Obróbka Skrawaniem -

Podobne dokumenty
Techniki Wytwarzania -

OBRÓBKA SKRAWANIEM DOBÓR NARZĘDZI I PARAMETRÓW SKRAWANIA DO FREZOWANIA. Ćwiczenie nr 6

Dobór parametrów dla frezowania

Moduł 2/3 Projekt procesu technologicznego obróbki przedmiotu typu bryła obrotowa

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI. Obróbka skrawaniem i narzędzia

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

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI. Obróbka skrawaniem i narzędzia

Projektowanie Procesów Technologicznych

Metody frezowania. Wysokowydajne frezy do gwintów. Programowanie obrabiarek CNC. Posuw na konturze narzędzia F k. Posuw w osi narzędzia F m

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 3

L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S ) mgr inż. Martyna Wiciak pok. 605, tel

Rajmund Rytlewski, dr inż.

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

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

M25. Wykonywanie faz i pogłębień stożkowych Frezy do fazowania M25. Frezy do fazowania Seria M25 wprowadzenie

Niezawodne, najsilniejsze i trwałe narzędzia do frezowania Frezy do rowków T Seria M16

M6800. Nowy wymiar we frezowaniu trzpieniowym frezami składanymi Seria M6800. Frezy walcowo-czołowe 90 Seria M6800 wprowadzenie

Politechnika Białostocka WYDZIAŁ MECHANICZNY. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI

OBRÓBKA SKRAWANIEM DOBÓR NARZĘDZI I PARAMETRÓW SKRAWANIA DO TOCZENIA. Ćwiczenie nr 5. opracowała: dr inż. Joanna Kossakowska

Obróbka Skrawaniem -

QM - MAX. Wysokowydajne frezy do obróbki kopiowej i kształtowej DIJET INDUSTRIAL CO., LTD

Budowa i zastosowanie narzędzi frezarskich do obróbki CNC.

Ceramiczne materiały narzędziowe. Inteligentna i produktywna obróbka superstopów

Frezy UFJ Wiertła WDXC Płytki: węglikowe ceramiczne borazonowe OBRÓBKA INCONELU.

QUADWORX CZTERY KRAWĘDZIE DLA WIĘKSZEJ WYDAJNOŚCI

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI Inżynieria wytwarzania: Obróbka ubytkowa

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI

Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym r Nałęczów

Twoje rozwiązanie w zakresie ogólnego frezowania walcowo-czołowego Frezy walcowo-czołowe 90 serii M680

7. OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW SKRAWANIA. 7.1 Cel ćwiczenia. 7.2 Wprowadzenie

Obliczanie parametrów technologicznych do obróbki CNC.

5 : mm. Główna krawędź skrawająca

QM MILL & QM MAX nowa generacja japońskich głowic high feed.

ĆWICZENIE NR 4 4. OBRÓBKA ROWKA PROSTOKĄTNEGO NA FREZARCE POZIOMEJ

M300. Niezawodne działanie w przypadku frezowania narzędziami ze spiralną krawędzią skrawającą Seria M300

TOOLS NEWS B228P. Seria frezów trzpieniowych CERAMIC END MILL. Ultrawysoka wydajność obróbki stopów żaroodpornych na bazie niklu

Obróbka zgrubna. Obróbka wykańczająca/ kształtowa. Aluminium. Wskazówki odnośnie wykorzystania. FREZOWANIE CoroMill dla każdego zastosowania

QM - MAX. Wysokowydajne frezy do obróbki kopiowej i kształtowej DIJET INDUSTRIAL CO., LTD

Obwiedniowe narzędzia frezarskie

MP6100/MP7100/MP9100

dla zapewnienia najwyższej elastyczności.

