Technologiczne Przygotowanie Produkcji
Kołek pełny i ścięty.

Ustalenie przedmiotu. Część 1. Bazowanie na otworze

Oprzyrządowanie technologiczne ma istotny wpływ na dokładność obróbki przedmiotu na obrabiarce. Ustalenie i zamocowanie przedmiotu to czynności obecne w każdej operacji technologicznej. Poruszone tu zagadnienie zaliczane są do trudniejszych ze względu na konieczność indywidualnego podejścia do każdej operacji. Ustalenie przedmiotu obrabianego, zamocowanie, w tym m.in. dobór baz obróbkowych to zagadnienie wieloczynnikowe. O poziomie trudności niech świadczy fakt, że trudno o dedykowane moduły czy programy CAD w zakresie projektowania oprzyrządowania technologicznego.

Ustalenie przedmiotu, zwane inaczej bazowaniem stykowym [Porembski 1976] to nadanie określonego położenia przedmiotu obrabianego na kierunkach mających znaczenie w procesie obróbki. Określone bazy stykowe przedmiotu stykają się z odpowiednimi elementami ustalającymi czy to przyrządu, czy to obrabiarki.

Z reguły przedmiotowi nie odbiera się wszystkich stopni swobody, tylko te, których odebranie jest konieczne do przeprowadzenia danej obróbki.

Ustalenie przedmiotu, czyli zetknięcie jego powierzchni bazowych z elementami oporowymi oprzyrządowania technologicznego nazywa się ustawieniem przedmiotu w przyrządzie [Porembski1976]. W przedmiocie obrabianym wyróżnia się następujące rodzaje powierzchni:

  • bazy stykowe (powierzchnie ustalające),
  • powierzchnie oporowe,
  • powierzchnie zamocowania,

W oprzyrządowaniu technologicznym wyróżnia się elementy ustalające, oporowe oraz zamocowania.

Baza stykowa zaliczana jest do baz obróbkowych, czyli bazy technologicznej zdefiniowanej w procesie technologicznym dla przedmiotu obrabianego w celu określenia w przedmiocie danej powierzchni przy jej obróbce.

W przypadku stykowej bazy obróbkowej przedmiot obrabiany zostaje właściwie usytuowany w oprzyrządowaniu bez konieczności regulowania i weryfikacji poprawności jego położenia.

Baza stykowa, która po ustaleniu przedmiotu nie zmienia swojego położenia w istotnym kierunku ze względu na obróbkę przedmiotu nazywa się bazą stykową główną.


Otwory walcowe w przedmiocie obrabianym są stosowane do jego ustalania jako bazy stykowe główne lub bazy stykowe pomocnicze. Gdy otwór walcowy w przedmiocie obrabianym ma stanowić bazę stykową główną to element ustalający (np. kołek ustalający) powinien odbierać 4 stopnie swobody.

Bardzo często spotykanym rozwiązaniem (rys.2) jest przypadek kiedy płaszczyzna przedmiotu obrabianego stanowi główną bazę stykową, a otwór walcowy jest bazą stykową pomocniczą. W tym rozwiązaniu element ustalający powinien odbierać 1 lub 2 stopnie swobody.

Na rys.1 przedstawiono wybrane konstrukcje kołków ustalających.

Wybrane przykłady kołków ustalających [Porembski 1976]

Rys.1 Wybrane przykłady kołków ustalających [Porembski 1976]

Pasowanie otworu i części walcowej kołka ustalającego podano na rys.1 i określono je jako H7/p6. Powierzchnie ustalające kołka powinny mieć chropowatość Ra1,25 (współcześnie wykonuje się Ra0,8). Kołki wykonywane są ze stali i hartowane do 50 HRC.


Na rys.2 przedstawiono rozwiązanie przytoczone powyżej, w którym dokładność ustalenia na kołku ustalającym zależy od:

  • wartości luzu między powierzchnią otworu walcowego a powierzchnią elementu ustalającego,
  • odchyłki prostopadłości osi otworu względem głównej bazy stykowej.

