Dokumentacja konstrukcyjna stanowi zapis i opis danego produktu, w tym także części. Dokumentacja ta odnosi się bardziej do kwestii użytkowych niż technologicznych związanych z wytworzeniem opisywanej części.

Dokumentacja technologiczna opisuje jak ma być wykonany dany produkt. Zawiera szczegółowy opis kolejnych operacji technologicznych. Zanim jednak powstanie dokumentacja technologiczna opisująca proces technologiczny konieczne jest określenie wymagań jakościowych decydujących o doborze technik wytwarzania.

Opracowanie procesu technologicznego wymaga opracowania szczegółowo każdej operacji technologicznej:

• ustalenia i zamocowania przedmiotu,
• doboru narzędzi,
• doboru parametrów obróbkowych.

Czym jest ustalenie przedmiotu obrabianego? Ustalenie przedmiotu obrabianego (przygotówki) na stanowisku obróbkowym definiuje się jako nadanie mu jednoznacznego położenia względem elementów obrabiarki, narzędzia, a także w niektórych przypadkach względem ruchu roboczego narzędzia.

Współczesne rozwiązania informatyczne CAM/CAPP/ERP/PLM i pokrewne oferują różnego rodzaju programy i systemy, które pozwalają globalnie zarządzać procesami produkcyjnymi. W konsekwencji zasady zapisu dokumentacji technologicznej są zróżnicowane.

Ustalenie i zamocowanie przedmiotu obrabianego wymaga określenia baz obróbkowych. Ustalenie przedmiotu obrabianego to nadanie mu jednoznacznego położenia względem obrabiarki, narzędzia lub/i ruchu roboczego narzędzia [Puff1985]. Zamocowanie to przyłożenie stosownej siły by zablokować możliwość poruszania się przedmiotu w trakcie obróbki. Nie w każdej obróbce stosuje się zamocowanie. Ustalenie przedmiotu oznacza pozbawienie jednego, kilku lub wszystkich stopni swobody. Na rys.1 przedstawiono poglądowo zagadnienie stopni swobody. Sześcian reprezentuje przedmiot obrabiany. Istnieje 6 stopni swobody:

Rys 1. Sześć stopni swobody.

• przesuw wzdłuż osi X w obu kierunkach,
• przesuw wzdłuż osi Y w obu kierunkach,
• przesuw wzdłuż osi Z w obu kierunkach,
• obrót wokół osi X,
• obrót wokół osi Y,
• obrót wokół osi Z.

By pozbawić przedmiot jednego lub kilku, także wszystkich 6 stopni swobody należy przedmiot docisnąć do właściwych punktów oporowych obrabiarki lub uchwytu obróbkowego.

Przykłady odebrania stopni swobody

Powierzchnia odbiera aż 3 stopnie swobody (przesuw w jednej z osi, prostopadłej do powierzchni, oraz obrót przedmiotu w wokół pozostałych dwóch osi). Krótki kołek ustalający odbiera 2 stopnie swobody. Kołek ustalający odbiera aż 4 stopnie swobody (dodatkowo odbiera możliwość obrotu w osiach prostopadłych do osi głównej kołka).

Pryzma odbiera przedmiotowi cylindrycznemu (np. wałkowi) 4 stopnie swobody (przesuw w kierunku prostopadłym do osi wałka i pryzmy, przesuw w kierunku prostopadłym do podstawy pryzmy, obrót wokół osi prostopadłej do podstawy pryzmy, obrót wokół osi prostopadłej do osi wałka i pryzmy, równoległej do podstawy pryzmy).

Ustalenie przedmiotu musi być właściwe, gdyż ma bardzo istotny wpływ na dokładność obróbki. Nie można dopuścić do tzw. przestalenia przedmiotu obrabianego, czyli odebrania więcej niż 6 stopni swobody. Jeden stopień swobody powinien być odbierany przez jeden układ punktów oporowych.

Różne operacje technologiczne wymagają odebrania różnej liczby stopni swobody [Puff1985], np. obróbka rowka w płytce równoległego do jednego z jej boków wymaga odebrania 5 stopni swobody. Przykładem konieczności odebrania wszystkich 6 stopni swobody jest operacja wiercenia.

Powierzchnie ustalające

Związane są z obrabiarką lub/i oprzyrządowaniem technologicznym, w tym uchwytem obróbkowym. Zetknięcie powierzchni przedmiotu z powierzchniami ustalającymi realizuje ustalenie przedmiotu – nadaje przedmiotowi jednoznaczne, żądane położenie. Główna powierzchnia ustalająca to taka, która odbiera przedmiotowi minimum 3 stopni swobody (płaszczyzna, długa powierzchnia walcowa, powierzchnia stożkowa).

Powierzchnie oporowe

Zetknięcie z takimi powierzchniami przedmiotu obrabianego lub oprzyrządowania technologicznego nadaje przedmiotowi położenie na kierunkach nie będących istotnymi dla wymiarów realizowanych w danej operacji technologicznej.

Powierzchnie zamocowania

To powierzchnie stykające się z elementami mocującymi uchwytu obróbkowego lub oprzyrządowania technologicznego.

Bazy obróbkowe

To powierzchnie, linie lub punkty, względnie zespół powierzchni, linii lub punktów względem których określa się położenie innych powierzchni, linii oraz punktów danego rozpatrywanego przedmiotu lub powierzchni współpracujących innego komponentu (przedmiot, mechanizm, część maszyny) [Puff1985].

