PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA

w CHEŁMIE

Instytut Nauk Technicznych

LABORATORIUM

OBRÓBKI UBYTKOWEJ

Data wykonania ćwiczenia: …………………………………………...	Nr ćwiczenia: …………………………………………...	Ocena ze sprawozdania:
Wykonał:		Grupa: ………………………………….
Temat:		Prowadzący:

Cel ćwiczenia:

Celem doświadczenia jest zapoznanie pomiar noży tokarskich: ostrego i zużytego

Podstawy teoretyczne:

Toczenie - rodzaj obróbki skrawaniem (np. metalu, drewna, tworzyw sztucznych) stosowany najczęściej do obrabiania powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych przedmiotów w kształcie brył obrotowych. Istnieje możliwość uzyskiwania metodą toczenia również innych kształtów niż obrotowe. Podczas toczenia obrabiany materiał obraca się, a narzędzie (nóż tokarski) wykonuje ruch posuwisty.

Obróbka skrawaniem - proces polegający na zdjęciu z obrabianego przedmiotu warstwy materiału, celem uzyskania założonego kształtu, dokładności wymiarowej i gładkości powierzchni.

Nóż tokarski - narzędzie skrawające jednoostrzowe stosowane do obróbki toczeniem. W zależności od przystosowania do określonej metody obróbki rozróżnia się noże tokarskie:

• punktowe,

• kształtowe,

• obwiedniowe.

Technologiczne parametry skrawania

• prędkość obrotowa n [obr./min]

• prędkość skrawania [m/min] - prędkość liniowa Vc=(П*d*n)/1000

• głębokość skrawania [mm] Ap=d/2

• posuw [mm/obr]

• średnica wiertła [mm]

• posuw na ostrze fz [mm/ostrze]

• szerokość warstwy skrawanej b [mm]

• grubość warstwy skrawanej h [mm]

Budowa noży tokarskich

Geometria ostrza noża w układzie podstawowym

W nożu tokarskim wyróżnia się:

- część roboczą która przez odpowiednie ukształtowanie jest przystosowana do wykonywania pracy skrawania

- trzonek tj. część służącą do mocowania noża w imaku nożowym lub oprawce

Zasadniczym kształtem części roboczej każdego noża jest klin, któ­rego krawędź skrawa materiał.

W części roboczej noża rozróżnia się: powierzchnie, krawę­dzie i kąty.

Powierzchnie części roboczej noża — mające wpływ na prze­bieg skrawania — nazywane są następująco:

— powierzchnia natarcia, tj. powierzchnia, po której spływa wiór podczas skrawania;

— powierzchnia przyłożenia, tj. powierzchnia noża zwrócona do po­wierzchni skrawania;

— pomocnicza powierzchnia przyłożenia, tj. powierzchnia zwrócona do powierzchni obrobionej;

— przejściowa powierzchnia przyłożenia, tj. powierzchnia, znajdująca się pomiędzy główną powierzchnią przyłożenia a pomocniczą powierzchnią przyłożenia.

Powierzchnia natarcia może być: płaska, płaska ze ścinem, wklęsła, wklęsła ze ścinem i schodkowa, zaopatrzona w łamacze lub zwijacze wiórów. Powierzchnia przyłożenia może być ukształtowana jako: bezścinowa, ścinowa i dwuścinowa.

Nóż może mieć jedną lub więcej pomocniczych powierzchni przyłożenia i przejściowych powierzchni przyłożenia. Powierzchnie te mogą mieć ścin lub mogą go nie mieć.

Krawędzie skrawające są to linie przecinania się powierzchni natarcia z powierzchniami przyłożenia.

Rozróżnia się następujące krawędzie skrawające:

— główną krawędź skrawającą (w skrócie: krawędź skrawającą),

t j. krawędź przecięcia się powierzchni natarcia z powierzchnią przyłożenia;

— pomocniczą krawędź skrawająca, t j. krawędź przecięcia się powierzchni natarcia z pomocniczą powierzchnią przyłożenia;

— przejściową krawędź skrawającą, tj. krawędź przecięcia się powierzchni natarcia z przejściową powierzchnią przyłożenia.

