5.6. Prusstoorikute esmane töötlemine

Lähtuvalt detaili funktsionaalsest otstarbest eseme kvaliteedi moodustamisel, määratakse konstrueerimisel detaili mõõdud, pindade asetus ja kuju. Mehaanilise töötlemise tulemusel moodustatakse järk-järgulise kihtide eemaldamise operatsioonidega uued pinnad. Uued pinnad paiknevad kindlaksmääratud asendis üksteise suhtes.

Tooriku asendi kindlaksmääratud orientatsiooni uute pindade moodustamise protsessis nimetatakse baseerimiseks. Tooriku baseerimiseks tasasele töölauale toimub tema kolme vabadusastmega. Koos töölauaga võib toorik pöörduda ümber kahe telje. Kahes küljes on tugi-piirajad, kolmandaks on töölaud ja jääbki veel kolm liikumise võimalust.

Baseerimist ei kasutata mitte ainult mehaanilise töötlemise pinkides. Detaili teatud kindel asend on vajalik monteerimisüksuste moodustamisel. Selleks kasutatakse monteerimisbaase, mis määravad detaili asendi üksteise suhtes. Detaili mõõtude kontrollimiseks kasutatakse mõõtmisbaase. Need võivad langeda kokku seadistamise baasiga.

Toorikute mehaanilise töötlemise tehnoloogilise protsessi koostamise reeglid vastavalt õigele baseerimise olemasolule on järgmised [23]:

1. Musti baase (toorikute töötlemata pinnad) tuleb kasutada ainult juurdelõikamise esmasteks operatsioonideks. Tooriku töötlemine algab puhta seadistamise baaspinna valmistamisega, mida kasutatakse edasisel töötlemisel. Alustatakse laiemast küljest. Sellele järgneb serva töötlemine.

2. Järgnevateks operatsioonideks tuleb kasutada võimalikult palju ühte ja sama baasi. Kogu protsess tuleb rajada minimaalsele seadistamise arvule. Iga seadistamine omab temale iseloomulikud kõrvalekalded. Baasi muutmine suurendab kõrvalekaldeid. Baasi muutmisel peab uue baasi siduma vanaga.

3. Seadistamise baasid tuleb võimaluse korral valida kokkulangevalt monteerimisbaasidega. Toorik tuleb pinki baseerida nii, et tema mõõdud baaspindadest kuni moodustatava uue pinnani oleksid detaili põhimõõtudeks, mis määravad tema asendi esemes.

4. Toorikute töötlemise tehnoloogiline protsess peab ette nägema puhaste baaspindade kontrollimist pärast kestvaid hoidmisi ja operatsioone, mis võivad esile kutsuda muutusi mõõtudes ja baaspindade kujus. Liimimisel, jahutamisel ja järelhoidmisel võib toimuda puhaste baaspindade kaardumine. See nõuab uut töötlemist. Praktika näitab, et töödeldud toorikute tsehhitingimustes hoidmine üle 8 tunni viib märgatavatele vormi muutustele ja baaspindade kaardumisele.

Mustad toorikud, mis on saadud laudade juurdelõikamisel, omavad märgatavaid kuju ja mõõdete kõrvalekaldeid. Need on tingitud sellest, et juurdelõikamisel lauad baseeritakse pindadel, mis omavad märgatavaid puudusi õigest kujust, tasapindade kõmmeldumise jm tõttu. Kõrvalekalded suurenevad ebaühtlase kuivatamisega.

Mustade toorikute töötlemine on algstaadiumiks, mis kindlustab vahetatavate puhaste toorikute saamise. Puhtaks baasiks võib võtta sirge tasapinna või õige silinderpinna. Sirgetel toorikutel esmaseks puhtaks baasiks kasutatakse ühte tema külgedest, kõverjoonelistel on selleks tema tasased pinnad või kõverjoonelised, kui need vastavad kujult silinderpinnale. Musti toorikuid tavaliselt töödeldakse freesimisega. Selleks on kolm skeemi, mis jagunevad lõikeprintsiibilt silindriliseks ja otsfreesimiseks ning tooriku baseerimiselt: 1) tooriku tasapinna baseerimise järgi, mis moodustub töötlemisel, 2) baseerimisel töödeldava tooriku mõõte piiramisega ja 3) baseerimine saadava mõõdu piiramiseta. Prusside töötlemine otsfreesiga leiab vähe kasutamist, kuna lõigatakse põikikiudu ja pinna kvaliteet on kehv. Esimene skeem on kasutatav rihthöövelmasinatel, teine paksusmasinatel (mõõtu töötlemine). Kolmas on tortsfreesimisega kalibreerimine (joon. 23).

