Mechanika - Obróbka skrawaniem i erozyjna

2. Sposób i cel modyfikacji kształtu powierzchni natarcia ostrzy narzędzi skrawających.
Chwyt noża tokarskiego służy do zamocowania narzędzia w imaku tokarki. Część robocza narzędzia jest ukształtowana przez kilka powierzchni widocznych na rys. Są to:
• powierzchnia natarcia,
• główna powierzchnia przyłożenia,
• pomocnicza powierzchnia przyłożenia.
Powierzchnia natarcia ma najcięższe zadanie do wykonania podczas procesu skrawania. Ona, bowiem przejmuje cały nacisk wióra oddzielanego od obrabianego materiału. Pozostałe powierzchnie ostrza, zwane powierzchniami przyłożenia, odgrywają podczas skrawania drugorzędną rolę. Kąt ten nazywa się kątem natarcia głównym: Jest on zawarty między prostą styczną do powierzchni natarcia a płaszczyzną podstawową. Kąt natarcia ma za zadanie ułatwienie spływu wióra podczas obróbki. Im większy będzie kąt natarcia narzędzia, tym łatwiej jego ostrze będzie wnikać w materiał, gdyż powstający wiór mniej będzie się odkształcał, dzięki czemu napór materiału na narzędzie będzie mniejszy. Nadmierne jednak zwiększenie kąta natarcia powoduje znaczne osłabienie noża. W praktyce przyjmuje się kąt natarcia główny w granicach 5-30°. Kąt natarcia ma duży wpływ na przebieg skrawania. Od jego wartości zależy wielkość odkształceń, jakim ulega wiór. Im. większy jest kąt natarcia, tym mniejszym odkształceniom ulega wiór maleją przy tym opory skrawania, co wpływa na zwiększenie trwałości narzędzia i, umożliwia zwiększenie wydajności obrabiarki (zastosowanie większej szybkości skrawania). Zbyt duże jednak powiększenie kąta natarcia osłabia krawędź skrawającą, pogarsza warunki odprowadzania ciepła, co powoduje zmniejszenie trwałości noża. Na podstawie badań stwierdzono, że przy zmianie, kąta natarcia 30-45° maleje tępienie się ostrzy noży oraz obniża się temperatura skrawania. Jednak przy kącie 45° krawędź skrawająca noża zbytnio się osłabia. Zmniejszanie kąta natarcia od 45-30°, w związku z działaniem szeregu czynników, wpływa na zwiększenie wytrzymałości części skrawającej bez widocznego zwiększenia intensywności tępienia się ostrza oraz wzrostu temperatury skrawania.
3. Odmiany kształtu, zakres zastosowań i charakterystyka wymiarowa płytki spiekanej wg ISO.
W standardzie ISO wymagania dla materiałów stosowanych na ostrza narzędzi skrawających odnoszące się do obróbki, są oznaczane numerami od 01 do 50. Niskim wartościom numeru odpowiada duża odporność na ścieranie, która maleje ze wzrostem tych wartości. Wysokie wartości numeru oznaczają dużą wytrzymałość płytki, malejącą wraz ze spadkiem wartości numeru [8].
Pokrywanie płytek skrawających cienkimi warstwami odpornymi na ścieranie i wysoką temperaturę takimi, jak tlenek aluminium - Al.2O3, węglik tytanu - TiC, azotek tytanu -TiN powoduje, że płytki te stają się bardziej uniwersalne i mogą być stosowane w szerszym zakresie obróbki (np. zgrubna, półzgrubna, półwykańczająca). W ten sposób zastępują nawet kilka płytek niepowlekanych, odpowiadającym wymaganiom pojedynczych numerów wg ISO.
Węgliki spiekane należy stosować, gdy [4]:
• istotne jest dobre łamanie i odprowadzanie wiórów, istotne jest duże bezpieczeństwo krawędzi skrawającej,
• zależy nam na niskim koszcie jednej krawędzi skrawającej,
• rozpoczyna się nową produkcję,
• warunki pracy są niestabilne.
Narzędzia diamentowe stosuje się, gdy [4]:
• trwałość narzędzia musi być wyjątkowo duża,
Jakość powierzchni obrobionej musi być doskonała,
• należy zwiększyć ekonomikę obróbki,
• warunki obróbki są stabilne,
• obrabiamy materiały niemetaliczne i metale nieżelazne. Płytki z węglików spiekanych
l) Płytki zwykłe (jednoostrzowe)
Płytki zwykłe są to rozpowszechnione i szeroko stosowane płaskie elementy skrawające, które będąc przylutowane lub zamocowane do korpusu narzędzia podlegają w okresie jego normalnej eksploatacji wielokrotnemu ostrzeniu aż do stanu pełnego zużycia. Płytki zwykłe są podzielone w polskich normach na dwie grupy:
a) Płytki do noży tokarskich
Kształty. Rozróżnia się pięć podstawowych kształtów płytek do noży tokarskich. Są one oznaczone dużymi literami A, B, C, D, E.
Odmiany. W zależności od przyjętych parametrów geometrycznych rozróżnia się kształty dodatkowe traktowane jako odmiany poszczególnych kształtów podstawowych, oznaczone następująco:
A: AA, AD, AE, AF, B: BA, BE, C: CA, CB, CC, D: DA, E: EA.
Wielkości nominalne wymiaru l poszczególnych kształtów i odmian płytek do noży tokarskich zamieszczono w tabl. 1-19.
Wymiary płytek kształtów A, B, C i ich odmian podano w tabl. 1-20; kształtu D i odmiany DA - w tabl. 1-21, natomiast kształtu E i odmiany EA - w tabl. 1-22.
b) Płytki do narzędzi wieloostrzowych
Kształty. Rozróżnia się sześć kształtów płytek do narzędzi wieloostrzowych. Kształty te, oznaczane dużymi literami M, P, R, TA, UA, V, przedstawiono na rys. Płytki wieloostrzowe ze spieków ceramicznych
Płytki te nie są jeszcze znormalizowane. Ich grubość, jest znacznie większa niż grubość płytek wieloostrzowych z węglików spiekanych i nie nadają się one do zamocowania w istniejących gniazdach narzędzi skrawających pod płytki z węglików spiekanych. Płytki ceramiczne, obecnie produkowane przez różne firmy, są bezotworowe, jakkolwiek istnieją już zamierzenia produkcji takich płytek z otworami. Ma to oczywiście ścisły związek ze sposobami ustalenia położenia płytki w gnieździe i jej zamocowania.
4. Koncepcja budowy i rodzaje systemów narzędziowych.Celem optymalizacji parametrów skrawania jest uzyskiwanie jak najlepszych wyników procesu skrawania, z uwzględnieniem całokształtu oddziaływania systemu, w ramach, którego ten proces się odbywa.
System to zespół powiązanych ze sobą elementów, obiektów i układów, działających wspólnie, aby osiągnąć określony cel. Cechą charakterystyczną systemów jest hierarchiczność ich struktury umożliwiająca wielopoziomowość analizy. W każdym systemie można, zatem wyodrębnić systemy niższego rzędu, podsystemy lub systemy elementarne.
Jeśli np. produkcję obrabiarek uznamy za pewien system, to można rozróżnić w nim systemy niższego rzędu, jak: przygotowanie produkcji, wykonanie elementów i montaż. System wykonania elementów tworzy wiele operacji technologicznych stanowiących podsystemy procesu technologicznego. Operacje dzieli się na zabiegi i przejścia, tzn. podsystemy elementarne. Z kolei produkcja obrabiarek odbywa się w ramach pewnego działu gospodarki narodowej, będącego systemem wyższego rzędu.
Do analizy funkcjonowania dowolnego systemu lub podsystemu celowe jest jego wyodrębnienie z systemu wyższego rzędu oraz określenie wielkości wejściowych - przyczyn i wielkości wyjściowych - skutków.
Charakter i struktura oddziaływań między wielkościami wejściowymi i wyjściowymi różnych systemów i podsystemów może być zróżnicowana.
Podstawowymi składnikami każdego systemu są: masa, energia i informacja. Oddziaływanie czasu na stan i funkcjonowanie systemu jest podstawą podziału na systemy statyczne i dynamiczne. Zmiany systemu w czasie mogą być spowodowane zarówno przyczynami zewnętrznymi, jak i procesami zachodzącymi wewnątrz systemów. Mogą to być procesy fizyczne, ekonomiczne, organizacyjne, informacyjne, informatyczne itp. Proces skrawania należy rozpatrywać w zależności od charakteru procesów, jakie w nim zachodzą.
5. Układy wymiarowania (odniesienia) stereometrii ostrzy narzędzi skrawających:
Układy odniesienia geometrii ostrza
Geometrię ostrza narzędzi skrawających można rozpatrywać, w zależności od potrzeb, w różnych układach odniesienia. Układem odniesienia jest nazywany zespół płaszczyzn, przechodzących przez rozpatrywany punkt krawędzi skrawającej, orientowany za pomocą elementów bazowych narzędzi, krawędzi skrawających lub kierunków ruchów występujących w procesie skrawania, który umożliwia określenie geometrii ostrza narzędzia.
Zgodnie z PN-76/M-01021 wyróżnia się cztery układy odniesienia: układ narzędzia, technologiczny, ustawienia i roboczy.
Układ narzędzia - ostrze uważa się za bryłę geometryczną, stanowiącą zwartą całość z resztą narzędzia. Geometria ostrza, określona w tym układzie, uwzględnia przewidywane warunki pracy ostrza i jest wykorzystywana podczas produkcji, ostrzenia i kontroli narzędzia. Nazwa tego układu stanowi skrót myślowy szerszego określenia "układ wykonania (wymiarowania) narzędzia".
Układ technologiczny - dotyczy tylko narzędzi składanych (z wymiennymi ostrzami), gdy chodzi o wyznaczenie geometrii ostrza elementów skrawających w stosunku do dogodnych dla nich baz technologicznych, czyli układ ten służy do wyznaczenia geometrii ostrza wówczas, gdy element wykonuje się oddzielnie. W przypadku narzędzi jednolitych oraz narzędzi z elementami skrawającymi zamocowanymi w sposób trwały układ technologiczny pokrywa się z układem narzędzia. Oznaczenia płaszczyzn i kątów określonych w układzie technologicznym są wyróżniane dodatkowo indeksem t - symbolizującym ten układ.Układ ustawienia - służy do wyznaczenia geometrii ostrza odniesionej do przedmiotu obrabianego i uwzględniającej faktyczne ustawienie narzędzia względem przedmiotu obrabianego. Bezpośrednim celem stosowania układu ustawienia jest zazwyczaj potrzeba określenia zmienności kątów narzędzia wzdłuż krawędzi skrawającej .Płaszczyzny układu ustawienia orientuje się w stosunku do rzeczywistych kierunków ruchu głównego i ruchu posuwowego w rozpatrywanym punkcie krawędzi skrawającej. W przypadku gdy kierunki ruchów rzeczywistych są zgodne z kierunkami zamierzonymi, układ ustawienia i układ narzędzia pokrywają się. Oznaczenia płaszczyzn i kątów określonych w układzie ustawienia są wyróżniane dodatkowym indeksem u.
Układ ustawienia jest wykorzystywany przede wszystkim w tych przypadkach, gdy zachodzi potrzeba wyznaczenia geometrii ostrza względem przedmiotu obrabianego, zwłaszcza przy nietypowym ustawieniu narzędzia na obrabiarce, np. przy zamocowaniu noża z wierzchołkiem powyżej lub poniżej osi toczenia lub przy skręconym imaku nożowym z odchyleniem trzonka noża od kierunku prostopadłego do osi toczenia.
Układ roboczy - geometria ostrza jest rozpatrywana w warunkach skrawania, tzn. z uwzględnieniem ruchu ostrza względem przedmiotu obrabianego. Płaszczyzny układu roboczego orientuje się biorąc pod uwagę kierunek ruchu wypadkowego. W przypadkach, gdy prędkość ruchu posuwowego jest mała w stosunku do prędkości ruchu głównego, układ roboczy może być, dla rozważań praktycznych, zastąpiony układem ustawienia (lub układem narzędzia), co prowadzi do istotnych uproszczeń obliczeniowych. Oznaczenia płaszczyzn i kątów wyznaczanych w układzie roboczym wyróżnia się indeksem e (od słowa efektywny).
6. Schemat powstawania wióra ścinanego i relacje kinematyczne w strefie dekohezji dla przypadku skrawania swobodnego.
Narzędzie skrawające działa na zasadzie klina, który pod działaniem siły zagłębia się w obrabiany materiał i naciska na warstwę metalu, wskutek czego następuje jej odkształcenie. Odkształcenie warstwy jest nierównomierne i największe w części górnej W przypadku skrawania swobodnego bez uwzględniania tarcia zewnętrznego ostrze cisnące na materiał ma na ogół kąt natarcia 0 Na skutek tego linie odkształceń tworzą siatkę na obszarze OBC. Odkształcenia plastyczne zajmują obszar, którego zewnętrzną granicę stanowi odcinek PK.
- linia OP - nazywana początkową granicą odkształcenia plastycznego.
- linia PK - nazywana zewnętrzną granicą odkształcenia plastycznego,
- linia KO-nazywana końcową granicą odkształcenia plastycznego.
Obszar pomiędzy tymi granicami jest obszarem przetwarzania warstwy skrawanej w wiór, czyli obszarem tworzenia wióra .
Naprężenia ściskające zmieniają się w obszarze tworzenia wiór od wartości odpowiadającej początkowej granicy plastyczności materiału obrabianego do wartości odpowiadającej granicy plastyczności utwardzonego (umocnionego) materiału wióra. Odpowiednio także zwiększają się odkształcenia plastyczne.
7. Schemat obciążenia ostrza skrawającego dla przypadku skrawania swobodnego oraz struktura wzorów na składowe sił skrawania dla skrawania nieswobodnego
Na powierzchni natarcia działa wypadkowa siła Wn,(siła tworzenia wióra.)
Siłę tę można rozłożyć na:
- siłą prostopadłą do płaszczyzny natarcia N n (ogólnie normalną do powierzchni natarcia),
-siłą styczną do powierzchni natarcia Fn, (silę tarcia o powierzchnię natarcia)
Na powierzchni przyłożenia działa siła wypadkowa Wp (siła zgniotu warstwy wierzchniej). Można je rozłożyć na
-siła normalna do powierzchni przyłożenia Np
-siła styczna do powierzchni przyłożenia Fp
Rozpatrując ostrze łącznie, możemy określić wypadkową siłę R- przez nie wywieraną- jako sumę wektorową . R=Wn+Wp
Wypadkowa siła skrawania może być rozkładana na interesujące nas kierunki, wyróżniamy składowe sił skrawania: Pz i Py ; N i F ; Na i Fa
Składowe siły skrawania w przypadku skrawania nieswobodnego zależą od kąta odchylenia spływu wióra, a przez to od wszystkich czynników które mają wpływ na ten kąt.
Pz=Nz+Mz=Ncos?+Fcossin?
Py=-Ny+Ly+My=-Nsin?cos?+Fsinsin?+Fcoscos?cos?
Pz=-Nx-Lx+Mx=-Nsin?sin?-Fsincos?+Fcoscos?sin?
?=F/N
Z=cos?+?cossin?
