Wybrane zagadnienia Obróbki mechanicznej

Technologie maszynowe: Formujące (formowanie plastyczne, spiekanie, odlewanie) Kształtujące (skrawanie, ścieranie, erodowanie) Ulepszające (powłoki, pokrycia) Cieplne (ulepszanie cieplne, hartowanie) Łączeniowe (rozłączne i nierozłączne) Kontrolno – pomiarowe przyrostowe

Rozwój tej technologii obróbki (intensyfikacja i wzrost efektywności) wynika z: Rozwoju narzędzi i trwałości materiałów skrawających Dużej sztywności i stabilności dynamicznej i cieplnej maszyn - np. hybrydowe łożyska z kulami ceramicznymi umożliwiły wzrost prędkości obrotowej maszyn Rozwoju techniki pomiarowej Rozwoju systemów nadzoru strefy obróbki Nowoczesnych technik kształtowania półwyrobów (dokładna obróbka plastyczna, precyzyjne odlewanie, spiekanie, laserowe wycinanie, duża powtarzalność naddatków obróbkowych)

Proces technologiczny – działanie mające na celu uzyskanie żądanych kształtów, wymiarów i właściwości przedmiotu pracy lub ustalenie wzajemnych położeń części lub zespołów w wyrobie. Operacja – część procesu technologicznego wykonywana na jednym stanowisku roboczym, na jednym przedmiocie przez jednego wykonawcę lub grupę wykonawców w sposób ciągły. Zabiegi obróbkowe – czynności wykonywane zwykle tymi samymi narzędziami przy nie zmienionych parametrach obróbki, ustawieniu i zamocowaniu. Realizowany jest w jednym lub kilku przejściach Układ obróbkowy OUPN – zespół elementów: obrabiarka, oprzyrządowanie (uchwyt), przedmiot obrabiany, narzędzie

Na dokładność wymiarowo – kształtową mają przede wszystkim dokładności obrabiarki: Geometryczna: bicie wrzeciona, błędy położenia prowadnic, nieprostopadłość przesuwu sań poprzecznych do osi wrzeciona itp. Kinematyczna: błędy położeń, wykonania i montażu elementów przekładniowych (kół zębatych, śrub pociągowych, listew prowadzących) wiążących ze sobą składowe ruchy kształtowania powierzchni złożonych - Np. gwintów i uzębień Ustawcza: (dokładność pozycjonowania) – określa błą wynikowy mechanizmów służących do ustawień obrabiarki w zadanym położeniu – Np. przesuwanie stołu lub noża na zadaną odległość

Techniki wytwarzania stosowane w procesach maszynowych: Odlewnictwo Obróbka plastyczna Spawalnictwo Obróbka skrawaniem Obróbki wykańczające Obróbki skoncentrowanymi strumieniami energii Obróbka cieplna i cieplno - chemiczna Przetwórstwo tworzyw sztucznych Kształtowanie przyrostowe Technologie powłok

Odlewnictwo Odlewanie w masach formierskich w formach jednorazowych Odlewanie metodą topionych modeli Odlewanie skorupowe Odlewanie w formach metalowych – kokilach Odlewanie pod ciśnieniem Odlewanie odśrodkowe

Obróbka plastyczna Walcowanie Kucie Wyciskanie Swobodne matrycowe Wyciskanie Ciągnienie – przeciąganie Tłoczenie Wyoblanie Obciąganie

Klasyfikacja obróbki skrawaniem Sposoby obróbki wiórowej: Toczenie Wiercenie, rozwiercanie, pogłębianie otworów Frezowanie Struganie Dłutowanie Przeciąganie i przepychanie Nacinanie gwintów i uzębień

Klasyfikacja obróbki skrawaniem Rodzaje obróbki ze względu na dokładność: Obróbka zgrubna Obróbka średnio dokładna Obróbka dokładna Obróbka bardzo dokładna

Obróbki wykańczające Szlifowanie Gładzenie (honowanie) Dogładzanie oscylacyjne docieranie

Obróbka skrawaniem Obróbka skrawaniem - polega na mechanicznym oddzieleniu, przez ostre narzędzia, warstwy naddatku materiału i przetworzeniu go w wiór. Celem tej obróbki jest nadanie obrabianemu przedmiotowi żądanego kształtu, wymiarów i określonych właściwości warstwy wierzchniej.

