PROJEKT MODULÁRNÍ VZDĚLÁVÁNÍ DOSPĚLÝCH S VYUŽITÍM E-LEARNINGU STŘEDNÍ ŠKOLA TECHNICKÁ ŽĎÁR NAD SÁZAVOU ING. JIŘÍ MLÍKA MĚŘIDLA A MĚŘENÍ LÍCOVÁNÍ A ULOŽENÍ PROSTOROVÉ ORÝSOVÁNÍ RUČNÍ DOKONČOVACÍ OBRÁBĚNÍ UČEBNÍ TEXTY PRO KURZY VE STROJÍRENSKÝCH PROFESÍCH ČERVEN 2008
OBSAH 1. MĚŘIDLA A MĚŘENÍ... 5 1.1 Měřidla a rozdělení měřidel... 5 1.2 Pevná měřidla... 5 1.3 Stavitelná měřidla s čárkovým dělením stupnice, nebo digitálním ukazatelem... 8 1.4 Úchylkoměry... 9 1.5 Speciální měřidla... 12 1.6 Šablony pro kontroly tvarů... 14 1.7 Měření délek... 15 2. LÍCOVÁNÍ A ULOŽENÍ... 18 2.1 Význam lícování... 18 2.2 Základní pojmy... 18 2.3 Soustavy tolerancí a uložení... 21 2.4 Úchylky netolerovaných rozměrů... 23 3. PROSTOROVÉ ORÝSOVÁNÍ... 25 3.1 Rýsování na rýsovací desce... 25 3.2 Postup rýsování... 26 3.3 Rýsovačské nářadí a pomůcky... 26 3.4 Pravidla při orýsování... 28 4. RUČNÍ DOKONČOVACÍ OBRÁBĚNÍ... 29 4.1 Slícování pilováním... 29 4.2 Slícování odmáčknutím hrany... 30 4.3 Kontrola slícování... 30 4.4 Svrtání a skolíkování... 30 4.5 Zaškrabávání... 33 4.6 Zabrušování a lapování... 36 4.7 Kontrola rovinnosti lapovaných ploch... 38
1. MĚŘIDLA A MĚŘENÍ 1.1 Měřidla a rozdělení měřidel Měřidla jsou nástroje a zařízení sloužící k zjišťování rozměrů, nebo kontrole součástí. Požadavky kladené na měřidla: přesnost měřidla - musí být 10 x větší než měřený rozměr ( tj. o jeden řád ) tepelná stálost měřidla musí mít minimální tepelnou roztažnost otěruvzdornost měřící dotykové plochy musí být cementované, kalené, případně nitridované tvarová stálost lehkost z důvodu snadné manipulace Rozdělení měřidel Měřidla používaná ve strojírenství můžeme rozdělit do tří základních skupin: normalizovaná speciální měřící zařízení Normalizovaná měřidla jsou vyráběna hromadně, používají se k měření v kusové i sériové výrobě. Normalizovaná měřidla se dělí na pevná a stavitelná. 1.2 Pevná měřidla - základní rovnoběžné měrky ( přesnost 0,005 až 0,001 mm ) - válečkové kalibry - ploché kalibry - kuželové kalibry - třmenové kalibry - pevné odpichy - závitové válečkové kalibry - závitové třmenové kalibry - závitové kroužky - úhelníky ( plochý, příložný, nožový ) 5
- nožová ( vlasová ) pravítka - sinusová pravítka aj. Pevná měřidla slouží většinou jako měřidla porovnávací. Obr. č. 1 Závitové kalibry Obr. č. 2 Základní rovnoběžné měrky 6
Obr. č. 3a Kalibry na díry a hřídele Obr. č. 3b Kalibry na hřídele, kuželové kalibry 7
1.3 Stavitelná měřidla s čárkovým dělením stupnice, nebo digitálním ukazatelem - posuvná měřítka ( přesnost 0,1 mm ; 0,05 mm ; 0,02 mm ) - hloubkoměry ( přesnost 0,1 mm ; 0,05 mm ; 0,02 mm ) - mikrometry třmenové, dutinové ( přesnost 0,01 mm ) - mikrometrické hloubkoměry ( přesnost 0,01 mm ) - mikrometrické odpichy ( přesnost 0,01 mm) - obloukový úhloměr ( přesnost 0,5 ) - univerzální úhloměr ( přesnost 5 ) - optický úhloměr ( přesnost 10 ) Na stavitelných měřidlech se odečítá přímo měřený rozměr. Obr. č. 4 Posuvné měřítko obr. č. 5 Mikrometrická měřidla obr. č. 6 Hloubkoměr 8
obr. č. 7 Univerzální úhloměr obr. č. 8 Obloukový úhloměr obr. č. 9 Úhelník 1.4 Úchylkoměry - číselníkový úchylkoměr pro vnější rozměry (přesnost měření 0,01 mm) - subito číselníkový úchylkoměr na kontrolu děr (přesnost měření 0,01 mm) - pasametr pro vnější rozměry (přesnost měření 0,005 mm) - pasatest - pro vnější rozměry (přesnost měření 0,001 mm) - pasimetr pro vnitřní rozměry (přesnost měření 0,001 mm) Úchylkoměry slouží ke zjišťování úchylky rozměru součásti od předem nastaveného (jmenovitého) rozměru. 9
obr. č. 10 Číselníkový úchylkoměr obr. č. 11 Měření díry subitem 10
Obr. č. 12 Pasametr (číselníkové měřidlo) pro měření válcových ploch (a) b měření pasamterem, c měřící ústrojí pasametru obr. č. 13 Pasatest obr. č. 14 Pasimetr 11
1.5 Speciální měřidla Speciální měřidla se vyrábí tehdy, nelze-li vyráběné součásti měřit normalizovanými měřidly, případně má-li se měření urychlit a usnadnit. Používají se hlavně v sériové a hromadné výrobě. Speciálních měřidel je mnoho druhů, jejich konstrukce závisí na tvaru změřených součástí. Jedná se většinou o měřidla na kontrolu délek, hloubek, roztečí, případně tvarů. Příklady jednoduchých měřidel: třmenový kalibr s prodlouženou čelistí používá se pro kontrolu součástí s přesazenými plochami obr. č. 15 Třmenový kalibr s prodlouženou čelistí kalibr pro měření délek obr. č. 16 Kalibr pro měření délek 12