Ustalenie przedmiotu na płaszczyźnie i otworze walcowym. Szkic poglądowy [Porembski 1976]

Rys.2 Ustalenie przedmiotu na płaszczyźnie i otworze walcowym. Szkic poglądowy [Porembski 1976]

Poniższy wzór (na podstawie rys.2) stanowi największy błąd ustalenia przedmiotu ε :

Równanie 1. Największy błąd ustalenia przedmiotu.

Równanie 1. Największy błąd ustalenia przedmiotu.

Dla bardzo małych kątów β i jednocześnie niskich kołków ustalających wcześniejszy wzór można zapisać następująco:

Największy błąd ustalenia przedmiotu.

Równanie 2. Największy błąd ustalenia przedmiotu.

gdzie λ to luz minimalny wyrażony wzorem:

Luz minimalny.

Równanie 3. Luz minimalny.

Przyjmując wartość odcinka MN jako (równanie 4):

Wartość długości odcinka MN z rys.2.

Równanie 4. Wartość długości odcinka MN z rys.2.

W przybliżeniu wysokość kołka ustalającego wynosi (równanie 5):

Wysokość kołka ustalającego dla rys.2

Równanie 6. Wysokość kołka ustalającego dla rys.2

Kołki ustalające są dostępne handlowo lub projektowane i wykonywane na zamówienie.


 

Wyróżnia się kołki ustalające pełne (1 i 4 od lewej na rys.1) oraz ścięte (2 i 3 na rys.1). Kołki pełne współpracują z powierzchniami ustalającymi (otworami walcowymi) przedmiotu obrabianego całą swoją powierzchnią walcową. Kołek ścięty wyłącznie fragmentem powierzchni walcowych. Para kołek pełny i kołek ścięty wraz z płaszczyzną jako główną bazą stykową umożliwiają kątowe ustalenie przedmiotu w uchwycie obróbkowym. Na rys.3 pokazano poglądowo współpracę kołka pełnego i ściętego. Nie pokazano elementów ustalających głównej bazy stykowej (płaszczyzny przedmiotu). W tym przypadku kołek ścięty odbiera tylko 1 stopień swobody, kołek pełny 2 stopnie swobody, a płaszczyzna 3.

Para ustalająca - kołek pełny i kołek ścięty.

Rys.3 Ustalenie z wykorzystaniem pary kołków pełnego i ściętego [Porembski 1976, Dobrzański 1956].

Rozstawienie wzajemne otworów L ma określoną tolerancję symetryczną.

Na rys. 4 i 5 przedstawiono zdjęcia EMM (Elastycznego Modułu Montażowego), wykorzystywanego w Zakładzie Automatyzacji Obrabiarek i Obróbki Skrawaniem ITW WIP PW). Na zdjęcia EMM pokazany jest fragmentarycznie. Pokazano bazowanie palet w przestrzeni montażowej – właśnie z wykorzystaniem powierzchni jako bazy głównej oraz pary kołka pełnego i ściętego. Usytuowanie kołków pełnego i ściętego zaznaczono za pomocą czerwonych okręgów. Należy zwrócić uwagę na to jak kołek ścięty jest ustawiony względem pełnego – kołek ścięty działa na kierunku prostopadłym do prostej łączącej kołki.

Ogólny rzut na stanowisko montażowe w EMM.

Rys.4 Ogólny rzut na stanowisko montażowe w EMM.

Zbliżenie na zastosowane ustalenie palety na stanowisku montażowym.

Rys.5 Zbliżenie na zastosowane ustalenie palety na stanowisku montażowym.

Źródła
  • Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
  • Feld M., Uchwyty obróbkowe, WNT 2002
  • Kapiński S., Skawiński P., Sobieszczański, Sobolewski J.Z., Projektowanie technologii maszyn, OWPW2002
  • Puff T., Technologia budowy maszyn, PWN 1985
  • Porembski J., Przyrządy i uchwyty obróbkowe. Podstawy teoretyczne i zasady projektowania, OWPW 1976
  • Notatki własne autora.
  • Dobrzański T., Przyrządy i uchwyty obróbkowe. Poradnik konstruktora, PWT 1956
  • Materiały własne autora.

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 *