1. BADANIE POWSTAWANIA WIÓRA. 1.1 Cel ćwiczenia. 1.2 Wprowadzenie

Transkrypt

1 1. BAANIE POWSTAWANIA WIÓRA 1.1 Ce ćwiczenia Ceem ćwiczenia jest praktyczna obserwacja procesu powstawania wióra oraz zbadanie wpływu wybrany parametrów skrawania na przebieg tego procesu. 1. Wprowadzenie Oddzieanie warstwy skrawanej od materiału obrabianego, tworzenie się wióra oraz równoczesne powstawanie powierzni obrobionej odbywa się w warunka złożonego przebiegu zjawisk fizyczny i emiczny. Zaodzą równocześnie i oddziaływują na siebie w sposób uwikłany zjawiska: - odkształcenia sprężystego i pastycznego, - pękania materiału, - tarcia zewnętrznego i wewnętrznego, - powstawania i rozodzenia się ciepła, - adhezji i dyfuzji, - przemian fazowy materiału obrabianego, - reakcji emiczny. Poznawanie istoty i przebiegu wyżej wymieniony zjawisk i i skutków w trakcie obróbki odbywa się najczęściej na drodze badań i anaiz zjawisk zaodzący w uproszczony modea procesu skrawania. Jednym z taki uproszczony modei (rozpatrywanym również w tym ćwiczeniu) jest skrawanie ortogonane. Jest to przypadek skrawania jedną, prostoiniową krawędzią skrawającą dłuższą od szerokości materiału skrawanego, a szerokość skrawania jest znacznie większa od grubości warstwy skrawanej. Wektor prędkości ruu głównego jest prostopadły do krawędzi skrawającej. Mode ten umożiwia rozpatrywanie procesu skrawania w układzie dwuwymiarowym. Na rys. 1.1 przedstawiono sematycznie obszar odkształceń pastyczny materiału obrabianego i wióra w procesie skrawania. Obszar ten ograniczają: - inia OP - początkowa granica odkształceń pastyczny, - inia PK - zewnętrzna granica odkształceń pastyczny, - inia OK. - końcowa granica odkształceń pastyczny. wiór warstwa skrawana P K ostrze 0 materiał obrabiany inia skrawania Rys. 1.1 Semat obszaru odkształceń pastyczny materiału obrabianego i wióra

2 Przestrzeń objęta tymi granicami nazywana jest strefą tworzenia wióra. Na skutek działania sił skrawania w strefie tworzenia się wióra następuje najpierw zgniot kryształów, następnie i wydłużenie i poyenie pod kątem - zwanym kątem zgniotu. Odkształcony eement zostaje przesunięty wzdłuż powierzni zwanej powierznią pośizgu poyony pod kątem (rys. 1.1) w stosunku do inii skrawania. Intensywność ty odkształceń rośnie wraz ze zbiżeniem się do inii OK. Naeży zwrócić uwagę, że krzywa OP przebiega w swej donej części poniżej inii skrawania, co powoduje zmiany w warstwie wierzniej obrabianego materiału. W pewnym uproszczeniu można przyjąć, że powierznia pośizgu jest płaszczyzną. Proces odkształcania warstwy skrawanej, z której tworzy się wiór nie jest stabiny. Występuje okresowe narastanie naprężeń i odkształceń, któremu towarzyszą pośizgi doodzące do zewnętrznej granicy obszaru odkształceń - inia PK. Konsekwencją tego zjawiska jest eementowa budowa wióra. Ze wzgędu na odkształcenia pastyczne zaodzące w strefie skrawania, wymiary wióra nie odpowiadają wymiarom warstwy skrawanej rys. 1.. Zjawisko to nazywane jest spęczaniem wióra. v c b h h b Rys. 1. Wymiary warstwy skrawanej i wióra Można założyć, że objętość wióra równa jest objętości warstwy skrawanej, z której został ten wiór utworzony, wówczas: h b h b mm (1.1) a po przekształceniu zaeżności (1.1) otrzymuje się równanie (1.): h b (1.) h b Ioraz okreśony równaniem (1.) nazywamy współczynnikiem spęczania: ( k ; k sp ) (1.) Na podstawie (1.) i (1.) można napisać: gdzie: = h b ( k sp k a k ) (1.4) b h b (= k h a ); (= k h b b ) b h (k a ) - współczynnik zgrubienia, b (k b ) - współczynnik rozszerzenia. Na współczynnik spęczania mają wpływ następujące czynniki: 1. rodzaj materiału - da materiałów kruy jak np. żeiwo współczynnik spęczania jest zbiżony do 1, a da materiałów pastyczny np. auminium współczynnik spęczania może być większy od 5,. parametry skrawania - v c, f, a p,, (patrz rysunek 1.),. geometria ostrza - kąt natarcia, (rys. 1.4), kąt przystawienia, a także promień zaokrągenia naroża r i stopień zużycia narzędzia.