Przejściowa krawędź skrawająca noża najczęściej ma kształt łuku. Promień tego łuku nazywamy promieniem zaokrąglenia wierzchołka noża i oznaczamy literą r.

Wierzchołek noża jest to naroże „W” utworzone przez przecięcie się powierzchni natarcia z powierzchnią przyłożenia i pomocniczą powierzchnią przyłożenia lub powierzchni natarcia z powierzchniami: przyłożenia, pomocniczą przyłożenia i przejściową przyłożenia.

Kąty części roboczej noża tokarskiego rozpatrywane są w odniesieniu.

do następujących płaszczyzn:

Płaszczyzny:

1. Płaszczyzny podstawowej, tj. płaszczyzny równoległej do założonych kierunków posuwu wzdłużnego i poprzecznego. W nożach prostokątnych tokarskich i strugarskich jest to płaszczyzna oporowa, a w nożach dłutowniczych jest to płaszczyzna prostopadła do płaszczyzny oporowej.

2. Płaszczyzny stycznej do głównej krawędzi skrawającej i prostopadłej do płaszczyzny podstawowej.

3. Płaszczyzny przekroju głównego, tj. płaszczyzny przechodzące przez rozpatrywany punkt krawędzi skrawającej i prostopadłej do płaszczyzn.

Kąty noża rozpatrujemy w układzie wymiarowania zakładając sposób ustawienia noża że:

1) płaszczyzna krawędzi skrawającej (styczna) jest prostopadła do płaszczyzny podstawowej,

2) kierunek ruchu posuwowego jest prostopadły do płaszczyzny przechodzącej przez oś noża i prostopadły do płaszczyzny podstawowej przy posuwie wzdłużnym lub równoległy do niej przy posuwie poprzecznym

W płaszczyźnie podstawowej rozróżniamy następujące kąty:

l. Kąt przystawienia χ — kąt zawarty pomiędzy rzutem głównej krawędzi skrawającej na płaszczyznę podstawową a kierunkiem ruchu posuwowego.

2. Kąt naroża (wierzchołkowy) ε — kąt zawarty pomiędzy rzutami głównej i pomocniczej krawędzi skrawających na płaszczyznę podstawową.

3. Pomocniczy kąt przystawienia χ' — kąt zawarty pomiędzy rzutem pomocniczej krawędzi skrawającej na płaszczyznę podstawową a kierunkiem ruchu posuwowego.

4. Przejściowy kąt przystawienia χ2 — kąt zawarty pomiędzy rzutem przejściowej krawędzi skrawającej na płaszczyznę podstawową a kierunkiem ruchu posuwowego.

χ+ε+χ'=180o

Jeżeli krawędź skrawająca jest krzywoliniowa, to kąty przystawienia mierzy się między prostą styczną w rozpatrywanym punkcie do rzutu krawędzi skrawającej na płaszczyznę podstawową a kierunkiem ruchu posuwowego

W płaszczyźnie skrawania znajduje się jedynie kąt pochylenia głównej krawędzi skrawającej λ, zawarty między główną krawędzią skrawającą a płaszczyzną równoległą do podstawowej; kąt λ może być:

— dodatni, gdy wierzchołek noża jest najwyższym punktem krawędzi skrawającej

— równy zeru, gdy krawędź skrawająca jest równoległa do płaszczyzny podstawowej

— ujemny, gdy wierzchołek nożerjest najniższym punktem krawędzi

skrawającej

W płaszczyźnie normalnej rozróżniamy następujące kąty:

1. Kąt przyłożenia αo — kąt zawarty między powierzchnią przyłożenia a płaszczyzną skrawania. W przypadku ścinowej powierzchni przyłożenia kąt αo mierzy się od powierzchni ścinu

2. Kąt ostrza βo — kąt zawarty między powierzchnią przyłożenia a powierzchnią natarcia

3. Kąt skrawania δo — kąt równy sumie kątów przyłożenia i ostrza αo+βo=δo

4. Kąt natarcia γo — kąt zawarty między powierzchnią natarcia a płaszczyzną przechodzącą przez główną krawędź skrawającą, prostopadłą do płaszczyzny skrawania.

