OBRÓBKA SKRAWANIEM. L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S )

Transkrypt

1 Wydział: BMiZ Studium: stacjonarne I stopnia Semestr: 4 Kierunek: IM/IBM Rok akad.: 2017/18 Liczba godzin: 15 OBRÓBKA SKRAWANIEM L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S ) Prowadzący: dr hab. inż. Paweł Twardowski, prof. nadzw. PP pok. 619 A1 WBMiZ, tel pawel.twardowski@put.poznan.pl mgr inż. Piotr Kieruj pok. 617 A1 WBMiZ, tel piotr.a.kieruj@doctorate.put.poznan.pl Konspekt: (materiały do pobrania) T E M A T Y Ć W I C Z E Ń CYKL 1 1. Toczenie - podstawy budowy obrabiarek, narzędzia i możliwości technologiczne. 2. Frezowanie - podstawy budowy obrabiarek, narzędzia i możliwości technologiczne. 3. Wiercenie - podstawy budowy obrabiarek, narzędzia i możliwości technologiczne. 4. Szlifowanie - podstawy budowy obrabiarek, narzędzia i możliwości technologiczne. CYKL 2 1. Budowa narzędzi skrawających oraz materiały narzędziowe. 2. Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki. 3. Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających. 4. Ocena skrawalności różnych materiałów na podstawie pomiaru siły i temperatury skrawania. LITERATURA 1. Cichosz P.: Narzędzia skrawające. WNT Warszawa Olszak W.: Obróbka skrawaniem. WNT Warszawa Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni. Zarysy kształtu, falistości i chropowatości. WNT, Warszawa Filipowski R., Marciniak M.: Techniki obróbki mechanicznej i erozyjnej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa Grzesik W. Podstawy skrawania materiałów metalowych. WNT, Warszawa Kawalec M., Kodym J., Jankowiak M.: Laboratorium z podstaw skrawania.wpp Praca zbiorowa pod red. P. Cichosza: Techniki wytwarzania, obróbka ubytkowa, laboratorium. Oficyna wyd. Pol. Wrocławskiej, Wrocław Wieczorowski M., Cellary A., Chajda J.: Przewodnik po pomiarach nierówności powierzchni czyli o chropowatości i nie tylko. Politechnika Poznańska,, Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, Poznań PN-EN ISO 4287:1999 Specyfikacje geometrii wyrobów Struktura geometryczna powierzchnii: metoda profilowa Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchnii. 10. PN-ISO A1 Podstawowe pojęcia w obróbce wiórowej i ściernej. Geometria części roboczej narzędzi skrawających. Terminologia ogólna, układy odniesienia, kąty narzędzia i kąty robocze oraz łamacze wióra.

2 Regulamin laboratorium 1. Opiekunem naukowym ćwiczeń laboratoryjnych jest Kierownik Zakładu (Pracowni). 2. Ćwiczenia składają się z 8 ćwiczeń laboratoryjnych wykonywanych w podgrupach wg harmonogramu. 3. Ćwiczenia rozpoczynają się punktualnie. W razie opuszczenia ćwiczenia należy je wykonać w dodatkowym terminie, po konsultacji z prowadzącym zajęcia laboratoryjne. 4. Do ćwiczeń należy przystąpić starannie przygotowanym na podstawie wykładów, materiałów zawartych w skrypcie oraz wskazanej literaturze. Nieprzygotowanie się do zajęć powoduje niezaliczenie ćwiczenia w danym dniu. 5. Ćwiczenie należy wykonywać zgodnie ze wskazaniami prowadzących ćwiczenie, zwracając szczególną uwagę na bezpieczeństwo i higienę pracy. 6. Po zakończeniu ćwiczenia wyniki badań i obserwacji wpisane długopisem do protokołu należy przedstawić prowadzącemu zajęcia do akceptacji. 7. Ćwiczenie zostaje zaliczone na podstawie: a. znajomości podstaw teoretycznych ćwiczenia, b. wykonania ćwiczenia, c. opracowania i złożenia na następnych zajęciach protokołu z ćwiczenia (sprawozdania), 8. Ćwiczenie zostaje niezaliczone w przypadku: a. nieobecności na ćwiczeniu lub przerwaniu ćwiczenia, b. nieprzygotowania się do ćwiczenia, c. wykonania ćwiczenia niezgodnie z uwagami prowadzących, d. niewłaściwego opracowania protokołu, e. niezłożenia protokołu z ćwiczenia. 9. Każdy student ma obowiązek przynieść na zajęcia druki sprawozdań dotyczących ćwiczeń wykonywanych w danym dniu. 10. Sprawozdanie z każdego ćwiczenia student wykonuje indywidualnie. 11. W skład poprawnie wykonanego sprawozdania wchodzą: zestawienie wyników doświadczenia, opracowanie graficzne i statystyczne wyników pomiarów, analiza wyników pomiarów, wnioski końcowe (szczegóły dotyczące sprawozdania zamieszczone są w konspekcie). 12. Sprawozdanie zawierające wyłącznie wyniki doświadczenia traktowane jest na równi z brakiem sprawozdania. 13. W sprawozdaniu oceniana jest umiejętność prezentacji i opracowywania wyników pomiarów, umiejętność prowadzenia analizy porównywania wyników i znajomości wiedzy teoretycznej dotyczącej badanego zagadnienia oraz umiejętność wnioskowania. 14. Zaliczenie końcowe z laboratorium następuje po spełnieniu wymagań zgodnie z pkt. 7 dla całego programu ćwiczeń. 15. Student jest zobowiązany do niezwłocznego usprawiedliwienia u prowadzącego nieobecności na zajęciach. 16. Prowadzący zajęcia określa sposób i termin uzupełnienia zaległości powstałych wskutek usprawiedliwionej nieobecności studenta na zajęciach. 17. Niewykonanie ćwiczeń określonych regulaminem laboratorium uniemożliwia zaliczenie zajęć laboratoryjnych. 18. Studenci są odpowiedzialni materialnie za uszkodzoną z ich winy aparaturę, przyrządy pomiarowe, narzędzia, pomoce warsztatowe itp.

