L a b o r a t o r i u m ( h a l a H 20 Z O S )

Transkrypt

1 Wydział: Studium: stacj. II stopnia Semestr: 1 : MCH Rok akad.: 2017/18 Liczba godzin: 15 ZA A WANSOWANE TECHNIK I WYTWARZA N IA W M ECHATRONICE L a b o r a t o r i u m ( h a l a H 20 Z O S ) Prowadzący: dr hab. inż. Damian Przestacki pok. 620 budynek A1, tel damian.przestacki@put.poznan.pl dr inż. Marek Rybicki pok. 605 budynek A1, tel marek.rybicki@put.poznan.pl mgr inż. Piotr Kieruj pok. 617 budynek A1, tel piotr.a.kieruj@doctorate.put.poznan.pl mgr inż. Martyna Wiciak pok. 605 budynek A1, tel martyna.r.wiciak@doctorate.put.poznan.pl Konspekt: T E M A T Y Ć W I C Z E Ń 1. Fizyczne i technologiczne efekty obróbki z dużymi prędkościami skrawania. 2. Kształtowanie elementów maszyn za pomocą elektrodrążenia. 3. Wpływ warunków skrawania na twardo na efekty obróbki. 4. Ocena jakości powierzchni po różnych sposobach cięcia. 5. Geometryczne właściwości WW po toczeniu ostrzem z narożem tradycyjnym i typu wiper. L I T E R A T U R A 1. Cichosz P.: (red.) Obróbka skrawaniem, Wysoka produktywność (Rozdz. 5. Oczoś K., Obróbka wysoko produktywna wiodącym trendem obróbki skrawaniem, s.31-50), Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław Kawalec M.: Efekty technologiczne obróbki na twardo materiałów metalowych, Mechanik, 2006 nr 1, s Olszak W.: Obróbka skrawaniem. WNT Warszawa Filipowski R.: Marciniak.: Techniki obróbki mechanicznej i erozyjnej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa Siwczyk M.: Obróbka elektroerozyjna. Technologia i zastosowanie. WNT, Warszawa Erbel J.:(red.) Encyklopedia technik wytwarzania w przemyśle maszynowym tom II. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa Grzesik W.: Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych, WNT Warszawa Żebrowski H.: Techniki wytwarzania. Obróbka wiórowa, ścierna i erozyjna. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali, WNT Warszawa, Warszawa Jóźwicki R.: Technika laserowa i jej zastosowania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2009.

2 Regulamin laboratorium 1. Opiekunem naukowym ćwiczeń laboratoryjnych jest Kierownik Zakładu. 2. Ćwiczenia składają się z 5 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), d. uzyskania pozytywnej oceny z opracowanego protokołu. 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. Nieobecność studenta, nawet usprawiedliwiona, na więcej niż 1/3 zajęć, może być podstawą do nie zaliczenia tych zajęć. Niewykonanie tych 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 Ćwiczenie 1 Fizyczne i technologiczne efekty obróbki z dużymi prędkościami skrawania I. Zagadnienia do przygotowania 1. Istota i efekty stosowania obróbki szybkościowej HSM. 2. Narzędzia stosowane w HSM i ich systemy mocowania. 3. Wymiary warstwy skrawanej przy obróbce frezami walcowo-czołowymi. 1. Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego centrum obróbkowe i profilografometr. 2. Przeprowadzić frezowanie walcowo-czołowe stali z 5-cioma prędkościami skrawania. 3. Zmierzyć parametr Ra chropowatości powierzchni obrobionej oraz dokonać oceny postaci i koloru wiórów. 1. Naszkicować stosowane narzędzie z przekrojem warstwy skrawanej oraz jej parametrami kinematycznymi i geometrycznymi. 2. Obliczyć objętościową wydajność skrawania. 3. Przedstawić na wykresie oraz dokonać analizy zależności Ra=f(v c ) i Q=f(v c ). 4. Przeprowadzić analizę wpływu prędkości skrawania na postać i kolor wiórów. 5. Przedstawić wnioski. I. Zagadnienia do przygotowania Ćwiczenie 2 Kształtowanie elementów maszyn za pomocą elektrodrążenia 1. Istota elektroerozyjnego drążenia EDM i wycinania drutem WEDM. 2. Ciecz dielektryczna i jej funkcje w obróbce elektroerozyjnej. 3. Rodzaje materiałów obrabianych elektroerozyjnie. 4. Możliwości technologiczne obróbki elektroerozyjnej. 5. Zalety i wady obróbki elektroerozyjnej. 6. Parametry obróbki elektroerozyjnej i ich wpływ na efekty obróbki. 1. Zapoznać się z obsługa elektrodrążarki. 2. Ustawić punkty bazowe przedmiotu. 3. Napisać program do drążenia z różnymi parametrami w poszczególnych obszarach obróbki. 4. Ocenić efekty obróbki. 1. Opisać stosowaną elektrodę i materiał obrabiany 2. Podać parametry drążenia w poszczególnych próbach obróbki (napięcie i natężenie w poszczególnych impulsach, liczba impulsów, szczelina boczna, interpolacja) 3. Ocenić wpływ parametrów drążenia na jego efekty (czas, chropowatość) 4. Przedstawić wnioski I. Zagadnienia do przygotowania Ćwiczenie 3 Wpływ warunków skrawania na twardo na efekty obróbki 1. Definicja oraz zalety i wady obróbki na twardo w stosunku do szlifowania. 2. Różnice podczas skrawania materiałów o różnej twardości. 3. Warunki skrawania stosowane podczas toczenia zahartowanych stali. 4. Wpływ warunków skrawania na zużycie ostrza, chropowatość powierzchni obrobionej i kształt wiórów. 1. Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Dobrać materiał ostrza, narzędzie i technologiczne parametry toczenia. 3. Przeprowadzić toczenie zahartowanej stali w różnych warunkach (oraz stali w stanie miękkim dla porównania). 4. Wykonać pomiary zużycia badanych ostrzy i wybranego parametru chropowatości powierzchni obrobionej. 5. Wykonać szkice struktury wiórów w dużym powiększeniu otrzymanych w poszczególnych próbach. 1. Podać warunki skrawania i wyniki przeprowadzonych badań. 2. Dokonać analizy wpływu twardości materiału obrabianego, materiału ostrza i odmiany toczenia na zużycie ostrza, chropowatość powierzchni obrobionej i strukturę wiórów. 3. Przedstawić wnioski.

