Technologiczne Przygotowanie Produkcji
Naddatki obróbkowe - grafika wyróżniająca

Naddatki obróbkowe – rodzaje i dobór

 

Obróbki ubytkowe oznaczają usunięcie objętości materiału półfabrykatu, czasem 60%, nie rzadko ponad 80%. Naddatki obróbkowe są kluczowe i ich wyznaczenie jest niezbędne. Dobór naddatków obróbkowych zawsze była zagadnieniem niełatwym i wymagającym dokładnej analizy. O ile w przypadku ćwiczeń dydaktycznych dobór naddatków obróbkowych wynika z potrzeby kształtowania i doskonalenia samej umiejętności. Doświadczenie przemysłowe odgrywa istotną praktyczną rolę w podjętym temacie. Każdy aspekt technologicznego przygotowania produkcji ma wpływ na kwestie ekonomiczne, które to z kolei stanowią istotne znaczenie dla podtrzymania konkurencyjności na rynku.

Naddatek całkowity to grubość warstwy skrawanej materiału półfabrykatu, którą należy usunąć by otrzymać finalny stan obrabianej części. Naddatek całkowity definiuje całkowitą grubość warstwy usuwanej w ramach całego procesu technologicznego. Wielkość naddatku całkowitego  uzależniona jest od:

  • sumarycznej wartości błędów wymiarowo-kształtowych,
  • wad powierzchniowych,
  • wad podpowierzchniowych.

Powyższe błędy i wady powstają na różnych/wszystkich etapach procesu technologicznego, włączając w to uzyskanie surówki w hucie po kształtowanie półfabrykatu. Minimalna wartość naddatku całkowitego zależy od:

  • wartości błędów,
  • grubości warstw wadliwych,
  • zastosowanych technik wytwarzania,
  • uwarunkowań technologicznych (parametry obróbkowe, warunki środowiskowe).

Na ilustracji 1 przedstawiono poglądowy szkic technologiczny przedmiotu z zaznaczonym kształtem finalnym części oraz naddatkami. Naddatek całkowity stanowi różnicę między wymiarami półfabrykatu i wymiarami części finalnej. Naddatki obróbkowe oznaczono na ilustracji 1.

Ilustracja 1. Naddatki obróbkowe.

Ilustracja 1. Naddatki obróbkowe: Ca, Cb, Cc. Wymiary części Wcz1 i Wcz2. Wymiary półfabrykatu Wpolf1 i Wpolf2.

W przypadku półfabrykatu tolerancja wymiaru stanowi jednocześnie tolerancję wymiaru naddatku całkowitego oraz naddatku dla pierwszej operacji technologicznej.

Tolerancja naddatku dla pierwszej operacji technologicznej jest przyjmowana jako odchyłka w głąb materiału – ujemna dla wymiarów zewnętrznych i dodatnia dla wymiarów wewnętrznych (otworów).

Jakościowe aspekty obróbek: zgrubnej, kształtującej oraz wykańczającej konstytuują istnienie naddatków operacyjnych, które są określane wyłącznie dla jednej operacji technologicznej, a wartość naddatku operacyjnego jest różnicą wartości wymiarów otrzymywanych w wyniku obróbki w dwóch operacjach, z których jedna poprzedza drugą. Na ilustracji 2 pokazano uogólnioną strukturę naddatku całkowitego jednostronnego.

Naddatki obróbkowe - ilustracja 2. Struktura naddatku obróbkowego całkowitego jednostronnego.

Ilustracja 2. Uogólniona struktura naddatku całkowitego jednostronnego.

