Jakość w technikach wytwarzania

— 9 października 2015

TEWY 2/2015 (2) w.2a, Jakość w technikach wytwarzania 1.48 MB 2067 downloads

...

Download

Jakość w technikach wytwarzania odgrywa zasadniczą rolę w zakresie dokładności i weryfikacji efektów obróbki (kontrola techniczna). Jednak już na etapie projektowania konstruktor z założenia definiuje potrzebne tolerancje, chropowatości, maksymalne wartości błędów kształtu i położenia oraz pasowania. Technolog winien orientować się jakie efekty jakościowe są charakterystyczne dla poszczególnych technik wytwarzania, w tym jej etapów (zgrubna, kształtująca i wykańczająca).

Jako technolog zawsze stałem i nadal zostaję czasem postawiony przed dylematem – czy model bryłowy 3D jest lepszy od rysunku technologicznego 2D.

Trójwymiarowy model bryłowy pozwala na przestrzenne projektowanie co stanowi niezaprzeczalną zaletę. Możliwość oglądania modelu 3D, tworzenia 3D jest procesem nastawionym na produkt. Jednak model 3D opracowany w systemie CAD ma wadę. Jednoznaczne opisanie tolerancji, chropowatości, błędów kształtu i położenia jest trudne. Rysunek techniczny konstrukcyjny, czy wykonawczy 2D pozwala na jednoznaczne opisanie konstrukcji i przedmiotu obrabianego (detalu).

Tolerancje, odchyłki, błędy kształtu i położenia co do swych wartości zawierają się w określonych klasach dokładności. Norma PN-EN 20286-2:1996 Układ tolerancji i pasowań ISO – Tablice klas tolerancji normalnych oraz odchyłek granicznych otworów i wałków została wycofana i zastąpiona normą PN-EN ISO 286-2:2010 Specyfikacje geometrii wyrobów (GPS) – System kodowania ISO dla tolerancji wymiarów liniowych – Część 2: Tablice klas tolerancji normalnych oraz odchyłek granicznych otworów i wałków.

Norma podaje odchyłki dolne i górne graniczne dla pól tolerancji (EN ISO 286-1).Tablice zawierają wartości wymiarów nominalnych od 3 do 3150 mm. Przewidziano 18 klas dokładności: IT1-IT18, a stosowane są również klasy dokładności IT0, IT01(ISO-286-1).

Na ilustracji 1 przedstawiono układ klas tolerancji IT i ogólne ujęcie zastosowań. W 1993 roku podawano, iż klasy 1, 2, 3 to klasy przeznaczone dla nowych przyrządów pomiarowych.

Ilustracja 1. Klasy dokładności ISO (IT) i ogólne obszary ich zastosowań.

Gdy na rysunku konstrukcyjnym i wykonawczym wymiar nie posiada podanej klasy tolerancji lub jednoznacznie zdefiniowanych odchyłek to oznacza, że jest to wymiar z przypisaną tolerancją warsztatową. Dla ciekawości, przemysł drzewny to dokładność na poziomie IT14-18.

Dwie wielkości wystarczająco charakteryzują aspekt jakości danej obróbki: klasa dokładności osiąganych wymiarów geometrycznych oraz chropowatość powierzchni obrobionej. Poniżej przedstawione zestawienie stanowi ogólne ujęcie i konieczne jest przyjmowanie, iż dla niemal każdej techniki wytwarzania, każdego rodzaju obróbki istnieją szczególne uwarunkowania pozwalające na osiągnięcie lepszej dokładności i bardziej gładkiej powierzchni.

