Miesięcznik Naukowo-Techniczny Agenda Wydawnicza SIMP NR 10/2012

Transkrypt

1 Rok założenia PL ISSN Index 36522X Cena 16,00 zł (w tym 8% VAT) Miesięcznik Naukowo-Techniczny Agenda Wydawnicza SIMP NR 10/2012

2 Grand Prix Formuły 1 to najbardziej prestiżowy wyścig samochodowy na świecie. Zarówno bolid, jak i silnik wykorzystywany w tych wyścigach, jest kwintesencją najbardziej zaawansowanej techniki wymyślonej przez człowieka. Realizacja ekstremal-nych osiągów wymaga zastosowania odpowiednich obrabiarek, które zagwarantują najwęższe tolerancje wymiarowe, powtarzalność oraz umożliwią szybką produkcję części do nowych wersji bolidów. Dlatego Lotus F1 Team postawił na frezarki i elektrodrążarki produkcji szwajcarskiej firmy GF AgieCharmilles. Teraz te same obrabiarki możesz mieć i Ty GF AgieCharmilles dla Formuły 1 Achieve more... Agie Charmilles Sp. z o.o. Tel: Fax: al. Krakowska 81, Sękocin Nowy pl.gfac.com Raszyn k.warszawy

3 ROCZNIK 85 NR 10 PAŹDZIERNIK 2012 PANORAMA 800 Przegląd informacji krajowych i zagranicznych OBRÓBKA SKRAWANIEM 803 W. Grzesik: Wykorzystanie modelowania numerycznego i techniki VR do doskonalenia procesów technologicznych części silnie obciążanych cieplnie i mechanicznie* 824 J. Kuczmaszewski, I. Zagórski: Badanie masy, temperatury zapłonu oraz temperatury wiórów podczas skrawania wybranych stopów magnezu* 830 Nowa polerka strumieniowa SF-5 firmy OTEC. Precyzyjna obróbka w kilka sekund (OTEC) SPIS REKLAMODAWCÓW Opracowania graficzne redakcji Mechanik podlegają prawom autorskim i nie mogą być publikowane bez zgody redakcji AgieCharmilles II okł. Bystronic 819 Certech 869 CIM-mes Projekt 827 [Cztery] 4metal 869 Dialeks 809 Evatronix 887 Fagor 863 FZN 855 GGB 807 Hexagon Metrology 865 Hiwin 829 Igus 873 Iscar IV okł. KTR 855 KVT 853 Machine.pl 799 Metal Team 827, 847, 877 Metale24.pl 896 Metale.org 869 Millennium Leasing 847 Otec 831 Rands Obrabiarki 815 Raziol 853 Romatex 827 Sandvik I okł. Schunk 843 Signum 853 Sitab 857 Takisawa 809 Targi ITM, Poznań 811 Targi HPS, Katowice 878 Targi Lipskie 849 Targi STOM, Kielce 878 Targi TIMTOS, Taiwan 805 Tox Pressotechnik 879 Urząd Dozoru Technicznego 813 WHM III okł. Redakcja nie odpowiada za treść materiałów reklamowych OBRABIARKI 818 BySprint Fiber więcej mocy (BYSTRONIC). Światłowodowa wykrawarka laserowa z laserem o mocy 3000 W. 820 Nowości firmy Soditronik (SODITRONIK). Elektrodrążarki wgłębne, wycinarki drutowe i elektroerozyjne maszyny do wykonywania otworów firmy Sodick; wysokoobrotowe centra obróbkowe HSC i HSM firmy Röders; zautomatyzowane centra obróbkowe ICON i ICON Tripod 700S firmy ICON Industries AG. 822 Precyzyjne cięcie i spawanie wiązką laserową o najwyższej jakości. Lasery włóknowe serii TruFiber (TRUMPF) NARZĘDZIA 832 Milowy krok w technologii wiercenia stali (SANDVIK). Nowe wiertło CoroDrill ze specjalną geometrią do wydajnej obróbki. 833 Wydajne gwintowanie (SANDVIK). Odpowiednia konstrukcja narzędzi CoroTap zapewnia dużą wydajność gwintowania. 834 Program mocowania narzędzi HSK ISO(SK) MAS/BT (GÜHRING) 837 BISON zdobywa nowe rynki (BISON-BIAL) 842 Oprawki hydrauliczne i poligonalne SCHUNK optymalizacja mocowania narzędzi (SCHUNK). Nowe oprawki: hydrauliczna TENDO E compact i poligonalna TRIBOS do konkretnych profili produkcyjnych. 845 Uniwersalne głowice typu AHX640-S do frezowania stali i żeliw (MITSUBISHI MATERIALS) 850 K. Nadolny: Wytwarzanie, właściwości i zastosowanie ziaren ściernych z mikro- i submikrokrystalicznego korundu spiekanego* METROLOGIA 862 Nowa generacja liniowych systemów pomiaru drogi ze stalową taśmą pomiarową (FAGOR) 864 Nowa siedziba firmy OBERON 3D w Katowicach (OBERON 3D) 870 Ł. Nowakowski, E. Miko: Pomiar i analiza przemieszczeń względnych w układzie narzędzie przedmiot obrabiany podczas frezowania czołowego* 874 M. Grzelka, B. Gapiński, L. Marciniak: Wyznaczanie niepewności pomiaru odchyłki kształtunaprzyrządzie specjalizowanym* BIULETYN INSTYTUTU ZAAWANSOWANYCH TECHNOLOGII WYTWARZANIA 858 W. Wilk, B. Staniewicz-Brudnik, E. Bączek: Supercienkie, bezkorpusowe ściernice diamentowe i z regularnego azotku boru do przecinania*

4 798 MECHANIK NR 10/2012 ZESPÓŁ REDAKCYJNY Redaktor naczelny Prof. dr hab. inż. Stanisław Adamczak dr h.c. Zastępca redaktora naczelnego Mgr inż. Krzysztof Janus Sekretarz redakcji Mgr Ewa Bednarska-Dziarnowska Redaktorzy Mgr inż. Irena Dziwiszek Mgr Monika Kaczmarek Mgr Ewa Michalska Mgr Anna Mularska WSPÓŁPRACA Prof. dr hab. inż. Piotr Cichosz obróbka skrawaniem, narzędzia Dr hab. inż. Lucjan Dąbrowski, prof. PW obróbka erozyjna Prof. dr hab. inż. Marek Dobosz redaktor statystyczny Prof. dr hab. inż. Jerzy Honczarenko systemy technologiczne Dr hab. inż. Andrzej Kawalec, prof. PRz CAD/CAM, MES, informatyka Prof. dr hab. inż. Jan Kosmol obrabiarki Prof dr hab. inż. Maciej Pietrzyk obróbka plastyczna Prof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk metrologia techniczna Prof. dr hab. inż. Jan Sieniawski materiały, technologie materiałowe Prof. dr inż. Maciej Szafarczyk automatyzacja wytwarzania Mgr inż. Henryk Zawistowski przetwórstwo tworzyw sztucznych RADA PROGRAMOWA: Przewodniczący Prof. dr hab. inż. Mieczysław Kawalec Członkowie Prof. dr hab. inż. Stanisław Adamczak Prof. dr hab. inż. Edward Chlebus Prof. dr hab. inż. Józef Gawlik Prof. dr hab. inż. Andrzej Gołąbczak Prof. dr hab. inż. Wit Grzesik Prof. dr hab. inż. Wojciech Kacalak Prof. zw. dr hab. inż. Krzysztof Marchelek Prof. dr hab. inż. Bogdan Nowicki Prof. dr hab. inż. Jarosław Plichta Dr Maria Zybura-Skrabalak ADRES REDAKCJI: Warszawa ul. Świętokrzyska 14A (wejście od ul. Świętokrzyskiej lub ul. Czackiego 3/5), V p. pok. 534 tel fax ADRES KORESPONDENCYJNY: MECHANIK, Warszawa 1 skr. poczt mechanik@mechanik.media.pl Miesięcznik notowany na liście czasopism naukowych Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (7 pkt.). Numer dotowany Pierwotną wersją miesięcznika Mechanik jest wersja drukowana. WARUNKI PRENUMERATY NA OSTATNIEJ STRONIE * Artykuły recenzowane Artykuły z nazwą firmy (w nawiasie) promocyjne RÓŻNE 844 Kompetencje społeczne ważnym czynnikiem wutrzymaniu zatrudnienia (FUNDACJA FUNDUSZ INICJATYW ). Unijny projekt szkoleń dla przedsiębiorców i ich pracowników z sektora MMSP. 866 L. Tuz, M. Mrozek: Ocena wpływu kąta pochylenia elektrody na kształt napoiny* MATERIAŁOZNAWSTWO 880 K. Perzyński, Ł. Madej: Numeryczna próba nanoindentacji jako metoda badawcza bionanopowłok* NAPĘDY I STEROWANIE 873 Nowości firmy IGUS (IGUS). Przenośnik taśmowy do zastosowań pionowych. Prowadnik rolkowy do długich przesuwów. CAD/CAM 885 Delcam PowerSHAPE Modelowanie bezpośrednie i inżynieria odwrotna (DELCAM) 886 Transformacje hypermill skracamy czas przygotowania obróbki (EVATRONIX) 888 ZW3D CAD/CAM najlepszy wybór! (3D MASTER). Wybrane możliwości zintegrowanego systemu ZW3D CAD/CAM. 889 SpaceClaim bezproblemowa naprawa i edycja importowanych modeli (TORUS). Program do wykrywania i usuwania wad w modelach po imporcie z innego systemu. 890 M. Wyleżoł: Modelowanie protez kranioplastycznych* 891 M. Januszka: Interaktywna dokumentacja maszyn i urządzeń z zastosowaniem technik poszerzonej rzeczywistości* 892 S. Warchoł: Parametry symulacji obróbki elementów rolkowych przekładni tocznych* 893 P. Siemiński: Wykonywanie uzębień stożkowych o kołowo-łukowej linii zębów na uniwersalnych frezarkach CNC programowanych w 3D CAM* Z DZIAŁALNOŚCI CIRP 846 Tłumienie drgań przekładni śrubowej tocznej* M. Szafarczyk WYDARZENIA 829 Dealer s Days Fabryka Automatów Tokarskich S.A. Belgijska grupa HACO 848 Ważne spotkanie europejskiej branży przemysłowej w Lipsku (TARGI LIPSKIE) 884 AUTODESK Konferencja prasowa. Polskie wersje pakietów Autodesk Product Design Suite 2013 i Autodesk Factory Design Suite 2013 MECHANIK na targach EUROTOOL i BLACH-TECH-EXPO Zapraszamy do stoiska 138