3 CYKL 1 Ćwiczenie 1 Toczenie podstawy budowy obrabiarek, narzędzia i możliwości technologiczne 1. Ogólna budowa tokarki uniwersalnej (szkic i przeznaczenie podstawowych zespołów). 2. Kinematyka procesu toczenia. Technologiczne parametry skrawania przy toczeniu. 3. Narzędzia tokarskie - budowa i zastosowanie. Materiały narzędziowe. 4. Mocowanie narzędzi i materiału obrabianego na tokarkach. 5. Typowe operacje wykonywane na tokarkach. 1. Zapoznać się z ogólną budową, działaniem i obsługą tokarki uniwersalnej. 2. Zapoznać się z budową i przeznaczeniem podstawowych narzędzi tokarskich. 3. Poznać różne warianty mocowania przedmiotów na tokarce. 4. Opanować umiejętność nastawiania parametrów obróbki. 5. Zamocować materiał, narzędzia i toczyć wg ustalonej kolejności obróbki. 6. Dokonać pomiaru obrobionych powierzchni. 1. Wykonać szkic tokarki uniwersalnej z oznaczeniem podstawowych jej zespołów. 2. Narysować i nazwać podstawowe narzędzia tokarskie. 3. Narysować podstawowe operacje technologiczne wykonywane na tokarkach. Przyporządkować poszczególnym operacjom odpowiednie narzędzia. 4. Przedstawić w szkicach zabiegi wykonywane w trakcie zajęć. Podać parametry technologiczne. Ćwiczenie 2 Frezowanie - podstawy budowy obrabiarek, narzędzia i możliwości technologiczne 1. Ogólna budowa frezarek wspornikowych (podział, szkic i przeznaczenie podstawowych zespołów). 2. Kinematyka procesu frezowania. Odmiany kinematyczne i technologiczne frezowania. 3. Technologiczne parametry skrawania przy frezowaniu. 4. Narzędzia frezarskie - budowa i zastosowanie. 5. Mocowanie narzędzi i materiału obrabianego na frezarkach. 6. Typowe operacje wykonywane na frezarkach. 1. Zapoznać się z ogólną budową, działaniem i obsługą frezarki. 2. Zapoznać się z budową i przeznaczeniem podstawowych narzędzi frezarskich. 3. Zapoznać się ze sposobami mocowania narzędzi. 4. Poznać różne warianty mocowania przedmiotów na frezarkach w zależności od rodzaju wykonywanego zabiegu i kształtu obrabianego przedmiotu. 5. Opanować umiejętność nastawiania parametrów obróbki. 6. Opracować przebieg wykonania przedmiotu wskazanego przez prowadzącego. 7. Zamocować materiał, narzędzie i frezować wg ustalonej kolejności obróbki. 8. Dokonać pomiaru obrobionych powierzchni. 1. Wykonać szkic frezarki wspornikowej z oznaczeniem podstawowych jej zespołów. 2. Narysować i nazwać podstawowe narzędzia frezarskie. 3. Narysować podstawowe operacje technologiczne wykonywane na frezarkach. Przyporządkować poszczególnym operacjom odpowiednie narzędzia. 4. Przedstawić w szkicach zabiegi wykonywane w trakcie zajęć. Podać parametry technologiczne.

