Wpływ warunków obróbki wibrościernej na kształtowanie struktury geometrycznej powierzchni

Podobne dokumenty
Zastosowanie obróbki wibrościernej do usuwania zadziorów i wygładzania powierzchni tulei wykonanych ze stopu aluminium EN AW-2017A

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Badania usuwania zadziorów metodą obróbki wibrościernej

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

TECHNOLOGIA MASZYN. Wykład dr inż. A. Kampa

MiBM_IMMiS_1/6. Obróbki wykończeniowe. Mechanika i Budowa Maszyn I stopień ogólnoakademicki Niestacjonarne

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

Technologia sprzętu optoelektronicznego. dr inż. Michał Józwik pokój 507a

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

WYGŁADZARKI ODŚRODKOWE seria TE

T E C H N I K I L AS E R OWE W I N Ż Y N I E R I I W Y T W AR Z AN IA

INSTYTUT BUDOWY MASZYN

DOCIERANIE POWIERZCHNI PŁASKICH W OPERACJACH MONTAŻOWYCH

OBLICZANIE NADDATKÓW NA OBRÓBKĘ SKRAWANIEM na podstawie; J.Tymowski Technologia budowy maszyn. mgr inż. Marta Bogdan-Chudy

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

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

Mechanika i Budowa Maszyn II stopień ogólnoakademicki Stacjonarne. Kierunkowy obowiązkowy polski drugi

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ ZIAREN AKTYWNYCH I SIŁ W PROCESIE SZLIFOWANIA

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

The development of the technological process in an integrated computer system CAD / CAM (SerfCAM and MTS) with emphasis on their use and purpose.

Karta (sylabus) przedmiotu

PRZECIĄGACZE.

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

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

Przeznaczone są do końcowej obróbki metali, stopów i materiałów niemetalicznych. W skład past wchodzi:

Technologia elementów optycznych

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

Karta (sylabus) przedmiotu

WPŁYW METODY DOPASOWANIA NA WYNIKI POMIARÓW PIÓRA ŁOPATKI INFLUENCE OF BEST-FIT METHOD ON RESULTS OF COORDINATE MEASUREMENTS OF TURBINE BLADE

W glik spiekany. Aluminium. Stal

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

Kształtki i płyny obróbkowe. Obróbka w luźnym ścierniwie. Udoskonalamy powierzchnię

PORÓWNANIE CECH CHROPOWATOŚCI ŻELIW PO OBRÓBCE TOKARSKIEJ. Streszczenie

Wyznaczenie współczynnika restytucji

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 2

METODYKA OCENY TOPOGRAFII FOLII ŚCIERNYCH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ROZMIESZCZENIA ZIAREN ŚCIERNYCH

Maszyny technologiczne. dr inż. Michał Dolata

5 mm RÓŻNORODNOŚĆ FORM ELEMENTARNYCH FRAGMENTÓW USUNIĘTEGO MATERIAŁU ZAAWANSOWANE METODY BADAŃ MATERIAŁÓW 00:00:00 --:

WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA ROK SZKOLNY 2017/ ) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych

Mgr inż. Marta DROSIŃSKA Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

PORÓWNANIE CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI STALI C45 PO OBRÓBCE MECHANICZNEJ I ELEKTROCHEMICZNEJ

METODY CHEMOMETRYCZNE W IDENTYFIKACJI ŹRÓDEŁ POCHODZENIA

PRZEDMIOTOWY SYSTEM OCENIANIA

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

PORÓWNANIE WPŁYWU GLIKOLU PROPYLENOWEGO PODAWANEGO METODĄ MQL Z EMULGOLEM NA WARSTWĘ WIERZCHNIĄ PODCZAS PROCESU SZLIFOWANIA TYTANU

PL B1. Politechnika Białostocka,Białystok,PL BUP 16/02. Roman Kaczyński,Białystok,PL Marek Jałbrzykowski,Wysokie Mazowieckie,PL

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 7

PROJEKTOWANIE PROCESU TECHNOLOGICZNEGO OBRÓBKI

STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI STOPU PA10 PO NAGNIATANIU TOCZNYM

WPŁYW WYBRANYCH PARAMETRÓW OBRÓBKI ELEKTROEROZYJNEJ NA CECHY POWIERZCHNI OBROBIONEJ

PROBLEMY OCENY TECHNOLOGII DOCIERANIA ELEMENTÓW CERAMICZNYCH

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

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów. Schemat punktowania zadań