Techniki wytwarzania:	Rodzaj obróbki:	klasa tolerancji IT:	Chropowatość Ra:
pogłębianie	zgrubna	12	20-10
	jednostkowe otwory w odlewach i odkuwach	11-12	20-10
	wykańczająca	10	20-5
wiercenie i powiercanie		11-12	20-5
rozwiercanie	zgrubna	8-9 (10)	6,3
	kształtująca	7-8	1,6-3,2
	wykańczająca	6-7	0,4-0,8
przeciąganie	zgrubna	10-11	5-20
	kształtująca	8	2,5
	wykańczająca	7	0,32-0,63
toczenie wzdłużne	zgrubna	12-16	10-25
	kształtująca	11-12	5-10
	wykańczająca	7-8	1,6-5
toczenie poprzeczne	zgrubne	16	25
	kształtująca	11-14	3,2-6,3
	wykańczająca	10-11	3,5-5
wytaczanie	zgrubna	11-12	10-20
	kształtująca	9-10	5-10
	wykańczająca	6-9	0,63-2,5
szlifowanie zewnętrzne	jednostkowy zabieg	7	1,25-2,5
	wstępna	8-9	2,5
	wykańczająca	7	0,63-1,25
	bardzo dokładna	6	0,32-0,63
szlifowanie wewnętrzne	wstępna	8-9	1,25-2,5
szlifowanie wewnętrzne	wykańczająca	7-8	0,63-1,25
szlifowanie płaszczyzn	jednostkowy zabieg	8-9	1,25-2,5
	wstępna	8-9	2,5
	wykańczająca	8	0,63-1,25
	bardzo dokładna	7	0,63-0,32
docieranie	zewnętrzne	5-6	0,01-0,16
	otworów	6-7	0,01-0,16
	płaszczyzn	5-6	0,01-0,16
frezowanie frezem palcowym	zgrubna	15	25
	kształtująca	7-12	1,6-6,3
	wykańczająca	6	0,32
frezowanie czołowe	zgrubna	11-14	10-20
	kształtująca	9-12	2,5-5
	wykańczająca	7-10	2,5-10
struganie i dłutowanie	zgrubna	12-14	20
	kształtująca	11-12	5-20
	wykańczająca	9-10	2,5-5
nagniatanie (na zimno)	zewnętrzna	6-10	0,08-0,32
	otworów	7-10	0,32-2,5
	płaszczyzn	8-10	1,25-5
polerowanie	zgrubna (zwykła)		0,16-0,32
polerowanie	wykańczające		0,02-0,08
honowanie	płaskie	7	0,1
honowanie	okrągłe	6	0,05
elektroiskrowa (EDM)		5-8	0,1-1,25

Powyżej przedstawiono jedynie wybrane rodzaje technik wytwarzania. Jakość to jednocześnie domyślnie wąski obszar, a jednocześnie zależny od wielu czynników. Przedstawione w powyższej tabeli dane charakteryzują poszczególne techniki w sposób ogólny w podstawowym zakresie ich możliwości.

Chropowatość powierzchni, określana w skrócie jako chropowatość jest cechą powierzchni ciała stałego. Podlega ona optycznemu lub mechanicznie wyczuwalnemu rozpoznaniu jako nierówności powierzchni, niezależne od jej kształtu. Względnie uznaje się, iż chropowatość jest o rząd wielkości mniejsza niż zarys kształtu przedmiotu. Chropowatość dotyczy nierówności o relatywnie małych odległościach wierzchołków. Wartość chropowatości uzależniona jest od rodzaju materiału, a przede wszystkim od rodzaju zastosowanej obróbki (tabela powyżej).

Na rysunku technicznym stosuje się głównie tzw. Parametr Ra (ilustracja 2 i równanie 1), który stanowi średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości, czyli średnią arytmetyczną wartość bezwzględnych odchyleń profilu y od linii średniej m, w przedziale odcinka elementarnego l.

Jakość obróbki - chropowatość, parametr Ra

Ilustracja 2. Ra – parametr chropowatości powierzchni.

Jakość - parametr chropowatości powierzchni Ra

Równanie 1. Parametr Ra.

Chropowatość na rysunku technicznym może wyglądać następująco (ilustracja 3)

Ilustracja 3. Wybrane oznaczenie chropowatości, wykorzystujące parametr Ra.

W ramach ciekawostki poniżej (ilustracja 4) pokazano widok w okularach mikroskopu Schmaltz’a i Linnika. Są to mikroskopy służące do pomiaru chropowatości metodą przekroju świetlnego. Za ich pomocą możliwy jest pomiar parametru Rz, który jest wyznaczany na podstawie pomiaru wysokości chropowatości w 10 punktach. Rz stanowi sumę średniej arytmetycznej wysokości pięciu najwyższych wzniesień ponad linię średnią profilu i średniej głębokości pięciu najniższych wgłębień poniżej linii średniej.

Pomiar chropowatości metodą wiązki świetlnej. Mikroskopy Schmaltz'a i Linnika.

Ilustracja 4. Pomiar chropowatości metodą wiązki świetlnej. Mikroskopy Schmaltz’a (po lewej) i Linnika (po prawej).

Znajomość charakterystyk jakościowych poszczególnych technik wytwarzania oraz rodzajów obróbki ułatwia technologom dobór właściwej obróbki i opracowanie procesu technologicznego. Doświadczenie, znajomość posiadanych możliwości technologicznych stanowi podstawę pracy technologa. Jednakże tego typu zestawieniowe informacje stanowią pożądane wsparcie.

Źródła

[Puff1985] Puff T., Technologia budowy maszyn, PWN 1985
[Feld2000] Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
[Witkowski1990] Witkowski J., Zbiór zadań projektowych z podstaw konstrukcji maszyn. Część II. Podstawy projektowania, OWPW 1990
[JakubiecMalinowski1993] Jakubiec W., Malinowski J., Metrologia wielkości geometrycznych, WNT 1993
[Zawora2014] Podstawy technologii maszyn, WSiP 2014
Notatki własne autora 1993-2013

TEWY 2/2015 (2) w.2a, Jakość w technikach wytwarzania 1.48 MB 2067 downloads

...

Download

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.