Rihtimisel sirge tasapinna saamiseks peab pingil töölaua tagumise plaadi pind olema puutujaks ringlõike trajektoorile ning esimese plaadi tasapind peab olema paralleelne

tagumisega ja asetsema madalamal mahavõetava kihi paksuse võrra. Kõverjooneliste pindade töötlemiseks peavad mõlemad laua osad omama vastavat silindrilise pinnaga vormi, kuid noavõlli suhtes võivad olla erineval kõrgusel nii nagu tasapinnalisel töötlemisel (joon. 24). Peale töölaua on rihtfreespingil vertikaalne töölaud ehk juhtjoonlaud, mida võib seada nurga alla horisontaallaua suhtes.

Tooriku liigutamisel mööda töölauda peab ta olema pidevalt baseeritud. Toorik ei tohi töölaual kiikuda. Kui osa toorikut on läinud teisele töölaua poolele, tuleb edasi baseerida puhta pinna järgi.

Suurim mahavõetava kihi paksus rihtpingil on kuni 6 mm. Optimaalne mahavõetava kihi paksus on 1,5-2,5 mm. Kihi paksusel üle 3 mm halvenevad oluliselt laastumoodustamise tingimused. Tekivad väljarebendid, vajatakse tugevat eendejõudu, tekib vibratsioon. Seega langeb kvaliteet. Noavõlli pöörlemissagedus frees-höövelpinkidel on 5100 min^-1, eendekiirus 6-24 m/min. Et töödelda musta tooriku kogu baaspind vuukimisega on vajalik teha mitu läbimit.

Ühepoolsel rihtfreespingil joonlaua kalde seadmisel on võimalik pindu töödelda üksteise suhtes kindla nurga alla. Tehnoloogilise operatsiooni põhiliseks näitajaks on sirgjoonelisus ja tasapinnalisus, mida praktikas hinnatakse läbipaendega tooriku pikkuse kohta (mm/m).

Käsitsi eendamisel saab rohkem arvestada tooriku eripäraga ja täpsus tuleb suurem, saab reguleerida survet toorikule ja eendekiirust. Toorikute mehaanilisel eendamisel rihtfreespingile on tarvis kõrvaldada võimalik tooriku piki-deformatsioon tema baseerimise ülemineku momendil ja eendamisel, kindlustades seejuures tooriku jäikuse ja vajaliku asetuse piki pingi töölauda liikumisel. Nende nõuete täitmiseks kasutatakse vastavaid seadmeid. Konveieri kettidele on seatud vetruvad sõrmed või haaravad seadmed (joon. 25). Valtsetteandmine on kõige lihtsam (joon. 26).

Normaalsel survel valtsidele ületatakse töölaual hõõrdejõud. Etteandejõud jaotatakse tooriku pikkusele selliselt, et vedrude surve rullikutele musta pinna baseerimise tsoonis oleks minimaalne ja puhtas tsoonis maksimaalne. Eendamiseks valtsmehhanismi kasutamist soovitatakse alles siis, kui toorikute paksus on 40 mm ja rohkem, kuna siis on neil vastav kõvadus ja jäikus. Töölaud võib olla pikuti sooneline, et vähendada hõõrdumist või asetatakse täiendavaid noavõlle kitsastele freesidele, mis lõikavad õhema kihi kui põhivõlli noad.

Kasutatakse ka roomikeendamise seadet. Mõnel juhul on vajalik freesida üksnes servi pikkadel detailidel. Sellisel juhul kasutatakse pinke valts- ja roomikeende mehhanisme vertikaalse baseerimisega (joon. 27). Serva freesimise masinal võib ühel pool töödelda sooni ja teises servas punne. Tooriku paksus ja mahavõetav kiht hööveldamisel on teineteisest sõltumatud. Noavõllid võivad rihthöövelpingil asetseda teineteisega risti (joon. 28).