5 Monthly magazine for engineers and technicians of machinery and production engineering industry. Organ of the Polish Society of Mechanical Engineers and Technicians SIMP. Magazine publishes articles covering theoretical and practical problems of production engineering with regard to design, manufacture and exploitation of machine tools and tools for metal cutting, metal forming and other methods of working as well as problems of science of materials, measurements, economics and organization of production, timeestima- ting, information on standards, invents and improvements, work safety and welfare, etc. Monatsschrift für Ingenieure und Techniker, Spezialisten aus dem Gebiet der Fertigungstechnik in der Maschinenbauindustrie. Organ des Vereins der Polnischen Maschinenbau-Ingenieure und Techniker SIMP. Die Zeitschrift behandelt sowohl theoretische und praktische Probleme der Fertigungstechnik in der Maschinenbauindustrie, unter Berücksichtigung von Konstruktion, Herstellung und Exploratation von Maschinen und Werkzeugen für die spanende Formgebung, für das Umformen und für andere Bearbeitungsmethoden, als auch Probleme der Materialkunde, Werkstattsmetrologie, Betriebswirtschaft, Produktionsorganisation, Arbeitsnormung, Normalisierung, Erfindungen, des Unfallschutzes usw. CONTENTS INHALT W. GRZESIK: Application of numerical modeling and VR technique for advancement of the engineering process employed in production of the parts planned to reliably withstand heavy mechanical and/or thermal loads. Mechanik No 10/2012, p A review of materials used for manufacture of critical engine and primary structure aviation parts, presented against descriptions of the currently used respective metal cutting methods with the process and the tool specific problems, which occur in machining of the almost unworkable aviation materials, highlighted. BySprint Fiber higher output (BYSTRONIC). Mechanik No 10/2012,p.818. Novelties of Soditronik firm (SODITRONIK). Mechanik No 10/2012, p.820. Fiber lasers in the TruFiber family. Top quality laser beam precision cutting and welding (TRUMPF). Mechanik No 10/2012, p J. KUCZMASZEWSKI, I. ZAGÓRSKI: Control of the weight, ignition temperature and actual temperature of chips produced when machining some selected magnesium alloy grades. Mechanik No 10/2012, p Presented in this article are the most typical examples of the milling operations, with the attention drawn to the light alloys workability and machining problems, as well as to the control program and methods, the control results, their recapitulation and the project conclusions with reference to the data yielded in the literature. Perfectly precise treatment in a few seconds. New jet buffer SF-5 from OTEC (OTEC). Mechanik No 10/2012, p A giant stride on the way of steel drilling development process (SANDVIK). Mechanik No 10/2012, p.832. High output tapping (SANDVIK). Mechanik No 10/2012, p A program for tool clamping holders from Gühring (GÜHRING). Mechanik No 10/2012, p BISON winning new markets (BISON-BIAL). Mechanik No 10/2012, p Hydraulic and polygon tool holders SCHUNK for optimum tool fixing (SCHUNK). Mechanik No 10/2012, p.842. It is capacity to effect social relations which remarkably support employment (Initiative Fund Fundusz Inicjatyw ). Mechanik No 10/2012, p All-purpose heads AHX640-S for steel and iron milling operations (MITSUBISHI MATERIALS). Mechanik No 10/2012, p Important European Industrial Trade Meeting in Leipzig (LEIPZIG FAIR). Mechanik No 10/2012, p K. NADOLNY: Production, properties and application of the micro and sub-micro sintered corundum abrasive grains. Mechanik No 10/2012, p A state of art engineering and scientific information on the sintered corundum micro crystal abrasive grains. In chronological order there are presented the stepping stones of the sintered corundum grain production developing process as far as the recently obtained nano-crystal sintered corundum grain. W. GRZESIK: Nutzung der numerischen Modellierung und der VR-Technik für die Verbesserung von technologischen Prozessen bei thermisch und mechanisch stark belasteten Teilen. Mechanik Nr 10/2012, S Dargestellt wurde die übersicht von Stoffen, die für Teile von Flugzeugmotoren und Tragelementen von Flugzeugen eingesetzt werden, sowie der jetzige Stand der Technologie ihrer Gestaltung durch Abspanen und die technologischen Werkzeugprobleme, die bei Abspanoperationen bei schwer zu bearbeitendem Flugzeugmaterial auftreten. BySprint Fiber mehr Leistung (BYSTRONIC). Mechanik Nr 10/2012, S.818. Neuheiten bei Firma Soditronik (SODITRONIK). Mechanik Nr 10/2012, S Faserlaser der Serie TruFiber. Präzises Schneiden und Schweißen mit Laserstrahl höchster Qualität (TRUMPF). Mechanik Nr 10/2012, S J. KUCZMASZEWSKI, I. ZAGÓRSKI: Untersuchung von Masse und Entzündungstemperatur bei Spänen beim Abspanen ausgewählter Magnesiumlegierungen. Mechanik Nr 10/2012, S Im Artikel wurden wichtigere Anwendungen bei der Fräsbearbeitung, die Problematik der Bearbeitung sowie die Abspanfähigkeit von leichten Legierungen i nanlehung an die Angaben aus der Literatur, Programm sowie die Methodik der durchgeführten Untersuchungen, Untersuchungsergebnisse, Zusammenfassung, Folgerungen aus den durchgeführten Untersuchungen und den Angaben in der Literatur dargestellt. Absolut präzise Bearbeitung innerhalb von Sekunden. Neue Strahl-Poliermaschine SF-5 der Firma OTEC (OTEC). Mechanik Nr 10/2012, S Meilenschritt vorwärts in der Bohrtechnologie im Stahl (SANDVIK). Mechanik Nr 10/2012, S.832. Effizientes Gewindeschneiden (SANDVIK). Mechanik Nr 10/2012, S Programm der Werkzeugbefestigung der Firma Gühring (GÜHRING). Mechanik Nr 10/2012, S BISON erobert neue Märkte (BISON-BIAL). Mechanik Nr 10/2012, S Hydraulische und polygonale Fassungen SCHUNK Optimalisierung der Werkzeugfassungen (SCHUNK). Mechanik Nr 10/2012, S.842. Soziale Kompetenzen als wichtiger Faktor für die Beschäftigung (Stiftung Fundusz Inicjatyw ). Mechanik Nr 10/2012, S Universalköpfe vom Typ AHX640-S zu Fräsen von Stahl und Gusseisen (MITSUBISHI MATERIALS). Mechanik Nr 10/2012, S Wichtiges Treffen der europäische Industriebranche in Leipzig (LEIPZIGER MESSE). Mechanik Nr 10/2012, S K. NADOLNY: Erzeugung, Eigenschaften und Einsatz von Schleifkörnern aus Mikro- und Submikrokristall-Sinterkorund. Mechanik Nr 10/2012, S Dargestellt wurde der aktuelle Stand der Kenntnisse und der Technik bezüglich Mikrokristallkörner aus Sinterkorund. Dargestellt wurden, in chronologischer Reihenfolge, die wichtigsten Entwicklungsetappen der Produktionstechnologie von Sinterkorund-Körnern bis hin zu den neuesten Errungenschaften in diesem Bereich (Nanokristall-Sinterkorund). Ending at p. 802 Dokończenie na s. 802 Neutralna, techniczno-handlowa platforma informacyjna: obrabiarki, maszyny, narzędzia, technologia Jedyny w Polsce tak obszerny interaktywny branżowy serwis informacyjny!

