16 października 2021

Wymiarowanie korpusów ma ścisły związek z podanym wyżej rozumowaniem i z technologią wykonywania korpusów, a zwłaszcza z wierceniem, rozwiercaniem i wytaczaniem otworów na dokładnych frezarko-wiertarkach, wytaczarkach, czy wiertarkach współrzędnościowych. Konstruktor korpusu najlepiej zdaje sobie sprawę z wymaganych dokładności, jakie korpus powinien spełniać. W obrabiarkach wynikają one z samej dokładności obrabiarki (można wyobrazić sobie konstruowaną obrabiarkę, która ma wykonywać detale w np. 4, 5 lub 6 klasie dokładności), a także z wymagań związanych z poprawną pracą pewnych mechanizmów, jak np. przekładnie zębate, które zwłaszcza przy dużych obrotach wałków i kół zębatych są bardzo ostre. Dotyczy to współosiowości, dokładności otworów pod łożyska, ich prostopadłości, położenia osi otworów itd. Podobnie w przyrządach, których ostateczna dokładność w bazie stykającej się z detalem wykonywanym jest wynikiem sumy wielu błędów tolerancji czy to wykonawczych, czy też montażowych i  pomiarowych. Nie wystarczy powiedzieć, że chcemy aby korpus był wykonany dokładnie. Trzeba wiedzieć jak to zrobić, żeby korpus był dokładnie wykonany. Informacje narzucające pewien sposób wykonania korpusu, po wnikliwej analizie, powinny zostać zamieszczone na rysunku przez konstruktora. Powinien on, poprzez np. odpowiednie zwymiarowanie i „ustawienie” tolerancji, narzucić sposób wykonania korpusu. Technolog czy programista CNC ma najczęściej przed sobą pojedynczy rysunek korpusu i w zasadzie nie zastanawia się dlaczego otwory mają taką, a nie inną dokładność, i czy np. muszą być współosiowe w tolerancji 0,01 mm. Chociaż oczywiście zdarza się, że dobry technolog stara się zrozumieć ideę konstruktora i zapoznaje się z dokumentacją całej maszyny. Niezależnie od tego, jaką technologię wykonania korpusu przyjmiemy, zawsze w pierwszej kolejności należy obrobić powierzchnię, która służy do położenia korpusu na stole maszyny lub też do zabazowania np. na kątowniku obrabiarki w przypadku obróbki dużych ram. Często jest to tylko zabielenie w 3 klasie chropowatości, tak aby uzyskać jednolitą powierzchnię bazową. Niekiedy może to być wyższa klasa chropowatości, np. 6, jeżeli jest to powierzchnia wykorzystywana później w montażu do połączenia z innym korpusem. Powierzchnia ta powinna być ustalona przez konstruktora korpusu. Od niej, jako bazowej, odnosi się odchyłki dokładności geometrycznej otworów i innych ważnych płaszczyzn.

dokladnosci obrobki
Tab 2.  Możliwe do uzyskania dokładności w zależności od rodzaju obróbki