4 I. Zagadnienia do przygotowania Ćwiczenie 4 Ocena jakości powierzchni po różnych sposobach cięcia 1. Istota, rodzaje i odmiany obróbki strumieniowo-erozyjnej. 2. Parametry cięcia laserowego, plazmowego i strumieniem wodno-ściernym. 3. Porównanie różnych sposobów cięcia ze względu na rodzaj i grubość materiału obrabianego, prędkość obróbki i jakość powierzchni obrobionej. 1. Zapoznać się z techniką pomiarów i obsługą przyrządów pomiarowych 2. Zapoznać się z rodzajami i wartościami typowych parametrów cięcia laserowego, plazmowego i strumieniem wodnościernym przedstawionych próbek 3. Zmierzyć parametry chropowatości i błędy kształtu po różnych sposobach cięcia wg normy 1. Przedstawić technikę pomiarów 2. Przedstawić graficznie wyniki przeprowadzonych pomiarów 3. Przeprowadzić analizę wpływu sposobu cięcia na jakość powierzchni obrobionej i wydajność dla analizowanego przypadku rodzaju materiału i grubości przedmiotu obrabianego 4. Przedstawić wnioski Ćwiczenie 5 Geometryczne właściwości WW po toczeniu ostrzem z narożem tradycyjnym i typu wiper I. Zagadnienia do przygotowania 1. Geometria naroży typu wiper 2. Zalety i wady stosowania naroży typu wiper 3. Wpływ warunków skrawania na siły, zużycie ostrzy oraz chropowatość powierzchni obrobionej 4. Chropowatość teoretyczna powierzchni obrobionej 1. Zapoznać się z charakterystyką stosowanych ostrzy i parametrami skrawania 2. Zapoznać się z techniką pomiarów i obsługą przyrządów pomiarowych 3. Zmierzyć chropowatość powierzchni obrobionej, stosując 6 powtórzeń 4. Zapoznać się ze sposobem statystycznego określenia rozrzutów i porównania otrzymanych wyników 1. Podać warunki skrawania 2. Przedstawić na wykresie wpływ posuwu na chropowatość powierzchni obrobionej, z wyznaczonymi przedziałami ufności 3. Porównać statystycznie wartości średnie parametru chropowatości otrzymane podczas toczenia narożem tradycyjnym i typu wiper przy tych samych wartościach posuwu 4. Przedstawić wnioski

5 Fizyczne i technologiczne efekty obróbki z dużymi prędkościami skrawania Stałe warunki skrawania: Materiał obrabiany Posuw na ostrze f z = mm/ostrze Głębokość skrawania a p = mm Szerokość frezowania a e = mm Średnica frezu d = mm Liczba ostrzy z = Szkic narzędzia i przedmiotu z warstwą skrawaną: v c [m/min] n [obr/min] v f [mm/min] Rz [µm] Q = a p a e v f [mm 3 /min] Postać i kolor wiórów

