Pobierz 4. MATERIAŁ NAUCZANIA i więcej Publikacje w PDF z Geometria tylko na Docsity! „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 7 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Wyposażenie stanowiska do wykonywania otworów okrągłych 4.1.1. Materiał nauczania Zasadniczą operacją technologiczną, służącą wykonaniu otworów okrągłych, jest wiercenie. Za pomocą wiercenia wykonuje się otwory okrągłe o średnicy stałej na całej ich długości, przelotowe lub nieprzelotowe, o stosunkowo małej dokładności i dużej chropowatości powierzchni wewnętrznej. Metodą wiercenia uzyskuje się otwory w 12 ÷ 13 klasie dokładności, o chropowatości Ra = (10 ÷ 40) μm. Wywiercone otwory mogą zostać poddane kolejnym operacjom – pogłębianiu i rozwiercaniu. Pogłębianie jest operacją, w wyniku której następuje powiększenie średnicy lub zmiana kształtu otworu na pewnej długości, albo następuje obróbka powierzchni czołowej otworu. Dokładność obróbki powierzchni pogłębianych mieści się w 12 ÷ 13 klasie dokładności, a chropowatość powierzchni wynosi Ra = (5 ÷ 10) μm. Rozwiercanie pozwala na uzyskanie otworów o dużej dokładności i gładkości powierzchni, np. przeznaczonych do połączeń pasowanych. Podczas rozwiercenia zgrubnego uzyskuje się otwory w 10 ÷ 12 klasie dokładności, o chropowatości Ra = (2,5 ÷ 5) μm, a podczas rozwiercania wykańczającego otwory w 6 ÷ 9 klasie dokładności, o chropowatości Ra = (0,32 ÷ 1,25) μm. Metodą rozwiercania wykonuje się również otwory stożkowe o określonej zbieżności. W trakcie operacji nawiercania wykonuje się nakiełki, czyli stożkowe zagłębienia w powierzchni materiału. Wiercenie, pogłębianie i rozwiercanie prowadzi się przy użyciu wiertarek. Wiertła Operację wiercenia wykonuje się za pomocą wierteł. Wiertło wykonuje podczas pracy ruch obrotowy wokół swojej osi i ruch posuwowy wzdłuż tej osi. Zagłębiając się w nieruchomy przedmiot, usuwa materiał w postaci wiórów. Wielkością charakterystyczną wiertła jest jego średnica, której odpowiada średnica wierconego otworu. Rys. 1. Budowa wiertła krętego: a) części składowe, b) elementy części skrawającej, c) rodzaje chwytów walcowych: bez płetwy i z płetwą: 1 – łysinka, 2 – krawędzie tnące, 3 – ścin, 4 – powierzchnia przyłożenia [4] a) b) c) „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 8 Podstawowym rodzajem wierteł do obróbki metali są wiertła kręte. Składa się ono z: – części roboczej, – szyjki, – chwytu. W części roboczej wyróżni się z kolei z część skrawającą i część prowadzącą. Najważniejszymi elementami części skrawającej są dwie proste krawędzie tnące, między którymi znajduje się krótka krawędź poprzeczna, czyli ścin, stanowiący wierzchołek wiertła. Kąt zawarty pomiędzy krawędziami tnącymi nosi nazwę kąta wierzchołkowego wiertła. Wartość kąta wierzchołkowego zależy od rodzaju obrabianego materiału. Obowiązuje zasada, że im twardszy materiał, tym większa powinna być wartość kąta wierzchołkowego. Na części prowadzącej wykonane są dwa śrubowe rowki, których zadaniem jest usuwanie wiórów z dna wierconego otworu. Wzdłuż rowków położone są łysinki, służące do prowadzenia wiertła w otworze. Linia śrubowa, wyznaczona na powierzchni wiertła przez rowki i łysinki, tworzy z osią wiertła kąt pochylenia rowka śrubowego, którego wartość zależy, podobnie jak wartość kąta wierzchołkowego, od rodzaju materiału, do obróbki którego przeznaczone jest dane wiertło. Oprócz wierteł krętych o geometrii dobranej do obróbki konkretnych materiałów, powszechnie stosuje się tzw. wiertła ogólnego przeznaczenia, zbliżone geometrią do wierteł do obróbki stali. Chwyt służy do mocowania wiertła, bezpośrednio, lub za pośrednictwem specjalnych przyrządów, w wrzecionie wiertarki. Podstawowymi rodzajami chwytów, stosowanymi w budowie wierteł, są: – chwyt walcowy bez płetwy, – chwyt walcowy z płetwą, – chwyt stożkowy. Chwyty walcowe stosuje się dla wierteł o mniejszych średnicach (do 16 mm, sporadycznie 20 mm), natomiast chwyty stożkowe dla wierteł o średnicach powyżej 10 mm. Chwyty stożkowe wykonuje się w postaci stożków Morse’a z płetwą (w siedmiu wielkościach, oznaczonych od 0 do 6), oraz stożków metrycznych (w pięciu wielkościach, oznaczonych 80, 100, 120, 160, 200). Zbieżność stożków Morse’a (o wymiarach calowych) wynosi ok. 1:19, natomiast metrycznych – 1:20. Oprócz wymienionych chwytów stosowane się również inne, przystosowane do współpracy z przyrządami mocującymi określonych typów, ponieważ różni producenci obrabiarek wdrażają i rozpowszechniają własne standardy mocowania narzędzi. Tabela 1. Wybrane wartości kąta wierzchołkowego wierteł krętych [3] Wiertła ze stali szybkotnącej Wiertła