Wybrane zagadnienia

Wybrane zagadnienia

Obróbki mechanicznej

Technologie maszynowe:

• Formujące (formowanie plastyczne, spiekanie, odlewanie)

• Kształtujące (skrawanie, ścieranie, erodowanie)• Ulepszające (powłoki, pokrycia)• Cieplne (ulepszanie cieplne, hartowanie)• Łączeniowe (rozłączne i nierozłączne)• Kontrolno – pomiarowe• przyrostowe

Rozwój tej technologii obróbki (intensyfikacja i wzrost efektywności) wynika z:

– Rozwoju narzędzi i trwałości materiałów skrawających

– Dużej sztywności i stabilności dynamicznej i cieplnej maszyn - np. hybrydowe łożyska z kulami ceramicznymi umożliwiły wzrost prędkości obrotowej maszyn

– Rozwoju techniki pomiarowej– Rozwoju systemów nadzoru strefy obróbki– Nowoczesnych technik kształtowania

półwyrobów (dokładna obróbka plastyczna, precyzyjne odlewanie, spiekanie, laserowe wycinanie, duża powtarzalność naddatków obróbkowych)

• Proces technologiczny – działanie mające na celu uzyskanie żądanych kształtów, wymiarów i właściwości przedmiotu pracy lub ustalenie wzajemnych położeń części lub zespołów w wyrobie.

• Operacja – część procesu technologicznego wykonywana na jednym stanowisku roboczym, na jednym przedmiocie przez jednego wykonawcę lub grupę wykonawców w sposób ciągły.

• Zabiegi obróbkowe – czynności wykonywane zwykle tymi samymi narzędziami przy nie zmienionych parametrach obróbki, ustawieniu i zamocowaniu. Realizowany jest w jednym lub kilku przejściach

• Układ obróbkowy OUPN – zespół elementów: obrabiarka, oprzyrządowanie (uchwyt), przedmiot obrabiany, narzędzie

Na dokładność wymiarowo – kształtową mają przede wszystkim dokładności obrabiarki:

• Geometryczna: bicie wrzeciona, błędy położenia prowadnic, nieprostopadłość przesuwu sań poprzecznych do osi wrzeciona itp.

• Kinematyczna: błędy położeń, wykonania i montażu elementów przekładniowych (kół zębatych, śrub pociągowych, listew prowadzących) wiążących ze sobą składowe ruchy kształtowania powierzchni złożonych - Np. gwintów i uzębień

• Ustawcza: (dokładność pozycjonowania) – określa błą wynikowy mechanizmów służących do ustawień obrabiarki w zadanym położeniu – Np. przesuwanie stołu lub noża na zadaną odległość

Techniki wytwarzania stosowanew procesach maszynowych:

• Odlewnictwo• Obróbka plastyczna• Spawalnictwo• Obróbka skrawaniem• Obróbki wykańczające• Obróbki skoncentrowanymi strumieniami energii• Obróbka cieplna i cieplno - chemiczna• Przetwórstwo tworzyw sztucznych• Kształtowanie przyrostowe• Technologie powłok

Odlewnictwo

• Odlewanie w masach formierskich w formach jednorazowych

• Odlewanie metodą topionych modeli

• Odlewanie skorupowe

• Odlewanie w formach metalowych – kokilach

• Odlewanie pod ciśnieniem

• Odlewanie odśrodkowe

Obróbka plastyczna

• Walcowanie• Kucie

– Swobodne– matrycowe

• Wyciskanie• Ciągnienie – przeciąganie• Tłoczenie• Wyoblanie• Obciąganie

Klasyfikacja obróbki skrawaniem

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


• Rodzaje obróbki ze względu na dokładność:– Obróbka zgrubna– Obróbka średnio dokładna– Obróbka dokładna– Obróbka bardzo dokładna

Obróbki wykańczające

• Szlifowanie

• Gładzenie (honowanie)

• Dogładzanie oscylacyjne

• docieranie

Obróbka skrawaniem - polega na mechanicznym oddzieleniu, przez ostre narzędzia, warstwy naddatku materiału i przetworzeniu go w wiór.

Celem tej obróbki jest nadanie obrabianemu przedmiotowi żądanego kształtu, wymiarów i określonych właściwości warstwy wierzchniej.

Obróbka skrawaniemObróbka skrawaniem

Obróbka skrawaniem dzieli się na:

• obróbkę wiórową

• obróbkę ścierną

Nowoczesną technikę obróbki skrawaniem cechują:

• Pewność produkcji (utrzymanie wymaganej jakości wyrobu, minimalizacja przestojów, wczesne rozpoznawanie zakłóceń, niezawodność maszyn i urządzeń)

• Efektywność (wydajność i koszty wytworzenia)

• Elastyczność

Wydajność obróbki

• Objętościowa (mm3/min)

prędkość posuwu głębokość skrawania średnica przedmiotu

DavW pfo

Wydajność obróbki cd.