Na ilustracji 2:

  • Wpolf – wymiar nominalny półfabrykatu;
  • Wzgr – wymiar nominalny dla obróbki zgrubnej;
  • Wksz – wymiar nominalny dla obróbki kształtującej;
  • Wwyk – wymiar nominalny dla obróbki wykańczającej;
  • Twzgr, Twksz, Twwyk – tolerancje wymiarów nominalnych dla obróbek: zgrubnej, kształtującej oraz wykańczającej;
  • gzgr, gksz, gwyk – wartości nominalne grubości warstw skrawanych (naddatki obróbkowe) dla poszczególnych obróbek: zgrubnej, kształtującej i wykańczającej.

Całkowity naddatek obróbkowy dla przedmiotu z ilustracji 2 stanowi sumę algebraiczną wartości nominalnych grubości warstw skrawanych gzgr, gksz i gwyk.

Określenie czy naddatek jest jednostronny (niesymetryczny), czy dwustronny (symetryczny) ma szczególne znaczenie przy przedmiotach symetrycznych obrabianych toczeniem.

W takim przypadku naddatek całkowity przy zadeklarowanym naddatku jednostronnym wynosi jego podwojoną wartość (naddatku jednostronnego). W przypadku naddatku dwustronnego wartość naddatku jednostronnego wynosi jego połowę (naddatku dwustronnego).

Wartość nominalnej grubości warstwy skrawanej (naddatku obróbkowego jednostronnego) można wyznaczyć wykorzystując wzór Kowana:

naddatki_wzor_Kowana

gdzie:

  • T – tolerancja wymiaru dla poprzedzającej obróbki (operacji technologicznej) dla danej powierzchni obrabianej, przy czym wykorzystuje się wyłącznie odchyłkę w głąb nateriału;
  • H – średnia wysokość chropowatości obrabianej powierzchni dla poprzedzającej operacji technologicznej – parametr Rz;
  • W – grubość warstwy uszkodzonej, którą przyjmuje się arbitralnie na podstawie danych tabelarycznych lub własnego doświadczenia (tabela 1);
  • S – wypadkowe przesunięcie, zwichrowanie, skrzywienie osi powiązanych powierzchni przedmiotu obrabianego w poprzedzającej operacji technologicznej;
  • e – błąd ustalenia i zamocowania przedmiotu obrabianego.

Współcześnie analiza uchwytów obróbkowych mająca na ceku wyznaczenie błędów ustalenia i mocowania nie jest przekazywana w stopniu wystarczającym. Konstruowanie i analiza oprzyrządowania technologicznego należy do jednych z najbardziej skomplikowanych zagadnień technologicznego przygotowania produkcji.

Przy wyznaczaniu naddatku dwustronnego (symetrycznego) powyższy wzór przyjmuje postać:

Naddatki obróbkowe - wzór Kowana dla naddatków dwustronnych.

 

Naddatek całkowity dla uzależniony jest przede wszystkim od głębokości warstwy uszkodzonej (np. wtrącenia, zgorzele, pęknięcia) W oraz tolerancji wymiaru półfabrykatu. Należy przyjąć, iż minimalna wartość naddatku obróbkowego powinna być większa od grubości/głębokości warstwy uszkodzonej W.

W przypadku gdy półfabrykat stanowi odkuwka lub odlew wartości naddatków dobrać można z danych normatywnych.  Obecnie (na dzień 02.01.2016) ważne normy odnoszące się w swojej treści do naddatków obróbkowych przedstawiono w tabeli 2.

Normy:
PN-EN 12420:2014-10Miedź i stopy miedzi. OdkuwkiM.in. skład chemiczny, wymagane własności i tolerancje wymiarów odkuwek matrycowanych i odkuwek swobodnie kutych z miedzi i stopów miedzi.
PN-H-94502:1999Pręty i odkuwki stalowe swobodnie kute, wstępnie obrobione mechanicznie. Naddatki i tolerancjeM.in. tablice określające naddatki i odchyłki wymiarowe dla poszczególnych rodzajów odkuwek. Metody obliczania wymiarów dla poszczególnych rodzajów odkuwek, oraz przykłady obliczeń.
PN-EN 10243-1:2002Stalowe odkuwki matrycowane. Tolerancje wymiarów. Część 1: Odkuwki kute na młotach i prasach
PN-EN ISO 8062-3:2009Specyfikacje geometrii wyrobów (GPS) -- Tolerancje wymiarowe i geometryczne wyrobów formowanych -- Część 3: Ogólne tolerancje wymiarowe i geometryczne oraz naddatki na obróbkę skrawaniem odlewów
Liczba operacji technologicznych