z węglików spiekanych og ól ne go pr ze zn ac ze ni a do ż el iw a i s ta li do m os ią dz u do m ie dz i i a lu m in iu m do tw or zy w sz tu cz ny ch do tw ar de j g um y do ż el iw a i s ta li do st al i ha rto w an ej do ż el iw a bi ał eg o 116° ÷118° 118° 118° 140° 85° ÷ 90° 50° 118° 130° 140° „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 11 Zastosowanie wiertarek napędem ręcznym jest podczas prowadzenia prac ślusarskich bardzo ograniczone. Z uwagi na małą wydajność i wysiłek fizyczny, towarzyszący wierceniu, nadają się do doraźnego wykonywania otworów o małych średnicach. Wiertarki pneumatyczne są narzędziami bardzo wydajnymi, wymagają natomiast do zasilania instalacji sprężonego powietrza. Rys. 5. Wiertarko-wkrętarka: 1 – uchwyt samocentrujący trójszczękowy, 2 – pierscień regulacji momentu obrotowego, 3 – przełącznik biegu, 4 – włącznik główny, 5 – przełącznik kierunku obrotów, 6 – akumulator, 7 – przycisk odblokowujący akumutator Najpowszechniej stosowane są ręczne wiertarki o napędzie elektrycznym. Są to wciąż unowocześniane elektronarzędzia o zróżnicowanej mocy i różniące się szczegółami konstrukcyjnymi. Przed rozpoczęciem pracy należy upewnić się, czy wszystkie przełączniki funkcji wiertarki znajdują się we właściwym położeniu. W typowych wiertarkach istnieje możliwość: zmiany kierunku obrotów wrzeciona, wiercenia zwykłego lub udarowego, wyboru Rys. 4. Wiertarka elektryczna: 1 – uchwyt samocentrujący trójszczękowy z pierścieniem blokującym, 2 – przełącznik wiercenienia zwykłego i udarowego, 3 – wloty wentylacyjne, 4 – ogranicznik głębokości wiercenia, 5 – uchwyt pomocniczy, 6 – śruba mocująca uchwyt pomocniczy, 7 – przełącznik kierunku obrotów, 8 – pokrętło ogranicznika prędkości obrotowej, 9 – włącznik główny, 10 – przycisk blokady włącznika głównego „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 12 maksymalnej prędkości obrotowej (biegu), ograniczenia maksymalnej prędkości obrotowej. Prędkość obrotową zmienia się płynnie przez zmianę nacisku włącznika. Wyposażeniem dodatkowym dla wiertarek elektrycznych są stojaki, które pozwalają na użycie ich jako stołowych wiertarek stałych. W pracach wiertarskich używa się także wiertarko-wkrętarek akumulatorowych. Dokonanie właściwych nastaw polega w nich na: wybraniu kierunku obrotów wrzeciona oraz ustawieniu przełącznika sprzęgła na wartość maksymalną (ta pozycja przełącznika jest oznaczona przeważnie symbolem wiertła). Istotnym ograniczeniem użycia tych narządzi jest, towarzyszące zwłaszcza wierceniu, szybkie wyczerpywanie się akumulatora. Wśród wiertarek stałych wyróżnia się: – stołowe, – słupowe, – kadłubowe, – promieniowe, – rewolwerowe, – wielowrzecionowe, – do głębokich otworów, – współrzędnościowe, – wiertarskie centra obróbcze. Wielkość przedmiotu, który można obrabiać przy zastosowaniu każdej z wymienionych obrabiarek, zależy od ich przestrzeni roboczej (czyli wymiarów stołu oraz odległości pomiędzy czołem wrzeciona a powierzchnią stołu, pomniejszonej o długość narzędzia) oraz nośności stołu. Długość wykonywanych otworów uzależniona jest od wielkości skoku roboczego wrzeciona, natomiast średnica wierconych otworów – od mocy napędu obrabiarki. Do napędu wiertarek stałych stosuje się wyłącznie energięelektryczną. Rys. 6. Wiertarka stołowa: a) widok, b) przekrój: 1 – silnik elektryczny, 2 – wrzeciono, 3 – korpus, 4 – podstawa, 5 – słup, 6 – dźwignia mechanizmu opuszczania wrzeciona, 7 – zacisk blokujący obrót korpusu względem podstawy, 8 – przekładnia pasowa, 9 – gniazdo wrzeciona [1, 5]. Wiertarki stołowe przeznaczone są do ustawienia na stole warsztatowym. Służą do wiercenia otworów o średnicy 15≤d mm w małych przedmiotach. Wysokość przestrzeni roboczej można regulować poprzez podnoszenie lub opuszczanie korpusu wiertarki na słupie osadzonym w podstawie. Posuw realizowany jest ręcznie. Zmianę prędkości obrotowej wrzeciona uzyskuje się za pomocą przekładni pasowej z kołami stopniowymi lub skrzynki przekładniowej z przekładnią zębatą. a) b) 8 9 „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 13 Wiertarki słupowe ustawiane są bezpośrednio na posadzce hali warsztatowej. Przeznaczone są do wiercenia otworów o średnicy 25≤d mm (w niektórych konstrukcjach 40≤d ), w przedmiotach o małej i średniej wielkości. Wysokość przestrzeni roboczej reguluje się przez podnoszenie lub opuszczanie stołu wiertarki za pomocą przekładni zębatkowej (głowica wiertarki jest osadzona nieruchomo na słupie). Zmianę prędkości obrotowej wrzeciona uzyskuje się za pomocą skrzynki przekładniowej. Posuw w wiertarkach słupowych realizowany jest ręcznie lub (w niektórych