Mechatronika w kontroli i diagnostyce procesu obróbki drewna. aktualny stan wiedzy oraz kierunki rozwoju

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

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

Trzpieniowe 6.2. Informacje podstawowe

Frezy nasadzane 3.2. Informacje podstawowe

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

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

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

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

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ ZIAREN AKTYWNYCH I SIŁ W PROCESIE SZLIFOWANIA

Rajmund Rytlewski, dr inż.

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

Spis treści. 1. Wiadomości ogólne Wiadomości podstawowe o drewnie 16

QUADWORX CZTERY KRAWĘDZIE DLA WIĘKSZEJ WYDAJNOŚCI

PRZECIĄGACZE.

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

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI. Obróbka skrawaniem i narzędzia

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

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

ANALIZA ZJAWISKA NIECIĄGŁOŚCI TWORZENIA MIKROWIÓRÓW W PROCESIE WYGŁADZANIA FOLIAMI ŚCIERNYMI

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

Cechy ściernic diamentowych i z regularnego azotku boru ze spoiwem ceramicznym

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

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 197

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI. Obróbka skrawaniem i narzędzia

Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym r Nałęczów

passion passion for precision for precision Wiertło Supradrill U

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

WIERTŁO Z WYMIENNYMI PŁYTKAMI SUMIDRILL

Dobór parametrów dla frezowania

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

RAPORT Etap 1. Poznanie mechanizmów trybologicznych procesu HPC

OFERTA PIŁ TARCZOWYCH PILANA 250mm

Budowa i zastosowanie narzędzi frezarskich do obróbki CNC.

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

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

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

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

Techniki Wytwarzania -

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 3

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

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

4. Narzędzia do złącz klinowych

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI

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

PROCEDURY POMIARÓW PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH, MATERIAŁOWYCH I SZYBKOŚCI ZUśYCIA KOMBAJNOWYCH NOśY STYCZNO-OBROTOWYCH

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

WIERTŁA RUROWE nowa niższa cena nowa geometria (łamacz wióra)

10. BADANIE TRWAŁOŚCI OSTRZA

DOLFA-POWDER FREZY TRZPIENIOWE ZE STALI PROSZKOWEJ DOLFAMEX

Narzędzia Walter do wytaczania zgrubnego i dokładnego: systematyczne podążanie w kierunku najwyższej precyzji

Projektowanie Procesów Technologicznych

8. Noże, części zamienne

ZB nr 5 Nowoczesna obróbka mechaniczna stopów magnezu i aluminium

WYNIKI REALIZOWANYCH PROJEKTÓW BADAWCZYCH

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

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

Narzędzia skrawające firmy Sandvik Coromant. Narzędzia obrotowe FREZOWANIE WIERCENIE WYTACZANIE SYSTEMY NARZĘDZIOWE

Frezy czołowe. profiline

Analiza zużycia narzędzi w linii zgrzewania rur ocena niezawodności. Stanisław Nowak, Krzysztof Żaba, Grzegorz Sikorski, Marcin Szota, Paweł Góra

PotęŜny, precyzyjny, godny zaufania

Temat: NAROST NA OSTRZU NARZĘDZIA

Frezowanie CS3_SCPL_11_0559_s_ROUTING.indd :13:32 Uhr

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

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

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Z WĘGLIKA SPIEKANEGO WOLFRAMU 1500 HV PRZEZNACZONE DO PRACY W CIĘŻKICH WARUNKACH PRZEMYSŁOWYCH

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

Wskaźnik szybkości płynięcia termoplastów

PEŁNA WYDAJNOŚĆ DZIĘKI HAI-TECH (TECHNOLOGII ZĘBA REKINA)

OTWORNICE. profiline

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

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

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

TEST KONKURSU SPRAWNY w ZAWODZIE STOLARZ

Ceramiczne materiały narzędziowe. Inteligentna i produktywna obróbka superstopów

KORYTO WRAZ Z PROFILOWANIEM I ZAGĘSZCZENIEM PODŁOŻA

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

P R O F E S J O N A L N E FREZY PILNIKOWE Z WĘGLIKA SPIEKANEGO 1500 HV

Brytyjska produkcja. Najwyższa jakość

WIERCENIE I ROZWIERCANIE

Test kompetencji zawodowej

Obwiedniowe narzędzia frezarskie

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Przedmiotowy system oceniania - kwalifikacja M19. Podstawy konstrukcji maszyn. Przedmiot: Technologia naprawy elementów maszyn narzędzi i urządzeń