kalibr pro měření tlouštěk obr. č. 17 Kalibr pro měření tlouštěk měřidlo pro kontrolu souososti otvorů obr. č. 18 Měřidlo pro kontrolu souososti otvorů měřidlo pro kontrolu rozteče děr obr. č. 19 Měřidlo na kontrolu rozteče děr 13
1.6 Šablony pro kontroly tvarů Dodržení předepsaného tvaru součásti se kontroluje na průsvit podle tvarových šablon. Důležité je správné přiložení šablony k obrobku. Šablona musí ležet kolmo k jeho povrchu, nebo kolmo k jeho ose. Světelná štěrbina musí být rovnoměrně rozložena po celé délce tvarové plochy. Se šablonami mohou měřit i méně kvalifikovaní pracovníci. Šablony pro kontrolu tvarů se vyrábí obvykle i s protišablonou, která je svým profilem shodná s obrobkem. Nejprve se vyrábí protišablona, protože slouží k výrobě vlastní šablony a později i ke kontrole opotřebené šablony. obr. č. 20 Kontrolní šablony různých profilů s protišablonami 14
obr. č. 22 Šablony pro kontrolu profilu trapézového závitu obr. č. 21 Šablona pro nastavování závitových nožů Materiál speciálních měřidel používají se cementační oceli 12010, 12020, 14220, které se cementují do hloubky 0,5 mm. Potom se kalí, brousí a lapují. Je možné použít i ocel 11600, kterou je možné kalit přímo bez cementování. 1.7 Měření délek Jednou z nejčastějších činností nástrojaře při výrobě nářadí, nástrojů, měřidel a přípravků je měření délek. Se základními měřidly délek a se způsobem měření těmito měřidly jste se již seznámili. 15
Délky měříme trojím způsobem: 1. přímým 2. porovnávacím (komparačním) 3. nepřímým Přímé měření délek Při přímém měření délek zjišťujeme velikost měřeného rozměru jeho přímým odečítáním na měřidle. Nejčastěji používanými přímými měřidly jsou ocelová tyčová a listová měřítka, posuvná měřidla a měřidla mikrometrická. Doplníme pouze, že nejnovější typy posuvných měřítek a mikrometrických měřidel mají digitální odečítání naměřeného rozměru, podobně jako digitální náramkové hodinky. Tím je téměř vyloučena možnost chybného čtení. Porovnávací délková měření Tato měřicí metoda je velmi často používána. Podstata měření spočívá v porovnávání měřeného rozměru s rozměrem předem známým. Známý rozměr je nejčastěji složen ze základních měrek. Podle sestavy měrek seřídíme měřidlo tak, aby ukazovalo nulovou úchylku. K měření užíváme měřicí stojánky nebo stolky (obr. č. 10). Vlastí měřicí systémy jsou mechanické (úchylkoměry, minimetry, mikrokátory), pro nejpřesnější měření opticko-mechanické nebo elektrické. Měřidlo ukazuje při měření součásti pouze úchylku od nastaveného rozměru. Proto označujeme tento způsob měření jako porovnávací (komparační). Měřidla bývají vybavena jednoduchým zařízením, kterým na stupnici vyznačíme žádanou velikost horní a dolní mezní úchylky (obr. č. 12). Při měření většího počtu součástí pak dělník pouze sleduje, zda skutečný rozměr součásti leží v určeném tolerančním poli. Při přesném obrábění (např. broušení) můžeme měření uskutečnit bez vyjmutí součásti ze stroje. Používáme k tomu příručních komparačních měřidel typu pasametr (pro vnější rozměry) nebo pasimetr (pro vnitřní rozměry). V sériové výrobě bývají v dnešní době přesné obráběcí stroje vybaveny sledovacími měřidly. Jde o tzv. aktivní měření měřidlo je elektricky spojeno s ovládáním stroje, takže při dosažení žádaného rozměru se proces obrábění 16
přeruší. Aktivním měřením je vyloučena zmetkovitost, způsobovaná nedodržením předepsaného rozměru. Nepřímé měření délek V nástrojařství nelze některé délkové rozměry měřit přímo. V těchto případech je třeba měřit jiné, související, avšak snadno měřitelné rozměry (popř. použít vhodné pomocné prvky) a žádaný rozměr vypočítat. Tento způsob nazýváme nepřímým měřením. Nejznámějším nepřímým měřením je dílenské měření osové vzdálenosti otvorů. Měříme přes vložené broušené válečky a osovou vzdálenost snadno vypočteme. Pro většinu měření a výpočtů je nutná znalost trigonometrie pravoúhlého trojúhelníku, nebo použití dílenských tabulek. 17