POKRYWANE FREZY ZE STALI PROSZKOWEJ PM60. Idealne rozwiązanie dla problemów z wykruszaniem narzędzi węglikowych w warunkach wibracji i drgań

Pozytywowy kąt nachylenia gniazda i geometria, zapewniające swobodną pracę narzędzia. Wytrzymała konstrukcja

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

5. ZUŻYCIE NARZĘDZI SKRAWAJĄCYCH. 5.1 Cel ćwiczenia. 5.2 Wprowadzenie

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Nowych Technologii i Chemii KATEDRA ZAAWANSOWANYCH MATERIAŁÓW I TECHNOLOGII

3. TEMPERATURA W PROCESIE SZLIFOWANIA. 3.1 Cel ćwiczenia. 3.2 Wprowadzenie

RAPORT Etap 1. Poznanie mechanizmów trybologicznych procesu HPC

Proces technologiczny obróbki

6. BADANIE TRWAŁOŚCI NARZĘDZI SKRAWAJĄCYCH. 6.1 Cel ćwiczenia. 6.2 Wprowadzenie

Średnica korpusu głowicy. Średnica kołnierza Szerokość wpustu. Głębokość wpustu. Rzeczywisty kąt natarcia. klina kątowego. Promieniowy kąt przyłożenia

TENDENCJE W KSZTAŁTOWANIU UBYTKOWYM WYROBÓW

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

specjalna oferta DO ekonomicznego frezowania

Frezy nasadzane 3.2. Informacje podstawowe

MODELOWANIE SIŁ SKRAWANIA DREWNA

M1200. Win with Widia. Seria Victory M1200 wprowadzenie. Doprowadzanie chłodziwa przez narzędzie.

Tematy prac dyplomowych inżynierskich kierunek MiBM

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

12 Frezy HSS 12. Wiertła HSS. Wiertła VHM. Wiertła z płytkami wymiennymi. Rozwiertaki i pogłębiacze. Gwintowniki HSS. Frezy cyrkulacyjne do gwintów

Trzpieniowe 6.2. Informacje podstawowe

Frezy węglikowe - obróbka kanałków

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

FREZY NASADZANE profilowe HSS przykłady naszych konstrukcji

WIERTŁO Z WYMIENNYMI PŁYTKAMI SUMIDRILL

Należy skorzystać z tego schematu przy opisywaniu wymiarów rozwiertaka monolitycznego z węglika. Długość całkowita (L)

Załącznik D (EC 7) Przykład analitycznej metody obliczania oporu podłoża

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 7

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

PotęŜny, precyzyjny, godny zaufania

ĆWICZENIE NR Materiały pomocnicze do wykonania zadania

MFK MFK. Dwustronna płytka o geometrii usprawniającej skrawanie w celu wyeliminowania drgań. Wysoce wydajna wielokrawędziowa obróbka żeliwa

VHM-Wysokowydajne Frezy do. Aluminium Tworzyw sztucznych Metali nieżelaznych

TENDENCJE W KSZTAŁTOWANIU UBYTKOWYM WYROBÓW

WIERTŁA RUROWE nowa niższa cena nowa geometria (łamacz wióra)

Temat: POMIAR SIŁ SKRAWANIA

AKTUALNOŚCI B194P Płytki z cermetalu z powłoką PVD do obróbki stali MP3025. Zapewniają doskonałą gładkość powierzchni po obróbce

WIELOOSTRZOWE UZĘBIENIE O ZMIENNEJ GEOMETRII SZLIFOWANE W 5 PŁASZCZYZNACH NA PARĘ ZĘBÓW Z MONOLITU SPECJALNEJ STALI SZYBKOTNĄCEJ

Frezy o mikrośrednicy do obróbki z szybkim posuwem. Wysoce wydajna obróbka dzięki małemu oporowi i odporności na drgania

TOCZENIE Walter Toczenie wg ISO 8 Wcinanie poprzeczne-rowkowanie 19 Oprawka 25. Strony z informacjami zamówieniowymi 262. Załącznik techniczny 96

UFA. Obróbka aluminium -węglikowe frezy monolityczne

Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej. Programowanie obrabiarek CNC. Nr 2. Obróbka z wykorzystaniem kompensacji promienia narzędzia

TOCZENIE Walter Toczenie wg ISO 8 Wcinanie poprzeczne-rowkowanie 19 Oprawka 25. Strony z informacjami zamówieniowymi 262. Załącznik techniczny 96

T E N D E N C J E W K S Z T A Ł T O W A N I U U B Y T K O W Y M W Y R O B Ó W

TMS System frezowania gwintów Zastosowanie i informacje techniczne

Ewolucja we frezowaniu trochoidalnym

ANALIZA ODKSZTAŁCENIA CIENKIEJ ŚCIANKI W SYSTEMIE NX W OBRÓBCE HPC ANALYSIS OF DEFORMATION OF THIN-WALL IN NX IN HPC MACHINING