MP6100/MP7100/MP9100

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

PROFESJONALNE PILNIKI OBROTOWE Z WĘGLIKA SPIEKANEGO PRZEZNACZONE DO WYSOKOWYDAJNEJ PRACY W CIĘŻKICH WARUNKACH PRZEMYSŁOWYCH

Technika Klasa V Szkoły Podstawowej WYMAGANIA EDUKACYJNE NA POSZCZEGÓLNE STOPNIE

Przejrzysta struktura: program brzeszczotów do pił szablastych firmy Bosch.

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

D PODBUDOWY D PROFILOWANIE I ZAGĘSZCZENIE PODŁOŻA, WYKONANIE KORYTA

Technika Klasa V Szkoły Podstawowej WYMAGANIA EDUKACYJNE NA POSZCZEGÓLNE STOPNIE

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

PRZETWORNIKI POMIAROWE

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

Rys. 2. Drzewo celów w procesie modelowania i optymalizacji powiązań wzajemnych między parametrami w cyklu produkcyjnym

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

Transkrypt:

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego Wydział Technologii Drewna diagnostyce procesu obróbki drewna aktualny stan wiedzy oraz kierunki rozwoju Piotr Beer

Omawiane zagadnienia: Wprowadzenie Analiza cech skrawnych narzędzi modyfikowanych poprzez inżynierię powierzchni Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście ekonomiki produkcji i detekcji wady Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście geometrii kształtu wady Analiza głównych kierunków kontroli i diagnostyki procesów kształtowania elementów z drewna litego i uszlachetnionych materiałów płytowych

Wprowadzenie Kontrola i diagnostyka procesu obróbki drewna są zadaniami, które do tej pory nie zostały w pełni zrealizowane. Przyczyny tkwią w specyfice cech tego materiału. Drewno jest surowcem pochodzenia naturalnego, którego właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne zależą nie tylko od gatunku, ale również od cech środowiskowych wzrostu drzew, jak również zależna są od warunków klimatycznych i to dla każdego roku. Krótko ujmując, nie ma dwóch takich samych elementów drewnianych, nawet jeśli pochodzą z tej samej dłużycy. Obecnie, poza pierwiastkowym przerobem, mianem drewna określa się materiały drewnopochodne a zróżnicowanym rozdrobnieniu i udziale drewna. Najczęściej spotykane to drewno warstwowo klejone (wielkość i postać warstw bardzo zróżnicowana), płyty wiórowe i płyty pilśniowe. Jednym z podstawowych elementów umożliwiających stabilny proces wytwarzania są narzędzia skrawające, gdyż to one kształtują wyroby. W technologii drewna od lat nie ma zmian materiałowych dotyczących narzędzi skrawających. Próby wprowadzenia nowych materiałów ceramicznych nie przyniosły oczekiwanych rezultatów. Najbardziej zaawansowane jest uszlachetnianie istniejących materiałów narzędziowych nowoczesnymi technologiami inżynierii powierzchni.

Wprowadzenie Postacie zużywania się przykładowych narzędzi ceramicznych w obróbce płyty wiórowej. Widoczne są miejscowe wykruszenia krawędzi skrawającej. Skutkiem tych wykruszeń jest niezadowalająca jakość powierzchni i krawędzi obrabianych elementów. powierzchnia przylozenia zuzycie zlobkowe strefa skrawania ostra krawedz ceramika L sklad: Al 2 O 3 + 10% ZrO 2 wielkosc ziarna: D=0,43µm, K Ic = 4,4 MPa m powierzchnia natarcia warunki skrawania: laminowana plyta wiorowa z λ = 1 = 15 v c v f = = 56 m/s 5 m/min a e = 2 mm β =65 l c = 6869 m PG 001-18-02 ceramika G sklad: Al 2 O 3 wielkosc ziarna: D=0,53µm, K Ic = 3,8 MPa m zuzycie zlobkowe wykruszenia krawedzi tnacej IWF 436-50-00