2. LÍCOVÁNÍ A ULOŽENÍ 2.1 Význam lícování Při výrobě součástí v sériové a hromadné výrobě nezle dosáhnout, aby všechny vyrobenou součásti měly absolutně stejné rozměry. Skutečné rozměry jednotlivých součástí se liší v desetinách, setinách, případně tisícinách milimetrů. Aby však byla zaručena vyměnitelnost jednotlivých součástí stroje nebo nástroje, musí se odchylky od stanovených rozměrů pohybovat v mezích povolené nepřesnosti tzv. tolerancích. Tolerování je vymezení povolené nepřesnosti jednotlivých rozměrů součástí číselně, nebo toleranční značkou. Lícování (uložení) je vzájemný vztah dvou součástí, které jsou uloženy s vůlí, nebo s přesahem (nalisované). Lícováním zajišťujeme, aby náhradní díly plnily stejnou funkci jako původní (originální) součásti, i když budou vyráběny jiným výrobcem. 2.2 Základní pojmy Hřídel je dohodnutý název pro každý vnější rozměr součásti, a to i tehdy, nejde-li o součást válcovou. Díra je dohodnutý název pro vnitřní rozměr součásti, a to i tehdy, nejde-li součást válcovou. Skutečný rozměr je rozměr naměřený s dovolenou nepřesností na hotové součásti. Mezní rozměry jsou dvě krajní dovolené velikosti téhož rozměru, mezi nimiž musí ležet skutečný rozměr, zjištěný měřením mezní rozměry nejsou na výkresu ani ve strojnických tabulkách uvedeny; pracovník si je musí vždy stanovit sám, výpočtem ze jmenovitého rozměru a mezních úchylek. Horní mezní rozměr (HMR) je větší z obou mezních rozměrů. Dolní mezní rozměr (DMR) je menší z obou mezních rozměrů. 18
Jmenovitý rozměr (JR) je rozměr, k němuž se vztahují oba rozměry. Jmenovitý rozměr je předepsán kótou na výkresu (obr. č. 1). Mezní úchylka je algebraický rozdíl mezi mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem. Mezní úchylky označujeme: es horní mezní úchylka hřídele ei dolní mezní úchylka hřídele ES horní mezní úchylka díry EI dolní mezní úchylka díry Mezní úchylky jsou předepsány na výkresu zároveň se jmenovitým rozměrem. Jsou předepsány buď číselně, nebo toleranční značkou (obr. č. 1). V tomto případě musíme číselné hodnoty úchylek vyhledat ve strojnických tabulkách. Každá mezní úchylka se vždy uvádí s algebraickým znaménkem. Výjimkou je pouze úchylka nulová, ta se však na výkresech nezapisuje. Obr. č. 1 Deska s výřezem Horní mezní úchylka (ES, es) je algebraický rozdíl mezi horním mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem: ES = HMR JR; es = HMR JR Dolní mezní úchylka (EI, ei) je algebraický rozdíl mezi dolním mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem: EI = DMR JR; ei = DMR JR ES, EI (es, ei) zjistíme přímo z výkresu, nebo vyhledáme v tabulkách. Z úchylek a ze známého JR stanovujeme algebraickým součtem HMR, DMR. Pro rozměry z obr. č. 1 můžeme stanovit: 19
HMR = JMR + es; HMR = JR + ES JR 80 25 32 es +0,2 0,000 ES +0,4 HMR 80,2 25,4 32,000 DMR = JR + ei DMR = JR + EI JR 80 25 32 ei -0,1-0,160 EI +0,2 DMR 79,9 25,2 31,840 Skutečná úchylka je algebraický rozdíl mezi skutečným rozměrem a příslušným jmenovitým rozměrem. Tolerance (T) je rozdíl mezi horním a dolním mezním rozměrem, nebo také algebraický rozdíl mezi horní a dolní mezní úchylkou. Tolerance je vždy kladné číslo a proto se uvádí bez znaménka. Nulová čára pro snazší pochopení je výhodně grafické znázornění mezních úchylek a tolerancí. Výchozí čarou tohoto znázornění je nulová čára, kterou je znázorněn jmenovitý rozměr. Obvykle se kreslí ve vodorovné poloze. Kladné úchylky pak zobrazujeme nad nulovou čarou, záporné odchylky pod ní (obr. č. 2). Obr. č. 2 Toleranční pole hřídelů 20
2.3 Soustavy tolerancí a uložení Základní pojmy uvedené v předcházející části by zcela postačovaly pro určování mezních úchylek, jestliže bychom jejich velikost stanovovali individuálně podle potřeby a zapisovali ji na výkresech číselně. Mnohem větší ekonomický efekt získáme, jsou-li úchylky a tolerance stanoveny jednotně, soustavu tolerancí a uložení. V České republice platí Jednotná soustava tolerancí a uložení, která vychází z doporučení ISO. Tato soustava je v ČR zavedena jako ČSN. Se zavedením této soustavy jsou spojeny další základní pojmy. Poloha tolerančního pole vzhledem k nulové čáře je udávána písmenem latinské abecedy. Toleranční pole děr jsou označována velkými písmeny, toleranční pole hřídelů malými písmeny. Norma stanovuje 28 tolerančních polí hřídelů a děr (obr. č. 3). Obr. č. 3 Základní úchylky děr a hřídelí Stupně přesnosti slouží pro vyznačení stejně přesného provedení pro stanovené rozsahy jmenovitých rozměrů. Norma má 18 stupňů přesnosti. Stupně jsou označeny IT 1 až IT 18. 21