4 Ćwiczenie 3 Wiercenie - podstawy budowy obrabiarek, narzędzia i możliwości technologiczne 1. Ogólna budowa wiertarki kadłubowej (szkic i przeznaczenie podstawowych zespołów). 2. Kinematyka procesu wiercenia. 3. Typowe operacje wykonywane na wiertarkach (cel operacji) - wiercenie, powiercanie, pogłębianie i rozwiercanie. 4. Typowe narzędzia wiertarskie (wiertło kręte, pogłębiacz stożkowy i czołowy, rozwiertak) - budowa i zastosowanie. 5. Technologiczne parametry skrawania przy wierceniu i rozwiercaniu. 6. Mocowanie narzędzi i materiału obrabianego na wiertarkach. 1. Zapoznać się z ogólną budową, działaniem i obsługą wiertarki. 2. Zapoznać się z budową i przeznaczeniem podstawowych narzędzi wiertarskich. 3. Nabyć umiejętność mocowania narzędzi. 4. Opanować umiejętność nastawiania parametrów obróbki. 5. Opracować przebieg wykonania przedmiotu wskazanego przez prowadzącego. 6. Zamocować materiał oraz kolejne narzędzia. Wykonać otwór wg ustalonej kolejności obróbki. 7. Dokonać pomiaru obrobionych powierzchni. 1. Wykonać szkic wiertarki kadłubowej z oznaczeniem podstawowych jej zespołów. 2. Narysować i nazwać podstawowe narzędzia wykorzystywane na wiertarkach. 3. Narysować podstawowe operacje technologiczne wykonywane na wiertarkach. Oznaczyć technologiczne i geometryczne parametry warstwy skrawanej. 4. Przedstawić w szkicach zabiegi wykonywane w trakcie zajęć. Podać parametry technologiczne. Ćwiczenie 4 Szlifowanie - podstawy budowy obrabiarek, narzędzia i możliwości technologiczne 1. Ogólna budowa szlifierek (do wałków, otworów i płaszczyzn). 2. Cel operacji szlifowania. 3. Odmiany kinematyczne szlifowania wałków, otworów i płaszczyzn. 4. Technologiczne parametry skrawania przy szlifowaniu. 5. Narzędzia ścierne - budowa i zastosowanie. 6. Materiały ścierne i spoiwa. 7. Mocowanie narzędzi i materiału obrabianego na szlifierkach. 1. Zapoznać się z ogólną budową, działaniem i obsługą szlifierek (do wałków, otworów i płaszczyzn). 2. Zapoznać się z budową ściernicy (materiały, spoiwa, oznaczenie ściernicy...). 3. Zapoznać się ze sposobem mocowania narzędzi i przedmiotów szlifowanych. 4. Kontrola wymiarowa po szlifowaniu - narzędzia pomiarowe (mikromierz, średnicówka, pasametr...). 5. Zamocować przedmiot i szlifować zgrubnie i wykańczająco. 6. Wykonać pomiary obrobionych powierzchni. 1. Wykonać szkic szlifierki (do wałków, otworów lub płaszczyzn) z oznaczeniem kinematyki oraz podstawowych jej zespołów. 2. Narysować i oznaczyć typowe narzędzia ścierne spojone. 3. Narysować typowe operacje wykonywane na szlifierkach do wałków, otworów i płaszczyzn. 4. Przedstawić w szkicach zabiegi wykonywane w trakcie zajęć