6 TARGI EUROBLECH 2012 W HANOWERZE W dniach października br. odbędą się w Hanowerze 22. Międzynarodowe Targi Technologii Obróbki Blach. Pomimo niepewności spowodowanej globalną sytuacją gospodarczą, przemysł obróbki blach prezentuje się jako stabilny i godny zaufania. Do początku września 1516 wystawców z 38 krajów dokonało rezerwacji m 2 powierzchni wystawienniczej, co oznacza wzrost o 4% liczby wystawców i o 8% powierzchni wystawienniczej w porównaniu z 2010 r. Poprzednią edycję wystawy odwiedziło specjalistów z całego świata. EuroBlech, którego ogromną część stanowią pokazy pracujących maszyn, stanowi dla profesjonalistów idealną imprezę, na której mogą znaleźć inteligentne rozwiązania i odpowiedni sprzęt dla swoich firm. Tegoroczne hasło Dla zrównoważonej przyszłości, świadczy o tym, że EuroBLECH kładzie szczególny nacisk na technologię efektywną energetycznie, przyjazną dla środowiska i na inteligentne wykorzystanie materiału. Główne zmiany w obróbce blachy odnoszą się do lekkiej konstrukcji i przetwarzania struktur hybrydowych wyjaśnia Nicola Hamann, Dyrektor Wystawy EuroBLECH, w imieniu organizatorów, Mack Brooks Exhibitions. Dlatego obróbka struktur hybrydowych z blach/tworzyw sztucznych została włączona w profil wystawy EuroBLECH, który obejmuje kompletny łańcuch technologii obróbki blach. Spoza Niemiec pochodzi 49% tegorocznych wystawców: Azja i obie Ameryki stały się nieodłączną częścią wystawy. Włochy, Chiny, Turcja, Holandia, Szwajcaria, Hiszpania, Austria, Francja, Tajwan, Wielka Brytania i USA są krajami, z których pochodzi najwięcej wystawców. EuroBLECH 2012 zajmuje osiem hal hanowerskich targów. W trakcie wystawy zostaną zaprezentowane maszyny, narzędzia i urządzenia do obróbki blachy, w tym zaawansowane technologie, jak również tradycyjne maszyny i narzędzia. Wśród odwiedzających znajdują się specjaliści ds. produkcji, projektanci, kierownicy zakładów, producenci, inżynierowie i nabywcy, jak również studenci i eksperci ze stowarzyszeń, którzy reprezentują takie sektory, jak: przemysł maszynowy, wyroby z blachy i komponenty, konstrukcje stalowe i aluminiowe, przemysł motoryzacyjny i jego dostawcy, walcownie, hutnictwo żelaza i stali, ogrzewanie/wentylacje/klimatyzacje, technologie medyczne, tworzenie odnawialnych źródeł energii, przemysł lotniczy i stoczniowy. Nowy, internetowy Pokaz Wystawy EuroBLECH 2012, wraz ze szczegółowymi informacjami na temat wielu wystawców i ich produktów, jest już dostępny na Dzięki przyjaznej dla użytkownika wersji online, odwiedzający będą mogli stworzyć i wydrukować swój indywidualny Pokaz Wystawy z firmami i opisem ich produktów, posortowanymi według hali lub kategorii. TARGI KOOPERACJI PRZEMYSŁOWEJ MIDEST W PARYŻU Międzynarodowe targi kooperacji przemysłowej MIDEST odbywać się będą w dn. 6 9 listopada 2012 r. w Centrum Wystawienniczym Paris Nord Villepinte. Ponad 1700 wystawców z 40 krajów zaprezentuje swoje rozwiązania know-how alternatywne, innowacyjne oraz konkurencyjne, powiązane ze wszystkimi dziedzinami kooperacji przemysłowej. Najważniejsze z nich, to: obróbka metali (obróbka skrawaniem maszyny specjalistyczne kucie odlewanie produkcja cięcie i kształtowanie metali surowce, materiały, półprodukty); tworzywa sztuczne / guma / obróbka materiałów kompozytowych; obróbka drewna; obróbka pozostałych materiałów (szkło, ceramika...); elektronika / elektryka; mikrotechniki; obróbka powierzchni oraz obróbka cieplna; elementy złączne; usługi przemysłowe. Więcej informacji: KRAJOWA KONFERENCJA BADAŃ NIENISZCZACYCH W TORUNIU 41. Krajowa Konferencja Badań Nieniszczących odbywać się będzie Centrum Konferencyjno-Hotelowym COPERNICUS w Toruniu w dn października 2012 r. Organizatorami konferencji są: Polskie Towarzystwo Badań Nieniszczących i Diagnostyki Technicznej SIMP Oddział Toruń oraz PUP POMEL Sp. z o.o. Głównym celem 41. KKBN jest kontynuacja ponad pięćdziesięcioletniej tradycji regularnych spotkań specjalistów z zakresu badań nieniszczących, a także wymiana doświadczeń zainteresowanych tą tematyką przedstawicieli odpowiednich organizacji, stowarzyszeń krajowych i zagranicznych, jednostek naukowych, wyższych uczelni oraz przedstawicieli firm, producentów NDT. Przewodniczącym Komitetu Naukowego został prof. dr hab. Jacek Szelążek z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN w Warszawie, natomiast Przewodniczącym Komitetu Organizacyjnego prof. dr hab. inż. Krzysztof Jan Kurzydłowski Prezes Polskiego Towarzystwa Badań Nieniszczących i Diagnostyki Technicznej SIMP (PTBN i DT SIMP). Więcej informacji: 7. EUROPEJSKIE TARGI IFORUM MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH WDÜSSELDORFIE Równocześnie z targami ALUMINIUM 2012 będą odbywać się Międzynarodowe Targi COMPOSITES EURO- PE 2012, podczas których zaprezentuje się 400 wystawców z 25 krajów. Będą one doskonałą okazją do zapoznania się z wiodącymi trendami oraz innowacyjnymi rozwiązaniami z dziedziny materiałów kompozytowych. Podczas targów będzie można zapoznać się ze wszystkimi etapami łańcucha procesów związanych z materiałami kompozytowymi począwszy od surowców przez półprodukty, obróbkę, aż po najnowsze technologie, maszyny oraz usługi. Więcej informacji na temat targów:

7 9. MIĘDZYNARODOWE TARGI ORAZ KONFERENCJA ALUMINIUM 2012 WDÜSSELDORFIE W dn paździenika br. w Düsseldorfie odbędą się Międzynarodowe Targi ALUMINIUM. Organizatorzy spodziewają się 950 wystawców z 50 krajów. Nowa siedziba, Düsseldorf Exhibition Centre, pozwoliła targom ALUMI- NIUM na bardziej przejrzyste rozmieszczenie wystawców oraz lepsze dopasowanie ich do odpowiednich segmentów tematycznych. Stworzenie pięciu pawilonów narodowych (skandynawski, chiński, holenderski, francuski i duński) oraz sześciu tematycznych (m.in. pawilon odlewnictwa, produkcji podstawowej, spawania i łączenia) ułatwi zwiedzającym poruszanie się pomiędzy poszczególnymi obszarami tematycznymi. Nowością podczas ALUMINIUM 2012 będzie Competence Centre Surface Technology, łączące pawilon obróbki powierzchniowej stały element targów istniejący już od wielu lat oraz pawilon poświęcony powłokom oraz procesom ich nakładania. Kolejny debiut to pawilon poświęcony dystrybucji, zorganizowany przez WGM (federację hurtowej sprzedaży półproduktów nieżelaznych). Po raz pierwszy targi ALUMINIUM 2012 oferują praktyczne pokazy innowacyjnych produktów w ramach poszczególnych obszarów tematycznych. Wynalazcy zaprezentują swoje innowacyjne produkty z dziedziny przemysłu samochodowego podczas Automotive Innovation, jak również w Solar Area. Ponadto zaprezentowane zostaną innowacyjne rozwiązania budowlane podczas Building Solutions. Targom towarzyszyć będzie konferencja ALU- MINIUM 2012 organizowana przez GDA Gesamtverband der Aluminiumindustrie e.v. W ciągu trzech dni targowych odbędzie się pięć różnych sesji, podczas których będzie można zapoznać się z sześcioma prezentacjami dotyczącymi przemysłu samochodowego, transportu, budownictwa, obróbki powierzchniowej oraz rynku aluminium. Więcej informacji na temat targów: RUSZA BUDOWA EXPO KRAKÓW Podczas konferencji prasowej 18 września 2012 r. Zarząd Targów w Krakowie (właściciel i operator EXPO Kraków) uroczyście poinformował o nowej inwestycji. Rusza budowa Międzynarodowego Centrum Targowo-Kongresowego EXPO Kraków! EXPO Kraków będzie największym, wielofunkcyjnym obiektem w regionie. Powstanie na terenach dawnych zakładów PPB PREFABET Kraków. EXPO Kraków, to: 7,3 ha terenu w geograficznym centrum Krakowa, w odległości ok. 7 km od Rynku Głównego, m 2 powierzchni użytkowej, dwie hale o powierzchni 5000 i 4000 m 2 o nośności 40 kpa (ok. 4 T/m 2 ) i wysokości 12 m, bez podpór, 12 klimatyzowanych, modułowych sal konferencyjnych, które można dowolnie łączyć, przestronne kuluary, restauracja, ponad 700 miejsc parkingowych, teren na ekspozycję zewnętrzną. W EXPO Kraków będzie można zorganizować: międzynarodowe targi i wystawy branżowe, targi konsumenckie, kongresy i konferencje do 5000 osób, szkolenia i spotkania branżowe, prezentacje maszyn i ciężkich urządzeń, festiwale, spektakle teatralne, koncerty, projekcje filmowe, bale, bankiety, przyjęcia do 5000 osób, halowe zawody sportowe, pokazy mody, wernisaże, gale. TÜV SÜD POLSKA Firma TÜV SÜD Polska, należąca do koncernu TÜV SÜD AG, świadczy usługi w zakresie certyfikacji, testów, badań, auditów, weryfikacji ocen i szkoleń dotyczących standardów bezpieczeństwa i jakości. Bezpieczeństwo związane z procesami technologicznymi i wykorzystywanymi w nich urządzeniami jest jednym z podstawowych obszarów działalności TÜV SÜD Polska. Rzeczoznawcy firmy są upoważnieni do nadzorowania maszyn, a także wszelkiego rodzaju urządzeń technicznych. Monitorują oni sposoby oraz techniki ich wytwarzania i prowadzą działania sprawdzające. Weryfikacja obejmuje cały proces od odbioru materiałów poprzez ich produkcję, aż po końcowe wykorzystywanie urządzeń. Spośród wielu sfer związanych z usługami dla przemysłu na szczególną uwagę zasługują obecnie w czasie intensywnej urbanizacji oraz powstawania nowych nieruchomości kwestie eksploatacyjnego zużycia dźwigów i schodów ruchomych. Specjaliści TÜV SÜD Polska dokonują szczegółowych inspekcji w oparciu o obowiązujące normy europejskie. Firma TÜV S UD Polska prowadzi również egzaminy zawodowe dla spawaczy, które umożliwiają uzyskanie certyfikatów. Więcej informacji na: Pierwsza impreza w EXPO Kraków planowana jest wiosną 2014 r.

8 802 MECHANIK NR 10/2012 CONTENTS INHALT Dokończenie ze s. 799 Ending from p. 799 W. WILK, B. STANIEWICZ-BRUDNIK, E. BĄCZEK: Ultra-thin grinding wheels with diamond or cubic boron nitride grains for cutting process. Mechanik No 10/2012, p At the Institute of Advanced Manufacturing Technology were presented recently developed grinding wheels of 14A8Q type with metal bonded diamond or cubic boron nitride grains, assigned for cutting process. These wheels complement the existing range of the 14A8Q without body wheels of resin bonded super hard materials for cutting process. The cutting process, methodology of research, test stand and cutting parameters were described. A new generation of linear measurement systems of road with steel metering tape (FAGOR). Mechanik No 10/2012, p.862 New domicile of OBERON 3D in Katowice (OBERON 3D). Mechanik No 10/2012, p L. TUZ, M. MROZEK: The results ofimpact of the electrode lead angle of the on shapeofthe padding weld. Mechanik No 10/2012, p The paper presents the results of impact of the electrode lead angle of the on shape of the padding weld. The pad welding with the use of gas metal arc welding with active gas were made on sheets of stainless steel X2CrTi12 with filler metal 18LNb. Experiments showed the impact of electrode lead angle on the penetration depth and padding weld width. It is obtained that at an angle of below 90ˆ penetration depth is greater and the padding weld width is less, whereas at an angle above 90ˆ the opposite results are observed. Ł. NOWAKOWSKI, E. MIKO: Measurements and examination of the tool work piece position changes during face milling operation. Mechanik No 10/2012, p Presented are a method and a testing stand for measurement of the relative position changes with the results of the tests on the effects of the feed movement on the tool work piece position changes during face milling operation. M. GRZELKA, B. GAPIŃSKI, L. MARCINIAK: Estimation of uncertaintyof measurement of the out of roundness tolerance on the specially modified instrument. Mechanik No 10/2012, p Results of the tests are presented which make it possible to estimate the uncertainty budget for the measurements of the out of roundness deviations of the crankshaft main bearing journal. The measurements had been taken by means of the instrument specially adopted for the shape tolerance checks. K. PERZYŃSKI, Ł. MADEJ: Application of numeric nanoindentation test for bionanocoat examination. Mechanik No 10/2012, p Contained in the article is a review of the available nanoindentation methods and a readily developed model of the numeric nanoindentation test. Delcam PowerSHAPE Direct modeling and reverse engineering (DELCAM). Mechanik No 10/2012, p The transformations of hyper MILL we shorten a time ofmachining s preparation (EVATRONIX). Mechanik No 10/2012, p ZW3D CAD/CAM it is the best choice! (3D MASTER). Mechanik No 10/2012, p SpaceClaim easy repair and edition of the imported models (TORUS). Mechanik No 10/2012, p M. WYLEŻOŁ: Modeling of cranioplasty prostheses. Mechanik No 10/2012, s The method of the full bone material symmetrical reflection applied to the modeling of cranioplasty prostheses was presented in this article. All modeling operation are performed with using of a haptic modeling system ClayTools. M. JANUSZKA: Interactive electronic technical manual for machinery systemswith the use of augmented reality. Mechanik No 10/2012, s This paper describes innovative interactive augmented reality (AR) techniques. Applications of these techniques for the development of modern machinery documentation was described. AR allow to develop various types of documentation so that they are incredibly intuitive and clear for the people using them, and provide the necessary knowledge of the exact time and place of a demand for it. S. WARCHOŁ: Simulation parameters as applicable for machining roller elements used in ball screw actuators. Mechanik No 10/2012,p.892.Presented is a process aiming in generation of the matching thread profiles in the ball screw actuators by the way of solid simulation of machining process. Thus, the obtained profiles should prevent interference between the matching parts. The simulation process has been developed to suit different transmission lay-outs. P. SIEMIŃSKI: Production of curved tooth bevel gears on the general purpose CNC milling machines under 3D CAM program. Mechanik No 10/2012, p Presented is a segment of research work on the new method of machining curved tooth bevel gears on the general purpose CNC machine tools with use of standard end or ball mills. W. WILK, B. STANIEWICZ-BRUDNIK, E. BĄCZEK: Ultradünne körperlose Diamant- und CBN-Schleifwerkzeuge zum Trennschleifen. Mechanik Nr 10/2012, S Im Folgenden wurden die neuerdings im Institut für Hochentwickelte Fertigungstechnologien entwickelte körperlose, metallgebundene Diamant- und CBN-Schleifwerkzeuge in Metallbindung zum Trennschleifen 14A8Q (Trennschleifringe) dargestellt. Diese Schleifwerkzeuge ergänzen das Sortiment der bisher gefertigten körperlosen kunstharzgebundenen Schleifwerkzeuge 14A8Q aus superharten Schleifmaterialien zum Trennschleifen. Man hat Trennschleifprozess mit metallgebundenen Schleifwerkzeugen, Untersuchungsmethodik, Versuchsstand und Parameter des Trennschleifens besprochen. Neue Generation von lineare Systeme von Abstandmessung mit linear Stahl Meßband (FAGOR). Mechanik Nr 10/2012, S.862. Neuer Firmensitz OBERON 3D in Katowice (OBERON 3D). Mechanik Nr 10/2012, S L. TUZ, M. MROZEK: Einfluss des Neigungswinkels der Elektrode auf die Aufschweissform. Mechanik Nr 10/2012, S Dargestellt wurden die Ergebnisse der Untersuchung des Neigungswinkels der Elektrode auf die Aufschweissform. Durchgeführt wurden Aufschweissversuche mit Schmelzelektrode in chemisch aktiver Gashülle (MAG) auf säurebeständigem Stahlblech X2CrTi12 unter Einsatz von Zusatzmaterial 18LNb. Die durchgeführten Versuche zeigten den Einfluss des Neigungswinkels auf die Einschmelztiefe und die Breite der Aufschweissnaht. Bei einem Neigungswinkel der Elektrode unter 90ˆ ist die Einschmelztiefe größer und die Breite kleiner, bei einem Winkel von über 90ˆ sind die Ergebnisse umgekehrt. Ł. NOWAKOWSKI, E. MIKO: Vermessung und Analyse der relativen Versetzung Werkzeug zu bearbeitender Teil beim Stirnfräsen. Mechanik Nr 10/2012, S Dargestellt wurde die Methode und der Arbeitsstand zur Versetzungsvermessung sowie die Ergebnisse von Versuchsuntersuchungen des Vorschubeinflusses auf den Wert der relativen Versetzungen Werkzeug zu bearbeitender Teil beim Stirnfräsen. M. GRZELKA, B. GAPIŃSKI, L. MARCINIAK: Bestimmung der Vermessungewissheit bei der Formabweichung am Spezialgerät. Mechanik Nr 10/2012, S Dargestellt wurden die Untersuchungsergebnisse, die eine Einschätzung des Ungewissheitbudgets für die Vermessung der Abweichung der Kugelförmigkeit der Königszapfen der Kurbelwelle. Die Vermessungen wurden am Spezialgerät für die Vermessung der Formabweichung durchgeführt. K. PERZYŃSKI, Ł. MADEJ: Numerischer Versuch der Nanoindentation als Untersuchungsmethode für Bionanobeschichtung. Mechanik Nr 10/2012, S Der Artikel enthält die übersicht verfügbarer Methoden der Nanoindentation sowie ein Modell des numerischen Versuchs der Nanoindentation. Delcam PowerSHAPE Direkte Modellierung und Umkehrverfahrenstechnik (DELCAM). Mechanik Nr 10/2012, S Transformationen hyper MILL wir verkürzen die Vorbereitung der Bearbeitung (EVATRONIX). Mechanik Nr 10/2012, S ZW3D CAD/CAM beste Wahl! (3D MASTER). Mechanik Nr 10/2012, S SpaceClaim problemlose Reparatur und Edition importierter Modelle (TORUS). Mechanik Nr 10/2012, S M. WYLEŻOŁ: Modellierung von kranioplastischen Prothesen. Mechanik Nr 10/2012, S Dargestellt wurde die Methode der symmetrischen Spiegelung des vollen Knochenmaterials als Anwendung für die Modellierung von kranioplastischen Prothesen. Alle Modellierungsmaßnahmen werden im System der haptischen Modellierung ClayTools realisiert. M. JANUSZKA: Interaktive Dokumentation von Maschinen und Geräten unter Einsatz der Technik der erweiterten Realität. Mechanik Nr 10/2012, S Dargestellt wurden moderne Techniken der erweiterten Realität dargestellt, die erlauben, verschiedenartige interaktive Dokumentationen von Maschinen und Geräten zu bearbeiten, so dass sie intuitiv, lesbar sind, und nötiges Wissen gerade dann und dort liefern, wenn dies gebraucht wird. S. WARCHOŁ: Simulationsparameter für die Bearbeitung von Rollenelementen für Walzgetriebe. Mechanik Nr 10/2012, S Dargestellt wurde der Generierungsprozess für gekoppelte Gewindeprofile des Rollen-Walzgetriebes durch Körpersimulation der Bearbeitung. Die erzeugten Profile verhindern die Interferenz zwischen zusamenwirkenden Getriebeelementen. Der Simulationsprozess wurde für unterschiedlich Konstruktionslösungen des Getriebes bearbeitet. P. SIEMIŃSKI: Herstellung von Kegelverzahnung mit Kreis-Bogen-Zahnlinie auf universellen Fräsmaschinen CNC, programmiert in 3D CAM. Mechanik Nr 10/2012, S Dargestellt wurde ein Fragment der Untersuchungen an neuer Bearbeitungsmethode für Zahnräder im Kegelgetzriebe mit Kreis-Bogen-Zahnlinie an universellen Fräsmaschinen CNC unter Einsatz von typischen Finger- und Kugelfräsern.

