Temat: OSTRZENIE NARZĘDZI JEDNOOSTRZOWYCH

Transkrypt

1 AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA w Bielsku-Białej Katedra Technlgii Maszyn i Autmatyzacji Ćwiczenie wyknan: dnia:... Wyknał:... Wydział:... Kierunek:... Rk akademicki:... Semestr:... Ćwiczenie zaliczn: dnia:... cena:... LABORATORIUM OBRÓBKI SKRAWANIEM Temat: OSTRZENIE NARZĘDZI JEDNOOSTRZOWYCH 1) Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapznanie z materiałami narzędziwymi, strzeniem raz kntrlą wymiarwą narzędzi na przykładzie nża tkarskieg. 2) Wymagane wiadmści a) Materiały narzędziwe, b) Gemetria strza na przykładzie nża tkarskieg, c) Rdzaje układów dniesienia, d) Zasada strzenia nży z wykrzystaniem imaka 3-skalweg, e) Kntrla wymiarwa nży. 3) Literatura [1] J. Dmchwski: Pdstawy bróbki skrawaniem. [2] M. Wysiecki: Nwczesne materiały narzędziwe. [3] K. Jemielniak: Obróbka skrawaniem. [4] W. Grzesik: Pdstawy skrawania materiałów metalwych. [5] Pradnik Inżyniera: Obróbka skrawaniem, Tm I. [6] Ntatki z wykładów. [7] Zbiór plskich nrm. 4) Przebieg ćwiczenia a) Omówienie ćwiczenia, Pdanie klejnści wyknania ćwiczenia, Przygtwanie nża d strzenia, Kntrla wymiarwa nży, b) Wyknanie ćwiczenia.

2 WIADOMOŚCI TEORETYCZNE 1.) Materiały narzędziwe Narzędzie skrawające decydując wpływa na jakść brabianeg przedmitu, jeg dkładnść i cechy użytkwe, a także w dużym stpniu na wydajnść bróbki i jej kszt. Ze względu na charakter pracy, jak i różnrdnść mechanizmów zużycia, którym pdlegają strza narzędzi skrawających, jakść materiałów narzędziwych pwinna spełniać dpwiednie wymagania. W celu ich spełnienia, pwinny ne charakteryzwać się następującymi właściwściami: dużą twardścią, dużą wytrzymałścią na ściskanie, rzciąganie, skręcanie i zginanie, dużą dprnścią na zużycie (ścierne, adhezyjne, dyfuzyjne i chemiczne), dużą udarnścią, dużą dprnścią na zmęczenie mechaniczne i ścierne, znaczną dprnścią na zmianę zdlnści skrawnych w pdwyższnej temperaturze, dbrą przewdnścią cieplną i dużym ciepłem właściwym, stabilnścią krawędzi skrawającej, dużą ciągliwścią. Żaden materiał narzędziwy nie spełnia jedncześnie wszystkich wymieninych właściwści, tym bardziej, że niektóre z nich wzajemnie się wykluczają. Prwadzi t w rezultacie d ustalenia zakresu zastswań kreślnych grup materiałów, w przypadku których minimalizacja zużycia, a w knsekwencji większy kres trwałści, stanwią pdstawwe kryterium dbru kreślneg rdzaju materiału. Prcentwy udział głównych grup materiałów narzędziwych zawiera rysunek l. Natmiast przegląd becnie stswanych materiałów narzędziwych przedstawin na rysunku 2. Ceramika narzędziwa 4% Plikrystaliczne materiały narzędziwe 1% Stale szybktnące 45% Węgliki spiekane 50% Rys. 1. Prcentwy udział głównych grup materiałów narzędziwych

