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

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

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI. Obróbka skrawaniem i narzędzia

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 3

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

Projektowanie Procesów Technologicznych

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI. Obróbka skrawaniem i narzędzia

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI

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

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

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

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

ĆWICZENIE NR Materiały pomocnicze do wykonania zadania

Dobór parametrów dla frezowania

Obliczanie parametrów technologicznych do obróbki CNC.

ĆWICZENIE NR 4 4. OBRÓBKA ROWKA PROSTOKĄTNEGO NA FREZARCE POZIOMEJ

ĆWICZENIE NR Materiały pomocnicze do wykonania zadania

Techniki Wytwarzania -

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

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI Inżynieria wytwarzania: Obróbka ubytkowa

Tematy prac dyplomowych magisterskich kierunek MiBM

1. OBRÓBKA WAŁKA NA TOKARCE KŁOWEJ

Maszyny technologiczne. dr inż. Michał Dolata

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

Rajmund Rytlewski, dr inż.

PROJEKTOWANIE PROCESU TECHNOLOGICZNEGO OBRÓBKI

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 1

4. WPŁYW RODZAJU I PARAMETRÓW OBRÓBKI NA MIKROGEOMETRIĘ POWIERZCHNI. 4.1 Cel ćwiczenia. 4.2 Wprowadzenie

L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S ) mgr inż. Martyna Wiciak pok. 605, tel

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

Karta (sylabus) przedmiotu

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

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 7

Praca przejściowa technologiczna. Projektowanie operacji

WARIANTOWANIE SPOSOBU WYKONANIA POWIERZCHNI ELEMENTARNYCH

Karta (sylabus) przedmiotu

Laboratorium Maszyny CNC. Nr 4

3. TEMPERATURA W PROCESIE SZLIFOWANIA. 3.1 Cel ćwiczenia. 3.2 Wprowadzenie

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

Technik mechanik

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

TENDENCJE W KSZTAŁTOWANIU UBYTKOWYM WYROBÓW

Spis treści Przedmowa

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

Tematy prac dyplomowych inżynierskich kierunek MiBM

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

Spis treści. Przedmowa 11

Politechnika Białostocka WYDZIAŁ MECHANICZNY. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

TECHNOLOGIA MASZYN. Wykład dr inż. A. Kampa

OBRÓBK A S K R AW AN I E M L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S )

Przygotowanie do pracy frezarki CNC

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

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

OBRÓBKA SKRAWANIEM 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

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

Obróbka zgrubna. Obróbka wykańczająca/ kształtowa. Aluminium. Wskazówki odnośnie wykorzystania. FREZOWANIE CoroMill dla każdego zastosowania

Symulacja komputerowa i obróbka części 5 na frezarce sterowanej numerycznie

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

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

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Szkolenia z zakresu obsługi i programowania obrabiarek sterowanych numerycznie CNC

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

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: Badania operacyjne. Temat ćwiczenia:

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

ĆWICZENIE NR OBRÓBKA UZĘBIENIA W WALCOWYM KOLE ZĘBATYM O UZĘBIENIU ZEWNĘTRZNYM, EWOLWENTOWYM, O ZĘBACH PROSTYCH, NA FREZARCE OBWIEDNIOWEJ

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ ZIAREN AKTYWNYCH I SIŁ W PROCESIE SZLIFOWANIA

Dobór silnika serwonapędu. (silnik krokowy)

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

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

S Y S T E M Y N A R ZĘDZIOWE

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

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

Przekładnie zębate. Klasyfikacja przekładni zębatych. 1. Ze względu na miejsce zazębienia. 2. Ze względu na ruchomość osi

Programowanie obrabiarek CNC. Nr 5

Temat: POMIAR SIŁ SKRAWANIA

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

2. Pręt skręcany o przekroju kołowym

Obróbka skrawaniem Machining Processes

WIERTŁO Z WYMIENNYMI PŁYTKAMI SUMIDRILL

Obrabiarki CNC. Nr 2

Ćwiczenie 42 WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWKI CIENKIEJ. Wprowadzenie teoretyczne.

