• Wstęp
• Charakterystyka i dobór surówek i materiałów.
• Dokładność obróbki
  • Czynniki wpływające na dokładność obróbki.
  • Dokładność obróbki partii przedmiotów
  • Ekonomiczna dokładność obróbki
  • Wiadomości wstępne. Rodzaje dokładności
• Metody i typowych sposoby wykonywania powierzchni części maszyn
• Uchwyty i przyrządy do obróbki i montażu
• WIADOMOŚCI OGÓLNE
• ZASADY PROJEKTOWANIA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH CZESCI MASZYN
• ZASADY PROJEKTOWANIA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH MONTAŻU
• Zasady ustalania przedmiotów obrabianych. Bazy obróbkowe i zasady ich wyboru

Dokładność obróbki

• Czynniki wpływające na dokładność obróbki.

• Dokładność obróbki partii przedmiotów

  teriału, różne naddatki na obróbkę itp.) są trudne do wykrycia przy obróbce kilku przedmiotów. Natomiast wielkość odchyłek można określać za pomocą metod statystycznych. Metody te zostały opracowane na podstawie teorii prawdopodobieństwa i umożliwiają określenie wartości odchyłek, które mogą powstać przy obróbce dużej liczby części. Przyjmujemy, że rzeczywistą odchyłką wymiaru (kształtu, położenia) będzie A„ i jest ona równa sumie odchyłek systematycznych Aa i przypad­kowych Aj,, tj. %AIZ= 2(A8+Ap). (17) Jeżeli zmierzymy pewną partię obrobionych części i wyniki przedstawimy graficznie, odkładając na osi rzędnych liczbę części o jednakowym wymiarze, a na osi odciętych rzeczywiste wymiary, to po połączeniu punktów otrzymamy linię łamaną przedstawioną na rys. 4.23. Przy nieskończenie wielkiej liczbie pomiarów linia łamana przekształci się w linię krzywą. Odległość a-^-b, odpo­wiadającą różnicy między największym wymiarem, nazywamy rozrzutem wy­miarów. Jeżeli wielkość ta nie jest większa od dopuszczalnej tolerancji dla da­nego przedmiotu, to znaczy, że cała partia przedmiotów jest wykonana dobrze (nie ma braków). Jak to przedstawiono na rys. 4.25, przy rozrzucie najmniejszym krzywa jest smukła i bardziej stroma i odwrotnie, im a jest większe, tym krzywa ma kształt bardziej spłaszczony i jest bardziej rozciągnięta. Tak więc wartość średniego rozrzutu kwadratowego a, określająca kształt krzywej, jest jedno­cześnie parametrem określającym wpływ przypadkowych odchyłek. Analiza krzywych rozrzutu otrzymanych doświadczalnie i konfrontacja z teoretycznymi krzywymi pozwala rozwiązać praktyczne zadanie wiążące się przede wszystkim z określeniem prawdopodobieństwa zachowania wymaganej tolerancji obrabianego przedmiotu. Pole zawarte między krzywą rozrzutu i osią odciętych (rys. 4.26) przed­stawia całkowitą liczbę obrabianych przedmiotów danej partii. Jeżeli na osi odciętych naniesiemy tolerancje przedmiotu T, określoną dwoma odchyłkami At i A2, to część pola (zakreskowana) wykazuje liczbę przedmiotów mających wymiary zgodne z wymaganą tolerancją, a pozostała część wykazuje liczbę braków, które można podzielić na dwie grupy: do naprawienia — wymiary są większe niż dopuszczalna odchyłka górna (prawa część pola niezakreskowanego), nie do naprawienia — wymiary przedmiotów są mniejsze od dolnej odchyłki (lewa część pola niezakreskowanego). Prawdopodobieństwo otrzymania przedmiotów w granicach tolerancji równa się stosunkowi pola zakreskowanego do całego pola krzywej, natomiast odsetek braków — stosunkowi pola niezakreskowanego do