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 II stopnia Semestr: 1 Kierunek: ZiIP Rok akad.: 2017/18 Liczba godzin - 15 T E C HNOLOGIE UBYTKOWE L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S ) Prowadzący: dr inż. Szymon Wojciechowski pok. 618, tel szymon.wojciechowski@put.poznan.pl mgr inż. Tadeusz Chwalczuk pok. 617, tel tadeusz.chwalczuk@put.poznan.pl mgr inż. Martyna Wiciak pok. 605, tel martyna.r.wiciak@doctorate.put.poznan.pl Konspekt: (materiały do pobrania) T E M A T Y Ć W I C Z E Ń 1. Wysokowydajne toczenie ostrzami o złożonej geometrii. 2. Efekty fizyczne frezowania z dużymi prędkościami skrawania (HSM). 3. Porównanie prędkości ekonomicznej i wydajnościowej dla różnych materiałów narzędziowych. 4. Efekty fizyczne stosowania nowych rozwiązań geometrii ostrzy skrawających. 5. Ocena efektów i wydajności różnych sposobów cięcia. LITERATURA 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 GRZESIK W.: Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych, WNT Warszawa ION J.C., Laser processing of engineering materials, Elsevier Butterworth-Heinemann, Norfolk, Wielka Brytania, KAWALEC M.: Efekty technologiczne obróbki na twardo materiałów metalowych, Mechanik, 2006 nr 1, s OCZOŚ K., Hybrydowe procesy obróbki ubytkowej - istota, przykładowe procesy, wyzwania rozwojowe, Mechanik, 2000 nr 5-6, s OCZOŚ K.: Kształtowanie materiałów skoncentrowanymi strumieniami energii. WUPR, Rzeszów OLSZAK W., Obróbka skrawaniem. WNT Warszawa 2008, 8. TÖNSHOFF H.K., ARENDT C., BEN AMOR R., Cutting of hardened steel, Annals of the CIRP Vol. 49/2/2000, pp TWARDOWSKI P. (red.): Interakcja proces-obrabiarka. Mechanik, 2013, nr 8/9, Materiały konferencyjne VII Szkoły Obróbki Skrawaniem 10. PN-EN ISO 4287:1999 Specyfikacje geometrii wyrobów Struktura geometryczna powierzchni: metoda profilowa Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchni. 11. 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 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 podstaw teoretycznych oraz 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 Wysokowydajne toczenie ostrzami o złożonej geometrii I. Zagadnienia do przygotowania. 1. Geometria naroży ostrza skrawającego i jej wpływ na chropowatość teoretyczną. 2. Wpływ warunków skrawania na siły, zużycie ostrzy oraz chropowatość powierzchni obrobionej. 3. Wysokowydajna obróbka skrawaniem możliwości zwiększenia wydajności dla różnych sposobów i odmian skrawania. II. Przebieg ćwiczenia. 1. Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Zaplanować przebieg doświadczenia. 3. Przeprowadzić toczenie badanymi ostrzami z różnymi wartościami posuwu. 4. Zmierzyć chropowatość powierzchni obrobionej. III. Sprawozdanie. 1. Opisać cel, metodę i technikę badań. 2. Wyznaczyć wpływ posuwu na chropowatość powierzchni obrobionej wyznaczyć funkcje regresji z przedziałami ufności. 3. Dokonać analizy wyników badań pod kątem wpływu posuwu i geometrii ostrza na chropowatość powierzchni. 4. Przedstawić wnioski. Efekty fizyczne frezowania z dużymi prędkościami skrawania (HSM) I. Zagadnienia do przygotowania 1. Definicja i istota techniki HSM. 2. Narzędzia stosowane w HSM i ich systemy mocowania. 3. Siły, moc i wydajność objętościowa frezowania. II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Wyznaczyć parametry skrawania nastawiane na obrabiarce. 3. Przeprowadzić frezowanie walcowo-czołowe stali zahartowanej w zakresie zmiennych parametrów obróbkowych. 4. Po każdym przejściu wykonać fotografie uzyskanych wiórów. 5. Obliczyć wartości siły, mocy oraz wydajności objętościowej skrawania dla badanych parametrów skrawania. III. Sprawozdanie 1. Opisać cel, metodę i technikę badań. 2. Przedstawić graficznie wpływ posuwu na ostrze oraz prędkości skrawania na siłę, moc oraz wydajność objętościową frezowania. 3. Dokonać oceny postaci i koloru wiórów. 4. Dokonać analizy wyników badań pod kątem doboru optymalnej kombinacji parametrów wejściowych, przyjmując za kryteria badane efekty fizyczne. 5. Przedstawić wnioski. Porównanie prędkości ekonomicznej i wydajnościowej dla różnych materiałów narzędziowych I. Zagadnienia do przygotowania 1. Koszt jednostkowy i czas jednostkowy zabiegu. 2. Trwałość ostrzy narzędzi skrawających. 3. Pojęcie ekonomicznej i wydajnościowej prędkości skrawania. II. Przebieg ćwiczenia 1. Dokonać pomiarów zużycia badanych ostrzy skrawających podczas toczenia wzdłużnego. 2. Wyznaczyć krzywe zużycia badanych materiałów narzędziowych.. 3. Wyznaczyć równania Taylora dla badanych materiałów narzędziowych. 4. Obliczyć wartości parametrów v ce, v cw, T e oraz T w. III. Sprawozdanie 1. Opisać cel, metodę i technikę badań. 2. Opisać zakres zastosowań badanych materiałów narzędziowych. 3. Opracować graficznie uzyskane wyniki w postaci wykresów VB c =f(t s ), T=f(v c ). 4. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników badań dotyczącą trwałości oraz prędkości ekonomicznej i wydajnościowej. 5. Sformułować wnioski końcowe.

