Test MEC.11 — zestaw 3

Dlaczego tak

Większy kąt natarcia wyostrza klin: ostrze łatwiej wcina się w materiał, wiór mniej się odkształca, siły i temperatura spadają. Zmniejsza się jednak kąt ostrza, więc klin staje się cieńszy i łatwiej się wykrusza. Dlatego duże kąty natarcia stosuje się do materiałów miękkich, jak aluminium, a małe lub ujemne — do twardych i przy obróbce przerywanej. Tarcie o przedmiot zależy od kąta przyłożenia, nie natarcia.

Dlaczego tak

Kąt przyłożenia odchyla powierzchnię przyłożenia od powierzchni już obrobionej, tak by za krawędzią skrawającą powstała szczelina. Bez niego ostrze trze o przedmiot, grzeje się i szybko zużywa, a powierzchnia jest wygniatana zamiast skrawana. Spływ wióra zależy od kąta natarcia, a ten jest drugą, często myloną z nim wielkością. Zbyt duży kąt przyłożenia osłabia klin, więc dobiera się go w granicach kilku stopni.

Dlaczego tak

Przy małej prędkości i materiałach plastycznych cząstki wióra przywierają do powierzchni natarcia i narastają warstwami, zmieniając kształt ostrza. Narost okresowo się odrywa, zabierając fragmenty ostrza i pozostawiając na powierzchni obrobionej chropowate ślady. Zapobiega mu zwiększenie prędkości skrawania, większy kąt natarcia i ciecz o dobrych właściwościach smarnych. Żeliwo szare daje wiór łamliwy i narostu praktycznie nie tworzy.

Dlaczego tak

Ciepło powstaje głównie w strefie odkształcania materiału w wiór i przy tarciu wióra o ostrze. Przy dużych prędkościach wiór odchodzi szybciej, niż ciepło zdąży przejść do przedmiotu, więc zabiera ze sobą większość — zwykle ok. trzech czwartych energii. Dlatego wióry bywają rozżarzone, a przedmiot tylko ciepły. Do narzędzia trafia niewielka część ciepła, ale właśnie ta decyduje o jego trwałości.

Dlaczego tak

Normowa klasyfikacja zastosowań ostrzy dzieli materiały obrabiane na grupy: P (niebieski) — stale, M (żółty) — stale nierdzewne, K (czerwony) — żeliwa, N (zielony) — metale nieżelazne, S (brązowy) — żarowytrzymałe stopy i tytan, H (szary) — materiały utwardzone. Kolor na opakowaniu płytek pomaga dobrać gatunek. Stal to najczęściej obrabiany materiał, stąd odruch wskazania grupy P.

Dlaczego tak

CBN jest po diamencie najtwardszym materiałem narzędziowym i zachowuje twardość w wysokiej temperaturze, więc pozwala toczyć stal zahartowaną, zastępując w niektórych operacjach szlifowanie. Do aluminium stosuje się diament polikrystaliczny (PCD) — i stąd pułapka, bo oba materiały są „supertwarde”. Diament nie nadaje się jednak do stali, bo w wysokiej temperaturze węgiel z ostrza dyfunduje do żelaza.

Dlaczego tak

Ruch główny to ruch o największej prędkości, który bezpośrednio oddziela wiór — w toczeniu jest nim obrót przedmiotu, a jego prędkość obwodowa to prędkość skrawania. Przesuw noża wzdłuż osi jest ruchem posuwowym: znacznie wolniejszym, doprowadzającym nowy materiał pod ostrze. We frezowaniu role są rozdzielone inaczej — ruchem głównym jest obrót narzędzia, a posuw wykonuje stół z przedmiotem.

Dlaczego tak

Z zależności v_c = π·D·n/1000 wynika n = 1000·v_c/(π·D) = 1000·150/(3,14·20) ≈ 2390 obr/min. Mnożnik 1000 przelicza metry prędkości skrawania na milimetry średnicy — jego pominięcie daje wynik 1000 razy mniejszy, a pomyłka o rząd wielkości (240) pojawia się, gdy średnicę wstawi się w centymetrach. 7500 to iloczyn 150·50, bez π w mianowniku.