Toleranční značky se zapisují kombinací písmen a čísel. Jmenovitým rozměrem a toleranční značkou jsou jednoznačně určeny šířka i poloha tolerančního pole vzhledem k nulové čáře (jmenovitému rozměru). Tím jsou samozřejmě určeny i obě mezní úchylky a mezní rozměry Uložení je vzájemný vztah dvou strojních součástí, zabezpečující buď určitý stupeň volnosti jejich vzájemného pohybu, nebo určitý stupeň úsilí, nutného k jejich spojení nebo rozebrání. Vůle (V) je rozdíl mezi rozměrem díry a rozměrem hřídele, má-li hřídel menší rozměr než díra. Přesah (P) je rozdíl mezi rozměrem hřídele a rozměrem díry, má-li díra menší rozměr než hřídel. Uložení s vůlí zaručuje určitou minimální vůli, která umožňuje vzájemný pohyb součástí. Největší vůle V max v uložení je dána rozdílem mezi HMR díry a DMR hřídele. Nejmenší vůle V min v uložení je dáno rozdílem mez DMR díry a HMR hřídele. Uložení s přesahem zaručuje určitý nejmenší přesah, zabezpečující požadovanou nehybnost spojení. Největší přesah P max v uložení je dán rozdílem mezi HMR hřídele DMR díry. Nejmenší přesah P min je dán rozdílem mezi DMR hřídele a HMR díry. U přechodných uložení se může vyskytovat buď vůle (nejvýše V max ), nebo přesah (nejvýše P max ). Jednotný hřídel je hřídel, který je zvolen za základ soustav jednotného hřídele. Jeho HMR je roven jmenovitému rozměru (es = O). Jednotná díra je díra, která je zvolena za základ soustavy jednotné díry. Její DMR je roven jmenovitému rozměru (EI = O). Soustava jednotné díry je vytvořena tak, že pro všechna uložení téhož jmenovitého rozměru a stupně přesnosti se ponechají stále stejné mezní rozměry díry a podle požadovaného uložení se mění jen mezní rozměry hřídele. 22
Soustava jednotného hřídele je vytvořena tak, že pro všechna uložení téhož jmenovitého rozměru a stupně přesnosti se ponechají stále stejné mezní rozměry hřídele a podle požadovaného uložení se mění jen mezní rozměry díry. Doporučená uložení zavádí ČSN pro běžné použití v každé z obou soustav. Výběr je uveden ve strojnických tabulkách. Ve výběru jsou doporučená uložení rozdělena na uložení s vůlí, uložení přechodná a uložení s přesahem. 2.4 Úchylky netolerovaných rozměrů Většina rozměrů nemá na výkresech součástí předepsány mezní úchylky. To však neznamená, že by tyto rozměry mohly být vyrobeny s libovolnou přesností. Pro tyto případy platí ČSN 01 4240 Mezní úchylky netolerovaných rozměrů, nově platí ISO 2768 všeobecné tolerance pro hladné obrobené prvky kovových součástí strojů a přístrojů. Její používání se však doporučuje i pro kovové součásti vyrobené jiným způsobem než obráběním a rovněž pro nekovové součásti. Uvedená ČSN stanoví hodnoty mezních úchylek. 1. délkových rozměrů 2. úhlů 3. poloměrů zaoblení a sražení hran V každém z těchto případů jsou stanoveny čtyři třídy přesnosti: f přesná m střední c hrubá v velmi hrubá Není-li na výkresu předepsána třída přesnosti netolerovaných rozměrů, nebo neplatí-li ve výrobním závodě jiné ustanovení, platí číselné hodnoty, uvedené pro třídu přesnosti střední. Číselné hodnoty úchylek jsou uvedeny ve strojnických tabulkách. 23
24
3. PROSTOROVÉ ORÝSOVÁNÍ Pod pojmem orýsování rozumíme označení tvaru a roztečí potřebných pro výrobu součástí. Jako předloha pro orýsování polotovaru slouží dílenský výkres. 3.1 Rýsování na rýsovací desce Rýsovací deska slouží jako přesná dosedací plocha (základní rovina) pro obrobky a další rýsovací nářadí (hranoly, prismata, úhelníky, stojánková návrhy, výškoměry atd.). K ustavení a k vyrovnání obrobků do požadované polohy pro orýsování slouží klíny, hranoly, páry podložek, stavitelné podložky a podobně. Úhelníky a opěrné hranoly se používají k vyrovnání a orýsovaných kolmých ploch. Aby byly narýsované přímky, průsečíky, tvary dobře viditelné, opatřují se polotovary přilnavým nátěrem z plavené křídy (plavená křída rozmíchaná s vodou a klihem) nebo se natírají lihovou barvou. Používá se také černý matný nebo červený lak, například u slitinových polotovarů z lehkých kovů. Čisté a tvrdé plochy obrobků se natírají roztokem mědi (skalice modrá), vytváří se tenká měděná vrstvička, na které jsou dobře viditelné rysky, průsečíky os a kontrolní důlky. obr. č. 1 Rýsování na rýsovací desce 25