Wprowadzenie 10000 8366 6507 m 8000 7000 7274 7649 6772 6640 IWF 427-29-02 7436 5577 10279 warunki skrawania: laminowana plyta wiórowa z = 1 λ = 15 a e =2 mm v c = 56 v f = 5 6985 7224 m/s m/min 6856 droga skrawania l c 6000 5000 4000 3000 5392 5577 2000 1000 65 60 65 60 65 60 55 65 60 55 65 60 55 55 E G K L N K05 material skrawny/kat ostrza Pomimo, iż niektóre materiały ceramiczne wykazują większą odporność na zużycie niż standardowo stosowany węglik spiekany (K05) to rozrzut wyników jest tak duży, że uniemożliwia ich zastosowanie w praktyce. W takich warunkach procesu obróbki nie da się kontrolować.

Analiza cech skrawnych narzędzi modyfikowanych poprzez inżynierię powierzchni Badania prowadzone w kierunku zwiększenia trwałości narzędzi mają na celu ograniczenie stępienia, gdyż zmiana geometrii ostrza powoduje: Skutki technologiczne wzrost: -Sił występujących podczas skrawania - Zapotrzebowania na energię - Temperatury - Wibracji -Hałasu Skutki jakościowe obniżenie: - Tolerancji wymiarowych -Jakości na powierzchni, naroży i krawędzi otrzymywanych wyrobów Jak do tej pory skutki jakościowe tępienia się narzędzi nie są tak monitorowane jak skutki technologiczne. Wydaje się to błędnym założeniem, gdyż to właśnie jakość jest podstawowym kryterium stosowanym w praktyce.

Analiza cech skrawnych narzędzi modyfikowanych poprzez inżynierię powierzchni Badania nad poprawą cech skrawalnych narzędzi poprzez inżynierię materiałową muszą być realizowane przynajmniej przez dwóch specjalistów: technologa drewna i specjalistę od inżynierii materiałowej. Ten układ zabezpiecza unikanie błędów w założeniach i ukierunkowuje badania aplikacyjnie. Podział kompetencji: inżynieria materiałowa / technologia produkcji Materiałoznawca Technolog warstwa wierzchnia narzędzie modyfikowane Cechy materiałowe Naprężenia wewnętrzne Wady Grubość Adhezja / warstwy przejściowe Stan powierzchni modyfikowanej Jedna / obie powierzchnie skrawające Cechy materiałowe Scratch test SEM SIMS --- Testy tribologiczne Sposoby regeneracji Ostrzenie ---

Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście ekonomiki produkcji i detekcji wady Struktura kosztów ponoszonych przez badane przedsiębiorstwo w związku z występowaniem wad na krawędziach płyt wiórowych laminowanych wskazuje straty analizowanego zakładu. Łączne koszty związane z występowaniem wad na krawędziach płyt wiórowych laminowanych w zakładzie zatrudniającym ponad 100 osób w dziale produkcji wynoszą około S = 1,75 mln zł rocznie (dane z 2006 roku). Kp- płyty lepszej jakości Kn- częste ostrzenie narzędzi Ku- mniejsze prędkości posuwu Km- materiał wymiany elementu Kr- robocizna wymiany elementu

Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście ekonomiki produkcji i detekcji wady Kontrolę jakości elementów po obróbce możemy wykonać stosując dwie metody: metody stykowe metody optyczne Każda z tych metod ma swoje wady i zalety. Tym niemniej, w przypadku próby oceny jakości in situ podstawowe czynniki, które należy pokonać to duże prędkości posuwu rzędu 2 m/s oraz znaczne zapylenie. W przypadku czujników stykowych występują niedokładności odwzorowania krawędzi przy pomiarze metodą stykową z dużą prędkością przesuwu iglicy (jaśniejszy profil rzeczywisty)

Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście ekonomiki produkcji i detekcji wady W detekcji kształtów / wad kształtów można zastosować czujniki stykowe : ciśnienia, odkształcenia przemieszczenia