8.Konsekwencje spiętrzenia naprężeń w obszarze tworzenia wióra na stan naprężeń w warstwie wierzchniej - model zimny kształtowania naprężeń w warstwie wierzchniej.
Pod działaniem ostrza na materiał powstaje pole naprężeń, które wywołuje na pewnej wysokości odkształcenie plastyczne, jeśli w tej warstwie zostanie przekroczona granica plastyczności.
Pod warstwą rozciągniętą plastycznie znajdują się warstwy w stanie rozciągania sprężystego. Po ustaleniu działania pola naprężeń w punkcie A nastąpi skurczenie się jaj (rozciągniętych warstw). Warstwa rozciągnięta plastycznie nie będzie mogła powrócić do stanu pierwotnego. Wobec tego pod nią leżące warstwy rozciągnięte tylko sprężyście będą wywierały na warstwę plastyczną siłę sprężystą, która stworzy w warstwie odkształconej plastycznie stan ściskania. W wyniku tzw. zimnego odkształcenia plastycznego będą występować w górnej części strefy zgniecionej naprężenia ściskające 9.Źródła ciepła w obróbce skrawaniem, praca skrawania, energia właściwa i bilans cieplny.
a)składniki pracy skrawania
Na całkowitą pracę skrawania składają się
-praca odkształceni plastycznego Epl
-praca tarcia zewnętrznego Et
-praca tarcia wewnętrznego na skutek odkształceń sprężystych i drgań Ed
Ostatni składnik pracy skrawania w normalnych warunkach obróbki bez drgań może być pominięty. Zatem praktycznie całkowita praca wynosi:
Eds.= Epl+ Et(kGmm)
Eds.= Epl+ Etn+Etp(kGmm)
Etn-praca tarcia na powierzchni natarcia
Etp-praca tarcia na powierzchni przyłożenia
Objętościowa praca właściwa skrawania er skr jest to ilość pracy niezbędna do przetworzenia 1mm3 warstwy skrawanej w wióry.
W praktyce częściej stosuje się pojęcie objętościowej pracy skrawania
er skr=epl+ein+eip(kGmm/mm3) Głównymi źródłami ciepła są
-praca odkształceń sprężystych i plastycznych materiału skrawanego (Qpl=70%Q)
-praca tarcia wióra o pow. Natarcia ostrza narzędzia (Qin=20%Q)
-praca tarcia powierzchni przyłożenia ostrza o materiał obrabiany (Qip=10%Q)
Łączna ilość ciepła w skrawaniu Q= Qpl+ Qin+ Qip


10.Wpływ ciepła wydzielonego w procesie obróbki na stan naprężeń w warstwie wierzchniej -ciepły model kształtowania naprężeń w warstwie wierzchniej.
Na skutek ciepła wywiązywanego w procesie obróbkowym powstaje pole temperatur sięgające w głąb materiału obrabianego. Temperatury są najmniejsze przy powierzchni i maleją w miarę oddalania się od niej. Nagrzewając się strefy podpowierzchniowa mogłaby się rozszerzyć więcej niż strefy głębsze, których temperatura jest mniejsza. W wyniku powiązania między sobą tych stref powstaje przy powierzchni stan ściskania a głębiej naprężenia ściskające maleją i przechodzą dalej w naprężenia ścinające Z chwilą, gdy pole temperatur przesunie się tzn. punkt A1 zajmie położenie A2 nastąpi w wyniku stygnięcia kurczenie się warstwy wierzchniej, co powoduje zmniejszenie się różnic naprężeń Po pewnym czasie ( położenie A3) strefy odkształcone sprężyście powrócą już do stanu normalnego, gdy strefy podpowierzchniowe odkształcone plastycznie będą dążyły do dalszego skrócenia równego skróceniu plastycznemu Po całkowitym ostygnięciu (położenie A) powstanie w górnej części strefy zgniecionej (odkształconej), której dalszemu kurczeniu przeciwstawiają się strefy głębsze stan rozciągania. Strefy głębsze będą natomiast znajdowały się w stanie ściskania Cieplny model powstawania odkształceń i naprężeń daje w warstwie wierzchniej naprężenia rozciągające.11. Przekrój charakterystyczny warstwy skrawanej
Warstwę skrawaną z której powstaje wiór charakteryzuje się w przekroju prostopadłym do wektora szybkości skrawania zwanym w skrócie przekrojem poprzecznym warstwy skrawanej W przekroju charakterystycznym warstwy skrawanej wyróżnia się:
-szerokość warstwy skrawanej b - przyjmowaną jako długość jednego z boków pola figury geometrycznej do której da się przybliżyć kształt przekroju warstwy
-grubość warstwy skrawanej a - mierzoną prostopadle do szerokości b
-głębokość skrawania g - wymiar warstwy skrawanej mierzony w kierunku prostopadłym do wektora prędkości ruchu głównego i do wektora prędkości ruchu pomocniczego
-posuw p - wymiar warstwy skrawanej w kierunku prędkości ruchu pomocniczego
-główny kąt przystawienia? - zawarty pomiędzy kierunkiem prędkości ruchu pomocniczego a przedłużeniem prostoliniowego odcinka głównej krawędzi skrawającej lub stycznej do niej w danym punkcie, jeżeli główna krawędź skrawająca jest krzywoliniowa
-pomocniczy kąt przystawienia ?` - zawarty pomiędzy kierunkiem prędkości ruchu pomocniczego a przedłużeniem części prostoliniowej pomocniczej krawędzi skrawającej lub stycznej do niej w danym punkcie jeżeli pomocnicza krawędź skrawająca jest krzywoliniowa
-promień zaokrąglenia wierzchołka ostrza r
nominalna powierzchnia warstwy skrawanej F jest powierzchnią pola figury geometrycznej do której przybliża się pole warstwy skrawanej w przekroju charakterystycznym 12.Kształtowanie chropowatości powierzchni w procesie obróbki wiórowej, odwzorowanie kinematyczno - stereometryczne, rola dynamiki procesu obróbki, uproszczony wzór do obliczeń chropowatości obrobionej powierzchni
R=P2/8r? (mm)
lub R=P((tg?r*tg?r`)/(tg(?r+?r`)))
Chropowatością powierzchni nazywamy zbiór mikronierówności pozostawionych na powierzchni obrobionej po skrawaniu. Wysokość tych mikronierówności zależy od własności materiału obrobionego, geometrii ostrza, parametrów skrawania a zwłaszcza prędkości skrawania i posuwu warunków chłodzenia zużycia ostrza sztywności przedmiotu i obrabiarki drgań narzędzia i przedmiotu obrabianego.
13.Charakterystyka form zużycia ostrza narzędzia skrawającego.
- zużycie trybologiczne
-zużycie wytrzymałościowe
-kryteria stępienia ostrzy
Zużycie ostrza narzędzia skrawającego są to zaistniałe zmiany geometryczne, związane lub nie z ubytkiem materiału, zmian własności, wywołane odkształceniami, temperaturą, chemicznymi działaniami ośrodka współpracującego. Zużycie ostrzy narzędzi skrawających przebiega w warunkach szczególnie dużych nacisków jednostkowych materiału obrabianego i wysokich temperatur.
Ogólny podział:
a) mechaniczne, adhezyjne
b) dyfuzyjne
c) cieplne
d) chemiczne
1)Zużycie wytrzymałościowe jest wynikiem przekroczenia wytrzymałości doraźnej lub zmęczeniowej, objawia się w postaci:
-wyszczerbień 1 krawędzi ostrza dających pod mikroskopem charakterystyczne nierówności zwane szczerbatością
-wykruszeń 2 obejmujących nieco większe objętości materiału ostrza w strefie styku z materiałem obrabianym
-sięgających poza tę strefę wyłamań 3
-pęknięć 4
2) Kryteriami stępienia ostrzy nazywamy umownie ogólne cechy lub zaistniałe w procesie skrawania zmiany wyrażone wskaźnikami stępienia. Rozróżniamy :
-geometryczne -a)
-technologiczne -b)
-fizykalne -c)
-ekonomiczne -d)
ad.a) Wskaźnikami stępienia są pewne cechy geometryczne np. cofnięcie ostrza,ubytek materiału ostrza wyrażony szerokością starcia pow. przyłożenia, głębokością żłobka
ad.b) Jeżeli o stępieniu decyduje przyrost chropowatości powierzchni, zmiany wymiarów lub kształtów przedmiotu obrabianego spowodowane zużyciem ostrza
ad.c) Gdy o stępieniu decydują określone przyrosty sił skrawania, momentu, mocy skrawania lub temp wywołane zużyciem ostrza
ad.d) Jeżeli wartości wskaźników stępienia wyznaczone są w powiązaniu z kosztami eksploatacji narzędzia lub operacji
3)Zużycie trybologiczne (od tarcia) :adhezyjne, chemiczne, ścierne, dyfuzyjne- związane z tarciem wióra o powierzchnie natarcia (wyciera rowek) i tarciem narzędzia o materiał obrabiany (łysinka)
14. Wymiarowanie typowego zużycia tribologicznego ostrza narzędzia skrawającego
Najwidoczniejszym skutkiem zużywania się ostrza są zmiany jego kształtów i wymiarów, nazywane geometrycznymi wielkościami zużycia ostrza. Do typowych wielkości geometrycznych zużycia należą:
-na powierzchni natarcia: hn - skrócenie ostrza, lz - długość żłobka, sż - szerokość żłobka, gż - głębokość (maksymalna) żłobka, ek - odległość żłobka od krawędzi skrawającej, es - odległość maksymalnej głębokości żłobka od krawędzi skrawającej
-na powierzchni przyłożenia: hp - wysokość starcia, lk - szerokość starcia
Starcie na powierzchni przyłożenia - tarcie tej powierzchni o powierzchnię obrobioną przedmiotu. Objaw ten występuje zawsze w procesie skrawania w stopniu zależnym od rodzaju obróbki materiału i kształtu ostrza.
Starcie na powierzchni natarcia choć zawsze towarzyszy skrawaniu nie zawsze dochodzi do wyraźnie widocznych rozmiarów. Miejsce maks głębokości żłobka jest miejscem gdzie intensywność ścieralności jest największa. Przy skrawaniu materiałów kruchych przy małych szybkościach skrawania gdy tworzy się wiór odpryskowy nie obserwujemy zużycia ostrza w postaci żłobka na powierzchni natarcia.
15. Zależność zużycia tribologicznego ostrza narzędzia od czasu i warunków obróbki
Proces skrawania dokonuje się w tribomechanicznym systemie składającym się z trzech zasadniczych elementów: przedmiotu obrabianego, narzędzia skrawającego i otoczenia, które przez kontrolowane oddziaływanie środków technologicznych (stałych, ciekłych i gazowych) może zmieniać warunki styku dwóch pierwszych elementów. Specyfika procesu skrawania na tle innych, klasyfikowanych w budowie maszyn systemów tribologicznych polega na:
• udziale prawie czystych chemicznie, a więc bardzo aktywnych powierzchni przedmiotu obrabianego i wióra,
• koncentracji obciążenia w niewielkim obszarze, gdzie działają naprężenia normalne o maksymalnych wartościach ok.
• realizacji deformacji materiału na poziomie odkształceń granicznych i w wysokich temperaturach; ze względu na niejednorodność rozkładu pola temperatur w mikroobszarach styku mogą nawet wystąpić nadtopienia materiału,
• realizacji tarcia z dużymi prędkościami poślizgu, co utrudnia dostęp cieczy obróbkowych i tworzenie się warstewek smarnych na ostrzu narzędzia,
• utracie początkowej stereometrii ostrza wskutek zużycia, co z kolei zmienia radykalnie warunki tarcia.
Jeśli uwzględni się zróżnicowaną chemiczną czystość powierzchni trących oraz nierównomierny rozkład obciążeń mechanicznych i cieplnych, to model tribologiczny strefy skrawania można przedstawić poglądowo, jak na rys. 5.1. Zakłada on identyczność oddziaływań tribologicznych na powierzchni natarcia i przyłożenia. W konsekwencji na roboczych powierzchniach ostrza nie podlegających smarowaniu można generalnie wydzielić strefę tarcia fizycznie suchego (A) i technicznie suchego (B). W przypadku doprowadzenia substancji hłodząco-smarujących wystąpi dodatkowo tarcie mieszane. W strefie (C) wiór traci kontakt z powierzchnią natarcia. Ponieważ wyraźne rozgraniczenie stref (A) i (B) jest w praktyce utrudnione, proponuje się wprowadzenie strefy przejściowej i wyróżnienie w obszarach kontaktu trzech podstref zarówno od strony powierzchni natarcia, jak i przyłożenia.) 16.Rodzaje okresów trwałości ostrza, okres żywotności ostrza-wzór Taylora.
Postępujące zużycie ostrza doprowadza do utraty zdolności skrawania z wymaganą jakością i wydajnością obróbki. Utratę zdolności skrawnych ostrza do obróbki przedmiotu z zachowaniem żądanych wymagań nazywa się stępieniem ostrza. Czas pracy ostrza, czyli czas skrawania, w niezmienionych warunkach skrawania aż do umownego stępienia ostrza, nazywa się okresem trwałości ostrza. Jednak najczęściej okresem trwałości ostrza nazywa się sumę czasów skrawania oddzielonej krótkimi przerwami aż do stępienia ostrza. Musi być spełniony warunek stałości warunków skrawania. Okres pracy ostrza suma czasów skrawania w czasie pomiędzy dwoma stępieniami, przy zmiennych warunkach skrawania. W warunkach przemysłowych możemy w większej liczbie przypadków określić okres pracy ostrza. Każde ostrze może być używane do skrawania pewną ilość razy(ostrzenie bądź wykorzystywanie kolejnych naroży). Suma wszystkich okresów trwałości, które można uzyskać z danego ostrza nazywa się długotrwałością ostrza U. Suma wszystkich okresów pracy, które można uzyskać z danego ostrza nazywa się żywotnością ostrza W.
Różnica pomiędzy okresem trwałości, T a okresem pracy ostrza M.
Źródłami zmienności trwałości ostrza mogą być:
- zmiany twardości materiału obrabianego w oddzielnych partiach, a nawet w jednej partii
- zmiany właściwości materiału ostrza, jego stereometrii i sposób przygotowania powierzchni,
- rgania w układzie OUPN wywołane zmianą sztywności przedmiotu i systemu zamocowania narzędzia,
- miana charakterystyk WW obrabianej powierzchni, np. wskutek silnego utwardzenia materiału poza linią skrawania w poprzednim przejściu.
Przeniesienie okresów trwałości uzyskanych z dużej liczby krzywych naturalnego zużycia i w rozległym zakresie prędkości skrawania na wykres T-Vc wskazuje, że T zmienia się niemonotonicznie. Można przy tym zauważyć, że wykres ten jest lustrzanym odbiciem wykresu sumarycznej intensywności zużycia w funkcji prędkości (temperatury) skrawania.
Wzór Taylora C- stała czasowa(ujmuje wpływ wszystkich czynników nie wyodrębnionych we wzorze)
S- materiał ostrza(wykładnik potęgowy ustalony doświadczalnie)
Wzór Taylora - podaje zależność okresu trwałości ostrza od szybkości skrawania
17.Wyznaczyć okres trwałości ostrza narzędzia metodą skróconą dysponując równaniem bezwymiarowej krzywej zużycia dla materiału X w postaci: t/T = 6.25*VBB2 dla zużycia VBB2 < 0; 0.10 mm > t / T = - 0.525 + 5.31*VBB - 3.8*VBB2 dla zużycia <0.10; 0.4 mm > Wiedząc, że, wstępna wartość zużycia ostrza wynosi VBBO = 0.12 mm, a po próbie pracą trwającą 4.6 min zużycie osiągnęło VBB = 0.21 mm.