4 Efekty fizyczne stosowania nowych rozwiązań geometrii ostrzy skrawających I. Zagadnienia do przygotowania 1. Budowa i zasada działania tensometrycznego siłomierza tokarskiego. 2. Budowa i geometria ostrzy skrawających. 3. Kształt i postać wióra oraz jego aspekt technologiczny. 4. Wpływ geometrii ostrza na składowe siły całkowitej. 5. Wpływ parametrów technologicznych na składowe siły całkowitej oraz kształt i postać formowanych wiórów. II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego tokarka oraz siłomierz tokarski. 2. Przeprowadzić toczenie stali badanymi ostrzami w funkcji zmiennego posuwu f. 3. Przeprowadzić pomiar składowych siły całkowitej. 4. Wykonać fotografie formowanych wiórów dla wybranego posuwu f. III. Sprawozdanie 1. Opisać cel, metodę i technikę badań. 2. Na postawie danych katalogowych wykonać szkice ostrzy skrawających zastosowanych w badaniach (szczególnie geometrii powierzchni natarcia). 3. Graficznie wyznaczyć przebiegi średnich wartości składowych siły całkowitej w funkcji posuwu. 4. Opisać kształt i postać wiórów formowanych przy pomocy badanych ostrzy. 5. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników badań. 6. Sformułować wnioski końcowe. Ocena efektów i wydajności różnych sposobów cięcia I. Zagadnienia do przygotowania 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. II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznać się z techniką pomiarów i obsługą przyrządów pomiarowych. 2. Zapoznać się z parametrami cięcia laserowego, plazmowego i strumieniem wodno-ściernym próbek. 3. Zmierzyć parametry chropowatości i błędy kształtu po różnych sposobach cięcia. III. Sprawozdanie 1. Opisać cel, metodę i technikę badań. 2. Przedstawić graficznie wyniki przeprowadzonych badań. 3. Przeprowadzić analizę wpływu sposobu cięcia na jakość powierzchni obrobionej i wydajność. 4. Sformułować wnioski końcowe.

5 Nazwisko i imię Temat ćwiczenia: L A B O R A T O R I U M TECHNOLOGIE UBYTKOWE Semestr 1 Wydział BMiZ Kierunek ZiIP IIst. Wysokowydajne toczenie ostrzami o złożonej geometrii Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor. Warunki badań: a p = 0,1 mm d = mm n = 355 obr/min v c = m/min dn v c [m / min] 1000 f [mm/obr] naroże tradycyjne r ε = 0,8 mm naroże wiper Ra [µm] x s (x) Ra [µm] x s (x) 0,13 0,20 0,30 0,52 f [mm/obr] krawędź prostoliniowa Ra [µm] x s (x) (1) 0,13 0,20 0,30 0,52 (2) 2 d f 2 Rzt kp tg s 1 1 (3) 2 d