Frezy czołowe. profiline

OPŁYW PROFILU. Ciała opływane. profile lotnicze łopatki. Rys. 1. Podział ciał opływanych pod względem aerodynamicznym

ANALIZA WARTOŚCI SIŁY SKRAWANIA PODCZAS TOCZENIA STALI HARTOWANEJ W WARUNKACH MAŁYCH PRZE - KROJÓW WARSTWY SKRAWANEJ. Streszczenie

PORÓWNANIE DYNAMICZNYCH WSPÓŁCZYNNIKÓW SIŁ SKRAWANIA ZMIERZONYCH W CZASIE WYSTĘPOWANIA DRGAŃ SAMOWZBUDNYCH DLA OSTREJ I ZUŻYTEJ KRAWĘDZI SKRAWAJĄCEJ

ĆWICZENIE NR OBRÓBKA UZĘBIENIA W WALCOWYM KOLE ZĘBATYM O UZĘBIENIU ZEWNĘTRZNYM, EWOLWENTOWYM, O ZĘBACH PROSTYCH, NA FREZARCE OBWIEDNIOWEJ

B230P VQT5MVRB FREZ TRZPIENIOWY Z PROMIENIEM NAROŻA DO WYSOKOWYDAJNEJ OBRÓBKI STOPÓW TYTANU

Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej. Programowanie obrabiarek CNC. Nr 2. Obróbka z wykorzystaniem kompensacji promienia narzędzia

CoroBore Wytaczanie zgrubne

Obróbka Skrawaniem -

Frezy kuliste Sphero-XR / Sphero-XF obróbka kształtów 3D opanowana do perfekcji

FREZY TRZPIENIOWE Z DIAMENTOWĄ POWŁOKĄ DO OBRÓBKI MATERIAŁÓW TWARDYCH I KRUCHYCH B224P

ĆWICZENIE NR Materiały pomocnicze do wykonania zadania

Transkrypt:

Prof. Krzysztof Jemielniak krzysztof.jemielniak@pw.edu.pl http://www.zaoios.pw.edu.pl/kjemiel Obróbka Skrawaniem - podstawy, dynamika, diagnostyka 6. Siły skrawania, Instytut Technik Wytwarzania

Plan wykładu Obróbka skrawaniem 1. Wstęp 2. Pojęcia podstawowe 3. Geometria ostrza 4. Materiały narzędziowe 5. Proces tworzenia wióra 6. Siły skrawania 7. Dynamika procesu skrawania 8. Ciepło w procesie skrawania, metody chłodzenia 9. Zużycie i trwałość ostrza 10. Diagnostyka stanu narzędzia i procesu skrawania 11. Skrawalność 12. Obróbka materiałów stosowanych w przemyśle lotniczym strony 125-153 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 2

6 Siły skrawania Rozkład naprężeń i sił w strefie skrawania Wzór fizyczny na siłę skrawania Rola kąta ścinania Opór właściwy skrawania Zależność sił skrawania od warunków skrawania Badania sił skrawania przy frezowaniu Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 3

Rola sił w procesie skrawania l Siła zginanie Ugięcie zależy od wartości i kierunku siły oraz sztywności przedmiotu, tu stosunku l/d Siła dynamiczna (zmienna) zginanie dynamiczne drgania Co może drgać w obrabiarce? Długi, wiotki przedmiot obrabiany, długi wiotki uchwyt, frez o małej średnicy dużej długości itd. Dlaczego (kiedy) powstają drgania? Przedmiot lub narzędzie są zbyt podatne, zmienne siły skrawania są zbyt duże, narzędzie lub/i materiał obrabiany nie ma zdolności tłumienia drgań, niewłaściwie dobrano metodę obróbki, parametry skrawania lub geometrię ostrza D Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 4

Rozkład naprężeń na powierzchni natarcia Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 5

Rozkład sił w strefie skrawania F F sn F c F sn F s = F c cosf - F o sinf F s F sn = F c sinf + F o cosf F s F o v c f F o g o F g F g /F gn = m b = arctgm (współczynnik tarcia wióra o powierzchnię natarcia) (kąt tarcia wióra o powierzchnię natarcia) b F F g = F c sing 0 + F o cosg 0 F gn = F c cosg 0 - F o sing 0 F c F gn Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 6