całego pola. Jak wiadomo z teorii prawdopodobieństwa, jeśli rozkład rozrzutu podlega prawu rozrzutu normalnego, to w zakresie ± 0,3(7 znajduje się 25 % wszystkich obrabianych przedmiotów i odpowiednio dla ±0,7a — około 50%, zaś dla — około 75%, a w zakresie ±3(— = 0,49931, odpo- wiednio dla a ° l xR I xK = 0,8 - e J"2 (18) gdzie: x y odcięta, rzędna, xit — średni wymiar przedmiotu, który obliczamy: Xy -f- #2 "f" ^8 "T" • • • T ®n xśt — , n e — podstawa logarytmów naturalnych, n — liczba wszystkich wartości x, a — średni rozrzut kwadratowy, tj.: - + (aj, - x6T)* + ...+(xn- x6:)* (19) 10 — Puff — Technologii 145 Krzywa rozrzutu normalnego jest symetryczna względem osi rzędnych, gdyż każdym wartościom x — xir =6, równym co do wielkości, a różniącym się znakiem, odpowiada ta sama wartość y. Na tej osi (x = 0) leży wierzcho­łek krzywej, przy czym: 1 2/max = ./z aV2n Krzywa zbliża się asymptotycznie do osi odciętych. Punkty przegięcia położone są w odległości +a i —a od środka zbioru (x6t). Średni rozrzut a jest jedynym parametrem określającym kształt krzywej Gaussa. Analizując bowiem równanie tej krzywej widzimy, że przy x = 0 1 wartość środkowej rzędnej y = —1= wzrasta przy zmniejszaniu a i od- a2n wrotnie, Natomiast przy innych wartościach x należy zwrócić uwagę, że war­tość wykładnika przy e wzrasta, gdy a maleje. Z tych względów kształt krzy­wej Gaussa zmienia się w zależności od wartości a. Rys. 4.25. Kształty krzywych Gaussa dla różnych średnich rozrzutów kwadratowych a X Rys. 4.26. Prawdopodobieństwo otrzymania obrabianych przedmiotów w granicach tole­rancji T < 6a: a) symetryczne rozłożenie pola tolerancji w stosunku do pola rozrzutu, b) niesymetryczne rozłożenie pola tolerancji w stosunku do pola rozrzutu

• Ekonomiczna dokładność obróbki

  Ekonomiczna dokładność obróbki jest to możliwie największa dokładność otrzymywana przy zastosowaniu takich sposobów i warunków obróbki, które umożliwiają poniesienie najmniejszych kosztów wykonania. Dokładność osią­gana przy określonym sposobie obróbki zależy od wielu czynników. Niemniej jednak można ustalić zależność między czasem (a więc i kosztem) obróbki a dokładnością. Charakter tej zależności może być różny i np. dla obróbki toczeniem może być wyrażony wzorem: •-2P ,16) gdzie: t — czas obróbki, A — odchyłki wymiaru, kształtu itp. dla danego sposobu obróbki, A, k — współczynniki. Zależność ta wykazuje, że ze wzrostem dokładności, a więc ze zmniejszeniem odchyłek A, czas obróbki, a zatem i koszt wzrasta. Praktycznie istnieje dla każdego sposobu obróbki pewien czas minimalny te, poniżej którego czas obróbki nie zmniejsza się nawet przy dowolnym roz­szerzaniu tolerancji wykonania. Podobnie istnieje najwyższa dokładność wy­konania Ae, którą można osiągnąć stosując dany sposób obróbki. Z tych wzglę­dów wyżej wspomnianą zależność można określić wzorem (15a): Zależność tę przedstawiono na rys. 4.21. Oczywiście zależność kosztów obróbki od dokładności Q = f(A), ma analogiczny charakter, chociaż war­tości liczbowe wielkości wchodzących do wzoru są inne. Rozpatrując krzywą t = f(A) można wyróżnić trzy jej odcinki: A, B, G. Odcinek A przebiega pra­wie równolegle do osi rzędnych, co oznacza, że zwiększając czas obróbki (a więc i koszty) nawet bardzo wydatnie, osiągamy zaledwie niewielkie zmniejszenie