Wydział: BMiZ Studium: stacjonarne I stopnia Semestr: 3 Kierunek: MiBM Rok akad.:2016/17 Liczba godzin - 15 I N Ż Y N I E RI A W Y TW AR Z A N I A I O b r ó b k a s k r a w a n i e m L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S ) Prowadzący: dr inż. Damian Przestacki pok. 620 tel. 66 52 780 e-mail: damian.przestacki@put.poznan.pl mgr inż. Tadeusz Chwalczuk pok. 620, tel. 66 52 780 e-mail: tadeusz.chwalczuk@put.poznan.pl mgr inż. Piotr Kieruj pok. 605, tel. 66 52 723 e-mail: piotr.a.kieruj@doctorate.put.poznan.pl Konspekt: www.zos.mt.put.poznan.pl (materiały do pobrania) T E M A T Y Ć W I C Z E Ń 1. Budowa i geometria ostrzy skrawających. Materiały narzędziowe. 2. Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki. 3. Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających. 4. Analiza wpływu parametrów skrawania na siłę i temperaturę skrawania. 5. Badanie i analiza siły posuwowej i momentu skrawania przy wierceniu wiertłem krętym. LITERATURA 1. Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni. Zarysy kształtu, falistości i chropowatości. WNT, Warszawa 2008. 2. Cichosz P.: Narzędzia skrawające. WNT Warszawa 2006. 3. Filipowski R., Marciniak M.: Techniki obróbki mechanicznej i erozyjnej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000. 4. Grzesik W. Podstawy skrawania materiałów metalowych. WNT - Warszawa 2011. 5. Kawalec M., Kodym J., Jankowiak M.: Laboratorium z podstaw skrawania.wpp 1984. 6. Miernik M.: Skrawalność metali. Metody określania i prognozowania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskie. Wrocław 2006 7. Olszak W.: Obróbka skrawaniem. WNT Warszawa 2008 8. Praca zbiorowa pod red. P. Cichosza: Techniki wytwarzania, obróbka ubytkowa, laboratorium. Oficyna wyd. Pol. Wrocławskiej, Wrocław 2002 9. Wieczorowski M., Cellary A., Chajda J.: Przewodnik po pomiarach nierówności powierzchni czyli o chropowatości i nie tylko. Politechnika Poznańska,, Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, Poznań 2003. 10. PN-EN ISO 4287:1999 Specyfikacje geometrii wyrobów Struktura geometryczna powierzchnii: metoda profilowa Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchnii. 11. PN-ISO 3002-1+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.
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 kierownikiem laboratorium. 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: znajomości podstaw teoretycznych ćwiczenia, wykonania ćwiczenia, opracowania i złożenia na następnych zajęciach protokołu z ćwiczenia, uzyskania pozytywnej oceny z podstaw teoretycznych oraz opracowanego protokołu. 8. Ćwiczenie zostaje niezaliczone w przypadku: nieobecności na ćwiczeniu lub przerwaniu ćwiczenia, nieprzygotowania się do ćwiczenia, wykonania ćwiczenia niezgodnie z uwagami prowadzących, niewłaściwego opracowania protokołu, 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 teoretyczne 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.
