Technologiczne Przygotowanie Produkcji
Ustalenie i zamocowanie przedmiotu na obrabiarce HASS.

Ustalenie i zamocowanie przedmiotu na frezarce 4/5 (1)


UOPN – Układ Obrabiarka Przedmiot Narzędzie co prawda nie pojawia się słowo oprzyrządowanie czy uchwyt, lecz oprzyrządowanie technologiczne, do którego zalicza się uchwyt obróbkowy odgrywa bardzo istotną rolę. Oprzyrządowanie technologiczne można zaliczać do obrabiarki lecz jednak nie stanowi jej integralnej części. Niniejszy wpis stanowi pierwsze podjęcie zagadnienia, które w obszarze technologicznego przygotowania produkcji odgrywa bardzo istotną rolę.

Rowki teowe

Uchwyty frezarskie instalowane są na stole frezarskim, który wykonuje ruchy posuwowe lub pozostaje w spoczynku. Klasyczna konstrukcja stołu zawiera tzw. rowki teowe (ilustracja 1).

Rowki teowe - poglądowo.

Ilustracja 1. Rowki teowe – poglądowo (wymiary)

Z reguły jeden z rowków była bardzo dokładnie wykonany (ilustracja 1) i służy on do ustalenia oprzyrządowania technologicznego. W tym stosowane są tzw. kamienie ustalające, które umieszczone w rowku głównej płyty uchwytu i montuje wkrętem. Kamienie ustalające występują w różnych odmianach (różne konstrukcje) od dedykowanych systemów modułowych po klasyczne. Wykonywane są ze stali narzędziowej N9 i hartowane. Szerokość rowka dla ustalenia tolerowana H8, a do montażu H12.

W tabeli 1 przedstawiono wymiary rowków teowych na podstawie DIN 650 (1989-10)

Tabela 1. Rowki teowe - DIN 650 (1989-10)

szerokość b:81012141822283642
odchyłki dla b:-0,3/-0,5-0,3/-0,6-0,4/-0,7
a14,51619233037465668
odchyłki dla a:1,5/0+2/0+3/0+4/0
c77891216202532
odchyłki dla c:+1/0+2/0+3/0
h max:182125283645567185
h min:151720233038486174

Wykorzystanie tego sposobu jest jednak częściowo ograniczone. Rozmiary i rozstawy rowków teowych są różne i trudno jest przyjąć, iż są wystarczająco często powtarzalne. W przypadku np. imadeł można dokonywać wymiany kamieni ustalających i dopasowywać do konkretnego stołu konkretnej obrabiarki, ale ponowny montaż wcześniej stosowanego kamienia (ponowne wykorzystanie imadła na innym stole) nie zapewnia tego samego ustalenia, tej samej dokładności, a zatem może mieć inny wpływ na dokładność obróbki. Kamienie ustalające wystają i narażone są na uszkodzenia.

Na ilustracji 2 przedstawiono przykład montażu imadła na stole z krzyżującymi się rowkami teowymi.

Ustalenie i zamocowanie przedmiotu na obrabiarce. Rowki teowe, krzyżowe.

Ilustracja 2. Przykład montażu imadła na stole z krzyżującymi się rowkami teowymi.

Istnieje rozwiązanie polegające na ustalaniu uchwytu z wykorzystaniem tzw. czopów ustalających. Dwa czopy powinny stanowić wyposażenie obrabiarki. Ich wykorzystanie należy wykorzystać w konstrukcji uchwytu. Możliwe powinno być wykorzystywanie tulei dopasowywanych do uchwytu oraz czopów. Rozwiązanie to jednak wymaga by otwory były zabezpieczane przed zanieczyszczeniami, m.in. wiórami. Zaletą tego rozwiązania jest skalowalność i możliwość wykorzystania na różnego rodzaju stołach i obrabiarkach bez konieczności modyfikacji. Uchwyt jest montowany do stołu za pomocą łap dociskowych (ilustracja 2, 3, 4).

Ustalenie i zamocowanie przedmiotu na obrabiarce. Rowki teowe.

Ilustracja 3. Przykład montażu imadła na stole z rowkami teowymi za pomocą łap dociskowych.

Przykład montażu imadła na stole z rowkami teowymi za pomocą łap dociskowych.

Ilustracja 4. Przykład montażu imadła na stole z rowkami teowymi za pomocą łap dociskowych.

Współczesne możliwości frezarskich centrów CNC pozwalają na ścisłe określenie położenia przedmiotu w przestrzeni obróbkowej i odpowiednie zmodyfikowanie programu obróbkowego. Można nawet przyjąć tezę, iż powtarzalne ustalenie i zamocowanie przedmiotu na obrabiarce nie jest już takie konieczne.

Takie założenie jest oczywiście na wyrost i choć w ujęciu dokładnościowym możliwa jest lepsza korekcja programu obróbkowego to trzeba pamiętać, że każdorazowe bardzo dokładne określanie położenia przedmiotu na obrabiarce wymaga czasu, czasu, którego raczej chcemy skracać niż wydłużać. W produkcji seryjnej powtarzalność ustalenia i zamocowania przedmiotu jest pożądana i wydaje się wymagań bezdyskusyjnym.

Uchwyty składane

W czasach produkcji masowej konstruowania specjalnego i specjalistycznego oprzyrządowania technologicznego było ekonomicznie uzasadnione (skala produkcji: masowa, wielkoseryjna). Nadal wszędzie tam gdzie tego typu produkcja istnieje (głównie przemysł samochodowy) takie podejście zachowuje swoją ważność. Projektowanie oprzyrządowania technologicznego również wymaga czasu, a w dodatku zasady obowiązujące w tym obszarze z racji swojego charakteru są trudno implementowane w programy i systemy CAD.