6 Wpływ warunków skrawania na twardo na efekty obróbki r [mm] f [mm/obr] a p [mm] n [obr/min] d [mm] v c [m/min] Materiał obrabiany (twardość): Materiał ostrza: Odmiana toczenia: VB c1 [mm] VB c2 [mm] Ra 1 [µm] Ra 2 [µm] Kształt wióra: r [mm] f [mm/obr] a p [mm] n [obr/min] d [mm] v c [m/min] Materiał obrabiany (twardość): Materiał ostrza: Odmiana toczenia: VB c1 [mm] VB c2 [mm] Ra 1 [µm] Ra 2 [µm] Kształt wióra: r [mm] f [mm/obr] a p [mm] n [obr/min] d [mm] v c [m/min] Materiał obrabiany (twardość): Materiał ostrza: Odmiana toczenia: VB c1 [mm] VB c2 [mm] Ra 1 [µm] Ra 2 [µm] Kształt wióra: r [mm] f [mm/obr] a p [mm] n [obr/min] d [mm] v c [m/min] Materiał obrabiany (twardość): Materiał ostrza: Odmiana toczenia: VB c1 [mm] VB c2 [mm] Ra 1 [µm] Ra 2 [µm] Kształt wióra: VB c1, VB c2 stan początkowy i końcowy wskaźnika VB c zużycia ostrza Ra 1, Ra 2 parametr chropowatości Ra zmierzony na początku i końcu długości wałka

7 Kształtowanie elementów maszyn za pomocą elektrodrążenia Stałe warunki erodowania: Materiał obrabiany: Materiał elektrody: Głębokość drążenia: Szerokość elektrody: Pole powierzchni elektrody: Próba 1 szczelina [mm]: końcowe Ra [µm]: czas drążenia [min]: Impuls Natężenie [A] Napięcie [V] Ra [µm] Interpolacja: Próba 2 szczelina [mm]: końcowe Ra [µm]: czas drążenia [min]: Impuls Natężenie [A] Napięcie [V] Ra [µm] Interpolacja: Próba 3 szczelina [mm]: końcowe Ra [µm]: czas drążenia [min]: Impuls Natężenie [A] Napięcie [V] Ra [µm] Interpolacja:

8 Geometryczne właściwości WW po toczeniu ostrzem z narożem tradycyjnym i typu wiper Stałe warunki skrawania: dn a p = 0,1 mm d =.. mm n = 355 obr/min v c =.. m/min v c [m / min] 1000 f [mm/obr] naroże tradycyjne r ε = 0,8 mm naroże wiper Ra [µm] Ra [µm] s(x) Ra [µm] Ra [µm] s(x) t = x x 1 2 s (x) 1 n1 + 1 n2 s(x) = n i=1 (x i x ) n 1 ; s (x) = i=1 (x x 1 n ; s(x ) = s(x) ; μ = x ± t α,n 1 s(x); gdzie t 2, 5706 n 0.05,5 ) 2 + n i=1(x x ) 2 2 n 1 +n 2 2 ; t 2, 228 jeżeli t > t 0,05;10 to różnica jest istotna 0.05,10

9 Ocena jakości powierzchni po różnych sposobach cięcia Wymiary parametrów struktury geometrycznej po cięciu Sposób cięcia:... posuw [mm/min]: grubość blachy [mm]: zużycie ścierniwa [g/min]: czas przebicia [s]: moc przebijania [W]: ciśnienie [bar]: prąd [A]: moc cięcia [W]: rodzaj gazu: napięcie łuku [V]: Wyniki pomiarów: Rz [µm] średnia r [mm] Δa [mm] u [µm] Sposób cięcia:... posuw [mm/min]: grubość blachy [mm]: zużycie ścierniwa [g/min]: czas przebicia [s]: moc przebijania [W]: ciśnienie [bar]: prąd [A]: moc cięcia [W]: rodzaj gazu: napięcie łuku [V]: Wyniki pomiarów: Rz [µm] średnia r [mm] Δa [mm] u [µm] Sposób cięcia:... posuw [mm/min]: grubość blachy [mm]: zużycie ścierniwa [g/min]: czas przebicia [s]: moc przebijania [W]: ciśnienie [bar]: prąd [A]: moc cięcia [W]: rodzaj gazu: napięcie łuku [V]: Wyniki pomiarów: Rz [µm] średnia r [mm] Δa [mm] u [µm]