Dlaczego tak

Głębokość skrawania to grubość warstwy zdejmowanej mierzona prostopadle do powierzchni obrobionej, czyli po promieniu: a_p = (50 − 44)/2 = 3 mm. Różnica średnic, 6 mm, jest dwukrotnie większa, bo nóż zdejmuje materiał jednocześnie po obu stronach osi. To rozróżnienie ma znaczenie w programach CNC, gdzie oś X zwykle programuje się średnicowo, a głębokość skrawania w cyklach podaje się promieniowo.

Dlaczego tak

Podstawienie daje R_t = 0,2² / (8 · 0,8) = 0,04 / 6,4 = 0,00625 mm, czyli 6,25 µm. Najczęstszy błąd leży w zamianie jednostek: 1 mm to 1000 µm, więc 0,00625 mm to 6,25, a nie 0,625 ani 62,5 µm. Wzór pokazuje też sposób poprawy powierzchni: posuw jest w kwadracie, więc zmniejszenie go o połowę zmniejsza nierówności czterokrotnie.

Dlaczego tak

Trzy szczęki dociskające cienką ściankę w trzech punktach odkształcają ją w trójkąt; po zdjęciu z uchwytu tuleja sprężynuje i średnica toczona na okrągło okazuje się owalna. Trzpień rozprężny rozkłada nacisk równomiernie na całym otworze i przy okazji zapewnia współosiowość powierzchni zewnętrznej z otworem. Duża siła docisku szczęk wydaje się zabezpieczać przed wyrwaniem, ale właśnie ona deformuje przedmiot.

Dlaczego tak

Smukły wałek podparty tylko na końcach działa jak belka: siła skrawania ugina go najbardziej w środku, więc nóż zdejmuje tam mniej materiału i średnica wychodzi większa niż przy kłach. Wałek też drga, zostawiając ślady na powierzchni. Podtrzymka stała lub ruchoma podpiera go w pobliżu miejsca skrawania. Moment przenosi zabierak, więc to nie brak momentu jest powodem stosowania podtrzymki.

Dlaczego tak

Ciało sztywne może przesuwać się wzdłuż trzech osi i obracać wokół tych samych trzech osi — razem sześć stopni swobody. Ustalenie przedmiotu w uchwycie polega na odebraniu tylu z nich, ilu wymaga dana operacja, np. przyłożenie do płaszczyzny odbiera trzy (przesuw prostopadły i dwa obroty). Wynik 3 uwzględnia tylko przesunięcia, a 12 — każdy kierunek osi osobno, z oboma zwrotami.

Dlaczego tak

Działka elementarna to odstęp dwóch sąsiednich kresek wyrażony w jednostkach mierzonej wielkości, np. 0,01 mm w czujniku zegarowym — mniejszej zmiany nie da się ze skali odczytać. Zakres pomiarowy mówi, jak duże wartości przyrząd zmierzy, a nie jak drobne. Obie właściwości dobiera się do zadania: przyrząd o drobnej działce, ale zbyt małym zakresie, jest równie nieprzydatny jak przyrząd o odwrotnych cechach.

Dlaczego tak

Tolerancja ±0,1 mm wynosi łącznie 0,2 mm, a przyrząd powinien mieć dokładność kilkakrotnie lepszą od tolerancji — suwmiarka o odczycie 0,05 lub 0,02 mm spełnia ten warunek. Przymiar kreskowy o działce 1 mm jest za mało dokładny. Maszyna współrzędnościowa zmierzyłaby wymiar znakomicie, ale do takiej tolerancji jest nieuzasadnionym kosztem. Sprawdzian do otworów w ogóle nie mierzy wałków.

Dlaczego tak

Według normy oś Z obrabiarki jest zawsze równoległa do osi wrzeciona — w tokarce to oś obrotu przedmiotu, a w frezarce pionowej — oś narzędzia, dlatego bywa pionowa. Oś X w tokarce biegnie promieniowo i określa średnicę toczenia. Kąt obrotu wrzeciona, gdy jest sterowany, oznacza się osobno, np. literą C. Przekonanie, że Z jest zawsze pionowa, pochodzi z frezarki i do tokarki nie pasuje.

