Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej Zakład Obróbki Skrawaniem Wydział: BMiZ Studium: stacjonarne, I st. Semestr: III Kierunek: ZiIP Rok akad.:2017/18 Liczba godzin - 15 L A B O R A T O R I U M P R O C E S Y I T E C H N I K I P R O D U K C Y J N E O B R Ó B K A S K R A W A N I E M (hala 20 ZOS) Prowadzący: dr inż. Zbigniew Nowakowski pok. 617 budynek mech., tel. 616652752 dr inż. Szymon Wojciechowski pok. 618 budynek mech., tel. 616652608 mgr inż. Natalia Znojkiewicz pok. 605 budynek mech., tel. 616652723 Konspekt: www.zos.mt.put.poznan.pl (materiały do pobrania) TEMATY ĆWICZEŃ 1. Porównanie skrawności i efektywności ekonomicznej różnych materiałów narzędziowych 2. Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki 3. Ocena skrawalności różnych materiałów na podstawie pomiaru siły i temperatury skrawania 4. Ocena wpływu zużycia i geometrii krawędzi skrawającej wiertła krętego na siłę osiową i moment skrawania 5. Narzędzia i materiały narzędziowe na ostrza skrawające LITERATURA 1. Filipowski R., Marciniak M.: Techniki obróbki mechanicznej i erozyjnej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000. 2. Grzesik W. Podstawy skrawania materiałów metalowych. WNT - Warszawa 1998. 3. Kawalec M., Kodym J., Jankowiak M.: Laboratorium z podstaw skrawania. WPP 1984. 4. Praca zbiorowa pod red. J. Kosmola: Techniki wytwarzania obróbka wiórowa i ścierna. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002. 5. Miernik M., Skrawalność metali. Metody określania i prognozowania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2000. 6. Olszak W.: Obróbka skrawaniem. WNT 2008. 7. Słupik H.: Obróbka skrawaniem. Podstawy teoretyczne. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice 2010. 8. Wieczorowski M., Cellary A., Chajda J.: Przewodnik po pomiarach nierówności powierzchni czyli o chropowatości i nie tylko. Politechnika Poznańska, Instytut Technologii Mechanicznej, Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, Poznań 2003. 9. Wysiecki M.: Nowoczesne materiały narzędziowe. WNT Warszawa 1997. 10. Praca pod redakcją Żebrowskiego H.: Techniki wytwarzania. Obróbka wiórowa, ścierna i erozyjna. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004.
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 protokółu należy przedstawić prowadzącemu zajęcia do akceptacji. 7. Ćwiczenie zostaje zaliczone na podstawie: znajomości podstaw teoretycznych ćwiczenia, wykonania ćwiczenia, opracowania i złożenia na następnych zajęciach protokółu z ćwiczenia, uzyskania pozytywnej oceny z podstaw teoretycznych oraz opracowanego protokółu. 8. Ćwiczenie zostaje niezaliczone w razie: nieobecności na ćwiczeniu lub przerwaniu ćwiczenia, nieprzygotowania się do ćwiczenia, wykonania ćwiczenia niezgodnie z uwagami prowadzących, niewłaściwego opracowania protokółu, niezłożenia protokółu 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.
Ć W I C Z E N I E 1 Porównanie skrawności i efektywności ekonomicznej różnych materiałów narzędziowych 1. Przyczyny, postacie i objawy zużycia ostrzy skrawających. 2. Sposób oceny zużycia ostrzy. Geometryczne wskaźniki zużycia. 3. Różnica pomiędzy zużyciem a stępieniem ostrza (zużyciem dopuszczalnym). Kryteria stępienia ostrza. 4. Typowy przebieg zużycia ściernego z = f(t) oraz krzywa intensywności zużycia dz = f (t). dt 5. Trwałość ostrza i sposób jej wyrażania. Wpływ warunków skrawania na trwałość ostrza. 1. Zapoznanie się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Określenie przebiegu i warunków badań ostrzy z różnych materiałów narzędziowych. 3. Wykonanie pomiarów wskaźnika VB c (rys. 1) zużycia ciągłego badanego ostrza po każdym przejściu. 4. Powtórzenie badań dla kolejnego materiału narzędziowego. 1. Zamieścić zestawienie wyników pomiarów parametru VB c po poszczególnych przejściach. 2. Przedstawić cel ćwiczenia oraz opisać metodykę pomiarów. 3. Zamieścić charakterystykę właściwości materiałów narzędziowych zastosowanych w ćwiczeniu. 4. Narysować wykres funkcji VB c =f(t s ) dla badanych materiałów ostrza. 5. Wykonać obliczenia: a) funkcji regresji o postaci VB c =A t s x, b) przewidywanych okresów T trwałości ostrzy (dla podanego kryterium stępienia VB max ), c) objętości usuniętego materiału Q oraz objętości właściwej Q T. 6. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników pod względem skrawności i efektywności ekonomicznej badanych ostrzy. 7. Opracować wnioski. c Rys. 1. Obraz starcia powierzchni przyłożenia ostrza oraz wskaźnik VB c zużycia ostrza
Ć W I C Z E N I E 2 Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki 1. Pojęcie i budowa technologicznej warstwy wierzchniej (TWW). 2. Fizyczne i geometryczne parametry oceny TWW. 3. Definicje podstawowych parametrów chropowatości i udziału materiałowego profilu chropowatości Rmr(c). 1. Zapoznać się z przykładowymi częściami maszyn wykonanymi obróbką skrawaniem. 2. Określić sposoby skrawania, którymi wykonano powierzchnie oglądanych próbek. 3. Narysować ślady obróbkowe (kierunkowość obróbki) z podaniem sposobu skrawania. 4. Na podstawie profilogramów określić parametry Rz i Rt. 5. Wyznaczyć krzywe udziału materiałowego profilu chropowatości Rmr(c) dla badanych powierzchni obrobionych. 2. Przedstawić cel ćwiczenia oraz opisać metodykę pomiarów. 3. Opisać ślady obróbkowe na oglądanych częściach maszyn (analiza kinematyki skrawania - v r c, v r f, v r e). 4. Przedstawić w postaci wykresu słupkowego porównanie parametrów: Ra, Rz i Rt dla badanych powierzchni. Dokonać analizy (porównania) zmierzonych parametrów. 5. Wykonać wykres krzywych udziału materiałowego profilu chropowatości Rmr(c) dla badanych powierzchni (dla c wyrażonego w % oraz w μm). 6. Dokonać analizy przebiegu krzywych udziału materiałowego profilu chropowatości z punktu widzenia właściwości eksploatacyjnych. 7. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników. Opracować wnioski. Ć W I C Z E N I E 3 Ocena skrawalności różnych materiałów na podstawie pomiaru siły i temperatury skrawania 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, narzędzie, parametry skrawania...). 5. Sposoby pomiaru sił i temperatur. 6. Budowa i zasada działania tensometrycznego siłomierza tokarskiego. 1. Zapoznanie się z obsługą tokarki oraz układem do pomiaru siły skrawania F c i temperatury Θ. 2. Przeprowadzenie pomiarów siły skrawania F c i temperatury Θ dla podanego zestawu materiałów i zmiennej prędkości skrawania v c (określić zakres występowania narostu). 3. Przeprowadzenie pomiarów siły skrawania F c i temperatury Θ dla podanego zestawu materiałów i zmiennego posuwu f. 2. Przedstawić cel ćwiczenia. Narysować schemat blokowy torów pomiarowych siły skrawania F c i temperatury Θ oraz opisać metodykę pomiarów. 3. Wykonać wykresy: F c = f(v c ) i F c = f(f ) oraz Θ = f(v c ) i Θ = f(f ) z porównaniem badanych materiałów. 3. Dokonać analizy wyników pomiarów. 4. Dokonać oceny skrawalności ze względu na wyznaczone wskaźniki. 5. Opracować wnioski.
Ć w i c z e n i e 4 Ocena wpływu zużycia i geometrii krawędzi skrawającej wiertła krętego na siłę osiową i moment skrawania 1. Budowa wiertła krętego. 2. Rozkład składowych siły całkowitej podczas wiercenia wiertłem krętym. 3. Metody pomiaru sił skrawania. 4. Wpływ parametrów skrawania i geometrii ostrza na składowe siły całkowitej. 5. Przyczyny, postacie i objawy zużycia ostrzy skrawających. 6. Sposoby oceny zużycia ostrzy. Geometryczne wskaźniki zużycia. 7. Różnica pomiędzy zużyciem a stępieniem ostrza (zużyciem dopuszczalnym). Kryteria stępienia ostrza. 8. Typowy przebieg zużycia ściernego z = f(t). 9. Trwałość ostrza i sposób jej wyrażania. Wpływ warunków skrawania na trwałość ostrza. 1. Zapoznanie się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Wykonać pomiary zużycia wierteł przygotowanych do badań. 3. Wykonanie pomiarów siły posuwowej F f i momentu skrawania M c podczas wiercenia wiertłami o różnym stopniu zużycia. 4. Wykonanie pomiarów siły posuwowej F f i momentu skrawania M c podczas wiercenia wiertłami o różnej geometrii części roboczej. 2. Przedstawić cel ćwiczenia. Narysować schemat toru pomiarowego siły posuwowej F f i momentu skrawania M c oraz opisać metodykę pomiarów. 3. Wykonać wykresy funkcji F f =f(vb B max ) i M c =f(vb B max ). Przeanalizować i uzasadnić otrzymane wyniki. 4. Wykonać wykresy funkcji F f =f(f) i M c =f(f) dla wierteł o różnej geometrii. Przeanalizować i uzasadnić otrzymane wyniki. 5. Opracować wnioski końcowe. Ć W I C Z E N I E 5 Narzędzia i materiały narzędziowe na ostrza skrawające 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. Materiały narzędziowe - skład, właściwości, zakresy stosowania (stal szybkotnąca, węgliki spiekane, cermetale, ceramika, materiały supertwarde - CBN, PKD i MKD, materiały ścierne). 1. Zapoznanie się z ogólną budową narzędzi. 2. Zapoznanie się z nowoczesnymi materiałami narzędziowymi i ich własnościami. 3. Zapoznanie się ze sposobem oznaczania narzędzi i materiałów narzędziowych. 4. Przeprowadzenie doboru materiału narzędziowego do zadania obróbkowego. 1. Naszkicować wskazane narzędzia opisać podstawowe elementy budowy części roboczej. 2. Przedstawić w formie graficznego porównania, poznane materiały narzędziowe (twardość, max. temperatura skrawania, wytrzymałość, udarność, zakresy stosowanych parametrów skrawania ect.). 3. Opisać (narysować) przykładowe zastosowanie analizowanych narzędzi.