Elementy antywibracyjne

WPŁYW MODYFIKACJI ŚCIERNICY NA JAKOŚĆ POWIERZCHNI WALCOWYCH WEWNĘTRZNYCH

Załącznik B ZAŁĄCZNIK. Wyroby/grupy wyrobów oraz procedury oceny zgodności stosowane w badaniach wykonywanych przez laboratorium akredytowane

MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA NAGNIATANIA ZEWNĘTRZNYCH POWIERZCHNI KULISTYCH W SERYJNEJ PRODUKCJI PRZEDMIOTÓW ZE STALI KWASOODPORNEJ

ODPORNOŚĆ KOROZYJNA STALI 316L W PŁYNACH USTROJOWYCH CZŁOWIEKA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH I EKSPLOATACYJNYCH

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

Podstawy Konstrukcji Maszyn. Wykład nr. 2 Obróbka i montaż części maszyn

Wibracyjny młynek kulowy

Analiza kinematyki jednotarczowych docierarek laboratoryjnych

Rysunek Techniczny. Podstawowe definicje

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

Temat: NAROST NA OSTRZU NARZĘDZIA

Efekty mikrowygładzania foliami ściernymi o nieciągłej powierzchni czynnej

8 Narzędzia. Ściernice tarczowe do zdzierania 8/6

Teraz dostępne w 3 ziarnistościach: Dyski Fibrowe 982C i 987C. 3M Cubitron II Perfekcyjnie. zaprojektowane

Wpływ warunków nagniatania tocznego na chropowatość powierzchni stali C45 po cięciu laserem

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

BADANIE PROCESU ROZDRABNIANIA MATERIAŁÓW ZIARNISTYCH 1/8 PROCESY MECHANICZNE I URZĄDZENIA. Ćwiczenie L6

TERMOFORMOWANIE OTWORÓW

ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI

ScrappiX. Urządzenie do wizyjnej kontroli wymiarów oraz kontroli defektów powierzchni

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI

Ćwiczenie 5 POMIARY TWARDOŚCI. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie

CZAS WYKONANIA BUDOWLANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCJI STALOWYCH OBRABIANYCH METODĄ SKRAWANIA A PARAMETRY SKRAWANIA

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Politechnika Politechnika Koszalińska

Obróbka skrawaniem Machining Processes

WIROWYCH. Ćwiczenie: ĆWICZENIE BADANIE PRĄDÓW ZAKŁ AD ELEKTROENERGETYKI. Opracował: mgr inż. Edward SKIEPKO. Warszawa 2000

PL B1. Sposób kątowego wyciskania liniowych wyrobów z materiału plastycznego, zwłaszcza metalu

ANALIZA ROZDRABNIANIA WARSTWOWEGO NA PODSTAWIE EFEKTÓW ROZDRABNIANIA POJEDYNCZYCH ZIAREN

Spis treści. Przedmowa 11

ĆWICZENIE NR Materiały pomocnicze do wykonania zadania

Do najbardziej rozpowszechnionych metod dynamicznych należą:

KONSTRUKCJA HYBRYDOWYCH NARZĘDZI DO OBRÓBKI ELEMENTÓW OPTYCZNYCH. Grzegorz BUDZIK *, Sławomir SOŁTYS

Transkrypt:

SPADŁO Sławomir 1 BAŃKOWSKI Damian 2 KRAJCARZ Daniel 3 MŁYNARCZYK Piotr 4 Wpływ warunków obróbki wibrościernej na kształtowanie struktury geometrycznej powierzchni WSTĘP Obróbka wibracyjna, w rozumieniu technicznym, stanowi proces oparty na chemiczno mechanicznej obróbce wykończeniowej powierzchni [11] z zastosowaniem, jako medium obróbczego kształtek ściernych lub polerujących. Obróbka ta nazywana również wibrościerną, bądź wygładzaniem w pojemnikach, natomiast w nomenklaturze angielskiej stosowane są określenia takie jak rotofinish lub tumbling. W opisywanej metodzie media obróbcze i przedmioty obrabiane wprawiane są w ruch względny w pojemniku roboczym urządzenia. W obróbce stosuje się płyny technologiczne wspomagające proces wygładzania w postaci chemii obróbczej rozcieńczonej z demineralizowaną wodą lub innymi środkami technologicznymi zapewniają wymaganą jakość obrabianej powierzchni [2]. Od charakterystyki kształtek (wymiary, geometria, rodzaj spoiwa) zależy intensywność obróbki powierzchniowej obrabianego elementu, struktura geometryczna powierzchni. Jednym z czynników wpływających na intensywność procesu obróbki są oddziaływania mechaniczne występujące pomiędzy elementami wsadu. W wyniku zmiany częstotliwości wymuszeń zasobnik wygładzarki możliwa jest zmiana wartość sił oddziaływań kształtek ściernych z powierzchnią obrabianego elementu. Zasadę pracy urządzenia do obróbki wibrościernej przedstawiono na rys. 1. Procesy obróbki ścierniwem luźnym mogą być prowadzone na obrabiarkach o różnych odmianach kinematycznych np. obróbka wibrościerna (określana jest również, jako obróbka wibracyjna), bębnowanie, obróbka na wygładzarkach planetarnych, bębnowanie itp.. Z uwagi na zastosowania nowych rodzajów mediów ściernych, substancji chemicznych wspomagających procesy obróbki oraz modyfikacje konstrukcyjne i sposoby sterowania współczesnych obrabiarek, obróbka kształtkami luźnymi jest efektywną metoda wygładzania powierzchni i usuwania zadziorów w produkcji wielkoseryjnej i masowej. Rys. 1. Schemat przebiegu procesu obróbki ścierniwem luźnymi: 1) kształtki ścierne, 2) przedmioty obrabiane, v m - kierunek przemieszczania ładunku [2]. 1 Kielce University of Technology, Kielce, Poland, EU, sspadlo@tu.kielce.pl 2 Kielce University of Technology, Kielce, Poland, EU, damianbankowski1@gmail.com 3 Kielce University of Technology, Kielce, Poland, EU, d.krajcarz@wp.pl 4 Kielce University of Technology, Kielce, Poland, EU, mlynarczyk.peter@gmail.com 9866

Znaczna liczba czynników wpływających na proces wielość mediów obróbczych oferowanych na rynku oraz brak szczegółowych ich charakterystyk sprawiają, że dobór warunków obróbki, w celu uzyskania założonych wskaźników technologicznych, nastręcza w warunkach przemysłowych dużo problemów. 1 ZASTOSOWANIE OBRÓBKI W WIBRUJĄCYCH POJEMNIKACH Opisywany rodzaj obróbki znajduje szerokie zastosowanie w jubilerstwie do polerowania biżuterii metalowej, do wybłyszczania elementów z tworzyw sztucznych, naturalnych kości i kamieni szlachetnych oraz procesach gratowania i odtłuszczania [4]. W odróżnieniu od obróbki powierzchni elementów o dużych wymiarach, dla których oferowana jest znaczna liczba sposobów obróbki wykończeniowej i obrabiarek dedykowanych do tego celu, obróbka ścierna (wygładzanie, wybłyszczanie, usuwanie zadziorów) elementów o niewielkich wymiarach w dalszym ciągu nastręcza wiele problemów, zwłaszcza w przypadku drobnych elementów typu płaszcze oraz rdzenie pocisków, łuski, drobne elementów zapalników itp. [9]. W produkcji masowej, poza poprawianiem cech struktury geometrycznej powierzchni, zaokrąglaniem krawędzi, usuwaniem wypływek lub warstw tlenkowych często istotnym elementem jest poprawienie estetyki wyrobu poprzez wybłyszczenie jego powierzchni [5]. Właściwości eksploatacyjne elementów maszyn i urządzeń takie jak: odporności na ścieranie, przydatności do przenoszenia obciążeń stałych lub zmiennych, odporności na korozje [1, 10] zależą od stanu technologicznej warstwy wierzchniej wyrobu w tym od cech struktury geometrycznej powierzchni. Chropowatość powierzchni ma ponadto istotny wpływ na opory przepływu, co jest bardzo ważnym czynnikiem wszędzie tam, gdzie należy zapewnić ruch cieczy względem powierzchni ciał stałych [1]. Zwiększenie chropowatości może spowodować zmianę charakteru przepływu z laminarnego na turbulentny. 1.1 Odmiany obróbki wibracyjnej Proces obróbki ścierniwem luźnym może być prowadzony na sucho, z użyciem past ściernych i odpowiedniego nośnika (mielone kaczany kukurydzy lub łupiny orzecha włoskiego). Możemy również wyróżnić procesy przeprowadzane na mokro najczęściej z dodatkiem płynu wspomagającego lub wodnej zawiesiny ścierniwa z użyciem kształtek ściernych o spoiwie żywicznym lub ceramicznym, kształtek albo śrutu ze stali nierdzewnej, kwasoodpornej lub kulek szklanych. Proces obróbki realizowany jest na sucho lub na mokro przez umieszczenie przedmiotów w zbiorniku urządzenia obróbczego wraz z odpowiednim medium ściernym [9,11]. Czas obróbki waha się od kilkunastu minut (np. przedmioty jubilerskie wykonane ze srebra obrabiane w wygładzarkach bezwładnościowych) do kilku tygodni (kamienie szlachetne w wygładzarkach wibracyjnych) i zależy od stosowanej metody obróbki, materiału ściernego w tym stopnia jego intensywności (agresywności) oraz rodzaju obrabianych przedmiotów [3]. 1.2 Kryteria doboru kształtek Odpowiedni przebieg procesu oraz uzyskanie pożądanych efektów technologicznych związane jest z prawidłowym doborem warunków procesu w tym właściwego doboru kształtek, które w zależności od potrzeb mogą być szlifujące, polerujące, umacniające lub powodujące zwiększenie chropowatości zwiększenia powierzchni właściwej np. w celu zwiększenia przyczepności nanoszonych powłok malarskich. Należy pamiętać, aby kształtki były na tyle duże by nie zakleszczały się w małych otworach obrabianych części. Dokonując wyboru wymiarów i geometrii kształtek należy uwzględnić powierzchnie, w których żądamy, aby przedmiot został obrobiony przy zachowaniu warunku uniemożliwiającego blokowanie się kształtek. Ważnym czynnikiem determinującym dobór kształtek jest zakładany efekt końcowy obróbki, stąd konieczne jest staranny dobór właściwości. Realizowane to jest poprzez dobór agresywności kształtek ściernych tj. procentowego stopnia upakowania materiału ściernego w osnowie żywicznej, ceramicznej i innych. Kształtki ścierne ceramiczne są znacznie agresywniejsze od kształtek ściernych plastycznych, ale powodują powstawanie dużych 9867