Obróbka skrawaniem dzieli się na: obróbkę wiórową obróbkę ścierną

Nowoczesną technikę obróbki skrawaniem cechują: Pewność produkcji (utrzymanie wymaganej jakości wyrobu, minimalizacja przestojów, wczesne rozpoznawanie zakłóceń, niezawodność maszyn i urządzeń) Efektywność (wydajność i koszty wytworzenia) Elastyczność

Wydajność obróbki Objętościowa (mm3/min) prędkość posuwu głębokość skrawania średnica przedmiotu

Wydajność obróbki cd. powierzchniowa (mm2/min) prędkość posuwu średnica przedmiotu

Wydajność obróbki cd. jednostkowa (szt. / j. czasu) gdzie: tj - czas jednostkowy wykonania tm - czas maszynowy wykonania tp - czas pomocniczy tzN/i - czas jednostkowy wykonania i – liczba sztuk na okres trwałości noża

Wydajność obróbki cd. gdzie: T - czas pracy narzędzia do osiągnięcia kryterium stępienia tdob - czas dobiegu twyb - czas wybiegu tskr - czas skrawania

Istota obróbki skrawaniem

Powierzchnie przedmiotu obrabianego

Elementy noża tokarskiego

Elementy freza walcowo - czołowego

Elementy wiertła krętego

Oddziaływanie ostrza na materiał obrabiany

Oddziaływanie ostrza na materiał obrabiany

Rozkład temperatury w materiale i nożu

Klasyfikacja obróbki skrawaniem Sposoby obróbki wiórowej: Toczenie Wiercenie, rozwiercanie, pogłębianie otworów Frezowanie Struganie Dłutowanie Przeciąganie i przepychanie Nacinanie gwintów i uzębień

Toczenie Jest to obróbka, w której w wyniku ruchu obrotowego uzyskuje się osiowo symetryczny wyrób. Przy odpowiednio prowadzonym nożu można jednak uzyskać również osiowo niesymetryczne kształty eliptyczne lub krzywkowe

przykłady toczenia wzdłużne poprzeczne kształtowe

podział noży tokarskich Zdzieraki i wykańczaki Prawe i lewe Proste i wygięte Odsadzane Suportowe i oprawkowe Zwykłe i kształtowe Jednolite i niejednolite (rys na kolejnych slajdach)

Materiały używane na noże Cechy: Twardość Odporność na uderzenia Odporność na wysoką temperaturę Materiały: Stal szybkotnąca Węgliki spiekane (węgliki wolframu, tytanu, tantalu lub wanadu) Spieki ceramiczne diament

Rodzaje tokarek Kłowe Karuzelowe Rewolwerowe Półautomaty wielonożowe Półautomaty i automaty tokarskie Tokarki kopiarki Tokarki sterowane programowo

Tokarka kłowa

Tokarka karuzelowa

Tokarka rewolwerowa

Tokarka kopiarka

Wiercenie, rozwiercanie gwintowanie Służą one do wykonywania, amiany wymiarów lub kształtu małych i średnich otworów. Metody te są wydajne, charakteryzują je niskie koszty wykonania. Różna jest dokładność wykonania – najmniej dokładne i gładkie są otwory wykonane poprzez wiercenie, najdokładniejsze uzyskuje się przez rozwiercanie wykańczające.

Obróbka otworów

Frezowanie

Elementy freza trzpieniowego

Nacinanie gwintów i uzębień Podstawowe metody: Kopiowa Kształtowa obwiedniowa

Struganie Jest to obróbka, w której w wyniku ruchu roboczego prostoliniowego (posuwistego) wykonuje się powierzchnie płaskie lub złożone (np uzębienia walcowe – kopiowanie) Ruch powrotny jest ruchem jałowym. Jest to obróbka dokładna, ale nie uzyskuje się powierzchni o małej chropowatości. Jest to obróbka stosowana zwykle w produkcji jednostkowej lub małoseryjnej.

Schemat strugania

Przeciąganie i przepychanie Są to obróbki, w których warstwa materiału usuwana jest podczas jednego przejścia specjalnego narzędzia wieloostrzowego (bardzo kosztownego). Uzyskane przedmioty cechują się dużą dokładnością obróbki, małą chropowatością.

Schematy – przeciąganie i przepychanie

Odlewnictwo Jest gałęzią techniki obejmującą wykonanie przedmiotów metalowych (odlewów), których kształt uzyskuje się przez skrzepnięcie ciekłego metalu (czystego lub stopu) w odpowiednio wykonanych formach.

Schemat procesu technologicznego wykonania odlewu – metod form jednorazowych

Odlewnictwo Odlewanie w masach formierskich w formach jednorazowych Odlewanie metodą topionych modeli Odlewanie skorupowe Odlewanie w formach metalowych – kokilach Odlewanie pod ciśnieniem Odlewanie odśrodkowe

Cechy metody jednorazowych form Produkcja jednostkowa lub seryjna Cechy wyrobów: Mała dokładność wymiarów i położenia (naddatki na obróbkę muszą być większe) Dobre odwzorowanie kształtu Duże naprężenia w objętości wyrobu Duża chropowatość powierzchni Zróżnicowanie struktury na powierzchni i wnętrzu wyrobu Wysoki koszt wykonania odlewu

Metoda topionych modeli Stosowana do wyrobów o złożonych kształtach, bez konieczności wykonywania formy (głównie przedmioty artystyczne) Etapy wykonania Wykonanie modelu w twardym wosku (Np. techniką rzeźbienia) Model z wosku wraz z wlewem i przelewem umieszcza się w formie piaskowej a następnie całość w piecu Pod wpływem ciepła wosk wytapia się Wykonanie odlewu z metalu Po ostygnięciu rozbija się formę Przedmiot poddawany jest czyszczeniu strumieniem piasku i szczotkami Cechy duża dokładność kształtu, Mała chropowatość Wyższy koszt niż przy metodzie form jednorazowych

