Wielokrotnie podczas zajęć powraca kwestia podcięć obróbkowych, które odgrywać mogą dwie różne role. Pierwsza z nich zgodna jest z ich określeniem czyli pełnią rolę w kontekście technologicznym tzw. podcięć technologicznych określanych również jako podcięcia obróbkowe. W wielu przypadkach przedmiotów obrabiany wymaga kilku stopni obróbki, w tym obróbki wykończeniowej (np. szlifowanie). W przypadku nacinania gwintu i szlifowania do kołnierza niezbędne jest wykonanie podcięcia technologicznego w celu zapewnienia drogi wyjścia (wybiegu) narzędzia (luzu od powierzchni czołowej).

Wykorzystywanie podcięć oprócz zalet w kontekście technologicznym cechuje się zaletami w ujęciu konstrukcyjnym czyli wytrzymałościowym. Dzięki podcięciom możliwe jest ograniczenie niekorzystnego wpływu zjawiska karbu czyli spiętrzenia naprężeń przy przejściach stopni wału, czy między tuleją tarczą w częściach klasy tuleja i tarcza. Z przeprowadzonych badań wynika, że podcięcia typu C i D charakteryzują się lepszymi właściwościami w zakresie zmniejszenia naprężeń wałków poddawanych cyklicznemu zginaniu.

Do obróbki podcięć wykorzystuje się dedykowane narzędzia i  płytki skrawające. Na ilustracji 1 i 2 przedstawiono przykład przedmiotu, części klasy tuleja z podcięciem obróbkowym przy kołnierzu (tarczy). Na ilustracji 1 zaznaczono opis podcięcia obróbkowego. Podcięcie A4 jest zdefiniowane w nieaktualnej już normie PN-M-02043:1958. Choć norma jest już wycofana to nadal wiele projektów wykorzystuje podcięcia technologiczne typu A, B, C, D. Współcześnie norma PN-EN ISO 18388:2019 “Dokumentacja techniczna wyrobu (TPD). Podcięcia obróbkowe. Rodzaje i wymiarowanie.” definiuje obecnie zalecane podcięcia technologiczne E, F, G i H.

Ilustracja 1. Model 3D części klasy tuleja z podcięciem technologicznym przy kołnierzu (tarczy).

Ilustracja 2. Rysunek konstrukcyjny części klasy tuleja z ilustracji 1.

Rodzaje podcięć wg PN-M-02043

Zgodnie z wycofana już normą PN-M-02043:1958  wyróżnia się 4 rodzaje podcięć obróbkowych: A, B, C i D. Na ilustracji 3 przedstawiono podcięcie technologiczne typu A, które zalecano do wykonywania w sytuacji kiedy pracować będzie wyłącznie jedna powierzchnia walcowa.

Ilustracja 3. Podcięcie technologiczne typu A – a.) zewnętrzne; b.) wewnętrzne.

Kolejny rodzaj podcięcia obróbkowego typu B był zalecany w sytuacji dwóch pracujących powierzchni, jednocześnie walcowej i czołowej – ilustracja 4.

Ilustracja 4. Podcięcie technologiczne typu B – a.) zewnętrzne; b.) wewnętrzne

W tabeli 1 zamieszczone wybrane wymiary podcięć typu A i B. Odnosząc się do ilustracji 2 podcięcie zostało narysowane w sposób uproszczony. Opis definiujący to podcięcie obróbkowe “A4” oznacza typ podcięcia oraz wymiar l (ilustracja 3).

Podcięcie obróbkowe typu C, pokazane na ilustracji 5, zalecano stosować w przypadku pracującej jednej powierzchni walcowej przy jednoczesnym wymaganiu podwyższonej wytrzymałości zmęczeniowej komponentu.

Ilustracja 5. Podcięcie technologiczne typu C – a.) zewnętrzne; b.) wewnętrzne

Czwarty typ podcięcia technologicznego, typ D (ilustracja 6), był przeznaczony dla dwóch pracujących powierzchni zarówno walcowej jak i czołowej przy jednoczesnym zachowaniu wymagania podwyższonej wytrzymałości zmęczeniowej komponentu.