ilości produktów ich zużycia (mułu) powstających wyniku ścierania się kształtek ceramicznych oraz obrabianych elementów. Analizując ofertę rynkowa różnych producentów kształtek ściernych możemy spotkać wiele rodzajów kształtek o podobnych właściwościach różniących się niekiedy kolorem. Zastosowane przy produkcji barwniki służą do umożliwiania odróżnienia stopnia agresywności np.: kolor żółty oraz biały - kształtki bardzo delikatne (polerskie), stosuje się je do obróbki wykończeniowej wybłyszczania powierzchni, kolor czerwony i niebieski kształtki o średniej agresywności, do obróbki wstępno wykończeniowej, kolor ceglasty kształtki bardzo agresywne, stosuje się je do obróbki wstępnej zgrubnej [6]. 1.3 Warunki prowadzenia procesu: media ścierne (kształtki szlifujące lub polerujące), płyny obróbkowe, wspomagające, pasty, czas trwania obróbki, częstotliwość pracy urządzenia, rodzaj granulatu suszącego, proporcja mediów obróbczych i przedmiotów obrabianych, czas i sposób separacji (oddzielenie mediów od przedmiotów obrabianych) [11]. 2 BADANIA PROCESU OBRÓBKI WIBROŚCIERNEJ 2.1 Budowa urządzenia technologicznego Na rysunku 2 przedstawiono schemat wygładzarki wibracyjnej firmy RollWasch stanowiącej wyposażenie Zakładu Materiałoznawstwa i Technologii Amunicji Wydziału Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej. Rys. 2. Model 3D wygładzarki wibracyjnej RollWasch SuperMinor SMR-D25 ze schematycznym zaznaczeniem trajektorii ruchu wsadu. Główne elementy urządzenia stanowią: zbiornik na media ścierne, wzbudnik drgań (wibrator), podstawa maszyny, falownik. W zależności od potrzeb możemy zmienić częstotliwość drań zasobnika obrabiarki w sposób bezstopniowy za pomocą falownika oraz w sposób stopniowy poprzez zmianę położenia niewyrównoważonych mas wzbudnika drgań, które zamocowane są do wału silnika wibracyjnego za pomocą wpustu pryzmatycznego. Zmieniać możemy położnie mas zarówno po jednej jak i obu stronach wału silnika. Urządzenie posiada otwór wyładunkowy umożliwiający opróżnienie zbiornika. 9868