Odlewanie skorupowe Zamiast formy piaskowej stosuje się cienkościenną formę z mieszaniny piasku kwarcowego i sztucznej żywicy. Dużą wytrzymałość mechaniczną i kształt uzyskuje się przez polimeryzację żywicy. Cechy Bardzo dobra jakość powierzchni, nie wymagająca na ogół dodatkowej obróbki skrawaniem Znacznie wyższy koszt niż w poprzednich metodach Wyższy koszt niż przy metodzie form jednorazowych

Odlewanie w formach metalowych - kokilach Polega na wlaniu ciekłego metalu do składanej formy metalowej (kokili) Cechy Stosowane w produkcji seryjnej i masowej precyzyjnych wyrobów Duża trwałość formy metalowej

Odlewanie pod ciśnieniem Cechy Wysokie ciśnienie robocze wtłaczania materiału do formy (2 – 10 MPa) Wymaga stosowania odpowiednich maszyn Stosowane w produkcji masowej

Odlewanie odśrodkowe Ciekły metal pod własnym ciężarem wlewany jest do wirującej formy metalowej. Cechy Otrzymywane odlewy mają ścisłą budowę wewnętrzną i dobre właściwości mechaniczne Bardzo dobre odwzorowanie kształtu Małe błędy wymiarów i położenia powierzchni Małą chropowatość Znacznie mniejsze naprężenia wewnątrzmateriałowe oraz porowatość Stosunkowo niski koszt wykonania wyrobu

Obróbka plastyczna W czasie obróbki można: Nadać przedmiotowi określony kształt Dokonać podziału materiału Dokonać zmiany właściwości fizykochemicznych lub struktury Wywołać wewnątrz materiału określony rodzaj i wielkośc naprężeń Obróbkę plastyczną można wykonać w temperaturze: Na gorąco – zachodzą procesy rekrystalizacji Na półgorąco – powstaje rekrystalizacja i zgniot oraz umocnienie i zdrowienie materiału Na zimno – rekrystalizacja lub zdrowienie Ze stanu płynnego metalu – doprowadzany jest on do zamkniętej matrycy i poddawany naciskowi stempla

Obróbka plastyczna Walcowanie Kucie Wyciskanie Swobodne matrycowe Wyciskanie Ciągnienie – przeciąganie Tłoczenie Wyoblanie Obciąganie

Obróbka plastyczna- przykłady

Obróbka plastyczna- przykłady

Obróbka plastyczna- przykłady

Obróbka plastyczna- przykłady

Obróbka plastyczna- przykłady

Spawalnictwo Spawalnictwo jest działem technologii obejmującym procesy trwałego łączenia (spajania) materiałów w celu uzyskania odpowiedniej geometrii przedmiotu. Połączenie zapewnia ciągłość fizyczną przedmiotu

Spawalnictwo Spawanie Zgrzewanie Lutowanie Klejenie Gazowe Elektryczne Zgrzewanie elektryczne oporowe Zgrzewanie w stanie stałym Lutowanie Klejenie

Obróbki skoncentrowanymi strumieniami energii Obróbka elektroerozyjna Drążenie elektroerozyjne Wycinanie elektroerozyjne Frezowanie elektroerozyjne Obróbka elektrochemiczna Drążenie elektrochemiczne Drążenie uniwersalnymi elektrodami Wygładzanie elektrochemiczne Obróbka elektrochemiczno - erozyjna Metoda hybrydowego kształtowania materiałów Obróbka elektrochemiczno – ścierna Obróbka erozyjno – ścierna Obróbka elektrochemiczno – erozyjno – ścierna Obróbka wspomagana falami ultradźwiękowymi Obróbka wspomagana laserowo Obróbka strumieniem cieczy

Obróbka cieplna i cieplno - chemiczna wyżarzanie hartowanie odpuszczanie Obróbka podzerowa Ulepszanie cieplne Obróbka cieplno - chemiczna nawęglanie azotowanie azotonasiarczanie Cyjanowanie i azotonawęglanie

Przetwórstwo tworzyw sztucznych Porowanie Wytłaczanie Wtryskiwanie Prasowanie Laminowanie Odlewanie Kalandrowanie

Kształtowanie przyrostowe Stelolitografia SLA System MCP (Metal Part Casting) Metoda obiektów laminowanych LOM Metoda laserowego spiekania proszków Wytłoczne osadzanie stopionego materiału Wytwarzanie strumieniem balistycznych kropli metalu Scalanie proszku strumieniem kropli spoiwa Napawanie Metalizacja natryskowa

Metody elektrochemiczne i chemiczne (galwanizacja) Metody fizyczne Technologie powłok Metody elektrochemiczne i chemiczne (galwanizacja) Metody fizyczne Laserowe wytwarzanie cienkich powłok Technologie elektronowe Technologie implacyjne Technologie PVD (Plasma Voapour Deposition) Technologie PACVD (Plasma Assisted Chemical Voapur Deposition) Technologie malarskie