Przyjmuję VBB = 0,08 mm
t/T = 6.25*VBB2 dla zużycia VBB2 < 0; 0.10 mm >
t /T = 6.25*0,082 = 0,04
t /T = 0,04
Przyjmuję VBB = 0,2 mm
t / T = - 0.525 + 5.31*VBB - 3.8*VBB2 dla zużycia <0.10; 0.4 mm >
t /T = - 0,525 + 1,062 - 0,152 = 0,385
t /T = 0,385
18.Okresowa prędkość skrawania- sposób obliczania.
Do podstawowych wskaźników skrawalności należą:
-okresowa prędkość skrawania lub jej pochodne
-chropowatość powierzchni obrobionej
Okresowa prędkość skrawania VcT jest uwzględniona we wskaźniku skrawalności KM, który dla testowanego materiału(B) i ustalonych warunkach obróbki(I) jest wyznaczane względem materiału wzorcowego(A) następującej zależności:
Gdzie: VcTA -okresowa prędkość skrawania materiału wzorcowego, VcTB - okresowa prędkość skrawania materiału testowego.
Przy zmianie warunków obróbki z (I) na (II) należy wprowadzić drugi współczynnik poprawkowy KW w postaci:
Stąd okresowa prędkość skrawania VcTB w zmienionych, w stosunku do umownych, warunkach obróbki wyniesie:
19.Dobór warunków obróbki -kryteria optymalizacyjne.
W praktyce wyniki procesu ocenia się na podstawie następujących wskaźników:
-kosztu jednostkowego Kj ; stosowany model optymalizacyjny, w którym Kj? Kjmin, można nazywać modelem ekonomicznym.
-czasu jednostkowego tj ; w takim przypadku model optymalizacyjny, zakładający tj? tjmin , można traktować jako model wydajnościowy.
-okresu trwałości ostrza T,
-dokładności wymiarowo kształtowej (?d), parametrów chropowatości powierzchni i właściwości warstwy wierzchniej, które łącznie można uznać za wskaźniki jakościowe.
-siły lub momentu skrawania, temp. i mocy skrawania, które można traktować jako wskaźniki fizykalne.
20.Charakterystyka wiercenia i rodzaje wierteł.
Wierceniem nazywamy sposób obróbki skrawaniem polegający na wykonywaniu otworów jedno lub dwuostrzowym narzędziem nazywanymi wiertłami.
Wiercenie charakteryzuje się tym, że proces skrawania zachodzi dzięki dwom ruchom podstawowym, tzn. głównemu- obrotowemu i pomocniczemu-prostoliniowemu.
Spośród kilku typów wierteł(wiertła piórowe, wiertła kręte, wiertła z prostymi rowkami wiórowymi, wiertła do głębokiego wiercenia, wiertła specjalne i kombinowane) najpowszechniej są stosowane wiertła kręte.
Wiertła ze względu na przeznaczenie dzieli się na:
- Wiertła ogólnego przeznaczenia, do których należą wiertła kręte
- Wiertła specjalnego przeznaczenia, jak wiertła płaskie, wiertła do głębokich otworów, wiertła do otworów kwadratowych i wiertła do nakiełków.
21.Graficzne wyznaczanie posuwu granicznego przy wierceniu.
Pracę wiertła można rozważać jako pracę dwóch ostrzy noży tokarskich przy wewnętrznym toczeniu wzdłużnym. Warstwę skrawaną usuwaną przez każde z tych ostrzy między innymi:
-posuw to jest odległość, z jaką przesunie się każdy punkt krawędzi skrawającej w kierunku osi wiercenia podczas jednego obrotu; ponieważ w skrawaniu biorą równocześnie udział dwie krawędzie skrawające sztywno połączone, zatem każda z nich w czasie przesunięcia się o drogę równą posuwowi pz zbiera warstwę skrawaną, której wymiar w kierunku osi wiercenia równy jest odpowiednio p1 i p2.
Ponieważ normalne wiertło jest symetryczne:, pz= p1 = p2=p/2 mm
22. Wpływ konstrukcji wiertła i sposobu ostrzenia na posuw graniczny
Wpływ materiału ostrza wyraża się jego odpornością na ścieranie podczas procesu skrawania. Różnice między różnymi gatunkami materiałów ostrza znajdują odbicia w wartościach stałych i wykładników we wzorach na posuw. Spośród czynników określających geometrię ostrza istotne znaczenie mają kąty natarcia, przyłożenia kąt ostrza, kąt przystawienia oraz kształt i wymiary poprzecznej krawędzi skrawającej. Jak wiadomo kąt natarcia zależy od kąta pochylenia rowka wiórowego, a kąt przyłożenia wynika z metody ostrzenia? Obydwa kąty decydują o wartości kąta ostrza warunkującego wytrzymałość ostrza. Ponieważ kąt natarcia rośnie w kierunku obwodu, zatem ze względu na trwałość ostrza korzystne będą te metody kształtowania powierzchni przyłożenia, które pozwalają na znaczne zmniejszenie kąta przyłożenia w tym samym kierunku (metoda stożkowa Washburne'a) korekcja ścina pozwala na zmniejszenie jego długości i nadaje w pobliżu rdzenia wiertła korzystniejsze wartości kątom natarcia w efekcie uzyskuje się zmniejszenie siły osiowej nawet 40% oraz momentu skrawania ok. 20%, co sprzyja zmniejszeniu pracy skrawania i ilości wydzielanego ciepła. W wyniku tego można zwiększyć prędkość skrawania 30-40% a przy małej prędkości skrawania trwałość zwiększa się ok. 3 razy.
23.Parametry warstwy skrawanej przy wierceniu.
Warstwę skrawaną przy wierceniu charakteryzuję się w przekroju płaszczyzną przechodzą przez krawędź skrawającą równoległą do osi wierconego otworu zwaną przekrojem poprzecznym warstwy skrawanej. Cechą charakterystyczną kształtu warstwy skrawanej przy wierceniu jest to, że powstaje on w rezultacie równoczesnej pracy trzech krawędzi skrawających: dwóch głównych krawędzi skrawających oraz poprzecznej krawędzi skrawającej zwanej ścinem. Pracę wiertła można rozważyć jako równoczesną pracę dwóch ostrzy noży tokarskich przy wewnętrznym toczeniu wzdłużnym. Warstwę skrawaną usuwaną przez każde z tych ostrzy będą, zatem charakteryzować:
-głębokość skrawania g, równa w przypadku wiercenia g=d/2. d-średnica wierconego otworu
-posuw p, tj. odległość, o jaką posunie się każdy punkt krawędzi skrawającej w kierunku osi wiercenia podczas jednego obrotu.
-kąt przystawienia ?, który w przypadku wiercenia jest kątem stałym, zależnym od przeznaczenia wiertła
-grubość warstwy skrawanej przez każdą z krawędzi skrawających az , az=pzsin? [mm]
-szerokość warstwy skrawanej b , b=g/sin?=d/2sin? [mm]
-powierzchnia przekroju na jedno ostrze Fz=g?p=b?a [mm2]
24.Składowe siły skrawania i moment skręcający działające na wiertło podczas skrawania.
Ogólna postać na siłę osiową i moment obrotowy przy wierceniu jest następująca:
Cp i CM - stałe uwzględniające wpływ wszystkich czynników osobno we wzorach nie wyodrębnionych, d- średnica nominalna wiertła w mm, aM i aP - wykładniki potęgowe charakteryzujące wpływ średnicy wiertła, posuw w [mm/obr.], uP i uM - wykładniki potęgowe, charakteryzujące wpływ posuwu, kH - współczynnik poprawkowy, uwzględniający właściwości wytrzymałościowe materiału obrabianego.
Przy wierceniu pełnym na każde ostrze narzędzia działa pewna wypadkowa siła skrawania zaczepiona umownie w połowie długości ostrza. Trzy składowe tej siły działającej na każdą z krawędzi skrawających wiertło wiertła, a mianowicie:
-składową obwodową Pz, działającą w płaszczyźnie prostopadłej do osi wiertła.
-składowa obwodowa lub promieniowa Py, działającą w kierunku prostopadłym do osi wiertła i składowej Pz
-składową osiową Px, działającą w kierunku równoległym do osi wiertła.
Gdy wiertło jest zaostrzone prawidłowo wypadkowa siły Py równa się zero.
Siły osiowe Px, działające na główne krawędzie skrawające oraz siła osiowa PS działająca na ścin tworzą wypadkową P nazywaną siłą posuwową.
P=PS+2Px[kG]
Wypadkowa sił obwodowych Pz działających w płaszczyźnie prostopadłej do osi wiertła równa jest zero. Siły Pz tworzą moment skrawania M=(Pz?D)/2?1000 [kGm]
25.Wiertła specjalne- charakterystyka i przeznaczenie.
Do wierteł specjalnych zaliczamy: wiertła lufowe -służące do wykonywania długich otworów. Wiertło lufowe składa się z dwóch części: roboczej nazywanej końcówką o niewielkiej zbieżności oraz przedłużacza zakończonego chwytem. Mają specjalny kanał do doprowadzenia oleju oraz drugi do odprowadzania wiórów i oleju. Najczęściej wiercenie polega na tym, że obraca się przedmiot, w którym się wierci, a wiertło wykonuje ruch posuwowy. Dzięki temu wiertło centruje się na osi.
Wiertła trepanacyjne- na wiór zostaje przetworzony tylko zewnętrzna część otworu, a rdzeń pozostaje.
Wiertła piórkowe - stosowane w centrach obróbkowych ze względu na szybkość i łatwość wymiany.
26.Powiercanie charakterystyka procesu(parametry warstwy skrawanej) i dokładność obróbki.
Technologicznymi parametrami skrawania przy powiercaniu są:
-prędkość skrawania V odpowiadająca prędkości obwodowej oraz prędkość obrotowa n związane zależnością:
Gdzie: D-średnica narzędzia w mm, n -prędkość obrotowa narzędzia w obr/min.
-posuw, odpowiadający osiowemu przesunięciu narzędzia w czasie jednego obrotu wiertła lub rozwiertaka
-posuw na ostrze pz związany z posuwem na obrót zależnością;
pz=p/z mm/ostrze z - liczba ostrzy
-głębokość skrawania g g=(D-D0)/2 mm (powiercanie)
27.Odmiany rozwiercania, rodzaje rozwiertaków, naddatek na rozwiercanie, dokładność obróbki.
Rozwiertaki dzielimy:
-ze względu na obrabiany otwór-na rozwiertaki walcowe i stożkowe
-ze względu na dokładność obróbki -na rozwiertaki zdzieraki i wykańczaki
-ze względu na możliwości eksploatacyjne-na rozwiertaki stałe i nastawne.
-ze względu na zamocowanie-na rozwiertaki trzpieniowe i nasadowe.
Rozwiercaniem nazywamy sposób obróbki otworów narzędziami wieloostrzowymi z dokładnością większą niż za pomocą wiertła.
Rozwiercanie dzieli się na:
-wstępne
-wykańczające
Rozwiercaniem wstępnym nazywamy rozwiercanie zgrubne i średnio dokładne.
Rozwiercaniem wykańczającym nazywamy rozwiercenie dokładne i bardzo dokładne.
Rozwiercanie wstępne pozwala na osiągnięcie dokładności wykonania otworu rzędu 12-9 klasy oraz gładkości do 6 klasy chropowatości. Osiągnięcie większej dokładności i gładkości powierzchni jest możliwe dzięki zastosowaniu większej ilości ostrzy niż ma wiertło tzn. więcej niż dwa. Dzięki temu rozłożenie sił skrawania jest bardziej równomierne i mniejsze są odkształcenia narzędzia, a zatem i rozbicie otworu. Rozwiercanie wstępne i wykańczające są zabiegami często stosowanymi po wierceniu otworu, w celu uzyskania większej dokładności obróbki.
Rozwiercanie wykańczające stanowi najczęściej końcowy zabieg obróbki otworu, przeprowadzamy po wierceniu i rozwiercaniu wstępnym. Stosując rozwiercanie, można uzyskać dokładność otworu 8-5 klasy oraz chropowatość rzędu od 8-10 klasy. Stopień dokładności rozwiercania zależy od tego czy stosuje się jednorazowe czy też 2 lub trzykrotne rozwiercanie. Bardzo dużą dokładność obróbki przy rozwiercaniu wykańczającym uzyskujemy dzięki temu, że naddatki na obróbkę są bardzo niewielkie, a liczba ostrzy większa niż w rozwiertakach zdzierakach.
28.Charakterystyka przeciągania(przepychania)dokładność obróbki - zakres zastosowania.
Przeciąganie jest sposobem obróbki skrawaniem, który polega na tym, że naddatek na obróbkę skrawany jest narzędziem wieloostrzowym tak ukształtowanym, że każde następne ostrze jest wysunięte względem poprzedzającego określoną wielkość w kierunku prostopadłym do długości przeciągania.
Przeciąganie należy do bardzo wydajnych sposobów obróbki skrawaniem. Jest ono typowym procesem obróbki seryjnej i masowej otworów różnego kształtu- okrągłych, wielorowkowych, wielokątnych itp.
Przeciągacze w większości nie są narzędziami uniwersalnymi, lecz specjalnymi, przystosowanymi do wykonywania ściśle określonej operacji.
Ze względu na położenie przeciągacza względem przedmiotu obrabianego rozróżniamy przeciąganie zewnętrzne i wewnętrzne.
Zaletami ich są:
-duża wydajność
-duża dokładność obróbki i gładkości powierzchni obrabianej
-duża trwałość ostrza
-niskie koszty narzędziowe
Przeciąganie jest najczęściej końcową fazą obróbki powierzchni. Duża wydajność przeciągania wynika z osobliwości konstrukcji narzędzia, które ma jednocześnie ostrza przystosowane do skrawania zgrubnego, wykańczającego i wygładzającego.
Przeciąganie pozwala uzyskać dużą dokładność(6,7 klasa według PN) oraz dużą gładkość powierzchni(Rz=40-6?m, a w szczególnych przypadkach nawet do około 1,7?m). Podczas przeciągania występuje najczęściej tylko jeden prostoliniowy główny ruch roboczy, którego prędkość jest prędkość skrawania V. Prędkości skrawania podczas przeciągania są względnie małe, co uwarunkowane jest głównie gładkością powierzchni obrobionej i trwałością narzędzia.
Przeciągacze wykonywane są najczęściej ze stali szybkotnącej i narzędziowych stopowych.
q
W większości przypadków przeciąganie jest końcową fazą obróbki powierzchni.
Wysoka wydajność przeciągania wynika z osobliwości konstrukcji narzędzia, który ma jednocześnie ostrza przystosowane do skrawania zgrubnego i wykańczającego i wygładzającego. Mimo małych prędkości ruchu głównego 2-9 m/min. Wydajność skrawania jest bardzo duża dzięki dużemu czynnemu udziałowi krawędzi skrawających.