Siły skrawania skrawanie nieswobodne F wypadkowa siła skrawania F c siła skrawania (obwodowa) F f siła posuwowa (osiowa) F p siła odporowa (promieniowa) Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 7

Rozkład sił w skrawaniu nieswobodnym P o F f k r k r k r F p F o Ffp F o = F f sink r + F p cosk r tgf = cosg o sing h o Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 8

Zadanie Kąt przystawienia kr 70 Sila posuwowa F f 500 N Sila odporowa F p 320 N Sila główna F c 2000 N Kąt natarcia g o -6 Współcz.spęczenia l h 2,1 Wyznaczyć siłę ścinania F s F s = F c cosf - F o sinf cos go tgf = =0.451 sin g h f=24.3 F o =F f sink r +F p cosk r =579N o F s =1585N Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 9

6 Siły skrawania Rozkład naprężeń i sił w strefie skrawania Wzór fizyczny na na siłę siłę skrawania Rola kąta ścinania Opór właściwy skrawania Zależność sił skrawania od warunków skrawania Badania sił skrawania przy frezowaniu Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 10

Rozkład sił w strefie skrawania Siły działające na powierzchni natarcia zależą od materiału obrabianego i F F sn F c warunków kontaktu wióra z powierzchną natarcia (b) czyli geometrii tej powierzchni, F o F s materiału ostrza, pokrycia itd. Stąd trudno jest je przewidywać v c f F o g o Siły działające w strefie ścinania nie zależą b F g bezpośrednio o narzędzia, a jedynie od materiału obrabianego, więc warto F gn F c F spróbować określić tą zależność Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 11

Uniwersalny wykres skrawalności (UMChart) A s = bl s = b h sin φ Tak jak przy wytrzymałości na zginanie, ścinanie itd. można się spodziewać, że siły pochodzące od zamiany warstwy skrawanej w wiór: siła ścinania F s (i siła skrawania F c ) będą proporcjonalne do pola powierzchni ścinania: F s = k sw A s F c = k cw A s Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 12

Uniwersalny wykres skrawalności (UMChart) Das M.K., Tobias S.A., Int.J.Mach.Tool Des&Res. 7/2,1697 F s, F c (N/mm) A s = bl s = b h sin φ F s0 F c0 l sh (mm) Wykres przedstawia zależność siły ścinania F s i siły skrawania F c od pola powierzchni ścinania, przeliczonego na 1mm szerokości WS b, dla szerokiego zakresu parametrów skrawania Zależności nie wychodzą z początku układu współrzędnych F c = F c0 + k cw A s F s = F s0 + k sw A s Skąd się biorą siły przy zerowej grubości WS (zerowym przekroju warstwy skrawanej)?! Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 13

Siła rozcinająca strefa ścinania g kierunek skrawania zaokrąglenie krawędzi wiór kierunek posuwu skrawającej r n ostrze F cw F ow F w F ck a materiał obrabiany F w F o F k F ok F k Na ostrze działa nie tylko siła od kształtowania wióra - F w proporcjonalna do pola powierzchni ścinania. lecz także siła rozcinająca, działająca na samą krawędź skrawającą proporcjonalna do długości krawędzi (szerokości warstwy skrawanej) - F k A zatem: F c = F cw + F ck = k cw A s + k ck b F o = F ow + F ok = k oc A s + k ok b Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 14 CIRP Encyclopedia of Production Engineering

Wpływ promienia zaokrąglenia krawędzi skrawającej na siłę rozcinającą F ck =0.307 r n + +53.6 F ok =2.87 r n + 11.4 F ck F ok F fk F e F ck Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 15 CIRP Encyclopedia of Production Engineering

Uniwersalny wykres skrawalności (UMChart) F s, F c (N/mm) A s = bl s = b h sin φ K sk K ck l sh (mm) Ostatecznie mamy zatem: F c = F ck + F cw = K ck b + k cw A s F s = F sk + F sw = K sk b + k sw A s Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 16

