1. Punkt odniesienia
Wszystkie części składają się z kilku powierzchni i istnieją pewne wymagania dotyczące wymiarów i względnego położenia pomiędzy powierzchniami. Wymagania dotyczące względnego położenia pomiędzy powierzchniami części obejmują dwa aspekty: dokładność wymiarów odległości pomiędzy powierzchniami i dokładność względnego położenia (taką jak współosiowość, równoległość, pionowość i bicie kołowe itp.). Badania zależności położenia względnego pomiędzy powierzchniami części nie można oddzielić od układu odniesienia. Bez wyraźnego punktu odniesienia nie można określić położenia powierzchni części. Ogólnie rzecz biorąc, punktem odniesienia jest punkt, linia i powierzchnia na części używana do określenia położenia innych punktów, linii i powierzchni. Układy odniesienia można podzielić na dwie kategorie: układ odniesienia projektowy i układ odniesienia procesowy, zgodnie z ich różnymi funkcjami.
1. Baza projektowa
Punkt odniesienia używany do określenia innych punktów, linii i powierzchni na rysunku części nazywany jest punktem odniesienia projektowym. W przypadku tłoków punkt odniesienia odnosi się do linii środkowej tłoka i linii środkowej otworu na kołek.
2. Dane procesowe
Punkt odniesienia używany przez części podczas przetwarzania i montażu nazywany jest punktem odniesienia procesu. Według różnych zastosowań, punkt odniesienia procesu jest podzielony na punkt odniesienia pozycjonowania, punkt odniesienia pomiaru i punkt odniesienia montażu.
1) Punkt odniesienia pozycjonowania: Punkt odniesienia, dzięki któremu przedmiot obrabiany zajmuje prawidłowe położenie w obrabiarce lub uchwycie podczas obróbki, nazywany jest punktem odniesienia pozycjonowania. W zależności od różnych elementów pozycjonujących, najczęściej stosowane są dwie następujące kategorie:
Automatyczne pozycjonowanie centrujące: na przykład pozycjonowanie uchwytu trójszczękowego.
Pozycjonowanie tulei pozycjonującej: element pozycjonujący jest wykonany w postaci tulei pozycjonującej, takiej jak pozycjonowanie płytki oporowej.
Inne obejmują umieszczenie w ramce w kształcie litery V-, umieszczenie w półkolistym otworze itp.
2) Punkt odniesienia: Punkt odniesienia używany do pomiaru wielkości i położenia obrabianej powierzchni podczas kontroli części nazywany jest punktem odniesienia.
3) Układ odniesienia: Punkt odniesienia używany do określenia położenia części w komponencie lub produkcie podczas montażu nazywany jest punktem odniesienia montażu.
2. Metoda montażu przedmiotu obrabianego
Aby na określonej części przedmiotu obrabiać powierzchnię spełniającą określone wymagania techniczne, przedmiot obrabiany musi przed obróbką zająć prawidłowe położenie względem narzędzia na obrabiarce. Proces ten nazywany jest zwykle „pozycjonowaniem” przedmiotu obrabianego. Po ustawieniu przedmiotu obrabianego, ze względu na działanie siły skrawania, grawitacji itp. podczas obróbki, należy zastosować pewien mechanizm, który pozwoli na „zaciśnięcie” przedmiotu obrabianego tak, aby jego ustalone położenie pozostało niezmienione. Proces ustawiania przedmiotu obrabianego w prawidłowej pozycji na obrabiarce i mocowania przedmiotu nazywany jest „montażem”.
Jakość montażu detalu jest ważną kwestią w obróbce mechanicznej. Wpływa to nie tylko bezpośrednio na dokładność obróbki, szybkość i stabilność montażu przedmiotu obrabianego, ale także wpływa na poziom produktywności. Aby zapewnić względną dokładność położenia pomiędzy powierzchnią obrabianą a jej obliczeniowym punktem odniesienia, projektowy punkt odniesienia powierzchni obrabianej powinien zajmować prawidłowe położenie względem obrabiarki po zamontowaniu przedmiotu obrabianego. Na przykład w procesie dokładnego toczenia rowka pierścieniowego, aby spełnić wymagania bicia kołowego dolnej średnicy rowka pierścieniowego i osi płaszcza, przedmiot obrabiany należy zamontować tak, aby jego obliczeniowa podstawa pokrywała się z osią wrzeciona obrabiarki.
