Wydział: BMiZ Studium: niestacjonarne Semestr: VIII Kierunek: MiBM Rok akad.: 2017/2018 D IAGNOSTYKA I NADZOR OWANIE SYSTEMÓW WYTWARZA N IA 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 pok. 619 (budynek A1). e-mail: pawel.twardowski@put.poznan.pl tel. 6652851 dr inż. Szymon Wojciechowski pok. 618 (budynek A1) e-mail: szymon.wojciechowski@put.poznan.pl tel. 6652608 Konspekt: www.zos.mt.put.poznan.pl T E M A T Y Ć W I C Z E Ń 1. Pomiar sztywności statycznej układu OUPN dla tokarki 2. Wpływ zużycia ostrza na siły i temperatury skrawania podczas toczenia. 3. Analiza stabilności procesu toczenia 4. Analiza częstotliwościowa procesu frezowania stali zahartowanych L I T E R A T U R A 1. Cempel C.: Diagnostyka wibroakustyczna maszyn. PWN Warszawa 1989. 2. Kosmol J., Automatyzacja obrabiarek i obróbki skrawaniem, WNT, 2000 3. Kosmol J.: Monitorowanie ostrza skrawającego. WNT Warszawa 1996. 4. Olszak W.: Obróbka skrawaniem, WNT Warszawa 2008r. 5. Shaw M.C.: Metal Cutting Principles. Oxford Univ. Press., Oxford 1996. 6. Weck M., Werkzeugmaschinen, VDI-Verlag GmbH, 1982.
Regulamin laboratorium 1. Opiekunem naukowym ćwiczeń laboratoryjnych jest Kierownik Zakładu. 2. Ćwiczenia składają się z 4 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.
I. Zagadnienia do przygotowania Ćwiczenie 1 Pomiar sztywności statycznej układu OUPN dla tokarki 1. Definicje sztywności statycznej i dynamicznej obrabiarek 2. Wyznaczanie sztywności statycznej dla tokarek uniwersalnych 3. Wpływ konstrukcji tokarki na sztywność statyczną 4. Sposób wyznaczania charakterystyk statycznych 5. Krzywa histerezy 6. Wstęp do analizy modalnej II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznać się z zasadą działania przyrządów pomiarowych 2. Zamocować odpowiedni wałek w uchwycie trójszczękowym i podeprzeć konikiem 3. Wyznaczyć strefy pomiarowe 4. Dla każdej ze stref dokonać pomiaru sił i odkształceń zgodnie z zaleceniami prowadzącego 5. Przeprowadzone pomiary powtórzyć trzykrotnie dla każdej strefy pomiarowej III. Sprawozdanie 1. Sporządzić odpowiedzie wykresy odkształceń w funkcji siły dla analizowanych stref 2. Dla każdej ze stref sporządzić funkcję regresji liniowej 3. Z funkcji regresji liniowej wyznaczyć sztywność statyczną 4. Sporządzić wykresy sztywności statycznej w układzie Wrzeciono-Konik 5. Podsumowanie i wnioski końcowe Ćwiczenie 2 Wpływ zużycia ostrza na siły i temperatury skrawania podczas toczenia I. Zagadnienia do przygotowania 1. Wpływ parametrów technologicznych na składowe siły całkowitej i temperaturę procesu skrawania 2. Wpływ zużycia ostrza na na składowe siły całkowitej i temperaturę procesu skrawania 3. Sposoby pomiaru sił i temperatur w procesie skrawania 4. Podstawowe elementy toru diagnostycznego 5. Metody wnioskowania diagnostycznego II. Przebieg ćwiczenia 1. Wykalibrować tory pomiarowe sił i temperatur 2. Przeprowadzić toczenie wzdłużne przy wybranych parametrach skrawania 3. W trakcie każdego przejścia dokonać pomiaru sił i temperatur 4. Po każdym przejściu zmierzyć wskaźnik zużycia ostrza VB c starcie na powierzchni przyłożenia na narożu 5. Pomiary kontynuować zgodnie z zaleceniem prowadzącego III. Sprawozdanie 1. Przedstawić tory pomiarowe sił i temperatur w procesie skrawania 2. Wyznaczyć miary punktowe dla badanych wielkości fizycznych 3. Sporządzić wykresy zużycia ostrza w funkcji czasu skrawania 4. Sporządzić wykresy sił i temperatur w funkcji zużycia ostrza 5. Opracować funkcje regresji 6. Przeprowadzić wnioskowanie diagnostyczne dla wybranych miar 7. Podsumowanie i wnioski końcowe
I. Zagadnienia do przygotowania Ćwiczenie 3 Analiza stabilności procesu toczenia 1. Rodzaje drgań w obróbce skrawaniem. 2. Pojęcie stabilności dynamicznej procesu skrawania. 3. Czynniki związane z procesem skrawania, wpływające na drgania samowzbudne. II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Przeprowadzić toczenie wzdłużne w zakresie zmiennych parametrów skrawania. 3. Dokonać oceny stabilności toczenia. 4. Obliczyć szerokości warstwy skrawanej dla zadanych parametrów skrawania. III. Sprawozdanie 1. Opisać cel, metodę i technikę badań. 2. Scharakteryzować czynniki wpływające na stabilność toczenia. 3. Przedstawić graficznie krzywą workową dla badanych prędkości obrotowych i szerokości warstwy skrawanej. 4. Dokonać analizy wyników badań. 