typach) mechanicznie. Rys. 7. Wiertarki: a) słupowa, b) kadłubowa: 1 – silnik elektryczny, 2 – skrzynka prędkosci, 3 – dźwignia do ustawiania obrotów, 4 – dźwignia do ustawiania zakresu obrotów (po przeciwnej stronie skrzynki prędkości), 5 – wrzeciennik, 6 – korba mechanizmu podnoszenia wrzeciennika, 7 – pokrętło nastawy posuwu, 8 – dźwignia posuwu ręcznego i mechanicznego, 9 – wrzeciono, 10 – stół, 11 – korba mechanizmu podnoszenia stołu, 12 – kadłub [1] Wiertarki kadłubowe cechuje, w stosunku do słupowych, mocniejsza konstrukcja, między innymi dzięki żeliwnemu kadłubowi. Stół jest podparty podpórką śrubową, co umożliwia obróbkę cięższych przedmiotów. Wiertarki te służą do obróbki przedmiotów o małej i średniej wielkości, umożliwiając wiercenie otworów o średnicy 40≤d mm (w niektórych konstrukcjach 80≤d ). Wysokość przestrzeni roboczej reguluje się przez podnoszenie lub opuszczane stołu wiertarki oraz podnoszenie lub opuszczanie wrzeciennika. Wrzeciennik umożliwia zmianę prędkości obrotowej wrzeciona. Posuw realizowany jest ręcznie lub mechanicznie. Wiertarki promieniowe pozwalają na wykonanie w dużych i ciężkich przedmiotach otworów o średnicy 100≤d mm. Charakterystyczną cechą ich budowy jest zastosowanie ramienia promieniowego (wysięgnika), który ma możliwość obrotu wokół osi słupa i przesuwu w kierunku pionowym. Wrzeciennik wraz z silnikiem głównym obrabiarki może przesuwać się wzdłuż wysięgnika nad całą powierzchnią umieszczonego na stole przedmiotu, który to stół może dodatkowo przesuwać się w kierunki promieniowym względem słupa. a) b) „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 16 Rys. 11. Uchwyty samocentrujące: a) trójszczękowy, b) dwuszczękowy [2] Podczas dokręcania nakrętki kluczem należy zadbać, aby nastąpiło głębokie zazębienie ich uzębień, ponieważ w przeciwnym wypadku zęby przeskakują względem siebie, czemu towarzyszy niszczenie ich krawędzi. Podobny efekt jest skutkiem stosowania kluczy, które są zużyte – poprzez pozorną oszczędność można uszkodzić dość kosztowny element wyposażenia obrabiarki. Należy stosować klucze przystosowane do konkretnej wielkości uchwytu, pokręcając je za pomocą oryginalnych dźwigni, których nie wolno przedłużać. Ponadto przed uruchomieniem napędu wiertarki należy bezwzględnie sprawdzić, czy klucz został wyjęty z gniazda uchwytu. Częstym błędem występującym podczas korzystania z uchwytów samocentrujących jest zbyt słabe ich dokręcenie, czego efektem jest unieruchomienie wiertła w materiale i jego obracanie się w uchwycie. Na powierzchni chwytu wiertła powstają wówczas rysy i zadziory, utrudniające kolejne mocowania wiertła oraz powodujące niewspółosiowość wiertła i wrzeciona. Na skutek drgań uchwyt ulega rozbiciu, pojawiają się luzy zmniejszające jego żywotność, a dokładność wiercenia ulega znacznemu pogorszeniu. Podczas mocowania wierteł należy zadbać również, by nie mocować ich zbyt głęboko, tak, aby szczęki zaciśnięte zostały wyłącznie na chwycie wiertła, nie zaś na części roboczej. Uchwyty szczękowe stosowane są do wierteł o średnicy do 20 mm. Wiertła z chwytem walcowym można mocować również za pomocą tulei zaciskowych. Narzędzia z chwytem stożkowym mocuje się w stożkowym gnieździe wrzeciona wiertarki bezpośrednio (gdy wielkości stożków narzędzia i chwytu są jednakowe), lub za pośrednictwem tulei redukcyjnych, gdy chwyt wiertła ma wymiary mniejsze niż gniazdo wrzeciona. Tuleje redukcyjne można stosować pojedynczo lub je składać. Przed wykonaniem zamocowania współpracujące powierzchnie stożkowe chwytu, gniazda i tulei redukcyjnych powinny zostać staranie oczyszczone. Mocując wiertło wprowadzamy chwyt w otwór wrzeciona tak, aby powierzchnia boczna płetwy znalazła się w świetle szczeliny wykonanej na bocznej powierzchni wrzeciona. Następnie energicznym ruchem ręki w górę wbijamy stożek do gniazda. Dzięki małej zbieżności stożka, narzędzie trzyma się w gnieździe dzięki sile tarcia. Jeżeli wykonujemy mocowanie pośrednie, to znaczy z użyciem tulei redukcyjnych, należy najpierw osadzić wiertło w tulei, a potem wiertło wraz z tuleją w gnieździe wiertarki. Odmocowanie narzędzia polega na wybiciu go przy zastosowaniu stalowego klina, wprowadzonego do szczeliny nad płetwą. Klin pobijamy lekko młotkiem, podtrzymując jednocześnie wiertło, aby wypadając z gniazda nie spadło na powierzchnię stołu lub obrabiany przedmiot. Opisane czynności wykonujemy po ustawieniu wrzeciona na dogodnej wysokości. a) b) „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 17 Rys. 12. Mocowanie wierteł: a) mocowanie wiertła krętego z chwytem stożkowym Morse’a w gnieździe wrzeciona za pomocą tulei