• powierzchniowa (mm2/min)

prędkość posuwu średnica przedmiotu

DvW fo


• jednostkowa (szt. / j. czasu)

gdzie:

tj - czas jednostkowy wykonania

tm - czas maszynowy wykonania

tp - czas pomocniczy

tzN/i - czas jednostkowy wykonania i – liczba sztuk na okres trwałości noża

pizNmj

jj

tttt

tl

W

/


gdzie:

T - czas pracy narzędzia do osiągnięcia kryterium stępienia

tdob - czas dobiegu

twyb - czas wybiegu

tskr - czas skrawania

wybdobskrmskr

tttttT

i

Istota obróbki skrawaniem

Powierzchnie przedmiotu obrabianego

Elementy noża tokarskiego

Elementy freza walcowo - czołowego

Elementy wiertła krętego

Oddziaływanie ostrza na materiał obrabiany

Oddziaływanie ostrza na materiał obrabiany

Rozkład temperatury w materiale i nożu


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

Toczenie

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

przykłady toczenia

wzdłużne poprzeczne kształtowe

podział noży tokarskich

• Zdzieraki i wykańczaki• Prawe i lewe• Proste i wygięte• Odsadzane• Suportowe i oprawkowe• Zwykłe i kształtowe• Jednolite i niejednolite

(rys na kolejnych slajdach)

Materiały używane na nożeCechy:• Twardość• Odporność na uderzenia• Odporność na wysoką temperaturęMateriały:• Stal szybkotnąca• Węgliki spiekane (węgliki wolframu, tytanu,

tantalu lub wanadu)• Spieki ceramiczne• diament

Rodzaje tokarek

• Kłowe

• Karuzelowe

• Rewolwerowe

• Półautomaty wielonożowe

• Półautomaty i automaty tokarskie

• Tokarki kopiarki

• Tokarki sterowane programowo

Tokarka kłowa

Tokarka karuzelowa

Tokarka rewolwerowa

Tokarka kopiarka

Wiercenie, rozwiercanie gwintowanie

Służą one do wykonywania, amiany wymiarów lub kształtu małych i średnich otworów.

Metody te są wydajne, charakteryzują je niskie koszty wykonania.

Różna jest dokładność wykonania – najmniej dokładne i gładkie są otwory wykonane poprzez wiercenie, najdokładniejsze uzyskuje się przez rozwiercanie wykańczające.

Obróbka otworów

Frezowanie

Elementy freza trzpieniowego

Nacinanie gwintów i uzębieńPodstawowe metody:-Kopiowa-Kształtowa-obwiedniowa

Struganie

Jest to obróbka, w której w wyniku ruchu roboczego prostoliniowego (posuwistego) wykonuje się powierzchnie płaskie lub złożone (np uzębienia walcowe – kopiowanie)

Ruch powrotny jest ruchem jałowym. Jest to obróbka dokładna, ale nie uzyskuje się powierzchni o małej chropowatości.

Jest to obróbka stosowana zwykle w produkcji jednostkowej lub małoseryjnej.

Schemat strugania

Przeciąganie i przepychanie

Są to obróbki, w których warstwa materiału usuwana jest podczas jednego przejścia specjalnego narzędzia wieloostrzowego (bardzo kosztownego).

Uzyskane przedmioty cechują się dużą dokładnością obróbki, małą chropowatością.

Schematy – przeciąganie i przepychanie

Odlewnictwo

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

Schemat procesu technologicznego wykonania odlewu – metod form jednorazowych

Odlewnictwo

• Odlewanie w masach formierskich w formach jednorazowych

• Odlewanie metodą topionych modeli

• Odlewanie skorupowe

• Odlewanie w formach metalowych – kokilach

• Odlewanie pod ciśnieniem

• Odlewanie odśrodkowe

Cechy metody jednorazowych form

• Produkcja jednostkowa lub seryjna• Cechy wyrobów:

– Mała dokładność wymiarów i położenia (naddatki na obróbkę muszą być większe)

– Dobre odwzorowanie kształtu– Duże naprężenia w objętości wyrobu– Duża chropowatość powierzchni– Zróżnicowanie struktury na powierzchni i wnętrzu

wyrobu– Wysoki koszt wykonania odlewu

Metoda topionych modeli

• Stosowana do wyrobów o złożonych kształtach, bez konieczności wykonywania formy (głównie przedmioty artystyczne)

• Etapy wykonania– Wykonanie modelu w twardym wosku (Np. techniką rzeźbienia)– Model z wosku wraz z wlewem i przelewem umieszcza się w formie

piaskowej a następnie całość w piecu– Pod wpływem ciepła wosk wytapia się– Wykonanie odlewu z metalu– Po ostygnięciu rozbija się formę – Przedmiot poddawany jest czyszczeniu strumieniem piasku i

szczotkami• Cechy

– duża dokładność kształtu, – Mała chropowatość– Wyższy koszt niż przy metodzie form jednorazowych

Odlewanie skorupowe

Zamiast formy piaskowej stosuje się cienkościenną formę z mieszaniny piasku kwarcowego i sztucznej żywicy. Dużą wytrzymałość mechaniczną i kształt uzyskuje się przez polimeryzację żywicy.

• Cechy– Bardzo dobra jakość powierzchni, nie wymagająca na

ogół dodatkowej obróbki skrawaniem– Znacznie wyższy koszt niż w poprzednich metodach– Wyższy koszt niż przy metodzie form jednorazowych

Odlewanie w formach metalowych - kokilach

Polega na wlaniu ciekłego metalu do składanej formy metalowej (kokili)

• Cechy– Stosowane w produkcji seryjnej i masowej

precyzyjnych wyrobów– Duża trwałość formy metalowej

Odlewanie pod ciśnieniem

Cechy– Wysokie ciśnienie robocze wtłaczania

materiału do formy (2 – 10 MPa)– Wymaga stosowania odpowiednich maszyn– Stosowane w produkcji masowej

Odlewanie odśrodkowe

Ciekły metal pod własnym ciężarem wlewany jest do wirującej formy metalowej.

• Cechy– Otrzymywane odlewy mają ścisłą budowę

wewnętrzną i dobre właściwości mechaniczne– Bardzo dobre odwzorowanie kształtu– Małe błędy wymiarów i położenia powierzchni– Małą chropowatość – Znacznie mniejsze naprężenia wewnątrzmateriałowe

oraz porowatość– Stosunkowo niski koszt wykonania wyrobu

Obróbka plastyczna

• W czasie obróbki można:– Nadać przedmiotowi określony kształt– Dokonać podziału materiału– Dokonać zmiany właściwości fizykochemicznych lub struktury– Wywołać wewnątrz materiału określony rodzaj i wielkośc

naprężeń

• Obróbkę plastyczną można wykonać w temperaturze:– Na gorąco – zachodzą procesy rekrystalizacji– Na półgorąco – powstaje rekrystalizacja i zgniot oraz

umocnienie i zdrowienie materiału– Na zimno – rekrystalizacja lub zdrowienie– Ze stanu płynnego metalu – doprowadzany jest on do

zamkniętej matrycy i poddawany naciskowi stempla

Obróbka plastyczna

• Walcowanie• Kucie

– Swobodne– matrycowe

• Wyciskanie• Ciągnienie – przeciąganie• Tłoczenie• Wyoblanie• Obciąganie

Obróbka plastyczna- przykłady





Spawalnictwo

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

Spawalnictwo

• Spawanie– Gazowe– Elektryczne

• Zgrzewanie– Zgrzewanie elektryczne oporowe– Zgrzewanie w stanie stałym

• Lutowanie

• Klejenie

Obróbki skoncentrowanymi strumieniami energii• Obróbka elektroerozyjna

– Drążenie elektroerozyjne– Wycinanie elektroerozyjne– Frezowanie elektroerozyjne

• Obróbka elektrochemiczna– Drążenie elektrochemiczne– Drążenie uniwersalnymi elektrodami– Wygładzanie elektrochemiczne– Obróbka elektrochemiczno - erozyjna

• Metoda hybrydowego kształtowania materiałów– Obróbka elektrochemiczno – ścierna– Obróbka erozyjno – ścierna– Obróbka elektrochemiczno – erozyjno – ścierna– Obróbka wspomagana falami ultradźwiękowymi– Obróbka wspomagana laserowo– Obróbka strumieniem cieczy

Obróbka cieplna i cieplno - chemiczna

• Obróbka cieplna– wyżarzanie– hartowanie– odpuszczanie– Obróbka podzerowa– Ulepszanie cieplne

• Obróbka cieplno - chemiczna– nawęglanie– azotowanie– azotonasiarczanie– Cyjanowanie i azotonawęglanie

Przetwórstwo tworzyw sztucznych

• Porowanie

• Wytłaczanie

• Wtryskiwanie

• Prasowanie

• Laminowanie

• Odlewanie

• Kalandrowanie

Kształtowanie przyrostowe

• Stelolitografia SLA• System MCP (Metal Part Casting)• Metoda obiektów laminowanych LOM • Metoda laserowego spiekania proszków• Wytłoczne osadzanie stopionego materiału• Wytwarzanie strumieniem balistycznych kropli

metalu• Scalanie proszku strumieniem kropli spoiwa• Napawanie• Metalizacja natryskowa

Technologie powłok

• Metody elektrochemiczne i chemiczne (galwanizacja)

• Metody fizyczne– Laserowe wytwarzanie cienkich powłok– Technologie elektronowe– Technologie implacyjne– Technologie PVD (Plasma Voapour

Deposition)– Technologie PACVD (Plasma Assisted

Chemical Voapur Deposition) – Technologie malarskie

Documents

Wybrane zagadnienia