OBRÓBKA GRUPOWA DOCIERAKÓW DO OTWORÓW STOSOWANYCH W TECHNOLOGIACH MONTAŻOWYCH Adam BARYLSKI Streszczenie W artykule przedstawiono sposób opracowania technologii obróbki tulei rozprężnych docieraków do otworów walcowych. Zastosowana obróbka grupowa opracowanych narzędzi przyniesie wymierne korzyści ekonomiczne i organizacyjne w montażu zespołów. Słowa kluczowe montaż, docieraki do otworów, obróbka grupowa Wprowadzenie W technologiach montażu maszyn i urządzeń stosunkowo często stosowana jest obróbka ścierna wykończeniowa, szczególnie w produkcji jednostkowej i małoseryjnej w przypadku indywidualnego dopasowywania elementów w zespołach. Dotyczy to zarówno powierzchni walcowych zewnętrznych, jak i wewnętrznych (otworów). Ze względu na wymaganą jakość powierzchni (Ra = 0,01 0,32) i wysoką dokładność kształtu i wymiaru (IT5-8), zazwyczaj obróbką tą jest docieranie pastą ścierną, nanoszoną okresowo (ręcznie) na docierak. W przypadku gdy montowany wał jest szlifowany lub bardzo dokładnie toczony, powierzchnią obrabianą w montażu jest otwór, który może być docierany narzędziem rozprężnym [1, 2]. Obróbkę maszynowo-ręczną można przeprowadzać na docierarkach (rys. 2). W tym przypadku docierak (1) osadzony we wrzecionie o osi poziomej (2) wykonuje ruch obrotowy, a przedmiot obrabiany (3) jest przesuwany ręcznie pomiędzy zderzakami (4) ruchem postępowo- -zwrotnym. Sposoby docierania otworów Docieranie otworów można wykonywać ręcznie, maszynowo-ręcznie lub maszynowo, przy czym ten ostatni sposób stosowany jest stosunkowo rzadko (rys. 1). Przedmiot obrabiany może być zamocowany sztywno (a), a docierak wahadłowo; ewentualnie przedmiot zamocowany na sztywno, a narzędzie prowadzone jest ręcznie (b); przedmiot i docierak zamocowany wahadłowo (c) lub przedmiot prowadzony ręcznie, a narzędzie zamocowane sztywno (d). a) b) c) d) Rys. 1. Zamocowanie przedmiotu i narzędzia podczas docierania [3] Fig. 1. Fastening object and tool during lapping [3] Rys. 2. Docierarka do obróbki maszynowo-ręcznej otworów [4] Fig. 2. Lapping machine for holes processing by machinery and manually [4] Obrabiany element nakładany jest na docierak po uniesieniu ramienia ze zderzakiem znajdującym się z prawej strony. W obrabiarce umieszczona jest również dźwignia służąca do rozprężania tulei roboczej docieraka. Ustawienie zderzaków zależne jest od długości obrabianego otworu. Czynnik docierający nakładany może być ręcznie (pasta ścierna) lub podawany kroplowo, przy czym w takim wypadku zawiesina ścierna powinna być stale mieszana w zbiorniku docierarki. Po zakończeniu docierania następuje zmniejszenie średnicy tulei roboczej, unosi się zderzak przedni i przedmiot obrabiany może zostać wyjęty do kontroli. W przypadku elementów ciężkich, trudno utrzymać je w rękach, dlatego mocowa- 47
4/2014 Technologia i Automatyzacja Montażu ne są w specjalnym uchwycie na docierarkach pionowych. Możliwa jest też obróbka ręczna, wtedy narzędzie musi posiadać odpowiednią część chwytową. Tuleje rozprężne do docierania otworów (rys. 3) mogą mieć gładką powierzchnię roboczą (a) lub rowkowaną: spiralnie lewoskrętnie (b), spiralnie prawoskrętnie (c), spiralnie rowki skrzyżowane (d), ekscentrycznie (e), skośnie (f), przemiennie (g), wzdłużnie (h) oraz rowkowaną spiralnie i wzdłużnie (i). Częścią roboczą docieraka do otworów jest wymienna rowkowana lub gładka tuleja żeliwna, wykonywana indywidualnie do średnicy obrabianego otworu. Korpus docieraka jest wykorzystywany do kilku obrabianych otworów, o zbliżonych średnicach, przy czym tuleja rozprężna, z uwagi na ograniczony zakres możliwego rozprężenia, może być regenerowana. Po tej operacji można zastosować ją tylko do obróbki o nieco większej średnicy. Sytuacja ta upoważnia technologów do stosowania zapisu technologii tulei rozprężnych w formie obróbki grupowej. Problematyka ta jest głównym celem przedstawionej analizy. Elementy obrabiane i konstrukcja docieraka Sposób postępowania przy obróbce grupowej narzędzi przedstawiono na przykładzie docierania otworów o średnicy 26 +0,01/-0,02, 28 +0,02 i 30H6 (o długości, odpowiednio: 48, 45 i 50 mm), w przedmiotach ze stali C55. Pozostałe wymagania obróbkowe to: odchyłka kołowości 0,01 0,02 mm, odchyłka walcowości otworu 0,015 0,02 mm oraz chropowatość powierzchni Ra = 0,06 0,08 μm. Konstrukcję docieraka przedstawiono na rys. 4. Korpus (trzpień) narzędzia (2) wykonany jest ze stali C45. Tuleja robocza, z żeliwa szarego EN-GJL250, przesuwana (spychana) i