3.2 Postup rýsování Obrobek se položí na rýsovací desku a vyrovná se tak, aby výchozí technologická základna stála kolmo, popř. ležela vodorovně s rýsovací deskou. Podle tvaru obrobku se provádí orýsování: a) od středu souměrností nebo hlavních os, např. u symetrických a hrubých tvarů obrobku. b) od obrobených základních ploch, např. u nesymetrických obrobků. Za tímto účelem se opracovává jedna nebo dvě základní plochy, které leží kolmo na sebe. Od těchto opracovaných ploch se potom přenášejí další rozměry pomocí stojánkového nádrhu. c) od opracované základní plochy od jedné hlavní, převážně středové osy. 3.3 Rýsovačské nářadí a pomůcky Rýsovací jehla má tenkou zakalenou špičku, úhel špičky = 10 až 15, rukojeť je vroubkována nebo je šestihranná nebo je konec jehly pravoúhle nebo prstencově zahnutý. Důlkovače slouží k označování narýsovaných přímek, průsečíků středů děr. Úhel špičky důlkovače je zpravidla 60. Špička důlkovače musí být vždy ostře nabroušena. Kružítka slouží k rýsování kružnic a k přenášení rozměrů. Materiál: ocel, špičky zakalené. K orýsování lehkých kovů se používá kružítko - špička s držákem na tuhy. K narýsování velkých kružnic a kruhových oblouků se používá tyčové kružítko. Úhelník přesně orýsuje středy hřídelí. Stojánkové nádrhy nebo výškoměry jsou vedeny po rýsovací desce nebo úhelníku a slouží k rýsování rovnoběžných přímek. Slouží k orýsování při výrobě nástrojů, přípravků a zařízení, ve strojírenství atd. Hrot rýsovacího ostří je zakalený. Jemné nastavení měřidla může být s přesností 0,1 mm; 0,05 mm; 0,02 mm. Nastavení rýsovacího měřítka na požadovaný rozměr se může provádět od základní roviny rýsovací desky nebo od libovolné roviny obrobku nebo od libovolného orýsování (přímky) na obrobku. 26
obr. č. 2 Základní nářadí pro orýsování: 1) rýsovací jehla a úhelník, 2) svislé měřítko, 3) nádrh, 4) kružítko, 5) důlčík, 6) hledač středu, 7) prizmatické podložky, 8) šroubová podložka 27
3.4 Pravidla při orýsování Rýsovací práce je nutné provádět svědomitě a s nezávadnými nástroji! Přesné orýsování předpokládá dobré znalosti ve čtení dílenských výkresů a v zacházení s rýsovacím nářadím a měřidly. Rýsovací desky je nutné udržovat stále čisté a chránit je před poškozením. Nepoužívejte je jako odkládací desky pro nástroje a obrobky a k rovnání obrobků kladivem! Rýsovací jehlu je nutné vést špičkou podél spodní hrany pravítka a táhnout ve směru pohybu, jinak se jehla chvěje nebo se zasekne, čímž je narýsovaná přímka nepřesná. Narýsovaná čára pomocí rýsovací jehly je vlastně poškození povrchu a představuje velmi jemný, ale přesto někdy nebezpečný vrub, především u tenkých obrobků. Takové vruby jsou, zvláště u vysoce a střídavě namáhaných částí, příčinou zlomů, tzv. únavové lomy. Plochy poškrábané rýsovací jehly nevadí tam, kde následující opracování rýsovací čáry odstraní. Rysky, které slouží k přesnému určení středu, se mají provádět pouze v pravém úhlu. Abychom u obrobků s předlitými dírami mohli určit střed a použít kružítko, je nutné do děr vtlačit špalíky z tvrdého dřeva nebo měkké oceli. Kontrolní důlky musí ležet přesně na kružnici a průsečíků os. Po opracování musí být vidět polovina důlku. Rýsovací potřeby je důležité tak jako měřidla po použití pečlivě očistit a lehce namazat. 28
4. RUČNÍ DOKONČOVACÍ OBRÁBĚNÍ 4.1 Slícování pilováním Při slícování přizpůsobujeme tvar a rozměry dotýkajících se součástí tak, aby se sousední plochy dotýkaly v co největším počtu bodů. Slícování pilováním je velmi náročné na přesnost, cit, trpělivost a zkušenosti pracovníka. Úzké plochy slícováváme nejčastěji na tzv. průsvit. Tvarové plochy plechových součástí slícováváme nejčastěji pomocí přesné šablony. Jakost slícování posuzujme podle počtu dotykových ploch. Místa, kterými obrobek dosedá na šablonu, si označíme a při následujícím pilování je s citem odstraníme. Přiložíme opět šablonu a celý cyklus znovu opakujeme, až mezi součásti a šablonu zůstane stejnoměrná šedivá světelná mezera. Mnohem náročnější je zhotovení přesné obdélníkové vložky, která má být slícována s přesně obrobenou čtyřhrannou dírou. V případě, že začínáme s obráběním jak součásti s vnitřním tvarem, tak součásti s vnějším tvarem, zhotovíme nejprve součást s vnějším tvarem a součást s vnitřním tvarem k ní lícujeme. obr. č. 1 Postup slícování obdélníkové vložky 29