Dlaczego tak

Norma ustala zwroty osi tak, aby ruch dodatni zwiększał odległość narzędzia od przedmiotu. Dlatego w programach toczenia współrzędne Z wzdłuż wałka są ujemne, gdy zero leży na czole — narzędzie wchodzi w materiał w kierunku ujemnym. Przy frezarce pionowej ruch w górę, od przedmiotu, to +Z. Zasada ta ułatwia bezpieczny odjazd: ruch w stronę dodatnią zawsze odsuwa narzędzie od materiału.

Dlaczego tak

W śrubie kulowej nakrętkę i śrubę rozdzielają toczące się kulki, więc tarcie jest bardzo małe, a napięcie wstępne kasuje luz. Oś reaguje dokładnie na zadane obroty silnika, także przy zmianie kierunku, a ruch jest płynny przy małych prędkościach. Śruby trapezowe są samohamowne właśnie dzięki dużemu tarciu, co w obrabiarce CNC jest wadą — i ta cecha bywa mylnie przypisywana śrubom kulowym.

Dlaczego tak

MDI (Manual Data Input) pozwala wpisać jeden lub kilka bloków, np. „M03 S800” czy „T0202”, i od razu je wykonać — przydaje się przy ustawianiu obrabiarki, zmianie narzędzia czy włączeniu wrzeciona. Program z pamięci wykonuje się w trybie automatycznym, a pokrętło ręczne obsługuje tryb JOG/HANDLE. Edycja bez wykonywania to tryb EDIT, który łatwo pomylić z MDI, bo w obu wpisuje się tekst programu.

Dlaczego tak

Adres N nadaje blokowi numer porządkowy, co ułatwia jego odnalezienie przy edycji i wskazanie miejsca w skokach i powtórzeniach; w wielu sterowaniach jest nieobowiązkowy. Narzędzie wybiera adres T, prędkość obrotową — S, a posuw — F, który w tym bloku wynosi 0,2 mm/obr. Litery adresów są w większości sterowań wspólne, więc ich znajomość pozwala czytać programy różnych maszyn.

Dlaczego tak

G02 to interpolacja kołowa zgodna z ruchem wskazówek zegara, a G03 — przeciwna. Kierunek ocenia się, patrząc na płaszczyznę obróbki od strony dodatniej osi do niej prostopadłej, co na tokarce z nożem za osią może dawać wrażenie odwrotnego ruchu — stąd częste pomyłki między G02 i G03. G00 to szybki przejazd bez skrawania, a G04 — postój czasowy.

Dlaczego tak

G91 włącza wymiarowanie przyrostowe: X10 oznacza przesunięcie o 10 mm od bieżącego położenia, a nie ruch do punktu X10. G90 włącza wymiarowanie absolutne, w którym wszystkie współrzędne odnosi się do punktu zerowego przedmiotu — i to jest druga odpowiedź. Przyrostowe programowanie jest wygodne przy powtarzaniu kształtu, np. w podprogramach, ale błąd w jednym bloku przenosi się na wszystkie kolejne.

Dlaczego tak

Przy G96 sterowanie utrzymuje zadaną prędkość skrawania w m/min, przeliczając obroty z bieżącej średnicy: im mniejsza średnica, tym wyższe obroty. Przy planowaniu w stronę osi obroty rosłyby teoretycznie do nieskończoności, dlatego programuje się ograniczenie obrotów (np. G50 lub LIMS). Stałe obroty daje funkcja G97, którą stosuje się m.in. przy wierceniu w osi i gwintowaniu.

Dlaczego tak

Przy korekcji promienia programuje się kontur przedmiotu, a sterowanie odsuwa tor środka narzędzia o jego promień na wskazaną stronę: G41 — na lewo, G42 — na prawo, patrząc zgodnie z kierunkiem ruchu. Ruch środkiem po konturze to stan po G40, czyli bez korekcji — przedmiot wyszedłby wtedy mniejszy lub większy o promień narzędzia. Wybór strony zależy od tego, czy frezuje się kontur zewnętrzny, czy wewnętrzny, i od kierunku obiegu.