Istnieją różne metody instalacji podczas obróbki części na różnych obrabiarkach. Metody instalacji można podzielić na trzy typy: metoda bezpośredniego wyrównania, metoda wyrównania linii i metoda instalacji osprzętu.
1) Metoda bezpośredniego ustawiania Przy stosowaniu tej metody prawidłowe położenie, jakie powinien zajmować przedmiot obrabiany na obrabiarce, uzyskuje się poprzez serię prób. Specyficzna metoda polega na zamontowaniu przedmiotu obrabianego bezpośrednio na obrabiarce, użyciu czujnika zegarowego lub igły na płytce ściegowej w celu wizualnego skorygowania prawidłowego położenia przedmiotu obrabianego i podczas sprawdzania kalibracji, aż spełnia wymagania.
Dokładność pozycjonowania i prędkość wyrównywania metody bezpośredniego wyrównywania zależą od dokładności wyrównywania, metody wyrównywania, narzędzi wyrównywania i poziomu technicznego pracowników. Jego wadą jest to, że zajmuje dużo czasu, ma niską produktywność i musi być obsługiwany w oparciu o doświadczenie, a także ma wysokie wymagania co do umiejętności pracowników, dlatego jest stosowany tylko w produkcji jednostkowej-elementowej i w małych-partiach. Na przykład wyrównanie polegające na imitowaniu kształtu należy do metody bezpośredniego wyrównania.
2) Metoda wyrównania znakowania Metoda ta polega na użyciu igły znakującej na obrabiarce w celu wyrównania przedmiotu obrabianego zgodnie z linią narysowaną na półfabrykacie lub półwyrobie-w celu uzyskania prawidłowego położenia. Oczywiście metoda ta wymaga dodatkowego procesu znakowania. Sama narysowana linia ma określoną szerokość i podczas znakowania występuje błąd znakowania, a także błąd obserwacji podczas korygowania położenia przedmiotu obrabianego. Dlatego tę metodę stosuje się najczęściej do zgrubnej obróbki małych partii produkcyjnych, niskiej dokładności półfabrykatu i dużych detali, które nie nadają się do stosowania osprzętu. Na przykład określenie położenia otworu na kołek w produkcie dwusuwowym- polega na zastosowaniu metody znakowania głowicy dzielącej w celu wyrównania.
3) Użyj metody instalacji uchwytu: Sprzęt procesowy używany do mocowania przedmiotu obrabianego tak, aby zajmował prawidłowe położenie, nazywany jest uchwytem obrabiarki. Oprawa jest dodatkowym urządzeniem obrabiarki. Jego położenie względem narzędzia na obrabiarce zostało-wstępnie wyregulowane przed zamontowaniem przedmiotu obrabianego. Dlatego przy obróbce partii detali nie jest konieczne ich wyrównywanie i pozycjonowanie jeden po drugim, a wymagania techniczne obróbki mogą być zagwarantowane. Jest to rozwiązanie-oszczędne i-bezproblemowe. Jest to wydajna metoda pozycjonowania, szeroko stosowana w produkcji seryjnej i masowej. W naszej obecnej obróbce tłoków wykorzystujemy metodę instalacji osprzętu.
①. Po ustawieniu przedmiotu, operację utrzymania niezmienionego położenia pozycjonowania w trakcie obróbki nazywa się zaciskaniem. Urządzenie w uchwycie, które utrzymuje pozycję pozycjonowania bez zmian podczas obróbki, nazywa się urządzeniem zaciskającym.