Paksushöövelpingis (paksusfrees-) töödeldakse toorik mõõtu kindlustades kahe tasapinna paralleelsuse. Töödelda võib olla ühe- või kahepoolses paksuspingis. Laiemalt kasutatakse ühepoolseid paksushöövelpinke (joon. 29). Töödeldav toorik baseeritakse töölaua tasapinnale. Eendatakse toorikut ainult ülemiste valtsidega, milledel eespool noavõlli on rihveldatud pind, kõigi teiste valtside (tugivõllide) pind on sile.

Töötlemise kvaliteedi parandamiseks ja vibratsiooni vähendamiseks silindrilisel freesimisel lõiketsoonis surutakse toorikut laua külge surveliistudega, mis võivad olla kahelpool noavõlli. Eespool noavõlli olev surveliist soodustab ühtlasi laastu purunemist. Tagapool noavõlli olev liist vähendab vibratsiooni. Kaitseseadmed hoiavad ära tooriku tagasiviskumise sellel juhul, kui valtsid ei suru toorikut korralikult vastu lauda. Alumised siledad valtsid (rullid) vähendavad tooriku ja töölaua vahelist hõõrdumist. Need ei tohi olla lauapinnast kõrgemal, kui on tooriku elastsusdeformatsioon valtside survest. Valtseendamisel on see tavaliselt 0,2 mm.

Paksuspingis töödeldakse peamiselt neid toorikuid, milledel on juba üks baaspind, mis saadi rihthööveldamisel. Ilma baaspinnata ei saada paksushöövelpingiga vajalikku täpsust, sest säiluvad kaardumised.

Pingil töödeldakse prusse ja kilpe laiusega 300-1250 mm, laiemad pingid on eriotstarbeks. Kerged pingid on laiusega kuni 600 mm; keskmised kuni 800 mm ja raksed üle selle. Paremad on sektsiooniliste rihveldatud etteandeseadmega pingid, eriti kilpide töötlemiseks. Need sektsioonid avaldavad toorikule ühtlasemat survet.

Kilpide töötlemiseks tavaliselt kasutatakse rasket tüüpi paksusmasinat. Pingi kasutamise efektiivsus sõltub tema koormamise võimalusest. Prussikute töötlemiseks tuleks kasutada seksiooniliste (joon. 30) rihveldatud valtsidega pinke, mis võimaldavad kasutada erineva ristlõikega toorikute etteandmist kogu töölaua laiuse ulatuses. Kilpide töötlemiseks võivad olla terviklikud etteandevaltsid, sest need on lihtsamad, töö kvaliteet sõltub häälestamisest. Etteandevaltside surve peab olema küllaldane, kuid mitte liiga suur, mis soodustaks muljumist ja ristlõike viltuvajumist.

Kahekülgsed pingid töötavad joonisel 31 näidatud põhimõtetel. Skeem A näitab rihtimisprintsiipi ülemise noavõlliga ja mõõtutöötlemist alumise noavõlliga. Ülemine noavõll võtab maha kihi sõltuvalt tooriku kujust ja ristlõikest. Skeemil B rihtimine tehakse alumise võlliga ja mõõtu töötlemine ülemisega baseerides töödeldud pinna alumisele töölauale. Skeemi C järgi töödeldakse mõlemad tooriku küljed paksusmasina printsiibil: alumise

noavõlliga eelneva baseerimisega töötlemata pinnaga töölauale, aga ülemisega - kui juba baseeritakse töödeldud küljega. Kolm skeemi on erinevad. Eelistada tuleks kahte esimest. Rohkem on kasutusel esimene [23].

Kahekülgset paksuspinki kasutatakse kilpide ja laudade töötlemisel. Ühekülgsel paksuspingil võib töödelda pindasid teatud nurga alla baaspinna suhtes ja ka kindlaksmääratud pikiprofiili kaldega. Selleks tuleb kasutada teatud spetsiaalseid abiseadmeid. Paksuspinkidel sagedamini on pöörlemissagedus 4000-6000 min^-1, eendekiirus 5-30, nugasid võllis 2-4, lühim töödeldav toorik 280 mm kergetel pinkidel, rasketel 380 mm, rasketel 450 mm, tooriku paksus 5-200 mm ja töölaua laius 300-1250 mm.

