Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem

Wydział: BMiZ
Studium: stacjonarne II stopnia
Semestr: 1 (letni)
Kierunek: ZiIP
Rok akad.:2011/12

Liczba godzin - 15

T e n d e n c j e w t e c h n o l o g i a c h k s z t a ł t u j ą c y c h

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

Prowadzący: dr inż. Paweł Twardowski

pok. 618 – WBMiZ, tel. [phone]

mgr inż. Damian Przestacki

pok. 635 – WBMiZ, tel. [phone]

T e m a t y

ć w i c z e ń

1. Fizyczne i technologiczne efekty obróbki z dużymi prędkościami skrawania.

2. Geometryczne właściwości WW po toczeniu ostrzem z narożem tradycyjnym i typu „wiper”.

3. Skrawanie na sucho i z chłodzeniem – skutki fizyczne procesu.

4. Skrawanie na twardo – dobór warunków skrawania .

5. Zastosowanie lasera w inżynierii powierzchni.

L

I T E R A T U R A

1. Kawalec M.: Efekty technologiczne obróbki na twardo materiałów metalowych, Mechanik, 2006 nr 1,

s. 20-25.

2. Tönshoff H.K., Arendt C., Ben Amor R., Cutting of hardened steel, Annals of the CIRP Vol. 49/2/2000, pp. 547-566.
3. Olszak W., Obróbka skrawaniem. WNT Warszawa 2008, wyd. II 2009.
4. Praca pod redakcją Żebrowskiego H., Techniki wytwarzania. Obróbka wiórowa, ścierna i erozyjna, Oficyna Wydawnicza

Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004,

5. Oczoś K.: Kształtowanie materiałów skoncentrowanymi strumieniami energii. WUPR, Rzeszów 1988.
6. Oczoś K., Hybrydowe procesy obróbki ubytkowej - istota, przykładowe procesy, wyzwania rozwojowe, Mechanik, 2000

nr 5-6, s. 315-324

7. Kusiński J.: Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej. Wydawnictwo Naukowe „Akapit”, Kraków 2000.
8. Grzesik W.: Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych. WNT Warszawa 2010. Rozdz. 12.
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 powierzchni: metoda profilowa –

Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchni.

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. Fizyczne i technologiczne efekty obróbki z dużymi prędkościami skrawania

.

I. Zagadnienia do przygotowania

1. Teoria Salomona.
2. Definicja HSM.
3. Narzędzia stosowane w HSM i ich systemy mocowania.
4. Przekrój warstwy skrawanej przy frezowaniu frezami walcowo-czołowymi (kulistymi).

II. Przebieg ćwiczenia

1. Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego – centrum obróbkowe oraz profilografometr.
2. Zmierzyć początkowe zużycie ostrzy skrawających.
3. Przeprowadzić frezowanie walcowo-czołowe stali zahartowanej z 6-cioma różnymi prędkościami skrawania.
4. Po każdym przejściu zmierzyć zużycie ostrzy oraz dokonać oceny postaci i koloru wiórów.
5. Zmierzyć wyznaczone parametry chropowatości powierzchni obrobionej.

III. Sprawozdanie

1. Naszkicować stosowane narzędzie – narysować przekrój warstwy skrawanej z pokazaniem parametrów kinematycznych

i geometrycznych.

2. Wyznaczyć wydajność procesu skrawania.
3. Określić zależność Raf(v

c

).

4. Przeprowadzić analizę wpływu prędkości skrawania na postać i barwe wiórów
5. Wnioski.

Ćwiczenie 2. Geometryczne właściwości WW po toczeniu ostrzem z narożem tradycyjnym i typu

„wiper”

I. Zagadnienia do przygotowania.

1. Geometria naroży wiper.
2. Wpływ warunków skrawania na siły, zużycie ostrzy oraz chropowatość powierzchni obrobionej
3. Chropowatość teoretyczna powierzchni obrobionej.

II. Przebieg ćwiczenia.

1. Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego.
2. Zaplanować przebieg doświadczenia.
3. Przeprowadzić toczenie badanymi ostrzami z różnymi wartościami posuwu.
4. Zmierzyć chropowatość powierzchni obrobionej, stosując 6 powtórzeń na obwodzie próbki.