redukcyjnej, b) komplet tulei redukcyjnych, c) wybijanie wiertła lub tulei redukcyjnej z gniazda wrzeciona przy użyciu klina, d) mocowanie wiertła z chwytem walcowym z płetwą w tulei zaciskowej: 1 – chwyt wiertła, 2 – tuleja redukcyjna, 3 – wrzeciono [1, s. 5] Mocowanie narzędzi z chwytem stożkowym jest dość kłopotliwe, natomiast ma dwie podstawowe zalety: jest bardzo pewne, gdyż nie zagraża przy jego zastosowaniu obracanie się wiertła względem wrzeciona, oraz sztywne (powierzchnie chwytu i gniazda stykają się na dużej długości), co wpływa dodatnio na dokładność obróbki. Rys. 13. Oprawka szybkomocująca; po lewej stronie w pozycji zaciśniętej, po prawej – zluzowanej: 1 – pierścień przesuwny, 2 – korpus, 3 – tulejka [2] Dzięki zastosowaniu oprawek szybkomocujących, możliwa jest wymiana narzędzi z chwytem stożkowym bez zatrzymywania obrotów wrzeciona. W celu zamocowania narzędzia kolejno: chwytamy ręką zewnętrzny pierścień oprawki i przesuwamy go do góry, chwytamy opadającą tulejkę i wsuwamy do niej narzędzie, unosimy tulejkę i opuszczamy pierścień. Mocowanie przedmiotu Wykonywanie otworów (zwłaszcza o niewielkich średnicach) w przedmiotach ciężkich, dużych i stabilnych nie wymaga ich mocowania. Do wiercenia otworów o małej średnicy wystarczające jest przytrzymanie przedmiotu za pomocą imadła ręcznego. Przedmioty o niewielkich wymiarach podczas wiercenia unieruchamiamy na stole wiertarki za pomocą imadła maszynowego. Do wiercenia otworów pod kątem należy zastosować imadło przechylne. a) b) c) d) „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 18 Rys. 14. Mocowanie małych przedmiotów: a) za pomocą imadła ręcznego, z zastosowaniem podkładki drewnianej chroniącej stół wiertarki, b) za pomocą imadła maszynowego, c) za pomocą imadła maszynowego uniwersalnego pochylnego i obrotowego (oś otworu może nie być równoległa do płaszczyzn szczęk imadła) [2] Przedmioty duże i o nieregularnych kształtach mocuje się na stole przy użyciu podkładek i płytek dociskowych (docisków), unieruchamianych za pomocą specjalnych śrub o kwadratowych łbach, wpuszczonych w teowe kanały stołu. W takie kanały zaopatrzone są stoły wszystkich wiertarek stałych. Wysokość podkładek należy dobrać tak, aby po dociągnięciu śrub dociski były ustawione równolegle do powierzchni stołu. Rys. 15. Mocowanie przedmiotów na stole wiertarki: a) za pomocą podkładek, docisków i śrub, b) mocowanie wałka na podstawie pryzmowej: 1 – docisk, 2 – podkładka, 3 – podstawa pryzmowa [5] W produkcji seryjnej i masowej stosowane są przyrządy wiertarskie. Wyróżniamy wśród nich płyty wiertarskie, mocowane na przedmiocie, oraz skrzynki wiertarskie, wewnątrz których unieruchamia się mniejsze przedmioty. Zastosowanie przyrządów eliminuje konieczność trasowania otworów oraz mocowania przedmiotów. Przyrządy wiertarskie wyposażone są w tulejki wiertarskie o średnicy nieco większej niż średnica wierconego otworu, wykonane z materiału odporniejszego na ścieranie niż sam przyrząd, co wydłuż czas ich eksploatacji. Stosowanie przyrządów wiertarskich znacznie podnosi dokładność wykonania otworów. Rys. 16. Przyrządy wiertarskie: a) skrzynka wiertarska, b) płyta wiertarska, 1 – przedmiot obrabiany, 2 – tulejka wiertarska osadzona w przyrządzie [5] a) b) a) b) a) b) c) „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 23 pewny, ale nie za mocny, tak, aby nie następował wyraźny spadek prędkości obrotowej silnika. W wiertarkach stałych posuw ręczny zadaje się za pomocą dźwigni posuwu ręcznego. Posuw mechaniczny ustawia się za pomocą specjalnego pokrętła. Wielkość posuwu, wyrażoną w mm/obr, dobiera się z tabel znajdujących się w poradnikach, i jest ona również zależna od rodzaju materiału obrabianego, średnicy i materiału wiertła. Wielkość posuwu jest tym większa, im większa jest średnica wierconego otworu. Przebieg wiercenia Środek wierconego otworu powinien zostać wytrasowany i napunktowany. Wokół napunktowanego środka kreśli się za pomocą cyrkla okrąg, o średnicy równej średnicy wierconego otworu, oraz drugi, o średnicy nieco większej. Mniejszy z okręgów punktuje się w kilku miejscach. Następnie wykonuje się wiercenie próbne. Polega ono na wykonaniu wiertłem niewielkiego wgłębienia, o średnicy mniejszej niż średnica wiertła. Jeżeli wgłębienie nie jest współśrodkowe z wytrasowanymi okręgami, należy wyciąć przecinakiem rowek z wgłębieniem, który umożliwi rozpoczęcie wiercenia w innym miejscu, ponownie napunktować środek i powtórzyć wiercenie. Rys. 17. Wiercenie próbne: a) punktowanie wytrasowanego środka otworu, b) trasowanie i punktowanie współśrodkowych okręgów, c) w przypadku, gdy stożkowe wgłębienie, uformowane