Bazy obróbkowe są integralnie powiązane z ustaleniem przedmiotu obrabianego. Na rys.2 przedstawiono schemat podziału baz obróbkowych.

Rys.2 Bazy obróbkowe – schemat.

W tym wpisie skupiono się na bazach obróbkowych, lecz nie można całkowicie pominąć pozostałych rodzajów baz.

Baza konstrukcyjna to powierzchnia, linia lub punkt lub zespół powierzchni, linii lub punktów, określające położenie danej części względem innych części wg założeń konstrukcyjnych. Bazami konstrukcyjnymi mogą być elementy umowne [Puff1985] jak np. osie wałków, czy otworów.

Baza produkcyjna to powierzchnia, linia lub punkt lub zespół powierzchni, linii lub punktów zastosowane w procesie technologicznym, określające położenia powierzchni, punktu lub linii związane z procesami obróbkowymi poszczególnych komponentów jak i całej maszyny/urządzenia.

Baza produkcyjna jest określana mianem właściwej kiedy jest tożsama z bazą konstrukcyjną.

Baza produkcyjna zastępcze jest bazą różną od bazy konstrukcyjnej. Baza produkcyjna zastępcza jest zdefiniowana specjalnie na potrzeby obróbki.

Baza produkcyjna kontrolna – jest przyjmowana do określania położenia danej powierzchni, linii oraz punktu na potrzeby kontroli efektów jakościowych – kontroli technicznej międzyoperacyjnej i ostatecznej.

Baza technologiczna montażowa służy do określania rzeczywistego położenia danej części względem do innych części w montowanym zespole. Baza montażowa różni się od konstrukcyjnej tym, iż jest rzeczywiście istniejącą.

Bardzo często na etapie technologicznego przygotowania produkcji, w tym opracowywania procesu technologicznego konieczne jest obranie baz produkcyjnych, innych niż konstrukcyjnych. Wymusza to przeliczenia łańcuchów wymiarowych w celu wyznaczenia wymiaru technologicznego powstającego w wyniku procesu obróbkowego. Wymiar technologiczny, inny niż konstrukcyjny musi mieć wyznaczoną tolerancję wykonania by uzyskać wymiary zgodne z konstrukcyjnymi.

Bazę obróbkową stanowi powierzchnia, linia lub punkt lub zespół powierzchni, linii lub punktów stanowiących odniesienie dla położenia powierzchni obrabianej w danej, konkretnej, operacji technologicznej. Baza obróbkowa jest integralnie, nierozerwalnie związana z powierzchnią obrabianą poprzez wymiar lub warunek wzajemnego położenia (błędy kształtu i położenia).

Obróbkowa baza stykowa – przedmiot obrabiany styka się bezpośrednio swoją powierzchnią bazy obróbkowej o powierzchnie elementów ustalających obrabiarki lub oprzyrządowania technologicznego. Poniżej na animowanym GIFie (rys.3) przedstawiono poglądowo obróbkową bazę stykową. Przykładowa kostka jest położona na powierzchni stanowiącej główną bazę obróbkową – trzy symbole oznaczające 3. punkty podparcia. Powierzchnia może być zdefiniowana przez 3 punkty. Stąd w uproszczeniu w ten sposób w ramach dokumentacji technologicznej oznacza się powierzchnię.

Rys. 3 Baza obróbkowa stykowa.

Obróbkowa baza nastawcza to powierzchnia, linii lub punkt przedmiotu obrabianego na podstawie, której realizowane jest ustawienie przedmiotu na obrabiarce i kontrola tego ustawienia. Mogą to być linie lub punkty wytrasowane – naniesione na przedmiot obrabiany. Jest to rodzaj bazy ściśle związany z obróbką np. korpusów na poziomych centrach frezarskich CNC. Poniżej na rys.4 pokazano zdjęcie przykładowej bazy nastawczej dla przedmiotu obrabianego.

Rys.4 Przykład bazy obróbkowej nastawczej.

Powierzchnia przedmiotu obrabianego względem, której definiuje się położenie innych powierzchni obrabianych z założeniem, iż sama powierzchnia bazowa może być obrabiana jednocześnie z powierzchniami, do określenia których została wykorzystana (np. frezowanie zespołem frezów). Na rys.5 pokazano przykład dwóch baz obróbkowych (stykowej i sprzężonej). Powierzchnia dolna oparta na powierzchni uchwytu obróbkowego to główna baza stykowa dla powierzchni B (wymiar h). Jednocześnie przy stosowaniu zespołu 3 frezów tarczowych obrabiana jest powierzchnia B, rowek, w tym powierzchnia A. Zdefiniowanie położenia powierzchni A względem powierzchni B poprzez wymiar “a” definiuje powierzchnię B jako sprzężoną bazę obróbkową dla powierzchni A.

Rys. 5 Sprzężona baza obróbkowa.

W przypadku rys.5 w zestawieniu do rys.3 usunięto powierzchnie oporowe oraz oznaczenie siły mocującej. Powtórzenie byłoby błędem technologicznym ze względu na ruch roboczy narzędzia.

Wybory i definiowanie baz obróbkowych nie jest zagadnieniem prostym i wymaga należytej uwagi ze względu na wpływ na dokładność obróbki.

Źródła

• [Puff1985] Puff T., Technologia budowy maszyn, PWN 1985
• [Feld2000] Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
• Notatki własne autora 1993-1998.