III. Sprawozdanie.

1. Przedstawić graficznie geometrię typu „wiper”
2. Opisać przebieg doświadczenia; podać warunki skrawania.
3. Wyznaczyć wpływ posuwu na chropowatość powierzchni obrobionej – wyznaczyć funkcje regresji z przedziałami

ufności.

4. Opracować wnioski końcowe.

Ćwiczenie 3. Skrawanie na sucho i z chłodzeniem – skutki fizyczne procesu

I.

Zagadnienia do przygotowania

1. Rodzaje cieczy obróbkowych stosowanych w obróbce skrawaniem.
2. Efekt Rebindera.
3. Rodzaje wiórów.
4. Wpływ cieczy obróbkowej na skutki fizyczne procesu.

II. Przebieg ćwiczenia

1.

Przeprowadzić toczenie czołowe tarczy i określić strefy tworzenia narostu.

2.

Powtórzyć doświadczenie stosując ciecz obróbkową.

3.

Powtórzyć badania dla innego materiału obrabianego.

4.

Po każdym przejściu dokonać oceny postaci i koloru wiórów.

III. Sprawozdanie

1.

Określić wpływ cieczy obróbkowej na zakres występowania narostu.

2.

Porównać zakresy występowania narostu dla badanych materiałów obrabianych.

3.

Naszkicować rodzaj występujących wiórów.

4.

Przedstawić uwagi i wnioski końcowe

Ćwiczenie 4.

Skrawanie na twardo – dobór warunków skrawania

I.

Zagadnienia do przygotowania

1.

Warunki skrawania stosowane podczas toczenia zahartowanych stali.

2.

Wpływ warunków skrawania na zużycie ostrza oraz chropowatość powierzchni obrobionej.

II. Przebieg ćwiczenia

1.

Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego.

2.

Dobrać materiał ostrza oraz narzędzie.

3.

Dobrać parametry technologiczne toczenia.

4.

Przeprowadzić doświadczenia zgodnie z wytycznymi.

5.

Wykonać pomiary zużycia badanych ostrzy.

6.

Wykonać pomiary odchyłki zarysu wzdłużnego

∆

w powierzchni obrobionej.

III. Sprawozdanie

1.

Opisać przebieg doświadczenia; podać warunki skrawania.

2.

Przedstawić wyniki przeprowadzonych badań.

3.

Wykonać odpowiednie wykresy.

4.

Przedstawić uwagi i wnioski końcowe.

Ćwiczenie 5. Zastosowanie lasera w inżynierii powierzchni

I. Zagadnienia do przygotowania

1.

Zasada działania lasera molekularnego CO

2.

2.

Ogólna budowa laserów technologicznych.

3.

Budowa układów optycznych lasera.

4.

Wpływ gęstości mocy i czasu działania promienia laserowego na przemiany międzykrystaliczne w stopach metali.

II. Przebieg ćwiczenia

1.

Zapoznać się z obsługą stanowiska badawczego.

2.

Przygotować próbki do badań.

3.

Przeprowadzić doświadczenia zgodnie z wytycznymi.

4.

Narysowanie struktury geometrycznej śladów obróbkowych badanych powierzchni.

5.

Wykonać pomiary szerokości przetopienia badanych próbek.

III. Sprawozdanie

1.

Opisać przebieg doświadczenia.

2.

Przedstawić wyniki przeprowadzonych badań.

3.

Wykonać odpowiednie wykresy.

4.

Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników. Opracować wnioski.

Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem

Tendencje w technologiach kształtujących

L A B O R A T O R I U M

Nazwisko i imię

Semestr

1

Wydział

BMiZ stacj.

Kierunek

ZiIP IIst.

Grupa dziek./labor.

Temat ćwiczenia:

Fizyczne i technologiczne efekty obróbki z dużymi prędkościami skrawania

Data wykonania
ćwiczenia:

Data oddania sprawozdania:

Nazwisko prowadzącego

Ocena

Szkic narzędzia oraz przekroju warstwy skrawanej

Warunki badań: f

z

= [mm/ostrze]; D= [mm];

ae =

[mm]; ap = [mm]; z =

v

c

[m/min]

Ra [µm]

m]

[µ

Ra

Wydajność

Postać wiórów i kolor

Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem

Tendencje w technologiach kształtujących

L A B O R A T O R I U M

Nazwisko i imię

Semestr

1

Wydział

BMiZ stacj.

Kierunek

ZiIP IIst.

Grupa dziek./labor.