4.2 Slícování odmáčknutím hrany Mimo orýsování se v nástrojářství užívá (zvláště při zhotovování tvarových otvorů) i tzv. odmáčknutí hrany. Hotový, zpravidla tepelně zpracovaný protikus se přesně ustaví na obráběnou součást, v níž je předpracován otvor s přídavkem několika desetin mm. Při ustavení je nutno též kontrolovat kolmost protikusu k ploše obrobku. Ručním lisem se protikus vtlačí do obrobku do hloubky několika desetin mm. Po vtlačení se vyjme. Součást se pak obrábí podle odmáčknuté hrany. Postup je nutno zpravidla několikrát opakovat. Piluje se ručně nebo na pilovacím stroji. 4.3 Kontrola slícování Výsledek práce se kontroluje běžnými měřidly, často však také vizuálně, různými způsoby. a) přiložením k přesnému nárysu Na vhodný kus plechu nebo rovné desky se přesně narýsuje požadovaný tvar výrobku. Obrobek se kontroluje přikládáním k nárysu. Zkušený pracovník dosáhne přesnosti tvaru až na 0,1 mm. Způsob se užívá při výrobě tvarových šablon. b) šablonu na průsvit K obrobku se přikládá kontrolní šablona. Kontroluje se velikost štěrbiny průhledem proti zdroji světla. Je-li obrobek plochý, klade se spolu se šablonou na skleněnou desku. Průhledem proti intenzivnímu světelnému zdroji je zřetelně viditelná štěrbina menší než 0,01 mm. c) lícování protikusu Protikus se zasunuje (popř. i lehkými údery) do obráběné součásti. Po jeho vyjmutí jsou místa styku leskle otlačena. Rovněž lze užít příměrné barvy a postupu jako při zaškrabávání. Lícování s odmáčknutím bylo již popsáno. 4.4 Svrtání a skolíkování Význam v nástrojařství Mnohé části přípravků, nástrojů a měřidel musí být vzájemně rozebíratelně spojeny tak, aby byla zajištěna s vysokou přesností jejich vzájemná poloha i při opakovaném 30
rozebírání a montáži. Protože jde o výrobu jednotlivých kusů (nepožaduje se vzájemná vyměnitelnost), je nejjednodušším a nejhospodárnějším způsobem spojení šrouby se zajištěním polohy kolíky, nalícovanými v otvorech, zhotovených ve spojovaných součástech společně. Tento postup práce nazýváme svrtávání a skolíkování. Spojovací součásti Šrouby Nejpoužívanějším druhem šroubů pro spojování částí přípravků, nástrojů apod. jsou šrouby s válcovou hlavou s vnitřním šestihranem, ČSN 02 1143 (Inbus). Velmi dobře se utahují zástrčným klíčem se šestihranem. Jejich jedinou nevýhodou je větší výška hlavy. Nelze jich proto užít tam, kde část, do níž bude zapuštěna hlava šroubu, má malou výšku. Vyrábějí se od velikosti M4. Šrouby s válcovou hlavou ČSN 021131 jsou opatřeny v hlavě drážkou na šroubovák. Při stejném průměru šroubu je výška hlavy menší než u šroubů ČSN 02 1143. Z toho plyne i jejich použití. Nedostatkem je větší možnost opotřebení drážky, zvláště při použití nevhodného šroubováku. V případě potřeby se užívá i dalších normalizovaných druhů šroubů. Kolíky Zpravidla se užívají kolíky válcové, ČSN 02 2150. Jejich průměr má mezní úchylky n 6. Kolíky jsou vyrobeny z oceli jakosti 11 500 nebo 11 600 a nejsou tepelně zpracovány. Pro skutečně přesné zajištění vzájemné polohy součástí, která se častěji demontují a opět skládají, je lépe užít válcové kolíky kalené, ČSN 02 2152. Jejich průměr má mezní úchylky n 6 nebo p 6. Materiál nejčastěji 19 421. V některých nástrojárnách se místo kolíků užívají i ložiskové jehly vhodných rozměrů. Individuální výroba kalených kolíků z leskle tažené oceli jakosti 19 191 je nehospodárná. Kuželové kolíky ČSN 02 2153 se užívají zřídka, neboť zhotovení kuželových otvorů pro ně je ve srovnání s otvory pro válcové kolíky pracnější. Vůbec jich nelze použít tam, kde 31