Zadanie F s /b= K sk + k sw l s Dane: szerokość warstwy skrawanej b 1 = 21 mm, b 2 = 3 mm grubość warstwy skrawanej h 1 = 0.08 mm, h 2 = 0.3 0.25 mm mm siła ortogonalna F o1 o1 = 302 180NN F o2 o2 = 796 N siła skrawania F c1 c1 = 460 280 N F c2 c2 = 1680 N kąt ścinania f 1 = 23 20 f 2 = 28 26 Wyznaczyć uniwersalny wykres skrawalności 1. Długość powierzchni ścinania: l s = h/sinf l s1 = 0.23 mm l s2 = 0.57 mm 2. Siły ścinania: F s = F c cosf F o sinf F s1 = 202 N F s2 = 1161 N 3. Opory ścinania (z równań prostych): k sw =(F s1 /b 1 F s2 /b 2 )/(l s1 l s2 ) k sw = 551 N/mm 2 k cw = 832 N/mm 2 F c /b= K ck + k cw l s 4. Współczynniki oporu na krawędzi: K sk =F s1 /b 1 k sh l s1 K sk = 73 N/mm K ck = 85 N/mm Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 17

Fizyczny wzór na siłę skrawania A s = bl s = b h sin φ F s, F c (N/mm) F s = K sk b + k sw A s K sk K ck l sh (mm) F c = K ck b + k cw A s F c = bk ck + bh k cw sin φ? Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 18

Rozkład sił w strefie skrawania weryfikacja F sw = F cw cosf - F ow sinf F cw UMChart: F w F c =F ck +F cw F s =F sk +F sw F sw F cw =F c - F ck F sw =F s - F sk f F ow F ow = F cw /tgf - F sw /sinf F ok F och F ck g o F g b= arctg(f ow /F cw )+g 0 b F g /F gn = m b = arctgm (współczynnik tarcia wióra o powierzchnię natarcia) (kąt tarcia wióra o powierzchnię natarcia) F gn F cw F w F g = F cw sing 0 + F ow cosg 0 F gn = F cw cosg 0 - F ow sing 0 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 19

Uproszczona zależność siły skrawania od grubości WS Uniwersalny wykres skrawalności (model Dasa i Tobiasa) to zależność siły skrawania od pola powierzchni ścinania F c = K ck b + k cw A s = K ck b + k cw bl s W literaturze spotkać można także model uproszczony (Altintasa) uzależniający siłę skrawania od pola przekroju poprzecznego warstwy skrawanej F c = K ck b + k cw A D = K ck b + k cw bh Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 20

Uproszczona zależność siły skrawania od grubości WS Dane wg Y. Altintas "User manual May 2002" F c = K ck b + k cw bh Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 21

6 Siły skrawania Rozkład naprężeń i sił w strefie skrawania Wzór fizyczny na siłę skrawania Opór Rola właściwy kąta ścinania skrawania Zależność sił skrawania od warunków skrawania Badania sił skrawania przy frezowaniu Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 22

Siła skrawania i jej zależność od kąta ścinania F c = bk ck + bh k cw sin φ f f Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 23

Modelowanie kąta ścinania Merchant, M. E., 1944. Mechanics of the Metal Cutting Process, J. Appl. Phys., Vol. 16. Założenia: zasada minimum energii idealna plastyczność i niezależność kąta tarcia b od kąta ścinania f (nie prawda) Naprężenia ścinające w strefie ścinania (opór właściwy ścinania): k sw = F s A s A s pole powierzchni ścinania, A s =? bh sin φ k sw = F s cos(φ + β γ o ) bh dk sw dφ = cos(φ + β γ o) cos φ sin φ + β γ o sin φ = 0 tg φ + β γ o = ctg φ = tg(90 o φ) φ = 45 o + γ o 2 β 2 g o b F sn b g o F s l s 2003 M. Eugene Merchant 1913-2006 g o Lee and Shaffer (1951) na podstawie analizy linii poślizgu uznali, że: φ + β γ o = 45 o φ = 45 o + γ o β Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 24

Porównanie modeli Merchanta oraz Lee i Shafera Porównanie doświadczalnych zależność kąta ścinania od grubości WS z obliczonymi wg teorii Merchanta oraz Lee i Shafera, korzystając z kątów tarcia wyznaczonych wg Dasa-Tobiasa f f pom b D-T Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 25

