mechanics.pl

Przeglądaj wersję html pliku:

EGZAM KWIT

Co to są obrabiarki ?

Obrabiarki są to maszyny robocze- technologiczne przeznaczone do
nadawania kształtów półwyrobom z metali i innych materiałów
skrawalnych, wymiarów i gładkości powierzchni przez oddzielenie
nadmiaru materiału od nadmiaru materiału w postaci wiórów tzn. przez
skrawanie.

Istotna cechą obrabiarek jest :

- silnikowy napęd ruchu głównego

- kierowane przymusowo narzędzie przy pomocy odpowiednich mechanizmów

Istota pracy obrabiarek.

Polega na tym, że żądany kształt przedmiotu uzyskuje się zawsze w
wyniku względnym ruchu narzędzia i przedmiotu.

Zakres zadań przemysłu obrabiarkowego. :

- produkcja obrabiarek

- produkcja komponentów do produkcji obrabiarek np. : gotowe elementy
podzespoły i zespoły wykorzystywane w budowie obrabiarek
(współczesne obrabiarki są w 50-70 % budowane z gotowych elementów)

- wyposażenie obrabiarek np. : narzędzia

- podsystemy sterowania

- softweary

- hartweary

- podsystemy transportowe i manipulacyjne

- urządzenia kontrolno – pomiarowe

- podsystemy nadzoru i diagnostyki

Dokładność obróbki jest to odchylenie w jej wykonaniu i efektu
obróbki w stosunku do modelu teoretycznego.

- dokładność geometryczna określa błędy wymiarowo kształtowe i
błędy wzajemnego położenia tych elementów i zespołów obrabiarki,
które nadają narzędziu i przedmiotowi właściwe położenie lub
ruch, mierzy się ją i sprawdza w stanie nieobciążonym

- dokładność ustawna (pozycjonowana) określa wynikowy błąd
mechanizmów służących do ustawienia zespołów obrabiarki w zadanym
położeniu. pomiary dokładności ustawienia prowadzi się dla
obrabiarek sterowanych numer. i są objęte normami

- dokładność kinematyczna określa błędy w wykonaniu montażu
elementów i zespołów obrabiarki, które wiążą ze sobą ruchy
wykonywane przez te zespoły (obróbki) wykonuje się przedmiot o pewnym
wzorcowym kształcie a następnie mierzy się odchyłki tego przedmiotu
od modelu teoretycznego .

Stopień automatyzacji i rodzaje sterowania ( elementarne
funkcje sterowania)

- podanie i zamocowanie przedmiotu

- podanie i zamocowanie narzędzia

- nastawienie prędkości ruchów głównych i posuwowych

- ustawienie narzędzia względem przedmiotu

- włączenie procesu obróbki

- nadzorowanie procesu (wymiana narzędzia)

- pomiar przedmiotu i korekta ustawienia narzędzia wzgl. przedmiotu

- zatrzymanie obrabiarki

- odmocowanie i zdjęcie przedmiotu obrabianego.

Niezawodność jest to prawdopodobieństwo wykonania przez urządzenia
technologiczne wyznaczonego działania. Jest ona zależna od
intensywności uszkodzeń którą można wyrazić liczbą jednostek
uszkodzeń w jednostce czasu (ujawnienie się ukrytych wad lub
spowodowane zużywaniem się części).

Trwałość jest to skumulowany czas wyrażony najczęściej w
godzinach, po którym w określonych warunkach zużycie osiąga
wartość maksymalną.

Wielkości charakterystyczne :

- wielkości podstawowe które określają graniczne wymiary obrabianych
przedmiotów np. średnicę narzędzi lub graniczny siły, wymiary
przestrzeni roboczych

- wielkości oznaczeniowe przyjęto umownie jeden z wymiarów
charakterystycznych maszyny dla oznaczenia typu np. dla tokarki
wielozadaniowej oznaczeniem jest średnica obrabianego przedmiotu, dla
frezarek szerokość stołu, dla wiertarek max średnica otworu lub
wiertła

- wielkości pozostałe np. zakresy prędkości, moce, siły, masa itd.

Klasyfikacja obrabiarek :

Zwyczajowo obrabiarki dzieli się na : działy, grupy, podgrupy, typy
oraz wielkości i odmiany. Wyróżnikiem klasyfikacyjnym działu jest
podstawowy sposób obróbki (tokarki frezarki, szlifierki, wiertarki
itp.). Wyróżnikiem klasyfikacyjnym grup poszczególnego rozdziału nie
są już jednolite i mogą być : sposób ustalenia i zamocowania
przedmiotu (grupa tokarek kłowych, uchwytowych), podstawowy układ
konstrukcyjny (grupa frezarek wspornikowych i grupa frezarek
łożowych), kształt obrabianych przedmiotów (grupa szlifierek do
wałków, otworów, płaszczyzn), lub inne kryterium charakteryzujące
przynależność obrabiarki do danej grupy (tokarka karuzelowa). W
ramach każdej grupy wyróżnia się podgrupy i w ramach określonej
podgrupy określa się obrabiarki o określonych cechach konstrukcyjnych
lub technologicznych (tokarki uniwersalne, produkcyjne, ciężkie,
stołowe, zegarmistrzowskie). Następny podział to typ, który określa
obrabiarkę o określonej konstrukcji produkowanej przez daną fabrykę
(długość stołu, posuw itd.)