5 CYKL 2 Ćwiczenie 1 Budowa narzędzi skrawających oraz materiały narzędziowe. 1. Budowa narzędzi jednolitych i składanych. 2. Części składowe narzędzi; identyfikacja części roboczej, chwytowej i łączącej. 3. Identyfikacja powierzchni natarcia i przyłożenia, krawędzi skrawających, naroża. 4. Materiały narzędziowe - skład, właściwości, zakresy stosowania (stal szybkotnąca, węgliki spiekane, cermetale, ceramika, materiały supertwarde - CBN, PKD i MKD, materiały ścierne). 1. Zapoznanie się z ogólną budową narzędzi skrawających o określonej geometrii. 2. Opisanie roboczych części wskazanych narzędzi. 3. Zapoznanie się z nowoczesnymi materiałami narzędziowymi i ich właściwościami. 4. Zapoznanie się ze sposobem oznaczania materiałów narzędziowych. 1. Naszkicować wskazane narzędzia przeprowadzić analizę ich budowy. 2. Opisać i usystematyzować poznane materiały narzędziowe pod względem ich właściwości (twardość, max. temperatura skrawania, wytrzymałość, udarność). 3. Opracować wnioski. Ćwiczenie 2 Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki 1. Definicja i budowa warstwy wierzchniej (WW). 2. Geometryczne parametry oceny WW. 3. Fizyko-chemiczne parametry oceny WW. 4. Definicje trzech podstawowych parametrów chropowatości powierzchni Ra, Rz, Rt. 5. Sposób wyznaczania i interpretacja krzywej udziału materiałowego (krzywa nośności). Interpretacja długości materiałowej. 1. Zapoznanie się z cechami użytkowymi warstwy wierzchniej i jej budową. 2. Zidentyfikowanie sposoby skrawania dla badanych powierzchni (obróbka wiórowa, ścierna). 3. Narysowanie struktury geometrycznej śladów obróbkowych badanych powierzchni. 4. Wykonanie pomiarów wartości zastosowanego posuwu na ostrze. 5. Wyznaczenie parametrów chropowatości dla badanych powierzchni. 6. Wyznaczenie krzywych udziału materiałowego badanych powierzchni. 1. Narysować strukturę geometryczną śladów obróbkowych z podaniem wartości posuwu. 2. Porównać parametry Rz i Rt dla badanych powierzchni (również graficznie). 3. Wykonać wykresy krzywych udziału materiałowego. 4. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników. 5. Opracować wnioski.

6 Ćwiczenie 3 Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających 1. Przyczyny, postacie i objawy zużycia ostrzy skrawających. 2. Sposób oceny zużycia ostrzy. Geometryczne wskaźniki zużycia (przedstawienie graficzne). 3. Różnica pomiędzy zużyciem a stępieniem ostrza (zużyciem dopuszczalnym). Kryteria stępienia ostrza. 4. Typowy przebieg zużycia ściernego z = f(t) oraz krzywa intensywności zużycia f(t) dt 5. Trwałość ostrza i sposób jej wyrażania. Zależność ilościowa między trwałością a prędkością skrawania (funkcja Taylora). 6. Wpływ parametrów skrawania i rodzaju materiału narzędziowego na trwałość ostrza. 1. Zapoznanie się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Wykonanie badania wpływu czasu skrawania (t s ) na zużycie ostrza (VBc). 3. Dokonanie oceny objawów zużycia oraz pomiarów poszczególnych wielkości geometrycznych zużycia ciągłego po każdym przejściu. 4. Powtórzenie badania dla innych materiałów narzędziowych. 1. Zamieścić zestawienie wyników pomiarów VB c wraz z objawami zużycia ostrzy po poszczególnych przejściach. 2. Narysować zestawienie objawów zużycia ciągłego wraz z jego geometrycznymi wielkościami. 3. Przedstawić charakterystykę właściwości materiałów narzędziowych zastosowanych w ćwiczeniu. 4. Narysować wykresy VBc = f(t s ) dla różnych materiałów ostrza. 5. Wykonać obliczenia funkcji regresji VBc = f(t s ). Dla podanego przez prowadzącego kryterium stępienia VBc max, obliczyć przewidywane okresy trwałości ostrzy T. 6. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników. 7. Opracować wnioski. Ćwiczenie 4 Ocena skrawalności różnych materiałów na podstawie pomiaru siły i temperatury skrawania 1. Skrawalność materiałów i jej wskaźniki. 2. Rozkład składowych siły całkowitej przy toczeniu. 3. Wielkości charakteryzujące zmienność sił w czasie skrawania. 4. Wpływ różnych czynników na składowe siły całkowitej i temperaturę przy toczeniu (materiał obrabiany, geometria narzędzia, parametry skrawania, ). 5. Sposoby pomiaru sił i temperatur. 6. Budowa i zasada działania tensometrycznego siłomierza tokarskiego. 1. Zapoznanie się z obsługą tokarki oraz układem do pomiaru siły skrawania F c i temperatury. 2. Przeprowadzenie pomiarów siły skrawania F c i temperatury dla podanego zestawu materiałów i zmiennej prędkości skrawania v c (określić zakres występowania narostu). 3. Przeprowadzenie pomiarów siły skrawania F c i temperatury dla podanego zestawu materiałów i zmiennego posuwu f. 1. Zamieścić zestawienie wyników pomiarów siły i temperatury skrawania. Przedstawić cel i metodykę pomiarów. 2. Narysować schemat blokowy torów pomiarowych siły skrawania F c i temperatury Θ. 3. Dla otrzymanych wyników badań sporządzić wykresy: F c = f(v c ) i F c = f(f) oraz Θ = f(vc) i Θ = f(f). 4. Dla funkcji F c = f(f ), = f(f ) i = f(v c ) przedstawić modele równania regresji w postaci: F c = C c f u c, Θ = C Θ f u Θ s oraz Θ = C Θ fv Θ c. Dla każdej z funkcji regresji podać wartości współczynników korelacji. 5. Przeprowadzić analizę wyników pomiarów. Porównać skrawalność badanych materiałów ze względu na wyznaczone wskaźniki. 6. Opracować wnioski.