12 Frezy HSS 12. Wiertła HSS. Wiertła VHM. Wiertła z płytkami wymiennymi. Rozwiertaki i pogłębiacze. Gwintowniki HSS. Frezy cyrkulacyjne do gwintów

Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia

Optymalizacja konstrukcji

Opis ćwiczenia. Cel ćwiczenia Poznanie budowy i zrozumienie istoty pomiaru przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Henry ego Katera.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

RAPORT Etap 1. Poznanie mechanizmów trybologicznych procesu HPC

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH. Doświadczalne sprawdzenie zasady superpozycji

Budowa i zastosowanie narzędzi frezarskich do obróbki CNC.

Podstawy technik wytwarzania PTWII - projektowanie. Ćwiczenie 4. Instrukcja laboratoryjna

M6800. Nowy wymiar we frezowaniu trzpieniowym frezami składanymi Seria M6800. Frezy walcowo-czołowe 90 Seria M6800 wprowadzenie

TOOLS NEWS B228P. Seria frezów trzpieniowych CERAMIC END MILL. Ultrawysoka wydajność obróbki stopów żaroodpornych na bazie niklu

Tolerancja wymiarowa

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

S Y S T E M Y N A R ZĘDZIOWE

T E ND ENCJE W T E CHNI K ACH K S Z T AŁTUJ ĄCY CH

S Y S T E M Y N A R ZĘDZIOWE

PROJEKTOWANIE PROCESU TECHNOLOGICZNEGO WAŁKA STOPNIOWEGO.

Obrabiarki CNC. Nr 10

Transkrypt:

7. OPTYMALIZACJA PAAMETÓW SKAWANIA 7.1 Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z wyznaczaniem optymalnych parametrów skrawania metodą programowania liniowego na przykładzie toczenia. 7.2 Wprowadzenie Optymalny dobór warunków skrawania wynika z uwzględnienia wymagań stawianych przez konstruktora (wymagania w zakresie dokładności wymiarowo-kształtowej i powierzchniowej oraz właściwości warstwy wierzchniej), ograniczeń obróbkowych (sposób obróbki, obrabiarka, narzędzie oraz przedmiot obrabiany) oraz ekonomii wytwarzania (jak najmniejsze zużycie materiałów, wysoka wydajność produkcji oraz jak najmniejszy koszt jednostkowy) [L. 1]. W zależności od stopnia poznania zależności fizycznych i techniczno-ekonomicznych danego sposobu obróbki wyróżnia się optymalizację warunków skrawania: - zupełną (kompleksową) - polegającą na ujęciu zależności pomiędzy kryteriami a warunkami obróbki w postaci układu równań i jego rozwiązaniu, - częściową - polegającą na częściowym założeniu kilku danych i wyznaczeniu optymalnych wartości niektórych parametrów obróbki uwzględniających przyjęte kryteria. W ćwiczeniu wykorzystano metodę programowania liniowego, stosowaną do zagadnień dających się opisać liniowymi układami równań i nierówności. Optymaliza-cja parametrów skrawania metodą programowania liniowego polega na [L. 2]: - wyborze kryterium optymalizacji (maksymalna wydajność, najmniejszy koszt operacji, itp.),

7. Optymalizacja parametrów skrawania 75 - przyporządkowaniu dla wybranego kryterium funkcji, nazywanej funkcją celu lub funkcją kryterialną - dającej się przekształcić w równanie liniowe, - ułożeniu nierówności opisujących ograniczenia, na podstawie warunków ograniczających optymalizowane parametry skrawania, - zestawieniu w liniowy układ wszystkich nierówności, stanowiący razem z liniową funkcją celu model matematyczny obiektu optymalizacji, - wykorzystaniu modelu matematycznego do wyznaczenia optymalnych parametrów skrawania - można tego dokonać graficznie (rys. 7.1) lub analitycznie, wykorzystując technikę komputerową. W ćwiczeniu wyznaczane są optymalne wartości prędkości skrawania i posuwu, przy ustalonych pozostałych parametrach skrawania, na przykładzie obróbki toczeniem. Celem sprawdzenia poprawności obliczeń zostaną wykonane próby toczenia i pomierzona chropowatość powierzchni, która jest jednym z warunków ograniczających parametry skrawania. Jako kryterium optymalizacji przyjęto najmniejsze koszty operacji i największą wydajność obróbki. Przy założonej trwałości narzędzia (T=const) parametry te osiągną ekstrema wówczas, gdy czas maszynowy będzie najmniejszy. Z uwagi na powyższe, funkcję celu możemy zapisać jako iloczyn prędkości obrotowej i posuwu: f celu = n f (7.1) Ponieważ funkcje muszą być liniowe: F celu = Y + X gdzie: Fcelu = ln fcelu Y = ln n X = ln f n - prędkość obrotowa, f - posuw (7.2a) (7.2b) Dla tak przyjętej funkcji celu należy przeanalizować warunki ograniczające: - ograniczenia konstrukcyjne obrabiarki prędkość obrotowa nie może przekroczyć wartości maksymalnej i minimalnej prędkości obrotowej obrabiarki n n max i n n min (7.3a) uwzględniając (7.2b) oraz ln n = B max 1 i ln n = B min 2 Y B 1 i Y B 2 (7.3b) posuw nie może przekroczyć wartości maksymalnego i minimalnego posuwu obrabiarki f f max i f f min (7.4a) uwzględniając (7.2b) oraz ln f max = B3 i ln f min = B4