5. Przedstawić wnioski. I. Zagadnienia do przygotowania Ćwiczenie 4 Analiza częstotliwościowa procesu frezowania stali zahartowanych 1. Podstawy analizy częstotliwościowej 2. Pomiary drgań podczas skrawania 3. Miary stosowane w analizie częstotliwościowej 4. Sposób identyfikacji podstawowych częstotliwości podczas frezowania 5. Wpływ parametrów frezowania na poziom drgań podczas frezowania II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznać się z obsługą frezarki uniwersalnej i zasadą działania przyrządów pomiarowych 4. Dobrać parametry frezowania dla konkretnego skojarzenia materiał obrabiany materiał ostrza 5. Przeprowadzić próby frezowania przy różnych parametrach 6. Dokonać pomiaru przyspieszeń drgań dla każdego przejścia 7. Wyznaczyć charakterystyki amplitudowo - częstotliwościowe III. Sprawozdanie 1. Przedstawić tor pomiarowy przyspieszeń drgań podczas frezowania 2. Dokonać identyfikacji podstawowych częstotliwości w widmie amplitudowo częstotliwościowym 3. Sporządzić wykres wpływu prędkości obrotowej na charakter widma 4. Sporządzić wykres wpływu głębokości skrawania na charakter widma 5. Podsumowanie i wnioski końcowe
Nazwisko i imię Temat ćwiczenia: DIAGNOSTYKA I NADZOROWANIE SYSTEMÓW WYTWARZANIA S E M E S T R V I I I W Y D Z I A Ł BMiZ K I E R U N E K MiBM Pomiar sztywności statycznej układu OUPN dla tokarki Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Nazwisko prowadzącego: Ocena: Grupa dziek./labor. 1. Schemat pomiaru sztywności statycznej z podziałem na strefy w układzie Konik-Wrzeciono 2. Wyniki pomiarów: y x [m] odkształcenie, F [N] - zadawana siła w STREFA A STREFA B 1 powtórzenie 2 powtórzenie 3 powtórzenie 1 powtórzenie 2 powtórzenie 3 powtórzenie F [N] y x [m] F [N] y x [m] F [N] y x [m] F [N] y x [m] F [N] y x [m] F [N] y x [m] obciążanie obciążanie obciążanie obciążanie obciążanie obciążanie odciążanie odciążanie odciążanie odciążanie odciążanie odciążanie
STREFA C STREFA D 1 powtórzenie 2 powtórzenie 3 powtórzenie 1 powtórzenie 2 powtórzenie 3 powtórzenie F [N] y x [m] F [N] y x [m] F [N] y x [m] F [N] y x [m] F [N] y x [m] F [N] y x [m] obciążanie obciążanie obciążanie obciążanie obciążanie obciążanie odciążanie odciążanie odciążanie odciążanie odciążanie odciążanie 3. Wykresy wraz z analizą regresji
Nazwisko i imię Temat ćwiczenia: DIAGNOSTYKA I NADZOROWANIE SYSTEMÓW WYTWARZANIA S E M E S T R V I I I W Y D Z I A Ł BMiZ K I E R U N E K MiBM Wpływ zużycia ostrza na siły i temperatury skrawania podczas toczenia Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Nazwisko prowadzącego: Ocena: Grupa dziek./labor. 1. Tory pomiarowe Siła skrawania F c Temperatura procesu T 2. Parametry toczenia: n=630 obr/min, f = 0,1 mm/obr, a p = 0,1 mm materiał obrabiany stal 40H materiał ostrza - WC długość wałka L = czas skrawania jednego przejścia: t s = 3. Wyniki badań Lp t s [min] VB c [mm] 1 2 3 4 5 6 7 8 F c [N] wartość średnia T [ o C] wartość średnia
Nazwisko i imię Temat ćwiczenia: DIAGNOSTYKA I NADZOROWANIE SYSTEMÓW WYTWARZANIA S E M E S T R V I I I W Y D Z I A Ł BMiZ Analiza stabilności procesu toczenia K I E R U N E K MiBM Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Nazwisko prowadzącego: Ocena: Grupa dziek./labor. 1. Warunki badań: f= mm/obrót; d= mm; r ε = mm Szerokość warstwy skrawanej dla odwzorowania łukowego: b π a r arccos 1 180 r f arccos 1 8r 2 p 2 [mm] 2. Krzywa workowa 3. Wyniki badań a p [mm] n [obr/min] Stan procesu a p [mm] n [obr/min] Stan procesu
Nazwisko i imię Temat ćwiczenia: DIAGNOSTYKA I NADZOROWANIE SYSTEMÓW WYTWARZANIA S E M E S T R V I I I W Y D Z I A Ł BMiZ K I E R U N E K MiBM Analiza częstotliwościowa procesu frezowania stali zahartowanych Data wykonania ćwiczenia: Data oddania sprawozdania: Nazwisko prowadzącego: Ocena: Grupa dziek./labor. 1. Schemat toru pomiarowego przyspieszeń drgań podczas frezowania 2. Parametry frezowania: n 1 = 900 obr/min, n 2 = 1120 obr/min, n 3 = 1400 obr/min, n 4 = 1800 obr/min, a p1 = 0,2 mm, a p2 = 0,4 mm, a p3 = 0,6 mm, a p4 = 0,8 mm f z = 0,05 mm/ostrze = const, materiał obrabiany stal 55NiCrMoV7-56HRC narzędzie frez monolityczny WC z powłoką TiAlCN 3. Wzory przeliczeniowe: f o częstotliwość od obrotów, f z częstotliwość frezowania f o = n 60 [Hz], f oz = z f o [Hz] 4. Wyniki badań: wartości średniokwaratowe z widma Lp n [obr/min] a p [mm] f z = const f o [Hz] f oz [Hz] 1 900 2 1120 0,4 0,05 3 1400 4 1800 Lp n [obr/min] a p [mm] f z = const f o [Hz] f oz [Hz] 1 0,2 2 0,4 1120 3 0,6 0,05 4 0,8