Miesięcznik Naukowo-Techniczny Agenda Wydawnicza SIMP NR 12/2011

Transkrypt

1 Rok założenia PL ISSN Index 36522X Cena 14,50 zł (w tym 8% VAT) Miesięcznik Naukowo-Techniczny Agenda Wydawnicza SIMP NR 12/2011

2 Frezowanie, Elektroerozja, Laser: wszystko by osiągnąć więcej! Wydajność i super-powierzchnie, precyzja i niezawodność, narzędzia i duże serie. GF AgieCharmilles wnosi do Twojej działalności unikalne rozwiązania i możliwości obróbki w celu nadania Twoim produktom wartości dodanej, niezbędnej do wyróżnienia się na rynku. GF AgieCharmilles: lider w zakresie innowacji i rozwiązań doskonałych. FREZARKI HIGH SPEED FREZARKI HIGH PERFORMANCE Wydobywamy doskonałość na światło dzienne WYCINARKI DRUTOWE I WGŁĘBNE EDM LASER

3 ROCZNIK 84 NR 12 GRUDZIEŃ 2011 ZESPÓŁ REDAKCYJNY Redaktor naczelny Prof. zw. dr inż. dr h.c. Kazimierz E. Oczoś Zastępca redaktora naczelnego Mgr inż. Krzysztof Janus Sekretarz redakcji Mgr Ewa Bednarska-Dziarnowska Redaktorzy Mgr inż. Irena Dziwiszek Mgr Monika Kaczmarek Mgr Ewa Michalska REDAKTORZY DZIAŁOWI Prof. dr hab. inż. Piotr Cichosz obróbka skrawaniem, narzędzia Dr hab. inż. Lucjan Dąbrowski, prof. PW obróbka erozyjna 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@wa.onet.pl NARZĘDZIA 935 K.E. Oczoś: Doskonalenie walorów użytkowych narzędzi skrawających (EMO 2011)* 950 Obróbka otworów korbowodu za pomocą narzędzia mechatronicznego MAPAL TOOLTRONIC (MAPAL) 952 Płytki do toczenia stopów tytanu i nadstopów (WALTER) 955 Crownloc Plus najnowsza generacja wierteł z wymiennymi końcówkami (SECO) 956 Nowości firmy ISCAR na targach EMO w Hanowerze (ISCAR) OBRABIARKI 942 Wycinarka laserowa TruLaser 2025/2030 (TRUMPF) 947 Spawanie laserowe najnowsza technologia Schunk (SCHUNK) METROLOGIA 958 S. Adamczak, D. Janecki, K. Stępień: Badanie metod pomiaru i oceny błędów kształtu kulistych części maszyn* 963 Systemy do skanowania. Cz. 2. Implementacja skaningu na maszynach pomiarowych Aberlink (OBERON 3D) BIULETYN INSTYTUTU ZAAWANSOWANYCH TECHNOLOGII WYTWARZANIA 964 K. Czechowski, I. Wronska: Powłoki nanostrukturalne na narzędzia skrawające* NAPĘDY I STEROWANIE 944 Uszkodzenia łożysk i ich przyczyny. Cz. III. Przyczyny przedeksploatacyjne i eksploatacyjne* 972 Sterowanie rozproszone na bazie magistrali CANbus w oczyszczarce tłucznia OT84 (REXROTH BOSCH GROUP) NOWE TECHNOLOGIE Jubileuszowa sesja naukowa Postępy w kształtowaniu ubytkowym materiałów * CAD/CAM 976 AERO 2011 konferencja firmy SIEMENS dla przemysłu lotniczego 977 T. Rakowiecki, P. Skawiński, P. Siemiński: Wykorzystanie parametrów szablonów systemu 3D CAD do generowania modeli uzębień kół stożkowych* 980 Edgecam 2012R1. Innowacyjny system CAD. Cz. 2 (NICOM) 986 DelcamFeature CAM 2012 szybkie projektowanie obróbki w oparciu o cechy detalu (DELCAM) XVIII Konferencja Metody i środki projektowania wspomaganego komputerowo Baranów Sandomierski * RÓŻNE 970 Odchudzanie konstrukcji z EJOT (EJOT) Z DZIAŁALNOŚCI CIRP 962 Przenośna obrabiarka o równoległej strukturze kinematycznej* M. Szafarczyk WYDARZENIA 968 Targi EUROTOOL / BLACH-TECH-EXPO Uroczyste otwarcie nowej hali produkcyjnej HYDAC 982 Targi Metav 2011 konferencja prasowa 983 Konferencja ManuFuture Konferencja SIEMENS PLM Connection 2011 Linz Z ŻAŁOBNEJ KARTY 948 Profesor Jan M. Kaczmarek 1028 Spis treści rocznika Wykaz recenzentów artykułów w roczniku Wykaz autorów w roczniku 2011 * Artykuły recenzowane Artykuły z nazwą firmy (w nawiasie) promocyjne Miesięcznik notowany na liście czasopism naukowych Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (9 pkt.). Numer dotowany

4 Monthly magazine for engineers and technicians of machinery and production engineering industry. Organ of the Polish Society of Mechanical Engineers and Technicians SIMP. CONTENTS K.E. OCZOŚ: Aiming in excellency of the cutting tools service value. Mechanik No 12/2011, p Current development trends in tool trade. Examples of innovative solutions in cutting tools presented on the 19th Machine Tools and Machining Fair in Hannover EMO TruLaser 2025/2030 (TRUMPF) laser blanking machine. Mechanik No 12/2011, p Bearing defects their causes. Part III. Mechanik No 12/2011, p The most up-to-date SCHUNK production proces: its laser welding! (SCHUNK) Mechanik No 12/2011, p A mechatronic tool MAPAL TOOLTRONIC (MAPAL) used to machine holes in connecting rod ends. Mechanik No 12/2011, p Cutting bits for turning titanium alloys and superalloys (WALTER). Mechanik No 12/2011, p Crownloc Plus the most recent generation of drills with exchangeable crowns (SECO). Mechanik No 12/2011, p ISCAR novelties presented on Hannover EMO Fair. Mechanik No 12/2011, p S. ADAMCZAK, D. JANECKI, K. STĘPIEŃ: Research on measurement methods and estimation of shape tolerances of the spherical machine components. Mechanik No 12/2011, p Presented in the article is the state of the art understanding of the measurements and estimation of spherical shape profiles. There are enlisted basic requirements to be considered in the planned measurement procedure as well as mathematical relations to be applied in modeling and estimation of the true shape tolerances. Complementary to theoretical discussion is an example of practical exercise. Scanning systems. Part 2. Explained is scanning function of measuring machines Aberlink (OBERON 3D). Mechanik No 12/2011, p K. CZECHOWSKI, I. WRONSKA: Nanostructural coats for cutting tools. Mechanik No 12/2011, p New systems of nanostructural wear resistant protection applied by means of the electric arc PVD coating method on cutting edges of different tool materials. Edge wear life test results are given to complement the article. A structure slim down modifying procedure by EJOT power (EJOT). Mechanik No 12/2011, p Distributed control method with reference to CANbus feature in OT84 breakstone processing machine (REXROTH Bosch Group). Mechanik No 12/2011, p T. RAKOWIECKI, P. SKAWIŃSKI, P. SIEMIŃSKI: Using parametric templates of 3 D CAD system for generating models of teeth of spiral semi-bevel gears. Mechanik No 12/2011, p Described is the process of developing parametric templates for automatic generating 3D models of teeth of spiral bevel gears of Gleason system. Obtained in 3D CAD system solid models can be used in the design process of the spiral bevel gears such as tooth contact and/or strength analyses in FEM systems. Edgecam 2012R1 Innovative CAM system. Part 2. (NICOM). Mechanik No 12/2011, p CAM 2012 Delcam Feature. A fast method of planning of the machining process with reference to the component features (DELCAM). Mechanik No 12/2011, p XVII Conference on Computer Aided Design means and methods. Mechanik No 12/2011, p The articles issued for the Jubilee Science Session on progress in production of components by means material removing methods. Mechanik No 12/2011, p Monatsschrift für Ingenieure und Techniker, Spezialisten aus dem Gebiet der Fertigungstechnik in der Maschinenbauindustrie. Organ des Vereins der Polnischen Maschinenbau-Ingenieure und Techniker SIMP. INHALT K.E. OCZOŚ: Verbesserung der Nutzeigenschaften von Abspanwerkzeugen. Mechanik Nr 12/2011, S Entwicklungsrichtungen der Werkzeugbranche. Beispiele für neue Entwicklungsrichtungen von Abspanwerkzeugen, präsentiert auf der 19. Weltmesse für Werkzeugmaschinen und Materialbearbeitung EMO 2011 in Hannover. Laserausschneidemaschine TruLaser 2025/2030 (TRUMPF). Mechanik Nr 12/2011, S Beschädigungen von Lagern und Imre Ursachen. T. III. Mechanik Nr 12/2011, S Neueste Technologie SCHUNK Laserschweißen (SCHUNK). Mechanik Nr 12/2011, S Bearbeitung von Kurbenwellenöffnungen mit mechatronischem Werkzeug MAPAL TOOLTRONIC (MAPAL). Mechanik Nr 12/2011, S Drehplatten für Titanium-Legierungen und Überlegierungen (WALTER). Mechanik Nr 12/2011, S Crownloc Plus neueste Generation an Bohrern mit austauschbaren Endstücken (SECO). Mechanik Nr 12/2011, S Neuheiten bei Firma ISCAR auf der Messe EMO in Hannover (ISCAR). Mechanik Nr 12/2011, S S. ADAMCZAK, D. JANECKI, K. STĘPIEŃ: Methodenuntersuchung für die Vermessung und Fehlerbeurteilung der Gestalt von Maschinenkugelteilen. Mechanik Nr 12/2011, S Dargestellt wurden die aktuellen Kenntnisse und Analyse der Kugelumrisse von Maschinenteilen. Es wurden die Grundsatzvoraussetzungen für das ausgearbeitete Vermessungskonzept angegeben, sowie auch die mathematischen Bedingungen für die Modellierung und Beurteilung der Abweichungen der Kugelgestalt von Maschinenteilen. Die theoretischen Erwägungen wurden um ein praktisches Beispiel ergänzt. Scansysteme. Cz. 2. Implementierung auf Vermessungsmaschinen Aberlink (OBERON 3D). Mechanik Nr 12/2011, S K. CZECHOWSKI, I. WRONSKA: Nanostruktur-Oberflächen auf Abspanwerkzeugen. Mechanik Nr 12/2011, S Neue Konfigurationen von Nanostruktur-Oberflächen, aufgetragen mit Bogenmethode PVD auf Schneideklingen aus unterschiedlichen Werkzeugwerkstoffen. Angegeben wurden die Angeben der Beständigkeitsversuche der Platten. Schlankheitskur der Konstruktion von EJOT in Potenz (EJOT). Mechanik Nr 12/2011, S Zerstreute Steuerung auf der Basis von CAN-Bus in Schotter- -Reinigungsmaschine OT84 (REXROTH Bosch Group). Mechanik Nr 12/2011, S T. RAKOWIECKI, P. SKAWIŃSKI, P. SIEMIŃSKI: Nutzung von Parameterschablonen des Systems 3D CAD für die Generierung von Halbkegel Verzahnungsmodellen. Mechanik Nr 12/2011, S Dargestellt wurde der Prozess der Bearbeitung von Parameterschablonen für die automatische Generierung von 3D-Modellen der Kegelradverzahung mit Kreis-Bogen-Zahnlinie (Gleason-System). Die im 3D-Cad-System erzeugten Körpermodelle können im Prozess der Projektierung von Kegelgetrieben verwendet werden, u.a. für die Zahnkontakt-Analyse oder die Beständigkeitsanalyse in MES-Systemen. Edgecam 2012R1 Innovatives CAM-System. T. 2 (NICOM). Mechanik Nr 12/2011, S Delcam Feature CAM Schnelle Bearbeitungsprojektierung auf der Basis von Detaileigenschaften (DELCAM). Mechanik Nr 12/2011, S XVII. Konferenz Methoden und Mittel für computerunterstützte Projekte. Mechanik Nr 12/2011, S Artikel der wissenschaftlischen Jubiläumssitzung Fortschritt in Material-Abspangestaltung. Mechanik Nr 12/2011, S Neutralna, techniczno-handlowa platforma informacyjna: obrabiarki, maszyny, narzędzia, technologia Jedyny w Polsce tak obszerny interaktywny branżowy serwis informacyjny!

