Transcript 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 stosowane
w procesach maszynowych:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Odlewnictwo
Obróbka plastyczna
Spawalnictwo
Obróbka skrawaniem
Obróbki wykańczające
Obróbki skoncentrowanymi strumieniami energii
Obróbka cieplna i cieplno - chemiczna
Przetwórstwo tworzyw sztucznych
Kształtowanie przyrostowe
Technologie powłok
Odlewnictwo
• Odlewanie w masach formierskich w
formach jednorazowych
• Odlewanie metodą topionych modeli
• Odlewanie skorupowe
• Odlewanie w formach metalowych –
kokilach
• Odlewanie pod ciśnieniem
• Odlewanie odśrodkowe
Obróbka plastyczna
• Walcowanie
• Kucie
– Swobodne
– matrycowe
•
•
•
•
•
Wyciskanie
Ciągnienie – przeciąganie
Tłoczenie
Wyoblanie
Obciąganie
Klasyfikacja obróbki skrawaniem
• Sposoby obróbki wiórowej:
– Toczenie
– Wiercenie, rozwiercanie, pogłębianie otworów
– Frezowanie
– Struganie
– Dłutowanie
– Przeciąganie i przepychanie
– Nacinanie gwintów i uzębień
Klasyfikacja obróbki skrawaniem
• Rodzaje obróbki ze względu na
dokładność:
– Obróbka zgrubna
– Obróbka średnio dokładna
– Obróbka dokładna
– Obróbka bardzo dokładna
Obróbki wykańczające
•
•
•
•
Szlifowanie
Gładzenie (honowanie)
Dogładzanie oscylacyjne
docieranie
Obróbka skrawaniem
Obróbka skrawaniem - polega na
mechanicznym oddzieleniu, przez ostre
narzędzia, warstwy naddatku materiału i
przetworzeniu go w wiór.
Celem tej obróbki jest nadanie obrabianemu
przedmiotowi żądanego kształtu,
wymiarów i określonych właściwości
warstwy wierzchniej.
Obróbka skrawaniem dzieli się na:
• obróbkę wiórową
• obróbkę ścierną
Nowoczesną technikę obróbki skrawaniem
cechują:
• Pewność produkcji (utrzymanie
wymaganej jakości wyrobu, minimalizacja
przestojów, wczesne rozpoznawanie
zakłóceń, niezawodność maszyn i
urządzeń)
• Efektywność (wydajność i koszty
wytworzenia)
• Elastyczność
Wydajność obróbki
• Objętościowa (mm3/min)
Wo  v f  a p    D
prędkość posuwu
głębokość skrawania
średnica przedmiotu
Wydajność obróbki cd.
• powierzchniowa (mm2/min)
Wo  v f    D
prędkość posuwu
średnica przedmiotu
Wydajność obróbki cd.
• jednostkowa (szt. / j. czasu)
l
Wj 
tj
t j  tm  t zN / i  t p
gdzie:
tj - czas jednostkowy wykonania
tm - czas maszynowy wykonania
tp - czas pomocniczy
tzN/i - czas jednostkowy wykonania
i – liczba sztuk na okres trwałości noża
Wydajność obróbki cd.