2.2 Warunki badań Parametry przyjęte do badań: częstotliwość pracy urządzenia 2500 Hz proporcja mediów do przedmiotów obrabianych 40:1 ilość kształtek CB 0815 VH 20 kg ilość płynu obróbkowego 250 ml woda zdemineralizowana czas trwania obróbki 20 120 minut (co 20 min) 2.3 Wyniki badań i ich analiza Jednym z elementów przeprowadzonych badań była analiza porównawcza technologii wygładzania wibracyjnego z metodami ręcznymi. W ujęciu technicznym sprowadza się ona przede wszystkim do porównania wyników obróbki uzyskanych wyżej wymienionymi sposobami. Analizie poddane będzie obróbka wibrościerna, jako obróbka powierzchniowa połączona z gratowaniem zadziorów. Przedmiotem badań doświadczalnych były próbki w postaci pierścienia wykonane ze stali C45 o wymiarach podanych na rysunku 3. Rys. 3 Kształt i wymiary próbek użytych do badań, materiał stal C45. Próbki zostały przygotowane w wyniku obróbki plastycznej na wykrojnikach. Próbki w formie podkładek stanowią tzw. normalia w ocenianej partii wyrobów były to handlowe podkładki hutnicze, nie posiadające warstwy zabezpieczającej przed korozją. Próbki zostały podzielone na partie po 5 sztuk każda. Dokonano ważenia próbek, aby móc określić ubytek masowy w procesie obróbki na podstawie masy przed oraz po poszczególnych etapach procesu. Badania zostały przeprowadzone na urządzeniu do obróbki wibrościernej SuperMinor SMR-D25. Przeprowadzono eksperyment jednoczynnikowy. Polegał on na ocenie ubytku masy próbek w funkcji czasu obróbki, wykonano 6 pomiarów, w zakresie od 20 min do 120 min z krokiem czasowym 20 min. Wyniki przeprowadzonych badań zestawiono w tabeli 1. Tab. 1 Ubytek masy próbek, prędkość obróbki w funkcji czasu obróbki Ubytek Nr partii Czas obróbki, min Masa partii przed obróbką, g Masa partii po obróbce, g masy, mg, Wydajność objętościowa m/t, mg/godz. Wydajność masowa V/t, mm 3 /godz. 1 20 42,3962 42,3716 24,6 0,58 73,8 9,40 2 40 43,1281 43,0969 31,2 0,72 46,8 5,96 3 60 42,7815 42,7381 43,4 1,01 43,4 5,53 4 80 42,9303 42,8739 56,4 1,31 42,3 5,39 5 100 43,2907 43,2214 69,3 1,60 41,6 5,30 6 120 43,0244 42,9420 82,4 1,92 41,2 5,25 9869

Ubytek masy w, mg Analizując wyniki pomiarów zestawionych tabeli 1 można zauważyć, iż masa próbek maleje funkcji czasu. W przypadku badanej pierwszej partii 5 elementów ubytek masy po 20 minutach obróbki wynosił 24,6 mg w stosunku do próbek przed obróbką, natomiast w przypadku czasu obróbki wynoszącej 120 minut ubytek jest już ponad trzykrotnie większy i wynosi 82,4 mg. Dodatkowo określono procentowy ubytek masy próbek. Wtedy odpowiednio dla czasu obróbki równemu 20 minut masa zmalała o 0,58, natomiast dla 120 minut 1,92. Na podstawie uzyskanych wyników badań określono wydajność masową procesu można zaobserwować, że w pierwszych 20 minutach trwania procesu wartość opisywanego parametru wynosi 73,8 mg/godz. Jest to wartość około dwukrotnie większa niż dla dalszych przedziałów czasów trwania procesu. Analogicznie przedstawia się wydajność objętościowa obróbki (zdefiniowana jako prędkość ubytku objętości V/t) która wynosi dla 20 minut 9,40 mm 3 /h., dla dalszych czasów oscyluje w granicach 5,5 mm 3 /h. Szczegółowa analiza uzyskanych wyników badań wskazuje, że wysoka wydajność objętościowa, w początkowej fazie obróbki uzasadniona jest dużą intensywność usuwanych ostrych krawędzi, zadziorów. Ustabilizowanie się wartości prędkości obróbki w funkcji czasu wskazuje na ustabilizowanie się procesu charakterystyczne dla równomiernego ubytku materiału z powierzchni obrabianych elementów. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80 100 120 Rys.4. Zależność ubytku masy w funkcji czasu Dla zilustrowania wyników badań zmiany masy partii próbek przedstawiono w formie wykresu rys. 1. Analiza wykresu wskazuje, że zależność ubytku masy próbek, po ustabilizowaniu się procesu (około 20 min), ma charakter liniowy w funkcji czasu. W celu określenia ubytku masy pojedynczych próbek odpowiednie wyniki uzyskane w tabeli 1 należy podzielić przez ilość próbek w badanej partii (w naszym przypadku 5). Określono również zmiany ubytku masy pomiędzy kolejnymi etapami trwania obróbki. Tab. 2 Ubytek masowy pojedynczych próbek oraz ubytek masowy pomiędzy kolejnymi etapami procesu. Nr próbki Czas obróbki, min Czas obróbki, min Ubytek masy, mg Ubytek masy w stosunku do próbki poprzedniej, mg 1 20 4,92 4,92 2 40 6,24 1,32 3 60 8,68 2,44 4 80 11,28 2,60 5 100 13,86 2,58 6 120 16,48 2,62 9870