Produkcja jednostkowa, małoseryjna uzasadnia z kolei stosowanie rozwiązań elastycznych – uchwytów składanych. Uchwyty specjalizowane, które stanowią zmodyfikowane rozwiązania standardowe, handlowo dostępne również w tym zakresie są rozsądnym rozwiązaniem.

Zalety uchwytów składanych:

  • krótki czas montażu,
  • ograniczenie powierzchni magazynowej przeznaczonej na oprzyrządowanie technologiczne,
  • ułatwione działania serwisowe,
  • wykorzystanie do projektowania oprzyrządowania specjalnego.

Uchwyty składane charakteryzują się dokładnie rozstawionymi otworami (siatka), które są stosowane do ustalania i zamocowania przedmiotów obrabianych (ilustracje 5 i 6, 7).

Uchwyty składane - komponenty.

Ilustracja 5. Uchwyty składane – przykład komponentów.

Uchwyty składane - komponenty.

Ilustracja 6. Uchwyty składane – przykład komponentów mocujących.

Uchwyty składane - komponenty. i podstawa.

Ilustracja 7. Uchwyty składane – przykład komponentów mocujących, w tym podstawy.

Uchwyty składane są m.in. wykonywane ze stali stopowych (np. chromowo-niklowej o zawartości C 12%, Ni 3% i Cr 1%). Stal taka cechuje się dobrą podatnością na kucie, dobrą skrawalnością oraz równomiernym rozmieszczeniem warstwy węgla po nawęglaniu. Uzyskane twardości powierzchni rzędu 60 do 60 HRC nadają bardzo dużą trwałość. Obecnie jednak wprowadzane są elementy (np. blok w kategorii podstawy – ilustracje 7 i 8) wykonane z odlewów mineralnych, które mają mniejszą masę, korzystniejszy współczynnik tłumienia drgań oraz mniejszą podatność na odkształcenia termiczne.

W ujęciu dokładności geometrycznej komponenty muszą być wykonywane z podwyższoną dokładnością geometryczną, zarówno wymiarową jak i chropowatości powierzchni. Założenie składania zestawów w zależności od potrzeb to zapewnienie określonych i powtarzalnych pasowań współpracujących komponentów. Tolerancja rozstawu otworów i rowków wynosi 0,02 mm, a powierzchnie ustalające są wykonywane w 6 i 7 klasie dokładności.

Na ilustracji 8 przedstawiono podział na grupy elementów wykorzystywanych do montażu uchwytów składanych.

Uchwyty składane - podział.

Ilustracja 8. Podział elementów uchwytów składanych na grupy.

Na ilustracji 7 (Kipp Polska Sp. z o.o.) pokazany jest przykład bloku (graniastosłupa) stanowiącego jedną z odmian podstaw uchwytów składanych.

Systemy paletowe

Systemy paletowe w dobie automatyzacji stanowisk obróbkowych stanowią najlepsze rozwiązanie, nie tylko w ujęciu produkcji seryjnej ale i jednostkowej. Zastosowanie magazyny palet, manipulatora lub robota przemysłowego do obsługi palet oraz możliwości uchwytów składanych stanowi skuteczne rozwiązanie technologiczne. Niektóre firmy obrabiarkowe (np. GF Machining Solutions) oferują obrabiarki, w których stół z rowkami teowymi stanowi opcję, a wyposażeniem standardowym jest złącze pod systemy paletowe (ilustracja 9).

Ustalenie i zamocowanie przedmiotu - system paletowy w obrabiarce.

Ilustracja 9. Przykład zastąpienia stołu z rowkami teowymi przez złącze pod system paletowy (GF Machining Solutions).

Rozwiązań konstrukcyjnych w zakresie magazynów palet jest bardzo wiele i przede wszystkim uzależnione są od potrzeb klienta. Funkcjonują „standardowe” rozwiązania umożliwiające łatwiejsze wdrożenie oraz wiele konstrukcji specjalnych. Na ilustracji 10 zaprezentowano przykład rozwiązania bardziej typowego.

Ustalenie i zamocowanie przedmiotu - magazyn palet.

Ilustracja 10. Przykład kołowego magazynu palet.

Zagadnienie oprzyrządowania technologicznego na przestrzeni ostatniego dwudziestolecia doznało istotnej ewolucji, podobnie jak charakter produkcji, rozwój technik wytwarzania oraz postęp w dziedzinie materiałów.

Współczesnym wyzwaniem dla oprzyrządowania technologicznego jest obróbka na 5-osiowych centrach frezarskich CNC. Za cel postawiono jak najlepszy dostęp do powierzchni obrabianych dla narzędzi. Na ilustracji 11 przedstawiono przykład obróbki 5-osiowej i wykorzystanym ustaleniu i zamocowaniu przedmiotu obrabianego.

Ustalenie i zamocowanie przedmiotu - obróbka 5-osiowa.

Ilustracja 11. Ustalenie i zamocowanie przedmiotu – obróbka 5-osiowa (przepraszam za niezbyt dobrą jakość zdjęcia).

c.d.n.

Źródła
  • [Puff1985] Puff T., Technologia budowy maszyn, PWN 1985
  • [Feld2000] Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
  • [Feld2002] Feld M., Uchwyty obróbkowe, WNT 2002
  • Potrykus J., Poradnik mechanika, REA 2009
  • Notatki własne autora 1993-1998.

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 *