76
WORKSHOP PRACTICE I DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING BIRLA INSTITUTE OF TECHNOLOGY, MESRA, RANCHI WORKSHOP PRACTICE THEORY

WORKSHOP PRACTICE I THEORY - · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

  • Upload
    dangtu

  • View
    214

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

 

   

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

WORKSHOP PRACTICE   I  

DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING

BIRLA INSTITUTE OF TECHNOLOGY, MESRA, RANCHI 

 

WORKSH

OP PRA

CTICE THEO

RY

Page 2: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FITTING SHOP  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 3: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

INTRODUCTION TO FITTING SHOP 

Introduction: 

This is the process of finishing the job using different hand tools to obtain the desire surface is finish and accuracy. Inspite of the increasing use of automatic machines in the workshop these days, the fitting shop is indispensable. Although majority of work can be finished to a good degree of accuracy  in a reasonable  time  through various machining operations  they still require some operations to be done on them to finish the job by hand. “Bench work” usually  refers  to  the  production  of  an  article  by  hand  on  the  bench.  “Fitting”  is  the assembling of parts and removing metals for secure fit. 

Fitting Operations 

[1] Chipping: 

The  job whose material  is  to be  chipped away  is held  in  the bench  vice  firmly. The  cold chisel and hammer are  the  tools used  for  this process. The chisel  is held with  right hand especially with  second and  third  fingers  the  index being  relaxed. The chisel  is put on  the work at some inclination. The inclination depends upon the cutting angel of chisel and the depth of cut required. The shaft of the hammer is held at the end and taken up to sufficient height to provide power in the stroke. Chisel is put on the job and struck by the hammer to chip of the metal. When large volume of metal is to be removed frequently the lubrication of the cutting edge is advisible for a long tool life. 

 

Fig: Chipping 

[2] Filing: 

Filing is the most important operation after the chipping operation. This is used to remove burr and clean the surface. The movement of file matters much in the effectiveness of this operation. The job to be filed is held in the bench vice. The handle of the file is gripped with right hand. The end of the file is held with the left hand for light work the end of the file is held  with  the  thumb  and  finger  and  for  heavy  work  i.e.  when  large material  is  to  be removed, the end is held with the hand to apply sufficient pressure.  The pressure is applied in the forward stroke and relieved in return stroke, the file diagonally yield good results.  As 

Page 4: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

far as possible  the  full  length of  file should be used.   Usually not more than 0.6 m. m. of tooling allowance should be left for filling. 

 

Fig: Filing 

 

These are three types of filing method: 

(1)Cross‐ filing: In this method the file strokes run alternately from right to left and from left to  right.  This  is  the  commonest  from  filling.  In  this  the whole  of  the  file  surface moves across the whole of the work surface. It is used for removing large metal from work. 

(2)Straight filing: In this method the file is pressed forward approximately at right angles to the length of the work. On the back stroke the file is lifted from the work surface. This used for filling the work piece having the width of surface lesser than the width of file.  

(3)Draw filing: In this the file is held at right angles to the work surface. The file is not held from the handle but the blade is held with hands close together and gripped with thumbs. The file is moved up and down the  left of the work. It does not remove material but gives smoother surface. 

 

 [3] Marking:        

Page 5: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Marking  is  the  most  important  operation  of  the  fitting  shop.  The  accuracy  of  all  the operations depends upon the accuracy of marking. All the  lines marked on any  job act as guide lines for the fitter to obtain the desired shape with accuracy.  

The  surface  of  the work  to  be marked  out  is  coated with  either  chalk  or with  copper sulphate solution and is allowed to dry. Then the work is held either in v‐block if it is round or laid on surface plate if it is flat. If the work is very thin, it is kept vertical with the help of an  angle  plate.  The  horizontal  line  on  the work  is marked  using  scribing  block.  The  line perpendicular  to  this horizontal  line can be marked by  turning  the work  through 90*and then using scriber. 

After the lines have been scribed on the surface the indentations on the surface are made using centre punch and hammer along  the scribed  lines or arcs. Punch marks serves as a guide to the operator while filling, sawing etc. The metal is removed to half circumference of the punch mark to ensure that the work has not gone undersize. 

(4) Sawing: 

This  operation  is  used  for  cutting  the  tubes,  rods,  plates  etc.  to  the  desired  size.  The Hacksaw blade  is  fitted  in  to  the  frame  in  the  two pins projecting  in  the  frame and  then tightened with  the help of wing nut at  the  leading pin.  The blade  is  fixed with  its  teeth facing forward so that cutting is made in the forward stroke. 

The saw after fitting  into the frame  is placed on the work surface to be cut. The handle  is held with the right hand and the other end of the saw is gripped firmly with the left hand. The  pressure  is  applied  on  the  forward  stroke; which  is  the  cutting  stroke.  The  sawing should begin with a backward stroke. While cutting the tubes first a file  is notched on the tube surface and cut to a point near the inner wall, then turned the tube forwardly to such an extent that the saw will still be guided in the saw kerf and cut to a point near the inner wall. Again  it  is turned to the appropriate angle and procedure  is repeated till the tube  is divided. 

Page 6: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

Fig: Types of hacksaw 

(5) Drilling: 

Drilling is the operation of producing circular holes in the job. The pillar drilling machine is used for drilling and the tool is called drill bit the job to be drilled is held firmly in a vice or in any other clamping device on  the  table of  the machine. Cylindrical  jobs are held using gripping plate and v‐block. 

The socket containing drill is fitted in the machine and is lowered with the help of a handle to touch the centre mark made by the punch. The point of the drill should be exactly over the centre mark made. The machine is started and drill is gradually pressed against the job to produce the hole. Coolant should be frequently used to avoid the overheating of tool. 

(6) Scraping:   

 This is the operation for removing for convex surfaces left after filling. Obviously it follows the  filling  operation  and  removes  small  amount  of material.  The  job  is  held  in  vice  and scraper  is  held with  both  the  hands  at  some  inclination  to  the  job  surface  and moved forward. 

Page 7: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

Fig: Scraping 

 

 FITTING TOOLS 

 (1)Holding Tools: These are the tools used for holding the job to be worked.  

(a) Bench Vice: 

It is the most commonly used holding device, called Engineer’s parallel jaw bench vice or fitter’s  vice.  It essentially  consists of a  cast  iron body, a  fixed  jaw and a movable  jaw made of cast steel, a handle, a square threaded screw and nut made of mild steel. Two cast steel plants called the jaw plates are fixed with the two jaws by set screws. They are provided with serrations to increase the grip on the job. The bench vice is firmly fixed to the work‐bench. The size of the vice is designated by the width of the jaw which is from 80 to 140 mm and its maximum opening is from 95 to 180 mm. 

For gripping the work piece in the vice the jaws of the vice are opened by with drawing the movable jaw by rotating screw. The job is held with one hand between the jaws and tightened by rotating the handle by the other hand. 

 

  Fig: Bench Vice 

Page 8: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

(b)Leg Vice: 

Hand vice  is secured firmly at the bench top. Its  leg  is attached to the  leg of the bench and its end goes into the hole made at the floor. Hence this construction of the leg vice is becomes very much rigid and can be used for heavy work. The only disadvantage with leg is that when the job is gripped its jaws come close in a V shape and don’t provide as firm grip as parallel bench vice. The leg vice is used by black smiths but can also be very well used for hammering, chipping and cutting in the fitting shop. 

(c)Hand Vice: 

Hand vice is used for gripping small object. It consists of two steel legs hinged together at the bottom, two steel  jaws at the top of the vice. One spring  is used  just above the hinge of the legs to keep the two legs separated. A screw is fastened to one leg and goes through  the  other  leg.  At  the  end  of  the  screw  a wing  nut  is  used  for  tightening  of loosening the grip of the vice. 

This vice is used for griping the small objects such as keys, rivets, and screws etc. which are too small to be gripped in a bench vice. The vice, gripping the object to be worked is held in one hand the tool is held with the other hand while working. 

(d)Pipe Vice: 

 Pipe vice  is used  for holding  the  round  section, pipes,  tubes etc.  It has got a  vertical movable screw which moves up and down while tightening and loosening. 

(e)Pin vice: 

Pin vice consists of a handle and a collect chuck. The chuck contains  jaws are operated by rotating the handle. Pin vice is used for hobing the objects of very small diameter e. g. wire, pins etc. 

(2)Marking Tools:  

(a)Surface plate: 

It is a solid rectangular plate made of grey cast iron available in different size. The base of the plate is also machined properly to have a perfect horizontal. The top of the plate is  grinded  to  obtain  a  perfectly  plane  surface.  Surface  plate  is  used  for  testing  the trueness of  the  finished  surface and also  for  the marking purpose.  In marking process surface plate is used a base for V‐block and angle plate etc. The surface plate is put on a table  of  sufficient  height  for  use.  The  different  available  sizes  of  surface  plate  are 1.5*5m, 1.5*3 m, 2*2 m and 2*4 m. The marking surface should be protected from dirt and rust to preserve its accuracy. 

Page 9: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

Fig: Surface Plate 

(b)Scribers: 

Scribers are the pieces of hardened steel. These are pointed at both the ends. It is used for scribing the line on the metal. 

 

Fig: Scriber 

(c)Try square: 

 It consists of a steel blade fitted in to a steel stock also known as the beam. Both inner and  outer  edges  of  the  blades  are  kept  at  perfectly  right  angles  to  the  stock.  This  is similar to the carpenter’s try square constructions but is more accurate. Try squares are used to check whether any surface is perpendicular to the true square or not. It is also to mark  a  line  perpendicular  to  the  true  surface.  The  accuracy  of  a  try  square  is  very important  for a  fitter. Hence  try  square  should not be used  for  striking or  supporting purpose and its accuracy is frequently checked. 

 

Fig: Try Square 

(d)Punch: Punch is a marking tool made of hardened steel. Punch is used for marking the marks on the job in a more permanent manner than that of scriber. After marking with scribers, the punch is placed on the scribed line and hammered to mark a point as that line. Several such points are made on he scribed line. Usually two types of punches are used in fitting shop‐ 

(1)Prick punch‐    It consists of a tapered portion sharply pointed having the angle of 40 degree. It is used for marking small marks on the line. 

Page 10: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

(2)Centre Punch‐  It  is used  for making  the prick punch hole  larger. Usually the centres for drilling are marked using centre punch. Its angle at the tip is usually 60 degree. 