Zależność kąta ścinania od warunków obróbki prędkość skrawania grubość warstwy skrawanej długość kontaktu wióra z powierzchnią natarcia Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 26

Współczesne modelowanie procesu skrawania Komercyjne oprogramowanie bazujące na metodzie elementów skończonych (FEM) Toczenie Frezowanie Wiercenie Wytaczanie Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 27

6 Siły skrawania Rozkład naprężeń i sił w strefie skrawania Wzór fizyczny na siłę skrawania Rola kąta ścinania Opór właściwy skrawania Zależność sił skrawania od warunków skrawania Badania sił skrawania przy frezowaniu Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 28

Opór właściwy skrawania h A D =bh k c = F c A D wg Dasa-Tobiasa: F c = K ck b + bh k cw sin φ wg Altintasa: F c = K ck b + k cw bh b k c = K ck h + k cw sin φ = k c1 + k c2 k c = K ck h + k cw = k c1 + k c2 F c k c =k c1.1 h -m c m c 0.2 0.3 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 29

Modelowanie oporu właściwego skrawania TPGN k c = K ck h + k cw sin φ = k c1 + k c2 z wyników pomiarów: k c1 =102/f; k c2 =1112/sin(f) CCGT k c k c k c2 k c2 k c1 k c1 k c1 =52/f; k c2 =1114/sin(f) Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 30

Opór właściwy skrawania - przykład Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 31

Opór właściwy skrawania - przykład poprawka na kąt natarcia: Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 32

Opór właściwy skrawania - przykład uwzględniono wpływ kąta natarcia: 1% na 1 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 33

Opór właściwy skrawania przykładowe wartości Hard materials Superalloys Non-ferrous materials F c = k c1.1 * b * h 1-mc Cast iron Stainless steel Steel 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 (Typical example ) kc11 (N/mm²) Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 34

Wzór inżynierski na siłę skrawania h A D = bh = a p f k c = F c A D k c = k c1.1 h m c m c 0.2 0.3 b F c = A D k c F c F c = k c bh = k c a p f 1 m c = y c 0.7 0.8 F c = bhk c1.1 h m c = k c1.1 bh 1 m c F c = k c1.1 bh y c O. Kienzle, H. Victor, Spezifische Schnittkrafte bei der Metallbearbeitung, Werkstofftechnik und Machinenbau 47 (5) (1957) 224 225 m c = y c 1 F c = bhk c1.1 h y c 1 = a p fk c1.1 h y c 1 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 35

Wyznaczanie siły i mocy skrawania F c k c = A D k c = k c1.1 h y c -1 A D = b h = a p f F c = A D k c F c = b h k c1.1 h F c = k c1.1 b h F c = a p f k c y c y c -1 F c v c P e = 60 1000 h k c a p f v c P e = 60 1000 h k c a p a e v f P e = 60 10 6 h a p a e v f a p a e v f Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 36

Zadanie Toczenie wzdłużne Stala kc1.1 3300 Wykładnik m c 0,25 Głębokość skrawania ap 2 mm Posuw f 0,3 mm/obr Prędkość skrawania vc 86 m/min Kąt natarcia go -6 Kąt przystawienia kr 45 sprawność h 0,92 P A e D h=0,21 mm k c =4863 N/mm 2 F c =2918 N P e =4,5 kw = F c Fc vc 60 1000 h = A D = b h = k h c = = f k k a c1.1 p c f h sink r m c Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 37

Zadanie Średnica frezu Dc 80 mm liczba ostrzy 10 Kąt przystawienia kr 75 głębokość promieniowa ae 60 mm głębokość osiowa ap 5 mm posuw na zab fz 0,2 mm/ząb prędkość skrawania vc 200 m/min kc1.1 2200 N/mm2 mc 0,27 sprawność h 0,95 Wyznaczyć moc obrabiarki P e k a a = c p e 6 v f = n z f z 60 10 n = v f η 1000v D c h m = D 2 ae/dc=0,750 hm=0,138 kc=3753 mm N/mm2 n=796 obr/min vf=1592 h max Pe=31,44 h max = 2aehmax 2a + arcsin D e mm/min KW f z sink 1 r Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 38