przez końcówkę wiertła, nie jest współśrodkowe z wytrasowanymi okręgami, nacinamy za pomocą przecinaka rowek (lub rowki), dzięki czemu możliwe się rozpoczęcie wiercenia w innym punkcie [5] Po wykonaniu wiercenia na wymaganą głębokość najpierw wycofujemy obracające się wiertło z otworu i dopiero wtedy wyłączamy napęd wrzeciona wiertarki – postępowanie w odwrotnej kolejności (czyli zatrzymanie wiertła w otworze) grozi jego złamaniem. Podczas wiercenia otworów długich należy co pewien czas wycofywać wiertło, aby umożliwić usunięcie wiórów z otworu. Przykładowo, po zagłębieniu wiertła w materiał wiercimy otwór na głębokość równą czterem średnicom wiertła; wycofujemy wiertło, ponownie wiercimy, zagłębiając wiertło na mniejszej długości niż za pierwszym razem (ponieważ w miarę pogłębiania otworu usuwanie wióra jest coraz bardziej utrudnione), wycofujemy wiertło itd., aż do uzyskania otworu o wymaganej głębokości. Wiercenie otworów o dużych średnicach (powyżej 20 mm) wykonuje się etapami. Dla średnic od 20 do 60 mm, najpierw należy wywiercić otwór o średnicy równej około ½ średnicy nominalnej otworu, a następnie wykonać wiercenie wtórne, czyli powiercanie, wiertłem o średnicy równej średnicy nominalnej otworu. Dla średnic powyżej 60 mm najpierw wykonuje się wiercenie wiertłem o średnicy równej ok. ¼ średnicy nominalnej otworu, następnie o średnicy równej ½ średnicy nominalnej otworu, na zakończenie zaś wiercenie na średnicę wynikającą z dokumentacji technicznej. Dzięki temu zmniejszają się opory skrawania, a ponadto krawędzie otworu o mniejszej średnicy służą do prowadzenia wiertła o większej średnicy, którego pierwsze zetknięcie z materiałem następuje nie na wierzchołku, ale na obydwu krawędziach tnących. Szczegółowe zalecenia dotyczące doboru średnic wierteł zawarte są w poradnikach technicznych. Przy powiercaniu można stosować posuw od 1,2 do 1,6 razy większy od zalecanego dla wiercenia w pełnym materiale. a) b) c) „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 24 Wykonując wiercenie otworów nieprzelotowych, czyli ślepych, ważne jest zachowanie określonej głębokości wiercenia. Wiercąc z posuwem mechanicznym, należy ustawić wyłącznik mechanizmu posuwu na określoną głębokość wiercenia. Wiercąc z posuwem ręcznym ustawiamy w odpowiednim położeniu ogranicznik posuwu ręcznego (o ile wiertarka jest w niego wyposażona), lub umieszczamy na wiertle pierścień oporowy. Ustalając głębokość wiercenia należy pamiętać, że zwymiarowana w dokumentacji głębokość otworu jest to głębokość jego części walcowej i nie wlicza się do niej stożkowego dna otworu, uformowanego przez koniec wiertła. Rys. 18. Wiercenie otworów nieprzelotowych: a) sposób wymiarowania otworów nieprzelotowych, b) ograniczenie posuwu pierścieniem oporowym, ustalonym na wiertle przy pomocy wkręta [2, s. 3] Wiercenie otworów przelotowych wymaga zabezpieczenia stołu, imadła lub uchwytów, aby po przewierceniu materiału nie uszkodzić wiertłem ich powierzchni. Zabezpieczenie może polegać na umieszczeniu pod przedmiotem podkładki z drewna, zastosowaniu stalowych sztabek o odpowiedniej wysokości, podkładanych pod przedmiot, lub takim mocowaniu przedmiotu bezpośrednio na stole, aby wiercone otwory znajdowały się ponad kanałami teowymi stołu. Rys. 19. Szczególne przypadki wiercenia: a) wiercenie w powierzchniach pochyłych zewnętrznych, b) wiercenie w powierzchniach pochyłych wewnętrznych, c) wiercenie otworów niepełnych: wiercenie łączne dwóch przedmiotów i wiecenie z zastosowaniem wkładki pomocniczej [5] Wiercąc otwory przelotowe z posuwem mechanicznym, należy posuw ten wyłączyć w momencie, gdy wierzchołek wiertła osiągnie dolną powierzchnię przedmiotu, i przejść na posuw ręczny. Otwór kończymy z bardzo małym posuwem, aby wiertło, napotykając mały opór stawiany przez cienką warstwę materiału, nie wycisnęło jej i nie rozerwało, ale ją stopniowo zeskrawało. Wiercąc przelotowo stosujemy odpowiedni wybieg narzędzia, aby cała część stożkowa wiertła opuściła materiał. a) c) b) a) b) „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 25 Wiercenie w powierzchniach pochyłych zewnętrznych wymaga wcześniejszego przygotowania takich powierzchni przez sfrezowanie frezem czołowym powierzchni o średnicy nieco większej niż średnica otworu, oraz napunktowanie środka otworu. Z kolei wiercąc w powierzchniach pochyłych wewnętrznych, należy w wewnętrznej przestrzeni pomiędzy ściankami umieścić dopasowany klocek drewniany. Klocek ten zapewni poprawne prowadzenie wiertła, gdy osiągnie ono powierzchnię pochyłą. Bez takiego prowadzenia wierzchołek wiertła ześliźnie się z pochyłej powierzchni, wiertło