 

Fig: Punch 

(c) V‐Block: V‐block  is  steel block having a V‐shaped groove.  It  is used  for marking or working on round shaped objects, so that the objects can’t move side wise and also does not rotate easily. The V‐block is placed over the surface plate and the job to be marked is placed over the upper V of the block. The scribing block is also placed over the surface plate and is used for making lines on the job. The accuracy of marking depends upon the accuracy of the edges and surfaces of V block. 

 

Fig: V‐Block 

(f) Angle plate:  Angle plate has two mutually perpendicular surface and several holes on the surface. It is used for making the jobs when they are placed in vertical position. The angle plate is placed over the surface plate and the job to be marked is placed in vertical position on the angle plate and is held firmly in this position using clamps and bolts. The scribing block is used for making the job.   

Page 11: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

    Fig: Angle Plate 

(3)Cutting Tools: 

(a) Hack –Saw: Hack‐saw contains a metallic frame. At one end of the frame a wooden handle  is provided  for gripping  the  saw while at  the other end a wing nut  is used  for tightening  the  hacksaw  blade.  The  frames  are  also  of  two  types.  First  is  solid  frame whose length is fixed, second is adjustable frame. As the name implies the length of the adjustable frame can be changed to accommodate the different sizes of blades. 

 Hack‐saw blades are made of either high carbon steel or alloy steel. Usually  the push type blades are used which cut the metal in forward stroke. Hence, the teeth of the saw point away from the operator. While fitting the blade in the frame care should be taken to  fit  the blade  such  that  teeth are pointed  forward. The blade may be all hard  type, which  is hard  throughout or may be  flexible  type. All hard blades are used  for cutting hard material  e.g.,  cast  iron  alloy  steel  etc.  Flexible  type  blades  are  used  for  general purposes. 

The thickness of the blade  is about 0.7 mm, the width  is about 12.7 mm and  length of the blade various from 20 to 30 cm. The blades of the coarse group contain 5 to 7 teeth per cm, where as the fine group contain 8 to 12 teeth per cm length. Set is provided on the  blade  teeth  by  blanding  the  teeth  alternate  outward  and  inward.  This  setting  of blades gives a cut wider than the thickness of the blades so that while cutting the blade is not in contact and friction is less. 

 

Fig: Sawing 

(b)Chisels: Chisels are used for chipping operation. They are made of carbon steel. The chisels  are made  in  the  forging  shop.  The  round bar of  carbon  steel  is heated  to  the 

Page 12: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

plastic state. It is then made hexagonal or octagonal as required. Then the cutting edge is made at one end of this bar. After the desired shape and cutting angles are formed, it is hardened and  tempered.  In  fitting shop, cold chisels are used, whose cutting angles vary from 40 to 70 degree‐ depending upon the material to be cut.  

 

Fig: Chisel 

The common types of chisels are‐ 

(1)Flat  chisels‐  flat  chisels  is  used  for  general  chipping  operation.  It may  be  used  for chipping large surfaces, cutting metal sheets, bars etc.   

(2)Cross‐cut  chisel‐cross‐cut  chisel  is  also  known  as  cape  chisel.  It  is  used  for  cutting grooves in large surfaces prior to using flat chisel. It is used for cutting keyways. 

(3)Half‐round chisel‐Half round chisel is used for oil ways and also to make a small pilot hole, prior to drilling a hole. 

(4)Diamond point chisel‐Diamond point chisel  is used  for cutting vee grooves, cleaning corners and squaring small holes. 

(5)Side  chisel‐  Side  chisel  is  used  particularly  in  removing  the  surplus metal  in  cutter ways and slots. 

 

Fig: Types of Chisel 

(4)Files:      

Files  are most widely  used  tool  of  the  fitting  shop.  The  different  parts  of  a  file  are handle,  tang,  heel,  face,  point  and  edge.  The  files  are made  of  high  carbon  steel  or 

Page 13: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

tungsten  steel  by  forging.  Then  the  teeth  are  cut,  hardened  and  tempered.  The  files used in fitting shop are classified on the basis of following factors. 

(1)Length of file: the length of file from heel to the point is called the effective length of files as shown in fig. the files are available from 10 to 40 cm. the files of length 1o to 15 cm are used for fine work between 15 to 25 cm. for medium sized jobs and above 25 cm. long files are used for large sized jobs. 

(2)Shape: the files are produced in different shapes of cross‐section to be used for filling the jobs of different shapes. The common types of files are‐ 

(a)Flat  file‐  It  is most commonly used  file which  is tapered  in width and thickness.  It  is double cut in face and single cut at edges. 

(b) Hand file: It is parallel in width but tapered in thickness, it has one safe edge, which does not have teeth. 

Other files classified on the basis of shapes are‐ 

Square file       ‐        square section 

Pillar file          ‐        narrow rectangular section 

Round file        ‐         round section 

Half round file   ‐        half round section 

Triangular file ‐         Triangular section 

Knife edge file 

(3) Teeth:  the files can also be classified on the basis of the spacing, the depth of teeth and cut of teeth. They are of two types. 

(a) Single cut‐ In this type the teeth are cut in parallel row  across the face of the file and make an angle of 0 degree with  the centre  line of the  file. They are used where small amount of material is to be removed but a good surface finish is desired. 

(b)Double cut‐  this  type of  file has  two  types of  teeth across  the  face of  the  file. One similar to the single cut file and another inclined by 75 to 80 degree so the centre line of file. This is used to remove more material. 

The single cut and double cut files are further divided according to the coarseness of the files which  actually  depends  upon  the  spacing  of  teeth.  They  are  given  below  in  the increasing degree of smoothness. 

(a) rough      (b) bastard        (c) sec     (d)   smooth   (e)   dead smooth    (f) super smooth. 

     The number of teeth of files per unit length increases from (a) to (f). 

Page 14: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

(5)Scrapers:      

Scrapers are used for scraping which  is actually a finishing process of fitting shop. They contain  very hard  cutting edge and are made of  forged  steel. They are  forged  to  the desired shape and then cutting edge is made at the end of the place. The cutting edge is hardened and tempered to make it able to scrap the material and to make the surface of the job plane. 

                  

Fig: Types of Scraper 

          

 

 

             Fig: Scraping 

Page 15: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

 

  

        

                    SAFETY PRECAUTIONS FOR FITTING SHOP 

1. LOOSE CLOTHING SHOULD BE AVOIDED. 

2. WEAR SHOES WHILE WORKING IN THE SHOP. 

3. TOOLS SHOULD BE PLACED IN THEIR RESPECTIVE PLACE AFTER PROPER CLEANING. 

4. ALWAYS USE THE RIGHT TOOL FOR THE JOB. 

5. KEEP THE CUTTING TOOLS SEPARATE FROM THE MEASURING TOOLS. 

6. SHARP EDGE OF THE CUTTING TOLS SHOULD BE COVERED WHEN THEY ARE NOT  IN USE. 

7. MAKE  CETAIN  THAT  ALL  TOOL  HANDLES  ARE  SECURELY  ATTACHED  BEFORE USING THEM. 

8. ALWAYS WEAR GOGGLES WHEN CHIPPING METAL AND WHEN GRINDING EDGE ON TOOL. 

9. HOLD  DRIVING  TOOLS  CORRCTLY  SO  THAT  THEY  WILL  NOT  SLIP  OFF  THE  WORK SURFACE 

10. MAKE  SURE  THAT  WORK  TO  BE  OUT,  SHEARED,  FILED  ETC.  IS  STEADIED  AND SEWCURE, TO PREVENT THE TOOL FROM SLIPPING. 

                                                                                     

 

 

 

 

Page 16: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FOUNDRY SHOP  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 17: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

INTRODUCTION TO FOUNDRY SHOP 

Many methods  like machining, casting,  forging, rolling, extrusion etc. are used  for making and  giving  finishing  to  components  by  engineers.  Casting  is  probably  the  oldest manufacturing process of producing an engineering article.  It  is estimated  that  the art of making metal  castings  has  been  in  existence  for more  than  5000  years.  The  earlier  axe heads were cast in open moulds made of stone. Some castings were probably made of gold, brass,  copper,  silver  and  bronze.  A  life‐sized  portrait  head  of  cast  bronze  from Mesopotamia dates back to about 2250 BC and still survive. The first foundry dates back to the Shang dynasty of China 1766‐1122 BC. 

Casting  is  the process of manufacturing  an  engineering  component by  filling up  a  cavity with molten metal and allowing it to solidify. It is the fastest and most economical process of producing components. It is due to the fact that there is no limit to the size and shape of the article to be produced by casting. It also offers one of the easiest and most economical methods of producing intricate parts. 

Foundries can be classified  into two main categories, (a) ferrous foundries (b) non‐ferrous foundries. Ferrous foundries can again be divided  into (i) cast  iron foundries (ii) malleable iron  foundries  and  (iii)  steel  foundries.  In making  a  casting  the  following basic  steps  are involved: 

a) Pattern making 

b) Mould and core making 

c) Melting and pouring the metal 

d) Cleaning and testing the casting      

A foundry generally consists of the following main sections: 

a) Pattern making shop 

b) Sand mixing/preparation 

c) Molding section 

d) Core making section 

Page 18: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

e) Mould assembly and handling 

f) Melting shop 

g) Pouring 

h) Shaking out section 

i) Fettling and finishing 

j) Heat treatment shop 

k) Inspection 

The following raw materials are used in a foundry: 

a) Metals and alloys 

b) Fuels for melting 

c) Fluxes for melting 

d) Refractories 

e) Sand and binding materials 

 

Foundry tools and equipments 

For performing different operations like lifting, shifting, casting, repairing or assembling an item in a foundry, a variety of hand tools and equipments is needed. Depending upon size, shape and number of castings to be produced the foundry tools can be broadly classified as given below. 

(a) Hand tools: Molding tools, core making tools, pattern making tools etc. 

(b) Container: Molding boxes, core boxes, ladles etc. 

(c) Finishing  and  cleaning:  Files,  chippers,  chisels,  grinders,  sand  and  shot  blasting machine 

(d) Mechanical tools: Molding machines, core making machines, power riddles, sand mixers etc. 

(e) Sand  testing and conditioning equipment, permeability meter, mechanical sieve, hydraulic press, hardness tester, rammers etc. 

(f) Metal melting: Cupola, crucible, tilting furnace, oil‐fired furnace etc. 

(g) Testing: Destructive and non‐destructive testing machines. 

Page 19: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

The  various  hand  tools  are  used  in  a  foundry  for making moulds. A  brief  description  of various hand tools is given below. 

1. Shovel:    It consists of a square  iron blade  fitted with a D‐shaped wooden handle as shown  in the figure.  It  is used for transferring sand to the sand mixer and pouring sand in the molding flask. 