7 Nazwisko i imię Temat ćwiczenia: O B R Ó B K A S K R A W A N I E M S E M E S T R 4 W Y D Z I A Ł BMiZ K I E R U N E K IM/IBM Grupa dziek./labor. Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Nazwisko prowadzącego Ocena

8 Nazwisko i imię Temat ćwiczenia: O B R Ó B K A S K R A W A N I E M S E M E S T R 4 W Y D Z I A Ł BMiZ K I E R U N E K IM/IBM Budowa narzędzi skrawających oraz materiały narzędziowe Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor.

9 Nazwisko i imię O B R Ó B K A S K R A W A N I E M S E M E S T R 4 W Y D Z I A Ł BMiZ K I E R U N E K IM/IBM Temat ćwiczenia: Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor. 1. Charakterystyka cech geometrycznych powierzchni po różnych sposobach obróbki.... sposób obróbki... sposób obróbki... sposób obróbki... sposób obróbki f z =... f z =... f z =... f z =... Ra=... Ra=... Ra=... Ra=... Rz=... Rz=... Rz=... Rz=... Rt=... Rt=... Rt=... Rt= Wyznaczenie krzywej udziału materiałowego Udział materiałowy Rmr [%] powierzchnia... Poziom przecięcia profilu chropowatości c [ m] powierzchnia... powierzchnia... powierzchnia...

10 Nazwisko i imię Temat ćwiczenia: O B R Ó B K A S K R A W A N I E M S E M E S T R 4 W Y D Z I A Ł BMiZ K I E R U N E K IM/IBM Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor. P o m i a r y o r a z s z k i c e o b j a w ó w z u ż y c i a B a d a n y m a t e r i a ł Warunki Lp skrawania Materiał f = mm/obr a p = mm n = obr/min (D) [mm] L i [mm] t s L f n min v c d n m 1000 min v c = t s1 =... t s2 =... t s3 =... t s4 =... Materiał ostrza Współczynniki równania A x Równanie VB A x c t s Kryterium stępienia VBc max [mm] Trwałość T [min]

11 Nazwisko i imię O B R Ó B K A S K R A W A N I E M S E M E S T R 4 W Y D Z I A Ł BMiZ K I E R U N E K IM/IBM Grupa dziek./labor. Temat ćwiczenia: Ocena skrawalności różnych materiałów na podstawie pomiaru siły i temperatury skrawania Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Nazwisko prowadzącego Ocena 1. Badanie wpływu prędkości skrawania v c na wartość siły F c śr i temperatury śr Warunki badań: a p = 0,2 mm f = 0,1 mm/obr v c d n 1000 [m/min] n stal 45 ( d = mm ) PA6 ( d = mm ) [obr/min] v c [m/min] F c śr [N] śr [ C] v c [m/min] F c śr [N] śr [ C] Badanie wpływu posuwu f na wartość siły F c śr i temperatury śr Warunki badań: a p = 0,2 mm n = 630 obr/min f stal 45 PA6 [mm/obr] F c śr [N] śr [ C] F c śr [N] śr [ C] 0,04 0,08 0,14 0,20 0,40