76 Laboratorium Obróbki Skrawaniem X B 3 i X B 4 (7.4b) - ograniczenie wynikające z właściwości skrawnych ostrza D n Cv 1000 m T a p e v u f v (7.5a) przekształcając (7.5a): n f uv S1 (7.5b) gdzie: S = logarytmując (7.5b): 1 1000 C m v D T a p e v ln n + u v ln f ln S1 (7.5c) uwzględniając (7.2b) oraz ln S = B 1 5 Y + u v X B5 (7.5d) - moc skrawania nie może przekroczyć mocy obrabiarki zredukowanej na wrzeciono F c vc 60 1000 N (7.6a) s gdzie: N s - moc silnika, - współczynnik sprawności uwzględniając F = C a f c p e u F F F c c c u F n f c S (7.6b) 60 1000 2 N gdzie: S 2 = s e D C F a c p F c logarytmując (7.6b) i uwzględniając (7.2b) oraz ln S 2 = B6 2 Y + u F c X B6 (7.6c)

7. Optymalizacja parametrów skrawania 77 - siła skrawania F c nie może przekroczyć siły wynikającej z wytrzymałości trzonka narzędzia na zginanie (obróbka zgrubna) gdzie: F c l My (7.7a) l - odległość punktu przyłożenia siły skrawającej od imaka M y - dopuszczalny moment zginający po uwzględnieniu zależności na siłę skrawania i przekształceniu f S 3 (7.7b) gdzie: S 3 = l M y e C F a c p F c 1 u F c logarytmując (7.7b) i uwzględniając (7.2b) oraz ln S = B 3 7 X B 7 (7.7c) - ograniczenie wynikające z dopuszczalnego ugięcia wierzchołka noża (0,1 mm dla toczenia zgrubnego, 0.05 mm dla toczenia dokładnego), znając siłę skrawania oraz zakładając dopuszczalne ugięcie narzędzia można, wykorzystując wzory wytrzymałości materiałów wyznaczyć wartość stałej S 4 ograniczającej posuw f S 4 (7.8a) logarytmując (7.8a) i uwzględniając (7.2b) oraz ln S = B 4 8 X B 8 (7.8b) - ograniczenie wynikające z chropowatości powierzchni obrobionej z = C u f vc s (7.9a) gdzie: C - stała uwzględniająca warunki obróbki (rodzaj materiału obrabianego, geometrię ostrza itp.) z - wysokość chropowatości

78 Laboratorium Obróbki Skrawaniem D n uwzględniając v c = i przekształcając (7.9a) 1000 u f S s 5 (7.9b) n gdzie: S 5 = z C D 1000 s logarytmując (7.9b) i uwzględniając (7.2b) oraz ln S = B 5 9 - s Y + u X B9 (7.9c) Przedstawione wyżej ograniczenia nie wyczerpują w pełni opisanego procesu. Na ograniczenie prędkości skrawania oraz posuwu mają jeszcze wpływ dopuszczalne ugięcie przedmiotu obrabianego, wytrzymałość mechanizmu posuwu obrabiarki, stabilność układu OUPN, itp. [L. 2]. Model matematyczny uproszczono z uwagi na dobór ustalonych parametrów obróbki (głębokość skrawania, sztywny przedmiot obrabiany). Zapis zbiorczy tego modelu przedstawia się następująco: model matematyczny ograniczenia funkcja celu Y B 1 Y B 2 X B 3 X B 4 Y + u v X B 5 Y + u F c X B 6 X B 7 X B 8 - s Y + u X B 9 F celu = Y + X max (7.10)