2. Strike off bar: It is a wooden or metallic bar having a true edge. It is used for removing the surplus sand after ramming has been completed. 

3. Hand  riddle:  It  is also known as a  sieve.  It consists of a wooden frame  fitted  with  a  screen  of  standard  wire mesh  at  its  bottom.  It  is  used  for removing  foreign materials such as nails, shot metals, splinters of wood etc.  from the molding sand. Different types of riddles are denoted by different numbers  like 8, 10, 12 etc. 

4. Vent wire:  It  is a  thin steel  rod or wire having a pointed edge at one end and a wooden handle or a bent loop at the other end. It is used for making small holes called vents in the rammed sand moulds to permit easy escape of gases and steam generated during cooling of the heated metal. 

5. Trowels:  Trowels  are  made  of  iron  and  are  provided  with  a wooden handle. The three types of commonly used trowels are 

i. Finishing trowel 

ii. Square end trowel 

iii. Heart shaped trowel   

 Trowels are used for 

i. Finishing flat surfaces for molds ii. Cutting ingots iii. Making joints iv. Repairing molds v. Giving shape 

6. Slicks: Slicks are used for repairing and provide finishing to mold surface and edges after the pattern has been withdrawn. The commonly used slicks in a foundry are  i. Heart and leaf slick 

ii. Square and heart slick 

iii. Spoon and bead slick 

iv. Heart and spoon slick 

Page 20: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

v. Leaf and spoon slick 

 

Fig.   (a) Heart and leaf slick   (b) Square and heart slick 

(c) Spoon and bead slick  (d) Heart and spoon slick 

(e) Leaf and spoon slick 

 

Fig. : Rammers (a) Floor (b) Pein (c) Hand (d) Butt 

 

             Figure: Lifters 

Page 21: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. (a) Shovel (b) Strike off bar (c) Riddle (d) Vent wire 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. Trowels (a) Finishing (b) Square end (c) Heart shaped 

7. Lifter/cleaner:  The  lifters  are made  of  thin  sections  of  steel  of  various width  and lengths with  one  end  bent  at  right  angles.  The  lifter  is  a  finishing  tool  used  for patching deep  sections of a mould and  removing  loose  sand  from pockets of  the mold.  

8. Rammers: Rammers are used for packing and ramming the sand in the molding box. Depending upon  the  type of casting  there are many  types of  rammers. These are generally made of wood or steel. The commonly used rammers in a foundry are 

i. Pein rammer 

ii. Hand rammer 

iii. Floor rammer 

Page 22: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

iv. Butt rammer 

v. Pneumatic rammer  

9. Swab: It is a small brush having long hemp fibres. A swab is used for applying water around the edges of a pattern. This prevents the sand edges from crumbling when the pattern  is removed from the mold. A bulb swab has a rubber bulb to hold the water and a soft hair brush at the open end. 

10. Sprue pin: A sprue pin is also known as a rubber peg. It is a tapered wooden or iron rod, which when  embedded  into  top  part  of  the mold  known  as  cope  and  later withdrawn produces a cavity known as down gate or  runner. Through  the  runner the molten metal is poured into the mold. 

11. Draw spike: It consists of a tapered steel rod having a loop or ring at one end and a sharp    

12. Smoothers  and  corner  slicks:  These  are  tools  used  for  giving  a  finishing  to  and repairing  of  round  and  square  comers  and  edges.  (ii)  Round  and  flat  surfaces. According to their use and shape, they are given different names. Most commonly used tools for giving finishing and repairing are inside square, flat, pipe, button, half round comer and egg shaped.  

13. Clamps:  Clamps  are made  of  steel  and  are  used  for  holding  and  clamping  the molding boxes in proper position.  

 

Fig. Swabs                                          Fig. (a) Sprue pin (b) Draw spike 

 

 

Molding box: 

A molding box or  flask  is a  container  that holds  the  rammed  sand  rigidly and allows  the molten metal to solidity after casting in a mould cavity.  

Page 23: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Molding boxes are generally made in two parts. These are held in position by location pins. The top part is called the cope and bottom is called the drag. If the mould is made in three parts, the intermediate part is called the check. Molding boxes are made of wood, cast iron or steel. Wooden boxes are used for limited production. Boxes made of fabricated steel are light,  robust  and  can  withstand  impact  In  general  a  molding  box  must  be  capable  of withstanding rough handling.  

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure: Molding flasks 

Selection of a molding box regarding  its shape and size mainly depends upon  the  type of product to be cast. Since it is not possible to make as many molding boxes as the number of components, it is always better to standardize the size of molding boxes.  

Various types of molding boxes used in the foundry are  

(i) Box type flask  

(ii) Tapered slip flask  

(iii) Snap flask  

(iv) Wooden molding box.  

All the above flasks can be categorized under one head called removable flasks. Other type of  flasks  used  is  permanent  and  light  flasks.  Removable  flasks  are  used  for  small  to moderate size molding like match plate molding and cope and drag molding.  

I. Box  type  flask: Box  type  flasks are also known as  tight or permanent  flasks. These are generally made of metal and are used for small and medium sized castings. A box type flask is removed from the rammed mould only after the solidification of the casting is complete. These flasks can be rectangular or circular in shape, but the former are commonly used.  

2. Tapered slip flask: A tapered slip flask is simply known as a slip flask. It has tapered sides having an angle of 4 o for removal of the load. A cam actuated retractable shelf (also known as  sand  strip)  is  attached  to  the  cope.  It  can  be  lifted  for  removal  of  pattern  from  the 

Page 24: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

molded sand. Many moulds can be prepared from a single flask of this type for pouring the molten metal.  

3. Snap  flask:  It consists simply of a  frame‐ work  fitted with a hinge at one corner and a fastener  at  the  diagonally  opposite  corner.  Unlike  the  box  flask  it  can  be  opened  after ramming by removing the fasteners and moving it around the hinge. It is highly suitable for mass production of small castings.  

4. Wooden molding  box:  These  are  used  for  produci1lg  relatively  large  sized  castings  in small quantities. On  the ends are  fitted wooden handles  for easy handling of  flasks. The sides  of  the  flask  are  held together  by strong cross bars or Ribs.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 25: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

Figure: Different stages of preparation of mould 

 

Molding is a cavity in a molding box, formed by a pattern. It is similar in shape and size to that  of  the  actual  casting  plus  some  allowance  as  discussed  in  the  chapter  of  pattern making. Molding is the process of making moulds. Foundry is the shop where casting of the job is done in a molding box followed by its cleaning by sand blasting, etc. Different stages in preparation of a mould are shown in Figure.  

A mould  is generally made of heat  resistant materials. Silica  sand  is  the most  commonly used molding material as it is abundantly available. It is cheap can be packed easily into any desired  shape.  It  can  also withstand  very  high  temperatures  and  doesn't  react with  the molten metal. Clay and molasses are added as binding materials  in a molding sand. Water provides  strength  and  plasticity  to  sand  and  is  added  in  varying  proportions  to molding sand.  

 

 

 

 

 

 

 

SAFETY PRECAUTIONS FOR FOUNDRY SHOP 

[1] DRESS PROPERLY FOR THE WORK TO BE DONE. 

[2] REFRAIN FROM PRACTICAL JOKES. 

[3] ALWAYS STICK THE SHOVEL IN SAND PILE. 

[4] DONOT EXERCISE EXCESSIVE WEIGHT. ASK FOR ASSISTANCE WHEN LIFTING OR ROLLING A HEAVY MOULD. 

[5] USE THE VENT WIRE WITH GREAT CARE. AVOID YOUR STICKING FINGERS OR HAND FROM THE SHARP POINT. 

[6] WEAR SAFETY GOGGLES WHEN TAPPING FURNACES OR HANDLING MOLTEN METAL. 

Page 26: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

[7] DONOT PERMIT WATER TO COLLECT ON THE FLOOR AROUND A FURNACE. 

[8] DONOT THROW DAMP OR WET METAL INTO FURNACE CRUCIBLE OR LADLE. 

[9] BLOW AIR THROUGH CRUCIBLE FURNACE BEFORE ATTEMPT TO LIGHT IT. IT WILL PREVENT EXPLOSION CAUSED BY ACCUMULATED GAS IN THE FURNACE. 

[10] DONOT WEDGE  PIECES OF METAL  INTO  A  CRUCIBLE WHEN  CHARGING  IT.  THE METAL WILL EXPAND WHEN HEATED AND WILL CRACK THE CRUCIBLE. 

[11] LADLES SHOULD BE THROUGHLY DRY AND WARM BEFORE METAL IS POURED INTO THEM. 

[12] DONOT PLACE YOUR FACE DIRECTLY OVER SPRUES OR RISER. 

[13] STORE CRUCIBLE IN A WARM OR DRY PLACE. 

[14] IF  YOU  HAVE  AN  ACCIDENT,  HOWEVER  SLIGHT,  REPORT  IT  TO  YOUR  INSTRUCTOR IMMEDIATELY. 

[15] SAFETY FIRST, LAST AND ALWAYS SHOULD BE THE FOUNDRY SLOGAN.  

              

 

 

 

 

 

 

 

Page 27: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

MACHINE SHOP  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INTRODUCTION TO MACHINE SHOP 

All manufacturing processes can be classified broadly under three categories: Metal cutting, Metal forming, and Metal casting. Metal cutting is done in various machine tools present in the machine shop. 

Machine tools are kind of machines on which metal cutting or metal forming processes are carried out.  The  functions of machine  tools  are holding  the workpiece, holding  the  tool, moving  the  tool  or  the  work  piece  or  both  relative  to  each  other  and  supply  energy required  to cause metal cutting. Every machine  tool has a primary cutting  tool  for metal removal. 

Page 28: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

The various  types of machine  tools are Lathe machine, Milling machine, Drilling machine, Shaping machine, Planning machine, Broaching machine and Grinding machine. 

In this lab work you will be introduced to two types of machine tools namely Lathe machine and shaper machine. 

In any metal cutting  the  three most  important machining parameters are: cutting  speed, feed, and depth of cut. 

Cutting Speed: Cutting speed is the distance traveled by the work surface in unit time with reference  to  the  cutting edge of  the  tool.  For example,  if workpiece  is  rotating past  the cutting  tool,  it  is  the  peripheral  speed  of  the wokpiece.  The  cutting  speed,  v  is  simply referred to as speed and usually expressed in mm/min. 

A  lower or higher  cutting  speed may be  chosen depending on  variations  in depth of  cut (large  depth  of  cut  requires  lower  cutting  speed)  and  feed  (lower  feed  requires  higher cutting speed). 