5 MIESIĘCZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY ORGAN STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW MECHANIKÓW POLSKICH ROK LXXXIV Doskonalenie walorów użytkowych narzędzi skrawających KAZIMIERZ E. OCZOŚ * Kierunki rozwoju branży narzędziowej. Przykłady nowych rozwiązań narzędzi skrawających prezentowane na 19. Światowych Targach Obrabiarek i Obróbki Materiałów EMO 2011 w Hanowerze. przemysłowych, ciężkich pojazdów czy energetyki wiatrowej. Stanowią one efektywną alternatywę wobec narzędzi ze stali szybkotnącej. Frezy z wymiennymi węglikowymi częściami roboczymi CoroMill 316 (rys. 2) zostały wykonane z uwzględnieniem Rys. 1. Frezy ślimakowe o pełnym zarysie CoroMill 176 firmy Sandvik Coromant: a) z otworem z rowkiem wpustowym, b) ze złączem Coromant Capto Tradycją Światowych Targów Obrabiarek i Obróbki Materiałów (EMO) stały się już premierowe prezentacje nowych obrabiarek, narzędzi czy urządzeń, z którymi poszczególni wytwórcy wkraczają na rynek. Na EMO 2011 również eksponowano po raz pierwszy wiele wyrobów, w tym nowe rozwiązania narzędzi skrawających i osprzętu z nimi związanego. Innowacyjność rozwiązań narzędzi skrawających dotyczy przede wszystkim ich konstrukcji, makro- i mikrogeometrii ostrzy, nakładanych powłok, usytuowania i mocowania wkładek ostrzowych czy doprowadzania cieczy chłodząco- -smarującej. Do zilustrowania walorów użytkowych doskonalonych narzędzi wybrano przykłady prezentowanych na EMO nowości, które pozwalają również zorientować się w lansowanych trendach rozwojowych tej branży. Zostały one przedstawione w układzie firm, a nie problemów. Firma Sandvik Coromant w bogatej ofercie narzędziowej zaprezentowała frez ślimakowy o pełnym zarysie CoroMill 176 (rys. 1) narzędzie nowego typu przeznaczone do ekonomicznego frezowania uzębień o modułach 4 6 mm. Z jego zastosowaniem wiąże się uzyskiwanie wysokiej produktywności dzięki dużej liczbie skrawających wkładek ostrzowych, zwiększonej prędkości skrawania i zdolności do pracy z dużymi posuwami. Złącze ilock TM umożliwia precyzyjne mocowanie wkładek ostrzowych z dużą stabilnością, jak też łatwą i powtarzalną ich wymianę. Frezy CoroMill 176 służą do obróbki zgrubnej i wykończeniowej kół zębatych do przekładni * Prof. zw. dr inż. Kazimierz E. Oczoś jest pracownikiem naukowym Politechniki Rzeszowskiej i redaktorem naczelnym czasopisma MECHANIK Rys. 2. Frezy CoroMill 316 z wymienną częścią roboczą: a) kulistą, b) z promieniami naroża, c) do fazowania krawędzi (Sandvik Coromant) uniwersalnej strategii bezpiecznego mocowania części roboczej do części chwytowej. Rozszerzają one rodzinę składanych frezów palcowych o trzy nowe rozwiązania dwuostrzowych wymiennych części roboczych, a mianowicie: część roboczą kulistą (rys. 2a) przeznaczoną do profilowania, frezowania aluminium i obróbki wykończeniowej, część roboczą z promieniem naroża (rys. 2b) do frezowania rowków i występów, frezowania wgłębnego i skośnego, zagłębiania skośnego i frezowania kieszeni, część roboczą do fazowania krawędzi (rys. 2c), którą można dostosować do różnych kątów fazy i wzbogacić o funkcję nawiercania wstępnego. Nowe rozwiązania frezów CoroMill 316 pozwoliły zwiększyć zakres głębokości skrawania a p tego rodzaju narzędzi do 0,8D c. Ponadto firma Sandvik Coromant eksponowała m.in. trzpieniowe frezy pełnowęglikowe CoroMill Plura