Pikifreespinkides võib kasutada kolme tüüpi noavõlle, mis erinevad lõikeserva kujult. Enamlevinud on sirge lõikeservaga, mis töötleb materjali kogu laiuses. Siin ilmnevad hetkelised lõikejõud, mis kutsuvad esile kõrvalekaldeid ja vibratsioone kogu tehnoloogilises süsteemis. Noa pikkuse jaotamisel lühikesteks sektsioonideks ja paigutades neid üksteise suhtes lõike ringjoonele, saadakse astmeline noavõll. Hetkelised lõikejõud vähenevad mitmekordselt. Väheneb ka etteandeks vajalik jõud. Teritamise hõlbustamiseks koostatakse astmeline noavõll sektsioonidest, mis asetatakse üldisele võllile. Sektsioonide vahel peab olema nugade ülekate 5-8 mm. Peab suurendama terituse täpsust, et saavutada kõigi sektsioonide ühesugune lõikeraadius.

Sektsioonide arvu suurendamine võimaldab kujundada spiraalse lõikeserva. Muutub laastumoodustumise protsess ja lõikamine. Lõiketasapinda tuleb jõud, mis on teatud nurgaga kiudude suuna ja etteandesuunaga. Lõikamine muutub pidevaks ja on minimaalse võimsusega. Väheneb vibratsioon ja müra 2-3 korda. Suureneb töötlemise kvaliteet.

Lõikeserva kaldenurk spiraalsel serval määratakse sõltuvalt noavõlli diameetrist D, tema pikkusest L ja nugade arvust z.  = arctg D / L z

Spiraalse lõikeservaga noavõllid on keerulised valmistada ja hooldada. Sellise võlli noad valmistatakse paksusega 1 mm keerulise lõikeserva kujuga. Sirbikujuline nuga asetatakse spiraalsesse soonde noavõllis, nuga kinnitamisel deformeerub ja moodustab spiraali. Seadistamine ja teritus nõuavad suurt täpsust.

Toorikute töötlemisel paksushöövelpingis esinevad kõige sagedamini järgmised defektid:

1. Põiki-süvendid tooriku pinnal (150 mm kaugusel selle otstest). Põhjuseks on üleliigne surve tagumisele liistule ja tagumisele etteandevaltsile, mis kutsuvad esile etteande seiskumise tooriku liikumisel tagumise surveliistu vastu ja tooriku väljumise momendil rihveldatud valtsi alt.

2. Tooriku otstes sisselõige, mille kutsub esile liialt suur tõus alumiste valtside kõrgusest.

3. Ebaühtlane paksus töödeldud tooriku laiuses. Laud on kaldu või noad noavõllis on vales asendis. Nugade väljaulatumise kõrgus noavõllist pole ühtlane.

4. Risti kriimud-muljumised töödeldud pinnal - liigne surve rihveldatud valtsi poolt väikse mahavõetava kihi paksuse juures.

5. Üksikud muljumised pinnal. Need ilmnevad halvasti töötava pneumotranspordi süsteemi tagajärjel või töötamisel ilma selleta. Laastud satuvad töödeldud pinnale ja surutakse kokku tagumise valtsi poolt.

Lõikerežiim valitakse arvestades ettenähtud pinnakaredust ja noavõlli pöörlemissagedust. Pingil ei tohi töödelda lühemaid detaile, kui on esimeste ja tagumiste valtside vahekaugus. Puhtal töötlemisel peaks mahavõetava kihi paksus olema 1,5-5 mm. Teenindab kaks töölist. Tootlikkus sõltub töölaua laiuse ärakasutamisest. Üheaegselt töödeldavate detailide arv terviklike etteandevaltsidega pingil arvestatakse prussikute korral 1,8-2, kilpide töötlemisel 1. Sektsiooniliste etteandevaltsidega pingil võib töölaua laiusest olla korraga kasutusel kuni 60%.