Feed: The feed is the distance advanced by the tool into or along the workpiece each time the tool point passes a certain position in its travel over the surface. In case of turning, feed is the distance that the tool advances in one revolution of the workpiece. On a shaper, the feed is the distance that the workpiece is moved relative to the tool for each cutting stoke.  Feed  f  is usually expressed  in mm/rev. Sometimes  it  is also expressed  in mm/min and  is called  feed  rate. The surface  finish produced by machining depends on  the  feed used.   A low feed, in general produces fine surface finish. 

Depth of cut: 

It is the distance through which the cutting tool is plunged into the workpiece surface. Thus it  is  the  distance  measured  perpendicularly  between  the  machined  surface  and  the unmachined  (uncut)  surface  or  the  previously machined  surface  of  the  workpiece.  The depth of cut d is expressed in mm. 

Page 29: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

CENTRE LATHE 

Of the many standard and special types of turning machines that have been built, the most important, most versatile, and most widely recognized is the engine lathe/centre lathe.  

The basic engine lathe, which is one of the most widely used machine tools, is very versatile when  used  by  a  skilled machinist.  However,  it  is  not  particularly  efficient  when  many identical parts must be machined as rapidly as possible. 

Although  the  standard  engine  lathe  is  not  a  high  production machine,  it  can  be  readily tooled  up  for many  one‐piece  or  short‐run  jobs.  It  is  also  possible  to modify  the  basic machine for many higher production applications. The modern engine lathe provides a wide range of speeds and feeds which allow optimum settings  for almost any operation. There have  been  advances  in  headstock  design  to  provide  greater  strength  and  rigidity.  This allows  the  use  of  high  horse  power motors  so  that  heavy  cuts  with  carbide  tools  are practical. To utilize this high power without losing accuracy, new lathes incorporate heavier beds, wider hardened ways, and deeper‐sectioned carriages.  

Page 30: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

COMPONENTS OF CENTRE LATHE AND THEIR FUNCTIONS: 

 

Bed: The bed of the  lathe  is  its  ‘backbone’.  It must be rigid enough to resist deflection  in any direction under  load. The bed  is made of cast  iron or a steel weldment,  in a box or  I‐beam shape, and is supported on legs, a cabinet, or a bench.  The Bed forms the base of a Lathe machine. It provides a heavy rigid frame on which all the other basic components are mounted.  The headstock  and  the  tailstock  are  located  at  either end of  the bed  and  the carriage rests over the Lathe bed and slides over it. 

Page 31: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

Ways: The ways of the lathe are the flat or V‐shaped surfaces on which the carriage and the tailstock are moved left and right. Each has its separate pair of ways, often one flat surface, for  stability,  and  one  V‐way  for  guidance  in  a  perfectly  straight  line.  These  ways  are hardened and scraped or ground  to close  tolerances. The basic accuracy of movement of the carriage depends on the ways.  

Headstock:  The headstock  is  the  powered  end  and  is  always  at  the operator’s  left.  This contains the speed changing gears and the revolving, driving spindle, to which any one of several types of work holders  is attached. The center of the spindle  is hollow so that  long bars may be put through it for machining. . A live centre, a face plate, collet or a chuck can be fitted to the spindle nose to hold and drive the work. Headstock spindle can be driven by a  stepped pulley and a belt or by  transmission gears  in  the headstock. The  Lathe with a stepped pulley drive is generally called belt drive Lathe. The gear driven Lathe is referred to as geared‐head Lathe. 

               

          

Headstock belt drive and back Gear arrangement Nose of the head stock, where various work holding devices may be fitted 

Page 32: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Tailstock: The tailstock is located on the inner ways at the right end of the bed. This has two main uses: 

1. It supports  the other end of  the work when  it  is being machined between centers, and 

2. It holds a tool for performing operations such as drilling, reaming The tailstock is non‐rotating but on hardened ways, it can be moved, to the left or right, to adjust to the length of the work. It can also be offset for cutting small angle tapers. 

 

Carriage: The carriage can be moved left or right either by hand wheel or power feed. This provides  the motion  along  the  Z‐axis. During  this  travel  turning  cuts  are made.  Carriage consists of the following parts: (1) Saddle, (2) Cross‐slide, (3) Compound‐slide or compound rest, (4) Tool post, and (5) Apron. 

 

Saddle: The saddle  is an H‐shaped casting  that  fits over  the bed and slides along the bed ways. It carries the cross‐slide and tool post. 

Page 33: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

       

Cross Slide: The cross slide is mounted on the carriage and can be moved in and out (X‐axis) perpendicular  to  the  carriage motion.  This  is  the  part  that moves when  facing  cuts  are made with power feed, or at any time a cut must be made ‘square’ with the Z‐axis. This, or the compound,  is also used  to  set  the depth of cut when  turning. The cross  slide can be moved by its hand wheel or by power feed. 

Compound  Rest:  The  compound  rest  is  fitted  on  the  top  of  the  cross‐slide,  is  used  to support the cutting tool. It can be swiveled to any angle for taper turning operations and is moved manually. 

It can be moved in and out by its hand wheel for facing or for setting the depth of cut. It can also be rotated 360 degrees and  fed by  its hand wheel at any angle. The compound does not have any power  feed but  it always moves  longitudinally with  the  cross  slide and  the carriage. 

Tool  Post:  The  tool  post  is mounted  on  the  compound  rest.  This  can  be  any  of  several varieties but  in  its simplest form  is merely a slotted cylinder, which can be moved,  left or right  in  the T‐slot  in  the compound and clamped  in place.  It can also be  rotated so as  to present the cutter to the work at whatever angle is best for the job.  

Apron: The apron attached  to  the  front of  the carriage, holds most of  the control  levers. These  include  the  levers,  which  engage  and  reverse  the  feed  lengthwise  (Z‐axis)  or crosswise (X‐axis) and the  lever which engages the threading gears. The apron  is fastened to the saddle, houses the gears and mechanisms required to move the carriage and cross‐slide automatically. 

The apron hand wheel can be turned manually to move the carriage along the Lathe bed. This hand wheel is connected to a gear that meshes in a rack fastened to the Lathe bed. The automatic feed lever engages a clutch that provides the automatic feed to the carriage 

Feedrod: The feedrod is a long shaft that has a keyway. The power is transmitted from the lathe spindle to the apron gears through a feedrod via a large number of gears. The feedrod 

Page 34: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

is used to move the carriage or crossslide for turning, facing and all other operations except thread cutting. 

Leadscrew:  The  leadscrew  is  powered  by  gears  from  the  head  stock  and  is  used  for providing  specific accurate mechanized movement  to  the  carriage  for  cutting  threads on the  workpiece.  The  leadscrew  has  a  definite  pitch.  A  splint  nut  is  used  to  engage  the leadscrew with the carriage.  In some  lathes, the  leadscrew performs the functions of feed rod and there is no separate feed rod. 

Apron mechanism: Apron mechanism is used for transferring rotary motion of the feed rod and the lead screw into feed motion of the carriage. Both automatic longitudinal and cross‐feed can be provided to the carriage by gears and clutch engagements. The mechanism  is so designed  that when  the half‐nut  is  engaged with  the  lead  screw,  the  automatic  feed motion  from  the  feedrod  is disconnected. There  is an  interlocking device when prevents simultaneous engagement of the carriage with the feed shaft and leadscrew and saves the machine  from  any probable damage.  This  arrangement of  the  apron  is  called  fool‐proof mechanism. 

The  half  nut  or  split  nut  mechanism:  The  half  nut  makes  the  carriage  to  engage  or disengage with the leadscrew. It comprises of a pair of half nuts capable of moving in or out of mesh with the lead screw. The half nut can be engaged with the lead screw by means of a lever provided on the apron. This mechanism is called half nut mechanism. The half nut or split nut is used only for thread cutting. 

CUTTING TOOLS FOR LATHES 

Tools used  in  lathe machine are of various materials: High speed steel, cemented carbide, ceramic etc.  Different  types of  tools are used  in  lathe  for different operations as  shown  in  the  figure below: 

 

Work Holding Devices: 

In lathe work the three most common work holding methods are:  Held in a chuck: Three jaw self centering chuck, Four jaw independent chuck, magnetic chuck and hydraulic chuck. 

Page 35: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Held between centers  Held in a collet Chuck 

 Three‐jaw self centering chuck and four‐ jaw independent chuck 

 

 

 

 

TYPES OF OPERATONS THAT CAN BE PERFORMED ON CENTRE LATHE: 

 

Page 36: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

Various turning operations: (a) chamfering, (b) parting, (c) threading, (d) boring, (e) drilling, (f) knurling. 

1) Turning:   Turning  is the most commonly used operation  in Lathe. By turning operation excess material from the work piece is removed to produce a cylindrical or cone shaped surface. Two of the common types of turning are: i. Straight turning: In this operation the work is held in the spindle and is rotated whole the  tool  is  fed past  the work piece  in a direction parallel  to  the axis of  rotation. The surface generated is a cylindrical surface. 

ii. Taper turning: A taper may be defined as a uniform increase or decrease in diameter of a work piece measured along  its  length.  In a  Lathe  taper  turning  is  an operation  to produce  a  conical  surface  by  gradual  reduction  in  diameter  from  a  cylindrical  job.  Taper turning can be done by the following ways; 

a) By a form tool. b) By setting over the tailstock. c) By swiveling the compound rest. d) By taper turning attachment. e) By compound feed. 

2) Facing: Facing is an operation for generating flat surface at the ends of a work piece. In this operation the feed given is in a direction perpendicular to the axis of rotation.   

3) Chamfering: It is an operation of beveling the extreme end of a work piece. This done to remove unwanted metal projections at  the ends and to protect end of the work piece from being damaged and to have a better look. 

4) Parting: In. this operation a flat nose tool is used to cut the work piece, with feed in the direction perpendicular to the axis of rotation In  parting  operations  the workpiece  rotates while  the  tool  carries  out  a  radial  feed movement. A parting tool is deeper and narrower than a turning tool. It is designed for making narrow grooves and for cutting off parts.  

Page 37: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

5) Knurling: Knurling is process of embossing a diamond shaped pattern on the surface of the work piece. The purpose of knurling is to provide an effective gripping surface on a work piece to prevent  it from slipping when operated by hand. Knurling  is done with a special tool called knurling tool. This tool consists of a set of hardened steel rollers in a holder with teeth cut on their surface in definite pattern. 

