4.3. Technologia typowych cz ci maszyn. Opracowywanie planów technologicznych 4.3.1. Materiał nauczania Pierwszym kryterium doboru rodzaju operacji przy planowaniu procesu technologicznego jest kształt cz ci, drugim wymiary cz ci, a trzecim program produkcji. Kryteria te decyduj o strukturze procesu technologicznego. O liczbie operacji decyduj cechy (wyró niki klasyfikacyjne) bli ej okre laj ce obrabian cz, np. wałki mog by gładkie lub stopniowane, a wałki stopniowane mog by z gwintem lub bez gwintu. Obróbka wałka z gwintem składa si z wi kszej liczby operacji ni obróbka wałka bez gwintu, lecz przebieg procesu technologicznego obu wałków jest jednakowy. Zgodnie klasyfikacj opracowan przez prof. Sokołowskiego, cz ci maszyn dzieli si na działy, klasy, grupy i typy (rys. 4). Typ obejmuje cz ci o tak zbli onym kształcie, e ich procesy technologiczne składaj si z analogicznych operacji. Dzi ki tej klasyfikacji mo liwe jest opracowanie typowych procesów dla cz ci technologicznie podobnych. Dział Klasa Grupa Typ Długo cz ci 50 150 Gładkie Wałki Cz ci o 150 300 powierzchniach Wałki 300 500 obrotowych 500 800 Stopniowane Pow. 800 Kołnierzowe Dr one Osie Trzpienie Czopy Kołki Tuleje Tarcze D wignie Cz ci Mimo rody wieloosiowe O osiach krzy uj cych si Płyty Cz ci Wpusty o powierzchniach Stojaki płaskich Wsporniki Korpusy Koła z bate Cz ci Krzywki o powierzchniach ruby robocze krzywoliniowych Drobne cz ci zł czne Rys. 4. Fragment klasyfikacji cz ci maszyn [1] 19 Dokładno wykonania Mało dokładne (11 i 12 kl. ISO) Dokładne (9 i 10 kl. ISO) Bardzo dokładne ( 7 i 8 kl. ISO) Szczególnie dokładne (5 i 6 kl. ISO)
Projektowanie procesów technologicznych jest podstawowym zadaniem biur technologicznych. Opracowanie technologiczne procesu obróbki polega na ustaleniu kolejno ci operacji, zabiegów, ustawie, pozycji i przej potrzebnych do wykonania danego przedmiotu, uszeregowanie ich w okre lonej kolejno ci i ustalenie czasu trwania ka dej czynno ci. Opracowanie to wykonuje si na podstawie analizy obróbki (analiza rysunku technicznego, sposobu obróbki, ustalenie narz dzi skrawaj cych i kontrolnych, sposobu ustawienia, itp.). Wyró nia si nast puj ce etapy opracowywania planów technologicznych: analiza danych wej ciowych (konstrukcyjnych i technologicznych), wybór półfabrykatu, sposobu jego wykonania, okre lenie naddatków na obróbk, wybór baz obróbkowych, opracowanie operacji technologicznych: wybór rodków technologicznych (obrabiarek i pomocy warsztatowych), okre lenie liczby i kolejno ci przej, wybór parametrów obróbki, okre lenie normy czasu dla poszczególnych operacji, liczby obrabiarek i pracowników potrzebnych do realizacji procesu, ostateczne opracowanie planu operacyjnego, wykonanie dokumentacji technologicznej. Analiza cech technologicznych (technologiczno konstrukcji) polega na takim opracowaniu konstrukcyjnym cz ci, zespołów i całych maszyn, aby ich wytwarzanie w warunkach danego zakładu produkcyjnego było mo liwie najprostsze i najbardziej ekonomiczne. Konstrukcja przy tym nie mo e straci niczego ze swej celowo ci (funkcjonalno ci) tj. poprawnego spełnienia tego zakresu zada, dla którego została przeznaczona. Analiza cech konstrukcyjnych polega na: klasyfikacji powierzchni (funkcjonalne i swobodne), analizie wymiarowania, analizie dokładno ci wykonania (tolerancje, pasowania, chropowato ci). Przy wyborze surówki uwzgl dnia si nast puj ce czynniki: kształt cz ci, wymiary cz ci, warunki techniczne, jakim powinien odpowiada materiał cz ci (skład chemiczny, wła ciwo ci mechaniczne, struktura, itp.), wielko serii, ł czny koszt wykonania cz ci wraz z surówk. Cz ci o nieznacznie zró nicowanych przekrojach wykonuje si z wyrobów hutniczych, znormalizowanych lub zamawianych o danych wymiarach przekroju i długo ci. Cz ci, których przekroje poprzeczne ró ni si znacznie i którym s stawiane wymagania odno nie do kierunku włókien, s wykonywane z odkuwek. Cz ci o skomplikowanych kształtach s wykonywane z odlewów. Warto naddatku zale y przede wszystkim od rodzaju materiału, z którego jest wykonana surówka, od sposobu jej wykonania, zło ono ci kształtu, sposobu ustalenia w stosunku do osi wrzeciona obrabiarki podczas obróbki oraz od obróbki cieplnej, wykonywanej mi dzy operacjami obróbki skrawaniem. Im dokładniejszy jest sposób wykonania surówki, tym mniejsze s potrzebne naddatki na obróbk. Najwi ksze naddatki przyjmuje si w przypadku odlewów wykonywanych w formach z piasku formowanych r cznie, mniejsze przy formowaniu maszynowym, a najmniejsze dla odlewów wykonywanych pod ci nieniem. Podobnie w przypadku odkuwek wi ksze naddatki przyjmuje si dla odkuwek kutych swobodnie, a mniejsze dla wykonywanych w matrycach. Równie materiały walcowane maj naddatki wi ksze ni materiały kalibrowane (łuszczone, ci gnione oraz szlifowane). Nast pnym czynnikiem, wpływaj cym na warto naddatku, jest zło ono 20
kształtu i wymiary cz ci. Im bardziej skomplikowany jest kształt cz ci oraz im wi ksze s jej wymiary, tym wi ksze musz by naddatki. Na warto naddatku du y wpływ ma równie sposób ustalenia surówki w stosunku do osi obrabiarki. Je eli cz jest obrabiana z zastosowaniem jednej bazy, naddatki mog by mniejsze ni w przypadku przechodzenia na inn baz. Wszystkie zmiany zamocowania cz ci podczas procesu technologicznego przyczyniaj si do zwi kszenia naddatków. Okre lanie naddatków mi dzyoperacyjnych rozpoczyna si od ostatniej operacji. Okre laj c warto naddatku mi dzyoperacyjnego nale y wzi pod uwag, e w danej operacji powinny by : usuni te lady poprzedniej obróbki, osi gni ta wła ciwa dla danej operacji dokładno wymiaru kształtu i powierzchni, usuni ta warstwa odw glona i ewentualne odkształcenia w przypadku gdy dan operacj poprzedza obróbka cieplna. Na warto naddatku wpływaj ponadto: kształt i wymiary cz ci, rodzaj materiału, z jakiego wykonana jest cz, rodzaj i odmiana obróbki, wymagania techniczne. Naddatki mi dzyoperacyjne na obróbk mog by okre lone dopiero po ustaleniu planu obróbki danej cz ci. Po okre leniu naddatków w poszczególnych operacjach obróbki skrawaniem, ustala si całkowity naddatek procesu technologicznego. Bardzo cz sto konieczne jest ustalenie naddatku całkowitego przed opracowaniem dokładnego planu obróbki. Wówczas warto naddatku całkowitego okre la si szacunkowo. Technolog projektuj c proces technologiczny powinien tak dobra obrabiark, aby zapewni uzyskanie danych dokładno ci przy najni szych kosztach (wytwarzania). O wyborze obrabiarki decyduj wymagania dotycz ce dokładno ci i chropowato ci powierzchni, które obrabiarka musi zapewni. Decyduj cy wpływ na wybór obrabiarki ma: przedmiot obrabiany (jego klasa i wymiary gabarytowe), materiał obrabiany, wielko produkcji i jej powtarzalno. Podstawowym kryterium doboru obrabiarki jest osi gana na niej dokładno obróbki. Rodzaj obrabiarki dobiera si w zale no ci od rodzaju obrabianej powierzchni i wielko ci produkcji. W produkcji wielkoseryjnej stosuje si obrabiarki o du ej wydajno ci, umo liwiaj ce skrócenie czasu wykonania, zmniejszenie liczebno ci pracowników oraz zmniejszenie powierzchni wydziałów produkcyjnych. Doboru oprzyrz dowania (uchwytów, narz dzi, sprawdzianów, przyrz dów pomiarowych) dokonuje si nie tylko pod wzgl dem zapewniania danej dokładno ci, ale równie pod wzgl dem zwi kszenia wydajno ci stanowiska pracy. Na podstawie rysunku zło eniowego dokonuje si podziału obróbki na operacje. Podczas zdejmowania gł bokich warstw materiału powstaj du e siły skrawania, wywołuj ce napr enia a cz ciowo nawet i plastyczne odkształcenia materiału. Odkształcenia powstaj równie wyniku silnego nagrzewania si przedmiotu obrabianego. To powoduje podział obróbki w procesie technologicznym na: zgrubn, kształtuj c (półwyka czaj c ), wyka czaj c. Obróbk zgrubn stosuje si w celu usuni cia zewn trznych warstw materiału lub w celu zapewnienia w przybli eniu równomiernych naddatków na dalsz obróbk. Dla maksymalnej wydajno ci realizuje si j przy du ej gł boko ci skrawania, du ym posuwie, co powoduje 21
znaczne siły skrawania, wydzielanie si du ych ilo ci ciepła, a cz sto równie drgania. Te czynniki, s przyczyn małej dokładno ci obróbki zgrubnej. Obróbka kształtuj ca (półwyka czaj ca) słu y do kształtowania przedmiotu. Niedu e naddatki pozostawia si na powierzchniach, które b d podlegały dalszej obróbce wyka czaj cej. Obróbk wyka czaj c realizuje si za pomoc niektórych sposobów obróbki. Najcz ciej jest to szlifowanie, wytaczanie oraz toczenie i frezowanie dokładne. Liczba operacji w grupie zale y od liczby zabiegów mo liwych do wykonania w poszczególnych operacjach ze wzgl du na: sposób zamocowania cz ci, dost p odpowiedniej liczby narz dzi do poszczególnych powierzchni obrabianych w tej operacji, mo liwo zastosowania liczby narz dzi na wytypowanej obrabiarce. Norma czasu pracy to technicznie uzasadniona ilo czasu dla wykonania okre lonego zakresu pracy, w danych warunkach techniczno-organizacyjnych zakładu, przez okre lon liczb wykonawców, o okre lonych kwalifikacjach. Norma czasu jest norm analityczn. Obejmuje czas główny obliczony analitycznie (na podstawie drogi i posuwu narz dzia) oraz inne czasy okre lone na podstawie do wiadczenia i warunków organizacyjnych zakładu pracy. Analityczn norm czasu stosuje si w produkcji seryjnej, a w produkcji wielkoseryjnej i masowej znajduje zastosowanie metoda analityczno-do wiadczalna bazuj ca na chronometra u i obserwacji dnia roboczego. W produkcji jednostkowej i bardzo małych seriach okre lenie czasu trwania operacji odbywa si szacunkowo. Ostatnim etapem opracowania procesu technologicznego jest wykonanie dokumentacji technologicznej. Dokumentacja technologiczna zawiera wszystkie niezb dne dane do prawidłowego przebiegu procesu technologicznego. Zakres dokumentacji i jej szczegółowo zale y od charakteru wyrobu, kwalifikacji załogi i wielko ci produkcji (przede wszystkim). W skład dokumentacji