9 MIESIĘCZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY ORGAN STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW MECHANIKÓW POLSKICH ROK LXXXV Wykorzystanie modelowania numerycznego i techniki VR do doskonalenia procesów technologicznych części silnie obciążanych cieplnie i mechanicznie WIT GRZESIK * Przegląd materiałów stosowanych na odpowiedzialne części silników lotniczych i elementy nośne samolotów. Obecny stan technologii ich kształtowania przez skrawanie. Problemy technologiczne i narzędziowe występujące w operacjach skrawania trudno obrabialnych materiałów lotniczych. Wpływ obróbki na właściwości TWW i ich ocena. Sposoby doskonalenia i optymalizacji procesów technologicznych przez modelowanie numeryczne MES i wirtualne. Praktyczne zastosowania różnych technik modelowania i ich efekty. Materiały i technologie skrawania stosowane w przemyśle lotniczym Przemysł lotniczy jest obecnie, obok branży motoryzacyjnej, liderem w stosowaniu nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych, które z jednej strony mają obniżyć masę samolotów, a z drugiej zwiększyć żaroodporność i żarowytrzymałość, co jest nieodzowne do niezawodnej pracy elementów silników lotniczych (rys. 1). Rys. 1. Silnik lotniczy: a) widok ogólny wg firmy Pratt & Whitney [1], b) szczegóły konstrukcyjne sprężarki i turbiny [2]. Ti stop tytanu, Ni superstop na osnowie niklu Rys. 2. Struktura wykorzystania materiałów w samolotach Boeing (a) i Boeing Dreamliner (b) [6] * Prof. dr hab. inż. Wit Grzesik kierownik Katedry Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji na Wydziale Mechanicznym Politechniki Opolskiej W pierwszym przypadku zmniejszenie masy przez stosowanie konstrukcji z lekkich materiałów o gęstości poniżej 4,5 g/cm 3 [3], takich jak aluminium, tytan i materiały kompozytowe, prowadzi do obniżenia zużycia paliwa, zwiększenia zasięgu lotu lub ładowności oraz korzystnych efektów ekologicznych zmniejszenia emisji CO 2 i poziomu hałasu. Te cele zapisano w programie czyste niebo (Clean Sky) [4], a efekty można dostrzec na rys. 2 przedstawiającym strukturę wykorzystania materiałów w samolotach nowej generacji Boeing 787-Dreamliner. Do celów statystycznych przyjmuje się, że transport lotniczy generuje 2 3% globalnej emisji CO 2 [5]. Na rys. 2 widać wyraźnie zmianę asortymentu materiałów stosowanych przez znaną firmę lotniczą Boeing, która w nowym modelu Boeing 787-Dreamliner zmniejszyła udział procentowy aluminium z 70% do 20% na rzecz stopów tytanu (wzrost do 14%), a szczególnie kompozytów na bazie polimerów wzmacnianych włóknami węglowymi typu CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) z 7% do 43%. Tytan, jako materiał konstrukcyjny, odgrywa znaczącą rolę w przemyśle lotniczym i kosmicznym (rys. 2b), zarówno w produkcji elementów silników, turbin i sprężarek (rys. 1), jak i elementów nośnych (ramy, przegrody, płyty mechanizmów do lądowania), wieńce łopatkowe typu BLISK (blade blisk) (rys. 4 i 5). Niektóre przykłady części wytwarzanych z tytanu pokazano na rys Decydują o tym wyjątkowo korzystne własności, takie jak stosunek wytrzymałości do masy (nawet 20: 1), duża odporność na kruche pękanie, korozję i utlenianie, mały moduł Younga (110 GPa dla czystego Ti). Obecnie najbardziej popularny jest stop Ti6Al4V o strukturze α + β, chociaż z powodzeniem stosuje się stopy o czystej (lub bliskiej czystości) strukturze α i β [7, 8]. Na przykład Boeing w nowym modelu 787-Dreamliner rozszerza zastosowanie stopu TiV10Al3Fe2 (Ti ) o strukturze β i bardzo dobrej utwardzalności, który jest podstawowym materiałem na struktury nośne przekładni wysuwania podwozia (rys. 5c2).