Analizując wyniki zauważamy, że największy ubytek masy następuje w czasie pierwszych 20 minut trwanie procesu, wyniósł on 4,92 mg. Dla kolejnego okresu od 20 do 40 minuty różnica mas przed i po obróbce okazała się blisko czterokrotnie mniejsza niż dla pierwszego okresu. Kolejnie okresy charakteryzują się już prawie liniową zależności ubytku masy w stosunku do poprzedzającego okresu i wynoszą około 2,5 mg. Potwierdza to hipotezę, iż w pierwszym etapie trwania obróbki usuwanych jest najwięcej, relatywnie łatwych do usunięcia, ostrych krawędzi, zadziorów. Dla pełniejszego zobrazowanie danych zgromadzonych w tabeli 2 sporządzono wykresy rys. 5 a przedstawia ubytek masy pojedynczych próbek, w poszczególnych etapach czasowych procesu, w stosunku poprzednich etapów trwania obróbki rys. 5.b wydajność masową procesu w funkcji czasu. Można na nim zaobserwować spadek ubytku masy próbki nr 2 obrabianej w czasie 40 minut w stosunku do próbki nr 1 obrabianej tylko 20 minut. Natomiast kolejne próbki 3-6 charakteryzują się stałym liniowym, w funkcji czasu obróbki, ubytkiem masy próbek. Rys.5. a) Ubytek masowy pomiędzy kolejnymi próbkami, b) wydajność masowa procesu w funkcji czasu Otrzymane wyniki badań chropowatości powierzchni dla próbek poddanych różnym czasom obróbce pozwoliły na sporządzenie wykresu rys 6. Wykres ten ilustruje graficznie wartości parametru Ra chropowatości w funkcji czasu trwania obróbki. Wyniki badań aproksymowano linią trendu typu wykładniczego, która najlepiej przybliża zależność zmian chropowatość powierzchni w funkcji czasu trwania procesu wygładzania. Rys. 6 Zależność chropowatości powierzchni Ra w funkcji czasu trwania obróbki. 9871