technologicznej wchodzi wiele pozycji. Do najwa niejszych nale : karta technologiczna i instrukcja obróbki. Kart technologiczn (rys. 5) wykonuje si dla konkretnego wyrobu. Stanowi ona opis operacji uzupełniony stanowiskami roboczymi dla ka dej z nich oraz pomocy warsztatowych. Podaje si w niej czas przygotowawczo-zako czeniowy, czas jednostkowy oraz ł czny czas wykonania operacji dla serii. Dla produkcji jednostkowej i małoseryjnej karta technologiczna stanowi cało dokumentacji i dlatego poszczególne informacje s opisane szerzej (oprócz karty technologicznej dostarcza si tak e rysunek warsztatowy). W karcie technologicznej górne wiersze s informacyjnymi, w kolumnach pionowych podaje si : numer operacji i oznaczenie (systemy numeracji, pojedynczy, pi tkowy lub dziesi tny) wydział i stanowisko (oznaczenie liczbowe, zgodne z PN lub umowne), wymienia si operacj i krótko ich tre. W rubryce oprzyrz dowanie podaje si numer instrukcji obróbki, w której znajduj si informacje szczegółowe. Instrukcj obróbki (rys. 6, 7, 8, 9, 10) sporz dza si w celu podania tre ci operacji pracownikowi obsługuj cemu obrabiark. W karcie wyszczególnia si : stanowisko robocze, liczb i kolejno zabiegów, warunki obróbki w poszczególnych zabiegach, niezb dne pomoce do wykonania operacji. Na szkicu powierzchnie obrabiane zaznacza si grub lini, a naniesione wymiary s wymiarami ko cowymi dla danej operacji. Istotne jest podanie na szkicu sposobu ustalenia przedmiotu i jego zamocowania, do czego słu symbole umowne wg PN. Sposób ustalenia i zamocowania podany przez technologa stanowi podstaw do projektowania uchwytu lub przyrz du dla danej operacji (albo ustalenia i zamocowania bezpo rednio na obrabiarce). Ogólny znak obróbki (prawa dolna strona szkicu) odnosi si do chropowato ci powierzchni po dokonanych zabiegach. Po prawej 22
stronie instrukcji wpisuje si pomoce, uchwyty, przyrz dy, narz dzia, sprawdziany wg PN oraz wg oznacze przyj tych w danym zakładzie. Dodatkowymi dokumentami technologicznymi s : instrukcja uzbrojenia obrabiarki, instrukcja obróbki cieplnej, instrukcja obróbki galwanicznej, instrukcja kontroli, instrukcja monta u, karta kalkulacyjna i inne. Rys. 5. Przykład karty technologicznej [2] 23
Rys. 6. Przykład instrukcji obróbki operacji 1 [2]. Rys. 7. Przykład instrukcji obróbki operacji 2 [2]. 24
Rys. 8. Przykład instrukcji obróbki operacji 3 [2]. Rys. 9. Przykład instrukcji obróbki operacji 4 [2]. 25
Rys. 10. Przykład instrukcji obróbki operacji 7 [2]. 4.3.2. Pytania sprawdzaj ce Odpowiadaj c na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Na czym polega opracowanie technologiczne procesu obróbki? 2. Jakie s etapy opracowywania procesów technologicznych? 3. Jakie czynniki nale y uwzgl dni przy wyborze surówki? 4. Od czego zale y dobór wielko ci naddatków obróbkowych? 5. Od czego zale y liczba operacji obróbkowych? 6. Jakie informacje nale y zamie ci w instrukcji obróbki i karcie technologicznej? 4.3.3. wiczenia wiczenie 1 Opracuj proces technologiczny wałka zgodnie z dokumentacj zadania. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene : 1) zapozna si z zasadami opracowywania typowych procesów technologicznych, 2) opracowa proces technologiczny wałka, 3) dokona oceny wykonanej pracy, 4) zaprezentowa wykonane wiczenie. 26