3 Rys. 2. Stswane becnie materiały narzędziwe Stale szybktnące - dzięki swym krzystnym właściwścim spełniają w bróbce skrawaniem ważną rlę. Ich udział w przemyśle wynsi k. 45%. Ze względu na krzystną cenę, dbrą brabialnść i dużą ciągliwść stale te są stswane d wyrbu takich narzędzi jak: wiertła, rzwiertaki, gwintwniki, frezy, przeciągacze, itp. Narzędzia te mżna stswać w przypadku, gdy jest wymagana bróbka ze stsunkw małymi prędkściami skrawania, lub gdy inne materiały narzędziwe, ze względu na ich małą ciągliwść nie mgą być wykrzystywane. Wadą stali szybktnącej jest mała dprnść na zużycie ścierne raz pgrszenie się zdlnści skrawnych w pdwyższnych temperaturach skrawania. Crnite - pdstawwym składnikiem crnite jest TiN (pkrycie przeciwzużyciwe nakładane na narzędzia ze stali szybktnącej, składające się z tytanu i aztu), w pstaci ekstremalnie rzdrbninych cząstek ( wielkści 0,1 0,2 µm), które są rzmieszczne w snwie żelaza. Objętściwy udział cząstek TiN w strukturze teg materiału wynsi 35 50%. Skład chemiczny Crnite zapewnia narzędzim wyknanym z teg materiału prócz dużej ciągliwści, małą skłnnść d twrzenia narstu, bardz dużą dprnść na zużycie dyfuzyjne i wycieranie rwka na płaszczyźnie natarcia raz dsknałą strść krawędzi skrawających. Węgliki spiekane - w skład węglików spiekanych wchdzą wybrane węgliki metali wysktpliwych ( udziale bjętściwym 65 98%) i metali wiążących. Twrzywa te mają tzw. twardść naturalną, dlateg nie są pddawane bróbce cieplnej. Właściwści fizykchemiczne węglików spiekanych są zależne przede wszystkim d składu chemiczneg i fazweg, kształtu i wielkści węglików raz ich udziału bjętściweg w strukturze.

4 Cermetale - wytwarzane są metdą metalurgii prszków. Charakteryzują się ne: małą gęstścią, dużą twardścią i dprnścią na zużycie, wystarczając dużą dprnścią na pękanie, dużą stabilnścią krawędzi skrawającej, małą skłnnścią d szczepiania się z spływającym p pwierzchni natarcia wiórem, dużą dprnścią chemiczną, dbrą jakścią pwierzchni brbinych części. D wad tych materiałów należy przede wszystkim graniczna wrażliwść na szki termiczne. Ceramika narzędziwa - jest wytwarzana metdami metalurgii prszków, jednakże w dróżnieniu d węglików spiekanych i cermetali - nie zawiera metalu wiążąceg. Ceramiczne materiały narzędziwe charakteryzują się: małą przewdnścią elektryczną i cieplną, małą gęstścią, dużą wytrzymałścią w wyskich temperaturach, dużą wartścią współczynnika sprężystści wzdłużnej (mdułu Yunga), dużą dprnścią na ścieranie (w temperaturze tczenia i wyższej), dużą dprnścią na krzję, wyską temperaturą tpnienia. D pdstawwych wad tych materiałów należy przede wszystkim ich duża kruchść. Pnadt materiały te są wrażliwe na bciążenia zginające, udarwe raz zmęczenie cieplne. Czysta ceramika tlenkwa Al 2 O 3 - pdstawwym składnikiem teg rdzaju materiału jest chemicznie i cieplnie stabilny tlenek aluminium Al 2 O 3, który dznacza się dużą twardścią i dprnścią na ściskanie. Ceramika tlenkwa w prównaniu z innymi materiałami narzędziwymi, wykazuje największą dprnść na zużycie chemiczne. Oznacza t, że pdczas skrawania prawie nie zachdzą prcesy utleniania i dyfuzji. Ceramika mieszana - uzyskujemy ją przez ddanie d Al 2 O 3 ddatków TiC raz, lub TiN. Dyspersyjne umcnienie ceramiki tlenkwej pprzez wprwadzenie ddatków ma na celu przede wszystkim zwiększenie ciągliwści teg materiału. Jedncześnie dzięki dużej twardści dmieszek TiC, TiN następuje wzrst twardści ceramiki mieszanej k. 10% w prównaniu z twardścią ceramiki tlenkwej. Zwiększna w prównaniu z czysta ceramiką Al 2 O 3 twardść ma szczególnie duże znaczenie przy termicznym bciążaniu strza w zakresie d temperatury tczenia d 1070 K, pnieważ przy dbrej ciągliwści prwadzi t d dalszeg wzrstu dprnści na zużycie ścierne i erzyjne. Pwyżej tej temperatury TiC ulega utlenianiu, c pwduje pgrszenie właściwści użytkwych ceramiki mieszanej. Ceramika umcnina whiskerami 1 - wytwarzanie ceramiki narzędziwej umcninej whiskerami jest parte na zmdyfikwanej technlgii metalurgii prszków. W wyniku badań stwierdzn, że wyskwytrzymałe whiskery SiC wbudwane w snwę Al 2 O 3, zwiększają przede wszystkim twardść, wytrzymałść na zginanie i dprnść na pękanie tych materiałów, przy czym wpływ ten jest ddatkw wzmcniny udziałem dmieszek ZrO 2 2. Pnadt mała rzszerzalnść cieplna i dbra przewdnść cieplna whiskerów sprawia, że ceramika umcnina whiskerami charakteryzuje się dużą dprnścią na szki termiczne. 1 Whiskery - są t mnkryształy w kształcie włsków małym stężeniu defektów, których wytrzymałść mechaniczna jest wielkrtnie większa d tych samych materiałów występujących w pstaci plikrystalicznej 2 Tlenek cyrknu