3 STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI Badania zarysu topografii 3D powierzchni próbek wykonano na profilometrze optycznym Talysur CCI Lite - Tayor Hobson. Powierzchnia pomiar dyskretyzowana została 1024x1024 punktami pomiarowymi, rozdzielczość w osi X-Y układu pomiarowego przy zastosowanym obiektywie 50 krotnego powiększenia wynosi 0,33µm. Przykładowe profilogramy powierzchni obrobionych przedstawiona na rys. 7, w wyniku ich analizy możemy stwierdzić że na powierzchni badanych przedmiotów widoczne są nieregularnie rozmieszczone rysy zorientowane w zupełnie przypadkowych kierunkach jest to typowa struktura geometryczna powierzchni niezdeterminowana. Na powierzchni próbek można zaobserwować nieuzbrojonym okiem lub z wykorzystaniem makroskopu głębsze, nieusunięte w procesie wygładzania rysy. Są to przypadkowo powstałe wady powierzchniowe trudne do usunięcia w procesie obróbki wykończeniowej. Dlatego ważne jest zapewnienie odpowiedniej jakości materiałów wyjściowych jak również odpowiedniej kultury poprzedzających etapów wytwarzania. Rys. 7. Struktura geometryczna powierzchni 3D elementów a) przed obróbką wibrościerną. b) po 120 minutach wygładzania z zastosowaniem obróbki wibrościernej Analiza profilografów 3D powierzchni podkładek obrabianych w wygładzarce wibrosciernej pozwala stwierdzić, iż w wyniku obróbki próbek przez 120 minut otrzymano chropowatość powierzchni zdefiniowana parametrem Sa na poziomie wynoszącą 0,4172 µm. Chropowatość wyjściowa wynosiła 0,9454 µm. W wyniku obróbki nastąpiło zmniejszenie, w opisywanych powyżej warunkach obróbki, maksymalnej wysokość chropowatości powierzchni (Sz) z 13,3989 µm do 7,5697 µm. Uzyskany w wyniku przeprowadzonej analizy topografii powierzchni 3D, we współrzędnych biegunowych, wskazuje na bardziej równomierny przebieg opisywanej zależności chropowatości w funkcji kierunku jej badań w stosunku do powierzchni próbek przed obróbką wibrościerną. 4 OSZACOWANIE KOSZTÓW WYGŁADZANIA W produkcji seryjnej wiele operacji technologicznych wykonywane jest z zastosowaniem procesów obróbki plastycznej z wykorzystaniem oprzyrządowania technologicznego w postaci wykrojników, tłoczników. Jednym z przykładów prostego wyrobu wykonywanego metoda obróbki plastycznej mogą być packi murarskie, które wykonywane są metodą wykrawania na prasach. W wyniku procesu wykrawania na krawędziach przedmiotu powstają zadziory kłopotliwe do usunięcia metodami ręcznymi. 9872

Założonym celem obróbki jest uzyskanie powierzchni wybłyszczonej o chropowatość (Ra = 0,50 0,60 µm), oraz usunięcie ostrych zadziorów i zaokrąglenie krawędzi. Przykładowa analiza ekonomiczna procesu została przeprowadzona dla pacek trójkątnych wykonanych ze stali nierdzewnej. W celu wyznaczenia kosztu obróbki opisywanych przedmiotów uwzględniono czynniki stałe oraz zmienne procesu, są to dane dotyczące wygładzania wibracyjnego oraz alternatywnie prowadzonej obróbki metodami ręcznymi. Na rysunku 8 przedstawiono graficznie porównanie kosztów maszynogodziny i kosztów jednostkowych wykonania packi murarskiej. Rys. 8. Porównanie kosztów maszynogodziny i kosztów jednostkowych wykonania packi murarskiej. Analizując przedstawione wykresy możemy stwierdzić, iż koszty maszynogodziny wykonywania pacek murarskich są zbliżone w przypadku korzystania z obróbki wibrościernej jak i tradycyjnymi metodami ręcznymi. Jednak rozważając koszty jednostkowe zauważalna jest przewaga pięciokrotnie korzystniejszego użycia metody wibracyjnej w celu obróbki wykończeniowej powierzchni w odniesieniu do standardowo prowadzonych procesów z użyciem narzędzi ręcznych lub elektronarzędzi, pilników, taśm oraz past polerskich. WNIOSKI Obróbka wibrościerna z uwagi na zastosowanie relatywnie prostych urządzeń technologicznych może stanowić ważna metodę nadawania pożądanych cech struktury geometrycznej powierzchni w obróbce wykończeniowej elementów zwłaszcza w produkcji wielkoseryjnej lub masowej. Obróbka wibracyjna jest doskonałym procesem do obróbki wykończeniowej prostych jak i bardziej skomplikowanych elementów. Umożliwia usunięcie zadziorów powstałych w procesie cięcia, tłoczenia, wypływek powstałych w procesach odlewniczych, ale również mikro nierówności, zarysowań, śladów korozji oraz warstw tlenków. Metoda obróbki wibrościernej jest metodą efektywną i może w pełni zastąpić obróbkę prowadzoną metodami konwencjonalnymi za pomocą pilników, taśm polerskich i polerowania. W przypadku większych wymagań stawianym powierzchniom należy zastosować dłuższe czasy oddziaływania wibracyjnego kształtek ściernych na obrabiane elementy lub zastosowanie kształtek polerujących. Analizując przedstawiony przykład obróbki wykończeniowej powierzchni trójkątnych pacek murarskich można jednoznacznie stwierdzić, iż obróbka wibracyjna jest metodą bardziej korzystną z ekonomicznego punktu widzenia niż obróbka metodami ręcznymi. Największe ubytki masowe mają miejsce w pierwszych minutach trwania procesu. 9873

W celu uzyskania elementów o wysokich własnościach powierzchni należy tak zaplanować obróbkę, by w pierwszym etapie nastąpiło usunięcie zadziorów, śladów korozji oraz twardych warstw tlenków. W tym etapie konieczne jest stosowanie niekiedy płynów wspomagających proces. Natomiast druga etap obróbki polega na wybłyszczeniu powierzchni przy użyciu kształtek polerujących. Streszczenie W artykule porównano wpływ czasu obróbki wibracyjnej drobnych elementów typu podkładki na strukturę geometryczna powierzchni. Analizie poddano próbki znajdujące się w wibrującym pojemniku przez 20, 40, 60, 80, 100 i 120 minut odnosząc zgromadzone dane chropowatości powierzchni 2D do detali w stanie wyjściowym, tj. bez obróbki. Zbadano jak zmieniają się ubytki masowe wraz ze wzrostem trwania procesu. Sporządzono wykres zależności Ra- średniej chropowatości powierzchni w funkcji trwania obróbki wibrościernej. Praca miała również na celu ukazanie ekonomicznego aspektu zastosowania obróbki wibrościernej na przykładzie pacek murarskich. Porównano koszty procesów wygładzania ścierniwem luźnym w wibrujących pojemnikach w odniesieniu do analogicznych procesów wykonywanych metodami ręcznymi. Porównano stan struktury geometrycznej powierzchni w zakresie jej podstawowych parametrów, określono warunki prowadzenia procesu w celu nadania powierzchni obrabianej refleksyjności. Dokonano porównania czasów i kosztów jednostkowych dla obu sposobów wygładzania porównanie Influence of machining conditions of vibro-abrasive process on the formation of the surface layer properties. Abstract The article compares the effect of the processing time of vibration of small parts washer type on the geometrical structure of the surface. The samples were analyzed in a vibrating container through 20, 40, 60, 80, 100 and 120 minutes by referring the data collected 2D surface roughness parts in the initial state, ie. without treatment. Considered as mass loss change with the increase of the process. Plotted according to the average surface roughness Ra-function vibro-abrasive treatment period. Work was also to show the economic aspect of the use of vibro-abrasive machining for example trowel. We compared the costs of smoothing abrasive processes vibrating loose in containers with respect to analogous processes performed by hand. We compared the state of the geometrical structure of the surface in terms of its basic parameters specified process conditions in order to give the work surface reflectivity. A comparison was made of the times and unit costs for both ways of smoothing. BIBLIOGRAFIA 1. Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni, Wyd. WNT, Warszawa. 2. Filipowski R., Marcinak M.: Techniki obróbki mechanicznej i erozyjnej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000 3. Górski E.: Obróbka Gładkościowa, Wyd. WNT, Warszawa 1963 4. Harasymowicz J., Wanatuch E.: Obróbka Gładkościowa. Wydawnictwa Politechniki Krakowskiej, Kraków 1994 5. Janecki D., Stępień K., Adamczak S., Problems of measurement of barrel- and saddle-shaped elements using the radial method; Measurement; 2010, Vol. 43/5, pp. 659-663 6. Materiały informacyjno- techniczne Firmy Rosler 7. Nowicki B., Pierzynowski R., Spadło: The superficial layer of parts machined by brush electro discharge mechanical machining (BEDMM); Proceedings of the Part B-Journal of Engineering Manufacture; 2004, Vol. 218 part B, 9-15 8. Miko E: Verification of the model of roughness formation on obliquely turned surfaces; Strojniski Vestnik-Journal of Mechanical Engineering; 2000, No 51(2000)1, pp. 50-61 9. Spadło S. Dudek D., Młynarczyk P.: Badania wygładzania wibrościernego powierzchni tulei mosiężnych, IZTW, Kraków 2012. s. 285-293 9874

10. Spadło S. Pierzynowski R., Nowicki B., The superficial layer of parts machined by brush electro discharge mechanical machining (BEDMM);; Proceedings of the Part B-Journal of Engineering Manufacture; 2004, Vol. 218 part B, 9-15 11. Spadło S., Pierzynowski R.,: Zastosowanie obróbki wibrościernej do polerowania powierzchni elementów amunicji. Machine Engineering Vol. 12 No 1, Electrical Machining Technology. Copyright Wydawnictwo Wrocławskiej Rady FSNT NOT Wrocław 2009. pp. 70-77 12. Starosta R.: Obróbka powierzchniowa, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia 2008 9875