Põhimõtteline skeem neljakülgsest pikifreespingist on joonisel 32. Töötlemise skeemi valikul lähtutakse kvaliteedist. Toorikuid antakse ette üksteise järel käsitsi või automaatselt “toitjalt”. On võimalikud mitmed tehnoloogilise protsessi variandid. Neljakülgne höövelpink koosneb põhimõtteliselt kahekülgsete paksusmasinate agregateerimisest. Pink töötleks kõik tooriku neli külge ühe läbimiga. Tänu vähemalt neljale noavõllile, mis on näha skeemil horisontaal- ja vertikaaltasapindades. Horisontaalsed töötlevad küljed (külgpinnad) ja vertikaalsed töötlevad servad.

Töödeldes korduvlaiusega toorikuid järgneva lahtisaagimisega, asetatakse töölaua alla horisontaalne võll, millele saab seada saeketta või freesikomplekti. Töödeldava materjali laius võib olla 15-250 mm. Paksus 6-120 mm. Minimaalne pikkus 200-800 mm. Spindli pöörlemissagedus 5000-6000 min^-1. Toorikute etteandmine toimub valtsidega või valtside ja roomikutega. kiirusega 3-70 m/min.

Freesimise režiim toorikule määratakse sõltuvalt kvaliteedi nõudest. Võtted ja töö organiseerimine neljakülgsel pingil on sarnane paksushöövelpingil töötamisega. Lühikeste toorikute töötlemiseks kasutatakse automaatseid toitjaid. Pikifreespingil tehakse esmane musta tooriku töötlemine, et saada puhtaid toorikuid vajalike mõõtude ja kujuga. Siin on võimalikud erinevad tehnoloogilise protsessi organiseerimise variandid. Tehnoloogilise skeemi variant tuleb valida vastavalt nõutud täpsusele ja tooriku otstarbele. Kilbitoorikute valmistamisel on nõutud servade töötlemine tasaseks, et saaks liimida. Kui kilp tehakse punni-nuudi seotisega, tuleb servi töödelda spetsiaalselt selleks automaatse baseerimisega pingis vähima töökuluga.

Režiimide valik. Teostuse kvaliteeti hinnatakse kuju (vormi) puhaste detailimõõtude saamise täpsuse ning karedusega. Esmasest töötlemisest saadud puhtad toorikud peavad vastama vastastikuse vahetatavuse tingimustele. Pinnakaredus määratakse ette tehnoloogilise režiimiga, millised silindrilisel freesimisel sisaldavad järgmisi põhiparameetreid: lõikeringi diameeter, lõikekiirus, mahavõetava kihi paksus ja eendekiirus.

Lõikeservade olukord ja nende nürinemine on piiravate faktorite lõikeprotsessi normaalsel kulgemisel. Tooriku kõmmeldumine pärast töötlemist silindriliste freesidega võib toimuda sisepingete ümberjaotumisest mahavõetava kihi eemaldamisel. Umbkaudu 30% toorikuid omab pärast nelikanthöövelpingis töötlemist sellel põhjusel kõverdumist üle 1,6 mm/m kohta. Selle nähtuse vähendamiseks peab jälgima, et mustad toorikud, mis tulevad töötlemisele, omaksid ekspluatatsiooni niiskust ilma kuivatamise sisepingeteta. Töödeldud toorikute kuju ja mõõtude muutumine võimalikul niiskumisel või kuivamisel ei tohi ületada lubatud kõrvalekaldeid, mis on määratud vahetatavuse tingimustega. Silindrilisel freesimisel moodustuvatele pindadele moodustatakse lainelise kujuga kinemaatilised ebatasasused. Laine pikkus määratakse l = 1000 u / nz, kus l - laine pikkus vastab eende pikkusega ühele noale, mm; u - eendekiirus, m/min; n - noavõlli pöörlemissagedus, min^-1; z - nugade arv, mis osaleb pinna moodustamisel.

Nugade seadistamisest ja noavõlli raadiuse viskumisest tuleneb vältimatu ebatäpsus, mille tagajärjeks on erinev lõiketerade töökiri. Töödeldud pinnale jäävad jäljed ainult nendest nugadest, millede lõikeraadius ületab mahavõetava kihi paksust, kui eendekiirus on õigesti valitud.

Praktikas sageli võetakse arvesse halvim variant ja arvestatakse, et pinna moodustamisest võtab osa ainult 1 nuga, sellisel juhul valemis z = 1.