6 936 MECHANIK NR 12/2011 w pobliżu strefy skrawania, co jest uwarunkowane stycznym zamocowaniem wkładki ostrzowej. Narzędzia ISO mają nastawialne, rurowe doprowadzenie chłodziwa, które jest wysuwalne do przodu w kierunku strefy skrawania z nałożonego na ostrze korpusu. Nastawienie rurki umożliwia jej usytuowanie w różnych kierunkach (wzdłużnym lub poprzecznym). Podczas zmiany wkładki ostrzowej rurka chowa się w korpusie, a po założeniu wkładki strumień chłodziwa automatycznie wysuwa rurkę do właściwego położenia roboczego. Główny strumień chłodziwa od strony powierzchni natarcia ostrza (pod wiór) jest wspierany strumieniem od strony powierzchni przyłożenia. Firma Kennametal opracowała nowe narzędzia Beyond BLAST TM z wkładkami ostrzowymi pozwalającymi na doprowadzanie chłodziwa do ich wnętrza i jego wyprowadzanie bezpośrednio w miejscu skrawania, w pobliżu krawędzi skrawającej (rys. 5). Podczas frezowania stopu Ti-6Al-4V stwierdzono, że chłodziwo dostarczane pod ciśnieniem zalewowym 0,7 MPa umożliwia zwiększenie trwałości wkładek o 75% w porównaniu z wkładkami o tej samej geometrii chłodzonymi konwencjonalnie. Rys. 3. Frezy trzpieniowe CoroMill Plura zoptymalizowane do obróbki tytanu i jego stopów (Sandvik Coromant) (rys. 3), optymalnie przystosowane do obróbki tytanu i jego stopów. Dzięki zastosowaniu innowacyjnego kąta pochylenia linii śrubowej ostrzy λ = 50 uzyskano obniżenie sił skrawania i zmniejszenie wielkości wiórów, zapewniając jednocześnie obróbkę bezdrganiową przy relatywnie dużych prędkościach skrawania. Frez CoroMill Plura o średnicach w zakresie 4 20 mm pozwala na kształtowanie stopów tytanu o twardości do 48 HRC i może być efektywnie wykorzystywany do obróbki na gotowo głębokich kieszeni i promieni naroży. Firma Iscar eksponowała m.in. wysokociśnieniowe narzędzia JHP (rys. 4), które mogą być stosowane we wszystkich odmianach toczenia. Są one chłodzone dokładnie tam, gdzie jest to najbardziej potrzebne, tj. możliwie najbliżej krawędzi skrawającej. Dzięki szybkiemu chłodzeniu strefy skrawania, wióry ulegają łatwiejszemu i wcześniejszemu łamaniu, przy czym efekt ten może zostać osiągnięty już przy niewielkim ciśnieniu chłodziwa (w zakresie 1 2 MPa). Skuteczniejsze doprowadzenie chłodziwa umożliwia stosowanie znacznie większych parametrów skrawania. Styczne systemy narzędziowe wykazują swoje zalety przede wszystkim przy toczeniu poprzecznym, ponieważ dysze wylotowe można usytuować Rys. 4. Narzędzie tokarskie z ukierunkowanym doprowadzeniem w pobliże krawędzi skrawającej cieczy chłodząco-smarującej o ciśnieniu 1 30 MPa (Iscar) Rys. 5. Frez Beyond BLAST TM z wkładkami ostrzowymi zasilanymi cieczą chłodząco-smarującą bezpośrednio w pobliżu krawędzi skrawających (Kennametal) Oprócz narzędzi do frezowania, firma Kennametal skonstruowała w ramach technologii Beyond BLAST TM narzędzia do toczenia wyposażone m.in. we wkładki okrągłe z analogicznym doprowadzeniem chłodziwa poprzez wewnętrzne kanałki bezpośrednio przy krawędzi skrawającej (rys. 6). Stosuje się relatywnie niskie ciśnienie chłodziwa w zakresie 0,5 0,7 MPa. Narzędzia tokarskie Beyond BLAST TM mogą być wyposażone we wkładki ostrzowe okrągłe i rombowe, zarówno z różnych gatunków węglików spiekanych, jak i z różną geometrią. W ofercie wkładek ostrzowych firma Kennametal przedstawiła w ramach swojej innowacyjnej platformy Beyond dla wysoko wydajnych narzędzi pierwsze wkładki ostrzowe Beyond dla systemu Fix Perfect TM (rys. 7). Zapewniają one, dzięki znacznie polepszonej ciągliwości i odporności na ścieranie, wyższą produktywność i większą niezawodność w procesie toczenia. Do cech systemu Fix Perfect TM należy zaliczyć: oryginalne gniazdo wkładki do stycznego jej ustawienia, jej nadzwyczaj pewny zacisk za pomocą sworznia rozprężnego (w otworze) i śruby naprężającej oraz wynikające w procesie niewielkie siły skrawania, kontrolę powstających wiórów i wysoką stabil-

7 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.

8 938 MECHANIK NR 12/2011 Rys. 6. Narzędzie tokarskie wykonane w ramach technologii Beyond BLAST TM (Kennametal) ność. Zarówno wkładki, jak i gniazda są dokładnie dostosowane do siebie, aby ochronić niewykorzystywane krawędzie skrawające przed uszkodzeniami. Ponieważ krawędzie wkładek są mikropolerowane, mają one wysoką trwałość, a opatentowana obróbka końcowa, z zastosowaniem drobnoziarnistej powłoki, redukuje tworzenie się Rys. 7. Tokarska wkładka ostrzowa Beyond dla systemu Fix Perfect TM (Kennametal) Rys. 8. Przykładowe zabiegi obróbkowe wykonywane narzędziami frezarskimi systemu Minimaster Plus (Seco) śladów zużycia w obszarze głębokości skrawania, co polepsza stabilność procesu przy większych prędkościach skrawania. Firma produkuje 5 nowych odmian wkładek Beyond dla systemu Fix Perfect TM do wyboru z 2, 4 i 8 krawędziami skrawającymi, odpowiednio do zastosowań i wymagań, z dużym zróżnicowaniem ich geometrii, kątów nastawienia i natarcia. Firma Seco Tools zaprezentowała m.in. nowoczesny system narzędzi z wymiennymi głowiczkami roboczymi Minimaster Plus, służący do realizacji niemal wszystkich zabiegów obróbkowych: frezowania rowków, konturów, naroży, frezowania kopiowego, cyrkularnego, z posuwem wgłębnym itp. (rys. 8), przeprowadzanych na przedmiotach stalowych, żeliwnych, aluminiowych czy z trudniej skrawalnych materiałów. Cechą charakterystyczną systemu jest pewne i precyzyjne złącze między wymienialną głowiczką roboczą i trzpieniową częścią chwytową. Zastosowane połączenie śrubowe zapewnia wysoką niezawodność, a jednocześnie wysoką dokładność ruchu obrotowego i stabilność. Kombinacja złożona z wymienialnej głowiczki roboczej i dobranej do niej długości i stabilności części chwytowej umożliwia stosowanie relatywnie większych parametrów frezowania, przy czym wymiany głowiczki dokonuje się bezpośrednio w maszynie, bez wyjmowania narzędzia z wrzeciona. Program produkcyjny systemu Minimaster Plus obejmuje liczne części chwytowe (24 wersje o długości do 8D) oraz głowiczki robocze w dwóch różnych gatunkach materiałów narzędziowych z promieniami naroża w zakresie 0,4 3,1 mm i ze średnicami w przedziale mm (rys. 9). Rys. 9. Narzędzia systemu Minimaster Plus mogą być wyposażone w głowiczki robocze z 2 8 ostrzami, w zakresie średnic mm (Seco) Firma Seco Tools wystawiła również po raz pierwszy na EMO nową generację węglikowych wkładek ostrzowych do toczenia żeliwa TK1001 i TK2001 (rys. 10) z powłokami MT-CVD/Duratomic. Wkładki TK1001 z naniesionymi powłokami Duratomic znajdują optymalne zastosowanie do toczenia żeliwa z dużymi prędkościami Rys. 10. Wkładki ostrzowe TK1001 i TK2001 z trwałością zwiększoną dzięki naniesionej powłoce Duratomic (Seco)

9 MECHANIK NR 12/ skrawania, gdy wymagana jest wysoka wytrzymałość na ścieranie ostrzy. Powłoka Duratomic zapewnia nie tylko wyższą odporność na zużycie i dłuższą trwałość ostrza, ale również wykazuje lepszą przyczepność do podłoża, pozwala unikać raptownych odprysków i bardzo dobrze przeciwdziała adhezji. TK2001 jest polecana wówczas, gdy warunki skrawania wymagają dużej ciągliwości i skrajnej stabilności krawędzi skrawających. Stanowi pierwszy wybór przy toczeniu żeliwa z grafitem sferoidalnym. Firma Gühring wystąpiła na EMO 2011 z wieloma nowościami, w tym pełnowęglikowym wiertłem RT 100 HF (rys. 11) przeznaczonym do wysoko wydajnej Rys. 11. Pełnowęglikowe wiertło RT 100 HF z powłoką Signum (Gühring) obróbki materiałów o dużej wytrzymałości i stopów na bazie niklu, np. Inconelu 718. Dysponuje ono specjalną, wytrzymałą geometrią ostrzy, która zapewnia mniejsze obciążenie cieplne (rys. 12). Opracowana przez firmę, skrajnie twarda (5500 HV) powłoka Signum (TiAlN + SiN) dzięki wysokiej odporności na zużycie w podwyższonych temperaturach i wysokiej odporności dyfuzyjnej zapewnia dodatkowo wysoce skuteczną ochronę przed zużyciem podczas obróbki materiałów trudno skrawalnych. Wiertła RT 100 HF są oferowane jako standardowe narzędzia do wykonywania otworów o długości 3D, 5D i 7D z chłodzeniem wewnętrznym lub o długości 3D bez chłodzenia wewnętrznego. Mogą być one wytwarzane też jako wiertła specjalne, np. stopniowe. Firma Ceratizit zaprezentowała nowe, pierścieniowe narzędzie z wewnętrznymi ostrzami do frezowania czopów wałów wykorbionych (rys. 13), opracowane wspólnie z firmą Gebr. Heller Maschinenfabrik. Do jego podstawowych cech należy zaliczyć: lekkość pierścienia skrawającego, wymienność kaset ostrzowych i zwartą budowę jednostki chwytakowej do narzędzia. Pierścień skrawający jest wewnętrznie uzbrojony w odpowiednią liczbę kaset ostrzowych, które pozwalają użytkownikom w przypadku zużycia wkładek czy gniazd ostrzowych wymieniać tylko poszczególne kasety, a nie cały pierścień skrawający. Z kolei niewielka masa pierścienia wraz z jednostką chwytakową (< 15 kg) pozwala operatorowi na prostą i szybką jego wymianę, bez potrzeby używania urządzenia dźwigowego. Oprócz relatywnie małych kosztów materiałów ostrzowych przypadających na frezowany wał wykorbiony i zredukowanych nakładów na wymianę Rys. 12. Porównanie wyników badań obciążenia cieplnego ostrzy wierteł: a) z geometrią konwencjonalną, b) RT 100 HF (Gühring) narzędzia, frezowanie wewnętrznymi ostrzami zapewnia wyższą jakość obrabianej powierzchni dzięki większej sztywności i stabilności pierścienia skrawającego. Dużym wyzwaniem dla konstruktorów firmy było zachowanie w pierwszym rzędzie stałej stabilności narzędzia. Uzyskano to przez opracowanie i opatentowanie w 2010 r. systemu mocowania kaset X-Lock. Innowacyjny system X-Lock zasadniczo polepsza możliwości ukształtowania freza, jak też utrzymuje wąskie tolerancje Rys. 13. Frezowanie wału wykorbionego z zastosowaniem pierścieniowego narzędzia z wewnętrznymi, wymiennymi kasetami ostrzowymi (Ceratizit)