  

6) Grooving or Recessing Operations: Grooving or recessing operations is the operation of reducing the diameter of a workpiece over a very narrow surface. Grooving or recessing operations,  sometimes  also  called  necking  operations,  are  often  done  on workpiece shoulders to ensure the correct fit for mating parts. When a thread is required to run the full length of the part to a shoulder, a groove is usually machined to allow full travel of the  nut.  Grooving  the  workpiece  prior  to  cylindrical  grinding  operations  allows  the grinding wheel  to  completely  grind  the workpiece without  touching  the  shoulder.  A grooving tool is similar to a parting tool. 

 

 

7) Drilling/reaming/  boring:  These  are  operations  to  accurately  make  holes  on  a workpiece.  These  operations  use  the  tailstock  of  the  lathe.  The  tool  is  held  on  the tailstock and is fed toward the rotating work piece. A  lathe  can  also  be  used  to  drill  holes  accurately  concentric with  the  centerline  of  a cylindrical part. First,  install a drill chuck  into the tail stock. Make certain that the tang 

Page 38: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

on the back of the drill chuck seats properly  in the tail stock. Withdraw the jaws of the chuck and tap the chuck in place with a soft hammer.  Move  the  saddle  forward  to  make  room  for  the  tailstock.  Move  the  tailstock  into position, and lock it in place (otherwise it will slide backward as you try to drill). Before starting the machine, turn the spindle by hand. You've just moved the saddle forward, so it could  interfere with the rotation of the  lathe chuck. Always use a center drill to start the  hole.  You  should  use  cutting  fluid with  the  center  drill.  It  has  shallow  flutes  (for added stiffness) and doesn't cut as easily as a drill bit. Always drill past the beginning of the taper to create a funnel to guide the bit in. The drill chuck can be removed from the tail stock by drawing back the drill chuck as far as it will easily go, then about a quarter turn more.  Boring  is  an  operation  in which  a  hole  is  enlarged with  a  single  point  cutting  tool. A boring bar is used to support the cutting tool as it extends into the hole. Because of the extension  of  the  boring  bar,  the  tool  is  supported  less  rigidly  and  is more  likely  to chatter. This can be corrected by using slower spindle speeds or by grinding a smaller radius on the nose of the tool.  

8) Thread cutting: Thread cutting  is one of  the most  important operations performed on Lathe. The principle of thread cutting  is  to produce a helical groove on a cylindrical or conical  surface  by  feeding  the  tool  longitudinally when  the  job  is  revolved  between centers or by a chuck. The longitudinal feed should be equal to the pitch of the thread to be cut. For different kinds of threads different tool has to be used.  

   

THE SHAPER MACHINE 

The  shaper  is  a  relatively  simple machine.  It  is  used  fairly  often  in  the  tool  room  or  for machining one or two pieces for prototype work. The metal working shaper was developed by  James Nasmyth  in  1836.  Shaper  is  a machine  tool  to  produce  flat  surfaces.  The  flat surfaces may be horizontal, vertical or inclined. The shaper uses single point tools and cuts only  in  straight  lines. The  shaper handles  relatively  small work. The cutting  stroke of  the shaper  is made by moving  the  tool bit attached  to  the  ram.   The  shaper  cut only  in one direction, so that the return stroke is lost time. However, the return stroke is made at up to twice the speed of the cutting stroke.  The shaper is a relatively simple machine. It is used fairly often in the tool room or for machining one or two pieces for prototype work. Tooling is simple, and shapers do not always require operator attention while cutting. 

Page 39: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 A horizontal shaper  

COMPONENTS OF A SHAPER MACHINE: 

 

 

 

 Ram: The  ram  slides back and  forth  in dovetail or  square ways  to  transmit power  to  the cutter. The starting point and the length of the stroke can be adjusted.  

1. Table support, 2. Table, 3. Clapper block, 4.Apron clamping bolt,  5. Downfeed hand wheel, 6.  Swivel  base  degree  graduations,  7.  Position  of  stroke  adjustment,  8.  Ram  block  locking handle, 9. Ram, 10. Column, 11. Driving Pulley, 12. Base, 13. Feed disc, 14. Pawl mechanism, 15. Elevating screw 

Page 40: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Toolhead: The toolhead is fastened to the ram on a circular plate so that it can be rotated for making angular cuts. The toolhead can also be moved up or down by its hand crank for precise depth adjustments. Attached to the toolhead is the tool holding section. This has a tool post very similar to that used on the engine lathe. The block holding the tool post can be rotated a few degrees so that the cutter may be properly positioned in the cut. 

Clapper Box:  The  clapper box  is needed because  the  cutter drags over  the work on  the return stroke. The clapper box  is hinged so that the cutting tool will not dig  in. Often this clapper box is automatically raised by mechanical, air, or hydraulic action. 

Table: The  table  is moved  left and  right, usually by hand,  to position  the work under  the cutter when  setting  up.  Then,  either  by  hand  or more  often  automatically,  the  table  is moved sideways to feed the work under the cutter at the end or beginning of each stroke. 

Saddle: The saddle moves up and down (Y axis), usually manually, to set the rough position of the depth of cut. Final depth can be set by the hand crank on the tool head. 

Column:  The  column  supports  the  ram  and  the  rails  for  the  saddle.  The mechanism  for moving the ram and table is housed inside the column. 

Tool holders: Tool holders are the same as the ones used on an engine lathe, though often larger in size. The cutter is sharpened with rake and clearance angles similar to lathe tools, though  the angles are  smaller because  the work  surface  is usually  flat. These cutters are fastened into the tool holder, just as in the lathe, but in a vertical plane. 

Work Holding: Work holding is frequently done  in a vise. The vise  is specially designed for use  in shapers and has  long ways which allow the  jaws to open up  to 14  inches or more; therefore quite large work pieces can be held. The vise may also have a swivel base so that cuts may be made at an angle. Work which, due to size or shape, cannot be held in the vise, is  clamped  directly  to  the  shaper  table  in much  the  same way  as  parts  are  secured  on milling machine tables. 

 

Page 41: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

Shaper  Size:  The  size  of  a  shaper  is  the maximum  length  of  stroke  which  it  can  take. Horizontal  shapers are most often made with  strokes  from 175  to 900 mm  long,  though some smaller and larger sizes are available. The length of the stroke indicates, in addition to the  general  size  of  the machine,  the  size  of  a  cube  that  can  be  held  and  planed  in  the shaper. Therefore  the cross‐feed and  the maximum height  that can be accommodated  is approximately equal to the stoke length. 

In  addition  to  the  stoke  length,  other  particulars  like  cutting  to  return  stroke  ratio, individual motor drive, number and amount of feed etc. 

Drive Mechanisms 

Shapers are available with either mechanical or hydraulic drive mechanisms. Figures show diagrams of both shaper drive mechanisms. 

Mechanical Drive or Crank and Slotted Link Mechanism 

The  less expensive shaper,  the one most often purchased, uses a mechanical drive. Most shaping machine uses Crank and Slotted  link mechanism, although sometimes Whitworth quick return mechanism is also used.  

Crank and Slotted Link Mechanism 

The bull gear is driven by a pinion which is connected to the motor shaft through a gear box with  four, eight or more speeds available. The speed of  the bull gear may be changed by different combination of gearing or by simply shifting the belt on step cone pulley. Bolted to the centre of the bull gear is a radial slide (not shown in figure). This slide carries a sliding block,  into which  the  crank pin  is  fitted. The  crank pin  connects  the  slotted  link and  the sliding block. The slotted  link which  is known as rocker arm  is pivoted at  the bottom end attached to the frame of the column. The upper end of the rocker arm is connected to the 

Page 42: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

ram. As the bull gear rotates causing the crank pin to rotate, the sliding block fastened to the crank pin will rotate on the crank pin circle, and at the same time move up and down the slot in the slotted link giving it a rocking movement which is communicated to the ram. Thus the rotary motion of the bull gear is converted to reciprocating motion of the ram. 

The principle of quick return motion: 

When the  link  is  in the position AB and AC, the ram will be  in the extreme positions. The forward cutting stroke therefore takes place when the crank rotates through angle D1MD2 and  the  return  stroke  takes place when  the  crank  rotates  through  the  angle D1LD2.  The angular velocity of the crank pin being constant the return stroke is therefore completed in shorter  time  than  forward  stroke.  Therefore  this mechanism  is  known  as  quick  return mechanism.  

timeReturn time , CuttingTherefore  

Cutting time to return time ratio varies within 2:1 and the practical limit is 3:2. 

 

 

Adjustment of length of stroke: 

The distance of  the  sliding block  from  the  centre of  the bull  gear  can be  varied  radially within  the  radial  slide.  If  the  sliding block  is brought  inwards  i.e.  towards  the  centre  the length of stroke will be reduced, and vice versa. 

Adjustment of the position of stroke: 

The  position  of  the  ram  relative  to  the  work  can  also  be  adjusted.  The  rocker  arm  is connected  to a  screw on  the  ram. The position of  this  connection  can be  varied on  this screw. So the ran can be positioned adjusting this by means of a lever and wheel provided on top of the ram. 

Page 43: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

   

SAFETY PRECAUTIONS FOR MACHINE SHOP 

1. NEVER  ATTEMPT  TO  OPERATE  ANY MACHINE  UNLESS  YOU  ARE  FULLY  AWARE  OF  THE MEANS OF STOPPING THE MACHINE IMMEDIATELY, SHOULD ANY EMERGENCY ARISE. 

2. NEVER ENGAGE ANY OPERATING LEVER OR CONTROL UNLESS YOU KNOW IN ADVANCE, ITS DIRECTION OR WHAT ITS EFFECT WILL BE. 

3. NEVER  IDLY  PLAY  WITH  CONTROL  HANDLES  ETC.  ON  ANY  MACHINE  WHETHER  IT  IS RUNNING OR STANDING. 

4. UNDER NO CIRCUMSTANCES DISTRACT THE ATTENTION OF ANY OTHER OPERATOR WHILST HIS MACHINE IS UNDER POWER. 

5. NEVER  LEAN AGAINST OR REST  THE HANDS ON ANY MOVING PART, EVEN THOUGH  THE MOVEMENT BE SLOW, AS YOU MAY EASILY BE TRAPPED UNEXPECTEDLY AT SOME POINT OF ITS TRAVERSE. 

6. NEVER OIL OR MAKE ANY ADJUSTMENTS TO A MACHINE, WHICH IS IN MOTION. 

7. NEVER START A MACHINE OR ENGAGE A FEED UNTIL YOU ARE CERTAIN THAT THE WORK IS ADEQUATELY SECURED. 

8. NEVER LEAVE WRENCHES OR KEYS IN POSITION WHEN SETTING UP OR REMOVING WORK. 

9. NEVER CHANGE A BELT POSITION WHILST IT IS RUNNING. 

10. ALWAYS  REMOVE  CHIPS WITH A  BRUSH OR OTHER  SUITABLE MEANS AND NEVER WITH HANDS  OR  FINGERS.  NEVER  ATTEMPT  TO  BLOW  THEM  AWAY.  YOU MAY  EASILY  BLOW THEM INTO THE WORKING PARTS OF MACHINE AND FAR MORE EASILY AND LIKELY RECEIVE SOME IN THE EYES. 

11. WHEN YOU LEAVE THE MACHINE ALWAYS TURN OFF THE POWER. 

Page 44: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

12. BEFORE PUTTING ON THE POWER, BE SURE THAT THE WORK IS SECURELY FASTENED. 

13. WHILE THE MACHINE IS RUNNING NEVER THROUGH THE BACK GEAR. 

14. DO NOT WEAR LOOSE GARMENTS WHILE WORKING ON A MACHINE.  

                                        

Page 45: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

      

WELDING SHOP  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INTRODUCTION TO WELDING SHOP 

The American Welding Society has made each welding process definition as  complete as possible so that it will suffice without reference to another definition.  

The AWS definition  for a welding process  is  "a materials  joining process which produces coalescence  of materials  by  heating  them  to  suitable  temperatures with  or without  the application of pressure or by the application of pressure alone and with or without the use of filler material".  

Page 46: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Welding may be also defined as joining of two pieces of metals by application of heat, with or without application of pressure and with or without addition of filler materials. 

Welding  finds huge  application  in  industry  as  a most  efficient method of  joining metals. Welding  is extensively used  in  construction or manufacture of automobile  cars, aircrafts, electronic equipments, ships and bridges etc. 

The heat source may be: 

⎯ an electric arc: as in electric arc welding.  

⎯ a gas flame: as in gas welding.  

⎯ electric resistance heating: as in resistance welding. 

Classification of welding: All welding processes can be classified under two broad headings:  

⎯ Plastic Welding or pressure welding.  ⎯ Fusion Welding or non pressure welding  

Plastic Welding or pressure welding:  In plastic welding, the pieces of metal to be joined are  heated  to  a  plastic  state  and  then  forced  together  by  external  pressure.  This procedure is used in resistance welding, thermit welding where pressure is required.  Fusion Welding or non pressure welding:  In fusion welding the metals to be joined are heated to a molten state and are allowed to solidify together  into an  inseparable  joint. This includes all arc welding and gas welding processes.  Applications of Welding: Welding is used in industry as an effective tool in the form of  

• Regular  method  of  production  of  metal  structures  and  components  for automobile, aircraft, railway and many other construction industries. 

• An easy and effective method of on‐site repairs and maintenance or rebuilding of broken  parts  of  a machine  or  structure.  Industries,  where  welding  finds most extensive use, are given below: 

• Automobile  and  Transport  industry wherein  cars,  trucks,  jeeps  and many other transportation machines and equipments are fabricated. 

• Material  handling  equipment  such  as  overhead  cranes,  jib  cranes  and  tower cranes  are manufactured  by welding  along with  their  auxiliary  equipment  like trolleys, lifting aids and gadgets. 

• Rail‐Road  industry  wherein  major  fabrication  and  welding  is  involved  in  the production  of  locomotive  under  frames,  bogies,  trolleys,  railway  bridges, electrification network, signaling equipment,  lighting towers, platform sheds and godowns, storage tanks and bodies and frames of railway coaches. 

• Bridge construction industry utilizes welding as the most popular means of joining steel‐bridge  components  or  structural,  in  a  factory  or  at  the  construction  site. 

Page 47: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Joining of  steel  reinforcement  for cast‐in place concrete bridges  is also done by welding.  

• Ship  building  industry  involves  welding  in  the  construction  of  ship  body  or structures  including  decks,  supporting  girders  and  framework,  platforms  and many other structures.  

• Aircraft  industry  involves  considerable  use  of  welding  for  joining  aircraft components  of  alloy  steels,  stainless  steels  and  aluminium  alloys.  Besides  the fabrication  of  the  aircraft  body,  frames, mounts,  fuel  tanks,  ducts  and  fittings, welding  is  used  for  the  production  of  allied  equipment  that  help  aircraft operations and maintenance  like material handling systems, transport means for man and luggage, sheds, fuel storage tanks and many such structures.  

• Chemical and Petroleum industry make good use of welding for the fabrication of plant and machinery, stainless steel vessels and storage tanks besides many other structures.  

• Pressure Vessels and Tanks are used  in various  industries for storing of fuel, and other  liquids. These are made by welding together the bent steel plates. Oil, gas and water storage tanks are also steel fabricated. 

• Manufacturing of Machine tools and production tools include mass production of machine  tool  frames, columns, beds and other auxiliary  supports, press and die equipment  for  cold  and  hot  forming  of  steel  and  non‐ferrous  metals.  These involve welding as a major means of fabrication. 

    Tools and Safety Equipments in welding:  Goggles: Goggles with  glasses are used  to protect  the eyes of  the welder  from  the  light sparks produced during welding.  Face  Shield:   A  face  shield  is  also used  to protect  the eyes of  the welder  from  the  light sparks produced during welding. It is normally held in hand. 

 Chipping Hammer: A chipping hammer is used to remove slags which form during welding. 

Page 48: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 Ground Clamp: It is connected to the end of the ground cable. It is normally clamped to the welding table or the job itself to complete the electric circuit. 

  Wire brush: The wire brush is used to clean the surface to be welded. 

 

  Electrode  Holder:  It  is  a  device  used  for  mechanically  holding  the  electrode  and conducting current to it. 

  

 Edge preparation: To  obtain  sound welds,  it  is  desirable  that weld  should  completely  penetrate  the metal thickness. The heat will not be able to melt the joint edges to their entire thickness it thick plates are to be welded. Complete becomes more important in case of butt joints. Hence to obtain good butt joints edge preparation is required. Edge preparation may of the following types: 

 

Page 49: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

  Types of welded joints:  

     

  Types of welding positions: 

  A Classification of common welding processes: 

Page 50: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 ARC WELDING: Arc welding  is a group of welding processes wherein coalescence  is produced by heating with an electric arc or arcs, mostly without the application of pressure and with or without the use of filler metal depending upon the base plate thickness.  

 Equipments used in Arc Welding: 

Arc welding power source.  Electrodes or welding rods.  Electrode holder  Cables and cable connectors.  Earthing clamp.  Chipping hammer.  Safety goggles  Apron.  Hand gloves. 

 Arc Welding Power Source:  During  arc  welding  process  a  power  source  is  required  to  maintain  the  arc  between electrode and the base metal. The power source may be: D.C Generator, A.C transformer with D.C rectifier, A.C. transformer.  

Page 51: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

D.C  Generator:  D.C  Generator  is  run  either  by  an  electric motor  or  diesel  engine.  This generators supplies voltage in the range of 15 to 50 volts and output current is in the range of 200 to 600 ampere. When D.C. current is used the polarities will be fixed. The two types of polarities that are used are: Direct Current Straight polarity (DCSP):  When work is positive and electrode is negative. Direct Current Reverse Polarity (DCRP): When work is negative and electrode is positive. As the heat generated is split into two parts in the ratio of 66% at the positive pole and 33% at  the negative pole. Therefore  for welding  thin materials the work  is made negative and electrode positive (DCRP is used). For welding heavy    AC Trans former: AC transformer changes high voltage and low amperage to low voltage and high amperage. The main advantage of the transformer over generator is low cost and ease of operation. Since there are no moving parts in the equipment the operation is noiseless. The disadvantage of the transformer is that the polarity cannot be fixed. AC Transformer with DC rectifier: In this machine the power supplied is first stepped down by means of a transformer to the required voltage and then silicon controlled rectifiers are used to convert AC to DC.   Principles of Metal Arc Welding/ Shielded Metal Arc Welding (SMAW):  

  Shielded Metal Arc Welding (SMAW) is one of the oldest, simplest and most versatile of all welding techniques and about 50% of all industrial application and maintenance welding is performed  by  this.  The  process  is  generally  used  in  construction,  ship  building,  and  for maintenance work. The SMAW process is best suited for work piece of about 3 to 19 mm, although this range can easily be extended using multi‐pass.  Shielded Metal Arc Welding uses a coated consumable electrode. This coating produces a gas shield and slag to protect the weld from the atmosphere. Thus this welding process  is called shielded metal arc welding. 

Page 52: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

To start the arc, initially the welder has to briefly touch the tip of the electrode to the work piece to complete the circuit. Then the electrode  is removed to a slight distance from the work piece, this initiates an arc. The  arc  so  produced  generates  intense  heat which melts  the  tip  of  the  electrode,  the coating and a portion of the adjacent base metal. This molten metal  is allowed to solidify together to form a solid inseparable join. As the coating on the electrode melts and vaporizes, it forms a protective atmosphere that stabilizes  the  arc  and  protects  the molten  and  hot metal  from  contamination.  Fluxing constituents unites with any  impurities  in the molten metal and form slag which floats on the  surface  of  the molten metal.  This  slag  coating  protects  the  hot molten metal  from oxidation and slows down the cooling rate to prevent  formation of hard brittle structure. The slag solidifies over the metal and is then easily chipped from the weld when it is cooled. In Shielded Metal Arc Welding both AC and DC can be used.  Arc welding Procedure: 

• The  surface  to be welded  is  cleaned  and  the  edges of  the plates may be  filed  for perfect joint and more strength. 

• The welding rod  is held  in the electrode holder and the ground clamp  is clamped to the plate to be welded. 

• The  electric  arc  produced melts  the welding  rod  and  joins  the  two metal  plates. Maintain a gap of 3mm between the plate and the welding rod. 

• Complete the welding process by removing the slag using chipping hammer.  

Symbolic representation of different weld joint: Symbolic representation of square butt weld  

Symbolic representation of lap weld  

 Symbolic representation of tee fillet weld 

Page 53: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

   Symbolic representation of single vee weld  

 Symbolic representation of double vee weld  

  

SAFETY PRECAUTIONS FOR WELDING SHOP 

[16] INSTRUCTIONS  AND  PRINTED  RULES  COVERING  OPERATIONS  OF  EQUIPMENT SUPPLIED BY THE MANUFACTURER SHALL BE STRICTICALLY FOLLOWED. 

[17] WORKING AREA ANF FLOOR SHOULD BE KEPT CLEAN. 

[18] BEFORE  STARTING  WELDING  ENSURES  THAT  THE  WELDING  EQUIPMENT  IS ADEQUITELY EARTHED. 

Page 54: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

[19] WELDERS SHOULD WEAR DEY ANF FIRE PROOF PROTECTIVE CLOTHS. 

[20] TO PREVENT THE ARC RAYS FROM REACHING HIS/ HER BODY. 

[21] ONE SHOULD NOT LOOK AT AN ELECTRIC ARC WITH THE NAKED EYE. 

[22] TO PREVENT WELDER HEAD FROM RADIATION, SPATTER AND HOT SLAG A HELMET OR HAND SHIELD MUST BE WORN. 

[23] WEAR SHOES WHILE WORKING IN SHOP. 

[24] NO INFLAMMABLE MATERIAL SHOULD BE PRESENT IN THE WELDING SHOP. 

[25] WELDERS SHOULD NOT LEAVE ELECTRODE HOLDER ON THE TABLE OR IN CONTACT WITH A GROUNDED METALLIC SURFACE. 

[26] WELDERS SHOULD MAKE USE OF GOGGLES WITH CLEAR GLASSES WHILE HE / SHE IS CHIPPING OFF SCALE, SLAG ETC. 

[27] IF YOU HAVE AN ACCIDENT, HOWEVER SLIGHT, REPORT  IT TO YOUR  INSTRUCTOR IMMEDIATELY. 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 55: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CARPENTRY SHOP 

 

 

 

Page 56: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 INTRODUCTION TO CARPENTRY SHOP 

The  term  carpentry  is  used  with  wood  working. Wood  works  such  as making  wooden partition, roofing, flooring, etc. are carpentry works. To understand this, basic knowledge of all  the materials  and  tools used  in  carpentry  is necessary.  The  term  joinery  is used with making of doors, windows, wooden  frames. Teak, Mahogany, Sal, Mango, Deodar, Padak, etc. are the commonly used woods in carpentry works.  

In this shop the students will required to study the tools, machines used, methods of joining and processes employed in the carpentry shop.  

STUDY OF TOOLS USED IN CARPENTRY SHOP  

Proper  knowledge  of  tools  and  their  use  is  a  prerequisite  for  a  skilled  carpenter.  The following are the commonly used tools in the carpentry shop.  

Marking and Measuring Tools  

Marking  and  measuring  tools  are  used  to  produce  components  to  an  exact  size.  The commonly used tools are given below.  

Carpenter's folding rule:  It  is used to measure and mark dimensions. The commonly used carpenter's rule  is made of wood.  It consists of four pieces each 150 mm  long and hinged together  by  means  of  pins  and  hinges.  It  is  graduated,  on  both  sides  in  millimeters, centimeters and inches. It can be folded and carried easily.  

Steel  rule:  It  is also used  for measuring and marking dimensions.  It  is made of steel.  It  is graduated on both sides in millimeters, centimeters and inches. It is available in 150 mm (6 inches) and 300 mm (12 inches) length.  

Page 57: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Try  square:  It  is  used  for marking  and  checking  right  angles.  It  consists  of  a  steel  blade riveted at right angles to the edge of machined stock. The stock when in use acts as a fence and the blade as guide for marking. The length of blade varies from 150 mm to 300 mm. ,  

Bevel square:  It  is also called a sliding  level.  It  is similar to the try square but has a blade that can be swivelled to any angle from 0 to 180 degrees.  

Mitre square: It is similar to a try square in construction, but its blade is fitted to the stock at an angle of 45 degrees.  

 

Marking gauge: It is used for marking lines parallel to the edges of a wooden piece. It has one marking pin. After  the  stem has been  set  to  the  required position,  its  face  is placed against the edge of the wooden piece. The marking pin is pressed down firmly and the stem is moved against the edge. It marks a line parallel to the edge on the wooden piece.  

 

Cutting Tools  

Page 58: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Rip saw: It is used for cutting wood. The blade of rip saw is either straight or skew‐backed. The blade is fitted  in a wooden handle. Rip saw is about 700 mm  long and contains 3 to 5 teeth per 25mm length. The correct angle for rip sawing is 60 degrees.  

Cross‐cut saw:  It  is similar  in shape to  the rip saw.  It  is also called hand saw. Sawing and cutting at right angles to the grain is called cross‐cutting. The correct angle for cross‐cutting is 45 degrees. It is 550 to 650 mm long containing 6 to 8 teeth per 25 mm.  

Tenon or back saw:  It  is used  for  fine and accurate work.  It consists of a very  fine blade, which is reinforced with a rigid steel back. Its length varies from 350 mm to 450 mm with 10 to 12 teeth per 25 mm.  

Dovetail saw: It is similar to the tenon saw but smaller in size. The number of teeth varies from 12  to 18  teeth per 25 mm.  It  is used  for carpenting works  such as making dovetail joints.  

 

Chisels These are cutting tools used for shaping and fitting wooden pieces. It consists of a steel blade and a wood handle. The different types of chisels used  in carpentry works are given below.  

Firmer  chisel  It  is used by hand pressure or with  a mallet  for  cutting  square  recesses  in wooden pieces. It has a flat blade of 5 to 25 mm width and 125 mm length. The end of the blade is bevelled to form a cutting edge.  

 Mortise chisel  It  is used  for cutting heavy pieces or mortises.  It consists of a heavy blade with strong shoulder and is capable of withstanding heavy strains. It has an iron ridge fitted at  the  shoulder  of  the  blade  to  absorb  the  heavy  shock  of  the mallet. One  side  of  the mortise chisel is plane while the other gradually tapers towards the edge. It has a length of 200 to 400 mm and width of 8 to 16 mm.  

Page 59: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

Planing Tools  

These  are  used  for  smoothening  plane  surfaces.  Some  commonly  used  planes  are  given below.  

Wooden jack plane The main parts of a wooden jack plane are stock or body, nose, throat, wedge, cap iron, plane iron and handle. The bottom of the stock is known as the sole which is perfectly smooth. The throat  in the stock  is  formed to adjust the  irons and wedge. The plane iron is the main cutter which cuts and smoothens the wood. This is fitted in the stock and is always inclined to an angle of 45 degrees with the sole. The cap iron is used to stiffen the cutter and prevent rattling and breaking during use. Jack planes are available from sizes 350 to 450 mm length and the blade width varies from 50 to 75 mm.  

Metal jack plane It helps a smoother operation and produces a better finish than a wooden jack plane.  The body  of  a metal  jack plane  is made  from  grey  iron  casting or  steel.  The handle is made of wood and the plane iron is secured in the plane casing by a screw.  

Page 60: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

Striking Tools: Tools like chisels, nails, etc. require pressure from the top to drive them into the wood. This pressure is obtained by striking operations using hammers and mallets.  

Cross peen hammer or warrington hammer: It is made of forged high carbon steel. It has a face, peen and a handle. The handle  is made of bamboo and fitted tightly  in the eye with help of a wedge to avoid any slip out when in use. These hammers are identified by weight which ranges from 200 gm to 500 gm.  

Claw hammer: This serves both the purpose of a hammer and a pair of pincers. The claw is used  for  pulling  out  nails.  These  hammers  are  classified  according  to  their weights.  The weight of its head ranges from 250 gm to 675 gm.  

Mallet:  It has a flat a striking face which is used to give light blows to tools having wooden handle like chisel. It is made of hard wood and is round or rectangular in cross‐section.  

Page 61: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

Boring Tools  

These are used  for making  round holes  in wood.  Some  commonly used boring  tools are given below.  

Gimlet  It  is used  for making small holes  in wood. These are of two types:  (a) plain gimlet and (b) twisted gimlet. It has a flute and a wooden handle. It is held in both hands, rotated and pressed simultaneously downward to bore holes. The screw point at the bottom acts as a pilot and helps in centering the tool.  

Auger  It  is used  for making big holes  in wood.  It has a  steel bar with  fluted  teeth and a handle. The upper portion of the bar is plain and its top end forms eye to fit in the handle. It can bore holes of 25 mm diameter.  

Ratchet brace It is a device used for holding different tool bit to produce holes in woods. It consists of a crank having a hemispherical wooden head at the top, a wooden handle in the middle and a chuck to hold the tool bit at the bottom. The ratchet arrangement is provided above the chuck to permit the rotation of the bit in only one direction. The brace is rotated by the hand and the head is pressed downward to produce a hole.  

Wheel brace  It  is also used to produce a hole  in wood.  It consists of a forged body and a wooden handle at the top. The central portion consists of two meshing gears and a crank to rotate the chuck fitted at the bottom of the brace. The crank  is rotated and the handle  is pressed downward to produce a hole. It is mostly used to produce small and accurate holes using different kinds of drills.  

Page 62: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

Holding Tools  

To enable the carpenter to perform different operations accurately, the work piece is held firmly.  

Carpenter's bench vice It is fixed in a carpenter's bench which is a heavy table of hard wood usually 3 to 3.5 m long, nearly 70 cm wide and 70 cm high. It consists of a fixed jaw and a movable  jaw. The fixed  jaw  is rigidly fitted on the bench and the movable  jaw  is mounted on a screw and  two sliding rods. The screw head  is projected outside the movable  jaw  in order to carry a handle. The screw works inside a fixed half‐nut that is engaged to move the movable Jaw.  

C‐cramp or G‐cramp It is used to hold smaller work piece. It consists of an iron frame and a screw with a handle rod or thumbscrew.  

Miscellaneous Tools  

Page 63: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Rasp file It is used to file curved surfaces in wood. It is made of steel and has semi‐circular cross‐section. A  rasp  is also known as a wooden  file as  shown  in  fig.  it has  sharp cutting teeth  on  its  surface. A  file,as  shown  in  fig.  (b)  is  used  for  giving  a  smooth  finishing  and removing rasp marks or scratches  left on the surface. Files used  in wood working are half round, double cut and bastard files with their sizes varying from 15 to 45 cm. 

Pincer A pincer as shown  in  fig. consists of two steel  forged arms and hinged cross wise. 

The two  jaws are hardened, tempered and ground so that their outer faces are plane and inner faces are levelled. One arm has a ball end and the other arm has a claw end. It is used for pulling out nails from wood.     

Screw driver It is used to screw and unscrew the screws. It is available in various shapes and sizes.  