Pinnakaredus, mis moodustub silindrilisel freesimisel, määratakse ette mitte ainult kinemaatilise ebatäpsusega, vaid sõltub laastu moodustumise protsessist. Kinemaatilise laine kõrguse võib ligikaudu määrata valemiga:

h = l² / 8R, kus h - laine kõrgus; l - laine pikkus; R - lõikeraadius.

Kõigi freesimise parameetrite seosed on esitatud nomogrammil (joonis 33)[23]. Selle abil võib teha kõiki tehnoloogilisi arvestusi, mis on seotud freesimise operatsiooniga. Tehnoloogilistes arvutustes tuleb sageli lahendada ülesandeid, mis on seotud eendekiiruse määramisega freesimisel, mis kindlustab ettenähtud karedusega pinna. Seejuures

maksimaalne eendekiirus u_max, (m min) määratakse tingimustes, kui pinda moodustakse kõigi nugadega, aga minimaalne u_min (m/min) ainult ühe noaga.

u_max = l n z / 1000;

u_min = l n / 1000.

Faktiline eendekiirus määratakse lähtuvalt kiiruse tehnilistest võimalustest, mis paikneb nendes piirides.

Toorikute otsamine (tortsimine, pikkusesse lõikamine)

Täpseks avade, pesade ja teiste konstruktiivsete elementide paigutamiseks detaili pikkuses on vajalik tooriku otsadesse puhtaid baaspindu. Selliste pindade saamine juurdelõikamisel ei ole võimalik, kuna kasutatakse musti baase ja kasutatakse robustseid suure tootlikkusega saage. Tortspindade töötlemisel vastavasse nurka pikitelje suhtes silinderfreesidega võib tekkida kõrvalekalded  4⁰.

Täpse pikkuse saamiseks, samuti otste kaldu töötlemiseks kasutatakse otsamispinke, mis võivad olla ühe- või mitmekettalised. Väikese tööde mahu puhul kasutatakse ühekettalisi kelguga otsamispinke. Seeria- ja masstootmisel kahe- ja mitmekettalisi mehhaanilise eendamisega pinke (joon. 34). Paljukettalistega teostatakse otsamist ja juurdelõikamist korduspikkuses olevatele toorikutele. Kelguga otsamispink võimaldab otsata toorikuid igasuguse nurga alla. Otsamisel toorik baseeritakse pingis töödeldud tasapindadega töölaua ja juhtjoonlauaga. Töölaua kelgu ja juhtjoonlaua asetus saeketta tasapinna suhtes määravad lõikamise suuna ja vajalikud nurgad tooriku otsakantidele.

Ühekettalisel pingil asetatakse toorik kelgule nii, et lõigatakse ära minimaalne töötlemise varu, kindlustades tasapinnalisuse kogu tooriku otspinnale. Teine ots toorikul lõigatakse mõõtu, kasutades tuge, mis on saeteest teatud kaugusel ning vastab nõutud pikkusele. Kitsaid toorikuid saab töödelda korraga mitu kui kasutada surveseadmeid. Otsamise töövõtted on sõltuvad kelgu ehitusest, kas on ärapööratav tugi või on jäik tugi jne. Laiade toorikute otsamisel tuleb eriti jälgida, et toorik oleks kogu pikkuses vastu juhtjoonlauda.

Masinaajast ühepoolsel otsamispingil kasutatakse ära 10-20%, kahepoolsel on tootlikkus 10-12 korda kõrgem, sest saab paremini kasutada mehaanilist eendamist roomikute või ketttransportööriga. Paljukettalistel tuleb saeketaste vahe seada vastavalt vajaliku detaili pikkusele. Otsamisel pikkuse kõrvalekalle on vahemikus  0,5...  0,1 mm ja nurgad  30’ kuni  1⁰.

Mustade toorikute mehaanilise töötlemise organiseerimisel lähtutakse tootmistingimustest ja detailide mõõtmetest. Tuleb ette näha kõiki tööpositsioone nii, et töölisel oleks mugav töötada minimaalse jõu- ja ajakuluga. Mustade toorikute poolautomaat- ja automaatliine on töös spetsiaaltootmises, kus agregaatpingid on seotud transportseadmetega.