Wybór podstaw obróbkowych
Zagadnienie wyboru podstaw obróbkowych sprowadza się w zasadzie do określenia podstaw zgrubnych i końcowych lub, gdy jest to niezbędne, podstaw pośrednich.
Jak już wspomnieliśmy, w przedmiotach częściowo obrabianych za podstawę zgrubną przyjmuje się najczęściej nieobrobioną powierzchnię przedmiotu, która pozostaje w stanie surowym również w gotowym wyrobie. Warunek ten ma szczególnie duże znaczenie w tych przypadkach, gdy nieobrobione powierzchnie przedmiotu powinny znajdować się w stosunku do powierzchni obrobionych w dokładnie oznaczonym przez konstrukcję położeniu i odległości.
Jeżeli przedmiot ma kilka powierzchni nie podlegających zupełnie obróbce, to za zgrubną podstawę obróbkową należy przyjmować tę powierzchnię, która powinna mieć najmniejsze przesunięcie względem powierzchni obrabianych. Na przykład za podstawy zgrubne odlewu częściej przyjmuje się powierzchnie otrzymane przy formowaniu samego modelu niż powierzchnie pochodzące od rdzenia, ponieważ rdzenie często przesuwają się pod działaniem strugi metalu wlewanego do formy.
Przy wyborze podstaw zgrubnych dużą uwagę należy zwracać na stan powierzchni. Należy unikać powierzchni, na których wypada podział formy odlewniczej lub matrycy, powierzchni zniekształconych wlewami, nadle-wami, odlanymi cyframi i literami.
Podstawy zgrubnej nie należy obierać w miejscach nie zapewniających dokładnego uchwycenia przedmiotu, np. wskutek zbyt małej długości powierzchni chwytanej. Miejscowe, przypadkowe błędy kształtu wpływają wtedy w większym stopniu na ogólne położenie przedmiotu.
W przypadku przedmiotów obrabianych całkowicie za podstawę zgrubną przyjmuje się tę powierzchnię, która ma najmniejsze naddatki. Takie postępowanie zapewnia najmniejszą zmianę położenia innych powierzchni względem powierzchni podstawy, a tym samym uniknięcia braków spowodowanych niedostatecznymi naddatkami.
Podstawy zgrubne powinno się wykorzystywać tylko do pierwszego ustawienia przedmiotu na obrabiarce. Przy następnych ustawieniach przedmiot należy ustawiać przy zastosowaniu podstaw obrobionych. Powtórne ustawienie przedmiotu na powierzchniach nie obrobionych, stanowiących podstawę zgrubną, jest niedopuszczalne, ponieważ nie można zapewnić w obu zamocowaniach jednakowego położenia względem narzędzia skrawającego.
Istnieje wiele przypadków, np. obróbka na tokarkach rewolwerowych i obrabiarkach półautomatycznych, kiedy całkowita obróbka lub znaczna jej część wykonywana jest w pierwszym zamocowaniu według podstaw zgrubnych. Dokładność wzajemnego położenia powierzchni tak obrabianego przedmiotu zależy tylko od dokładności ustalenia, nie zaś od powierzchni podstawy.
Należy zaznaczyć, że podstawa zgrubna i wykonana w oparciu o nią pierwsza operacja, całkowicie określają z góry położenie układu obrobionych powierzchni wzglądem powierzchni, które pozostają surowe. Przy nieprawidłowo wybranej podstawie zgrubnej, może się okazać, że wszystkie obrobione powierzchnie są przesunięte względem powierzchni surowych. Wzajemne położenie obrobionych powierzchni zależy od wszystkich następnych ustaleń, a zatem i od podstaw, które określają te ustalenia.
Przy doborze podstaw pośrednich i ostatecznych, a więc podstaw obrobionych, należy przede wszystkim dążyć do tego, aby pokrywały się one z podstawami konstrukcyjnymi. Uzyskanie pokrycia się tych podstaw zapewnia najmniejsze błędy obróbki, wynikające ze sposobu ustalenia przedmiotu, ponieważ jego położenie będzie jednakowe zarówno w czasie obróbki, jak i pracy w maszynie. Takie pokrycie się podstaw pozwala na uniknięcie stosowania dodatkowych podstaw pomocniczych, jednak występuje ono dość rzadko.
Posługiwanie się podstawami pomocniczymi przy prawidłowym projektowaniu procesów technologicznych jest bardzo rozpowszechnione, w szczególności w produkcji dokładnej, do jakiej zalicza się wytwarzanie silników spalinowych. Dodatkowe koszty wynikające z obróbki podstaw pomocniczych opłacają się dzięki zwiększonej wydajności i zmniejszonej liczbie braków. Pomimo wspomnianej opłacalności podstaw pomocniczych zastosowanie ich musi być ograniczone do zakresu istotnej potrzeby. Taką
istotną potrzebą jest niemożliwość wykonania dokładnej obróbki, bądź też znaczne jej utrudnienie. Posługiwanie się pomocniczą podstawą obróbkową bez istotnej potrzeby, tj. gdy można posługiwać się dogodnymi podstawami zasadniczymi lub operacyjnymi, jest błędem.
Ważną zasadą przy doborze podstaw obrobionych jest to, że podstawy te powinny być powierzchniami, od których podawane są wymiary tolerowane, określające położenie danej powierzchni obrabianej. W tym przypadku uzyskuje się najmniejszy błąd ustalenia przedmiotu. Jeżeli istnieją przyczyny zmuszające do przyjęcia za podstawę obróbkową innej powierzchni, należy wtedy drogą przeliczeń wyznaczyć tolerancję wymiaru określającego położenie powierzchni obrabianej w stosunku do przyjętej podstawy wymiarowej (czyli wymiaru nastawczego), konieczną do zapewnienia wymaganej dokładności. Wyjaśnimy to na przykładzie.