rozprężana jest ręcznie nakrętkami (4) poprzez tuleje (3) na części stożkowej trzpienia. Rys. 4. Konstrukcja docieraka do otworów [5] Fig. 4. Structure of lapping tool for holes [5] W zaprojektowanym narzędziu użyto tulei rozprężnych, rozciętych wzdłużnie (tab. 1 i 2), z rowkami wzdłużnymi, rowkami prawoskrętnymi i krzyżującymi się (prawo- i lewoskrętnymi). Wyniki analiz obróbki grupowej tulei rozprężnych W procesie technologicznym tulei rozprężnej stosowano operację przecinania taśmowego, obróbkę na automacie tokarskim NC, obróbkę na frezarce NC i na konwencjonalnej szlifierce do wałków. W tab. 3 przedstawiono przykładową instrukcję operacji grupowej tulei a) b) c) d) e) f) g) h) i) Rys. 3. Tuleje rozprężne do docierania otworów [4] Fig. 3. Expansion sleeves for holes lapping [4] Tabela 1. Wymiary tulei rozprężnych Table 1. Dimensions of expansion sleeves Tuleja D1 D2 D3 = D2 0,02 x L L a 1 30 18 16,96 52 1 1 2 28 18 16,96 52 1 1 3 26 18 16,96 52 1 1 b 48
Tabela 2. Tuleje rozprężne do docierania Table 2. Expansion sleeves for lapping PKL ZESTAWIENIE CZĘŚCI TYPU TULEJA DOCIERAJĄCA Grupa: 1 Wydział: Mech. Wybór: Tuleja Stanowisko: 1 Operacja: 1 Materiał: EN-GJL250 1 Tuleja z krzyżującymi się rowkami prawo- i lewoskrętnymi 2 Tuleja z rowkami prawoskrętnymi 3 Tuleja z rowkami wzdłużnymi 1 przedstawiciel grupy Opracował Data Kreślił Data Sprawdził Data K. Szyszkowska K. Szyszkowska A. Barylski roboczej. W opracowanej technologii dobrano warunki obróbki narzędziami firmy Sandvik Coromant [6] oraz Nachreiner [7]. Analizując czas przygotowawczo-zakończeniowy dla poszczególnych obrabiarek stosowanych w procesie technologicznym tulei docierającej, otrzymano dla: automatu tokarskiego 112 min, frezarki 44 min, szlifierki do wałków 48 min. Podsumowanie Przedstawiony sposób wykonania tulei rozprężnych umożliwił zminimalizować koszty operacji i czas przygotowania technologii. Trzpień mocujący tuleję jest wielokrotnego użytku, zaś zużyta tuleja robocza (w docieraniu jednego typu przedmiotu), po przeszlifowaniu może być zastosowana ponownie przy docieraniu otworu o średnicy do 2 mm mniejszej. Tuleja gładka po szlifowaniu regeneracyjnym może być też użyta po nacięciu odpowiednich rowków smarnych. LITERATURA 1. Barylski A.: Oprzyrządowanie i warunki docierania powierzchni walcowych pompy dźwigniowej. Scientific Conf. System. Equipment. Processes SOP 2006, Cracow Univ. of Technol., Cracow, 2 4 Oct. 2006, s. 18 21. 49
4/2014 Technologia i Automatyzacja Montażu Tabela 3. Instrukcja obróbkowa (przykład) Table 3. Machining instruction (example) INSTRUKCJA OPERACJI Przedstawiciel grupy: Zakład: PKL Nr 3 GRUPOWEJ Nr części Charakterystyka grupy: D= 26 30 mm L=52 mm Tuleja 1 Tuleja 2 Tuleja 3 Materiał EN-GJL250 EN-GJL250 EN-GJL250 Arkuszy:3 Arkusz:3 Nr grupy:1 Stanowisko:1 Op. Zam. Nazwa czynności Szkic operacji Narzędzia szt. Przyrządy Zabieg (+ występuje, - nie występuje) 4 1 Toczyć rowki spiralne prawoskrętne INSTRUKCJA NR 3 + + - 4 1 Toczyć rowki spiralne lewoskrętne INSTRUKCJA NR 3 + - - 4A 1 Frezować rowki wzdłużne INSTRUKCJA NR 4 - - + 5 1 Szlifować D1 INSTRUKCJA NR 5 + + + 6 1 Frezować rowek wzdłużny o szer. a na długości L INSTRUKCJA NR 6 + + + Opracował Data Kreślił Data Sprawdził Data Zatwierdził Data K. Szyszkowska K. Szyszkowska A. Barylski A. Barylski 03.01.2013 50
2. Barylski A.: Konstrukcja docieraków do obróbki otworów walcowych w technikach regeneracyjnych. Materiały Konf. Regeneracja 06, ATR, Wydz. Mech., Bydgoszcz, wrzesień 2006, s. 25 28. 3. Grősel H.: Docieranie. PWT, Warszawa 1956. 4. Feld M., Barylski A.: Docieranie. Wytyczne doboru warunków obróbki. WEMA, Warszawa 1979. 5. Szyszkowska K.: Technologia obróbki grupowej docieraków do otworów. Praca dyplomowa, prowadz. pracę A. Barylski, 2013. 6. http://www.sandvik.coromant.com (27.01.2013). 7. http://www.katalogi-narzedziowe.pl/katalog/narzedzia-skrawajace-nachreiner-2010 (27.01.2013). Dr hab. inż. Adam Barylski, prof. nadzw. PG Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, tel. 58 347 19 82, e-mail: abarylsk@pg.gda.pl LAPPING TOOLS GROUP MACHINING PROCESS FOR HOLES USED IN ASSEMBLY TECHNOLOGIES Abstract The paper presents a designing method of the machining technology for lapping tool s expansion sleeves for cylindrical holes. An applied machining group to designed tools will bring measurable economic and organizational benefits in parts assembly. Keywords assembly, lapping tools for holes, group machining 51