Dawniej, kiedy nie było obrabiarek NC i CNC, otwory pod wrzeciona, wałki i kołki wykonywało się poprzez ręczne naprowadzanie wrzeciona, za pomocą odpowiednich pokręteł obrabiarki, w żądaną oś. Najpierw nawiercało się otwór, potem wierciło, a na końcu wytaczało lub rozwiercało otwór na gotowo, stosując niekiedy wiele przejść, aż do uzyskania wymaganej tolerancji, np. pod łożysko, przeważnie w 6 lub 7 klasie dokładności. W niektórych fabrykach wykonuje się korpusy tak i dzisiaj. W dobie obrabiarek NC i CNC pozycjonowanie wrzeciona obrabiarki w osi obrabianego korpusu dokonywane jest z pulpitu obrabiarki lub z programu. Jest to znacznie dokładniejsze i powoduje mniej pomyłek operatora oraz znacznie przyspiesza czas wykonania korpusu. W wielu fabrykach, w których wykonuje się dużą liczbę korpusów, oszczędza się na zakupie drogich obrabiarek CNC i po nawierceniu lub owierceniu otworów na pojedynczej obrabiarce NC lub CNC, gdzie osie otworów zostały ustalone, przekazuje się korpus na obrabiarki z  ustawianiem tradycyjnym – ręcznym i na nich wykonuje się dokładną obróbkę poszczególnych otworów na gotowo, centrując się w osiach nawierconych otworów. Można oczywiście wykonać kompletne otwory także na obrabiarkach CNC, zwłaszcza gdy są one wyposażone w magazyny narzędzi. Mimo że jest to droższe wykonanie (drogi czas pracy maszyny), to obecnie w wielu fabrykach tak właśnie wykonuje się korpusy. Jednak każde ustawianie korpusu i odnoszenie współrzędnych osi otworów, niezależnie od dysponowanej obrabiarki i sposobu wykonania na niej korpusu, wymaga wytypowania pewnych punktów odniesienia całego układu pomiarowego. Najczęściej punkt ten stanowią dwie prostopadłe płaszczyzny korpusu, np. bok i dół w widoku korpusu z góry, które obrabia się na wiertarko-frezarce, czy wytaczarce, najczęściej tej samej, na której później wykonuje się otwory i w tym samym zamocowaniu. Płaszczyzny te znajdują się w osi X i osi Y. Jeżeli jest potrzebna jeszcze płaszczyzna odniesienia w osi Z, to stanowi ją wtedy płaszczyzna czołowa korpusu lub powierzchnia przylgowa do połączenia z innym korpusem. Na przecięciu osi X i Y rysuje się punkt odniesienia, oznaczany poprzez zaczernienie dwóch ćwiartek naprzeciwległych, po przekątnej (szachownica), wyznaczonych pomiędzy krawędzią otworu, a współrzędnymi osi.

przyklad wymiarowania korpusu s
Rys. 10  Przykład wymiarowania korpusu

Niekiedy wykonuje się specjalny otwór technologiczny o średnicy min. 20 mm lub więcej, z tolerancją np. H6 – H7, i ten otwór stanowi punkt odniesienia. Oznacza się go identycznie jak punkt odniesienia , czyli zaczerniając dwie naprzeciwległe ćwiartki otworu. Od tego punktu odnosi się wszystkie współrzędne poszczególnych, lecz tylko dokładnych, otworów. Nie dotyczy to otworów pod śruby i kołki wsporników, które wymiaruje się już od wykonanej osi otworu np. łożyskowego w tej osi. Punktem odniesienia może być też otwór pod jeden z kołków ustalających wspornik, jeżeli jest walcowy, lub jakiś inny otwór, zwłaszcza taki, którego oś występuje w innym współpracującym korpusie. Wszystkie osie powinny być oznaczone. I tak, osie pod kołki najlepiej jest oznaczyć kolejnymi literami: A, B itd., a osie pod łożyska lub główne kołki ustalające położenie wsporników w przyrządach spawalniczych – kolejnymi cyframi: 1, 2, 3 itd. Można tu stosować różne wyróżnienia np. grupowe i niektóre grupy otworów oznaczać np. A1, A2 itd., 101, 102, 103, itd., a inne 201, 202, 203 itd. Oznaczenia te są konieczne do pisania technologii wykonania, programu CNC, czy kart pomiarowych korpusu. Na rysunku, w widoku i przekrojach rysuje się otwór i wymiaruje się go, za wyjątkiem położenia osi otworu. Osie wszystkich otworów podaje się w specjalnej tabeli zamieszczonej na rysunku u dołu, gdzie podana są współrzędne X, Y (Z), a w osobnej rubryce – wymagana tolerancja położenia osi, która dla większości przekładni zębatych wynosi +/– 0,015 mm. Dla innych otworów może to być +/– 0,1 mm. Powinno to być każdorazowo przedmiotem analizy, ponieważ każde 0,01 mm tolerancji jest kosztowne w wykonaniu.

W następnej i ostatniej części naszego opracowania opiszemy zagadnienia związane z technologicznością konstrukcji korpusów spawanych oraz kwestie pomiarów i napraw korpusów.

Aleksander Łukomski


artykuł pochodzi z wydania 9 (96) wrzesień 2015