System oznaczenia typów obrabiarek składa się z trzech liter i
liczby. Pierwsza litera oznacza dział i grupę, druga podgrupę i
odmianę, trzecia nadawana przez fabrykę, liczba określa podstawową
wielkość danej obrabiarki.

Klasyfikacja ruchów obrabiarek :

- ruch główny warunkuje intensywność procesu skrawania

- ruch posuwowy posuwa kolejne materiały

- ruch przesuwowy umożliwia przesunięcie zespołu obrabiarki w
zgrubnie zadane położenie

- ruch ustawczy powoduje przemieszczenie zespołu obrabiarki w ściśle
zadane położenie

Kształtowanie brył przez skrawanie :

- zagadnienie skrawania czyli oddzielenie wióra od materiału
skrawanego

- zagadnienie kształtowania czyli tworzenie powierzchni jako
geometrycznego skutku względnych ruchów narzędzia i przedmiotu
obrabianego

Kształtowanie.

Rozpatrując ruch narzędzia względem przedmiotu zwracamy przede
wszystkim uwagę na tor jaki zakreśla krawędź skrawająca narzędzia
w układzie przedmiotu. Nie wnika się tutaj w inne znamiona ruchu takie
jak prędkość czy przyspieszenie. Jako wzorzec oblicza się tutaj
powierzchnie geometryczną, będzie ona różna od powierzchni
rzeczywistej. Powierzchnie rozpatruje się za pomocą linii
charakterystycznych. Wychodzi się tutaj z założenia, że każda
powierzchnia może być utworzona jako ślad przestrzenny ruchu jednej
linii zwanej tworzącą po drugiej linii prowadzącej.

Narzędzia do kształtowania linii tworzącej :

- narzędzie kształtowe: krawędź skrawająca bezpośrednio
kształtuje zarys obrabianej powierzchni

- narzędzie punktowe : styk z powierzchnią obrabianą jest punktowy

- narzędzia obwiedniowe o styku punktowym lub liniowym kształtujące
zarys powierzchni jako obwiednię kolejnych położeń krawędzi
skrawającej narzędzia

- narzędzia kształtowo-punktowe łączą obydwie cechy np. frez

Zespoły wchodzące w skład obrabiarki :

- silniki i zespoły napędowe stanowiące źródło energii dla
wprowadzonych w ruch mechanizmów

- zespoły robocze (wykonawcze) wykonujące w procesie obróbki ruchy
podstawowe i przestawcze (wrzeciona, stoły, konie, suporty)

- mechanizmy przekładniowe przenoszące ruch od źródła napędu do
zespołów roboczych

- zespoły ustalające i zamocowujące przedmiot obrabiany i narzędzie
(głowice narzędziowe i koniki)

- układy sterujące służące do sterowania pracą obrabiarki

- urządzenia pomiarowe i diagnostyczne

- układy i urządzenia pomocnicze (smarujące, chłodzące)

Kryteria oceny doboru :

- na etapie doboru struktury stosuje się kryterium sztywności
technologicznej

- dokładność geometryczna

- wpływ błędów prowadnic na dokładność obrabianego przedmiotu

- masa zespołu przemieszczanego

- łatwość spływu wióru

- łatwość dostępu do przedmiotu obrabianego

- łatwy dostęp do narzędzia i łatwa jego obsługa

- architektura zewnętrzna obrabiarki

Współczesne obrabiarki.

Rozwój zmierza w kierunku racjonalizacji produkcji. Budowane
współcześnie obrabiarki muszą pozwalać na realizację nowych
rozwiązań w zakresie obróbki skrawaniem i narzędzi. Te technologie
wywierają największy wpływ w budowie obrabiarek. Rozwiązywanie
konstrukcji i wytwarzania obrabiarek przestało być wyłączną
dziedziną inżynierów mechaników. Obrabiarki i ich układy zaliczane
są do urządzeń mechatronicznych. Osiągnęły one bardzo wysoki
poziom techniczny.

Tendencje wpływające na rozwój obrabiarek.

- żąda się wyższej produktywności obrabiarek

- konieczność uwzględnienia aspektów ekologicznych

Wymagania stawiane nowoczesnym obrabiarką:

- niskie koszta produkcji (modułowa budowa obrabiarek)

- elastyczność technologiczna

- automatyzacja

- większa wydajność i produktywność

- zwiększenie dokładności obrabiarek

- bezpieczeństwo pracy

- spełnienie wymogów ekologicznych

Współczesne napędy obrabiarek:

a) napędy główne

- elektryczne

- pneumatyczne i hydrauliczne

b) napędy pozycjonujące (posuwu)

- elektryczne

- elektrohydrauliczne

Co to jest napęd obrabiarki ?