5 Ceramika aztkwa - czysty aztek krzemu Si 3 N 4 wykazuje w wielu rdzajach zastswań, prawie idealne właściwści. Silnie kwalencyjne wiązanie zapewnia mu między innymi dużą wytrzymałść, dużą twardść i dprnść na utlenianie, dbrą przewdnść cieplną i dprnść na szki termiczne. Te dsknałe właściwści, które zachwuje Si 3 N 4 również w wyskich temperaturach, ulegają znacznemu graniczeniu na skutek ddatków (MgO i Y 2 O 3 ) niezbędnych w prcesie spiekania teg materiału. Diament naturalny - jest najtwardszym naturalnym materiałem na narzędzia skrawające. Dzięki swej bardz dużej twardści i dprnści na ścieranie. Szczególną rlę w bróbce skrawaniem spełnia diament naturalny w frmie mnkryształu kreślnej gemetrii strza. Bardz ważną cechą teg materiału są jeg aniztrpwe właściwści mechaniczne, które są związane z rientacją jeg sieci krystalgraficznej. Od rientacji krystalgraficznej jest uzależnina również tzw. łupliwść", która jest mżliwa głównie w czterech kreślnych płaszczyznach łupliwści. W celu trzymania plikrystaliczneg diamentu, mnkrystaliczny diament syntetyczny z udziałem kbaltu jak snwy wiążącej, jest spiekany pd ciśnieniem. Diament plikrystaliczny w pstaci warstwy grubści rzędu 0,5 1,0 mm jest łączny bezpśredni z płytką z węglików spiekanych grubści d kilku milimetrów. Diament plikrystaliczny jest stswany d bróbki różnych materiałów. Szczególnie duże zastswanie znajduje jednak w bróbce stpów aluminium bgatych w krzem. Regularny aztek bru - występuje w dwóch dmianach altrpwych: heksagnalnej (miękkiej) sieci krystalicznej identycznej z grafitem raz regularnej (twardej), która ma taką samą strukturę jak diament. Heksagnalny aztek bru, ze względu na małą twardść nie znajduje zastswania w bróbce skrawaniem. Dpier p przemianie struktury heksagnalnej w regularną w wyniku wysktemperaturweg - ciśnieniweg prcesu, aztek bru uzyskuje właściwści, dzięki którym jest zaliczany d najlepszych materiałów narzędziwych. Aztek bru strukturze regularnej jest drugim p diamencie najtwardszym materiałem narzędziwym. W prównaniu z diamentem, ma znacznie większą dprnść chemiczną. Pdstawwą zaletą regularneg aztku bru jest mżliwść bróbki stali, w tym zahartwanych d twardści 72 HRC, żeliw utwardznych d 95HSh, raz stpów kbaltu nie nadających się d bróbki strzami diamentwymi. 2.) Gemetria strza NAZWA Definicja płaszczyzn układu narzędzia OZNACZENIE DEFINICJA Prstpadła d Równległa d Płaszczyzna pdstawwa P r pwierzchni bazwych narzędzia Płaszczyzna krawędzi skrawającej P s P r - Płaszczyzna przekrju główneg P P r i P s - Płaszczyzna nrmalna P n S - Płaszczyzna bczna P f P r f Płaszczyzna tylna P P P r i P f -