Ilustracja 6. Podcięcie technologiczne typu D – a.) zewnętrzne; b.) wewnętrzne

W tabeli 2 zawarto wybrane wartości wymiarów charakteryzujących podcięcia typu C i D. W przypadku tych podcięć przykładowe oznaczenie “D2,5” oznacza rodzaj podcięcia technologicznego i wymiar promienia r (ilustracja 5 i 6). Jeżeli przyjrzymy się ilustracjom 5 i 6 oraz danym w tabeli 2 oznaczenie “D2,5” nie jest jednoznaczne, gdyż nie wynika z niego czy dotyczy zakresu średnic od Ø30 do Ø80 mm włącznie czy dla średnico o wartości powyżej Ø80. W takim przypadku konieczne jest samodzielne zweryfikowanie danych w tabeli na podstawie posiadanego rysunku konstrukcyjnego.

Rodzaje podcięć wg PN-EN ISO 18388

Norma PN-M-02043 została już oficjalnie wycofana. Niezależnie od tego faktu nadal istnieją tysiące konstrukcji, w których wykorzystano podcięcia obróbkowe A, B, C i D. Wycofanie normy nie oznacza konieczności wprowadzenia zmian we wszystkich dokumentacjach konstrukcyjnych. Przede wszystkim wynika to z faktu, że normy techniczne nie są obowiązkowe, pomijając normy dotyczące bezpieczeństwa. Ewentualne zmiany można wprowadzić z czasową karencją, która wynika z tego, że uruchomienie procesu produkcyjnego dla danego komponentu może nastąpić nawet długie lata od wprowadzenia nowej normy.

W przytoczonej normie PN-EN ISO 18388 opisano cztery nowe podcięcia obróbkowe E, F, G i H. Opracowanie nowych geometrii nowych podcięć obróbkowych ma m.in. na celu uproszenie ich obróbki poprzez ograniczenie się do pewnej niewielkiej liczby narzędzi koniecznych do obróbki podcięć.

Na ilustracji 7 przedstawiono podcięcia E i F, a w tabeli 3 wybrane wartości wymiarów geometrycznych. Zamieszczone w tabeli 3 i 4 wartości wymiarów dla wersji podcięć niewymagających podwyższonej wytrzymałości na zmienne obciążenia. Wartość promienia r_p występuje w dwóch grupach (seriach), z których preferowana jest seria 1.

Ilustracja 7. Podcięcia technologiczne typu E i F na podstawie normy PN-EN ISO 18388.

Podcięcia technologiczne typu G i H przedstawiono na ilustracji 8, a wybrane wartości wymiarów geometrycznych w tabeli 4.

Ilustracja 8. Podcięcia technologiczne typu G i H na podstawie normy PN-EN ISO 18388.

Obróbka podcięć technologicznych

Podcięcia technologicznie można wykonać obróbką szlifowaniem albo z wykorzystaniem dedykowanych narzędzi. SANDVIK Coromant zaleca stosowanie takich płytek jak T-Max Q-Cut^®, CoroCut^® 1-2 lub CoroCut^® QD (ilustracja 9).

Ilustracja 9. System noża i płytka CoroCut® QD firmy SANDVIK Coromant (dzięki uprzejmości firmy SANDVIK Coromant).

Pokazany na ilustracji 9 system oprawki noża i płytki CoroCut^® QD dedykowany jest nie tylko do obróbki podcięć technologicznych ale także do bezpiecznego odcinania, obróbki głębokich rowków. Płytki o zaokrąglonej krawędzi skrawającej umożliwiają m.in. toczenie profilowe w wąskich rowkach, toczenie nieliniowe, w tym obróbkę podcięć obróbkowych.

Źródła

1. Dobrzański T., Rysunek techniczny maszynowy, WNT 2019
2. PN-EN ISO 18388:2020, Dokumentacji techniczna wyrobu (TPD). Podcięcia obróbkowe. Rodzaje i wymiarowanie
3. Graba M., Elementy zapisu konstrukcji, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 2004
4. Gotowała K., Patyk R., Patyk S., Badania numeryczne wpływu rodzaju podcięcia obróbkowego wałka na jego wytrzymałość zmęczeniową, Autobusy Nr 6/2015
5. Materiały informacyjne firmy SANDVIK Coromant.