Temat ćwiczenia:

Geometryczne właściwości WW po toczeniu ostrzem z narożem tradycyjnym i typu „wiper”

Data wykonania ćwiczenia

Data oddania sprawozdania

Nazwisko prowadzącego

Ocena

1. Badanie wpływu posuwu f na chropowatość powierzchni obrobionej

Warunki badań: a

p

= 0,2[ mm;]; d =

[mm];

vc = [m/min];

min]

/

m

[

1000

dn

v

c

Π

=

f

naroże tradycyjne r

ε

= mm

naroże wiper

[mm/obr]

Ra [

µm]

Rz [

µm]

Ra

[

µm]

Rz

[

µm]

s(x)

Ra [

µm]

Rz [

µm]

Ra

[

µm]

Rz

[

µm]

s(x)

0,235

0,157

0,105

0,05

1

)

(

)

(

1

2

−

−

=

∑

=

n

x

x

x

s

n

i

i

,

n

x

s

x

s

)

(

)

(

=

,

)

(

1

,

x

s

t

x

n

⋅

±

=

−

α

α

α

α

µ

µ

µ

µ

gdzie

5706

,

2

5

,

05

.

0

=

t

2

1

2

1

1

1

)

(

~

n

n

x

s

x

x

t

+

−

=

,

2

)

(

)

(

)

(

2

1

2

2

2

1

−

+

−

+

−

=

∑

∑

n

n

x

x

x

x

x

s

i

i

,

228

,

2

~

10

,

05

.

0

=

t

jeżeli

2

,

~

~

−

>

n

t

t

α

α

α

α

to różnica istotna

Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem

Tendencje w technologiach kształtujących

L A B O R A T O R I U M

Nazwisko i imię

Semestr

1

Wydział

BMiZ stacj.

Kierunek

ZiIP IIst.

Grupa dziek./labor.

Temat ćwiczenia:

Skrawanie na sucho i z chłodzeniem – skutki fizyczne procesu

Data wykonania
ćwiczenia

Data oddania sprawozdania:

Nazwisko prowadzącego

Ocena

D

1

D

2

D

0

D

3

h

n

0

1

2


3

Strefy powierzchni obrobionej:

0-
1-
2-
3-

Warunki badań: Materiał obrabiany:

; materiał ostrza::

f = [mm/obr]; ap = [mm]; n = [obr/min]

Toczenie bez cieczy chłodząco - smarującej

D

0

[mm]

D

1

[mm]

D

2

[mm]

D

3

[mm]

v

c0

[m/min]

v

c1

[m/min]

v

c2

[m/min]

v

c3

[m/min]

0

1

2

3

Szkic wióra

Szkic wióra

Szkic wióra

Szkic wióra

Verte

Toczenie z zastosowaniem cieczy chłodząco - smarującej

D

0

[mm]

D

1

[mm]

D

2

[mm]

D

3

[mm]

v

c0

[m/min]

v

c1

[m/min]

v

c2

[m/min]

v

c3

[m/min]

0

1

2

3

Szkic wióra

Szkic wióra

Szkic wióra

Szkic wióra

Warunki badań: Materiał obrabiany:

; materiał ostrza::

f = [mm/obr]; ap = [mm]; n = [obr/min]

Toczenie bez cieczy chłodząco - smarującej

D

0

[mm]

D

1

[mm]

D

2

[mm]

D

3

[mm]

v

c0

[m/min]

v

c1

[m/min]

v

c2

[m/min]

v

c3

[m/min]

0

1

2

3

Szkic wióra

Szkic wióra

Szkic wióra

Szkic wióra

Toczenie z zastosowaniem cieczy chłodząco - smarującej

D

0

[mm]

D

1

[mm]

D

2

[mm]

D

3

[mm]

v

c0

[m/min]

v

c1

[m/min]

v

c2

[m/min]

v

c3

[m/min]

0

1

2

3

Szkic wióra

Szkic wióra

Szkic wióra

Szkic wióra

Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem

Tendencje w technologiach kształtujących

L A B O R A T O R I U M

Nazwisko i imię

Semestr

1

Wydział

BMiZ stacj.

Kierunek

ZiIP IIst.

Grupa/labor.