odchyłek. Odcinek B odpowiada takim warunkom, w których pewne, nawet niewielkie zwiększenie czasu (kosztów) obróbki powoduje znaczne zwiększenie dokładności (np. przez zmianę posuwu). Odcinek C charakteryzuje się tym, że nieznaczne zwiększenie lub zmniejszenie czasu (kosztu) obróbki powoduje znaczną zmianę odchyłki. Zakres wartości A odpowiadający odcinkowi C na­zywa się zakresem gwarantowanej dokładności. Mimo pozorów, obróbka w tych 138 warunkach nie jest ekonomiczna, gdyż przy zastosowaniu innej bardziej zgrub­nej metody czy sposobu obróbki, osiąga się wymaganą niską dokładność w cza­sie krótszym i przy mniejszych kosztach. Eównież nieekonomiczna jest obrób­ka w warunkach przedstawionych odcinkiem A krzywej. Dokładność uzyska­ną w tym przypadku nazywamy dokładnością osiągalną i stosuje się ją wtedy, kiedy nie ma możności zastosowania odpowiedniejszego sposobu obróbki (np. toczenie wałków w klasie 94-8 zamiast szlifowania). Obróbka taka jest trudna i niepewna i dlatego często powstają braki. Dokładność odpowiadająca od­cinkowi B krzywej jest dokładnością ekonomiczną obróbki i mówiąc o dokład­no Rys. 4.21. Zależność czasu (kosztu) obróbki od dokładności wykonania 139 ności jakiegokolwiek sposobu obróbki ma się na myśli pewną wartość odpowia­dającą punktowi na tym odcinku. Punkt ten często nazywamy średnią ekono­miczną dokładnością i odpowiada on średniej arytmetycznej wartości odchyłek Ax i A2 określających odcinek B krzywej. Należy zwrócić uwagę, że dla różnych warunków produkcyjnych istnieją granice uzasadnionej dokładności ekonomicznej. Granice te przede wszystkim zależą od tego, czy istnieją inne dokładniejsze sposoby wykonania danej części i o ile są droższe. Jeżeli na przykład koszt toczenia wałka w zależności od dokładności prze­biega według krzywej I, a koszt szlifowania wg krzywej II (rys. 4.22a), to zro­zumiałe jest, że przy odchyłkach powyżej A bardziej ekonomicznie jest toczyć, a przy mniejszych wartościach odchyłek korzystniej jest wałek szlifować, gdyż koszt szlifowania w tym przypadku będzie niższy od kosztu toczenia. Wobec tego wielkość A odpowiada granicznej, ekonomicznej dokładności ob­róbki na tokarce. Z drugiej strony wielkość ta, jest największą odchyłką ob­róbki, przy której warto przedmiot szlifować, a nie toczyć. Tablica 4.8 Ekonomiczna dokładność obróbki wałów (tolerancja na średnicy wału), mm Długość wału mm Średnica mm do 1004- 300-4- 6004- do 1004- 3004- 6004- do 1004- 3004- 6004- 100 300 600 1200 100 300 600 1200 100 300 600 1200 toczenie mało dokładne toczenie dokładne szlifowanie mało dokładne do 6 0,15 0,06 0,04 — — _ 64- 10 0,15 0,20 — — 0,08 0,10 — — 0,05 0,06 — — 104- 18 0,20 0,20 0,30 — 0,08 0,10 0,15 — 0,06 0,06 0,03 — 184- 30 0,20 0,20 0,30 0,40 0,10 0,10 0,15 0,20 0,06 0,08 0,08 0,08 304- 50 0,30 0,30 0,30 0,40 0,15 0,15 0,15 0,20 0,08 0,08 0,08 0,10 504- 80 0,40 0,40 0,40 0,40 0,15 0,15 0,18 0,20 0,08 0,10 0,10 0,10 804- 120 0,40 0,40 0,40 0,40 0,15 0,15 0,20 0,20 0,10 0,10 0,10 0,10 1204- 180 0,40 0,40 0,40 0,40 0,20 0,20 0,20 0,20 0,12 0,12 0,12 0,12 1804- 260 0,40 0,40 0,40 0,40 0,20 0,20 0,20 0,20 0,12 0,12 0,12 0,12 2604- 360 0,40 0,40 0,40 0,40 0,20 0,20 0,20 0,20 0,12 0,12 0,12 0,12 szlifowanie dokładne szlifowanie bardzo dokładne polerowanie i docieranie do 6 0,012 _ _ — 0,008 _ — 0,005 — _ _ 64- 10 0,015 — — — 0,010 — — — 0,006 - — — 104- 18 0,018 0,020 — — 0,012 0,016 — — 0,008 0,011 — — 184- 30 0,020 0,025 0,030 0,035 0,015 0,018 0,020 - 0,009 0,012 — - 304- 50 0,025 0,025 0,035 0,040 0,018 0,020 0,022 0,025 0,011 0,014 0,015 — 504- 80 0,035 0,040 0,045 0,045 0,020 0,022 0,025 0,028 0,013 0,015 0,018 0,020 804- 120 0,035 0,040 0,045 0,045 0,025 0,025 0,028 0,030 0,015 0,018 0,020 0,020 1204- 180 0,040 0,045 0,045 0,045 0,030 0,030 0,030 0,030 0,020 0,020 0,020 0,020 1804- 260 0,045 0,045 0,045 0,045 0,030 0,030 0,030 0,030 0,020 0,020 0,020 0,020 260-4- 360 0,050 0,050 0,050 0,050 0,035 0,035 0,035 0,035 0,025 0,025 0,025 0,025 Tablica 4.9 Ekonomiczna dokładność obróbki otworów (tolerancja na średnicy otworu), mm Średnica otworu wytaczanie lub pogłębianie mało dokładne wytaczanie lub pogłębianie dokładne wiercenie bez przyrządu wiercenie w przyrządzie wiercenie wtórne rozwiercanie lub szlifowanie wstępne, przeciąganie rozwiercanie lub szlifowanie dokładne szlifowanie bardzo dokładne rozwiercanie ręczne diamentowanie, docieranie wytaczanie lub pogłębianie mało dokładne wytaczanie lub pogłębianie dokładne rozwiercanie lub szlifowanie wstępne rozwiercanie lub szlifowanie dokładne 1- -3 — _ 0,15 0,06 0,03 0,012 0,010 _ _ _ _ 3- -6 — — 0,15 0,07 — 0,03 0,015 - ■ 0,010 — — - — — 6- -10 — — 0,20 0,10 — 0,05 0,020 — 0,010 — — — — 10- -18 — — 0,20 0,13 0,10 0,05 0,025 0,019 0,010 0,010 — — — — 18- -30 - 0,25 0,20 0,15 0,06 0,030 0,023 0,015 0,010 — — — — 30- -50 0,30 0,1/5 0,35 0,26 0,20 0,05 0,036 0,026 0,015 0,015 0,35 0,20 0,06 0,04 50- -80 0,30 0,16 0,45 0,30 0,20 0,07 0,040 0,030 0,020 0,018 0,40 0,25 0,08 0,05 80- -120 0,40 0,20 - — — 0,07 0,045 0,035 — 0,021 0,46 0,25 0,08 0,05 120- -180 0,40 0,20 — — — 0,10 0,060 0,040 — 0,024 0,50 0,30 0,12 0,06 180- -260 0,50 0,25 — - — 0,10 0,060 0,045 - 0,027 0,55 0,30 0,12 0,07 Długość otworu do 300 mm Długość otworu powyżej 300 mm Uogólnienie tego zagadnienia przedstawiono na rys. 4.22b, gdzie występuje zależność kosztu od dokładności dla trzech sposobów obróbki, przy czym naj­bardziej dokładny jest sposób, który przedstawia krzywa I, a najmniej dokład­ny sposób, który obrazuje krzywa III. Przy odchyłkach większych od A2 na­leży zatem stosować sposób III, a przy odchyłkach mniejszych od Ax sposób obróbki I. Przy odchyłkach leżących w granicach Ax i Ax należy stosować spo­sób obróbki II. Wskazany zatem przedział A2-^-Ax stanowi zakres ekonomicz­nej dokładności sposobu obróbki II. Dokładność ta odpowiada odcinkowi B krzywej przedstawionej na rys. 4.21, a średnią ekonomiczną tej dokładności można określić wielkością: 1 2. (16) Tablica 4.10 Ekonomiczna dokładność obróbki płaszczyzn mm Długość powie­rzchni mm Szerokość powierzchni mm do 100 1004-300 do 100 1004-300 do 100 1004-300 do 100 1004-300 do 100 1004-300 do 100 1004-300 frezowanie frezem walcowym lub struganie frezowanie frezem czołowym lub głowicą frezową szlifowanie zgrubne dokładne zgrubne dokładne dokładne bardzo dokładne do 100 100^300 3004-600 6004-1200 12004-2000 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 0,35 0,45 0,5 0,8 0,1 0,15 0,18 0,2 0,35 0,18 0,2 0,25 0,45 0,15 0,2 0,3 0,4 0,55 0,25 0,35 0,45 0,65 0,08 0,12 0,15 0,18 0,22 0,15 0,18 0,2 0,25 0,03 0,05 0,07 0,08 0,07 0,08 0,1 0,025 0,025 0,036 0,04 