29.Frezowanie, odmiany, stereometria ostrzy narzędzi, rodzaje ostrzy.
Frezowanie jest sposób obróbki skrawaniem, w którym narzędzie wykonuje ruch obrotowy, przedmiot obrabiany - ruch posuwowy: prostoliniowy lub krzywoliniowy. Frezowanie służy do obróbki powierzchni krzywoliniowych oraz płaszczyzn. Jest to najczęściej stosowany sposób obróbki skrawaniem poza toczeniem. Frezowanie dokonuje się narzędziami wieloostrzowymi zwanymi frezami.
Cechy charakterystyczne frezowania są następujące:
-proces skrawania każdym ostrzem jest cyklicznie przerywany
-przekrój poprzeczny warstwy skrawanej nie jest stały.
Rozróżniamy zasadnicze odmiany frezowania, tzw. Frezowanie walcowe i czołowe.
Frezowaniem walcowym - nazywamy odmianę frezowania, gdy frez walcowy styka się powierzchnią walcową z powierzchnią obrotową. Są przeznaczone do obróbki powierzchni płaskich i kształtowych. Uzębienie frezów walcowych rozmieszczone jest tylko na części walcowej.
Frezy walcowe wykonywane bywają w dwóch odmianach: jako nasadowe(a),przeznaczone wyłącznie do obróbki powierzchni płaskich i jako palcowe(b), przeznaczone również do obróbki powierzchni kształtowych na frezarkach kopiowych. Frezowanie walcowe może być przeciwbieżne lub współbieżne. Przy frezowaniu przeciwbieżnym kierunek posuwu jest przeciwny do kierunkowi obrotu freza. Natomiast przy frezowaniu współbieżnym jest zgodny z kierunkiem obrotu freza.
Frezowaniem czołowym - nazywamy odmianę frezowania, gdy frez styka się z powierzchnią obrobioną w sposób przeważający swą powierzchnią czołową.
Frezowanie czołowe - jest pełne, gdy szerokość frezowania odpowiada średnicy freza.
Frezowanie niepełne symetryczne, - gdy szerokość freza jest mniejsza od średnicy frezu przy symetrycznym położeniu narzędzia w stosunku do przedmiotu obrabianego.
Frezowanie niepełne niesymetryczne, - gdy szerokość frezowania jest mniejsza od średnicy frezu, a jego położenie względem przedmiotu obrabianego jest niesymetryczne.
Frezy walcowo-czołowe - przeznaczone są do jednoczesnej obróbki dwóch wzajemnie prostopadłych powierzchni płaskich. Uzębienie frezów walcowo-czołowych rozmieszczone jest na części walcowej i na czole. Przeznaczone są do frezowania jednostronnie ograniczonych płaszczyzn lub wąskich płaszczyzn swobodnych. Frezy walcowo-czołowe małych średnicach wykonywane są jako trzpieniowe i należą do grupy frezów palcowych. Frezy te są stosowane do obróbki trudno dostępnych płaszczyzn o niewielkich szerokościach lub powierzchni kształtowych i rowków np. pod wpust. Głowice frezowe - stanowią grupę narzędzi przeznaczonych do bardzo wydajnej obróbki powierzchni płaskich. Wydajność skrawania głowicami frezowymi jest z reguły większa niż frezami walcowymi. Głowice frezowe zaopatrzone są w płytki bądź noże z nakładkami z węglików spiekanych. Spotykamy głowice frezowe:
-trzpieniowe
-nasadowe
Frezy tarczowe - przeznaczone są do obróbki różnego rodzaju rowków.
Rozróżniamy frezy tarczowe:
-jednostronne - mają zastosowanie przy obróbce niezbyt szerokich i głębokich rowków.
-trzystronne - są używane do obróbki wstępnej niegłębokich prostych rowków.
Frezy tarczowe piłkowe - przeznaczone do obróbki wąskich rowków i do przecinania.
Frezy kształtowe - przeznaczone do obróbki powierzchni kształtowych.
Rozróżniamy frezy o ostrzach ścinowych i ostrza zataczane.
30.Metody wykonywania gwintów, narzędzia gwintów.
Najczęściej stosowanymi metodami wykonywania gwintów za pomocą obróbki wiórowej, czyli:
-za pomocą toczenia nożami kształtowymi
-za pomocą nacinania gwintownikami i narzynkami
-za pomocą frezowania frezami kształtowymi
-za pomocą frezowania obiegowego głowicą nożową na tokarce(tzw. frezowanie przecinkowe lub szybkościowe frezowanie gwintów).
Do toczenia gwintów stosuje się noże kształtowe pojedyncze lub noże wielokrotne, tzw. grzebieniowe.
Noże pojedyncze stosuje się jako:
-imakowe
-oprawkowe, które dzieli się na słupkowe i krążkowe.
Noże imakowe do gwintów wykonywane są z luto - zgrzewanymi płytkami ze stali szybkotnącej lub płytkami z węglików spiekanych.
Noże oprawkowe wykonywane są ze stali szybkotnącej. Wśród noży tych rozróżnia się: noże słupkowe(styczne), krążkowe, trzpieniowe i nakręcane.
Gwintowniki są narzędziami wieloostrzowymi przeznaczonymi do nacinania gwintów w otworach. Praca gwintownika podobna jest śruby wkręcanej w otwór, której ostrza powstałe w wyniku wyfrezowania wzdłuż rowków wiórowych kształtują przez skrawanie obrabiany gwint.
Ze względu na sposób pracy rozróżnia się gwintowniki ręczne i maszynowe.
Gwintowniki wstępne nacinające gwint nazywane są gwintownikami wstępnymi lub zdzierakami, a gwintowniki wykańczające gwint -wykańczakami.
Ze względu na rodzaj gwintu nacinanego rozróżnia się gwintowniki do gwintów walcowych i stożkowych a ponadto do gwintów metrycznych, calowych, trapezowych, rurowych itp.
Ze względu na przeznaczenie wyróżnia się gwintowniki do nakrętek i narzynek oraz tzw.gwintowniki kalibrujące stosowane do kalibrowania uprzednio wykonanego gwintu innym sposobem np.za pomocą frezowania.
Szczególnym rozwiązaniem gwintowników składanych są tzw.głowice głowice gwinciarskie do gwintów wewnętrznych z możliwością zsuwania noży do środka. Gwintowniki wykonywane są ze stali narzędziowej stopowej i ze stali szybkotnącej.
Gwintowanie frezami na frezarce - frezowanie gwintu może być dokonywane za pomocą frezów tarczowych lub walcowych z ostrzami kształtowymi.
Narzynki przeznaczone są do nacinania lub wykańczania gwintów zewnętrznych o średnicach od 1-24 mm.
Wyróżniamy narzynki:
-okrągłe zwykłe
-okrągłe rurowe
-kwadratowe
-sześciokątne
-dzielone
-gwintownice ramkowe
-gwintownice łopatkowe
31.Wykonywanie uzębień kół zębatych walcowych o zębach prostych i skośnych.
Wszystkie odmiany obróbki uzębień można podzielić na trzy grupy:
1).Obróbkę uzębień według metody kształtowej
2). Obróbkę uzębień według metody kopiowej
3). Obróbkę uzębień według metody obwiedniowej
Grupa uzębień wg. metody kształtowej ma tę wspólną cechę, że narzędzie z ostrzem ma dokładny zarys wrębu. Stosowanie tego sposobu obróbki wymaga utrzymywania na składzie dużego zestawu narzędzi, gdyż dla każdego modułu, kąta zarysu i ilości zębów jest potrzebny inny kształt ostrza. Metodą kształtową można wykonywać uzębienia za pomocą frezowania tzw. Modułowymi frezami krążkowymi i palcowymi oraz za pomocą strugania, dłutowania i szlifowania. Ten sposób obróbki uzębień odznacza się stosunkowo małą dokładnością, choć pod względem kinematycznym jest prosty i dlatego znajduje zastosowanie w produkcji jednostkowej i małoseryjnej.
Metoda kopiowa obróbki uzębień - polega na tym, że w materiale zostaje odwzorowany kształt kopiału na ogół prostym stereometrycznie narzędziem. Jest ona stosowana raczej rzadko, ponieważ w stosunku do metody kształtowej nie daje większych dokładności obróbki.
Obwiedniowe frezowanie uzębień walcowych. Obwiedniowa metoda obróbki uzębień polega na tym, że narzędzie, tzw. Modułowy frez ślimakowy wykonuje ruch obrotowy, który jest głównym ruchem roboczym, a przedmiot obrabiany obraca się dookoła swojej osi, wykonując jeden z ruchów pomocniczych nazywany, posuwowym. Polega na przesuwaniu się względem freza i przedmiotu obrabianego równolegle do osi obrotu przedmiotu obrabianego.
Obwiedniowe dłutowanie uzębień walcowych- polega na tym, że specjalnie ukształtowane ostrza wykonują ruchy prostoliniowo-zwrotne, przy równoczesnym przesuwie względnym obrabianego przedmiotu i narzędzia. Dzięki złożeniu tych ruchów powstaje odpowiedni zarys wrębów, który jest obwiednią kolejnych położeń skrawających krawędzi ostrzy.
Ewolwentą nazywa się krzywą, którą opisuje punkt linii prostej obtaczanej bez poślizgu po okręgu koła zasadniczego. Krzywizna ewolwenty zależy od promienia koła zasadniczego. Że wzrostem tego promienia krzywizna ewolwenty maleje, a w granicznym przypadku, gdy promień koła zasadniczego jest równy nieskończoności, ewolwenta przekształca się w linię prostą (prostoliniowy zarys zęba zębatki). 33.Dokładność kształtowania ewolwenty, porównać metodę Pfautera i metodę Fellowsa.
Metoda Fellowsa
Narzędzie i przedmiot obrabiany wykonują ruch obrotowy 1 i 2 jak współpracujące koła zębate, z jednakową szybkością na kołach podziałowych. Równocześnie narzędzie wykonuje ruchy prostoliniowo-zwrotne 3. W okresie początkowym, czyli w okresie wcinania, następuje także dosuw poprzeczny 4, aż do wcięcia się narzędzia na ustaloną głębokość. Ponadto występuje jeszcze ruch prostoliniowo-zwrotny 5, którego zadaniem jest cofnąć przedmiot obrabiany od narzędzia w czasie jego ruchu jałowego, aby uniknąć tarcia o obrobioną powierzchnię.
Metoda Pfautera jest to metoda obróbki uzębień w której wykorzystuje się kształtowe frezy zataczane. Do tego celu wykorzystuje się obrabiarki firmy Pfauter, wyposażone w specjalny wrzeciennik oraz mechanizm podziałowy
34.Wykańczające metody obróbki kół zębatych.
Wiórkowanie jest specjalną metodą wykańczającej obróbki kół zębatych. W procesie wiórkowania wykorzystuje się zjawisko poślizgu na zębach kół zębatych, których osie są skrzyżowane. Jedno z kół wykonuje się w postaci specjalnego narzędzia, którego ostrza w czasie poślizgu między zębami skrawają nierówności i niewielki naddatek na obróbkę z zębów obrabianego koła. Wióry, które powstają w tym procesie są bardzo cienkie w kształcie igiełek. Rozróżniamy dwie metody wiórkowania: równoległą i skośną. W każdej z tych metod narzędzie, nazwane wiórkownikiem, może mieć kształt koła zębatego lub zębatki.
Szlifowanie zębów kół zębatych.
W zależności od metody wytwarzania ewolwentowego zarysu zębów rozróżnia się podziałowe szlifowanie profilowe i szlifowanie obwiedniowe. W ramach szlifowania obwiedniowego rozróżnia się odmianę podziałową i ciągłą.
Podziałowe szlifowanie obwiedniowe realizuje się ściernicami o zróżnicowanym kształcie.
Podziałowe szlifowanie obwiedniowe dwoma ściernicami talerzowymi, polega na tym, że ściernice wykonują ruch obrotowy i prostoliniowo zwrotny wzdłuż linii zęba, zaś koło zębate obraca się wokół swej osi w jednym kierunku i jednocześnie przemieszcza się prostoliniowo odtaczając się nie jako po wyobrażalnym zarysie zębatki. W jednym cyklu szlifuje się wykańczająco oba boki jednego wrębu(bądź dwa przeciwległe boki w różnych wrębach), poczym ściernice wychodzą z wrębu, a obrabiane koło zębate wykonuje ruch podziałowy o jeden ząb.
Podziałowe szlifowanie obwiedniowe jedną ściernicą płaską z dwustronnym ścięciem polega na tym, że ściernica o szerokości mniejszej od szerokości szlifowanego wrębu, pracuje na przemian jedną i drugą swoją stroną, szlifując w następujących po sobie ruchach odtaczania, o przeciwnych kierunkach, obie strony wrębu między zębnego.
Ciągłe szlifowanie obwiedniowe ściernicą ślimakową jest dokonywane przy zgodności obrotowego ruchu odtaczania się koła zębatego i postępowego ruchu zwoju, naciętego na czynnej powierzchni ściernicy, w kierunku osiowym.
35. Wykonywanie kół zębatych stożkowych.
- Metoda strugania
- struganie obwiedniowe
Cechą charakterystyczną zębów w uzębieniu stożkowym jest to, że grubość i wysokość zęba zmieniają się wzdłuż jego długości. W miarę zbliżania się do wierzchołka stożka zęby stają się niższe i cieńsze.
W związku z tym, do obróbki tych kół nie można stosować metod kształtowych (z wyjątkiem mało dokładnych kół zębatych o bardzo małym kącie wierzchołkowym stożka).
Wśród metod obróbki stożkowych uzębień [16/6] największe rozpowszechnienie pozyskało struganie i frezowanie obwiedniowe (metodą Gleosona).
Po zębatce pierścieniowej odtacza się segment koła stożkowego o takim kącie wierzchołkowym stożka tocznego, jaki ma mieć obrobione koło zębate. Na trzpień, którego oś jest osią stożka tocznego nasadza się obrabiane koło zębate. Obracając kabłąkiem nadaje się ruch obrotowo-wahadłowy segmentowi stożkowemu i kołu obrabianemu. Segment równocześnie obraca zębatkę pierścieniową, a ta obraca pierścieniowo zamocowaną prowadnicę, po której porusza się ruchem strugarskim posuwisto zwrotne narzędzie, które składa się z dwóch noży.
Frezowanie obwiedniowe
Kinematyczna zasada obróbki i sprzężenia ruchów są analogiczne jak w struganiu obwiedniowym. Różnica polega na tym, że nóż strugarski o ruchach posuwisto zwrotnych zastępuje się obracającymi się nożami w czołowej głowicy frezowej. Głowice do frezowania obwiedniowego mogą być tzw. Jednostronne lub dwustronne. Jednostronne obrabiają jeden bok zęba, a dwustronne oba boki.
36. Wykonywanie kół zębatych łukowo - kołowych, zasada kształtowania ewolwenty.
W celu obróbki kół stożkowych o zębach kołowo-łukowych jest używane frezowanie obwiedniowe.
Kinematyczna zasada obróbki i sprzężenia ruchów są analogiczne jak w struganiu obwiedniowym. Różnica polega na .tym, że nóż strugarski o ruchach posuwisto-zwrotnych zastępuje się obracającymi się nożami w czołowej głowicy frezowej (rys. 16-22).





