza kątomierza z podziałką 5 LITERATURA [1] Kunstetter St.: Podstawy konstrukcji narzędzi skrawających. WNT. Warszawa, [2] Jemielniak K. Obróbka skrawaniem OWPW [3] Katalogi irm narzędziowych [4] Sandvik Poradnik obróbki skrawaniem 16