6 Rys. 3. Płżenie płaszczyzn dniesienia γ f β f α f α Pf β γ + - β p α p κ r Ps ψ r γ p Pp Pr α n β n λ s γ n Pn + - Rys. 4. Określenie kątów Rys. 5. Określenie płaszczyzn dniesienia i kątów dla przecinaka

7 Rys. 6. Określenie płaszczyzn dniesienia i kątów dla nża leweg c) kąty w płaszczyźnie P, kąt przyłżenia α - zawarty między styczną d głównej pwierzchni przyłżenia i płaszczyzną Ps, kąt natarcia γ - zawarty między styczną d pwierzchni natarcia i płaszczyzną Pr, kąt strza β - zawarty miedzy stycznymi d pwierzchni natarcia i przyłżenia. α + β + γ = 90 d) kąty w płaszczyźnie P r, kąt przystawienia głównej krawędzi strza κ r - zawarty między rzutem tej krawędzi na płaszczyznę pdstawwą P r, a kierunkiem psuwu, kąt przystawienia pmcniczej krawędzi strza κ' r - zawarty między rzutem tej krawędzi na płaszczyznę pdstawwą P r i kierunkiem psuwu, kąt wierzchłkwy (narża) ε r - zawarty między rzutami bu krawędzi strza na płaszczyznę pdstawwą P r, κ ε r + r r + κ ' = 180 e) kąty w płaszczyźnie P s, kąt pchylenia głównej krawędzi strza λ s - kąt jaki twrzy główna krawędź strza z płaszczyzną pdstawwą Pr. 3.) Rdzaje układów dniesienia Układem dniesienia jest nazywany zespół płaszczyzn, si i punktów służących d jednznaczneg kreślenia gemetrii strza, tzn. jeg kątów i wymiarów długści. układ narzędzia. Ostrze traktwane jest jak bryła gemetryczna na której rysunku pdaje się wszystkie wymiary liniwe i kątwe niezbędne d prawidłweg wyknania narzędzia, układ technlgiczny. Dtyczy tylk narzędzi składanych ze wstawinym strzem lub strzami. W układzie tym jest pdawana wynikwa gemetria strza narzędzia składaneg w zależnści d wyknawczych wartści elementów gemetrycznych strza i jeg płżenia w zmntwanym narzędziu,

8 układ rbczy. Rzpatrywana jest gemetria strza pdczas pracy narzędzia. Płaszczyznę dniesienia teg układu ustawia się birąc pd uwagę kierunek wypadkwej ruchu względneg między narzędziem, a przedmitem, układ ustawienia. Jest t układ przeznaczny d wyznaczenia gemetrii strza narzędzia w dniesieniu d przedmitu brabianeg, szczególnie w przypadku nietypweg ustawienia narzędzia na brabiarce. 4.) Zasady strzenia nży Przed szlifwaniem części rbczej nża jeg trznek pwinien mieć dwa bki gładk brbine, a mianwicie pdstawę i jedną ścianę bczną. Obrbine bki służą jak pwierzchnie bazwe d ustawienia nża zarówn przy szlifwaniu, jak i przy zamcwaniu nża na tkarce. Najprstszą strzarką d nży jest silnik elektryczny na pdstawie, z słnami tarcz i z dpwiednimi kńcówkami wałka, na których sadzne są ściernice. Przy każdej ściernicy znajduje się nastawny stlik, na którym spczywa nóż w czasie strzenia. Dkładne szlifwanie nży mżliwe jest na strzarkach z tarczami garnkwymi, zapatrznymi w nastawne stliki i listwy prwadzące. Szlifierkę trzytarczwą, przeznaczną d strzenia nży z strzami z węglików spiekanych przedstawia rysunek 7. Jedna ze ściernic - krundwa - d szlifwania materiału trznka, druga - karbrundwa grubziarnista - d szlifwania wstępneg płytki z węglików spiekanych i trzecia - karbrundwa drbnziarnista d wykańczająceg szlifwania płytki strza. Rys. 7. Szlifierka d strzenia nży Stlik, na którym wsparty jest nóż w czasie szlifwania (rys. 8), mże być ustawiany pd dwlnym kątem w stsunku d ściernicy, a więc mżliwe jest szlifwanie zarówn pwierzchni przyłżenia. Jak i pwierzchni natarcia strza. Rys. 8. Stlik pdpierający nóż w czasie szlifwania