10 940 MECHANIK NR 12/2011 i umożliwia dokładne pozycjonowanie. Istotą nowego narzędzia frezarskiego jest swobodny klin mocujący, służący do utwierdzenia, zabierania i przenoszenia sił kasety (rys. 14). Minimalizuje on miejsce niezbędne do utwierdzenia kasety przy jednoczesnym stabilnym jej unieruchomieniu. Rys. 16. Przykłady frezów walcowo-czołowych Polymill z wkładkami ostrzowymi PM15 mocowanymi systemem Sidelok (Safety) Rys. 14. System mocowania X-Lock umożliwiający wytworzenie w możliwie najmniejszej przestrzeni dużej siły mocowania i wysoce dokładną jego powtarzalność (Ceratizit) Firma Safety zaprezentowała nowy frez walcowo-czołowy do naroży Polymill z precyzyjnie szlifowanymi wkładkami ostrzowymi PM15 mocowanymi innowacyjnym systemem Sidelok (rys. 15). Umożliwia on zamocowanie na narzędziu nawet dwukrotnie większej liczby wkładek, a tym samym doprowadzenie większej liczby ostrzy do styku z materiałem obrabianym. Pozwala to na uzyskiwanie wysokiej wydajności w warunkach obróbki zgrubnej czy wykończeniowej powierzchni z dużymi posuwami, a więc do usuwania dużej objętości wiórów. Firma Walter, bazując na bardzo pozytywnych opiniach użytkowników o wysoko wydajnym materiale ostrzowym Tiger-tec Silver, wprowadziła na rynek nowy gatunek WKP22S, przeznaczony do obróbki stali i żeliwa, mocniejszy niż dotychczasowy gatunek uniwersalny WKP35S. Wkładki frezarskie z materiału Tiger-tec Silver WKP22S (rys. 17) umożliwiają osiąganie wyższej produktywności przy jednocześnie wysokiej pewności procesowej. Są one wybierane z jednej strony do obróbki wszystkich materiałów stalowych z dużymi prędkościami skrawania i średnimi posuwami na ostrze, w tym do stali narzędziowej o wytrzymałości > 1000 N/mm 2. Z drugiej strony wkładki te służą do obróbki żeliwa szarego lub żeliwa wermikularnego ze średnimi i dużymi prędkościami skrawania oraz średnimi posuwami na ostrze. Także w tym przypadku nowy materiał wkładek ostrzowych nadaje się do pracy w tak niekorzystnych warunkach, jak zmieniający się naddatek lub wielokrotnie przerywane skrawanie. Oprócz zastosowania w różnorodnych narzędziach, wkładki te można wykorzystywać nie tylko w obróbce na sucho, ale także w obróbce na mokro stali i żeliw. Rys. 15. Innowacyjny system mocowania Sidelok wkładek ostrzowych PM15 (Safety) Stosowanie tych narzędzi skraca według firmy czas obróbki w zakresie 30 50% w stosunku do porównywalnych frezów. Standardowy program obejmuje frezy trzpieniowe, frezy wkręcane i frezy nasadzane o średnicach w przedziale mm (rys. 16). Nowy frez Polymill może być efektywnie wykorzystywany w przemyśle lotniczym m.in. do skrawania Inconelu i stopów tytanu. Rys. 17. Wkładki frezarskie z materiału Tiger-tec Silver WKP25S firmy Walter Firma Mapal zaprezentowała nie tylko wiele nowych rozwiązań narzędzi do kształtowania materiałów metalowych, ale również narzędzia do niedelaminującego wiercenia i frezowania materiałów kompozytowych z osnową polimerową wzmacnianych włóknami węglowymi (rys. 18). Podczas wiercenia kompozytów polimerowych wzmacnia-

11 MECHANIK NR 12/ nych włóknem węglowym (określanych akronimem CFRP ang. lub CFK niem.) szczególna uwaga jest skupiona na unikaniu delaminacji i wyciągania włókien na wyjściu otworu oraz na zachowaniu tolerancji otworu w odniesieniu do średnicy, kształtu i powierzchni. a) b) METAV lutego 3 marca Düsseldorf Rys. 18. Narzędzia do efektywnej obróbki kompozytów wzmacnianych włóknem węglowym: a) wiertło MEGA-Drill-Composite-UDX, b) frez OptiMill-Composite-Speed (Mapal) Rys. 19. Przykład jakości otworu o średnicy 21 mm wykonanego frezowaniem cyrkularnym z użyciem freza OptiMill-Composite- Speed (Mapal) Wiertło MEGA-Drill-Composite-UDX (rys. 18a) jest w ramach rodziny tego rodzaju narzędzi przeznaczone do najbardziej odpowiedzialnych zadań. Podczas gdy warianty wierteł UD i MD służą do obróbki jedno- lub wielokierunkowej CFRP, wiertło UDX nadaje się do skrawania CFRP wszelkich rodzajów obróbki. Geometria wiertła UDX łączy szczególną ostrość krawędzi z wysokim udziałem części prowadzącej. Dlatego jest przydatna w sytuacjach niezbyt pewnego zamocowania lub obróbki cienkościennych przedmiotów, które mogą utrudniać proces wiercenia. Podobnie jak wiertło UD i MD, wiertło UDX jest pokryte powłoką diamentową. Pracuje relatywnie cicho i może wytwarzać otwory w jakości H8. Z kolei jakość przedmiotów uzyskiwana po frezowaniu kompozytów CFRP jest określana głównie przez nieskażoną rysami powierzchnię i czystość krawędzi. Kryteriami dyskwalifikującymi wyniki obróbki są więc: delaminacja (rozwarstwianie), wyciąganie włókien (niecałkowite ich obcięcie), jak też nadpalanie osnowy polimerowej. Ponadto jednym z nich staje się często nierozpoznana dotychczas lub fałszywie interpretowana przy ocenie szczególnie jaskrawo błyszcząca powierzchnia. Obróbka zgrubna i następująca po niej obróbka wykończeniowa także nie prowadzą do wymaganego wyniku. Z tych też względów opracowano frez OptiMill-Composite-Speed (rys. 18b), który umożliwia obróbkę w jednym kroku i przez to wyraźnie redukuje czas obróbki przy jednoczesnym spełnieniu wysokich wymagań jakościowych (rys. 19). Stanowi on narzędzie pełnowęglikowe, ośmioostrzowe, wyposażone w specjalnie dobraną geometrię do realizacji różnych zadań frezarskich. Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.v. Corneliusstraße Frankfurt am Main Tel Fax metav@vdw.de Międzynarodowe targi technik produkcyjnych i automatyzacji A.S. Messe Consulting Sp. z o.o. Ms. Agnieszka Strzelczyk - Walczak ul. Kazachska 1/ Warszawa Poland Tel: Fax: biuro@as-messe.pl