Układ przenoszący energię ze źródła energii do zespołu
roboczego, składający się ze źródła energii, układu sterowania,
elementów mechanicznych łączących silnik z zespołem roboczym.

Elementy obrabiarek.

1. Korpusy obrabiarek.

Korpusami nazywamy te części obrabiarki, które wiążą w równą
całość jej elementy układowe. Korpus stanowi nieodłączną jej
część lub grupy mechanizmów. W skład obrabiarki wchodzi kilka lub
kilkanaście różnych korpusów :

- korpus główny stanowi podstawową strukturę nośną obrabiarki,
może być nazywany wprost korpusem obrabiarki lub w zależności od
kształtu głową lub skrzynią dla tokarki, słupem dla wiertarki

- korpusy zawierające w sobie elementy napędowe (korpusy wrzeciennika,
skrzynki napędowej)

- korpusy niosące w sobie przedmiot obrabiany lub narzędzie (stoły,
suwaki, suporty, głowice rewolwerowe)

- korpusy zespołów podpierających (konik)

- korpus zwany podstawą

Wymagania :

- niezmienność kształtów i wymiarów

- wysoka sztywność korpusu

- zdolność do tłumienia drgań

- możliwe małe odkształcenia termiczne

- dogodna i przejrzysta architektura

2. Prowadnice.

Połączenia prowadnicowe są to pary kinematyczne umożliwiające
zmiany położenia wzajemnego elementów obrabiarki.

Podział połączeń prowadnicowych :

a. prostownikowe (ślizgowe: o styku bezpośrednim, z nakładkami z
tworzyw, hydrostatyczne, aerostatyczne)

b. obrotowe (toczne)

3. Wrzeciona.

Wrzeciono jest podstawowym elementem roboczym w obrabiarkach o ruchu
głównym obrotowym. Funkcje jakie spełnia w układzie roboczym
obrabiarki to :

- ustalenie i zamocowanie przedmiotu obrabianego i narzędzia

- wprawienie w ruch obrotowy przedmiotu lub narzędzia

- przeniesienie sił i momentów występujących podczas skrawania

Wymagania :

- dostateczna wytrzymałość pozwalająca na przejęcie działających
sił i momentów

- znaczna sztywność przeciwdziałająca odkształceniom pod
działaniem sił i momentów

- wysoka dokładność ruchu, której miarą jest dopuszczalne bicie
promieniowe i osiowe

- odporność na drgania

- odporność na zużycie powierzchni ślizgowych i ustalających

Łożyskowanie wrzecion.

Do łożyskowania wrzecion obrabiarek stosowane mogą być wszystkie
znane rodzaje łożysk, ale najczęściej stosowane jest łożyskowani
toczne.

Zalety ułożyskowania tocznego :

- dobre funkcjonowanie przy zmiennym obciążeniu

- możność nastawienia luzów poprzecznych i wzdłużnych

- małe opory ruchu

- niski koszt

- łatwość montażu i smarowania

Zasady łożyskowania wrzeciona :

- konstrukcja łożyskowania powinna zapewnić nastawienie luzów
poprzecznych i wzdłużnych

- zasadniczo powinno się stosować oddzielne łożyska do przejmowania
sił poprzecznych i wzdłużnych, nie stosuje się tego gdy prędkość
obrotowa łożysk wzdłużnych jest niższa od prędkości obrotowej
wrzeciona

- konstrukcja łożyskowania powinna zapobiegać powstawaniu naprężeń
cieplnych, preferowane jest łożyskowanie, w którym łożysko przednie
ustala wrzeciono wzdłużnie, a drugi koniec może się swobodnie
wydłużać, w przypadku „o” lub „x” stosowane są specjalne
rozwiązania konstrukcyjne

- sztywność łożyska przedniego powinna być większa niż łożyska
tylnego co stwarza warunki do kompensacji błędów wykonania przez
odkształcenie w łożysku tylnym

- zwiększenie sztywności ułożyskowania uzyskać można przez
zastosowanie łożysk walcowych wałeczkowych

Serwonapęd – są to układy automatycznej regulacji ze
sprzężeniem zwrotnym, których zadaniem jest pozycjonowanie zespołu
roboczego w zadanym położeniu.

Tarcie w prowadnicach.

Zjawisko stihslip (bierne drgania relaksacyjne) – drgania tego typu
powstają przy bardzo powolnym ruchu, uniemożliwiają uzyskanie małych
przemieszczeń i powodują nieruchomość ruchu zespołów obrabiarki,
co objawia się zwiększoną chropowatością obrobionych przedmiotów.

Przyczyny powstania :

- dodatnie różnice współczynników tarcia spoczynkowego i
ślizgowego

- opadająca charakterystyka współczynnika tarcia ruchowego w zakresie
prędkości 0-VKR

- niedostateczna sztywność