Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem
Wydział: BMiZ
Studium: stacjonarne I stopnia
Semestr: 3
Kierunek: MiBM
Rok akad.:2014/15
Liczba godzin - 15
I N Ż Y N I E R I A W Y T W AR Z A N I A I
O b r ó b k a s k r a w a ni em
L a b o r a t o r i u m ( h a l a H 2 0 – Z O S )
Prowadzący:
dr inż. Damian Przestacki
pok. 620 A1 – WBMiZ, tel. 61 66 52 850
e-mail:
damian.przestacki@put.poznan.pl
mgr inż. Krzysztof Ślimak
pok. 605 A1– WBMiZ, tel. 61 66 52 723
e-mail:
krzysztof.slimak@put.poznan.pl
mgr inż. Szymon Wojciechowski
pok. 618 A1– WBMiZ, tel. 61 66 52 608
e-mail:
szymon.wojciechowski@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.
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.
L I T E R A T U R A
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, Instytut Technologii Mechanicznej, 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.
Ćwiczenie 1
Budowa i geometria ostrzy skrawających
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.
Ćwiczenie 3
Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających
I. Zagadnienia do przygotowania
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
)
f(t
dt
dz
.
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 stępenia 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, narzędzie,
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:
,
oraz
. 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.
Ćwiczenie 5
Badanie i analiza siły posuwowej F
f
i momentu skrawania M
c
przy wierceniu wiertłem krętym
I. Zagadnienia do przygotowania
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.
Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem
I N Ż Y N I E R I A W Y T W A R Z A N I 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
3
W
Y D Z I A Ł
BMiZ
K
I E R U N E K
MiBM
Grupa dziek./labor.
Temat ćwiczenia:
Budowa i geometria ostrzy skrawających
Data wykonania ćwiczenia
Nazwisko prowadzącego
Ocena
Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem
I N Ż Y N I E R I A W Y T W A R Z A N I 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
3
W
Y D Z I A Ł
BMiZ
K
I E R U N E K
MiBM
Grupa dziek./labor.
Temat ćwiczenia:
Analiza wpływu parametrów skrawania na siłę i temperaturę skrawania
Data wykonania ćwiczenia
Nazwisko prowadzącego
Ocena
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
d n
c
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
Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem
I N Ż Y N I E R I A W Y T W A R Z A N I 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
3
W
Y D Z I A Ł
BMiZ
K
I E R U N E K
MiBM
Grupa dziek./labor.
Temat ćwiczenia:
Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki
Data wykonania ćwiczenia
Nazwisko prowadzącego
Ocena
1. Charakterystyka cech geometrycznych powierzchni po różnych sposobach obróbki.
...........................
sposób obróbki
f
z
= .....
Ra= .....
Rz= .....
Rt= .....
...........................
sposób obróbki
f
z
= .....
Ra= .....
Rz= .....
Rt= .....
...........................
sposób obróbki
f
z
= .....
Ra= .....
Rz= .....
Rt= .....
...........................
sposób obróbki
f
z
= .....
Ra= .....
Rz= .....
Rt= .....
2.
Wyznaczenie krzywej udziału materiałowego
Udział
materiałowy
Rmr [%]
Poziom przecięcia profilu chropowatości c [
m]
powierzchnia
...................
powierzchnia
...................
powierzchnia
...................
powierzchnia
...................
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem
I N Ż Y N I E R I A W Y T W A R Z A N I 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
3
W
Y D Z I A Ł
BMiZ
K
I E R U N E K
MiBM
Grupa dziek./labor.
Temat ćwiczenia:
Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających
Data wykonania ćwiczenia
Nazwisko prowadzącego
Ocena
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
1.
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
Materiał - ……..
f=0,08 mm/obr
a
p
=0,1 mm
n=1120 obr/min
2.
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
(d) [mm]
.........................
L
i
[mm]
.........................
3.
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
min
n
f
L
t
s
min
1000
m
n
d
v
c
4.
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
VB
c
=...........
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
krawędź skrawająca
v
c
=...............
t
s1
=...............
t
s2
=...............
t
s3
=...............
t
s4
=...............
Materiał ostrza
Współczynniki równania
Równanie
x
s
c
t
A
VB
Kryterium stępienia
VB
max
[mm]
Trwałość
T [min]
A
x
Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem
I N Ż Y N I E R I A W Y T W A R Z A N I 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
3
W
Y D Z I A Ł
BMiZ
K
I E R U N E K
MiBM
Grupa dziek./labor.
Temat ćwiczenia:
Badanie i analiza siły posuwowej i momentu skrawania przy wierceniu
Data wykonania ćwiczenia
Nazwisko prowadzącego
Ocena
1. Próbka przeznaczona do badania siły posuwowej F
f
, momentu skrawania M
c
oraz parametry
skrawania
Parametry skrawania
d [mm]
n [mm/obr]
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]
0,112
0,16
0,224
4. Pomiary siły posuwowej F
f
i momentu skrawania M
c
- faza 3
f [mm/obr]
F
f
[N]
M
c
[N·m]
0,112
0,16
0,224
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
0,112
0,16
0,224
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]
0,112
0,16
0,224
7. Średnie procentowe obciążenie elementów geometrycznych wiertła siłą posuwową F
f
i momentem skrawania M
c
Obliczenia:
Dane literaturowe
Siła posuwowa F
f
[%]
Moment skrawania M
c
[%]
Główne
krawędzie skr.
Pomocnicze
krawędzie skr.
Ścin
Główne
krawędzie skr.
Pomocnicze
krawędzie skr.
Ścin
Dane z przeprowadzonego ćwiczenia
Siła posuwowa F
f
[%]
Moment skrawania M
c
[%]
Główne
krawędzie skr.
Pomocnicze
krawędzie skr.
Ścin
Główne
krawędzie skr.
Pomocnicze
krawędzie skr.
Ścin