Technologiczne Przygotowanie Produkcji
shaft technology - technologia wałków - technological process - proces technologiczny

Technologia wałków – proces technologiczny

Bardzo popularnym przedmiotem w procesie edukacji technologicznej jest wałek. Wyróżnia się samodzielną klasę wałków jako klasę części w kontekście technologicznym. Części tej klasy są bardzo powszechnie stosowanymi komponentami. Wałki należą do najprostszych technologicznie przedmiotów do obróbki. Ramowe procesy technologiczne części klasy wałków przedstawiłem w artykule pt. Wałki – ramowe procesy technologiczne. W innym artykule/wpisie, a mianowicie Toczenie powierzchni walcowych – wałki przedstawiłem zagadnienia związane z obróbką skrawaniem (toczeniem) walcowych powierzchni zewnętrznych. Technologia wałków stanowi temat cyklu tego i kolejnych kilku artykułów, w których przedstawiony będzie przykładowy wielowariantowy proces technologiczny opisanego poniżej wałka (ilustracja 2).

Technologia wałków to przede wszystkim  operacje toczenia i szlifowania [1]. Mniejszy udział mają takie operacje jak obróbka rowków wpustowych i wielowypustów, a także wykonywanie gwintów oraz otworów poprzecznych. Podczas targów TOOLEX 2018 miałem okazję zobaczyć specjalne narzędzia do obróbki obwiedniowej wałów na fragmencie powierzchni współpracującej z uszczelnieniem (ilustracja 1).

Ilustracja 1. Specjalne narzędzia do obwiedniowej obróki wałów – EMAG – targi TOOLEX 2018.

Wał wykonuje ruch obrotowy, a narzędzi swój ruch. Efektem jest powierzchnia, która nie ma charakterystycznego spiralnego śladu narzędzia (toczenie). Dzięki temu uszczelnienie uzyskuje znacznie większą efektywność. Narzędzia (noże) zostały opracowane w odpowiedzi na zapotrzebowanie przemysłu samochodowego.

Projekt wałka

Na ilustracji 2 przedstawiono rysunek, szkic techniczny konstrukcyjny wałka, którego wielowariantowy proces technologiczny jest przedmiotem tego i kolejnych kilku artykułów. Wałek ma być wykonany ze stali konstrukcyjnej. Technologia wałków cechuje się swoistą prostotą oraz możliwością wariantowania procesu technologicznego.

technologia wałków - proces technologiczny wału

Ilustracja 2. Rysunek techniczny konstrukcyjny wybranego wałka.

Półfabrykat

Dobór półfabrykatu zależy od zastosowanego materiału. W przypadku przyjętej stali konstrukcyjnej należy zauważyć, że konieczne jest precyzyjne określenie gatunku. Wynika to z faktu, iż w ramach kategoryzacji stali konstrukcyjnych można wyróżnić następujące rodzaje:

  • stal ogólnego przeznaczenia (konstrukcje i części maszyn),
  • stal konstrukcyjna wyższej jakości (ma niski poziom zanieczyszczeń; dedykowana dla obróbki cieplnej),
  • stal konstrukcyjna niskostopowa (zawiera maksymalnie do 0,22% węgla; wykorzystywana do budowy mostów, wagonów kolejowych, masztów),
  • stal do nawęglania (po obróbce cieplno-chemicznej cechuje się dużą twardością powierzchni i ciągliwością),
  • stal do azotowania (po obróbce cieplno-chemicznej cechuje się wysoką odpornością na ścieranie),
  • stal do ulepszania cieplnego  (części maszyn),
  • stal sprężynowa (zwiększona zawartość krzemu i zgodnie z nazwą jest używana do produkcji sprężyn, resorów),
  • stal automatowa (dodatek dodatek siarki do 0,35% i fosforu do 0,15%; śruby, podkładki, nakrętki itp.),
  • stal na łożyska toczne (wymagana precyzyjna kontrola składu, produkowana w ścisłym reżimie technologicznym).

Oznaczenie stali składa się z litery i trzycyfrowej liczby (minimalna granica plastyczności Re [MPa] lub minimalna wytrzymałość na rozciąganie Rm [MPa] dla stali na szyny R i na struny sprężające Y). Po części liczbowej mogą występować litery. W przypadku stali konstrukcyjnych stosuje się literę S. Przedstawiony na ilustracji 1 wałek jest wykonany ze stali S235J2G3, która m.in. jest dedykowana dla:

  • wykonywania z niej konstrukcji spawanych w budowie maszyn i budownictwie stalowym;
  • dźwigni;
  • trzpienie;
  • osi;
  • wałów poddawanych niewielkiemu obciążeniu;

Wracając do oznaczenia przyjętej stali konstrukcyjnej S235J2G3 to oznaczenie J2 oznacza w jakiej temperaturze (tu -20°C) następuje udarowe złamanie próbki (praca łamania KV=27 [J] – karb typu V). G wraz z cyfrą to stan stali (1 – stal nieuspokojona, 2- stal uspokojona, 3 – stal normalizowana, 4 – stan określany przez wytwórcę). Według danych Konsorcjum Stali S.A. dostępne są pręty okrągłe gładkie o średnicy ø70±1 – masa 1 mb wynosi 30,2 kg. Standardowa długość pręta waha się od 3000 do 6200 z tolerancją ±100. W zależności od wielkości produkcji tego typu informacja pozwala na oszacowanie niezbędnej masy prętów, a zatem i kosztów zakupu materiału.

Proces doboru materiału wymaga dokładnie tej samej postawy od technologa jak od  konstruktora w kontekście technologii wykonania. Rynek stali oferuje określony asortyment pomimo pozornie szerokiego możliwego asortymentu. Szczególnie w początkowym okresie projektowania konieczne jest dokonywanie analizy dostępności materiałów jeszcze na etapie projektowania. Umożliwi to szybsze wdrożenie do produkcji.

Proces technologiczny

Technologia wałków by była przedstawiona w najlepszy sposób wymaga by podstawowy proces technologiczny wałka został opracowany z wykorzystaniem konwencjonalnych obrabiarek (zalety edukacyjne). Takie podejście, jak wielokrotnie wspominałem, umożliwia przedstawienie pełni technologicznych zależności. Podstawowy proces technologiczny składa się z 6. głównych operacji technologicznych, uwzględniając w tym operację kontroli technicznej ostatecznej oraz operację mycia, konserwacji i pakowania.

W przypadku zastosowania centrów tokarskich CNC z opcją frezowania to liczba operacji technologicznych ulegnie zmniejszeniu.

Następny artykuł: Technologia wałków – proces technologiczny – operacja 10

Źródła
  1. Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
  2. Puff T., technologia budowy maszyn, PWN 1985
  3. dr inż. Maciej Horczyczak – wiedza i konsultacje
  4. Materiały informacyjne firmy POLMET
  5. Materiały informacyjne firmy ZWCAD
  6. Materiały informacyjne firmy AKROSTAL
  7. Materiały informacyjne firmy PS LOGISTYKA
  8. Materiały informacyjne firmy Cognor S.A. oddział HSJ w Stalowej Woli

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 *

YouTube


Kategorie

Nadchodzące wydarzenia

  1. Targi STOM w Kielcach

    Marzec 26 - Marzec 28
  2. greenPower Międzynarodowe Targi Energii Odnawialnej

    Maj 14 - Maj 16
  3. ITM POLSKA na drodze do Przemysłu 4.0

    Czerwiec 4 - Czerwiec 7
  4. MSPO

    Wrzesień 3 - Wrzesień 6
  5. TOOLEX

    Październik 1 - Październik 3