Ćwiczenie 1 Budowa i geometria ostrzy skrawających. Materiały narzędziowe. I. Zagadnienia do przygotowania 1. Budowa narzędzi jednolitych i składanych. 2. Części składowe narzędzi; identyfikacja części roboczej, chwytowej i łączącej. 3. Identyfikacja powierzchni natarcia i przyłożenia, krawędzi skrawających, naroża. 4. Geometria ostrza noża tokarskiego. 5. Materiały narzędziowe - skład, właściwości, zakresy stosowania (stal szybkotnąca, węgliki spiekane, cermetale, ceramika, materiały supertwarde - CBN, PKD i MKD, materiały ścierne). II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznanie się z ogólną budową narzędzi skrawających o określonej i nieokreślonej geometrii. 2. Opisanie roboczych części wskazanych narzędzi. 3. Zapoznanie się z nowoczesnymi materiałami narzędziowymi i ich własnościami. 4. Zapoznanie się ze sposobem oznaczania materiałów narzędziowych. 5. Przeanalizowanie różnych rozwiązań wymiennych płytek skrawających. III. Sprawozdanie 1. Naszkicować wskazane narzędzia przeprowadzić analizę geometrii ich ostrzy, ocenić rodzaj i wielkość ziarna ściernego. 2. Opisać i usystematyzować poznane materiały narzędziowe pod względem ich właściwości (twardość, max. temperatura skrawania, wytrzymałość, udarność, zakresy stosowanych parametrów skrawania). 3. Opracować wnioski. Ćwiczenie 2 Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki. I. Zagadnienia do przygotowania 1. Definicja i budowa warstwy wierzchniej (WW). 2. Geometryczne parametry oceny WW. 3. Fizyko-chemiczne parametry oceny WW. 4. Definicje trzech podstawowych parametrów chropowatości powierzchni Ra, Rz, Rt. 5. Rodzaje odwzorowania ostrza w materiale przy obróbce jednoostrzowymi narzędziami punktowymi i obliczanie chropowatości teoretycznej. 6. Sposób wyznaczania i interpretacja krzywej udziału materiału profilu chropowatości (krzywa nośności). Interpretacja długości materiałowej. 7. Wpływ technologicznych parametrów skrawania (f, v c ) i geometrii ostrza (r, к r ') na chropowatość powierzchni. II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznanie się z cechami użytkowymi warstwy wierzchniej i jej budową. 2. Zidentyfikowanie sposoby skrawania dla badanych powierzchni (obróbka wiórowa, ścierna i erozyjna). 3. Narysowanie struktury geometrycznej śladów obróbkowych badanych powierzchni. 4. Wykonanie pomiarów wartości zastosowanego posuwu na ostrze. 5. Wyznaczenie parametru Rz chropowatości dla badanych powierzchni. 6. Wyznaczenie krzywych udziału materiału profilu chropowatości badanych powierzchni. III. Sprawozdanie 1. Narysować strukturę geometryczną śladów obróbkowych z podaniem wartości posuwu. 2. Porównać parametry Ra i Rz dla badanych powierzchni. 3. Wykonać wykresy krzywych udziału materiału profilu chropowatości. 4. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników. Opracować wnioski.
I. Zagadnienia do przygotowania Ćwiczenie 3 Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających. 1. Przyczyny, postacie i objawy zużycia ostrzy skrawających. 2. Sposób oceny zużycia ostrzy. Geometryczne wskaźniki zużycia (przedstawienie graficzne). 3. Różnica pomiędzy zużyciem a stępieniem ostrza (zużyciem dopuszczalnym). Kryteria stępienia ostrza. 4. Typowy przebieg zużycia ściernego z=f(t) oraz krzywa intensywności zużycia f(t) dt 5. Trwałość ostrza i sposób jej wyrażania. Zależność ilościowa między trwałością a prędkością skrawania (funkcja Taylora). 6. Wpływ parametrów skrawania i rodzaju materiału narzędziowego na trwałość ostrza. II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznanie się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Wykonanie badania wpływu czasu skrawania (t s ) na zużycie ostrza (VB c ). 3. Dokonanie oceny objawów zużycia oraz pomiarów poszczególnych wielkości geometrycznych zużycia ciągłego po każdym przejściu. 4. Powtórzenie badania dla innych materiałów narzędziowych. III. Sprawozdanie 1. Zamieścić zestawienie wyników pomiarów VB c wraz z objawami zużycia ostrzy po poszczególnych przejściach. 