②. Urządzenie mocujące powinno spełniać następujące wymagania: podczas mocowania nie należy zakłócać położenia przedmiotu obrabianego; po zaciśnięciu położenie przedmiotu obrabianego nie powinno zmieniać się w trakcie obróbki, a mocowanie powinno być dokładne, bezpieczne i niezawodne; działanie zaciskające jest szybkie, operacja jest wygodna i-oszczędna; konstrukcja jest prosta i łatwa w produkcji.
③. Środki ostrożności podczas mocowania: Siła mocowania powinna być odpowiednia. Zbyt duża spowoduje odkształcenie przedmiotu obrabianego, a zbyt mała spowoduje jego przemieszczanie się podczas obróbki i zniszczenie pozycjonowania przedmiotu obrabianego.
3. Podstawowa wiedza z zakresu obróbki skrawaniem metali
1. Ruch obrotowy i uformowana powierzchnia
Ruch obrotowy: W procesie skrawania, aby usunąć nadmiar metalu, przedmiot obrabiany i narzędzie muszą wykonywać względny ruch skrawania. Ruch narzędzia tokarskiego w celu usunięcia nadmiaru metalu z przedmiotu obrabianego na tokarce nazywa się ruchem obrotowym i można go podzielić na ruch główny i ruch posuwowy.
Ruch główny: Ruch polegający na bezpośrednim usunięciu warstwy skrawającej z przedmiotu obrabianego i przekształceniu jej w wióry, tworząc w ten sposób nową powierzchnię przedmiotu obrabianego, nazywany jest ruchem głównym. Podczas skrawania głównym ruchem jest ruch obrotowy przedmiotu obrabianego. Zwykle prędkość ruchu głównego jest większa, a zużycie mocy cięcia większe.
Ruch posuwowy: Ruch, który w sposób ciągły wprowadza do cięcia nowe warstwy tnące. Ruch posuwowy to ruch wzdłuż powierzchni formowanego przedmiotu, który może być ruchem ciągłym lub przerywanym. Na przykład ruch narzędzia tokarskiego na tokarce poziomej jest ruchem ciągłym, a ruch posuwowy przedmiotu obrabianego na strugarce jest ruchem przerywanym.
Powierzchnia uformowana na przedmiocie obrabianym: Podczas procesu cięcia przedmiot obrabiany tworzy powierzchnię obrobioną, powierzchnię obrobioną i powierzchnię do obróbki. Obrobiona powierzchnia odnosi się do nowej powierzchni utworzonej przez odwrócenie nadmiaru metalu. Powierzchnia przeznaczona do obróbki odnosi się do powierzchni, na której ma zostać odcięta warstwa metalu. Powierzchnia obróbki odnosi się do powierzchni, na której obraca się krawędź skrawająca narzędzia tokarskiego.
2. Trzy elementy parametrów skrawania odnoszą się do głębokości skrawania, posuwu i prędkości skrawania.
1) Głębokość skrawania: ap=(dw-dm) / 2 (mm) dw=średnica nieobrobionego przedmiotu dm=średnica obrabianego przedmiotu, a głębokość skrawania to to, co zwykle nazywamy głębokością skrawania.
Wybór głębokości skrawania: Głębokość skrawania p należy określić na podstawie naddatku na obróbkę. Podczas obróbki zgrubnej, oprócz pozostawienia naddatku na obróbkę wykańczającą, należy w miarę możliwości usunąć wszystkie naddatki na obróbkę zgrubną w jednym przejściu. Może to nie tylko zwiększyć iloczyn głębokości skrawania, posuwu ƒ i prędkości skrawania V, przy jednoczesnym zapewnieniu pewnej trwałości, ale także zmniejszyć liczbę przejść. W przypadku zbyt dużego naddatku na obróbkę, niewystarczającej sztywności układu technologicznego lub niewystarczającej wytrzymałości ostrza, przejście należy podzielić na dwa lub więcej przejść. W tym momencie głębokość skrawania pierwszego przejścia powinna być większa, co może stanowić od 2/3 do 3/4 całkowitego naddatku; a głębokość skrawania drugiego przejścia powinna być mniejsza, aby w procesie wykańczającym można było uzyskać mniejszą wartość parametru chropowatości powierzchni i większą dokładność obróbki.