Rys. 200a przedstawia płytkę o grubości A =25_o,i,w której należy wy-frezować wybranie na głębokości B = 4,9+0'3. Najprostszym rozwiązaniem byłoby w tym przypadku przyjęcie podstawy obróbkowej a, jak to przedstawiono na rys. 200b. Rozwiązanie takie jest prawidłowe pod względem wymiarowym (wymiar nastawczy 4,9+0's przyjęty od podstawy obróbkowej), lecz nieodpowiednie pod względem technologicznym. Przedmiot zamiast spoczywać na części sztywnej opiera się na elemencie ruchomym uchwytu, przy czym nacisk narzędzia skrawającego jest skierowany na ten ruchomy element, co jest niekorzystne, zwłaszcza w przypadku dokładniejszej obróbki lub większych wymagań co do gładkości powierzchni.
Prawidłową podstawą obróbkową jest powierzchnia b (rys. 200c). W tym przypadku brak jest najważniejszego wymiaru X — wymiaru nastawcze-go. Wymiar ten możemy obliczyć według zasad arytmetyki tolerancji przyjmując wymiar 4,9+0,3 jako wypadkowy wymiarów A i B
4 9 + 0,3 = 25-0,1— XXJ
skąd
X5 = 20_0>2
Jeżeli ustawiacz tak nastawi obrabiarkę, że uzyska wymiar nastawczy X w granicach wyżej obliczonych, to wówczas wymiar 4,9+0,3 wypadnie również w założonych granicach.
Gdyby tolerancja wymiaru A była równa lub większa od tolerancji wymiaru B (np. A = 25-0,2 i B = 4,9"10'2), wówczas tolerancja wymiaru na-stawczego X wypadłaby zerowa lub ujemna, co jest oczywiście niemożliwe, czyli że obróbka według schematu podanego na rys. 200c byłaby wymiarowo niewykonalna. W tym przypadku można znaleźć inne rozwiązanie wymiarowe często stosowane w praktyce warsztatowej, które pozwoli wykonać obróbkę w sposób przedstawiony na rys. 200c. Rozwiązanie to polega na zmniejszeniu tolerancji dla poprzedniej operacji, w rozpatrywanym przykładzie dla wymiaru A z 0,2 do 0,1 przy czym wymiar nastawczy obliczymy z równania
4,9 + °'2 = 25 _o,, — XXĄ
Sposób ten stosuje się w tych przypadkach, gdy zacieśnienie tolerancji na poprzednich operacjach nie powoduje nadmiernego wzrostu ilości braków lub kosztów wykonania. Tolerancja wymiaru nastawczego nie powinna być mniejsza od średniej ekonomicznej dokładności dla danych warunków obróbki.
Przy obróbce dokładnych przedmiotów należy przestrzegać zasady niezmienności podstaw obróbkowych. Zasada ta polega na tym, że wszystkie operacje obróbki dokładnych powierzchni wykonuje się ustawiając przedmiot według tych samych podstaw obróbkowych nie licząc podstawy zgrubnej. Często jednak należy zmienić podstawy przez wykorzystanie podstaw pośrednich mniej dokładnych. Przykładem uzasadnionej zmiany podstaw obróbkowych może być obróbka otworu w kole zębatym utwardzanym. W rozpatrywanym kole nacięto poprzednio zęby przy użyciu podstawy zasadniczej obranej w dokładnie wykonanym otworze piasty koła. Średnica tego otworu jest mniejsza od założonej o naddatek pozostawiony na szlifowanie. Po utwardzeniu oszlifuje się powierzchnię otworu piasty mocując koło w trzyszczękowym uchwycie samocentrującym za pośrednictwem trzech jednakowych wałeczków umieszczonych we wrębach międzyzębnych (rys. 201).
Wybór podstaw obróbkowych powinien zapewniać jak najmniejsze odkształcenie obrabianego przedmiotu pod działaniem sił skrawania oraz możliwie największą prostotę i najmniejszy koszt przyrządu, jak również łatwość ustalania przedmiotu i jego mocowania.
Z kolei omówimy zasadnicze układy podstaw obróbkowych stosowane w niektórych rodzajach obróbki skrawaniem.
Przy toczeniu, szlifowaniu itp. obróbce przedmiotów walcowych przyjmuje się następujące układy podstaw obróbkowych:
1) zewnętrzna powierzchnia walcowa i powierzchnia czołowa kołnierza lub końcowa przedmiotu (obróbka w uchwycie, rys. 202a);
2) powierzchnia otworu
i powierzchnia czołowa
4) nakiełek z jednej strony i krótki otwór (lub powierzchnia zewnętrzna
0 małej długości) oraz powierzchnia czołowa przedmiotu z drugiej strony (rys. 2Ó2d).
Do frezowania lub wiercenia w przyrządach stosuje się najczęściej następujące układy:
1) płaszczyzna i dwa otwory na kołki ustalające prostopadłe do tej płaszczyzny; układ ten jest bardzo często stosowany przy obróbce kadłubów
1 głowic silników (rys. 202e);
2) dwie prostopadłe do siebie powierzchnie i punkt oporowy na trzeciej
powierzchni prostopadłej do poprzednich;
3) pryzmy do ustalania przedmiotów walcowych (rys. 202/, gr).
W niektórych przypadkach, np. przy szlifowaniu płaskim na stole magnetycznym, wystarczy przyjąć za podstawę tylko jedną płaszczyznę.