Głowice do frezowania obwiedniowego mogą być tzw. jednostronne lub dwustronne. Jednostronne obrabiają tylko jeden bok zęba, a dwustronne oba boki. Na rys. 16-23 przedstawiono przykładowo schemat budowy głowicy dwustronnej ze wstawianymi nożami. Noże te, na przemian wewnętrzne i zewnętrzne, służą do obróbki obu boków zębów.
37. Charakterystyka narzędzia ściernego związanego, rodzaje spoiw wg. PN.
Wyróżnia się trzy podstawowe grupy narzędzi i materiałów ściernych. Pierwszą grupę stanowią narzędzia ścierne spojone: ściernice o postaci brył obrotowych; segmenty Ścierne pracujące w komplecie zamocowanym w "korpusie narzędzia (ściernicy segmentowej) prze-znaczone do czołowego szlifowania płaszczyzn; osełki ścierne (kwadratowe, prostokątne, trójkątne itp.) przeznaczone do maszynowej lub ręcznej obróbki wykańczającej. Narzędzia ścierne spojone określają: rodzaj materiału ściernego (ścierniwa), wielkość (numer) ziarna, rodzaj materiału wiążącego (spoiwa), struktura, twardość i porowatość oraz kształt i wymiary. Do drugiej grupy zalicza się narzędzia ścierne nasypowe, złożone z elastycznego podłoża(papieru, tkaniny, papieru wzmocnionego tkaniną) oraz związanej z nim za pomocą kleju warstwy materiału ściernego. Narzędzia tej grupy wykonywane są w postaci arkuszy, taśm, krążków itp.
Charakteryzują je: rodzaj materiału ściernego, wielkość ziarna, rodzaj podłoża i kleju. Wybór wielkości ziarna uzależniony jest od właściwości materiału obrabianego, naddatku na obróbkę, wymaganej chropowatości powierzchni rodzaju spoiwa ściernicy, prędkości skrawania oraz sposobu szlifowania. Spoiwo jest składnikiem wiążącym materiał ścierny i ułatwiającym nadanie narzędziu kształtu określonej geometrycznie bryły. Najczęściej stosowane są spoiwa ceramiczne żywiczne, gumowe, metalowe i galwaniczne. Spoiwa ceramiczne spoiwa ceramiczne są odporne na zmiany temperatur i na działanie ługów i olejów. Niewrażliwe są na wilgoć, co pozwala stosować przy szlifowaniu obfite chłodzenie. Wytrzymałość na rozciąganie jest dosyć duża. Prędkości obwodowe ściernic ceramicznych w wykonaniu normalnym wynoszą do 35 m/s, a ściernic w specjalnym wykonaniu, przeznaczonych do szybkościowego szlifowania.
Spoiwa ceramiczne są stosowane do wszystkich rodzajów materiałów ściernych z diamentami włącznie, Spoiwa żywiczne są produktami tworzyw sztucznych, mają dużą wytrzymałości elastyczność oraz właściwości polerowania powierzchni szlifowanej Wadą spoiw żywicznych jest wrażliwość na działanie chłodziw zawierających zasady oraz na temperaturę, która nie powinna przekraczać200-250°C. Spoiwa żywiczne stosowane są w ściernicach konwencjonalnych i diamentowych, w obróbce zgrubnej, a także w operacjach związanych z wygładzaniem powierzchni, Spoiwa gumowe wytwarzane z kauczuku: naturalnego lub syntetycznego oraz składników nadających spoiwu wymagane właściwości, wykazują dużą elastyczności oraz dużą wytrzymałość na rozciąganie i zginanie, Spoiwa gumowe są mało odporne na działanie ciepła, gdyż miękną! już przy temperaturze powyżej 150°C. Nie nadają się do obróbki zgrubnej z dużymi głębokościami skrawania. Mogą pracować z chłodzeniem, z wyjątkiem cieczy o właściwościach podobnych do tych, które ma nafta. Stosowane są do wyrobu ściernic przeznaczonych do cięcia, szlifowania powierzchni kształtowych, gwintów, do szlifowania bezkłowego
(ściernice prowadzące) oraz do bardzo gładkiego wykończenia (wygładzenia) powierzchni. Spoiwa metalowe (M) i galwaniczne (G) są stosowane wyłącznie do produkcji ściernic diamentowych. Wśród spoiw metalowych najczęściej są spotykane spoiwa brązowe spiekane, wśród galwanicznych - spoiwa niklowe.
Spoiwa klejowe (KS), składające się z klejów glutynowych, oraz klejowo-źywiczne złożone z klejów glutynowych i żywic samoutwardzalnych, stosowane są do wyrobu narzędzi ściernych nasypowych: taśm, arkuszy, krążków itp.
38. Dobór cech narzędzia ściernego do zadania technologicznego: (struktura, twardość ściernicy, rodzaj materiału ściernego).
Wybór struktury ściernicy zależy od właściwości mechanicznych materiału obrabianego spoiwa, od dokładności obróbki i chropowatości powierzchni, nacisków ściernicy na powierzchnie szlifowaną oraz odmiany szlifowania.
Strukturę Ściernicy określa regulowany wzajemny procentowy stosunek objętościowy ścierniwa, spoiwa i porów, tj.
Gdzie Vz jest objętością ścierniwa, V s - objętością spoiwa, Vp - objętością porów w ściernicy.
W obróbce materiałów miękkich stosowane są struktury otwarte, a w obróbce materiałów kruchych i twardych o budowie-drobnokrystalicznej - struktury zwarte.
W ściernicach diamentowych i borazonowych odpowiednikiem struktury jest tzw. koncentracja diamentów, określająca objętościową zawartość diamentów w warstwie roboczej (pierścieniu) ściernicy.
Twardość ściernicy określona jest wielkością oporu, jaki stawia spoiwo przeciw odrywaniu ziarn ściernych z powierzchni narzędzia pod działaniem sił zewnętrznych. Twardość ściernicy zależy od właściwości wytrzymałościowych spoiwa i od grubości warstewek wiązania łączącego poszczególne ziarna. Im większa jest zawartość spoiwa w objętości ściernicy, tym większa jest jej twardość. Przy większej zawartości spoiwa objętość porów jest mniejsza. Można również powiedzieć, że twardość ściernicy jest tym, większa, im mniejsza jest objętość porów w stosunku do objętości całego narzędzia. Dobór twardości ściernicy zależy od twardości i wiązkości materiałów obrabianych, sposobu szlifowania, wielkości ziarna, wymiarów i kształtów ściernic, warunków chłodzenia oraz kształtu i wymiarów przedmiotów szlifowanych Do szlifowania materiałów twardych i kruchych stosuje się ściernice miękkie, do materiałów miękkich i wiązkich ściernice twarde. Odstępstwem jest szlifowanie mat. miękkich i ciągliwych (miedź, brąz, mosiądz i al.) należy szlifować ściernicami
Z licznej grupy materiałów ściernych szczególnie szerokie, zastosowanie mają; elektrokorund, węglik krzemu, węglik boru, diament i borazon.
Wyróżnia się pięć podstawowych gatunków elektrokorundu: zwykły, półszlachetny, szlachetny, stopowy i monokorund.
Elektrokorund zwykły przeznaczonych do szlifowania stali konstrukcyjnych i narzędziowych: węglowych, stopowych,
W tym szybkotnących, żeliw ciągliwych, miękkich gatunków brązu itp.
Elektrokorund szlachetny ma bardzo jednorodne właściwości mechaniczne. Elektrokorund stopowy stosowany jest w specjalnych operacjach szlifowania trudno szlifowalnych stali i stopów.
Węglik krzemu stosowany jest w ściernicach przeznaczonych do szlifowania kruchych i twardych materiałów (węgliki spiekane, żeliwa).
Węglik boru stosowany jest głównie do docierania bardzo twardych materiałów: węglików spiekanych tlenków glinu itp.
Borazon ma mniejszą twardość niż diamenty natomiast blisko dwukrotnie większą odporność na działanie wysokich temperatur stosowany jest w ściernicach przeznaczonych głównie do szlifowania stali szybkotnących, (stali o zwiększonych zawartościach wanadu i kobaltu.)
Diament naturalny ma największą twardość ze wszystkich materiałów ściernych. Z diamentem naturalnym z powodzeniem konkuruje diament syntetyczny.
Diamenty stosowane są do szlifowania bardzo twardych i kruchych materiałów, w tym węglików spiekanych.
40. Sposób zamocowania ściernicy- schemat oprawy.
Rozróżnia się następujące sposoby mocowania ściernic i segmentów ściernych na obrabiarkach a mianowicie: mocowanie na gwincie, mocowanie na wrzecionie lub oprawce śrubą, na wrzecionie lub oprawce tarczami lub pierścieniami, mocowanie segmentów ściernych w głowicy oraz mocowanie ściernic na pierścieniach przez przyklejenie. We wszystkich tych sposobach konieczne jest dokładne i pewne związanie ściernicy z wrzecionem szlifierskim, co wymaga starannego przygotowania otworu osadczego w ściernicy. Średnica tego otworu wykonywana jest o 0,2-0,8 mm w większą od średnicy czopa, gdyż podczas pracy występuje wzrost temp.



Sposoby zamocowywania ściernic;
-Oprawa segmentów ściernych,
- Za pomocą tarcz dociskowych,
- Zamocowania ściernie walcowych,
- Klejenie ściernic walcowych do tarczy mocującej
41. Cel i sposób przeprowadzenia regeneracji (diamentowania, obciągania) ściernicy.
Obciąganie obejmuje zabiegi mające na celu zmniejszenie bicia ściernicy, przywrócenie własności skrawnych ściernicy (zamazanej) lub stępionej na skutek zużycia ziaren ściernych, a także nadanie odpowiedniego kształtu powierzchni roboczej ściernicy. Wydajność proc. szlifowania, dokładność obrobionych przedmiotów,jakość powierzchni a także trwałość ściernicy zależą w dużym stopniu od sposobu warunków obciągania oraz różne okresy trwałości. W przypadku szlifowania metali miękkich zabieg ten podyktowany jest w głównej mierze koniecznością usuwania jej zewnętrznej warstwy spoiwa oblepionego materiałem obrobionym w celu nadania ściernicy jej własności skrawanych. Do obciągania ściernic są używane najczęściej diamenty o wielkości od 0.1-0.2 Karatów dla większych nawet do 1 karata, właściwe ustawienie obciągacza względem ściernicy warunkuje małe zużywanie się diamentów. Obciąganie diamentem przeprowadza się na sucho. Prędkość obwodowa ściernicy powinna odpowiadać prędkości przy szlifowaniu. Posuw poprzeczny obciągacz wywiera wpływ na trwałość diamentu i własności skrawne ściernicy. Zbyt duży posuw poprzeczny zwiększa głębokość skrawania wzrasta obciążenie diamentu a powierzchnia robocza ściernicy staje się bardziej chropowata. Na skutek głębiej przenikających uszkodzeń ziarna i spoiwa. Posuw wzdłużny diamentu wywiera znaczny wpływ na chropowatość powierzchni szlifowanej ściernicą obciągniętą. W przypadku znacznego zużycia ściernic, gdy trzeba usuwać duże naddatki stosuje się wstępne obciągacze bezdiamentowe a następnie diamentowe.
Diamentowaniem nazywamy proces mający na celu usunięcia z powierzchni roboczej ściernicy stępionych ziarn z jednoczesnym przywróceniem prawidłowego kształtu geometrycznego.
Schematy ostrzenia obciągania ściernic: a) ołówkiem diamentowym obciągaczem diamentowym jednoziarnistym,
b) obciągaczem wielokrążkowym, e) ściernicą d) rolką
42. Rodzaje i odmiany obciągaczy diamentowych ich budowa i sposób doboru.
Obciągacze diamentowe dzieli się według cech konstrukcyjnych na; jedno- i wieloziarniste z chwytem stożkowymi walcowym, płytkowe wieloziarniste, krążkowe i rolkowe. Obciągacze diamentowe wieloziarniste nieszlifowane różnią się od jednoziarnistych liczbą i wielkością kryształów diamentów oraz sposobem ich osadzania w oprawce. Są to diamenty gatunkowo gorsze, drobniejsze i tańsze. Obciągacze wieloziarniste są mniej trwałe od jednoziarnistych, ale wygodniejsze w użyciu. Nie podlegają regeneracji.
Obciągacze diamentowe jednoziarniste szlifowane są przeznaczone do precyzyjnego obciągania ściernic na różnych szlifierkach przy szlifowaniu wykańczającym, a także do profilowania ściernic do gwintów. Wymagają dużej ostrożności i uwagi w eksploatacji, nie można dopuszczać do nadmiernego stępienia kryształu diamentu ponad wielkość określoną przez producenta.
Obciągacze płytkowe wieloziarniste i pyłowe są to wielowarstwowe narzędzia o spoiwie metalowym, a diamenty mają albo kształt igłowy, albo bardzo drobnych okruchów.Służą do obciągania powierzchni prostoliniowych lub kształtowych (profilowania). Wielkości ziaren diamentu mieszczą się w granicach obciągania. Obciągacze krążkowe jednorzędowe są stosowane do profilowania i ostrzenia ściernic o wielkościach ziaren 46--100. Krążek można obrócić w oprawce po zużyciu jednego ostrza,
Obciągacze krążkowe wielorzędowe służą do obciągania ściernic o prostych kształtach. Ziarna diamentowe są ułożone w 4 lub 5 rzędach. Obciągacze rolkowe wirujące są to rolki metalowe, w których na walcowej lub kształtowej powierzchni czynnej są osadzone ziarna diamentowe w spoiwie galwanicznym lub spiekanym. Podstawową zaletą tych obciągaczy jest zapewnienie większych dokładności profilu ściernicy dzięki większej objętości diamentu mniejszemu ich zużyciu oraz mniejszemu obciążeniu cieplnemu
44 Prędkość graniczna ściernicy, wpływ wielkości otworu na prędkość graniczną, rozwiązania konstrukcyjne.
Graniczne prędkości obrotowe wrzeciona obrabiarki Nmax i N min są ustalone w zależności od granicznych średnic Dmax i D min przedmiotów obrabianych lub narzędzi wykonujących ruch obrotowy oraz granicznych dopuszczalnych szybkości skrawania:

45 Charakterystyka pracy ziarna ściernego ściernicy samoostrzenie się ściernicy rozkład sił w procesie skrawania.
Rys. XI,37. Siły w szlifowaniu: a) szlifowanie obwodowe płaszczyzn, b) -szlifowanie czołowe płaszczyzn,
c) szlifowanie obwodowe powierzchni walcowych zewnętrznych, d) szlifowanie
Siła skrawania zależy od wielu czynników: materiału przedmiotu obrabianego i ściernicy, prędkości obwodowej, posuwu, głębokości skrawania i innych warunków technologicznych.
W szlifowaniu występują następujące siły składowe:
Ft- składowa styczna, nazywana siłą szlifowania Fs,
Fn - składowa normalna,
Ff - składowa posuwowa.
Wielkość siły skrawania w początkowym okresie pracy po ostrzeniu (obciąganiu) ściernicy jest stosunkowo nieduża, natomiast po stępieniu ziarn siła ta wzrasta do 15 razy.
W szlifowaniu największą wartość ma siła odporowa Fn,.