ulegnie wygięciu i złamaniu. Wiercenie otworów niepełnych wykonujemy zestawiając i mocując razem dwa identyczne przedmioty lub przedmiot i wkładkę z takiego samego materiału. Chłodzenie Podczas wiercenia podaje się do wierconego otworu ciecz chłodzącą (chłodziwo), której zadaniem jest odprowadzenie ciepła, powstającego podczas skrawania. Nadmierny wzrost temperatury prowadzi do odpuszczenia hartowanego wiertła, utraty jego twardości i w efekcie bardzo szybkiego stępienia. Ciecze chłodzące mają ponadto własności smarujące. Dobór cieczy chłodzącej zależy od rodzaju wierconego materiału. Niektóre z cieczy są silnie łatwopalne. Prace wiertarskie z ich użyciem należy wykonywać przy uruchomionych urządzeniach wentylacyjnych i ściśle przestrzegać przepisów ochrony przeciwpożarowej. Tabela 2. Zalecane ciecze chłodzące do wiercenia [3] Materiał obrabiany Ciecz chłodząca Wiercenie na sucho Aluminium Emulsja olejowa, nafta + Brąz Emulsja olejowa + Duraluminium Emulsja olejowa – Miedź Terpentyna – Mosiądz Emulsja olejowa, nafta + Stale stopowe Emulsja olejowa, olej lniany – Stale węglowe Emulsja olejowa, wodny roztwór sody, wodny roztwór mydła – Staliwo Emulsja olejowa – Tworzywa sztuczne – + Żeliwo Emulsja olejowa, nafta + Emulsję olejową sporządza się przez zmieszanie specjalnego oleju wiertniczego z wodą, w proporcji zalecanej przez producenta. Instalacja do chłodzenia składa się z pompki elektrycznej i przewodów. Ciecz jest zasysana ze zbiornika i tłoczona do węża gumowego, prowadzonego wewnątrz węża wykonanego ze spiralnie zwiniętej taśmy stalowej, mocowanego do stołu wiertarki. Dzięki temu położenie końcówki węża można dowolnie regulować i kierować strumień chłodziwa w odpowiednie miejsce – powinna ona spływać po narzędziu na dno wierconego otworu. Następnie chłodziwo spływa do wanny, utworzonej przez obrzeże stołu, skąd przewodami wraca do zbiornika. Przed rozpoczęciem wiercenia należy skontrolować poziom chłodziwa w zbiorniku i uzupełnić ewentualne ubytki. Ponieważ do zbiornika wraz ze spływającą cieczą dostają się wióry, należy go, co kilkadziesiąt godzin pracy opróżnić i oczyścić, a ciecz wymienić. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 28 − wadliwe zamocowanie przedmiotu, powodujące zakleszczenie obracającego się wiertła, np. na skutek przesunięcia lub ugięcia powierzchni przedmiotu, − wadliwe zamocowanie wiertła, umożliwiające unieruchomienie wiertła względem przedmiotu, − wady ukryte materiału, w postaci twardych wtrąceń, najczęściej niemetalicznych. W przypadku złamania wiertła w ten sposób, że jego część wystaje z wierconego otworu, należy pokręcić nią tak, aby nastąpiło złamanie wióra. Wiertło o małej średnicy pokręcamy szczypcami. Ułamaną końcówkę wiertła o większej średnicy pokręcamy przy pomocy klucza, imadła ręcznego lub pokrętła do rozwiertaków, po wcześniejszym nadaniu jej, za pomocą pilnika, kształtu zapewniającego właściwy chwyt. Złamanie wióra powinno umożliwić wyciągnięcie wiertła. Jeżeli wiertło złamało się poniżej czoła otworu, ale niezbyt głęboko, można próbować pokręcić je za pomocą szczypiec okrągłych. Jeśli się to nie uda, należy, o ile to możliwe, przedmiot wraz ze złamanym wiertłem poddać wyżarzaniu w temperaturze powyżej 600°C. Po powolnym ostudzeniu przedmiotu należy rozwiercić złamane wiertło wiertłem o średnicy mniejszej, niż średnica otworu, i usunąć z otworu jego pozostałości. Zasady bezpieczeństwa i higieny pracy podczas wykonywania operacji wiertarskich − Przy wykonywaniu operacji wiertarskich należy posługiwać się wyłącznie sprawnymi technicznie maszynami, urządzeniami i narzędziami; stan techniczny wyposażenia stanowiska powinien być sprawdzony każdorazowo przed rozpoczęciem pracy, − przed rozpoczęciem wiercenia należy zapoznać się z budową i elementami obsługi wiertarki, − przedmiot obrabiany powinien być we właściwy sposób zamocowany, − mocowanie i odmocowanie narzędzia wolno wykonywać jedynie przy zatrzymanym wrzecionie wiertarki – wyjątek stanowią oprawki szybkomocujące i niektóre rodzaje uchwytów samocentrujących, stosowane w wiertarkach ręcznych, − jakość zamocowania przedmiotu i narzędzia należy każdorazowo sprawdzić przed rozpoczęciem wiercenia, − usuwanie wiórów z wierconych otworów wymaga wycofania wiertła i zatrzymania wrzeciona, − do usuwania wiórów należy stosować zmiotkę; nie wolno usuwać ich palcami ani wydmuchiwać, − do łamania i odciągania wiórów wstęgowych należy używać specjalnego haczyka, − czyszczenie stołu wiertarki wolno wykonywać wyłącznie po zatrzymaniu wrzeciona, − nie wolno wyhamowywać obracającego się wrzeciona ręką lub przy użyciu narzędzi, − należy uważnie obserwować przebieg wiercenia; podczas pracy wiertarki nie wolno oddalać się od stanowiska pracy, − nie wolno włączać i wyłączać wiertarki mokrymi rękami, − prace wiertarskie należy prowadzić w ubraniu roboczym i nakryciu głowy, mankiety rękawów powinny być zapięte, − podczas ostrzenia wierteł należy stosować okulary ochronne, − zużyte chłodziwo należy gromadzić w specjalnych pojemnikach celem utylizacji. 