Czujnik stykowy zamontowany jest na korpusie frezarki za pomocą ruchomej dźwigni (1). W czasie przejścia materiału obrabianego z prędkością posuwu vf obudowa czujnika wspiera się na krawędzi materiału na dwóch płozach (10). Między płozami znajduje się sensor (4) zbudowany z trzech warstw elastycznych blaszek, tensometru elektrooporowego (6) i warstwy tłumiącej drgania (8). Fragment pozostający w kontakcie z krawędzią materiału chroniony jest przez płytkę diamentowa o promieniu ostrza ok. 10µm i jest dociskany do krawędzi dzięki naprężeniu wstępnemu elementu pomiarowego. W ten sposób w trakcie ruchu materiału obrabianego płytka podąża za nierównościami profilu krawędzi. Odchylenia sensora wywołują naprężenia w czujkach DMS, co z kolei powoduje powstanie różnic napięcia.

Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście ekonomiki produkcji i detekcji wady Rozważania dynamiczne Gdyby zapewnić przyspieszenie ostrza wzorującego 1000 razy większe od ziemskiego tj. a =10000 m/s2 to w czasie t = 25 μs końcówka przemieści się o odcinek s = ½ a t2 s =0,5 10000 (25 10-6)2 = 0,5 625 10-12+4 = 312,5 10-8 m 3 10 6 m = 3 μm jest to co najmniej 10 razy za mało wobec założonej minimalnej głębokości wady (50 μm) Ze wzoru dynamiki F = m a wynika, że m = F/a Przy założeniu że F=10 N oraz a= 1000 g (a =10000 m/s2 ) otrzymuje się, że masa ruchoma związana z ostrzem wzorującym może wynosić tylko m = 10 / 104 = 10-3 kg = 1 g

Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście ekonomiki produkcji i detekcji wady r Rozważania geometryczne h Dla promienia r i szerokości wady s głębokość h wyniesie s r - h =sqrt (r 2 s 2 /4) stąd h = r- sqrt(r 2 -s 2 /4) 100 80 60 40 20 h μm ρ=100 μm Zależność wykrywanej głębokości wady od jej szerokości dla końcówki odwzorowującej o promieniu 100 μm. 0 0 50 100 150 200μm s

Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście geometrii kształtu wady 0.5 mm 0.5 mm

Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście geometrii kształtu wady a) b) c) d) e) piksele 30 20 10 0 0 100 200 300 400 500 600 piksele

Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście geometrii kształtu wady Zastosowanie wag w analizie jakości krawędzi jest próbą przybliżenia do odczuć oka ludzkiego.

Opracowanie istotności jakości meblarskich elementów wykonanych z płyt drewopochodnych laminowanych w kontekście geometrii kształtu wady w = y b g 2 y rzędna środka ciężkości pola powierzchni, które ma być ważone (wyrażona w mm) bg graniczna szerokość wykruszenia (wyrażona w mm) Q M = 1 l e i j A ij w j Aij pole powierzchni i-tego wykruszenia położone na j-tej rzędnej wj współczynnik wagi dla pola powierzchni wykruszenia o j-tej rzędnej le długość elementarnego odcinka (PN-84/D-01005)

Analiza głównych kierunków kontroli i diagnostyki procesów kształtowania elementów z drewna litego i uszlachetnionych materiałów płytowych Mechatronika w badaniach modyfikacji narzędzi, czyli kluczowego punktu odpowiadającego za układ: geometria ostrza narzędzia / jakość elementu po obróbce, a tym samym za kontrolę i diagnostykę procesów produkcji będzie musiała rozwiązać główne zagadnienia wyszczególnione poniżej: ilościowa i jakościowa charakteryzacja narzędzia i elementu obrabianego określenie zależności w rozpatrywanym układzie /algorytmy, sztuczna inteligencja/ zalecenia statystyczne i obróbka statystyczna rezultatów badań

Analiza głównych kierunków kontroli i diagnostyki procesów kształtowania elementów z drewna litego i uszlachetnionych materiałów płytowych Podstawowym zagadnieniem z punktu widzenia procesów wytwarzania jest zdefiniowanie jakości elementu, i to analiza jakościowa oraz ilościowa oceny jakości. Jakość elementu: stan powierzchni stan naroży stan krawędzi