Składowa Fn ma duże znaczenie ze względu na technologiczną sztywność układucf- - współczynnik zależny od materiału obrabianego podczas szlifowania ziarna ściernicy zużywają się, ich krawędzie tępią się, pory ściernicy zapełniają się produktami ścierania, a siły skrawania wzrastają. Prowadzi to do pękania jednych ziarn i wyrywania innych, ziarn z roboczej powierzchni ściernicy. Na powierzchni ściernicy są, więc odsłaniane nowe ostre ziarna, które dotychczas znajdowały się wewnątrz masy ściernicy. Proces równomiernego odsłaniania ostrych ziarn ściernicy na jej roboczej powierzchni jest nazywany samoostrzeniem. Zjawisko pełnego samoostrzenia ściernicy zwykle nie występuje.
Przy optymalnym doborze ściernicy i warunków skrawania spoiwo utrzymuje ziarna tylko do momentu ich stępienia. Jeżeli ściernica jest zbyt twarda, to spoiwo przytrzymuje ziarna. W tym przypadku silnie stępione ziarna nie skrawają materiału, a robocza powierzchnia ściernicy nabiera błyszczącego blasku. O takiej ściernicy mówi się, że ona "zamazała" się materiałem szlifowanym i dla przywrócenia jej własności skrawanych powinna być poddana ostrzeniu (obciąganiu) dla usunięcia stępionych ziarn. Jeżeli ściernica jest zbyt miękka, to ziarna ścierne wypadają z niej wcześniej, czyli zanim nastąpi stępienie ich krawędzi.
46. Budowa taśm ściernych.
Budowa taśm ściernych jako narzędzi nasypowych [12,13,18], w których ziarna ścierne są naniesione na podłoża i związane z nimi spoiwami, jest zróżnicowana w odniesieniu do ich podstawowych komponentów (rys. 5). Ścierniwa naturalne, jak granat, szmergiel czy krzemień są w niewielkim stopniu wykorzystywane w taśmach ściernych, natomiast znaczenie syntetycznych materiałów ściernych, w tym supertwardych, ulega w tym zakresie stałemu zwiększaniu. Podlezą taśm stanowią naturalne i sztuczne tkaniny, dzianiny, włókniny, tworzywa fibrowe, folie lub papier, których fizyczne właściwości są dobierane do każdorazowego przypadku zastosowania. Sarna ścierne są wiązane z podłożem za pomocą spoiw w postaci klejów naturalnych, żywic syntetycznych czy lakierów. W celu uzyskania dobrej przyczepności ziarn powłoka spoiwa składa się z dwóch nałożonych na siebie warstw, przy czym podłoże pokrywa się najpierw spoiwem podkładowym, a następnie - po nałożeniu ziarn w polu elektrostatycznym - spoiwem zalewowym.
W latach osiemdziesiątych nastąpił na odcinku ściernych narzędzi nasypowych znaczący postęp w odniesieniu do ich zdolności wytwórczej, który doprowadził do tego, że służą one nie tylko do polepszania lub uszlachetniania powierzchni przedmiotów, ale raczej znajdują rosnące zastosowanie do usuwania j większych objętości materiału obrabianego z zachowaniem technologicznych i ekonomicznych warunków brzegowych. W rozlicznych gałęziach przemysłowych jest jeszcze trudna do pomyślenia racjonalna obróbka różnorodnych materiałów bez technologii szlifowania taśmą ścierną.
Rozwój ściernych narzędzi nasypowych dokonuje się krok za krokiem. Decydujące impulsy dla podwyższania zdolności wytwórczej taśm ściernych wypływają! z nowych rodzajów ziarn ściernych, ich rozmieszczenia na narzędziu i materiałów podłoży. Elektrokorund cyrkonowy wykazuje w porównaniu z konwencjonalnymi materiałami ściernymi: elektrokorundem i węglikiem krzemu większą ciągliwość ziarn ściernych przy nieznacznie tylko mniejszej ich twardości. W następstwie jego zastosowania w taśmach ściernych stała się możliwa realizacja zadań obróbkowych z istotnie większymi wydajnościami i trwałościami narzędzi.
Narzędzia ścierne nasypowe
Narzędzia nasypowe składają się z elastycznego podłoża (nośnika ścierniwa) oraz związanej z nim, za pomocą spoiwa klejowego, warstwy materiału ściernego. Wytwarzanie ich jest obecnie całkowicie zmechanizowane ze zautomatyzowaną kontrolą. Pozwala to uzyskiwać dowolne zagęszczenie ścierniwa na jednostkę powierzchni podłoża, a także regulowaną grubość warstwy kleju. Możliwe jest również ustawianie w polu elektrostatycznym ziaren anizometrycznych dłuższą osią prostopadle do podłoża.
Budowa taśmy ściernej: a) nasyp grawitacyjny, b) nasyp otrzymywany w polu elektrostatycznym, c) nasyp wielowarstwowy; 1 - podłoże, 2 - spoiwo podkładowe, 3 - ziarna ścierne, 4 - spoiwo zalewowe
1) PODŁOŻE (PAPIER, TKANINA TWORZYWO)
2) SPOIWO PODKŁADOWE
3) ZIARNA ŚCIERNE (ELEKTROKORUND KORUND. WĘGLIK KRZEMU, KRZEMIEŃ, SZKŁO, SZMERGIEL. 4) SPOIWO ZALEWOWE SPOIWA ŻYWICZNE KLEJOWE, KLEJOWO - ŻYWICZNE
TYPY NARZĘDZI ZASYPOWYCH
ARKUSZE, TAŚMY(C1ĘTE BEZKOŃCOWE),KRĄŻKI PEŁNE, DYSKI, PROMIENISTE, SEGMENTOWE) TARCZE (LISTKOWE, NASADZANE, LISTKOWE TRZPIENIOWE),TULEJKI (TULEJKI WALCOWE).
47. Rola czynnika chłodząco - smarującego w obróbce wiórowej i ściernej - zasady doboru.
-Ciecze chłodzące są to roztwory sody, mydeł oraz dodatków syntetycznych. Stosowane są przy obróbce zgrubnej, gdy występuje duże wydzielanie się ciepła.
-Ciecze chłodząco - smarujące (emulsje olejowe) są stosowane w tych przypadkach, gdy zależy na dobrym odprowadzeniu ciepła ze strefy skrawania oraz dobrym smarowaniu ostrza przy średnich warunkach obróbki. Dla zapewnienia trwałej zawiesiny kropelek oleju w wodzie są stosowane emulgatory ponadto inne dodatki: inhibitory korozji, dodatki przeciwpieniące.
-Ciecze smarujące są to oleje, których głównym zadaniem jest smarowanie ostrza, a przez to zmniejszenie jego zużycia oraz uzyskanie dobrej gładkości powierzchni. Stosowane są przy małych prędkościach skrawania np.: przy obróbce na automatach. Charakteryzują się dobrymi właściwościami antykorozyjnymi. Są to oleje mineralne z dodatkami olejów roślinnych, tłuszczy zwierzęcych oraz dodatków syntetycznych.
Zasadniczymi cechami charakteryzującymi ciecze chłodząco-smarujące są:
-zdolność chłodzenia, czyli przejmowania i odprowadzania ciepła, w celu uniknięcia naprężeń cieplnych w przedmiocie i w ściernicy,
-zdolność smarowania i tworzenia filmu smarującego zmniejszającego pracę tarcia i zużycie,
-zdolność zmywania, czyli usuwanie drobnych wiórów i innych zanieczyszczeń,
-zdolność zabezpieczania antykorozyjnego powierzchni metalowych.
Chłodziwa olejowe zapewniają uzyskanie dobrej gładkości powierzchni szlifowanych i znacznie zmniejszają zużycie ściernicy. Są jednak droższe od chłodziw emulsyjnych i roztworów wodnych i mają gorsze właściwości chłodzące. Oleje znajdują zastosowanie tylko przy szlifowaniu kształtowym, a więc przy obróbce kół zębatych, narzędzi, bieżni łożysk tocznych, gwintów itp., czyli wówczas, gdy oprócz wysokiej gładkości powierzchni wymagana jest przede wszystkim bardzo duża dokładność kształtu (trwałość utrzymania profilu ściernicy).
W pozostałych odmianach szlifowania, takich jak szlifowanie powierzchni walcowych, płaszczyzn i szlifowanie bezkłowe ze względów ekonomicznych stosuje się emulsje i roztwory wodne. Na szczególną uwagę zasługują emulsje z aktywnymi dodatkami, EP, które przy dokładnym szlifowaniu zapewniają uzyskanie małej chropowatości powierzchni.. Emulsje o wyższych stężeniach nie nadają się do szlifowania, ze względu na "zabijanie się" ściernic.
Od sposobu doprowadzania cieczy do strefy skrawania zależy skuteczność jej oddziaływania smarującego, chłodzącego i zmywającego. Istnieje kilka sposobów doprowadzania ze względu na ciśnienie cieczy i ukształtowanie dysz i osłon.
Ważne jest, aby strumień cieczy docierał do strefy skrawania i nie był odchylany przez strumień wirującego powietrza, który tworzy poduszkę powietrzną. Można to uzyskać przez zwiększenie ciśnienia cieczy lub specjalne ukształtowanie dyszy wylotowej bądź obudowy ściernicy.
Ciecz chłodząco-smarująca ulega w procesie szlifowania zanieczyszczeniu metalowymi wiórami, cząstkami ścierniwa i spoiwa, pyłem oraz materiałami smarnymi.
Urządzenia stosowane do oczyszczania cieczy powinny:
- zapewnić zatrzymanie się twardych cząstek, większych od dopuszczalnych, czyli otrzymanie wymaganej dokładności oczyszczania cieczy,
- zapewnić uzyskanie koniecznego stopnia oczyszczania cieczy wyrażanego procentem zatrzymanych twardych cząstek,
- wykazać określoną zdolność przepustową cieczy (wydajność).
48. Konstrukcja narzędzia ściernego z materiałem supertwardym, zakresy prędkości skrawania dla ściernic konwencjonalnych i supertwardych.
Ściernice z nasypem diamentowym lub z regularnego azotku boru mają ze względów ekonomicznych zupełnie inną budowę niż ściernice konwencjonalne. Na korpus podstawy ściernicy zostaje w różny sposób naniesiona warstwa ścierna składająca się ze ścierniwa supertwardego i spoiwa
Stosowane są najczęściej trzy materiały:
- stop aluminium- wykonane z niego korpusy odznaczają się o dużą wytrzymałością: używany do wytwarzania wąskich narzędzi(ze względu na stabilność) lub przy dużych prędkościach obwodowych ściernicy( ze względów bezpieczeństwa pracy).
-Tworzywo sztuczne termoutwardzalne -nie wykazuje ono wprawdzie cech uzyskiwanych przy zastosowaniu aluminium, to jednak ma lepsze własności tłumiące, ale brak innych własności, które posiada aluminium.
-Tworzywo sztuczne z wiórami aluminiowymi - rozwiązanie kompromisowe w odniesieniu do obu poprzednich materiałów.
Grupa narzędzi ściernych diamentowych spojonych jest oznaczana symbolem S, przy czym w zależności od zastosowania i konstrukcji rozróżnia się następujące typy S1000-ściernice diamentowe tarczowe, S2000-talerzowe, S3000-garnkowe, S4000-trzpieniowe, S5000diametowe tarczowe do przecinania.
Zalecane prędkości obwodowe:
- ściernic diamentowych(do szlifowania węglików spiekanych)-10-35 m/s
- ściernic z regularnego azotku boru(głównie do szlifowania stali szybkotnących)10-40 m/s
- ściernice klasyczne 15-30 m/s
Ściernice diamentowe i z regularnego azotku boru. Ściernice z materiałów supertwardych są już szeroko stosowane w przemyśle do szlifowania zewnętrznego, wewnętrznego, płaskiego i bezkłowego oraz do ostrzenia narzędzi.
Ściernice diamentowe są szczególnie przydatne do szlifowania węglików spiekanych, trudno obrabialnych twardych stali, żeliwa, ceramiki, krzemienia, germanu, szkła, marmuru, granitu itp. materiałów
Ściernice z regularnego azotku boru (borazonowe, elborowe, kubonitowe) zaleca się stosować do szlifowania wysokowęglowych stali konstrukcyjnych i narzędziowych, stali szybkotnących, nierdzewnych i żaroodpornych, a także trudno obrabialnych stopów.
Wydajność obróbki oraz jakość szlifowanej powierzchni zależą w dużym stopniu od charakterystyki zastosowanej ściernicy. Ściernica składa się z korpusu lub trzpienia oraz pierścienia roboczego. Korpus może być wykonany ze stopu aluminiowego PA6N, tworzywa termoutwardzalnego lub ze stali konstrukcyjnej węglowej. Pierścień roboczy zawiera ziarna diamentowe związane spoiwem. Spoiwo może być: żywiczne (B), metalowe (M) lub galwaniczne (G).
Wiele eksploatacyjnych korzyści zapewniają Ściernice diamentowe z przerywaną powierzchnią czynną (rys. XI,8). Uzyskuje się znaczne obniżenie temperatury w strefie skrawania oraz poprawę jakości powierzchni. Korzystne rezultaty, zwłaszcza podczas szlifowania węglików spiekanych, uzyskujemy stosując ściernice z mimo-środowym ułożeniem wieńca diamentowego względem osi obrotu. Obserwuje się wówczas mniejsze zużycie diamentu, znacznie mniejsze siły i niższą temperaturę skrawania, a także mniejszą chropowatość powierzchni.
Koncentracja diamentu, tzn. ilość ziarna diamentowego w l cm3, jest ważnym czynnikiem charakteryzującym narzędzia diamentowe i określającym ich zdolności skrawne (wydajność) oraz trwałość i koszt. Sposób oznaczania koncentracji nie jest jednolity i zależy od norm obowiązujących w danym kraju lub firmie produkującej narzędzia diamentowe. Jednolicie natomiast przyjęto w wielu krajach uważać za 100''/o koncentrację - 4,4 kr/cm3, czyli 0,88 g/cm3.
49.Metody ostrzenia wierteł i frezów monolitycznych ze stali szybkotnącej. Metody ostrzenia wierteł
Ostrze wiertła ogranicza powierzchnia natarcia oraz powierzchnia. Powierzchnie te muszą być prostokreślne, tak, aby ich przecięcie się tworzyło prostoliniową krawędź skrawającą. Powierzchnia natarcia stanowi zarazem część powierzchni rowka wiórowego. Powierzchnia natarcia jest prostokreślną powierzchnią śrubową, którą otrzymuje się przez przeprowadzenie obróbki wiertła odpowiednim frezem kształtowym.
Ostrzy się je głównie na powierzchni głównej przyłożenia. Stosuje się trzy podstawowe sposoby; przy których główne powierzchnie przyłożenia mogą mieć kształt:
A)wycinka powierzchni stożkowej,
- Metoda Washburne'a - czyli stożek prosty
- Metoda Weiskera, - czyli stożek odwrócony
B)wycinka powierzchni śrubowej,
C) płaszczyzny wycinka powierzchni walcowej.

Najbardziej rozpowszechniony jest sposób ostrzenia oparty na metodzie wycinka powierzchni stożkowej. W metodzie Washburnea osie stożków formujących powierzchnie przyłożenia tworzą kąt 90?, przy czym wierzchołki stożków i powierzchnie przyłożenia formowane przez stożki położone są po przeciwnych stronach wiertła.