10 804 MECHANIK NR 10/2012 Ramy w przemyśle lotniczym są produkowane z dużych, kutych, jednolitych bloków, co powoduje, że typowy stosunek objętości materiału wyjściowego do gotowej ramy wynosi 15: 1. Z tego chociażby względu rozwój wydajnych sposobów i narzędzi do obróbki tytanu i jego stopów jest niezwykle ważny. Przyjmuje się, że skrawalność tytanu i jego stopów jest zła z powodu silnego powinowactwa chemicznego z materiałami narzędziowymi, tendencji do przywierania do ostrza narzędzia, niskiej przewodności cieplnej, dużej wytrzymałości i podatności w podwyższonych temperaturach. Dominujące znaczenie mają również superstopy (nadstopy) (HRSA Heat Resistant Superalloys) na osnowie niklu, kobaltu i żelaza, stosowane na elementy pracujące w wysokiej temperaturze, w tzw. gorącej strefie silnika obejmującej stopnie wysokiego ciśnienia sprężarki, komorę spalania, turbinę i kanał wylotowy (rys. 1). Struktura intermetalików TiAlN składa się z dwóch faz: fazy α 2 z TiAl i fazy z Ti 3 Al. Zwykle zawierają at% aluminium i wiele dodatków stopowych (przykładowo 5 10% Nb). W grupie materiałów żaroodpornych plasują się pomiędzy stopami tytanu i superstopami. a) b) Rys. 5. Typowe części z tytanu wytwarzane w przemyśle lotniczym przez skrawanie: a) pierścień (obudowy sprężarki); b) korpus; c1) monolityczny wirnik typu BLISK, c2) rama nośna przekładni lądowania się), jak np. Inconel 625 (25 45% rocznej produkcji odlewów i odkuwek przypada na grupę stopów Inconel 718). Materiał ten stosuje się w stanie przesyconym (twardość ok. 25 HRC) lub utwardzonym wydzieleniowo (twardość ok. 45 HRC). Rys. 3. Obudowa turbiny ze stopu tytanu: a) obróbka zgrubna, b) gotowa część [9] W silnikach lotniczych, spośród superstopów, najczęściej stosuje się stopy na osnowie niklu, szacunkowo 50 wt.% (rys. 7), o nazwach handlowych Inconel, Rene, Udimet i Pyromet [11]. Wyróżnia się materiały utwardzane wydzieleniowo, takie jak: Inconel 718, Waspalloy 706, Udimet 720 i stopy przesycane (nie hartujące Rys. 4. Mocowanie silnika ze stopu tytanu Ti6-Al-4V [9] Rys. 6. Obróbka tytanowego żebra skrzydła samolotu AIRBUS A320 [10] Ponieważ superstopy charakteryzują się dużą gęstością (8 8,5 g/cm 3 ) i górną temperaturą pracy bliską temperaturze topnienia (ok. 90%), obecnie są coraz częściej zastępowane przez stopy tytanu na osnowie fazy międzymetalicznej TiAl, nazywane intermetalikami lub aluminidkami tytanu. Są one zdecydowanie lżejsze od superstopów (3,8 4,2 g/cm 3 ) i mają dobre właściwości wytrzymałościowe w temperaturze C, przez co mogą być z powodzeniem stosowane na łopatki turbiny stopnia niskiego ciśnienia, łopatki sprężarki stopni wysokiego ciśnienia, aparaty kierujące itp. [12]. Szacuje się, że wykonanie łopatek turbiny z samego intermetaliku zmniejszy masę silnika do ok. 200 kg w samolotach średniego i dalekiego zasięgu. Z prognozy zastosowania materiałów na części turbin gazowych (rys. 7) wynika niezbicie, że udział stali wyraźnie maleje, na korzyść stopów niklu i tytanu oraz różnych gatunków kompozytów (na osnowie metalowej, ceramicznej i wzmacnianych włóknami węglowymi). Skrawalność stopów γ-tial konwencjonalnymi sposobami skrawania jest znacznie gorsza niż standardowych stopów tytanu [13], co potwierdza położenie krzywych

11 24. Międzynarodowe Targi Maszynowe w Tajpej Obrabiarki CNC Obrabiarki konwencjonalne Odlewy i odkuwki, urządzenia do spawania i cięcia Narzędzia skrawające i tnące Urządzenia kontrolno-pomiarowe Wyposażenie do obrabiarek Części do obrabiarek Maszyny do obróbki plastycznej Produkcja rur i drutu Roboty przemysłowe Inne

12 806 MECHANIK NR 10/2012 a) b) Rys. 7. Ewolucja materiałów na części turbin gazowych silników lotniczych [11] (a) i potencjalne zastosowania intermetalików typu γ -TiAl [13] (b,c) T-v c na rys. 8. Jednym z poważnych ograniczeń stosowania obróbki narzędziami o zdefiniowanej geometrii ostrza jest ich kruchość w temperaturach prowadzenia procesu, co przejawia się licznymi uszkodzeniami powierzchni i stref podpowierzchniowych materiału (mikropęknięciami). Przedstawiona zmiana struktury materiałów rodzi wiele nowych problemów technologicznych o niespotykanej dotychczas skali i zmusza wytwórców do stosowania nowoczesnych materiałów narzędziowych, narzędzi skrawających, specjalnych obrabiarek skrawających, a przede wszystkim zaawansowanych technologii kształtowania ubytkowego HSM i HPM [14, 15]. Rys. 8. Wpływ prędkości skrawania na trwałość ostrza w obróbce standardowych stopów tytanów i intermetalików [13] Rys. 9. Przykłady monolitycznych części dla lotnictwa [4] Systemy oceny skrawalności materiałów lotniczych i doboru warunków obróbki obejmują grupy N i S według ISO. Dla porównania: kilka materiałów z grupy N (stop tytanu Ti-6Al-4V, stopy na bazie niklu-wespalloy, Inconel 718 i Haynes 600, stop żaroodporny na bazie żelaza o symbolu A-286) mają wskaźnik skrawalności rzędu 5 35% w stosunku do stali AISI 1018 (0,18% C), jako materiału referencyjnego [15]. Obecnie w wytwarzaniu części dla lotnictwa kluczowe znaczenia mają techniki HSM i HPC, w których stosowane są najnowsze systemy CAD/CAM. Ważna jest nie tylko wydajność, ale również stabilność obróbki, jeśli uwzględni się, że obrabia się cienkościenne części monolityczne (rys. 9). Z tego względu bardzo istotna jest kontrola obróbkowych naprężeń własnych wprowadzanych do WW i odkształceń, zarówno o charakterze mechanicznym (np. wskutek mocowania na obrabiarce i obciążenia składowymi siłami skrawania), jak i cieplnych, które są skutkiem generowania dużych ilości ciepła w procesie skrawania (temperatura skrawania Inconelu 718 i stopu tytanu Ti-6Al-6V-2Sn osiąga nawet wartości 1300 C) [11, 16]. W takich warunkach termicznych ważnym problemem jest szybkie zużywanie się ostrza, często z charakterystycznymi karbami/wrębami na powierzchni przyłożenia, a także katastroficzne stępienie ostrza. Wykorzystanie technik symulacji numerycznej i inżynierii wirtualnej w przemyśle lotniczym Jednym z podstawowych zadań realizowanych obecnie w przemyśle lotniczym jest rozwój i wdrażanie technologii nowej generacji, które na bazie inżynierii wirtualnej integrują proces projektowania i obróbki złożonych części silników lotniczych. Takie podejście zapewnia obróbkę części o większej niezawodności i trwałości przy zmniejszeniu, do minimum, kosztów. Dotychczas problematyka ta była m.in. przedmiotem projektu FP6 STREP VERDI (Virtual Engineering for Robust Manufacturing with Design Integration) [17], finansowanego ze środków EU. Jak wspomniano wcześniej dużo uwagi poświęca się modelowaniu i prognozowaniu naprężeń własnych oraz ich walidacji z wynikami pomiarów metodą XRD (dyfrakcji rentgenowskiej). W tym celu, w projekcie VERDI utworzo- Rys. 10. Rozkład naprężeń obwodowych (stycznych) i osiowych (wzdłużnych) po obróbce narzędziem z węglików grupy HW: a) nowym, b) częściowo zużytym (VB B = 130 μm, VB C = 152 μm, VB N = 260 μm, KT = 330 μm). Warunki obróbki: v c = 50 m/min, f = 0,3 mm/obr, a p = 0,3 mm [17]

13 Nie trzeba daleko szukać, aby znaleźć zaufanego partnera dostawcę łożysk GGB. Nasze doświadczenie, środki i wsparcie techniczne czynia z nas najlepszego dostawcę łożysk ślizgowych dla Polski Jako największy światowy producent kompozytowych łożysk ślizgowych, GGB jest w stanie zaspokoić potrzeby przemysłu w Polsce i nie tylko. Działaja c globalnie, oferuja c szeroka gamę produktów, wsparcie techniczne na najwyższym poziomie oraz wieloletnie doświadczenie, służymy tysia com klientów na całym świecie. Jeżeli więc Twoja firma potrzebuje niezawodnego dostawcy łożysk, nie trzeba daleko szukać. Wystarczy udać się do GGB. Po więcej informacji zapraszamy na nasza stronę internetowa GGB Poland ul. Wroclawska 37a, pok. 311 PL Kraków Tel.: poland@ggbearings.com FPM INBEAR ul. Waszyngtona 34/36, pok. 418 PL Gdynia Tel.: Fax: inbear@inbear.pl 2010 GGB. All rights reserved.

14 808 MECHANIK NR 10/2012 no odpowiednią bazę danych naprężeń własnych generowanych podczas toczenia wałów turbin z Inconelu 718. Naprężenia własne generowane w skrawaniu zaawansowanych materiałów lotniczych. Wyznaczaniu naprężeń po obróbce materiałów lotniczych i ich zależności od warunków skrawania poświęcono, ze względu na praktyczną wagę problemu, wiele badań w różnych ośrodkach na świecie [1]. Jest całkowita zgodność co do tego, że niska przewodność cieplna Inconelu 718 (11,4 W/mK) jest dla stosowanych prędkości skrawania v c = m/min przyczyną wzrostu temperatury skrawania do C i generowania w warstwie powierzchniowej dużych naprężeń rozciągających [1, 17, 18]. Podobny rozkład naprężeń uzyskano po frezowaniu, Rys. 11. Rozkłady naprężeń własnych (b) i odkształceń plastycznych (c) w przedmiocie z Inconelu 718 wyznaczone dla modelu (a) metodą symulacji MES [19] Rys. 12. Wynik symulacji MES rozkładu naprężeń zredukowanych w strefie skrawania (a) i na głębokości WW (b) po toczeniu stopu Inconel 718 narzędziem z CBN. Warunki obróbki: v c = 200 m/min, f =0,1 mm/obr, a p = 1 mm Rys. 13. Rozkłady naprężeń obwodowych i promieniowych generowanych w toczeniu stopu Inconel 718 (v c = 70 m/min, f =0,15 mm/obr) wyznaczone w różnych programach MES [20] ale wartość naprężeń przy powierzchni zależy od odmiany frezowania i orientacji przedmiotu względem ruchu freza [1]. Podobne rozkłady naprężeń własnych, ale o mniejszych wartościach przy powierzchni, otrzymuje się po skrawaniu stopów tytanu. Na rys. 10 przedstawiono rozkłady obwodowych i osiowych naprężeń własnych po toczeniu wałów turbin z Inconelu 718 narzędziem nowym i ze zdefiniowanymi wskaźnikami zużycia VB B, VB C, VB N i KT, wyznaczone metodą XRD. Na rys. 10b2 można zauważyć, że zużyte narzędzie powoduje wyraźne odkształcenie plastyczne WW na głębokości h u 50 μm. W obydwóch przypadkach rozciągające naprężenia własne dochodzą do 1200 MPa, co jest bardzo niekorzystne dla późniejszej eksploatacji. Należy tu podkreślić istotny fakt, że zużycie ostrza na powierzchni przyłożenia VB B = 130 μm niewpływapraktycznie ani na wartość naprężeń przy powierzchni ani na ich rozkład na głębokości. W badaniach procesu skrawania materiałów lotniczych i stanu TWW wykorzystuje się już na dużą skalę modelowanie numeryczne metodą MES, stosując przykładowo model z naniesioną siatką elementów skończonych przedstawiony (rys. 11a). Rezultatem symulacji numerycznej oprócz składowych sił skrawania i rozkładu temperatury może być rozkład naprężeń własnych (rys. 11b) i odkształceń plastycznych (rys. 11c) w WW. Na rys. 12 przedstawiono wyniki symulacji obróbki superstopu niklowego Inconel 718 w często stosowanym w przemyśle lotniczym programie MES AdvantEdge 3D, przy założeniu modelu konstytutywnego materiału Johnsona-Cooka [19]. Wykres na rys. 12b przedstawia zmianę wartości naprężenia zredukowanego wg hipotezy Hubera- -Misesa dla przyrostu drogi ostrza w modelu z rys. 12a. Dodatkowo podano wartość naprężenia σ z 350 MPa na głębokości 25 μm. Ważnym z praktycznego punktu widzenia problemem jest ustalenie warunków symulacji, które zapewniają dobrą zgodność prognozy numerycznej i pomiaru. Wykazano bowiem [20], że stosując różne programy MES ABAQUS, DEFORM, AdvantEdge można otrzymać zdecydowanie różne rozkłady naprężeń własnych (rys. 13b). W tych badaniach naprężenia własne wyznaczano na powierzchni czołowej tarczy wirnika turbiny metodą wiercenia otworów (hole-drilling) wg procedury opisanej w normie ASTM E Na rys. 13b dostrzegamy zbliżone wartości naprężeń przy powierzchni do wyznaczonych doświadczalnie (rys. 10a1 i a2), które można uzyskać stosując symulację MES w programie ABAQUS, natomiast lepszy

15 MECHANIK NR 10/ PRODUCENT NARZĘDZI SUPERTWARDYCH DIAMENTOWYCH I Z CBN Zapraszamy na Targi EUROTOOL Kraków, stoisko Pruszków, ul. Sadowa 5, tel , fax dialeks@dialeks.pl PRESTIŻOWA TRADYCJA WYSOKIEJ WYDAJNOŚCI 2-głowicowe / 2-wrzecionowe centrum tokarskie z osią Y Wrzeciono główne: uchwyt 6 / Przeciwwrzeciono: uchwyt 6 12-pozycyjne głowice rewolwerowe (dolna i górna) z osią Y pozwalają lepiej wykorzystać trwałość narzędzi

16 810 MECHANIK NR 10/2012 wynik prognozy dla naprężeń ściskających w odległości ok. 0,05 mm pod powierzchnią zapewnia symulacja w programie Deform 3D (promieniowych również AvantEdge). Modelowanie odkształceń przedmiotu wywołanych naprężeniami technologicznymi przykłady praktyczne. Powszechnie wiadomo, że w obróbce dużych, monolitycznych, cienkościennych struktur z aluminium i tytanu na potrzeby lotnictwa i aeronautyki poważnym problemem są odkształcenia, które są następstwem wprowadzenia do WW naprężeń własnych, zarówno w czasie wytwarzania półfabrykatów, jak i późniejszej obróbki HSM na wieloosiowych obrabiarkach CNC. Obecnie najczęściej zapobiega się odkształcaniu elementów przez zmniejszenie wydajności objętościowej skrawania (a p i f) i dodatkowe zmiany mocowania w celu ich usztywnienia. Rozwiązanie problemów możliwe jest także na drodze modelowania numerycznego, z wykorzystaniem wyspecjalizowanych programów FEM, przykładowo modułu prognozowania odkształceń AdvantEdge Distortion Modeler (rys. 14). Rys. 14. Zasada modelowania odkształceń przedmiotu wywołanych naprężeniami technologicznymi z użyciem programu Advant Edge Distortion Modeler [21] Do tego celu wykorzystuje się dwie bazy danych o wspomnianych wcześniej naprężeniach oraz szczegółowe informacje o torze ruchu narzędzia w czasie kształtowania części. Na model obrabianej części z naniesioną siatką elementów skończonych nakłada się naprężenia technologiczne i obróbkowe, a powstałe odkształcenia są wizualizowane za pomocą odpowiedniej techniki. Rys. 15. Rozkład naprężeń obwodowych (stycznych) w osi Z dla gotowej części z czterema wnękami (kolorem zielonym zaznaczono model bryłowy). Materiał: stop aluminium Al7050- T7451 [21] Rys. 16. Pomiary odkształceń obrabianej części za pomocą sondy pomiarowej (a), prognozowana deformacja obrobionej części (b), porównanie zmierzonych i obliczonych odkształceń części na długości 800 mm (c) [21] Przykłady modelowania odkształceń dużych, monolitycznych elementów cienkościennych wykonanych z różnych materiałów z użyciem programu AdvantEdge Distortion Modeler, który jest częścią modułu AdvantEdge Production Modul opartego na mechanistycznym modelu 5-osiowego frezowania pokazano na rys Element ze stopu aluminium Al7050-T7451o wymiarach mm (rys. 15) wykonano z bloku o grubości 75 mm. Model bryłowy części utworzono wykorzystując wygenerowaną ścieżkę narzędzia i odejmowanie materiału za pomocą techniki Boole a (Boolean subtraction) wzdłuż tej ścieżki. Rozkład naprężeń własnych w półfabrykacie wyznaczano na podstawie odpowiednich baz danych [21]. Rozkład naprężeń obróbkowych uzyskano przyporządkowując ich wartości na powierzchni obrabianej części (w funkcji parametrów skrawania) do odpowiednich elementów siatki MES i obliczając wywołane nimi siły w węzłach. Na rys. 16 przedstawiono porównanie odkształceń części z rys. 15, zmierzonych za pomocą sondy pomiarowej na obrabiarce CNC (a) z wynikiem prognozy FEM w programie AdvantEdge (b). Szczególnie istotne ze względów praktycznych jest modelowanie procesu obróbki (toru ruchu narzędzia), zapewniające minimalne wartości odkształceń (tak dodatnich, jak i ujemnych) na różnych poziomach zagłębiania się narzędzia w materiał. Element ze stopu aluminium Al7050 (o wymiarach 1, mm) przedstawiony na rys. 17 ma wiele wnęk (kieszeni), cienkie ścianki o różnej grubości i ścianki zakrzywione wymagające obróbki 5-osiowej. Model MES zawiera elementów. Na rys. 17 przedstawiono rozkład wyznaczonych odkształceń na potrzeby modelu MES (a) oraz porównanie z wynikami pomiarów na WMP (b). Tu również można zauważyć zgodność jakościową i ilościową tych analiz. W przypadku frezowania lekkiego, cienkościennego, łukowego dźwigara z aluminiowego bloku o wymiarach mm z wnękami w kształcie litery U na