T
i
t skr
tm  t skr  tdob  t wyb
gdzie:
T - czas pracy narzędzia do osiągnięcia kryterium stępienia
tdob - czas dobiegu
twyb - czas wybiegu
tskr - czas skrawania
Istota obróbki skrawaniem
Powierzchnie przedmiotu obrabianego
Elementy noża tokarskiego
Elementy freza walcowo - czołowego
Elementy wiertła krętego
Oddziaływanie ostrza na materiał obrabiany
Oddziaływanie ostrza na materiał obrabiany
Rozkład temperatury w materiale i nożu
Klasyfikacja obróbki skrawaniem
• Sposoby obróbki wiórowej:
– Toczenie
– Wiercenie, rozwiercanie, pogłębianie otworów
– Frezowanie
– Struganie
– Dłutowanie
– Przeciąganie i przepychanie
– Nacinanie gwintów i uzębień
Toczenie
Jest to obróbka, w której w wyniku ruchu
obrotowego uzyskuje się osiowo
symetryczny wyrób. Przy odpowiednio
prowadzonym nożu można jednak uzyskać
również osiowo niesymetryczne kształty
eliptyczne lub krzywkowe
przykłady toczenia
wzdłużne
poprzeczne
kształtowe
podział noży tokarskich
•
•
•
•
•
•
•
Zdzieraki i wykańczaki
Prawe i lewe
Proste i wygięte
Odsadzane
Suportowe i oprawkowe
Zwykłe i kształtowe
Jednolite i niejednolite
(rys na kolejnych slajdach)
Materiały używane na noże
Cechy:
• Twardość
• Odporność na uderzenia
• Odporność na wysoką temperaturę
Materiały:
• Stal szybkotnąca
• Węgliki spiekane (węgliki wolframu, tytanu,
tantalu lub wanadu)
• Spieki ceramiczne
• diament
Rodzaje tokarek
•
•
•
•
•
•
•
Kłowe
Karuzelowe
Rewolwerowe
Półautomaty wielonożowe
Półautomaty i automaty tokarskie
Tokarki kopiarki
Tokarki sterowane programowo
Tokarka kłowa
Tokarka karuzelowa
Tokarka rewolwerowa
Tokarka kopiarka
Wiercenie, rozwiercanie gwintowanie
Służą one do wykonywania, amiany wymiarów lub
kształtu małych i średnich otworów.
Metody te są wydajne, charakteryzują je niskie
koszty wykonania.
Różna jest dokładność wykonania – najmniej
dokładne i gładkie są otwory wykonane poprzez
wiercenie, najdokładniejsze uzyskuje się przez
rozwiercanie wykańczające.
Obróbka otworów
Frezowanie
Elementy freza trzpieniowego
Nacinanie gwintów i uzębień
Podstawowe metody:
-Kopiowa
-Kształtowa
-obwiedniowa
Struganie
Jest to obróbka, w której w wyniku ruchu
roboczego prostoliniowego (posuwistego)
wykonuje się powierzchnie płaskie lub złożone (np
uzębienia walcowe – kopiowanie)
Ruch powrotny jest ruchem jałowym. Jest to
obróbka dokładna, ale nie uzyskuje się
powierzchni o małej chropowatości.
Jest to obróbka stosowana zwykle w produkcji
jednostkowej lub małoseryjnej.
Schemat strugania
Przeciąganie i przepychanie
Są to obróbki, w których warstwa materiału
usuwana jest podczas jednego przejścia
specjalnego narzędzia wieloostrzowego
(bardzo kosztownego).
Uzyskane przedmioty cechują się dużą
dokładnością obróbki, małą chropowatością.
Schematy – przeciąganie i przepychanie
Odlewnictwo
Jest gałęzią techniki obejmującą wykonanie
przedmiotów metalowych (odlewów),
których kształt uzyskuje się przez
skrzepnięcie ciekłego metalu (czystego
lub stopu) w odpowiednio wykonanych
formach.