4.2.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jaka dokumentacja zawiera informację na temat smarowania wiertarki? 2. Jak ustala się prędkość obrotową wrzeciona? 3. W jaki sposób ustala się posuw? 4. W jaki sposób wierci się otwory długie? 5. W jaki sposób wierci się otwory o średnicy powyżej 20 mm? 6. Jak przebiega wiercenie otworów przelotowych z posuwem mechanicznym? 7. W jaki sposób wierci się otwory w powierzchniach pochyłych? „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 32 4.3. Nawiercanie, pogłębianie i rozwiercanie 4.3.1. Materiał nauczania Nawiercanie Nawiercanie jest operacją wstępną, polegającą na wykonaniu w powierzchni przedmiotu zagłębień, tzw. nakiełków. Nakiełki są stosowane przede wszystkim w operacji toczenia i szlifowania wałków w kłach. Tym niemniej nawiercanie (nazywane również nakiełkowaniem) znajduje również zastosowanie przy wierceniu otworów, zwłaszcza o dużych średnicach i tolerowanym położeniu osi otworów, gdyż nakiełek zapewnia bardzo dobre prowadzenie wiertła, którego zetknięcie z materiałem następuje dzięki niemu na obydwu krawędziach tnących. Rozróżnia się nakiełki zwykłe, chronione i łukowe (oznaczane jako rodzaj, odpowiednio A, B i C). Wymiary nakiełków są znormalizowane i mają osiem zalecanych wielkości nominalnych. Nawiercanie wykonuje się za pomocą nawiertaków. Typowe nawiertaki są wykonywane jako narzędzia dwustronne, zaopatrzone na obu końcach w części robocze przeznaczone do nawiercania nakiełków o różnych wielkościach nominalnych. Środkową część narzędzia stanowi walcowy chwyt, za pomocą którego można zamocować nawiertak w uchwycie samocentrującym wiertarki. Rys. 23. Nawiertaki do nakiełków: a) zwykłych, b) chronionych [4] Pogłębianie Pogłębianie stosowane jest w celu: − wykonania gniazda na łeb śruby, wkręta lub nitu, − usunięcia zadziorów z krawędzi wywierconego otworu i fazowania, − obróbki powierzchni czołowych i obrzeży nadlewów, czyli pogrubień ścianek odlewów wokół otworów. Rys. 24. Przykłady powierzchni pogłębianych [1] Z uwagi na szeroki zakres stosowania, pogłębiacze wytwarzane są w różnych odmianach. Pogłębiacze czołowe stosowane są do wykonywania pogłębień walcowych, np. pod walcowe łby wkrętów lub śrub. Mają one z reguły czop prowadzący, o średnicy równej średnicy pogłębianego otworu, dla utrzymania współosiowości. Za pomocą pogłębiaczy stożkowych wykonuje się pogłębienia pod płaskie lub soczewkowe łby wkrętów albo nitów. Pogłębiacze stożkowe umożliwiają również precyzyjne wykonanie fazowania otworów, np. przeznaczonych do gwintowania. Pogłębiaczom stożkowym nadaje się kąty wierzchołkowe 30°, 45°, 60°, 90° i 120°. Mogą być one zaopatrzone również w czop a) b) „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 33 prowadzący. Wyróżnia się wśród nich narzędzia specjalizowane, w postaci pogłębiaczy pod łby stożkowe wkrętów z gwintem metrycznym i z gwintem calowym, prowadzone w otworze pod gwint. Do usunięcia zadziorów i stępienia ostrych krawędzi można zastosować usuwacze ostrych krawędzi. Są to narzędzia nastawne, dzięki czemu jedno narzędzie pozwala na obrabianie krawędzi otworów o różnych średnicach. Oprócz pogłębiaczy stałych, tj. wykonanych w postaci jednolitej, produkowane są pogłębiacze nasadzane jednostronne i dwustronne. W narzędziach tych część robocza, w postaci pierścienia zaopatrzonego w krawędzie skrawające, jest mocowana na trzpieniu zakończonym chwytem wiertarskim. Rys. 25. Narzędzia do pogłębiania: a) pogłębiacz czołowy, b) pogłębiacz stożkowy, c) pogłębiacz nasadzany jednostronny, d) pogłębiacz nasadzany dwustronny, e) pogłębiacz nożowy do obróbki nadlewów, f) pogłębiacz specjalny kształtowy z ostrzami z węglika spiekanego, g) pogłębiacz do obróbki obrzeży nadlewów, h) pogłębiacz zespolowy, i) usuwacz ostrych krawędzi (widok narzędzia i przykład jego zastosowania) [1, s. 2] Z kolei pogłębiacze zespołowe, o konstrukcji składanej, umożliwiają jednoczesne pogłębianie kilku powierzchni. Osobnej grupy narzędzi używa się do obróbki nadlewów. Dla operacji pogłębiania można zastosować parametry skrawania takie, jak dla powiercania. h) i) a) b) c) d) g) e) f) „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 36 Rozwiercanie