17 INNOWACJE TECHNOLOGIE MASZYNY , Poznań BHP, HAPE, MACH-TOOL, METALFORUM, SURFEX, TRANSPORTA, WELDING, NAUKA DLA GOSPODARKI Fabryka najnowszych rozwiązań! ITM POLSKA to: Pierwsze miejsce wśród targów technologii przemysłowych w Polsce* Biznesowa formuła Profesjonalna publiczność Światowe marki i premiery Nauka i praktyka Szczegóły na: machtool.mtp.pl Międzynarodowe Targi Poznańskie Sp. z o.o. Głogowska 14, Poznań, tel , fax , itm@mtp.pl * wg danych z Polskiej Izby Przemysłu Targowego

18 812 MECHANIK NR 10/2012 Rys. 17. Prognozowanie odkształceń żebra (wręgi) z wypełnieniem. Materiał: stop aluminium Al 7050-T7451 [21] Rys. 18. Prognozowanie odkształceń dźwigara łukowego o zadanej geometrii (a). Siatka MES (b) i rozkład odkształceń na bocznych ścianach po obróbce zgrubnej w mm (c) [22] 4-osiowym centrum obróbkowym CNC, modelowanie przebiegu obróbki zgrubnej i wykończeniowej przeprowadzono w programie ABAQUS [22]. W analizie odkształcenia dźwigara (rys. 18) uwzględniono zarówno efekt naprężeń obróbkowych, jak i strategię obróbki oraz różne usytuowanie gotowej części w wyjściowej bryle materiału na jej grubości. Ten ostatni czynnik może znacząco wpływać na gradient naprężeń i końcowe odkształcenia. Przykładowy rozkład odkształceń części po obróbce zgrubnej przedstawiono na rys. 18c. Prognozowanie naprężeń własnych metodą elementów skończonych może być wykorzystane do wyznaczenia optymalnej strategii obróbki elementów cienkościennych a) b) Rys. 20. Rozkład naprężeń σ 33 (b) generowanych w procesie wytwarzania wirnika lotniczej turbiny gazowej w zakładach Rolls- -Royce (materiał w stanie dostawy) wg schematu (a) [24] Rys. 19. Schemat optymalizacji obróbki dźwigara łukowego: a) model obróbki części, b) optymalizacja obciążenia narzędzia [23] o złożonej geometrii, zapewniającej najmniejsze odkształcenia po obróbce [22]. Należy tu dodać, że w przypadku części o małej sztywności na końcowe odkształcenia wpływają nie tylko naprężenia własne, ale również sposób mocowania i strategia obróbki, podobnie jak w przypadku tarczy wirnika z rys. 20. W przypadku 5-osiowej obróbki monolitycznych struktur lotniczych występują bardzo złożone tory ruchu narzędzia i tysiące linii (ścieżek) kodów w zapisie programu oraz dziesiątki zmian narzędzi w operacjach frezowania i wiercenia. Z tego powodu obróbka trwa zwykle h [23]. Podstawowym zadaniem jest wówczas redukcja czasu cykli obróbkowych przy utrzymaniu wymaganej jakości. Do tego celu można wykorzystać prognozy wartości składowych sił skrawania, momentów i temperatury oparte na modelowaniu analitycznym i numerycznym dla całej trajektorii ruchu narzędzia. Zastosowana w przypadku obróbki dźwigara z rys. 19a strategia optymalizacji polega na określeniu ograniczeń dla pików wartości siły skrawania (stycznej) w celu wyrównania obciążenia oddzielnie dla każdego narzędzia. Na rys. 19b widać, że maksymalna wartość siły stycznej podczas frezowania kieszeni i naroży była równa 617 N. Po optymalizacji, aby uniknąć katastroficznego zniszczenia narzędzia, wartości dopuszczalnej siły zmniejszono do ok. 300 N, wykorzystując tylko zmiany posuwu, co nie wyklucza dodatkowej analizy geometrii narzędzi i trajektorii ich ruchu [23]. Na rys. 20 pokazano przebieg ramowego procesu technologicznego

19

20 814 MECHANIK NR 10/2012 Rys. 21. Porównanie strategii obróbki zgrubnej [24] Rys. 22. Porównanie strategii obróbki wykończeniowej wskazujące na przemieszczenie wieńca i wprowadzone błędy obróbkowe [24] wirnika lotniczej turbiny gazowej w zakładach Rolls-Royce oraz końcowy rozkład naprężeń obwodowych σ 33 po jego obróbce w stanie dostawy. Analizę odkształceń spowodowanych naprężeniami obróbkowymi przeprowadzono oddzielnie dla obróbki zgrubnej szlifowania wgłębnego (creep-feed grinding) wybranego ze względu na wydajność i wykończeniowej toczenia. W celu optymalizacji procesu pod kątem minimalizacji odkształceń, zaproponowano oddzielne strategie dla obróbki zgrubnej (rys. 21) i wykończeniowej (rys. 22). Szlifowanie zgrubne prowadzono wg strategii 1 obróbka strony czołowej (OP10) i powierzchni od strony napędu (OP20) od piasty do wieńca oraz strategii 2 obróbka strony czołowej od wieńca do piasty. Różnica polega na tym, że w strategii 2 występują odkształcenia w strefie obróbki, natomiast strefa, która będzie obrabiana jest zasadniczo bez odkształceń. Na rys. 21 przedstawiono prognozowane wartości przemieszczeń wieńca i offsetu narzędzi dla każdego przejścia. Można zauważyć, że w strategii 2 dla strony OP10 przemieszczenie żebra wymaga zdecydowanie mniejszego offsetu ściernicy dla każdego zabiegu w trakcie szlifowania wgłębnego. Natomiast dla strony OP20 nie ma większych różnic co do offsetu narzędzia i błędów obróbkowych. W przypadku obróbki wykończeniowej (rys. 22) porównano wyniki realizacji trzech strategii: 1 obydwie strony toczone od piasty do wieńca, 2 strona czołowa toczona od wieńca do piasty, 3 obydwie strony toczone od wieńca do piasty. Z porównania wynika, że prognozowane maksymalne odkształcenia wieńca są równe ok. 25% odkształceń wyznaczonych poprzednio dla szlifowania wgłębnego. Wyznaczone odkształcenia wieńca i wartości powstających błędów obróbkowych bez stosowania offsetu noża przesądzają o tym, że największe błędy obróbkowe, rzędu 22% błędów ustalonych dla obróbki zgrubnej, wystąpią kiedy stosuje się strategie 1 i 3. Natomiast maksymalny błąd obróbkowy 7%, równoważny offsetowi narzędzia, wystąpi gdy obróbkę prowadzi się według strategii 2. Zastosowanie symulacyjnego modelowania wirtualnego VR. W światowym przemyśle lotniczym (również polskim), a także motoryzacyjnym, do przygotowania produkcji wykorzystuje się obecnie technikę modelowania wirtualnego (VR-Virtual Reality), która jest bardzo oszczędna i zapewnia większe bezpieczeństwo produkcji [25, 26]. Ułatwia również wymianę informacji pomiędzy zakładem wiodącym (np. firmą lotniczą Boeing) i zakładami kooperującymi (np. PZL Mielec), co sprzyja unifikacji jakości wytwarzanych części. Np. w PZL Mielec wszystkie programy obróbki HSM są sprawdzane wirtualnie przed poprawnym wprowadzeniem ich do obrabiarki CNC. Rys. 23. Symulacja 5-osiowej obróbki łopatki i zintegrowanego wirnika typu blisk w programie ICAM Virtual Machine [27]