Carpentry Joints when two or more surfaces from a close fitting,  it  is called a  joint. Joints are classified into  

1. Plain or butt joints 

2. Lap joints. 

Plain or butt joints In this joint one end or side of one piece is placed against the end of the other. Butt can be further classified as (a) straight joint (b) Corner joint  

Lap  joints  In  lap  joints,  two wooden  pieces  cross  each  other  and  at  the  same  time remain in the same plane, so that an even surface is obtained at the joint. Lap joints can be further classified as  

1. Mortise and tenon joint 

2.  Lap dovetail joint 

3. T‐ lap joint         

Page 64: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

WOOD TURNING  LATHE:    It  is one of  the most  important machines used  in a  carpentry shop,  employed  primarily  for  turning  parts.  Parts  manufactured  by  this  machine  are cylindrical, spherical and tapered  in shape. A wood working  lathe consists of a robust cast iron body, main motor, cone pulley  system,  spindle,  tool post, head  stock,  live and dead centres and a  speed control device. On a wood working  lathe a wooden piece  is  rotated between two centres and a sharp edged tool is held in the tool post. As work piece rotates the cutting tool passes across it and remove the extra material thus providing it the desired shape.  

Page 65: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

Circular Saw 

The circular saw is the most important single machine used in the carpentry shop. It is used for  a  large  number  of  operations  like  cross  cutting,  leveling,  and  grooving.  Circular  saw consist of a cast iron table, a circular cutting blade, main motor, elevating hand wheel and tilting hand wheel as show in fig.. 

Band Saw 

A band saw consist of two wheels of equal diameter, a framet able, saw guider, saw tension arrangement, wheel guard and endless steel blade have teeth over it..  

Page 66: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

Page 67: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

    SAFETY PRECAUTIONS FOR CARPENTRY SHOP 

1.    NEVER WEAR LOOSE CLOTHES.  

2. WHILE WORKING WITH  CUTTING  TOOLS  LIKE  CHISELS MAKE  SURE  THAT  CUTTING  IS 

PERFORMED IN THE DIRECTION, AWAY FROM THE BODY. 

3.   ALWAYS USES A WELL SHARPENED TOOL. A BLUNT TOOL NOT ONLY TAKES MORE TOOL 

NOT  ONLY  TAKES  MORE  TIME  BUT  THERE  ARE  CHANCES  OF  SLIPPING  THAT  MAY 

RESULT IN ACCIDENTS.  

4.   NEVER KEEP BOARDS OR OTHER PIECES CARRYING NAILS ON THE FLOOR.  

Page 68: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

5.   ALWAYS KEEP THE TOOLS AT PROPER POSITION WHEN NOT IN USE. THEY SHOULD NOT 

BE SCATTERED ON THE BENCH OR WORK FLOOR.  

6.   KEEP THE FLOOR AREA FREE FROM OBSTRUCTIONS.  

7.   OPERATE  THE MACHINE ONLY WITH  THE  PERMISSION OF  THE  SHOP  IN‐CHARGE OR 

WHEN YOU ARE FAMILIAR WITH IT. 

8.   ALWAYS KEEP THE SHOP FLOOR CLEAN AND FREE FROM DEBRIS OR SCRAP. 

9.   HOLD THE JOB FIRMLY WITH CLAMPING DEVICES WHILE WORKING ON MACHINES. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 69: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

 

 

 

 

     FORGING SHOP  

 

 

 

 

 

 INTRODUCTION TO FORGING SHOP 

 

 

Page 70: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

Forging  consists  of  plastic  deformation  of  the metals  at  elevated  temperatures  into  the predetermined shapes and sizes using compressive forces exerted through forging dies by a hammer, press or any other means. The process refines the structure of the metals renders it  stronger  by  setting  the  direction  of  grains.  It  can  be  classified  as:  Hand  Forging  and Mechanical Forging. Hand forging is carried out with the help of hand tools and is limited to smaller components. On the other hand, the mechanical forging consists of forging carried out  with  the  help  of mechanical  equipments  such  as  drop  hammers,  steam  hammers, pneumatic hammers, various types of presses (screw presses, hydraulic presses and steam presses) etc.  

TOOLS & EQUIPMENTS: 

1. Forge or Hearth:  It  is used  for heating  the  job  in hand  forging by use of some  form of furnace known as  forge or hearth.  It consists of a hearth  for holding combustible coke, a tuyere for leading forced air in the hearth, a blower for supplying air under slight pressure and a properly designed chimney and duct for carrying away the smoke and gases produced by  the  combustion. Generally,  a  small water  tank  is  also provided  along with hearth  for quenching purposes. 

 

 

 

 

 

 

 

2. Anvil: It is a heavy block of iron or steel on which the heated metal is forged with weight of about 80  to 300 Kg.  it  is mounted on a heavy block of wood embedded  in  the soil    to which  it  is  secured  by  spikes  or  clamps.  Usually,  the  body  of  anvil  is  provided  with  a hardened top 20 to 25 mm thick. “Horn” or “Beak” provided on one side is used for bending or forming curved shapes. “Faces” is used for all types of forging operations, whereas “Tail” is provided with two holes. One  is square called “Hardie Hole”, which  is used for securing the shanks of various tools such as hardies, swages etc. The other hole is round and known as “Pritchel Hole”, which is used for punching holes. The ledge between the anvil face and beak is often called “Chipping Block”, which is used for resting metal, while cutting through a chisel. 

SMITH’S FORGE

Page 71: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

 

 

 

3. Swage Block: It is a block of cast iron or steel carrying number of holes for holding bars during bending operations etc, as well as number of slots of various cross‐sections along its four side faces. It is use for punching holes in forgings and is supported at a suitable height on a stand, which can hold  it both flatwise and edgewise. Slots provided at four sides are used for shaping and smoothening the forgings. It is used for reducing or finishing the job to round or hexagonal form and are made with half grooves of dimensions of the workpiece to be made. These are made up of high carbon steel in two halves; top‐half and bottom‐half, which may be separate or may be connected by a strip of spring steel. 

4.  Fuller:  It  is  used  for  drawing  out  the metal  of  the  forging  and  finishing  grooves  and concave surfaces. These are made of high carbon steel in two halves; bottom half is held in hardie hole and top half is held by smith and struck by his assistant.  

 

 

 

 

 

 

5. Flatter or Smoother: It has a square body fitted with a handle, a flat square bottom and are used for leveling and finishing flat surfaces in the forgings. 

 

 

 

SWAGE BLOCK

FULLERS

Page 72: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

6. Punch  and Drift:  Punch  is  a  tapered  tools made  in  various  sizes  and  shapes used  for producing  holes  in  the  forgings  supported  on  the  anvil.  Drift  is  a  large  sized  punch  for enlarging previously punched holes to the desired sizes.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Hammer:  It  constitute  the  principal  striking  tools  used  in  hand  forging operations. They are made of  forged steel and may be classified  into two types; Hand Hammers and Sledge Hammers. In general, the hammers have the following parts;  pein,  eye,  cheeks  and  striking  face.  Sett  Hammer  is  used  for  finishing corners and confined spaces. 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a). PUNCH (b). DRIFT

 

Work Piece

DOUBLE ENDED SLEDGE HAMMER SETT HAMMER

Page 73: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

8. Chisel: It is used for cutting the metal in hot or cold state and thus, known as hot or cold chisels  subsequently. Cold chisel  is made of high carbon  steel and has  its edge hardened and tempered with an angle of about 600, whereas a hot chisel is made of medium carbon steel  and  has  an  angle  of  about  300,  not  necessarily  hardened.  The  chisels  are  used  in conjunction with a bottom tool called “Hardie”, whose square shank is fixed in the “Hardie Hole” on the anvil face. 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Tong: It is used for holding the work during forging operations and consists of two pieces of mild steel bars riveted together at the hinge. They can be classified as flat, round‐hollow, square‐hollow, pincer tongs depending upon the shapes of the jaws. 

a). close flat tong    b). hollow bit tong   c). pincer tong 

d). duck neck tong   e). hop tong     f). angle tong 

g). pick tong     h). link tong      i). shingling tong 

 

 

 

 

 

 

 

(a). COLD CHISEL (b). HOT CHISEL

(a)

Page 74: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

 

 

10. Gauge: It is a wedge shaped tool having curved cutting edge and is used to cut along a curve similar to chisel.  

11. Bick‐Iron:  It has  the  same  shape as  that of anvil but  smaller  in  size.  It has one horn (bick), one flat tapered tail at the other end and one tapered square shank fitting the hardie hole of the anvil. 

 

 

 

 

 

 

 

12. Blower: It is used to blow the air in the furnace for firing coal and is operated either by hand or by power.  

13. Shovel: It is used to put coal in the furnace, to remove ash from the surface and to set the coal pieces in the furnace. 

14. Poker and Rake: Poker is used to remove the clinker from the furnace and to loosen the compact coal pieces in the furnaces. Rake is used to place coal pieces on the tuyere. 

 

 

 

 

BICK IRON

Square Shank

Page 75: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 SAFETY PRECAUTIONS FOR FORGING SHOP 

1. ALWAYS WEAR PROPER CLOTHES, FOOTWEAR AND GOGGLES. 

2. TONG‐GRIP SHOULD BE RIGID, ESPECIALLY AT THE TAPERED END OF THE JOB; 

3. ALWAYS USE PROPER TONGS ACCORDING TO TYPE OF WORK; 

4. HAMMERING  SHOULD  BE  PROPER DURING  TAPERING  TO  AVOID  JUMPING OF  THE 

WORKPIECE; 

5. THE  HANDLE  OF  HAMMER  SHOULD  BE  TIGHTLY  FITTED  IN  THE  HEAD  OF  THE 

HAMMER; 

6. THE ANVIL SHOULD BE FREE FROM MOISTURE AND GREASE BEFORE USE;  

7. WORKPIECE MATERIAL MUST BE HEATED TO PROPER TEMPERATURE TO CARRY OUT 

THE OPERATIONS EFFICIENTLY; 

8. HANDLE THE HEATED PARTS AND STOCK CAREFULLY; 

HARDIES

 

Page 76: WORKSHOP PRACTICE I THEORY -   · PDF fileWORKSHOP PRACTICE I ... The machine is started and drill is gradually pressed against the job to ... Fig: Bench Vice

© COPYRIGHT     DEPARTMENT OF PRODUCTION ENGINEERING, BIT, MESRA, RANCHI 

9. USE LIGHT HAMMER BLOWS FOR FINISHING OPERATIONS; 

10. DO NOT USE HEAVY HAMMERS FOR BENDING OPERATIONS; 

11. STAND ALWAYS  IN A POSITION, SUCH THAT CHIPS, SCALES ETC. DO NOT STRIKE OR 

HIT BODY PARTS.  

 

 

    END