6 Nazwisko i imię L A B O R A T O R I U M TECHNOLOGIE UBYTKOWE Semestr 1 Wydział BMiZ Kierunek ZiIP IIst. Grupa dziek./labor. Temat ćwiczenia: Efekty fizyczne frezowania z dużymi prędkościami skrawania (HSM) Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena 1. Parametry skrawania i geometria ostrza: a p = 2 mm; a e = 0,2 mm; D = ; z = ; λ s = 2. Wzory: 1000 vc Prędkość obrotowa: n [obr/min] π D Prędkość posuwowa: v f z n [mm/min] Wydajność objętościowa: Q Maksymalna siła skrawania: Maksymalna moc skrawania: f z V 1000 F cmax P emax a c p f k A [N] z z v [mm 3 /min] Dmax Fc max vc [kw] Maksymalne pole przekroju warstwy skrawanej: c A f a z e D max [mm 2 ] sins Opór właściwy skrawania dla zahartowanej stali: k c =3690 N/mm 2 v c [m/min] f z [mm/ostrze] n [obr/min] v f [mm/min] Q V [mm 3 /min] F cmax [N] P emax [kw] T [ºC] v c [m/min] f z [mm/ostrze] n [obr/min] v f [mm/min] Q V [mm 3 /min] F cmax [N] P emax [kw] T [ºC]

7 Nazwisko i imię L A B O R A T O R I U M TECHNOLOGIE UBYTKOWE Semestr 1 Wydział BMiZ Kierunek ZiIP IIst. Grupa dziek./labor. Temat ćwiczenia: Porównanie prędkości ekonomicznej i wydajnościowej dla różnych materiałów narzędziowych Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena 1. Warunki i wyniki pomiarów: Materiał obrabiany:, a p =. mm; f =. mm/obr Materiał ostrza t s [min] VB c [mm] t s [min] VB c [mm] POMIAR Materiał ostrza v c [m/min] Współczynniki równania Równanie A x VB A x c t s Kryterium VB max [mm] Trwałość T [min] Postać równania Taylora: T C s T v c (1) Przyjmijmy, że ekonomiczna prędkość skrawania: K j t j v ce C T Wydajnościowa prędkość skrawania: T e m (2) K j min K j t j t j min v cw T C Tw m (3) v ce v cw gdzie: T w trwałość największej wydajności [min]; T e trwałość ekonomiczna [min]; 1/s = m.

8 W celu wyznaczenia trwałości T w oraz T e można posłużyć się zależnościami. K N T e ( s 1) tz Ko T ( s 1) w t z (4) (5) K N - koszt narzędziowy zabiegu [zł]; K o - minutowy koszt użytkowania obrabiarki (stanowiska obróbczego) [zł/min]; t j czas jednostkowy [min], t z czas zmiany narzędzia [min]. 2. Wyniki obliczeń Materiał ostrza K N [zł] K o t z τ [zł/min] [min] [-] 2,07 3 0,9 T e [min] T w [min] v ce [m/min] v cw [m/min] 2,07 3 0,9

9 Nazwisko i imię L A B O R A T O R I U M TECHNOLOGIE UBYTKOWE Semestr 1 Wydział BMiZ Kierunek ZiIP IIst. Grupa dziek./labor. Temat ćwiczenia: Efekty fizyczne stosowania nowych rozwiązań geometrii ostrzy skrawających Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena 1. Warunki badań: a p = 0,8 mm; n = 630 obr/min, v c =.m/min 2. Wyniki pomiarów składowych siły całkowitej Oznaczenie ostrza skrawającego.. f [mm/obr] F c [N] F f [N] f [mm/obr] F c [N] F f [N] 0,1 0,1 0,14 0,14 0,20 0,20 Oznaczenie ostrza skrawającego.. f [mm/obr] F c [N] F f [N] f [mm/obr] F c [N] F f [N] 0,1 0,1 0,14 0,14 0,20 0,20

10 Nazwisko i imię Temat ćwiczenia: L A B O R A T O R I U M TECHNOLOGIE UBYTKOWE Semestr 1 Wydział BMiZ Kierunek ZiIP IIst. Ocena efektów i wydajności różnych sposobów cięcia Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor. 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]