9 Ogólne zasady ręczneg strzenia nży są następujące: nóż w czasie strzenia pwinien spczywać na stliku swją pdstawą, Rys. 9. Szlifwanie ręczne nża nie mże być trzymany jedynie w ręku lub wsparty strzem, Rys. 10. Nieprawidłwe trzymanie nża pdczas szlifwania pwierzchni przyłżenia nie należy szlifwać w kształcie wklęsłym, gdyż zwiększa się przez t kąt przyłżenia α i zmniejsza wytrzymałść strza, Rys. 11. Nieprawidłwe szlifwanie pwierzchni przyłżenia płaskie pwierzchnie uzyskuje się na strzarkach ze ściernicami garnkwymi, które są bardziej dpwiednie, niż ściernice płaskie, Rys. 12. Prawidłwy spsób szlifwania płaskich pwierzchni

10 szlifwanie nży z płytkami z węglików spiekanych rzpczyna się d pwierzchni przyłżenia (rys. 13). Kąt przyłżenia trznka jest kł 2 3 większy, niż płytki. Rys. 13. Szlifwanie płytek z węglików spiekanych 5.) Kntrla wymiarwa nży W czasie szlifwania i p ukńczeniu szlifwania należy sprawdzić kąty strza nża. Służą d teg wzrniki i kątmierze. Przy pmiarze wzrnik należy ustawić prstpadle d płaskiej płyty, na której leży nóż raz prstpadle d rzutu krawędzi tnącej na pdstawę nża. Krawędź wzrnika pwinna dlegać d pwierzchni przyłżenia nża (rys. 14). Wzrnik ma krawędzie bczne nachylne pd różnymi kątami tak, że mżna jednym wzrnikiem sprawdzić np. α = 6 i α = 12 (kąt α w większści typwych nży zmienia się nieznacznie). Rys. 14. Pmiar kąta za pmcą wzrnika Na jednym dłuższym bku wzrnik ma kilka trójkątnych wcięć rzwartści dpwiadającej różnym wartścią kąta strza. Pnieważ zawsze α β + γ = 90, znając α i β, zawsze mżna bliczyć wielkść kąta natarcia γ. Wszystkie ptrzebne kąty strza mżna zmierzyć (a nie jak pprzedni sprawdzić) za pmcą uniwersalneg kątmierza d nży przedstawineg na rysunku 15. β +

11 Rys. 15. Uniwersalny kątmierz d pmiaru nży Na pdstawie kątmierza l znajduje się prstpadła d niej klumna 2, na której sadzny jest suwak ze skalą 3. Ramię 4, które braca się na zaciskanym swrzniu współsiw ze skalą kątwą, ma dwie krawędzie ustawine pd kątem prstym, które przystawia się d mierznej pwierzchni nża 5. Za pmcą teg kątmierza mżna mierzyć kąty α, γ, α, γ, α, γ, α, γ λ, κ, κ ', a pzstałe kąty mżna bliczyć. n n f f p p s r r TABELA POMIARU NAZWA OZNACZENIE WARTOŚĆ 1) kąt przystawienia krawędzi skrawającej κ r 2) kąt przystawienia pmcniczej krawędzi skrawającej κ ' r 3) kąt narża ε r 4) kąt pchylenia krawędzi skrawającej λ s 5) kąt natarcia rtgnalny γ 6) kąt natarcia nrmalny γ n 7) kąt natarcia bczny γ f 8) kąt natarcia tylny γ p 9) kąt przyłżenia rtgnalny α 10) kąt przyłżenia nrmalny α n 11) kąt przyłżenia bczny α f 12) kąt przyłżenia tylny α p 13) kąt strza rtgnalny β 13) kąt strza nrmalny β n 13) kąt strza bczny β f 13) kąt strza tylny β p