6 Siły skrawania Rozkład naprężeń i sił w strefie skrawania Wzór fizyczny na siłę skrawania Rola kąta ścinania Opór właściwy skrawania Zależność sił sił skrawania od warunków od warunków skrawania Badania sił skrawania przy frezowaniu Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 39

Siły skrawania F c = k c1.1 bh 1 m c F f = k f1.1 bh 1 m f F p = k p1.1 bh 1 m p Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 40 CIRP Encyclopedia of Production Engineering

Zależność sił skrawania od parametrów skrawania F c = k c1.1 bh 1 m c k c = k c1.1 h m c y c = 1 m c k c = k c1.1 h y c F c = k c1.1 bh y c h = f sin κ r b = a p / sin κ r Siła skrawania (obwodowa): F c = C c f y ca p x c v c z c y c 0,75 x c 1 z c 0,1 Statystyczny wzór na siłę skrawania Siła posuwowa (osiowa): F f = C f f y fa p x f v c z f Siła odporowa (promieniowa): F p = C p f y pa p x p v c z p Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 41

Wyznaczanie zależności F c (a p,f,v c )metodą NK w Excel Wykonaj pomiary siły F c dla wybranych a p, f i v c, wpisz je w kolumnach A-D W kolumnach F-I oblicz logarytmy Zaznacz wolne pole 1x4 (tu A31:D31) i wprowadź wzór =REGLIP(y;x;prawda; prawda) y to zakres komórek z log(f c ), tu I2:I28 x to zakres komórek z log(ap), log(f), log(vc) tuf2:h28 Naciśnij Ctrl+Shift+Enter W polach A31:D31 pojawią się wykładniki w odwrotnej kolejności niż kolumny oraz log(c c ) Oczywiście C c można obliczyć w komórce F31 jako 10 log(cc) Ostatecznie otrzymujemy w tym przypadku: F c = C c a p x c f y c v c z c = 1838a p 0,902 f 0,658 v c 0,07 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 42

Przykładowe zależności sił od posuwu i prędkości skrawania Sily skrawania zredukowane do a p =1mm. Stal 30; hr110.17; SPUN 120304-TCS2 k r = 75 o g o = +5 o a o = 6 o l s = 0 o r e = 0.4 mm Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 43

Przebieg siły skrawania przy toczeniu Mat. obrabiany Inconel 718 oprawka SCLCR 2020K12 płytka CCMT120404-MM, 1005 a p =0.5 mm, f=0.13 mm/obr, v c =50 m/min Składowa statyczna zakłócenia zakłócenia Składowa statyczna zakłócenia Składowa statyczna Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 44

Widmo siły skrawania przy toczeniu Mat. obrabiany Inconel 718 oprawka SCLCR 2020K12 płytka CCMT120404-MM, 1005 a p =0.5 mm, f=0.13 mm/obr, v c =50 m/min Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 45

Przykładowe zależności sił od posuwu i prędkości skrawania Inconel 718 Sandvik oprawka SCLCR 2020K12 płytka CCMT120404-MM, 1005 F c = 1665 f 0.59 a p 0.91 F f = 437 f 0.29 a p 1.15 F p = 360 f 0.12 a p 0.65? r=0.999 r=0.994 r=0.915 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 46

Kształtowanie wióra przy bardzo małej grubości warstwy skrawanej F oe h F ce Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 47 CIRP Encyclopedia of Production Engineering

Kształtowanie wióra przy bardzo małej grubości warstwy skrawanej a) Dla h=0 mamy ślizganie ostrza po powierzchni materiału (a) h=0 b) Przy h 0 występuje gniecenie materiału (b) h Kształtowanie wióra zaczyna się po przekroczeniu c) gef << 0 g n minimalnej grubości WS h min przy bardzo ujemnym efektywnym kącie natarcia (c) h d) g ef < 0 g n Normalne skrawanie występuje gdy h >>r n (d) h Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 48

Przykładowe zależności sił od posuwu i prędkości skrawania Inconel 718 KENNAMETAL oprawka 411157-3VRS płytka RCGX090700EKY1540 Wykreślić zależności sił od posuwu dla kolejnych głębokości h D = f z a p 2r e r e =9.53mm F c = 992 f 0.26 a p 0.71 r = 0.848 F f = 483 f 0.25 a p 1.00 r = 0.859 F p = 360 f 0.11 a p 0.36 r = 0.254?! h D =8.2mm h D =13.3mm Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 49