Dlaczego tak

M30 kończy program, wyłącza wrzeciono i chłodziwo i przewija program na początek, więc następne naciśnięcie START rozpoczyna obróbkę kolejnej sztuki. Samo zatrzymanie wrzeciona to M05, które program kontynuuje. Podobna funkcja M02 również kończy program, ale w wielu sterowaniach nie przewija go na początek — dlatego w produkcji seryjnej stosuje się M30.

Dlaczego tak

Gdy ten sam kształt powtarza się — np. kieszeń w kilku miejscach płyty albo kolejne warstwy obróbki — zapisuje się go raz jako podprogram i wywołuje z programu głównego tyle razy, ile potrzeba, często z przyrostowym przesunięciem. Program jest krótszy, a poprawka w jednym miejscu działa wszędzie. Dane korekcyjne narzędzi przechowuje sterowanie w tabeli narzędzi, a nie w podprogramach.

Dlaczego tak

W głębokim otworze wióry zapychają rowki wiertła, ciecz nie dociera do ostrza, rosną siły i temperatura — aż wiertło się łamie. Cykl z wycofywaniem wierci krótkimi odcinkami i po każdym wyciąga wiertło z otworu, oczyszczając je i wpuszczając chłodziwo. Przy płytkich otworach i nakiełkach nie ma takiej potrzeby, a okresowe wycofywanie tylko wydłużałoby czas. Do gwintowania służy osobny cykl.

Dlaczego tak

Programowy wyłącznik krańcowy chroni oś przed wjechaniem w mechaniczny zderzak. Oś trzeba wycofać w kierunku przeciwnym do przekroczenia, skasować alarm, a potem znaleźć przyczynę: błędną współrzędną w programie, złe przesunięcie punktu zerowego lub zły korektor. Ponowne uruchomienie bez zmian powtórzy alarm, a wyłączanie zabezpieczeń w parametrach maszyny grozi rozbiciem osi.

Dlaczego tak

Punkt zerowy maszyny ustala producent i nie zmienia się on między zleceniami. Przedmiot mocuje się za każdym razem w innym miejscu, więc operator mierzy, gdzie leży jego punkt zerowy, i zapisuje tę odległość w tabeli przesunięć (G54–G59). Program odnosi się do przedmiotu i nie trzeba go zmieniać przy innym zamocowaniu. Długość narzędzia zapisuje się osobno, w korektorach narzędziowych.

Dlaczego tak

Czujnik dotyka szczęki stałej, a oś X przesuwa go wzdłuż niej: każde odchylenie wskazówki pokazuje, o ile szczęka odchyla się od kierunku ruchu stołu. Imadło dokręca się stopniowo, dobijając jego koniec, aż wskazanie nie zmienia się na całej długości. Poziomnica mierzy odchylenie od poziomu, a nie od kierunku osi, więc nic nie powie o skręceniu imadła na stole.

Dlaczego tak

Na powierzchni przyłożenia tworzy się pasmo wytarcia, którego szerokość VB rośnie w czasie pracy; po przekroczeniu wartości dopuszczalnej, np. 0,3 mm, ostrze uznaje się za stępione. Kryterium to jest mierzalne i powiązane z jakością powierzchni i wymiarem. Barwa wiórów zależy od temperatury, więc jest tylko sygnałem pomocniczym, a liczba sztuk bez pomiaru to trwałość założona, nie zmierzona.

Dlaczego tak

Wykruszenia przy frezowaniu przerywanym powodują uderzenia ostrza przy każdym wejściu w materiał i zmiany temperatury. Pomaga gatunek bardziej ciągliwy, krawędź z fazką wzmacniającą oraz mniejszy posuw na wejściu. Twardszy gatunek lepiej znosi ścieranie, ale jest bardziej kruchy, więc wykruszałby się jeszcze szybciej. Przy węglikach nierzadko korzystne jest frezowanie na sucho, ale samo wyłączenie chłodzenia nie usuwa przyczyny mechanicznej.