otworów walcowych Rozwiercanie stosowane jest w przypadkach, gdy dokładność wykonania i chropowatość otworów zwykłych, uzyskanych za pomocą wiercenia, jest niewystarczająca. Z sytuacją taką mamy do czynienia najczęściej w przypadku otworów pasowanych pod kołki walcowe oraz otworów przeznaczonych do współpracy w połączeniach ruchowych – obrotowych i przesuwnych. Rys. 29. Zabiegi technologiczne, składające się na operację wykonania otworu walcowego dokładnego: 1 – wiercenie otworu wiertłem krętym, 2 – rozwiercanie zgrubne rozwiertakiem zdzierakiem, 3 – rozwiercanie wykańczające rozwiertakiem wykańczakiem [1] Do obróbki otworów średnio dokładnych (w klasie IT 11) stosowane jest jednokrotne rozwiercanie wykańczające za pomocą rozwiertaka zdzieraka. Do obróbki otworów dokładnych (w klasach IT 6 ÷ IT 10) wykonuje się rozwiercanie dwukrotnie: zgrubne za pomocą zdzieraka, oraz wykańczające za pomocą wykańczaka. W przypadku otworów przeznaczonych do rozwiercania należy przyjąć odpowiednie naddatki na tę operację technologiczną. Można w tym celu posłużyć się wartościami orientacyjnymi, ale bardziej wskazane jest zaplanowanie procesu technologicznego według szczegółowych tabel, zamieszczonych w poradnikach. Tabela 4. Orientacyjne wartości naddatków na rozwiercanie otworów walcowych [1] Rozwiercanie zgrubne Średnica rozwiertaka d [mm] do 20 20÷35 35÷45 45÷50 50÷60 60÷70 70÷80 Naddatek obróbkowy na średnicę [mm] 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Rozwiercanie wykańczające Średnica rozwiertaka d [mm] do 5 5÷10 10÷15 15÷30 30÷50 50÷60 60÷80 Naddatek obróbkowy na średnicę [mm] 0,14 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,50 Wykonując rozwiercanie maszynowe kierujemy się takimi samymi zaleceniami dotyczącymi mocowania przedmiotu, jak podczas wiercenia. W przypadku rozwiercania szczególnie istotna jest sztywność i dokładność obrabiarki oraz sposób prowadzenia rozwiertaka. Najlepsze efekty uzyskuje się przy zastosowaniu specjalnych przyrządów, zapewniających prowadzenie rozwiertaka w tulejce wiertarskiej. Podczas rozwiercania stosuje się również ciecze chłodzące. Doboru parametrów skrawania dokonujemy w oparciu o tabele lub posługując się wzorami, podanymi w literaturze. Obowiązuje przy tym ogólna zasada, że dokładniejsze rozwiercanie wymaga zastosowania mniejszych prędkości skrawania i posuwów. Wartość posuwu ma przy tym decydujący wpływ na wielkość chropowatości powierzchni. Rozwiercanie ręczne otworów wykonanych w małych i lekkich przedmiotach wymaga ich sztywnego zamocowania w imadle. Przedmioty ciężki i stabilne nie wymagają mocowania, ponieważ siły występujące podczas rozwiercania ręcznego są niewielkie. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 37 Rys. 30. Etapy rozwiercania ręcznego: a) sprawdzenie ustawienia narzędzia, b) obróbka [4] Przygotowanie narzędzia polega na nałożeniu pokrętki na kwadratowe zakończenie chwytu rozwiertaka. Po wprowadzeniu rozwiertaka do otworu należy sprawdzić jego prostopadłość do powierzchni za pomocą kątownika. Rozwiertak należy pokręcać równomiernie w prawo, wywierając lekki i równomierny nacisk na oba ramiona pokrętki. Nie należy obracać rozwiertaka w stronę przeciwną, niż kierunek skrawania. Lekkie cofnięcie rozwiertaka jest dopuszczalne tylko wówczas, gdy nastąpi zakleszczenie narzędzia w otworze. Podczas rozwiercania ręcznego rozwiertak należy smarować dziesięcioprocentową emulsją oleju wiertarskiego. Rozwiercanie powierzchni stożkowych Rozwiercanie otworów stożkowych o małej zbieżności (1:50 i 1:100) wykonuje się przy użyciu jednego rozwiertaka (wykańczaka o ostrzach prostych), wiercąc uprzednio otwór o średnicy równej najmniejszej średnicy otworu stożkowego. Rys. 31. Rozwiercanie ręczne otworów stożkowych o małej zbieżności [4] Rozwiercanie otworów stożkowych o dużej zbieżności wykonuje się, jak wcześniej wspomniano, kolejno za pomocą trzech rozwiertaków, wiercąc uprzednio przy użyciu kilku wierteł otwór o stopniowanej średnicy, tak, aby możliwie zmniejszyć ilość materiału zdejmowanego w trakcie operacji rozwiercania. Otwór przelotowy wiercimy na średnicę równą najmniejszej średnicy otworu stożkowego, natomiast długość i średnicę kolejnych wierceń określamy biorąc pod uwagę: średnicę rozwiercanego otworu, grubość materiału i zbieżność powierzchni stożkowej. Ponieważ średnica nominalna rozwiertaków stożkowych określana jest w pewnej odległości od końca ich końca (przykładowo, dla rozwiertaka o zbieżności 1:50 i średnicy nominalnej 25 mm odległość ta wynosi 15 mm), mocując przedmiot do rozwiercania należy przewidzieć stosowną przestrzeń na wybieg narzędzia. a) b)