W odmianie Weiskera osie stożków formujących są prostopadłe do osi wiertła, a ich wierzchołki znajdują się po tych samych stronach wiertła, co i formowane przez nie powierzchnie przyłożenia. W metodzie Washburnea wiertło podczas ostrzenia wykonuje ruch wahadłowy dokoła osi stożka. Po przeszlifowaniu jednej powierzchni przyłożenia wiertło obraca się o 180? celem przeszlifowania przeciwległej powierzchni przyłożenia. W metodzie Weiskera zmiana kąta przyłożenia jest przeciwna do założeń wstępnych; dlatego nie jest zalecana.
Z punktu widzenia teorii skrawania najważniejszą cechą metody szlifowania powierzchni przyłożenia ostrza wiertła jest to, jakie się otrzymuje w wyniku ostrzenia kąty przyłożenia wierteł.
Metody szlifowania wierteł: a)-metoda stożka prostego; b)-metoda stożka odwróconego
Metody ostrzenia frezów monolitycznych ze stali szybkotnącej
Frezy mogą mieć dwa rodzaje zębów: ścinowe albo zataczane. Frezy zataczane są droższe od ścinowych i mają gorsze warunki skrawania, gdyż ze względu na łatwość wykonania mają zwykle kąt natarcia równy zeru. Z tych powodów frezy zataczane są używane prawie wyłącznie jako profilowe. Frezy skrawają wiór przecinkowy, przy którym skrawanie zaczyna się od grubości równej zeru, wskutek czego z początku występuje duże tarcie.
Stępienie freza można poznać po zmianie wyglądu skrawanych wiórów, pogorszeniu gładkości frezowanej powierzchni, powstawaniu drgań i po wzroście zapotrzebowania mocy. Pogorszenie gładkości spowodowane jest nadmiernym tarciem o starty pasek na powierzchni przyłożenia ostrza.
Rozpatrzymy najpierw ostrzenie frezów ścinowych. W czasie ostrzenia taki frez jest zamocowany albo prowadzony na trzpieniu w głowicy, na trzpieniu w kłach, albo na stożku chwytu zależnie od konstrukcji freza. Nastawienie ostrzarki wykonuje się podobnie jak dla rozwiertaka albo głowicy nożowej. Przy ostrzach prostych podpórka może być ustawiona na wrzecienniku, łożu lub stole, zaś przy zębach skośnych tylko na łożu.
Ostrzenie frezów walcowo - czołowych dotyczy szlifowania powierzchni przyłożenia ostrzy obwodowych i czołowych. Szlifowanie powierzchni przyłożenia ostrzy obwodowych odbywa się wg zasad jak w przypadku frezów walcowych. Ostrzony frez mocuje się na krótkim trzpieniu zabierakowym.
50. Zakresy dokładności (klasy dokładności) podstawowych sposobów obróbki wiórowej i ściernej.
Z punktu widzenia potrzebnej staranności i wysiłku dla osiągnięcia określonej dokładności kształtowo-wymiarowej i gładkości powierzchni przedmiotu obrabianego rozróżnia się rodzaje obróbki.
Umownie przyjęto cztery rodzaje obróbki: zgrubną, średnio dokładną, dokładną i bardzo dokładną.
Biorąc pod uwagę kolejność operacji lub zabiegów oraz główny cel obróbki, rozróżnia się: obróbkę wstępną, kształtującą i wykańczającą.
Obróbkę wstępną - stanowią operacje lub zabiegi obróbki skrawaniem, które mają na celu usunięcie tzw. warstwy uszkodzone] - w takich procesach technologicznych, jak odlewanie lub kucie. Potocznie obróbkę wstępną nazywa się zdzieraniem lub skórowaniem. Oprócz tego do obróbki wstępnej zalicza się ucinanie na wymiar i inne zabiegi przygotowawcze do dalszych etapów obróbki.
Obróbka kształtująca - obejmuje tę część operacji i zabiegów, które mają n.a celu nadanie przedmiotowi zasadniczego kształtu z pozostawieniem minimalnego naddatku na obróbkę wykańczającą.
Obróbkę wykańczającą stanowi zespół operacji i zabiegów, których celem jest nadanie przedmiotowi ostatecznego kształtu, z żądaną dokładnością i gładkością.
W zakresie obróbki wykańczającej używa się czasem innych nazw, których treść nie całkowicie pokrywa się z"pojęciem obróbki wykańczającej, np. obróbka gładkościowa-mająca na celu tylko nadanie odpowiedniej gładkości powierzchni, lub obróbka powierzchniowa, której celem jest nadanie odpowiednich własności geometrycznych i fizycznych warstwie wierzchniej.
Przedstawiony powyżej przegląd klasyfikacji obróbki skrawaniem, a w szczególności obróbki wiórowej zawiera tylko najczęściej stosowane kryteria podziału. Oprócz tych kryteriów są jednak możliwe inne, używane w zależności od potrzeby.
51. Kinematyka procesu honowania i dogładzania krótkoskokowego.
Gładzenie (honowanie) stosowane jest głównie jako operacja finalna (wykańczająca) wewnętrznych powierzchni cylindrycznych, o średnicach 2-1000mm i długościach od kilkunastu milimetrów do kilkunastu metrów. Operacjami poprzedzającymi gładzenie jest najczęściej wytaczanie, rozwiercanie lub szlifowanie.
Podczas gładzenia narzędzie wykonuje dwa ruchy: ruch główny obrotowy i w kierunku pionowym ruch posuwowy prostoliniowy -zwrotny. Charakterystyką ruchu głównego jest prędkość średnia posuwu.
Podczas każdego cyklu ruchu posuwisto-zwrotnego ziarna ścierne zakreślają na przemian prawe i lewe linie śrubowe. W rezultacie na powierzchni obrobionej powstaje siatka mikroskopijnych śladów śrubowych.
Kinematyka gładzenia:
Ruchy robocze gładzenia stanowią:
-jednostajny ruch obrotowy z prędkością obrotową n i obwodową
-ruch prostoliniowo-zwrotny z częstością skoków s i ze średnią prędkością liniową
Ze złożenia obu prędkości powstaje szybkość skrawania
W przypadku gładzenia atie można traktować prędkości obwodowej jako szybkości skrawania, bowiem wartość prędkości liniowej pi może być tego samego rzędu, a nawet większa niż prędkość obwodowa.
Kierunek szybkości skrawania określa się kątem y, mierzonym styczną w danym punkcie do toru ruchu ziarna, a płaszczyzną prostopadłą do osi ruchu obrotowego. Wobec tego zachodzą zależności:
Dogładzanie oscylacyjne, nazywane w skrócie dogładzaniem (superfinish), jest jednym z najdokładniejszych sposobów obróbki ściernej wykańczającej. Umożliwia bowiem uzyskanie bardzo dużej gładkości powierzchni obrabianej, dużej dokładności kształtu oraz bardzo dobrej jakości warstwy wierzchniej.
Narzędzie wykonuje oscylacyjny ruch prostoliniowo-zwrotny o małym skoku i dużej częstości suwów, przedmiot zaś - ruch obrotowy (przy dogładzaniu powierzchni walcowych). Ponadto ruch posuwowy wykonuje narzędzie lub przedmiot.
Kinematyka procesu dogładzania krótkoskokowego (oscylacyjnego):
Dogładzanie oscylacyjne ma następującą charakterystykę kinematyczną: kierunek ruchu wypadkowego każdego ziarna ściernego względem powierzchni obrabianej jest nieprzerwanie zmienny, a tory ziarn nie pokrywają się.
Kierunek ruchu oscylacyjnego jest równoległy lub nachylony do kierunku, w którym występują największe chropowatości powierzchni. Rys. - Przykłady kinematyczne odmian dogadzania: a - walcowego czopa metodą wgłębną, b - walcowej powierzchni z posuwem wzdłużnym (metoda przelotowa), c - płaskiej powierzchni osełką,
52. Charakterystyka erozyjnych sposobów obróbki.
Obróbka za pomocą erodowania lub obróbka erozyjna (E) polega na usuwaniu określonej objętości materiału (naddatku na obróbkę) przez wykorzystanie procesu erozji.
Przez proces erozji rozumie się usuwanie kolejnych warstw wierzchnich materiału w wyniku: bardzo drobnych odprysków i wykruszeń materiału w fazie stałej, rozpuszczania się lub topienia oraz parowania obrabianego materiału.
W zakresie obróbki erozyjnej wykrystalizowały się dotąd:
-obróbka elektroerozyjna, oparta głównie na wykorzystaniu erozji elektrycznej wyładowań pod wpływem odpowiednich impulsów elektrycznych,
-obróbka elektrochemiczna, oparta głównie na wykorzystaniu erozji
chemicznej w wyniku procesów chemicznych, zachodzących przy przepływie prądu pomiędzy elektrodami i elektrolitami,
-obróbka strumieniowo-erozyjna, oparta głównie na erozji za pomocą strumieni cząstek o wysokim stopniu koncentracji energii, np. strumienia elektronów, plazmy lub fotonów.
Erozja elektryczna jest to proces usuwania zewnętrznych warstw materiału w postaci mikrocząsteczek przez działanie impulsowych wyładowań elektrycznych występujących w dielektryku ciekłym lub gazowym między dwiema elektrodami. Materiał jest usuwany w wyniku działania ciepła, sił gazowo- dynamicznych i sił pochodzących od naprężeń cieplnych występujących w materiale obrabianym. Jedną z elektrod, między którymi następują wyładowania jest część obrabiana (przedmiot), a drugą elektroda robocza. Obróbkę elektroiskrową charakteryzują krótkie czasy wyładowań, w tej obróbce dominująca jest erozja anody. A zatem część obrabiana będzie anodą (+), a elektroda robocza (narzędzie) katodą (-). Po każdym wyładowaniu następne przebiega w innym miejscu elektrod: tam, gdzie elementy powierzchni elektrod są najmniej oddalone od siebie lub też stan fizyczny dielektryka stwarza warunki sprzyjające wyładowaniu. Stopniowy ubytek materiału elektrody powoduje, że po pewnym czasie grubość szczeliny S ulega zwiększeniu i dla kontynuacji procesu erozji niezbędne jest zbliżenie elektrody roboczej do powierzchni obrabianej części. Istnieje jeszcze obróbka elektroimpulsowa charakteryzująca się długimi czasami wyładowań, oraz zwiększoną erozją katody. Dlatego w obróbce elektroimpulsowej część obrabianą podłączamy tak, aby była katodą (-); anodą (+) jest część robocza, czyli narzędzie.
53. Właściwości i zakres zastosowań obróbki elektroerozyjnej
Obróbka elektroerozyjna znalazła zastosowanie w obróbce części z trudno obrabialnych stali, stopów żaroodpornych, zahartowanych płyt (matryc) i stempli do tłoczników i wykrojników, form wtryskowych do tworzyw sztucznych, form (kokili) do stopów aluminium, węglików spiekanych i innych materiałów metalowych trudno obrabialnych. W wymienionych przypadkach obróbka elektroerozyjna skraca czas wykonania w zakresie 2-100 razy w porównaniu z obróbką mechaniczną i umożliwia uzyskanie większej dokładności wymiarów oraz mniejszej chropowatości powierzchni.
Szczególnymi zaletami obróbki elektroerozyjnej są:
-możliwość wykonywania jej w materiale zahartowanym (eliminuje się w ten sposób wpływ odkształceń hartowniczych na ostateczny kształt obrabianej części)
-możliwość uzyskania korzystniejszej struktury warstwy wierzchniej pod względem własności mechanicznych w porównaniu z metodami tradycyjnymi za pomocą szlifowania (elektrodrążenie nie wprowadza naprężeń rozciągających w warstwie wierzchniej obrabianej części).
Pozytywne wyniki zastosowania obróbki elektroerozyjnej zależą od tego, w jaki sposób wykorzystuje się możliwości obróbkowe i właściwości tego procesu.Właściwy dobór warunków obróbki musi uwzględniać z jednej strony wymagania konstruktora pod względem dokładności i własności warstwy wierzchniej, a z drugiej strony mieć na uwadze względy ekonomiczne, a przede wszystkim możliwie największą wydajność procesu.Obrabiarki elektroerozyjne nazywa się popularnie drążarkami, choć wg ścisłej klasyfikacji drążarki stanowią tylko jeden z typów obrabiarek elektroerozyjnych (najszerzej użytkowany).
Do wykonania wgłębień i otworów nieobrotowych i obrotowych służą drążarki. Do ich typowych zastosowań produkcyjnych zalicza się wyrób i regenerację matryc, wykrojników, ciągadeł i kokil. Poza tym mogą być wykorzystywane do wykonywania innych przedmiotów, np. krzywoliniowych otworów do prac grawerskich itp. Przykłady przedmiotów obrabianych elektroiskrowo pokazuje rys. 28-22.
Specjalizowaną odmianą drążarek są tzw. dezintegratory, czyli drążarki do usuwania z otworów złamanych w nich narzędzi, np. gwintowników lub wierteł.Rzadziej są użytkowane inne typy specjalizowanych obrabiarek elektroerozyjnych, jak przecinarki oraz szlifierki, szczególnie ostrzarki.
54. Rodzaje generatorów, zasada funkcjonowania, wskaźniki technologiczno ekonomiczne obróbki elektroerozyjnej.
Impulsy elektryczne o napięciu 100-200V, niezbędne do zasilania elektrod są wytwarzane przez generatory. Generatory stosowane w obrabiarkach elektroerozyjnych są dzielone na dwie grupy:
-Generatory zależne, w których amplituda napięcia i natężenia oraz częstotliwość impulsów elektrycznych zależą od stanu fizycznego dielektryka w szczelinie międzyelektrodowej.
-Generatory niezależne, w których te parametry impulsu elektrycznego nie są zależne od stanu dielektryka w szczelinie.
Rys. Schemat generatora RC impulsów elektrycznych
Z- źródło prądu, K - rezystor. C- kondensator, E- elektroda robocza - narządzie (katoda), M - elektroda - materiał obrabiany (anoda)Rys. Schemat tyratronowego generatora impulsów elektrycznych
Regulacja rezystancji R oraz pojemności C baterii kondensatorów umożliwia uzyskanie odpowiedniej energii wyładowania przy równoczesnym zapewnieniu iskrowego charakteru wyładowania. Stosowane obecnie typy generatorów w obróbce elektroiskrowej umożliwiają uzyskanie wydajności objętościowe.
Techniczno-ekonomiczne wskaźniki obróbki elektroerozyjnej
Jako wskaźniki techniczno-ekonomiczne przyjmuje się wielkości charakteryzujące zaprojektowany proces technologiczny i mogące służyć do oceny poprawności jego realizacji.
Obróbka elektroerozyjna różni się wieloma specyficznymi cechami od tradycyjnych sposobów kształtowania obrabianej części. Wartości wskaźników są uzależnione od wielu niekontrolowanych czynników związanych z własnościami materiałów obrabianych, od cieczy dielektrycznych, skutków wynikających z impulsywnego przepływu przez nie prądu elektrycznego oraz stosunku powierzchni do głębokości erodowanego otworu.