0,035 0,04 0,05 Z powyższych wywodów wynika, że pojęcie ekonomicznej dokładności obróbki jest względne i ma ono zastosowanie przy porównywaniu różnych metod i sposobów nadających się do obróbki tych samych powierzchni, przy czym dla danego (wybranego) sposobu ekonomiczność może być zwiększona kosztem zużycia czasu i środków od A% do Ax (rys. 4.22b). Tak więc ekonomiczna dokładność danego sposobu obróbki jest zawsze mniejsza niż dokładność graniczna, możliwa do osiągnięcia przy danym spo­sobie obróbki. Należy przy tym zwrócić uwagę, że ekonomiczna dokładność obróbki zmienia się wraz z postępem technicznym (np. wraz z rozwojem kon­strukcji obrabiarek wzrasta dokładność obróbki). Z tych też względów, mówiąc o dokładności obróbki na danym stopniu rozwoju techniki, należy rozumieć, że jest to dokładność osiągana w normalnych warunkach pracy, przy właści­wym przeciętnym wyposażeniu i zatrudnieniu pracowników o normalnych kwalifikacjach. Orientacyjne wartości liczbowe określające ekonomiczną do­ kładność obróbki przedstawiono w tablicach 4.8 4-4.11 i w tablicy 4.3 142 Przy wykonywaniu pewnego zbioru przedmiotów (jednej lub kilku partii) wielkości odchyłek tego samego wymiaru (lub kształtu, położenia czy chropo­watości) będą wypadały różne. Przyczyną tego jest fakt, że niedokładność obróbki jakiejkolwiek powierzchni części jest wynikiem wpływu kilku z po­przednio rozpatrzonych czynników. Jedne z nich mają charakter stały lub zmie­niają się w sposób regularny, inne zaś mają charakter przypadkowy i zmienia­ją się bez widocznej regularności. Pierwsze wywołują tzw. odchyłki (błędy) systematyczne drugie — odchyłki (błędy) przypadkowe. Na przykład jeżeli narzędzie źle ustawiono „na wymiar", to wszystkie części będą wyko­nywane ze stałą odchyłką spowodowaną przez nieprawidłowe ustawienie na­rzędzia. Z takim samym zjawiskiem spotykamy się, jeżeli będziemy np. obra­biać otwór rozwiertakiem, którego wymiar jest większy o 0,01 mm niż wymiar żądany. Odchyłka systematyczna może się zmieniać. Na przykład wałki obrabiane za pomocą toczenia będą miały odchyłkę wywołaną przez stałe zużywanie się noża. W tym przypadku wielkość odchyłki będzie różna w obrabianych przedmiotach, tzn. im większe będzie zużycie narzędzia, tym większa będzie odchyłka, która się zmienia według pewnych zasad. Odchyłki przypadkowe wywołane są przez przyczyny doraźne lub przez różne kombinacje przyczyn stałych, występujących w różnym czasie. O ile odchyłki stałe mogą być określone i przyczyny ich można usunąć, to odchyłki przypadkowe, które wywołują rozrzut wymiarów (lub kształtu, położenia) na skutek szeregu nieuchwytnych wpływów (np. niejednakowa twardość ma- 143 Dokładność ( + ) mm Sposób obróbki ekono- osiągalna miczna Piłowanie ręczne wg wzornika 0,1 0,03 Piłowanie na obrabiarce 0,05 0,02 Struganie i dłutowanie wg rys. traserskich 1,0 0,2 Frezowanie wg rys traserskich 1,5 0,8 Frezowanie wg wzornika na frezarko-kopiarkach z mecha- nicznym układem przekaźnikowym 0,2 0,08 jw. z elektrycznym układem przekaźnikowym 0,05 0,01 Toczenie wg wzornika 0,12 0,03 Toczenie nożem kształtowym 0,05 0,01 Szlifowanie na szlifierkach z urządzeniem pantografowym 0,02 0,01 Tablica 4.11 Dokładność wykonania powierzchni kształtowych w zleżności od sposobu obróbki

• Wiadomości wstępne. Rodzaje dokładności