se např. ostřením postupně zmenšuje tloušťka částí nástroje (obr. č. ), čímž vzniká ve spoji vůle. Postup práce, používané nástroje Rámcový postup práce při svrtávání a skolíkování je následující: 1. čtení výkresu určení počtu, polohy a průměru šroubů a kolíků. 2. Prorýsování polohy otvorů na součást, od níž se vychází při vrtání. 3. Ustavení součástí do správné vzájemné polohy a fixace polohy svěrkami. 4. Vyvrtání otvorů pro šrouby. Časově nejvýhodnější je vyvrtat společně otvory na průměr dříku šroubu (s příslušnou vůlí). Do součásti, v níž bude vyříznut závit, se vrtá pouze špička vrtáku. Průměr vrtáku je nutno správně zvolit s ohledem na další operaci (vodicí čep záhlubníku). 5. Zahloubení pro hlavy šroubů. Čep záhlubníku je veden v otvoru pro dřík šroubu. 6. Označení vzájemné polohy součástí. Provede se zpravidla vyražením číslic na volné boční plochy součástí. Značení různým počtem důlků je méně vhodné. 7. Uvolnění provizorního sevření. 8. V součásti, ve které bude vyříznut závit, se vyvrtá otvor příslušného průměru. vrtá se v místě, označeném vrtání v operaci 4. 9. Zkosení hran všech otvorů z obou stran. 10. Vyříznutí závitu do příslušné součásti. 11. Po očištění se součásti sestaví a lehce stánou šrouby, vloženými do již vyvrtaných otvorů. 12. Znovu se přesně ustaví vzájemná poloha součástí. Není-li možno ji dosáhnout, je třeba upravit otvor pro šroub, bránící správnému ustavení. 13. Šrouby pevné dotáhnou. 14. Ještě jednou se kontroluje správnost ustavení. 15. Vyvrtají se společně otvory pro kolíky s přídavkem na jejich vystružení (u kolíků o průměru větším než 10 mm s přídavkem na vyhrubování a vystružení). 16. Otvory pro kolíky se společně vystruží (popř. vyhrubují a vystruží), buď ručně nebo strojně. 17. Jednotlivé části se demontují. 18. U otvorů pro kolíky se zkosí hrany z obou stran. 19. Ručním výstružníkem se otvory znovu přestruží, aby se odstranil případný otřep, vtlačený do otvoru. 32
20. Součásti se očistí a sestaví. Kolíky i šrouby potřeme olejem. Kolíky mají být v otvorech lehce naklepnuty. 4.5 Zaškrabávání Při zaškrabávání odebíráme škrabákem z obráběné plochy velmi tenké třísky. Zaškrabávání se používá např. tam, kde nemůžeme brousit a nezbývá jiný způsob obrábění, nebo je-li to vyslovené přání zákazníka. Zaškrabávání patří mezi nejnamáhavější způsoby ručního obrábění a vyžaduje dlouhodobou praxi. Přizpůsobujeme jím předem obrobené plochy dotýkajících se součástí tak, aby se tyto plochy dotýkaly pokud možno na nejvíce místech. Tím dosahujeme přesného vedení jedné součásti po druhé a zároveň rovnoměrného rozložení tlaků při vzájemném zatížení. Nářadí a pomůcky Pro zaškrabávání používáme škrabáky a příměrné nářadí. Základní druhy ručních škrabáků: Plochý škrabák se podobá pilníku, je asi 300 mm dlouhý a různě široký. Na stopku se nasazuje rukojeť. Škrabák neřeže, ale materiál odškrabuje. Plochý ohnutý škrabák se používá pro zaškrabávání drážek osazení, apod. Na rozdíl od plochého škrabáku škrábeme směrem k sobě. Trojhranný škrabák se používá k práci na špatně přístupných místech a na zakřivených plochách Lžícový škrabák se používá na ložiska a jiné dutiny. obr. č. 2 Ruční škrabáky 33
Základní druhy příměrného nářadí: Příměrné desky jsou velmi tuhé desky z jemnozrnné litiny, kterými kontrolujeme rovinnost zaškrabávaných ploch. Vyrábí se v různých velikostech. Příměrná pravítka jsou vyráběny podobně jako desky a jsou vyztužena obdobně jako desky žebry. Vyrábí se v různých délkách a používají se při zaškrabávání dlouhých úzkých ploch. Příměrné hranoly a válce se používají ke kontrole rovinnosti, úhlů dvou zaškrabaných ploch s úhly 45, 55, 60 a ke kontrole vnitřních válcových ploch. Další pomůckou nezbytnou při zaškrabávání je příměrná barva. Používá se zpravidla suříku, pruské modři nebo sazí, které se rozetřou s hustým minerálním olejem. obr. č. 3 Příměrné nářadí Postup při rovinném zaškrabávání Zaškrabávání začíná předběžným hrubým zaškrabáváním, při němž se odstraňují stopy po obrábění (soustružení, hoblování, frézování aj.). Škrabák se drží v pravé ruce a levou se na něj tlačí. Posuvem dopředu se odebírá tříska. Tloušťka třísky záběru činí 0,005 až 0,002 mm. Po zaškrabávání plochu kontrolujeme přiměřováním, tj. posouváním příměrné desky natřené barvou po kontrolované ploše součásti. Barva se přenáší na nosné části povrchu, které se při posouvání dostávají do styku s příměrnou deskou. Zaškrabáváním výstupků označených barvou od příměrné desky se povrch zaškrabané součásti zarovnává. Dalším přiměřováním a zaškrabáváním se získává větší počet barevných skvrn, tj. dotykových plošek, které mají být stejnoměrně rozmístěné po ploše. Postupně se tak získává plocha podle požadované jakosti. 34