Przy cięciu odlewów, odkuwek lub stali nierdzewnej o powierzchni hartowanej głębokość cięcia powinna być większa od twardości lub warstwy hartowanej, aby uniknąć przecięcia krawędzi tnącej na warstwie hartowanej.
2) Wybór szybkości posuwu: Względne przemieszczenie przedmiotu obrabianego i narzędzia w kierunku ruchu posuwu dla każdego obrotu lub ruchu posuwisto-zwrotnego przedmiotu obrabianego lub narzędzia, w mm. Po wybraniu głębokości skrawania należy w miarę możliwości wybierać większy posuw. Dobór rozsądnej wartości posuwu powinien zapewniać, że obrabiarka i narzędzie nie ulegną uszkodzeniu na skutek nadmiernej siły skrawania, ugięcie przedmiotu obrabianego spowodowane siłą skrawania nie przekroczy wartości dopuszczalnej przez dokładność przedmiotu obrabianego, a wartość parametru chropowatości powierzchni nie będzie zbyt duża. Podczas obróbki zgrubnej głównym czynnikiem ograniczającym prędkość posuwu jest siła skrawania, natomiast podczas obróbki półwykańczającej i wykańczającej głównym czynnikiem ograniczającym prędkość posuwu jest chropowatość powierzchni.
3) Dobór prędkości skrawania: Podczas skrawania chwilowa prędkość punktu na krawędzi skrawającej narzędzia względem obrabianej powierzchni w głównym kierunku ruchu, w m/min. W przypadku doboru głębokości skrawania p i posuwu ƒ na tej podstawie dobierana jest maksymalna prędkość skrawania. Kierunek rozwoju obróbki skrawaniem to obróbka skrawaniem-z dużą szybkością.
IV. Koncepcja mechaniczna chropowatości
W mechanice szorstkość odnosi się do mikroskopijnych cech kształtu geometrycznego składających się z małych odstępów oraz szczytów i dolin na obrabianej powierzchni. Jest to jedno z zagadnień badań nad zamiennością. Na chropowatość powierzchni zazwyczaj wpływa zastosowana metoda obróbki i inne czynniki, takie jak tarcie między narzędziem a powierzchnią części podczas obróbki, odkształcenie plastyczne powierzchni metalu podczas oddzielania wiórów oraz-wibracje o wysokiej częstotliwości w systemie procesowym. Ze względu na różnice w metodach obróbki i materiałach przedmiotu obrabianego, głębokość, gęstość, kształt i faktura śladów pozostawionych na obrabianej powierzchni są różne. Chropowatość powierzchni jest ściśle związana z właściwościami dopasowania, odpornością na zużycie, wytrzymałością zmęczeniową, sztywnością styku, wibracjami i hałasem części mechanicznych i ma istotny wpływ na żywotność i niezawodność produktów mechanicznych.
Metoda reprezentacji chropowatości
Po obróbce powierzchnia detalu wygląda na bardzo gładką, jednak w powiększeniu jest nierówna. Chropowatość powierzchni odnosi się do mikroskopijnych cech geometrycznych składających się z małych odstępów oraz drobnych szczytów i dolin na powierzchni obrabianych części, które zazwyczaj powstają w wyniku metod przetwarzania i (lub) innych czynników. Funkcje powierzchni części są różne, różne są również wymagane wartości parametrów chropowatości powierzchni. Kod chropowatości powierzchni (symbol) należy zaznaczyć na rysunku części, aby zilustrować charakterystykę powierzchni, którą należy uzyskać po jej ukończeniu. Istnieją trzy parametry wysokości chropowatości powierzchni:
1. Średnie arytmetyczne odchylenie Ra konturu
Średnia arytmetyczna wartości bezwzględnej odległości pomiędzy punktem na warstwicy wzdłuż kierunku pomiaru (kierunek Y) a linią odniesienia na długości próbkowania.