Z tych względów nie można określić czasu maszynowego tak precyzyjnie, jak to jest możliwe w przypadku obróbki skrawaniem, pędnym z podstawowych wskaźników wydajności obróbki elektroerozyjnej jest wydajność objętościowa Q", określająca objętość wyerodowanego materiału w jednostce czasu.
Wskaźniki technologiczno ekonomiczne
-wydajność objętościowa określa objętość wyerodowanego materiał w jednostce czasu maszynowego
-wydajność energetyczna jest wskaźnikiem określającym objętość wyerodowanego materiału w stosunku do energii pobieranej przez obrabiarkę
-wydajność technologiczna określa liczbę części wykonanych elektroerozyjnie w jednostce czasu technologicznego
-wydajność prądowa określającym objętość wyerodowanego materiału w odniesieniu do ładunku elektrycznego dostarczonego przez obwód roboczy generatora impulsów
-wydajność powierzchniowa określa powierzchnię przeciętego przekroju materiału obrabianego w jednostce czasu maszynowego
-prędkość drążenia, prędkość przemieszczania się elektrody roboczej w kierunku prostopadłym do powierzchni obrabianej.
57. Technologia obróbki wysokociśnieniowym strumieniem wody (WSW) i strumieniem wodnościernym (WSWS).
Obróbka strumieniem wodno-ściernym AWJ (Abrasive Water-Jet machining), począwszy od 1983 roku tj. od chwili skomercjalizowania tej niekonwencjonalnej techniki kształtowania materiałów metalowych i niemetalowych, zyskała zdecydowanie na znaczeniu, szczególnie w USA. Tam też został np. zainicjowany w okresie lat 1990-1991 projekt badawczy, związany z rozwojem nowej generacji technologu obróbkowych z wykorzystaniem strumienia wodnego i wodno-ściernego jako narzędzia. Rozwój ten jest ściśle związany z wprowadzeniem nowych, częściowo trudno obrabialnych materiałów (np. materiały ceramiczne, tworzywa warstwowe, tworzywa wzmacniane włóknami itp.),jak też z nowymi wymaganiami w odniesieniu do geometrii przedmiotów (np. kształty kompleksowe, cienkie mostki itp.).
KINETYKA DZIAŁANIA TNĄCEGO STRUMIENIA WODNO-ŚCIERNEGO (AWJ)
Działanie tnące strumienia wodnego pod wysokim ciśnieniem jest związane z jego oddziaływaniem ściskająco-ścinającym na przecinany materiał. Powstający ubytek materiału wynika z ciągłej erozji, spowodowanej wysoką energią kinetyczną koherentnego strumienia wody. Prędkość strumienia wody jest funkcją ciśnienia wody p oraz średnicy dyszy wodnej d^,. Jeżeli woda pod stałym ciśnieniem p przepływa z natężeniem f(w m/s) przez dyszę o średnicy (w m), wówczas prędkość wypływu wody, na wylocie dyszy. W celu zwiększenia energii kinetycznej strumienia wodnego domieszkuje się do niego cząstki stale w postaci ziarn określonych materiałów ściernych. Cząstki te, zawieszone w strumieniu wody, poruszają się z tą samą, co ona lub zbliżoną prędkością. Następuje zdecydowany wzrost efektywności procesu obróbkowego, bowiem dzięki [9]:
-zwiększeniu masy strumienia, a tym samym jego całkowitej energii kinetycznej, zostaje zintensyfikowany proces erozji materiału,
-domieszkowaniu materiału ściernego powstaje efekt balistyczny wskutek bombardowania powierzchni przecinanego materiału cząstkami ("pociskami") o poziomie energetycznym kilkakrotnie większym niż w przypadku samego medium wodnego, w którym są zawieszone.
METODY WYTWARZANIA AWJ
Wytwarzanie wysokoenergetycznych strumieni wodno-sciernych AWJ w istocie tym różni się - jak wspomniano -od wytwarzania wysokoenergetycznych strumieni wodnych, że do tych ostatnich zostaje domieszkowany określony materiał ścierny o odpowiedniej wielkości cząstek w celu zwiększenia efektywności realizowanego za pomocą tego rodzaju strumieni procesu obróbkowego Teoretycznie można wyodrębnić wiele możliwych wariantów wytwarzania wysokoenergetycznego AWJ (rys. l), praktycznie jednak wyróżnia się dwie metody wytwarzania AWJ (rys. 2), a mianowicie:
" wytwarzanie pośrednie, w którym woda pod wysokim ciśnieniem i ścierniwo są oddzielnie doprowadzane do głowicy narzędziowej, a tworzenie strumienia wodno-ściernego następuje dopiero w komorze mieszania i w specjalnej dyszy ogniskująco-przyspieszającej (rys. 2a),
* wytwarzanie bezpośrednie (tzw. system DIAJET), w którym mieszanie wody ze ścierniwem następuje w zbiorniku ciśnieniowym i do dyszy dostarcza się już gotową mieszaninę wodno-ścierną (rys. 2b).
60. Zakres zastosowań technologii WSW i jej właściwości.
ROZWÓJ OBRÓBKI Z ZASTOSOWANIEM WSW (AWJ):
Pojawienie się obróbki strumieniem wodno-ściernym o ciśnieniu p > 240 MPa pozwoliło znacznie rozszerzyć możliwości obróbkowe wysokociśnieniowego strumienia wodnego. Obróbka z zastosowaniem AWJ jest już z powodzeniem wykorzystywana do dęcia szerokiej gamy materiałów metalowych i niemetalowych (tabl. III). Technika cięcia AWJ oferuje znaczące korzyści w stosunku do procesów alternatywnych, jak cięcie laserowe czy plazmowe [2], stanowiąc jeden z dostępnych cenowo sposobów przecinania wielu materiałów kompozytowych. Oprócz najpowszechniejszego zastosowania AWJ do procesów cięcia, technika ta rozwija się w kierunku procesów toczenia [13,14], frezowania [14,15,31], wiercenia [14] czy wycinania [17]. Ostatnie postępy w zakresie budowy systemu transportu ścierniwa, przedłużania żywotności dysz mieszających oraz innych części składowych zespołu obróbkowego znacznie rozszerzają możliwości tego typu urządzeń, czyniąc rosnącą przydatność obróbki AWJ m. in. w przemyśle motoryzacyjnym oraz w przemysłach przetwarzających materiały metalowe. Zalety obróbki strumieniem wodno-ściemym (AWJ) można zestawić następująco:
• możliwość kształtowania zarówno bardzo miękkich, jak i bardzo twardych materiałów,
• możliwość obróbki materiałów kompozytowych, w tym np. jednoczesnego cięcia wielu różnych tworzyw,
-przydatność do różnych operacji obróbkowych, " możliwość obróbki płasko i przestrzennie ukształtowanych przedmiotów, rozpoczynanie obróbki bez potrzeby wykonywania otworu wstępnego w materiale,
-nie występowanie na narzędziu w postaci strumienia wodno-ściernego konwencjonalnie pojmowanego zużyta i styku z materiałem obrabianym,
-zimne rozdzielanie materiału bez warstwy wierzchniej o zmienionej strukturze,
-brak deformacji materiału w obszarze dęcia,
-minimalne wnoszenie naprężeń do materiału,
- nie wywoływanie drgań w procesie obróbkowym,
- bardzo małe siły obróbki i proste mocowanie przedmiotów, " możliwość dowolnego kierunku obróbki,
-duża szybkość usuwania materiału, a więc duża wydajność procesu obróbki,
-znaczne oszczędności materiału dzięki wąskim szczelinom przecięcia,
-wysoki stopień technologicznego opanowania procesu z możliwością doboru parametrów w rozległym obszarze zmienności, idealna podatność na automatyzację, robotyzację i nadzorowanie.
62. Tendencje rozwojowe współczesnych technik wytwarzania elementów maszyn, wymienić i scharakteryzować.
Proces udoskonalania przebiegu i zdolności technologicznych skrawania, który prowadzi do wysokiej wydajności produkcji, wąskich tolerancji wymiarowych, wysokiej jakości przedmiotu obrobionego i zdolności kształtowania niekonwencjonalnych materiałów konstrukcyjnych zależy od wielu czynników, zestawionych na rys. 1.22.
Z rysunku 1.22 Wynika, że zintegrowanie oddziaływań pochodzących od obrabiarki, układu sterowania, narzędzia i cieczy obróbkowej daje jeden istotny efekt, a mianowicie wzrost prędkości skrawania.
Obserwowany w ostatnich latach i kontynuowany obecnie rozwój technologu obróbki skrawaniem obejmuje następujące, ważne kierunki:
-Wzrost dokładności wymiarowo-kształtowej i jakości technologicznej WW. Obróbka narzędziami o określonej geometrii ostrza może, dzięki opanowaniu technologu chemicznej obróbki atomowej do nadawania prawie idealnej ostrości krawędziom ostrzy diamentowych, z powodzeniem zastępować superdokładne obróbki powierzchniowe, takie jak docieranie i polerowanie. Ten kierunek rozwoju przyjął nazwę obróbki ultradokladnej od angielskiej nazwy ultraprecision metal cutting (UMC) [10]. Na skutek tego obszar zastosowań obróbki wiórowej przenosi się do nanotechnologii.
Tendencje rozwojowe współczesnej techniki wytwarzania:
-Skrucenie drogi od konstrukcji do wytworzenia wyrobu
-Prewencyjna optymalizacja procesu wytwarzania wyrobu.
-Opanowanie granicznych zakresów efektywności produkcji (wdrażanie inteligentnych systemów wytwarzania.
Uwzględniając wymienione tendencje, obecny poziom rozwoju technologii stwarza możliwości podnoszenia:
-jakości wyrobu
-wydajności produkcji
-skrucony czas reakcji na potrzeby rynkowe 63. Dlaczego zmierza się do stosowaniawysokich prędkości skrawania (High Speed Machining), jaki problem rozwiązuje HSM
Zwiększenie prędkości skrawania aż do maksymalnej, gwarantującej bezpieczną pracę układu obróbkowego. Według norm europejskich obróbka z prędkościami powyżej 1000 m/min jest nazywana obróbką z dużą prędkością (obróbką szybkościową) od angielskiego terminu high speed cutting (HSC) [30]. Należy tu jednak zachować pewną ostrożność w definiowaniu tej granicy, ponieważ skrawanie stali zahartowanej z prędkością 200 m/min jest uważane również za przypadek obróbki szybkościowej.
Na rysunku 1.23 przedstawiono zakresy zastosowań szybkościowego frezowania (HSM - high speed milling) dla różnych materiałów metalowych i tworzyw wzmocnionych włóknami szklanymi. Co się tyczy innych operacji obróbkowych, to wytaczanie otworów w aluminiowym bloku silnikowym narzędziem z nalutowanymi ostrzami diamentowymi prowadzi się już z prędkością 7000 m/min. Frezowanie tychże bloków wykonano za pomocą narzędzi z korpusem aluminiowym nawet z prędkością 8000 m/min [l]. Rozwiercanie otworów z prędkością 1000 m/min gwarantuje uzyskanie parametru chropowatości Ra=0,2 urn dla aluminium, 0,3 urn dla stali i 0,8 u.m dla żeliwa. Inne wymierne korzyści to redukcja czasu obróbki nawet powyżej 50%, ułatwione odprowadzenie wióra i większa stabilność procesu [l]. Z przeglądu literatury można wywnioskować, że na skalę przemysłową opanowano obróbkę szybkościową stopów aluminium i miedzi. Ograniczeniami w rozwoju HSM są przede wszystkim łożyskowania i napędy wrzecion, połączenia wrzeciono-narzędzie, układy sterowania CNC, znaczna redukcja mas elementów ruchomych (nawet do 40%). Na przykład obrabiarki do obróbki metali lekkich i tworzyw wyposażone są we wrzeciona wirujące z prędkością do 50000, a nawet 100000 obr/min [l].
Zwiększenie prędkości skrawania do zakresu znacznie przekraczającego obszar obróbki konwencjonalnej jest obecnie uznawane za podstawowy kierunek wzrostu zdolności i wydajności produkcji oraz poprawy jakości i dokładności elementów z materiałów metalowych (głównie stopów metali lekkich) i niemetalowych (tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami węglowymi i szklanymi, grafitu). W chwili obecnej frezowanie, toczenie i wiercenie są uznawane za te procesy obróbki wiórowej, które mogą być efektywnie przyspieszane. Wartości osiągalnych prędkości skrawania zależą od wielu czynników, a przede wszystkim od: gatunku obrabianego materiału, rodzaju realizowanej operacji, konstrukcji narzędzia i gatunku materiału narzędziowego. Ograniczenia pochodzą również od obrabiarki: łożyskowania i napędu wrzeciona, połączenia wrzeciono-narzędzie, mas elementów ruchomych i układu sterowania CNC. Z tych względów ścisła definicja HSM nie jest łatwa, a niekiedy ma znaczenie umowne.
64. Dlaczego dąży się do obróbki skrawaniem na sucho lub z minimalnym smarowaniem, jaki problem rozwiązuje obróbka na sucho?
W programie upowszechniania ekologicznego skrawania, czyli skrawania na sucho, pierwszoplanową rolę przypisuje się powłokom i supertwardym materiałom narzędziowym. Na rysunku 1.24 przedstawiono przegląd działań mających na celu przezwyciężenie barier technologicznych w skrawaniu na sucho.
Obróbka na sucho rozwiązuje następujące problemy:
-Ogranicza zużycie cieczy obróbkowej
-Ciecze obróbkowe wykazują zdecydowanie negatywne oddziaływanie na zdrowie pracowników
-Ciecze obróbkowe stanowią poważne zagrożenie środowiska
65. Zasada obróbki kompletnej, jaki problem rozwiązuje obróbka kompletna.
Do rozdzielenia materiału w procesie skrawania używa się różnych rodzajów energii, takich jak: energia mechaniczna, cieplna, elektryczna, chemiczna, elektromagnetyczna, a także energii elektronów, jonów i fotonów. Jeden rodzaj energii doprowadzony do strefy obróbki, bez pośredniego przekształcenia jej w inny jest podstawą klasyfikacji konwencjonalnych metod obróbki ubytkowej. Ważnym kierunkiem intensyfikacji procesu skrawania jest tworzenie skojarzonych (kombinowanych) sposobów skrawania, łączących oddziaływania kilku zjawisk fizykochemicznych lub wykorzystujących zróżnicowany sposób doprowadzenia energii do strefy skrawania. Tworząc bardziej złożony (niż w sposobach konwencjonalnych) fizykochemiczny mechanizm skrawania, uzyskuje się rozszerzoną możliwość kontrolowania warunków realizacji procesu. Przewiduje się, że do końca wieku skojarzone procesy skrawania zastąpią około 20% tradycyjnie stosowanych procesów.
Schemat obróbki z poprzedzającym odkształceniem plastycznym (OPPO) warstwy skrawanej odniesionej do typowych operacji: toczenia, przeciągania i szlifowania przedstawiono na rys. 9.9. Oddziaływanie rolki nagniatającej może następować tu na powierzchni przejściowej (a) bądź na powierzchni obrabianej (b i c). Cechą charakterystyczną OPPO jest to, że całkowita praca wymagana do odkształcenia materiału w procesie tworzenia wióra zostaje


1



Dane autora:




wiedza.diaboli.pl / Mechanika

190 IP banned