Dlaczego tak

Tulejka zaciskowa ER jest nacięta wzdłużnie i wciskana nakrętką w stożek oprawki, dzięki czemu zaciska się równomiernie na walcowym chwycie narzędzia. Każda tulejka obejmuje zakres ok. 0,5–1 mm średnic, więc komplet tulejek obsługuje wiele narzędzi. Głowice frezowe osadza się na trzpieniach frezarskich, a płytki mocuje się w nożach śrubą lub dociskiem.

Dlaczego tak

Korektory opisują narzędzie: o ile jego wierzchołek jest przesunięty w X i Z względem punktu odniesienia głowicy, jaki ma promień naroża i w którą stronę jest skierowane ostrze (kod położenia potrzebny do korekcji promienia). Do tego dochodzą korektory zużycia. Przesunięcie punktu zerowego opisuje położenie przedmiotu, nie narzędzia — obie tabele łatwo pomylić, bo obie zawierają przesunięcia X i Z.

Dlaczego tak

Średnica jest za duża o 0,06 mm, więc narzędzie musi wejść głębiej — korekta jest ujemna. Przy programowaniu średnicowym korektor w osi X wpisuje się także w wartościach średnicowych, czyli −0,06 mm, a sterowanie samo przesunie nóż o połowę tej wartości po promieniu. Wartość −0,03 mm jest poprawna tylko przy programowaniu promieniowym — pomylenie tych dwóch trybów to najczęstszy błąd korekcji. Korekta +0,06 mm zwiększyłaby błąd.

Dlaczego tak

Błąd w nowym programie — zła współrzędna, zły korektor, brak odjazdu — ujawnia się ruchem osi, więc pierwsze uruchomienie musi dać operatorowi czas na reakcję. Tryb pojedynczego bloku zatrzymuje obrabiarkę po każdym bloku, a obniżony posuw szybki i podgląd pozostałej drogi pozwalają przerwać ruch przed kolizją. Praca bez przedmiotu sprawdza tylko część błędów; dopiero pierwsza sztuka pod kontrolą potwierdza program.

Dlaczego tak

Refraktometr mierzy współczynnik załamania światła w kropli emulsji, który zależy od zawartości koncentratu; wynik przelicza się na stężenie według współczynnika podanego przez producenta. Zbyt rzadka emulsja słabo smaruje i dopuszcza korozję, zbyt gęsta podrażnia skórę i się pieni. Kolor emulsji zmienia się z zanieczyszczeniem i wiekiem, więc nie świadczy o stężeniu.

Dlaczego tak

Pierścień przechodni musi dać się nakręcić na cały gwint, a nieprzechodni nie może wejść dalej niż na ok. dwa zwoje. Sprawdzian ocenia jednocześnie średnicę podziałową, skok i kąt zarysu, czyli wszystko, od czego zależy, czy nakrętka będzie pasować. Suwmiarka zmierzy tylko średnicę zewnętrzną, która może być prawidłowa przy złym zarysie lub skoku. Wzornik promieni nie ma związku z gwintem.

Dlaczego tak

Nóż wytaczak potrzebuje otworu, w który wejdzie, a z pełnego materiału nie da się wytaczać. Dlatego najpierw nawierca się środek, żeby wiertło nie zbiegało, potem wierci się otwór mniejszy od gotowego, a naddatek zdejmuje wytaczakiem, który nadaje otworowi dokładny wymiar i współosiowość. Kolejność zabiegów zewnętrznych bywa różna, ale nie zastępuje przygotowania otworu.

Dlaczego tak

Większość tokarek CNC programuje się średnicowo, bo rysunki podają średnice: X50 oznacza, że wierzchołek noża ma wytoczyć średnicę 50 mm, choć fizycznie znajduje się 25 mm od osi. Programowanie promieniowe jest możliwe, ale wymaga przeliczania wymiarów z rysunku. Odległość od czoła określa współrzędna Z, a nie X.