2. Dziesięciopunktowa wysokość mikro-chropowatości Rz
Odnosi się do średniej wartości pięciu największych wysokości pików konturowych i średniej wartości pięciu największych głębokości dolin konturowych w obrębie długości próbkowania.
3. Maksymalna wysokość konturu Ry
Odległość między najwyższą górną linią szczytu a najniższą dolną linią konturu w obrębie długości pobierania próbek.
Obecnie Ra jest stosowany głównie w przemyśle produkcji maszyn ogólnych.
4. Metoda reprezentacji chropowatości
5. Wpływ chropowatości na właściwości użytkowe części
Jakość powierzchni przedmiotu obrabianego po obróbce wpływa bezpośrednio na właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne przedmiotu obrabianego. Wydajność pracy, niezawodność i żywotność produktu zależą w dużej mierze od jakości powierzchni głównych części. Ogólnie rzecz biorąc, wymagania dotyczące jakości powierzchni ważnych lub kluczowych części są wyższe niż w przypadku zwykłych części. Dzieje się tak dlatego, że części o dobrej jakości powierzchni znacznie poprawiają ich odporność na zużycie, korozję i odporność na zmęczenie.
6. Płyn do cięcia
1) Rola płynu obróbczego
Efekt chłodzenia: Ciepło skrawania może odebrać dużą ilość ciepła skrawania, poprawić warunki odprowadzania ciepła, obniżyć temperaturę narzędzia i przedmiotu obrabianego, wydłużając w ten sposób żywotność narzędzia i zapobiegając błędom wymiarowym spowodowanym odkształceniem termicznym przedmiotu obrabianego.
Efekt smarowania: Płyn obróbkowy może przenikać pomiędzy przedmiotem obrabianym a narzędziem, tworząc cienką warstwę adsorpcyjną w małej szczelinie między wiórem a narzędziem, zmniejszając współczynnik tarcia, zmniejszając w ten sposób tarcie pomiędzy wiórem narzędzia a przedmiotem obrabianym, zmniejszając siłę skrawania i ciepło skrawania, zmniejszając zużycie narzędzia i poprawiając jakość powierzchni przedmiotu obrabianego. Smarowanie jest szczególnie ważne przy wykańczaniu.
Efekt czyszczenia: Drobne wióry powstałe w procesie czyszczenia łatwo przylegają do przedmiotu obrabianego i narzędzia, szczególnie podczas wiercenia głębokich otworów i rozwiercania, wióry łatwo zatykają się w rowku wiórowym, wpływając na chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego i żywotność narzędzia. Użycie chłodziwa może szybko zmyć wióry, dzięki czemu cięcie może przebiegać sprawnie.
2) Rodzaje: Istnieją dwa główne typy powszechnie stosowanych płynów obróbkowych
Emulsja: Pełni głównie rolę chłodzącą. Emulsję wytwarza się przez rozcieńczenie zemulgowanego oleju 15–20-krotną ilością wody. Ten rodzaj płynu obróbkowego ma duże ciepło właściwe, niską lepkość, dobrą płynność i może pochłaniać dużą ilość ciepła. Głównym celem stosowania tego typu cieczy obróbkowej jest chłodzenie narzędzia i przedmiotu obrabianego, zwiększenie trwałości narzędzia oraz ograniczenie odkształceń termicznych. Emulsja zawiera więcej wody, a właściwości smarne i antykorozyjne- są słabe.
Olej do cięcia: Głównym składnikiem oleju do cięcia jest olej mineralny. Ten rodzaj płynu obróbczego ma małe ciepło właściwe, dużą lepkość i słabą płynność. Pełni głównie rolę natłuszczającą. Powszechnie stosowane są oleje mineralne o niskiej lepkości, takie jak olej silnikowy, lekki olej napędowy, nafta itp.