Schemat procesu technologicznego wykonania
odlewu – metod form jednorazowych
Odlewnictwo
• Odlewanie w masach formierskich w
formach jednorazowych
• Odlewanie metodą topionych modeli
• Odlewanie skorupowe
• Odlewanie w formach metalowych –
kokilach
• Odlewanie pod ciśnieniem
• Odlewanie odśrodkowe
Cechy metody jednorazowych form
• Produkcja jednostkowa lub seryjna
• Cechy wyrobów:
– Mała dokładność wymiarów i położenia (naddatki na
obróbkę muszą być większe)
– Dobre odwzorowanie kształtu
– Duże naprężenia w objętości wyrobu
– Duża chropowatość powierzchni
– Zróżnicowanie struktury na powierzchni i wnętrzu
wyrobu
– Wysoki koszt wykonania odlewu
Metoda topionych modeli
• Stosowana do wyrobów o złożonych kształtach, bez konieczności
wykonywania formy (głównie przedmioty artystyczne)
• Etapy wykonania
– Wykonanie modelu w twardym wosku (Np. techniką rzeźbienia)
– Model z wosku wraz z wlewem i przelewem umieszcza się w formie
piaskowej a następnie całość w piecu
– Pod wpływem ciepła wosk wytapia się
– Wykonanie odlewu z metalu
– Po ostygnięciu rozbija się formę
– Przedmiot poddawany jest czyszczeniu strumieniem piasku i
szczotkami
• Cechy
– duża dokładność kształtu,
– Mała chropowatość
– Wyższy koszt niż przy metodzie form jednorazowych
Odlewanie skorupowe
Zamiast formy piaskowej stosuje się
cienkościenną formę z mieszaniny piasku
kwarcowego i sztucznej żywicy. Dużą
wytrzymałość mechaniczną i kształt uzyskuje się
przez polimeryzację żywicy.
• Cechy
– Bardzo dobra jakość powierzchni, nie wymagająca na
ogół dodatkowej obróbki skrawaniem
– Znacznie wyższy koszt niż w poprzednich metodach
– Wyższy koszt niż przy metodzie form jednorazowych
Odlewanie w formach metalowych - kokilach
Polega na wlaniu ciekłego metalu do
składanej formy metalowej (kokili)
• Cechy
– Stosowane w produkcji seryjnej i masowej
precyzyjnych wyrobów
– Duża trwałość formy metalowej
Odlewanie pod ciśnieniem
Cechy
– Wysokie ciśnienie robocze wtłaczania
materiału do formy (2 – 10 MPa)
– Wymaga stosowania odpowiednich maszyn
– Stosowane w produkcji masowej
Odlewanie odśrodkowe
Ciekły metal pod własnym ciężarem wlewany jest
do wirującej formy metalowej.
• Cechy
– Otrzymywane odlewy mają ścisłą budowę
wewnętrzną i dobre właściwości mechaniczne
– Bardzo dobre odwzorowanie kształtu
– Małe błędy wymiarów i położenia powierzchni
– Małą chropowatość
– Znacznie mniejsze naprężenia wewnątrzmateriałowe
oraz porowatość
– Stosunkowo niski koszt wykonania wyrobu
Obróbka plastyczna
• W czasie obróbki można:
–
–
–
–
Nadać przedmiotowi określony kształt
Dokonać podziału materiału
Dokonać zmiany właściwości fizykochemicznych lub struktury
Wywołać wewnątrz materiału określony rodzaj i wielkośc
naprężeń
• Obróbkę plastyczną można wykonać w temperaturze:
– Na gorąco – zachodzą procesy rekrystalizacji
– Na półgorąco – powstaje rekrystalizacja i zgniot oraz umocnienie
i zdrowienie materiału
– Na zimno – rekrystalizacja lub zdrowienie
– Ze stanu płynnego metalu – doprowadzany jest on do
zamkniętej matrycy i poddawany naciskowi stempla
Obróbka plastyczna
• Walcowanie
• Kucie
– Swobodne
– matrycowe
•
•
•
•
•
Wyciskanie
Ciągnienie – przeciąganie
Tłoczenie
Wyoblanie
Obciąganie
Obróbka plastyczna- przykłady
Obróbka plastyczna- przykłady
Obróbka plastyczna- przykłady
Obróbka plastyczna- przykłady
Obróbka plastyczna- przykłady
Spawalnictwo
Spawalnictwo jest działem technologii obejmującym
procesy trwałego łączenia (spajania) materiałów w
celu uzyskania odpowiedniej geometrii przedmiotu.
Połączenie zapewnia ciągłość fizyczną przedmiotu
Spawalnictwo
• Spawanie
– 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