Temat ćwiczenia:

Skrawanie na twardo – dobór warunków skrawania

Data wykonania ćwiczenia

Data oddania sprawozdania:

Nazwisko prowadzącego

Ocena

Materiał obrabiany

Twardość HRC

Miejsca pomiaru chropowatości

Wyniki badań chropowatości

Warunki badań

Materiał ostrza:

Odmiana toczenia:

r

ε

[mm]

f [mm/obr]

a

p

[mm]

n [obr/min]

d [mm]

v

c

[m/min]

L

VB

c

[mm]

Ra [µm]

m]

[

µ

Ra

)

x

(

s

L

VB

c

[mm]

Ra [µm]

m]

[

µ

Ra

)

x

(

s

L

p

L

p

L

k

L

k

verte

150

L

p

L

k

Warunki badań

Materiał ostrza:

Odmiana toczenia:

r

ε

[mm]

f [mm/obr]

a

p

[mm]

n [obr/min]

d [mm]

v

c

[m/min]

L

VB

c

[mm]

Ra [µm]

m]

[

µ

Ra

)

x

(

s

L

VB

c

[mm]

Ra [µm]

m]

[

µ

Ra

)

x

(

s

L

p

L

p

L

k

L

k

Warunki badań

Materiał ostrza:

Odmiana toczenia:

r

ε

[mm]

f [mm/obr]

a

p

[mm]

n [obr/min]

d [mm]

v

c

[m/min]

L

VB

c

[mm]

Ra [µm]

m]

[

µ

Ra

)

x

(

s

L

VB

c

[mm]

Ra [µm]

m]

[

µ

Ra

)

x

(

s

L

p

L

p

L

k

L

k

Politechnika Poznańska
Instytut Technologii Mechanicznej
Zakład Obróbki Skrawaniem

Tendencje w technologiach kształtujących

L A B O R A T O R I U M

Nazwisko i imię

Semestr

1

Wydział

BMiZ stacj.

Kierunek

ZiIP IIst.

Grupa dziek./labor.

Temat ćwiczenia:

Zastosowanie lasera w inżynierii powierzchni

Data wykonania
ćwiczenia

Data oddania sprawozdania:

Nazwisko prowadzącego

Ocena

1. Warunki badań – czynniki stałe.

Rodzaj materiału

Grubość materiału [mm]

Średnica wiązki lasera [mm]

2. Badanie wpływu mocy P na szerokość strefy wpływu ciepła oraz szerokość i głębokość przetopienia.

Warunki badań - czynnik stały: v

fl

= 2240 [mm/min]

Szkic obrobionej powierzchni

P = 1040 [W]

P = 1560 [W]

P = 2080[W]

P = 2600 [W]

Strefa wpływu ciepła l

s

Szerokość przetopienia l

p

Głębokość

przetopienia

P [W]

l

s

[mm]

s

l

[mm]

( )

x

s

l

p

[mm]

p

l

[mm]

( )

x

s

h

p

[mm]

1040

1560

2080

2600

3. Badanie wpływu prędkości przemieszczania się wiązki lasera po powierzchni obrabianej v

fl

na szerokość

strefy wpływu ciepła oraz szerokość i głębokość przetopienia.

Warunki badań – czynnik stały: P = 1560 [W]

Szkic obrobionej powierzchni

v

fl

= 784 [mm/min]

v

fl

= 1120 [mm/min]

v

fl

= 2240 [mm/min]

v

fl

= 4480 [mm/min]

Strefa wpływu ciepła l

s

Szerokość przetopienia l

p

Głębokość

przetopienia

v

fl

[mm/min]

l

s

[mm]

s

l

[mm]

( )

x

s

l

p

[mm]

p

l

[mm]

( )

x

s

h

p

[mm]

784

1120

2240

4480

1

)

(

)

(

1

2

−

−

=

∑

=

n

x

x

x

s

n

i

i

,

n

x

s

x

s

)

(

)

(

=

,

)

(

1

,

x

s

t

x

n

⋅

±

=

−

α

α

α

α

µ

µ

µ

µ

gdzie

5706

,

2

5

,

05

.

0

=

t

2

1

2

1

1

1

)

(

~

n

n

x

s

x

x

t

+

−

=

,

2

)

(

)

(

)

(

2

1

2

2

2

1

−

+

−

+

−

=

∑

∑

n

n

x

x

x

x

x

s

i

i

228

,

2

~

10

,

05

.

0

=

t

jeżeli

2

,

~

~

−

>

n

t

t

α

α

α

α

to różnica jest istotna

l

p

l

s

h

p