2. Narysować zestawienie objawów zużycia ciągłego wraz z jego geometrycznymi wielkościami. 3. Przedstawić charakterystykę właściwości materiałów narzędziowych zastosowanych w ćwiczeniu. 4. Narysować wykresy VB=f(t s ) dla różnych materiałów ostrza. 5. Wykonać obliczenia funkcji regresji VB=f(t s ). Dla podanego przez prowadzącego kryterium stępienia VB max obliczyć przewidywane okresy trwałości ostrzy T. 6. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników. 7. Opracować wnioski. Ćwiczenie 4 Analiza wpływu parametrów skrawania na siłę i tempreturę skrawania I. Zagadnienia do przygotowania 1. Skrawalność materiałów i jej wskaźniki. 2. Rozkład składowych siły całkowitej przy toczeniu. 3. Wielkości charakteryzujące zmienność sił w czasie skrawania. 4. Wpływ różnych czynników na składowe siły całkowitej i temperaturę przy toczeniu (materiał obrabiany, geometria narzędzia, parametry skrawania...). 5. Sposoby pomiaru sił i temperatur. 6. Budowa i zasada działania tensometrycznego siłomierza tokarskiego. II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznanie się z obsługą tokarki oraz układem do pomiaru siły skrawania F c i temperatury. 2. Przeprowadzenie pomiarów siły skrawania F c i temperatury dla podanego zestawu materiałów i zmiennej prędkości skrawania v c (określić zakres występowania narostu). 3. Przeprowadzenie pomiarów siły skrawania F c i temperatury dla podanego zestawu materiałów i zmiennego posuwu f III. Sprawozdanie 1. Zamieścić zestawienie wyników pomiarów siły i temperatury skrawania. Przedstawić cel i metodykę pomiarów. 2. Narysować schemat blokowy torów pomiarowych siły skrawania F c i temperatury. 3. Dla otrzymanych wyników badań sporządzić wykresy: F c =f(v c ) i F c =f(f ) oraz =f(v c ) i =f(f ). Dla funkcji F c =f(f ), =f(v c ) i =f(f ) przedstawić modele równiania regrasji w postaci: F c = C c f u c, = C f u oraz s F c = C v c. Dla każdej z funkcji regresji podać współczynniki korelacji. 4. Przeprowadzić analizę wyników pomiarów. Porównać skrawalność badanych materiałów ze względu na wyznaczone wskaźniki. 5. Opracować wnioski.
I. Zagadnienia do przygotowania Ćwiczenie 5 Badanie i analiza siły posuwowej F f i momentu skrawania M c przy wierceniu wiertłem krętym 1. Budowa wiertła krętego. 2. Metody pomiaru i rejestracji sił skrawania. 3. Cel i sposób wzorcowania siłomierzy. 4. Rozkład składowych siły całkowitej podczas wiercenia wiertłem krętym. 5. Wpływ parametrów skrawania i geometrii ostrza na składowe siły całkowitej. II. Przebieg ćwiczenia 1. Zapoznanie się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Wykonanie pomiarów siły posuwowej F f i momentu M c podczas kolejnych faz wiercenia próbki o specjalnym kształcie: a) faza 1 - F f kr ; M ckr b) faza 2 - F f kr + F f pkr ; M ckr + M cpkr c) faza 3 - F f = F f kr + F f pkr + F f ś ; M ckr + M cpkr + M cś = M c 3. Wykonanie pomiarów siły posuwowej F f i momentu M c podczas wiercenia wiertłem z korekcją ścina wierzchołka. 4. Przeprowadzić pomiary wpływu posuwu na siłę F f i moment M c przy wierceniu klasycznym wiertłem oraz wiertłem z korekcją ścina. III. Sprawozdanie 1. Narysować schemat toru pomiarowego siły posuwowej F f i momentu M c oraz opisać metodykę pomiarów. 2. Ustalić na podstawie badań średnie procentowe obciążenie siłą posuwową F f i momentem M c poszczególnych elementów konstrukcyjnych ostrza (głównych krawędzi skrawających, pomocniczych krawędzi skrawających i ścina). 3. Przedstawić w postaci wykresu słupkowego otrzymane wyniki i porównać z danymi literaturowymi. Przeanalizować i uzasadnić otrzymane wyniki. 4. Sporządzić wykres funkcji F f = f(f) M c = f(f) oraz przy wierceniu klasycznym wiertłem oraz wiertłem z korekcją ścina wierzchołka. Uzasadnić otrzymane wyniki. 5. Opracować wnioski końcowe.
Nazwisko i imię S E M E S T R W Y D Z I A Ł BMiZ Temat ćwiczenia: I N ŻYNIE R IA W YT WARZA NI A I O B R Ó B K A S K R A W A N I E M K I E R U N E K MiBM Budowa i geometria ostrzy skrawających. Materiały narzędziowe. Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor.