Wyznaczenie wskaźnika Ko wymaganego wzrostu dokładności pozwala na określenie orientacyjnej liczby operacji technologicznych, które należy przeprowadzić by efekt jakościowy obróbki (wytworzony produkt końcowy) spełniał założone wymagania – wzór:

Naddatki obróbkowe - liczba koniecznych operacji technologicznych.

gdzie: Tpolf – wartość tolerancji półfabrykatu; T – wartość tolerancji wymiaru maksymalnej średnicy zewnętrznej gotowego przedmiotu.

Znaczenie wartości wskaźnika Ko przedstawiono w tabeli 3.

Tabela 3. Przybliżona liczba operacji.
Ko≤10wystarczy 1 operacja technologiczna
10należy zastosować 2 operacje technologiczne
Ko>50należy stosować 3 operacje technologiczne

Liczba operacji jest orientacyjna. Możliwości technologiczne (środki, techniki, obrabiarki) decydują o realnych możliwościach i rzeczywistej liczbie operacji technologicznych.

Naddatki obróbkowe - ilustracja 3, metoda analityczno-obliczeniowa.

Ilustracja 3. Algorytm określania naddatków metodą analityczno-obliczeniową.

Ilustracja 3 przedstawia postępowanie przy wyznaczaniu naddatków z użyciem metody analityczno-obliczeniowej. Przy wyznaczaniu nominalnej wartości naddatku operacyjnego dla pierwszej operacji należy uwzględnić odpowiednie wielkości T, W, Rz (H), W oraz S (objaśnienie dla wzoru Kowana). Wielkości te uwzględnia się dla każdego etapu obróbki, dla każdej operacji technologicznej.

Stosowane są również normatywy opracowane dla wsparcia technologów przy opracowywaniu procesów technologicznych. Mają one przede wszystkim znaczenie pomocnicze, choć niewątpliwie ich literalne stosowanie nie jest błędem. Aspekt pomocniczy wynika z realiów przemysłowych, w tym stawianych wymagań kosztowych, posiadanego doświadczenia, uwarunkowań środków technicznych obróbki.

Jednym z ośrodków zajmujących się tego typu normatywami jest Instytut Zaawansowanych Technik Wytwarzania w Krakowie (dawniej Instytut Obróbki Skrawaniem).

Naddatki obróbkowe – ich wyznaczenie nie jest zagadnieniem prostym. Wymaga dokładnej analizy i znajomości możliwości technologicznych posiadanych środków technicznych obróbki (obrabiarki, maszyny technologiczne).

Źródła:
  • Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
  • Puff T., Technologia budowy maszyn, WNT 1985
  • Kapiński S., Skawiński P., Sobieszczański J., Sobolewski J.Z., Projektowanie technologii maszyn, OWPW 2002

About author

morek

Rocznik 1973. W 1993 skończyłem Technikum Elektryczne Nr 1. W 1998 roku Wydział Mechaniczny Technologiczny i Automatyzacji (obecnie WIP) PW. 1997-2000 konstruktor narzędzi skrawających w F.W.P. VIS S.A. 2004 - doktorat z technologii kół zębatych. Technologie wytwarzania i procesy technologiczne to moja pasja.

Related Articles

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

YouTube

Kategorie

Nadchodzące wydarzenia

  1. Maintenance

    Październik 18 - Październik 19
  2. EUROTOOL

    Listopad 28 - Listopad 30
  3. FASTENER POLAND

    Listopad 28 - Listopad 30