Kąt natarcia γo może być:

— dodatni, jeżeli kąt skrawania δo < 90°

— równy zeru, jeżeli kąt skrawania δo=90°

• ujemny, jeżeli kąt skrawania δo>90°

Algebraiczna suma kątów przyłożenia, ostrza i natarcia jest zawsze

równa kątowi prostemu α+β+γ=90o

W przypadku wklęsłej powierzchni natarcia kąt natarcia mierzy się od stycznej do tej powierzchni przechodzącej przez krawędź skrawającą.

W przypadku płaskiej powierzchni natarcia ze ścinem lub wklęsłej ze ścinem kąt natarcia mierzy się od powierzchni natarcia poza ścinem lub od etycznej do tej powierzchni przechodzącej przez krawędź ścinu

d). Kąt γo1 mierzy się od powierzchni ścinu i nazywa się kątem natarcia ścinu

5. Pomocniczy kat przyłożenia αo — kąt zawarty pomiędzy powierzchnią przyłożenia a płaszczyzną przechodzącą przez pomocniczą krawędź skrawającą i prostopadłą do płaszczyzny podstawowej. W przypadku ścinowej pomocniczej powierzchni przyłożenia kąt a1 mierzy się od powierzchni ścinu.

6. Przejściowy kąt przyłożenia α2 — kąt zawarty pomiędzy przejściową powierzchnią przyłożenia a płaszczyzną przechodzącą przez przejściową krawędź skrawającą i prostopadłą do płaszczyzny podstawowej. W przypadku ścinowej przejściowej powierzchni przyłożenia kąt α2 mierzy się od powierzchni ścinu.

wygięte:

a) lewy, b) prawy.

No

WPŁYW POSUWU I PREDKOŚI SKRAWANIA NA CHROPOWATOŚĆ POWIERZCHNI OBRABIANEJ

1.) Teoretyczna wysokość nierówności przy toczeniu, Nierówności powierzchni obrabianej powstają na skutek odwzorowania się naroża ostrza noża. W praktyce najczęściej spotykany jest przypadek, kiedy na powierzchni odwzorowuje się tylko łuk (zaokrąglenie) wierzchołka noża. Wówczas teoretyczna wysokość nierówności zależy tylko od posuwu f i promienia zaokrąglenia naroża rε i można ją określić w przybliżeniu następującym równaniem empirycznym. εrfRz82= Doświadczenia wykazały, że oprócz czynników geometrycznych na kształtowanie się nierówności powierzchni przy toczeniu mają wpływ zjawiska fizykalne towarzyszące procesowi tworzenia się wióra. Tak więc rodzaj powstającego wióra, jego spęczenie, zjawisko narostu oraz odkształcenia sprężyste materiału skrawanego powodują, że rzeczywista wysokość nierówności znacznie odbiega od wysokości teoretycznej, szczególnie w pewnym zakresie szybkości skrawania. Można przyjąć ogólnie, że na chropowatość powierzchni przy toczeniu wpływają następujące czynniki: • Rodzaj materiału skrawanego, • Warunki skrawania, • Geometria ostrza, • Stępienie ostrza, • Ciecze smarująco-chłodzące, • Statystyczna i dynamiczna sztywność układu obrabiarka-przedmiot-narzędzie. 2.) Wpływ zmiennych czynników na chropowatość powierzchni: a) Wpływ materiału skrawanego i prędkości skrawania, Zależność wysokości nierówności powierzchni od prędkości skrawania łączy się ściśle ze sprężystymi i plastycznymi właściwościami materiału skrawanego. W przypadku stali, ze wzrostem prędkości skrawania rzeczywista wysokość nierówności Rz początkowo rośnie. Przy prędkości krytycznej, która leży w granicach 0,25÷0,50 m/s parametr ten osiąga w danych warunkach największą wartość, poczym z dalszym wzrostem prędkości skrawania jego wartość maleje. Po osiągnięciu przez prędkość wielkości granicznej wartość parametru Rz rzecz stabilizuje się i dalszy jej wzrost nie wywiera istotnego wpływu na ten parametr. Wzrost wysokości nierówności, a następnie jej spadek w zakresie między prędkościami