Nazwisko i imię S E M E S T R W Y D Z I A Ł BMiZ Temat ćwiczenia: I N ŻYNIE R IA W YT WARZA NI A I O B R Ó B K A S K R A W A N I E M K I E R U N E K MiBM Analiza wpływu parametrów skrawania na siłę i temperaturę skrawania Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor. 1. Badanie wpływu prędkości skrawania v c na wartość siły F c śr i temperatury śr Warunki badań: a p = 0,2 mm f= 0,12 mm/obr v c d n 1000 [m/min] n stal 45 ( d= mm ) PA6 ( d= mm ) [obr/min] v c [m/min] F c śr [N] śr [ C] v c [m/min] F c śr [N] śr [ C] 56 112 224 450 900 2. Badanie wpływu posuwu f na wartość siły F c śr i temperatury śr Warunki badań: a p = 0,2 mm n= 630 obr/min f stal 45 PA6 [mm/obr] F c śr [N] śr [ C] F c śr [N] śr [ C] 0,04 0,08 0,14 0,20 0,40
Nazwisko i imię S E M E S T R W Y D Z I A Ł BMiZ I N ŻYNIE R IA W YT WARZA NI A I O B R Ó B K A S K R A W A N I E M K I E R U N E K MiBM Temat ćwiczenia: Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor. 1. Charakterystyka cech geometrycznych powierzchni po różnych sposobach obróbki.... sposób obróbki... sposób obróbki... sposób obróbki... sposób obróbki f z =... f z =... f z =... f z =... Ra=... Ra=... Ra=... Ra=... Rz=... Rz=... Rz=... Rz=... Rt=... Rt=... Rt=... Rt=... 2. Wyznaczenie krzywej udziału materiałowego Udział materiałowy Rmr [%] powierzchnia... Poziom przecięcia profilu chropowatości c [ m] powierzchnia... powierzchnia... powierzchnia... 5 15 25 35 45 55 65 75 85 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 100
Nazwisko i imię S E M E S T R W Y D Z I A Ł BMiZ Temat ćwiczenia: I N ŻYNIE R IA W YT WARZA NI A I O B R Ó B K A S K R A W A N I E M K I E R U N E K MiBM Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor. P o m i a r y o r a z s z k i c e o b j a w ó w z u ż y c i a B a d a n y m a t e r i a ł Warunki Lp skrawania Materiał -.. 1. f=0,08 mm/obr a p =0,1 mm n=1120 obr/min (d) [mm] 2.... L i [mm] 3.... t s L min f n v c d n m 1000 min v c =... 4. t s1 =... t s2 =... t s3 =... t s4 =... Materiał ostrza Współczynniki równania A x Równanie VB A x c t s Kryterium stępienia VB max [mm] Trwałość T [min]
I N ŻYNIE R IA W YT WARZA NI A I O B R Ó B K A S K R A W A N I E M Nazwisko i imię S E M E S T R W Y D Z I A Ł BMiZ K I E R U N E K MiBM Temat ćwiczenia: Badanie i analiza siły posuwowej i momentu skrawania przy wierceniu Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego Ocena Grupa dziek./labor. 1. Próbka przeznaczona do badania siły posuwowej F f, momentu skrawania M c oraz parametry skrawania Parametry skrawania d [mm] n [obr/min] v c [m/min] Materiał obrabiany:... 2. Pomiary siły F f kr i momentu skrawania M c kr faza 1 3. Pomiary siły F f kr + F f pkr i momentu skrawania M c kr + M c pkr faza 2 f [mm/obr] F f kr [N] M c kr [N m] F f kr + F f pkr [N] M c kr + M c pkr [N m] 0,1 0,14 0,2 4. Pomiary siły posuwowej F f i momentu skrawania M c - faza 3 f [mm/obr] F f [N] M c [N m] 0,1 0,14 0,2 5. Średnie wartości sił i momentów pochodzących od poszczególnych elementów geometrycznych wiertła f [mm/obr] Średnie wartości sił [N] Średnie wartości momentów [N m] F f kr F f pkr F f ś M c kr M c pkr M c ś 0,1 0,14 0,2
6. Pomiary siły posuwowej F f i momentu skrawania M c dla wiertła z korekcją ścina f [mm/obr] F f [N] M c [N m] 0,1 0,14 0,2 7. Średnie procentowe obciążenie elementów geometrycznych wiertła siłą posuwową F f i momentem skrawania M c Obliczenia: Główne Dane literaturowe Siła posuwowa F f [%] Moment skrawania M c [%] Pomocnicze Ścin Główne Pomocnicze Ścin Główne Dane z przeprowadzonego ćwiczenia Siła posuwowa F f [%] Moment skrawania M c [%] Pomocnicze Ścin Główne Pomocnicze Ścin