Plocha zaškrabaná na předepsanou jakost se ještě upravuje i z hlediska souměrnosti rozložení strykových míst, čímž se docílí rovnoměrnějšího rozložení mazacího filmu, zlepší se funkce a životnost dotýkajících se ploch. Při zaškrabávání zakřivených ploch postupujeme jako při rovinném zaškrabávání. Mění se pouze druh použitého škrabáku a příměrného nářadí. Přídavky pro zaškrabávání jsou řádově v desetinách milimetru a jejich velikosti je závislá na rozměrech a tvaru zaškrabávané plochy. Snaha o mechanizaci zaškrabávání přinesla řadu konstrukcí zaškrabávacích strojů a mechanizovaných škrabáků. Uplatňují se při zaškrabávání velkých ploch a tam kde je třeba odebírat poměrně mnoho materiálu. Zaškrabávání se zvýší produktivita práce až 25krát. obr. č. 4 Nanášení příměrné barvy obr. č. 5 Konečná úprava zaškrabané plochy 35
obr. č. 6 Označení dotykových plošek obr. č. 7 Práce s pneumatickým škrabákem 4.6 Zabrušování a lapování Zabrušování a lapování jsou způsoby jemného a nejjemnějšího obrábění brusivem ve formě volných zrn nebo zrn rozptýlených v mazadlech. Oběma těmito pochody se dokončuje obrábění rovinných, válcových, kuželových a tvarových ploch. Zabrušování je konečná úprava dosedacích ploch součástí, které mají na sebe přesně přilnout, např. ventily v sedlech, kužele v tělesech kohoutů aj. Přídavky na zabrušování se pohybují v rozmezí 0,01 až 0,02 mm. Lapování je obrábění povrchu součástí lapovacím nástrojem (který je z měkkého materiálu) a brusnými prášky, při němž se z povrchu součástí ubírají velmi jemné třísky. 36
obr. č. 8 A) zabrušování, B) lapování K dispozici jsou brusiva různého stupně zrnitosti, která se volí podle přídavku na zabrušování a podle požadované jakosti povrchu. Zrnitost brusiva se v průběhu broušení a lapování mění, neboť zrnka původní velikosti se postupně tříští a zjemňují. Nejhladší povrch dostáváme po dvou až třech opakujících se operacích. Brusnými prášky zabrušujeme a lapujeme za sucha, nebo se zabrušovací kapalinou, která urychluje zabrušování chemickým pochodem. Jejím úkolem je také rovnoměrnější rozdělení brusných zrn a odvod tepla vznikajícího třením. Kapaliny pro zabrušování jsou: strojní olej, emulze stearinu, řepkový olej, terpentýn, petrolej, benzol a voda. Postup při zabrušování : a) Na jednu ze zabrušovaných ploch součásti se nanese zabrušovací pasta. b) Mezi zabrušované plochy přidáme zabrušovací kapalinu a součásti se ustaví do plochy, ve které budou později pracovat. c) Za mírného tlaku pootočíme jednou součástí na jednu stranu a zpět, a to vždy asi o 1/3 otáčky. d) Vkládaná součást se občas nadzdvihne a pootočí a postup se opakuje. Postup při lapování: a) Nanést na nástroj jemnou vrstvu lapovací pasty. b) Přiložit nástroje na lapovanou plochu. 37
c) Pohybovat nástrojem po lapované součásti se stálou změnou pohybu. d) Po šesti až deseti pohybech setřít opotřebovanou pastu a nanést na nástroj novou vrstvu pasty. Jako materiál lapovacího nástroje se používá jemnozrnná litina, měkká ocel, měď mosaz, olovo, kompozice a tvrdé dřevo. Při ručním lapování rovinných ploch se pohybujeme obrobkem po lapovací desce. Brusivo se nesmí hromadit před obrobkem, protože lapovaná plocha by se zaoblila. Když zmizí stopy po obrábění, odstraní se brusivo z desky a obrobku. 4.7 Kontrola rovinnosti lapovaných ploch K přesné kontrole rovinnosti menších ploch měřidel apod. se však nejčastěji užívají planparalelní destičky (interferenční skla). Jsou to skleněné kotoučky, jejichž čelní plochy jsou dokonale rovinné a navzájem přesně rovnoběžné. Při kontrole rovinnosti přiložíme destičku na pečlivě očištěnou kontrolovanou plochu. Interference světla v tenké vrstvě vzduchu mezi destičkou a kontrolovanou plochou způsobuje vznik interferenčních proužků. Jsou-li proužky přímé a mají-li mezi sebou stejnou vzdálenost, je kontrolovaná plocha rovinná. Při odchylkách od rovinnosti jsou proužky zakřivené, přerušované, nebo je jejich rozteč nestejnoměrná (obr. č. 9). Obr. č. 9 Tvar interferenčních proužků: 1,2 nerovná plocha; 3,4 rovná plocha 38