3 6 5 4 a 4 = 0,1 a = 0,15 a = 0,08 a 1 = 0, Vc [ m/min ] Rys. 1. Wpływ prędkości skrawania oraz grubości warstwy skrawanej na współczynnik spęczania 5 4 g = 0 1 g = 15 g = 0 g = V c [m/min] Rys. 1.4 Wpływ prędkości skrawania na współczynnik spęczania da różny kątów natarcia Wiórom, oć jest to produkt odpadowy procesu skrawania, poświęca się dość dużo uwagi. Kształt i wymiary wiórów mają decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi, pracołonność i koszty i zagospodarowania, a często także na jakość powierzni obrabianej. W zaeżności od grubości i spójności poszczegóny eementów wiórów rozróżnia się trzy podstawowe i rodzaje (rys. 1.5). a) b) c) Rys. 1.5 Podstawowe rodzaje wiórów: a - wiór odpryskowy, b - wiór sodkowy, c - wiór wstęgowy Podstawowe kształty i odmiany wiórów przedstawiono w tabei 1.1, wg załącznika do PN-8/M-5850.

4 Tabea 1.1 Kasyfikacja wiórów

5 o badania procesu tworzenia się wióra stosowane są różne metody obserwacji bezpośredniej ub badania skutków procesu skrawania. o obserwacji bezpośredniej stosuje się abo fimowanie procesu z dużą prędkością przesuwu taśmy i odtwarzanie w zwonionym tempie ub obserwację procesu skrawania przebiegającego powoi (z małą prędkością skrawania) przy pomocy np. kamery TV z sinie powiększającym układem optycznym. Stosuje się także materiały obrabiane o specjany właściwościa optyczny (aby obserwować poa odkształceń w strefie skrawania). Badanie skutków procesu skrawania prowadzi się poprzez obserwację struktury wióra, jego właściwości, stopień zgniotu, utwardzenia, itp. a także poprzez badanie współczynnika spęczania wióra. Opis stanowiska do bezpośredniej obserwacji tworzenia się wióra Stanowisko do obserwacji procesu tworzenia się wióra przedstawiono na rys o budowy wykorzystano cyfrowy mikroskop USB-1, który został podłączony do komputera-, za pomocą którego wyświetono obraz z kamery na tabicy mutimedianej-. Próby skrawania przeprowadzane są na frezarce-4, na której prędkość skrawania jest reaizowana poprzez układ posuwowy stołu, dzięki czemu możemy uzyskać małe prędkości skrawania, co umożiwia bezpośrednią obserwację zaodzący zjawisk podczas powstawania wióra. Rys. 1.6 Semat stanowiska do obserwacji powstawania wióra. Przebieg ćwiczenia Zadanie 1 Okreśić wpływ parametrów skrawania (v - prędkości skrawania, a c p - głębokości skrawania) oraz - kąta natarcia na: A) - kąt pośizgu, B) - współczynnik spęczania, C) - współczynnik zgrubienia h, ) - rodzaje otrzymany wiórów. Zadanie a danego materiału zmieniając parametry skrawania (v c - prędkość skrawania, a p głębokość skrawania) oraz - kąt natarcia, obserwować kształt i odmianę otrzymany wiórów i porównać je z tabeą 1.1. Aby wykonać ćwiczenie, - w zadaniu 1 naeży w każdej próbie:

6 ustawić parametry skrawania podane przez prowadzącego ćwiczenia i wpisać je do karty pomiarów, włączyć program IQBOAR służący do obsługi tabicy mutimedianej, następnie na donym menu nacisnąć przycisk oznaczony nr 1strzałką, który znajduje się na poniższym rysunku1.7: Rys. 1.7 Widok programu IQBOAR spowoduje to przejście programu pracy w te windowsa, włączyć program Smart Anaisys służacy do obsługi cyfrowego mikroskopu, przejść w tryb pełnoekranowy, aby to zrobić naeży kiknąć na tabice w obszar wyświetanego obrazu z mikroskopu cyfrowego, używając trybu ołówka(1), wybierając przy tym odpowieni jaskrawy koor () zaznaczyć na tabicy mutimedianej kropką miejsca, w który zaodzą zmiany pastyczne skrawanego materiału, jak to jest pokazane na rys Rys. 1.8 Widok ekranu z narzędziami do rysowania inii na tabicy mutimedianej przejść w tryb rysowania inii (), wybierając przy tym odpowiedni jaskrawy koor jak na powyższym rysunku, narysować specjanym bezbarwnym mazakiem inie okreśające początkowe i końcowe granice odkształceń pastyczny, wyznaczyć (narysować na tabicy mutimedianej) płaszczyznę pośizgu i zmierzyć kąt pośizgu używając do tego narzędzia do pomiaru kąta. Naciskając na ikonkę przybory(4), wyświeti się podręczne menu, na którym naciskamy ikonkę (5) rys.1.8; wyniki wpisać do karty pomiarów,

7 4 6 5 Rys. 1.9 Semat stanowiska do obserwacji powstawania wióra zmierzyć na tabicy mutimedianej ; ; h ; h m aby tego dokonać naeży nacisnąć ikoknę (6) w ceu przejscia w tryb pomiaru odegłości; wyniki zapisać w karcie pomiarów, obiczyć współczynniki i h, na podstawie otrzymany wyników wykonać wykresy = f (); f (v c ); f (a p ) i h = f (); f (v c); f (a p ), obserwować rodzaje powstający wiórów w zaeżności od rodzaju obrabianego materiału - wnioski z obserwacji zapisać w karcie pomiarów, - w zadaniu naeży: ustawić parametry skrawania podane przez prowadzącego ćwiczenia i zapisać w karcie pomiarów; da danego obrabianego materiału zmieniać: a) prędkość skrawania - v c, b) posuw f, c) głębokość skrawania - a p, porównać otrzymane wióry z tabeą 1.1.