6 Siły skrawania Rozkład naprężeń i sił w strefie skrawania Wzór fizyczny na siłę skrawania Rola kąta ścinania Opór właściwy skrawania Zależność sił skrawania od warunków skrawania Badania sił skrawania przy frezowaniu Badania sił skrawania przy frezowaniu Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 50

Pomiar sił przy frezowaniu Czujnik sił Komputer przemysłowy z kartą DAQ Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 51

Schemat obróbki Frezowanie współbieżne (down milling) Osiowa głębokość skrawania a p =2mm, Promieniowa głębokość skrawania na przemian a e =3mm i a e =15 mm a e = 3 15 Przy obróbce Inconel zaleca się frezowanie współbieżne w celu uzyskania jak najmniejszej grubości warstwy skrawanej przy wychodzeniu ostrza z materiału i redukcji przywierania wiórów do ostrza Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 52

Wyniki pomiarów sił skrawania przy frezowaniu R217.69-2020.3-12-2A M07 F40M XOEX120416R- 2 ostrza a p =2mm, a e =3mm f z =0.1mm/ostrze v c =40 m/min F y F z F x 3 F x F z F y 1 sekunda Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 53

Wyznaczanie sił skrawania na postawie pomiarów -F x j F f F z Podaj wzory na siły F c i F f F c -F y F c F y F x F c = F x cosj F y sinj F f F f = F x sinj + F y cosj j j 1 Podaj wzór na j 1 j 1 = acos (2a e1 /D) a e1 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 54

Wyniki pomiarów sił skrawania przy frezowaniu R217.69-2020.3-12-2A XOEX120416R-M07 F40M 2 ostrza a p =2mm, a e =3mm f z =0.1mm/ostrze v c =40 m/min j 1 = 135.6 =2.367rd F y F z F x 3 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 55

Wyniki pomiarów sił skrawania przy frezowaniu R217.69-2020.3-12-2A M07 F40M XOEX120416R- 2 ostrza a p =2mm, a e =15mm f z =0.1mm/ostrze v c =40 m/min j 1 = 60 =1.047rd F y F z F x 15 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 56

Wyniki pomiarów sił skrawania przy frezowaniu 12J1D020030W4R00, AOMT060202R IN2005 5 ostrzy a p =2mm, a e =3mm f z =0.1mm/ostrze v c =30 m/min j 1 = 135.6 =2.367rd F y F z F x 3 Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 57

Porównanie sił skrawania przy frezowaniu a p =2mm, a e =3mm f z =0.1mm/ostrze Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 58

Badania sił skrawania przy zgrubnym frezowaniu Inconel 718 ceramiką średnica frezu D3=50mm, liczba ostrzy z=4, płytki ceramiczne Sialon CC6060 o średnicy 12 mm, oprawka firmy SANDVIK ze stożkiem SK 40 v c =1000 m/min, Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 59

Badania sił skrawania przy zgrubnym frezowaniu Inconel 718 ceramiką F y F x F z r e = 6mm, a p =1mm, f z =0.15 mm/z F y F x F z Dla kąta obrotu frezu j=60º uzyskano: Narzędzie ostre, F x = 100N F y =1300N F z =1000N Narzędzie stępione, F x = 0N F y =-1500N F z = 2800N Wyznacz maksymalne nominalne grubości WS i siły skrawania Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 60

Badania sił skrawania przy zgrubnym frezowaniu Inconel 718 ceramiką r e = 6mm, a p =1mm, f z =0.15 mm/z F c = F x sinj + F y cosj F f = F x cosj + F y sinj h = D max f z a 2 p r e F c = F x sinj F y cosj F f = F x cosj F y sinj Narzędzie ostre, F c = 563N F f =1146N F p =1000N h Dmax =0.043 mm Narzędzie stępione, F c = 750N F f = 1299N F p = 2800N Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 61

Badania sił skrawania przy zgrubnym frezowaniu Inconel 718 ceramiką h Dmax =0.043 mm Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 62

Siła posuwowa przy wierceniu Przebieg prawidłowy Przebieg z zakleszczającymi się wiórami Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 63

Jakieś pytania? Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jemielniak 64