12 942 MECHANIK NR 12/2011 Wycinarka laserowa TruLaser 2025/2030 ŁATWO DOSTĘPNA AUTOMATYZACJA CIĘCIA Wydajność produkcji zależy nie tylko od parametrów cięcia (prędkości cięcia), ale także od maksymalnego wykorzystania pracy maszyny. Im krótsze czasy przestoju maszyny, tym wyższa wydajność produkcji. Czas przestoju maszyny może być wynikiem m.in. czasu załadunku materiału do cięcia oraz rozładunku gotowych detali ze stołu roboczego. Firma TRUMPF, światowy lider w zakresie maszyn i urządzeń do obróbki blach, prezentuje wycinarki laserowe TruLaser serii 2000, które w podstawowym wyposażeniu mają zintegrowane systemy automatycznego załadunku i rozładunku blach w liniowym układzie przepływu materiału obrabianego. Wycinarki laserowe TruLaser 2025 i TruLaser 2030 umożliwiają obróbkę blach w przestrzeni roboczej o wymiarach xyz odpowiednio mm oraz mm. Wycinarki te są zintegrowane Rys. 2. TruLaser serii 2000 z rozbudowanym systemem załadunku i rozładunku blach W programie produkcyjnym firmy TRUMPF coraz większy udział mają wycinarki 2D z laserami typu Fiber. W tych maszynach stosowane są rezonatory na ciele stałym TruDisk o doskonałej jakości wiązki, niezbędnej do szybkiego cięcia z zachowaniem bardzo dobrej jakości. Zakres mocy rezonatorów wynosi W. Obecnie firma Trumpf oferuje następujące maszyny: jednogłowicową maszynę TruLaser 5030 Fiber z laserem TruDisk 3001 lub 5001, dwugłowicową maszynę TruLaser 7040 Fiber z laserem TruDisk 6001, z podziałem wiązki na dwie głowice, maszynę typu kombi Trumatic 3000 Fiber z laserem TruDisk 3001 oraz głowicą do wykrawania mechanicznego. Rys. 1.TruLaser 2025 z laserem TruCoax oraz systemami automatycznego załadunku i rozładunku blach z nowoczesnymi laserami gazowymi CO 2 o chłodzeniu dyfuzyjnym, serii TruCoax. Przy zastosowaniu najmocniejszego rezonatora TruCoax 3200 o mocy 3,2 kw, emitującego doskonałej jakości wiązkę laserową, możliwe jest cięcie elementów ze stali niestopowej o grubości do 20 mm, stali nierdzewnej o grubości do 10 mm oraz aluminium i jego stopów do 8 mm grubości. Blachy przeznaczone do obróbki ładowane są na stół roboczy za pomocą automatycznego podajnika przyssawkowego. Po obróbce wycięte elementy wraz z pozostałym ażurem są w sposób automatyczny zbierane ze stołu i odkładane do punktu odbioru. Zastosowanie większej liczby palet zmienia tę kompaktową maszynę w duże centrum obróbkowe, umożliwiające automatyczne zarządzanie przepływającym materiałem i jego segregacją, np. ze względu na rodzaj materiału ciętego. Rys. 3. Wycinarka 2D TruLaser 5030 Fiber W najbliższym czasie będzie także zaprezentowana wycinarka laserowa TruLaser 1030 Fiber z rezonatorem TruDisk 2001, która będzie przeznaczona dla odbiorców wchodzących w technikę laserową z ograniczonym budżetem. W programie firmy TRUMPF są także maszyny do obróbki 3D z laserami typu Fiber przeznaczone do cięcia, spawania i napawania laserowego.

13 MECHANIK NR 12/ Wycinarka laserowa z laserem CO 2 czy z laserem typu Fiber? Jeszcze do niedawna wybór źródła promieniowania laserowego (typu lasera) do wszelkich aplikacji w zakresie cięcia laserowego był praktycznie ograniczony do wyboru odpowiedniej mocy źródła lasera gazowego CO 2 oraz doboru odpowiedniej konfiguracji maszyny pozycjonującej głowicę do cięcia. Obecnie przedsiębiorca, który zamierza zakupić wycinarkę laserową, musi podjąć decyzję o typie zastosowanego w niej rezonatora. Na rynku pojawiają się różni producenci i integratorzy urządzeń, którzy w zależności od sprzedawanego asortymentu starają się wykazać wyższość jednego rezonatora nad drugim. Potencjalny użytkownik zasypywany jest lawiną specyficznych parametrów technicznych, często trudnych do rozszyfrowania, zweryfikowania lub obiektywnego porównania. Firma TRUMPF ma w swojej ofercie wycinarki laserowe zarówno z rezonatorami gazowymi CO 2 (rezonatory serii TruFlow oraz TruCoax), jak i z rezonatorami na ciele stałym (rezonatory serii TruDisk) i obiektywnie przedstawia zalety różnych typów rezonatorów, pozostawiając decyzję klientowi, który powinien ją podjąć na podstawie analizy ekonomiczno-technicznej, umożliwiającej określenie m.in. kosztu wycięcia określonego detalu. Każdy z tych rezonatorów, zastosowany w sprzedawanych przez firmę TRUMPF maszynach, zapewnia wysoką jakość obróbki laserowej w określonym zakresie grubości ciętych elementów. Rys. 4. Struktura kosztów związanych z wycinaniem laserowym Na podstawie doświadczeń firmy TRUMPF i analizy wielu przypadków instalacji maszyn do cięcia stwierdzono, że jeśli maszyna pracuje średnio na dwie zmiany przy różnorodnym zakresie grubości i różnych gatunkach ciętych materiałów, największym składnikiem kosztu wycięcia detalu jest materiał cięty ok. 50%. Koszty związane z pozyskiwaniem energii oraz gazów są stosunkowo niewielkie (rys. 4). Taki podział kosztów sugeruje, że zmiana sprawności rezonatora laserowego nie wpłynie znacząco na obniżenie kosztów wycięcia określonego detalu. Podobnie, zmiana ilości zużywanych gazów nie wpływa na obniżenie kosztów cięcia (lasery typu Fiber nie potrzebują tzw. gazów laserowych do zasilania rezonatora). Koszt wycięcia elementu możemy obliczyć dzieląc koszt pracy maszyny w ciągu jednej godziny (zł/h) przez liczbę wyciętych w ciągu tej godziny elementów plus koszty materiału. Tak więc, niezmiernie ważnym czynnikiem wpływającym na koszty cięcia jest wydajność cięcia liczona liczbą elementów wyciętych w ciągu godziny. Liczba ta, dla takiej samej geometrii detalu, zależy bezpośrednio od prędkości cięcia. W przypadku cięcia stali niestopowych tlenem różnice w prędkości cięcia w całym zakresie grubości ciętych elementów nie mają istotnego wpływu na koszt cięcia pojedynczego elementu (rys. 5 a). W razie jakichkolwiek pytań jesteśmy do Państwa dyspozycji! a) b) Rys. 5. Porównanie prędkości cięcia laserem CO W i laserem Fiber 3000 W : a) cięcie tlenem stali niestopowej, b) cięcie azotem stali stopowej W przypadku procesu cięcia stali stopowej azotem zaobserwowano bardzo wyraźne różnice w prędkości cięcia blach o grubości do ok. 4 mm na korzyść lasera Fiber (rys. 5b). Wzrost prędkości cięcia do 300% oznacza, że w ciągu godziny jesteśmy w stanie wyciąć trzykrotnie więcej elementów na urządzeniu z laserem typu Fiber niż na urządzeniu z laserem CO 2. Przy grubości powyżej 4mmlaserCO 2 jest szybszy, a przy tym zapewnia lepszą jakość cięcia. Należy pamiętać, że koszty związane z pracą maszyny (inwestycyjne, gazów i energii, obsługi) stanowią ok. 50% kosztów całkowitych. W związku z tym, zwiększając wydajność procesu cięcia, rozkładamy koszty związane z pracą maszyny na większą liczbę elementów. Koszty materiału pozostają bez zmian. Wybór źródła promieniowania laserowego do maszyny przeznaczonej do cięcia laserowego powinien być uwarunkowany zakresem planowanego jej wykorzystania. Jeżeli planowane jest cięcie przede wszystkim blach ze stali nierdzewnej o grubości do ok. 4 mm lub metali kolorowych (miedź, mosiądz), korzystnym rozwiązaniem będzie zastosowanie jako źródła promieniowania laserowego lasera typu Fiber. W przypadku cięcia blach grubych lub produkcji zmiennej, co do grubości i rodzaju ciętego materiału, wyposażenie maszyny do cięcia laserowego w rezonator gazowy CO 2 wydaje się rozwiązaniem korzystniejszym. Maszyna z rezonatorem typu Fiber może być doskonałym uzupełnieniem już istniejącego stanowiska do cięcia laserowego z laserem CO 2. TRUMPF POLSKA Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. K. ul. Łopuszańska 38 B, Warszawa tel , fax info@pl.trumpf.com

14 944 MECHANIK NR 12/2011 Uszkodzenia łożysk i ich przyczyny Cz. III. Przyczyny przedeksploatacyjne i eksploatacyjne Niewspółosiowość statyczna Niewspółosiowość statyczna powszechna przyczyna przegrzania i/lub przedwczesnego łuszczenia występuje, gdy ma miejsce jedna z następujących sytuacji: pierścień wewnętrzny jest dosunięty do występu oporowego na wale, który nie jest prostopadły względem gniazda łożyska; pierścień zewnętrzny jest dosunięty do występu oporowego w oprawie, który nie jest prostopadły względem otworu oprawy; otwory dwóch opraw nie są współosiowe; pierścień łożyska nie został prawidłowo dosunięty do występu oporowego i jest zamontowany w niewłaściwej pozycji w swoim gnieździe; pierścień zewnętrzny łożyska swobodnego jest zakleszczony w swoim gnieździe. Łożyska wahliwe nie są w stanie skompensować wszystkich błędów niewspółosiowości (np. gdy wirujący pierścień wewnętrzny łożyska wahliwego nie jest prostopadły względem swojego gniazda na wale, będzie się on chybotał, wykonując ruch obrotowy). Może to spowodować problemy ze smarowaniem oraz przedwczesne zużycie i/lub szybkie zmęczenie materiału zapoczątkowane na powierzchni. Łożyska kulkowe wzdłużne mogą wykazywać ślady wczesnego zużycia zmęczeniowego, gdy zostaną zamontowane na powierzchniach osadzenia, które nie są prostopadłe do wału. W takich przypadkach jedynie jeden mały odcinek (łuk) nieruchomego pierścienia przenosi całe obciążenie. Gdy wirujący pierścień łożyska kulkowego wzdłużnego jest zamontowany na nieprostopadłym występie wału, będzie się on chybotał, wykonując ruch obrotowy. Chwiejący się, wirujący pierścień spowoduje obciążenie jedynie małej części nieruchomego pierścienia i dojdzie do przedwczesnego zmęczenia materiału. W przypadku dwóch opraw podpierających ten sam wał, które nie mają wspólnej osi, jedynie łożyska kulkowe wahliwe lub łożyska wałeczkowe wahliwe będą mogły funkcjonować bez wywoływania momentów zginających, których efektem w przypadku stosowania łożysk innych typów byłoby ugięcie wału i niewspółosiowość. Łożyska kulkowe zwykłe i łożyska kulkowe skośne, a także łożyska walcowe i stożkowe mogą kompensować jedynie bardzo małe niewspółosiowości. Niewspółosiowość w tych łożyskach zazwyczaj powoduje obciążenia krawędziowe, których efektem może być przedwczesne zmęczenie materiału. Dwurzędowe łożysko kulkowe skośne na rys. 1 było ustawione niewspółosiowo. W efekcie powstały dwie strefy obciążenia przesunięte o 180. Wywołane duże obciążenia doprowadziły do nieskutecznego smarowania. Zarówno te obciążenia, jak i problemy ze smarowaniem były przyczyną przedwczesnego Rys. 1 uszkodzenia łożyska, które rozpoczęło się jako łuszczenie powierzchni. Łożysko stożkowe na rys. 2 było zamontowane w ustawionej niewspółosiowo oprawie. Obciążenie było przenoszone jedynie przez mały obszar na brzegu pierścienia. Wynikowe, bardzo duże naprężenia działające w tym miejscu doprowadziły do zmęczenia materiału i przedwczesnego łuszczenia zapoczątkowanego pod powierzchnią. Nieprawidłowe sposoby montażu Stosowanie niewłaściwych praktyk oraz zaniedbania przed i podczas montażu często prowadzą do uszkodzenia i przedwczesnego zmęczenia materiału lub awarii łożyska. Jedną z przyczyn pierwotnych awarii łożysk, wynikających z przedwczesnego zmęczenia materiału, jest uszkodzenie spowodowane uderzeniem w czasie przenoszenia, montażu, przechowywania i/lub pracy łożyska. Bywa, że uderzenie przekracza wytrzymałość materiału (dochodzi do przeciążenia materiału), który odkształca się plastycznie. Uszkodzenie zaczyna się w punkcie odkształcenia i ostatecznie skutkuje przedwczesnym zniszczeniem łożyska. Rys. 3 pokazuje, jak siła montażowa przyłożona do nieodpowiedniego pierścienia przechodzi przez elementy toczne. Taka sytuacja może także wystąpić, jeśli łożysko jest narażone na działanie nienormalnych Rys. 2 Rys. 3

15 MECHANIK NR 12/ obciążeń, kiedy nie pracuje. Ponieważ obciążenie udarowe jest obciążeniem osiowym, na pierścieniach można znaleźć wgniecenia przesunięte wzdłużnie względem środka łożyska. Odległość między wgnieceniami jest taka sama jak rozmieszczenie elementów tocznych. Uszkodzenie pierścienia wewnętrznego dwurzędowego łożyska kulkowego skośnego pokazano na rys. 4. W tym przypadku siła montażowa była przyłożona przez pierścień zewnętrzny. Powstające odkształcenia trwałe mają postać równomiernie rozmieszczonych wgnieceń, których położenie odpowiada odległościom między kulkami. Rys. 4 Rys. 5 pokazuje wynikowe uszkodzenie łożyska kulkowego zwykłego, które pracowało przez pewien czas. Rys. 5 Inna przyczyną przedwczesnych uszkodzeń zmęczeniowych jest obecność zanieczyszczeń w łożysku lub oprawie. Zanieczyszczenia mogą zostać wprowadzone w czasie montażu lub stanowić pozostałość po uszkodzonym, wcześniej zamontowanym łożysku. Zanieczyszczenia mogą także znaleźć się w oprawie, jako efekt procesu jej produkcji. Uwięzienie wióra między powierzchnią zewnętrzną łożyska i otworem oprawy również doprowadzi do przedwczesnego uszkodzenia łożyska. Rys. 6 Łożyska walcowe mogą zostać łatwo uszkodzone podczas montażu. Do takiej sytuacji może dojść np. po osadzeniu na wale pierścienia wewnętrznego łożyska o konstrukcji NU, a w oprawie pierścienia zewnętrznego ze złożeniem koszyka i wałeczków. Jeżeli podczas składania obu zespołów wał zostanie ustawiony skośnie i nie będzie obracany, wałeczki mogą zarysować bieżnię pierścienia wewnętrznego (rys. 6), powodując wgniecenia w kształcie długich, poprzecznych smug. Rozmieszczenie (rys. 7) uszkodzeń odpowiada odległościom między wałeczkami. Rys. 7 Można uniknąć takiego uszkodzenia. W tym celu należy dobrze nasmarować wszystkie elementy i obracać pierścień wewnętrzny podczas montażu. W przypadku większych łożysk powinna być stosowana tuleja montażowa (rys. 8). Rys. 8 Przepływ prądu przez łożysko spowodowany nadmiernym napięciem W pewnych warunkach prąd elektryczny przepłynie przez łożysko szukając uziemienia (np. podczas naprawiania wału mogą powstać nadmierne różnice potencjałów elektrycznych napięcia elektrycznego w efekcie nieprawidłowego uziemienia sprzętu spawalniczego). Ponieważ podczas przepływu prądu tworzy się łuk elektryczny między jednym pierścieniem łożyska a elementem tocznym oraz między elementem tocznym a drugim pierścieniem łożyska, dochodzi do poważnego uszkodzenia. Rys. 9 pokazuje uszkodzenie w wyniku nadmiernego napięcia elektrycznego na bieżni pierścienia zewnętrznego i na powierzchni elementu tocznego w dużym łożysku baryłkowym. Uszkodzenie może wystąpić podczas postoju, ale zazwyczaj zdarza się podczas pracy łożyska. Ten typ uszkodzenia jest klasyfikowany jako uszkodzenie przedeksploatacyjne. Rys. 9

16 946 MECHANIK NR 12/2011 Uszkodzenia w transporcie i podczas magazynowania Do uszkodzeń kojarzonych zazwyczaj z transportem należą prawdziwe odciski Brinella (przeciążenie) spowodowane obciążeniami udarowymi lub fałszywe odciski Brinella wywołane drganiami. Rys. 10 Prawdziwe odciski Brinella są wynikiem uderzenia. Uderzenie może być rezultatem nieprawidłowego obchodzenia się z łożyskiem lub pojawienia się obciążeń udarowych w procesie produkcyjnym. Zależnie od wielkości uszkodzenia, prawdziwe odciski Brinella spowodują (w różnym stopniu) wzrost poziomu hałasu i drgań oraz zmniejszenie trwałości eksploatacyjnej łożyska. Aby zidentyfikować uszkodzenie jako prawdziwe odciski Brinella, należy sprawdzić, czy odległości między uszkodzonymi miejscami są zgodne z rozstawem elementów tocznych. Ponieważ prawdziwe odciski Brinella są skutkiem uderzenia, w powiększeniu mogą być widoczne oryginalne ślady po szlifowaniu. Rys. 10 pokazuje stukrotne powiększenie uszkodzenia spowodowanego uderzeniem (powodującym przeciążenie). Uszkodzenie w wyniku fałszywych odcisków Brinella także charakteryzuje się śladami rozmieszczonymi Rys. 11 w odległościach odpowiadających rozstawowi elementów tocznych. Jednakże, ponieważ są one wywołane drganiami, ślady po szlifowaniu zniknęły (rys. 11). Fałszywe odciski Brinella również prowadzą do wzrostu poziomu hałasu i drgań zależnie od stopnia uszkodzenia łożyska. Rys. 12 Podczas przechowywania opakowanie łożyska powinno pozostawać w dobrym stanie; w przeciwnym przypadku stan łożyska może ulec pogorszeniu. Dotyczy to także łożysk już zamontowanych w podzespołach (rys. 12). Łożyska powinny być zabezpieczone w odpowiedni sposób. Opracowanie: SKF Polska S.A.

17 MECHANIK NR 12/ Spawanie laserowe najnowsza technologia Schunk! Spawanie laserowe otwiera nowe możliwości w zakresie precyzyjnych i wymagających zadań spawalniczych. Firma SCHUNK GmbH & Co KG jest przedsiębiorstwem dążącym do innowacyjności. W 2009 r. powołano więc firmę-córkę SCHUNK Lasertechnik GmbH. Zatrudnienie najwyższej klasy specjalistów z dziedziny aplikacji laserowych zaowocowało skonstruowaniem i budową sterowanej numerycznie obrabiarki laserowej PSM 400. Połączenie nowoczesnej techniki laserowej, innowacyjnych komponentów oraz przyszłościowej technologii programowania i sterowania wytyczyło nowe standardy efektywności spawania laserowego. Zautomatyzowana obrabiarka laserowa PSM 400 umożliwia optymalne dostosowanie procesu spawania do parametrów materiałów. Podczas, gdy większość dostępnych na rynku laserów Nd:YAG umożliwia osiągnięcie impulsu lasera o długości ms, to w przypadku PSM 400 wynosi on do 100 ms. Jest to szczególnie istotne przy obróbce takich kruchych materiałów, jak odlewy, stale wysokowęglowe czy nadstopy. Długi impuls laserowy znacznie polepsza wówczas wynik spawania i minimalizuje konieczność obróbki wykończeniowej. Przemyślana, modułowa konstrukcja maszyny umożliwia precyzyjną obróbkę przedmiotów różnych wielkości, od niewielkich i precyzyjnych aż po duże, kilkutonowe elementy. Do najważniejszych korzyści impulsowego spawania laserowego zalicza się: Rys. 2. Obrabiarka laserowa PSM firmy SCHUNK jest wyposażona w laser impulsowy Nd:YAG Rys. 4. Wspaniały rezultat: wykonana ze stopu niklu łopatka turbiny naprawiona przy użyciu PSM 400 Rys. 6. Modułowa budowa maszyny wyposażonej w laser Nd:YAG umożliwia precyzyjną obróbkę przedmiotów obrabianych różnych wielkości, od niewielkich i precyzyjnych aż po duże, kilkutonowe elementy szerokie możliwości łączenia wymagających materiałów i ich kombinacji, oferowane przez nowoczesne lasery impulsowe Nd:YAG; bardzo dużą moc i bardzo krótki czas trwania impulsu, w związku z czym: źródło ciepła jest skoncentrowane, co powoduje powstanie wąskiej strefy przetopu spawane przedmioty mogą być wykonywane na gotowo, a po spawaniu nie jest wymagana dodatkowa obróbka mechaniczna; stopienie stykających się powierzchni w krótkim czasie i przy minimalnym oddziaływaniu cieplnym na łączone elementy zapobiega odkształcaniu się obrabianych przedmiotów i uszkodzeniu ich powierzchni; stabilność promienia laserowego zapewniająca bardzo dobrą powtarzalność spawania: precyzyjne dozowanie i modulacja impulsu, dostosowane do parametrów materiału, pozwalają na uniknięcie powstawania szczelin i pęknięć w jego strukturze oraz uzyskanie wysokiej jakości spoiny; wewnątrz spoiny nie powstają pory, dzięki czemu materiał można szlifować, frezować czy drążyć, bez obawy o pojawienie się wad spoiny. Rys. 1. Dozowanie i modulacja impulsu mogą być precyzyjnie dostosowane do parametrów materiału Rys. 3. Modulacja impulsu (B) zapewnia homogeniczną strukturę spoiny (zdjęcie: J. Wilden, TU Berlin, IWF) Rys. 5. Wynik badania łopatki turbiny potwierdza wynik spawania: idealna powierzchnia, bez szczelin i porów Rys. 7. Ta forma wtryskowa została zregenerowana na obrabiarce laserowej PSM 400. Zarówno wynik spawania, jak iczasprocesumówiąsamezasiebie Firma SCHUNK Intec Sp. z o.o. życzy Państwu pogodnych i wesołych Świąt Bożego Narodzenia oraz Szczęśliwego Nowego Roku Schunk GmbH Co. KG Spann- und Greiftechnik Bahnhofstr D Lauffen am Neckar POLSKI ODDZIAŁ: Schunk Intec Sp. z o.o. ul. Puławska 40A, Piaseczno tel ; fax info@pl.schunk.com

18 Profesor Jan Marian Kaczmarek Profesor Jan M. Kaczmarek nie żyje! Opuścił nas człowiek wybitny: uczony, działacz państwowy, społecznik, o wielkiej charyzmie wkrajowymiświatowymśrodowiskuzajmującymsiępodstawamibudowyieksploatacjimaszyn. Jako uczeń, podwładny, a później przyjaciel Profesora chciałbym przybliżyć jego rozliczne dokonania, aby uwypuklić skalę straty, jaką poniosła polska nauka i ruch stowarzyszeniowy. Prof. Jan M. Kaczmarek urodził się 2 lutego 1920 r. w Pabianicach. Jeszcze przed rozpoczęciem studiów uzyskał dyplom pilota. W 1938 r. rozpoczął studia w Warszawie. W 1939 r. jako pilot brał udział w obronie kraju. Został ranny i po zakończeniu leczenia w szpitalu wojskowym w Wilnie uczestniczył w latach w ruchu oporu na Litwie, a następnie w latach działał w Armii Krajowej. Po wojnie przybył w 1945 r. do Krakowa, aby kontynuować studia na Akademii Górniczej (od 1949 r. Akademii Górniczo-Hutniczej). Na niej też, jeszcze podczas studiów, rozpoczął od 1947 r. pracę na stanowisku asystenta w Katedrze Technologii Mechanicznej kierowanej przez prof. Witolda Biernawskiego. W 1948 r. uzyskał dyplom mgr. inż. mechanika, w 1958 r. stopień naukowy doktora, a w 1960 r. stopień doktora habilitowanego. Profesorem nadzwyczajnym został w 1962 r., natomiast profesorem zwyczajnym w 1969 r. W okresie pracował w Instytucie Obróbki Skrawaniem w Krakowie, którego w latach był wicedyrektorem, a później dyrektorem. Równolegle od 1958 r. kierował Katedrą Obróbki Materiałów w Politechnice Krakowskiej, w której w latach pełnił również funkcję prorektora i rektora. W 1965 r. został wybrany na członka korespondenta Polskiej Akademii Nauk. W 1968 r. prof. Jan Kaczmarek przeniósł się do Warszawy. Pełnił funkcję przewodniczącego Komitetu Nauki i Techniki ( ), Ministra Nauki, Szkolnictwa Wyższego i Techniki ( ) oraz sekretarza naukowego Polskiej Akademii Nauk ( ). W 1971 r. został wybrany na członka rzeczywistego PAN. Na lata pięćdziesiąte i sześćdziesiąte ubiegłego wieku przypada szczególnie owocna działalność naukowa Profesora. Ukazują się liczne publikacje Jego autorstwa oraz książki, kolejno: Podstawy skrawania metali (1956) oraz Podstawy obróbki wiórowej, ściernej i erozyjnej (1969) i jej anglojęzyczna wersja w 1976 r. Książki te, ze względu na ich ówcześnie nowatorskie i kompleksowe ujęcie prezentowanej wiedzy, stanowiły przełomowe dzieła służące do kształcenia wielu pokoleń studentów i wykorzystywane były powszechnie przez pracowników nauki z zakresu technik wytwarzania oraz inżynierów zatrudnionych w przemyśle. Wydanie anglojęzyczne zdobyło również szybko duże uznanie w wielu krajach. Prof. Jan M. Kaczmarek, jako pierwszy Polak wybrany w 1961 r. na członka International

19 MECHANIK NR 12/ Institution of Production Engineering Research CIRP, został z wyboru prezydentem tej elitarnej, międzynarodowej organizacji w kadencji lat , a w 1990 r. jej członkiem honorowym. Okres działalności Profesora zarówno w Komitecie Nauki i Techniki, jak i na stanowisku Ministra NSzWiT zaowocował rozwojem znaczenia i utylitarności dokonań naukowych. Zainicjowano realizację kompleksowych programów badawczych, rozpoczęła się aktywna współpraca międzynarodowa i doprowadzono do wdrażania polskich wynalazków i osiągnięć naukowych. Z kolei Jego działalność przez 3 kadencje (9 lat) w Polskiej Akademii Nauk zaowocowała rozwojem wielu instytutów badawczych PAN i uzyskaniem przez kilka z nich najwyższego poziomu europejskiego. W 1978 r. prof. Jan M. Kaczmarek rozpoczął pracę w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN, gdzie kierował Zakładem Układów Mechanicznych (do 1990), a następnie Pracownią Warstwy Wierzchniej i Przejściowej ( ). Okres ten poświęcił inżynierii technologicznej warstwy wierzchniej, a w szczególności metodologii mikrostruktury powierzchni kształtowanych technologicznie, m.in. z wykorzystaniem nowej metody stereometrycznej oceny gładkości i nośności powierzchni, oraz budowie implantatora jonowego. Prof. Jan M. Kaczmarek od 1949 roku był członkiem Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Mechaników Polskich. W SIMP pełnił wiele funkcji, ale niezwykle cenione jest Jego przewodniczenie Stowarzyszeniu w latach W roku 1998 został obdarzony zaszczytnym tytułem Honorowego Prezesa, a wcześniej wybrano Go na członka honorowego SIMP (1972). W Federacji Stowarzyszeń Naukowo-Technicznych NOT prof. Jan M. Kaczmarek był Przewodniczącym Rady Głównej Federacji SNT w okresie r. i Prezesem Naczelnej Organizacji Technicznej w latach W 2010 r. nadano mu godność Honorowego Prezesa NOT. Ponadto był członkiem innych organizacji społeczno-naukowych, m.in. Towarzystwa Naukowego Warszawskiego oraz Towarzystwa Kultury Technicznej i Polskiego Towarzystwa Uniwersalizmu. Prof. Jan M. Kaczmarek był jednym z twórców Akademii Inżynierskiej w Polsce (1992) organizacji podobnej do Państwowej Akademii Inżynierii Stanów Zjednoczonych. Pełnił w niej funkcję wiceprezesa ( ), a w 1998 roku uzyskał godność członka honorowego. Kreatywnie wspierał także Polską Akademię Umiejętności w Krakowie, będąc od 1989 r. jej członkiem czynnym. Prof. Jan M. Kaczmarek wypromował 29 doktorów nauk technicznych, z których 6 zostało profesorami. Z Jego inicjatywy rozpoczęto wydawanie Kwartalnika PAN Podstawy Technologii Maszyn i Urządzeń, którego do 2003 r. był redaktorem naczelnym. W uznaniu osiągnięć naukowych i technicznych otrzymał tytuł Doktora Honoris Causa Uniwersytetu w Chemnitz (1973), Uniwersytetu im. Baumana w Moskwie (1974), Politechniki Poznańskiej (2001) i Politechniki Koszalińskiej (2003). Został również wybrany na członka Państwowej Akademii Inżynierii Stanów Zjednoczonych (1976), Bułgarskiej Akademii Nauk (1977), Belgijskiej Królewskiej Akademii Nauki, Literatury i Sztuki (1978) oraz Środkowoeuropejskiej Akademii Nauki i Sztuki (1998). Wśród wielu wysokich odznaczeń, symbolem szczególnego uznania są przyznane Mu przez Francję: Medal Złote Palmy Akademickie i Order Wielkiego Oficera Legii Honorowej, a przez Polskę m.in.: Krzyże Orderu Odrodzenia Polski: Komandorski, Oficerski i Kawalerski, seria Medali Zasługi, medale wojskowe, Medal im. M. Kopernika. Prof. Jan M. Kaczmarek pozostawał niezmiennie wierny swemu credo życiowemu, które zawiera się w stwierdzeniu: każdy, komu zależy na rozwoju cywilizacji, powinien w jak największym stopniu według swoich zdolności i możliwości działać twórczo i nie powinien pomijać nadarzających się okazji, aby pozytywnie oddziaływać na aktywizację przedsiębiorczości i doskonalenie warunków sprzyjających najefektywniejszemu korzystaniu z wyników twórczości. Zmarł w Paryżu 18 października 2011 r. Żegnaj Drogi Przyjacielu! Kazimierz E. Oczoś

20 950 MECHANIK NR 12/2011 Obróbka otworów korbowodu za pomocą narzędzia mechatronicznego MAPAL TOOLTRONIC Kiedy w komorze spalania silnika spalinowego dochodzi do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej, powstające siły działają bezpośrednio na sworzeń tłoka. W wyniku tego dochodzi do odkształceń sworznia osadzonego w mniejszym otworze korbowodu. Aby, pomimo tych odkształceń, zapewnić optymalne przenoszenie sił między sworzniem a korbowodem, otwór pod sworzeń musi mieć odpowiedni kształt. Wzrastające wymagania co do zdolności przenoszenia większych obciążeń przez elementy maszyn, przy jednoczesnej redukcji ich masy, sprawiają, że potencjał materiałów konstrukcyjnych użytych do ich budowy musi zostać w pełni wykorzystany. W przypadku korbowodów wprowadza się odpowiednie zmiany konstrukcyjne: mniejszy otwór, przypominający kształtem trąbkę, ma zminimalizować powstające w czasie pracy tłoka naprężenia. Wcześniej rozwiązanie to stosowano wyłącznie w wyczynowych silnikach o dużej mocy; obecnie jest stosowane również w produkcji seryjnej konwencjonalnych silników samochodowych. Niezbędnym warunkiem pełnego wykorzystania zalet wynikających z odpowiedniego kształtu otworu, jest konieczność jego bardzo dokładnego wykonania. Niestety, wymóg ten często nie może być spełniony przy zastosowaniu centrów obróbkowych i zwykłych rozwiązań narzędziowych. Optymalnym rozwiązaniem są wówczas nowoczesne narzędzia mechatroniczne MAPAL TOOLTRONIC z nasadzaną częścią roboczą. Firma MAPAL na zlecenie jednego z producentów samochodów przeprowadziła w swoim ośrodku badawczo- -rozwojowym kompleksową obróbkę korbowodów za pomocą systemu narzędziowego TOOLTRONIC. W tym celu korbowód podparto w trzech punktach i dociśnięto siłownikami dokładnie w miejscach leżących naprzeciw tych punktów, aby zapewnić uzyskiwanie optymalnych wyników obróbki. Wykorzystane do obróbki korbowodu narzędzie nasadzane (rys. 1) uzbrojono w cztery płytki skrawające. Płytkę skrawającą przeznaczoną do obróbki wstępnej tulei z brązu (wprasowanej w otwór korbowodu) wykonano z niepowlekanego cermetu, natomiast płytkę do obróbki wykończeniowej z polikrystalicznego diamentu. Do obróbki większego otworu korbowodu materiał obrabiany 70MnVS4 zastosowano 2 płytki (pierwszą do obróbki wstępnej, drugą do obróbki wykończeniowej) z niepowlekanego cermetu. Średnica mniejszego otworu korbowodu wynosi 30 mm. W pierwszej operacji wprasowana w ten otwór tuleja obrabiana jest za pomocą narzędzia TOOLTRONIC. Tolerancja kształtu otworu (trąbka) to ± 1,5 µm przy wzniosie < 10 µm na długości 4 mm. Parametry skrawania wynoszą: n = 3200 obr/min, posuw f = 0,1 mm/obr. Podczas obróbki wykończeniowej posuw wynosi f = 0,14 mm/obr przy takiej samej prędkości obrotowej. Należy zauważyć, że w trakcie obróbki trąbki dochodzi do zamiany kierunku obrotów narzędzia. Pomimo tego uzyskuje się wysoką powtarzalność oraz dokładność obróbki dzięki zastosowaniu standardowej głowicy typu EAT1, pozbawionej praktycznie jakichkolwiek luzów. Rozrzut kształtu wynosi zaledwie 3 µm, natomiast odchylenie standardowe σ = 0,5 0,7 µm. Są to wartości wskazujące na wysoką sprawność procesu prowadzonego z wykorzystaniem narzędzi TOOLTRONIC. Większy otwór korbowodu pozbawiony jest konturu przypominającego trąbkę, a parametry stosowane podczas jego obróbki to odpowiednio: n = 1200 obr/min, posuw f = 0,16 mm/obr (obróbka wstępna) oraz n = 1200 obr/min, posuw f = 0,14 mm/obr (obróbka wykończeniowa). Po obróbce za pomocą narzędzia TOOLTRONIC duży otwór korbowodu jest ostatecznie honowany (również na centrum obróbkowym), tak aby umożliwić tworzenie się filmu olejowego wymaganego do prawidłowej pracy korbowodu. Użyta w narzędziu TOOLTRONIC głowica EAT ma mimośrodowość rzędu 3 mm, przy czym promień jej wychylenia wynosi 5 mm. Względnie duże wychylenie głowicy umożliwia obróbkę w znacznym zakresie średnic. Całkowity czas obróbki za pomocą narzędzia mechatronicznego TOOLTRONIC wynosi zaledwie 50 s. Zleceniodawca potwierdził znaczne korzyści wynikające z zastosowania narzędzi TOOLTRONIC w obróbce korbowodów. Po pierwsze gwarantują one wysoką stabilność Rys. 1. Narzędzie nasadzane systemu MAPAL TOOLTRONIC przeznaczone do obróbki korbowodu procesu na zwyczajnym centrum obróbkowym, po drugie to wyjątkowo elastyczne rozwiązanie, pozwalające na obróbkę otworów w dużym zakresie średnic lub np. gniazd zaworowych w głowicach silnika. Szczegółowych informacji technicznych i handlowych udziela: MAPAL Narzędzia Precyzyjne Sp. z o.o. ul. Partyzancka 11, Poznań tel fax info@pl.mapal.com