małymi, a prędkością graniczną, spowodowany jest zjawiskiem tworzenia się i zanikania narostu na ostrzu, którego wysokość przy prędkości krytycznej osiąga największą wartość. W tym zakresie prędkości, na chropowatość powierzchni wywierają istotny wpływ przede wszystkim plastyczne własności materiału skrawanego. Zmniejszenie się wysokości nierówności po przekroczeniu prędkości krytycznej tłumaczy się malejącą rolą odkształceń plastycznych. Zwiększenie prędkości skrawania powyżej wartości granicznej nie wpływa praktycznie na gładkość powierzchni. W wyniku sprężystych odkształceń materiału skrawanego rzeczywista wysokość nierówności jest w tym zakresie prędkości większa od teoretycznej, na skutek różnej wielkości tych odkształceń w dnach nierówności oraz na ich występach.

• b) wpływ parametrów warstwy skrawanej,

Wpływ posuwu na chropowatość powierzchni przedstawiono na rysunku. Wynika z niego, że im większa prędkość skrawania tym krzywa rzeczywista leży bliżej teoretycznej (dla tego samego promienia zaokrąglenia ostrza r), co jest wyrazem zmniejszającej się roli plastycznych właściwości materiału. Dla większych promieni r gładkość przy tych samych posuwach jest lepsza

• c) wpływ geometrii ostrza,

Z pośród geometrycznych parametrów ostrza, dominujący wpływ na chropowatość powierzchni ma promień zaokrąglenia wierzchołka noża. Jak wynika z zależności teoretycznej, im większy jest promień r tym mniejsza jest nierówność R_z. Rzeczywista wysokość jest jednak większa od teoretycznej i to tym większa, im mniejsza jest prędkość skrawania. Wynika z tego, że oprócz oddziaływania geometrycznego naroża ostrza na gładkość powierzchni mają też wpływ (podobnie z resztą jak przy posuwie) odkształcenie plastyczne materiału obrabianego. Przy mniejszych kątach przystawienia uzyskuje się mniejszą chropowatość powierzchni w przypadku, gdy na powierzchni obrabianej

odwzorowuje się część pomocniczej krawędzi skrawającej. Pozostałe kąty ostrza w małym stopniu wpływają na chropowatość powierzchni.

• d) wpływ stępienia ostrza,

Sposób oddziaływania stępienia ostrza na gładkość zależy od materiału z którego ostrze jest wykonane. W przypadku ostrzy ze stali szybkotnących w początkowym okresie pracy ostrza, obserwuje się polepszenie chropowatości powierzchni na skutek zwiększenia promienia zaokrąglenia naroża wywołanego zużyciem. Po przekroczeniu przez parametr V_B pewnej wartości krytycznej następuje pogorszenie chropowatości spowodowanej rysami na powierzchni starcia, drobnymi wyruszeniami krawędzi ostrza.

e) wpływ cieczy chłodząco-smarujących, Ciecze chłodząco-smarujące z odpowiednimi dodatkami zmniejszają tarcie i odkształcenia plastyczne, ułatwiają skrawanie, polepszają gładkość powierzchni. Stosowanie tych cieczy zmniejsza intensywność zużycia ostrza, co również odbija się korzystnie na chropowatości powierzchni. Po przekroczeniu pewnej prędkości skrawania wpływ cieczy chłodząco-smarujących na chropowatość całkowicie zanika. Z uwagi na gładkość pożądane jest filtrowanie używanej cieczy, celem oddzielenia małych cząstek materiału skrawanego. Cząsteczki te, znajdując się w obiegu pogarszają chropowatość obrabianej powierzchni.

f) wpływ sztywności układu i drgań, Doświadczenia wykazują, że sztywność statyczna układu OPN wpływa na chropowatość powierzchni, jednakże między tą sztywnością, a wysokością nierówności Rz brak określonej zależności liniowej. Praktycznie można przyjąć, że np. przy prędkościach skrawania do 0,42 m/s i sztywności od 900 do 4500 N/m wysokość nierówności zmniejsza się o około 30%.

Drgania noża lub przedmiotu o niskich częstotliwościach, nie przekraczających 50 Hz, wywierają niekorzystny wpływ na chropowatość. Drgania te przyśpieszają zużycie się ostrza, co wywiera określony wpływ na gładkość powierzchni.

Wnioski:

Wnioski:

---