7. Optymalizacja parametrów skrawania 79 Y = ln n X>=B 4 X<=B 8 9 -s Y+u X<=B X<=B 3 X<=B 7 Y <= B1 B F celu max Y opt C Y + u X<=B 6 Fc Y + u X<=B 5 v A F celu min D Y >= B2 45 o X opt X = ln f ys. 7.1. Graficznie przedstawiony model matematyczny doboru parametrów skrawania metodą programowania liniowego Na rys. 7.1 przedstawiono wielobok ABCD zawierający możliwe rozwiązania powyższych nierówności. W przypadku gdy nierówności nie będą sprzeczne wielobok ten będzie wypukły. Ekstremalne wartości funkcji celu oznaczone są na rysunku liniami przerywanymi. Dla wieloboku przedstawionego na rysunku wartości optymalne odpowiadają punktowi C i wynoszą Yopt i Xopt. Po przekształceniu optymalne obroty i posuw wynoszą: n opt = exp Y opt ; f opt = exp X opt (7.11)

80 Laboratorium Obróbki Skrawaniem 7.3 Przebieg ćwiczenia Zadanie1 Wyznaczyć optymalne parametry skrawania f i v c, przy ustalonej a p oraz założeniu wymaganej chropowatości powierzchni i trwałości narzędzia, dla obróbki toczeniem., W tym celu należy pomierzyć wybrane parametry geometryczne narzędzia (r,, r r oraz przekrój trzonka) i ustalić wielkość wysunięcia noża z imaka a następnie uruchomić program c:\obsk\cwicz7.exe i postępować zgodnie z instrukcjami pojawiającymi się na ekranie. Zadanie 2 Zweryfikować doświadczalnie wyniki otrzymane w zadaniu 1 wykonując co najmniej trzy próby toczenia, jedną z parametrami optymalnymi wyznaczonymi w zadaniu 1, pozostałe z parametrami f i v c większymi od optymalnych. Po wykonaniu zadania 1 otrzymuje się wykres zbliżony do rys. 7.1 z wartościami rzeczywistymi, przyjęte parametry powinny wyznaczać punkt leżący poza wielobokiem ABCD, poniżej prostej przechodzącej przez punkty BC. Policzyć wydajność skrawania w poszcze-gólnych próbach: mm 3 Q V = 1000 a p f v c (7.12) min Zmierzyć chropowatość próbek, wskazać detale o chropowatości spełniającej warunek przyjęty w zadaniu 1, opracować wnioski dotyczące doboru parametrów skrawania przyjmując jako kryterium maksymalną wydajność.

7. Optymalizacja parametrów skrawania 81 INSTYTUT OBABIAEK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN ZAKŁAD OBÓBKI SKAWANIEM I NAZĘDZI LABOATOIUM OBÓBKI SKAWANIEM ĆWICZENIE 7 OPTYMALIZACJA PAAMETÓW SKAWANIA GUPA N: DATA: ODABIAJĄCY ĆWICZENIE: POWADZĄCY:... 1.... 5.... 2.... 6.... 3.... 7.... 4.... 8.... ZADANIE 1. WYZNACZANIE OPTYMALNYCH PAAMETÓW f i n: Wartości pomierzone kąt przystawienia r [], kąt przystawienia pomocniczy r [] promień zaokrąglenia naroża r [mm] średnica toczenia szerokość trzonka noża wysokość trzonka noża wysunięcie noża z imaka materiał obrabiany D [mm] b [mm] h [mm] l [mm] Wartości przyjęte T [min] z [m] WYNIKI OBLICZEŃ: f = opt n = opt

82 Laboratorium Obróbki Skrawaniem ZADANIE 2. WEYFIKACJA DOŚWIADCZALNA: Nr Próby 1 2 3 4 5 D [mm] a p [mm] f [mm/obr] n [obr/min] Q V [mm 3 /min] z [m] WNIOSKI: