6. BADANIE TRWAAOŚCI NARZDZI SKRAWAJCYCH
6.1 Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się studentów z metodami badań
trwałości narzędzi skrawających.
Uwaga: W opracowaniu sprawozdania wykorzystywane będą wyniki pomia-
rów z ćwiczenia 5. Studenci zobowiązani są do posiadania tych
wyników podczas wykonywania niniejszego ćwiczenia.
6.2 Wprowadzenie
Różnorodność warunków obróbki (materiał obrabiany i narzędziowy, parametry
kinematyczne, zastosowana ciecz obróbkowa, geometria narzędzia, itp.) powoduje, że
ekonomicznie nieuzasadnione jest badanie trwałości narzędzia dla każdych konkretnych
parametrów obróbki (np. w celu doboru najlepszego w tych warunkach materiału
narzędziowego). Celowe więc jest badanie wskaznikowe (tańsze) dla wyznaczenia
stałych i wykładników do wzorów statystyczno-empirycznych, które dają przybliżone
wyniki.
Procesy zużycia omówione szczegółowo w ćwiczeniu 5 prowadzą do utraty zdolno-
ści skrawnych ostrza. Aby określić moment utraty zdolności skrawnych należy określić
kryterium stępienia ostrza. Przez kryterium stępienia ostrza rozumie się ogólne cechy lub
zaistniałe w procesie skrawania zmiany wyrażone wskaznikami stępienia.
Wyróżnia się trzy grupy kryteriów zużycia:
- fizykalne - wg których narzędzie uważa się za stępione, gdy wchodzi w zakres
trzeciej, przyśpieszonej fazy zużycia (rys. 5.4),
6. Badanie trwałości narzędzi skrawających 65
- technologiczne - wg którego narzędzie uważa się za stępione, gdy przy jego pomocy
nie można już wykonać przedmiotu z żądaną gładkością powierzchni i dokładnością
(a niecelowe jest korygowanie położenia narzędzia),
- ekonomiczne - zakładające, że należy dopuszczać taką wielkość zużycia aby osią-
gnąć np. najmniejsze koszty w całym okresie żywotności narzędzia.
Aby umożliwić dokładne porównywanie różnych materiałów narzędziowych oraz
określić zależność trwałości ostrza od warunków skrawania, należy prowadzić próby w
ściśle określonych, powtarzalnych warunkach obróbki, sprecyzowanych w PN-83/M-58350.
Norma ta określa zarówno metodykę badań, zalecane warunki obróbki (patrz tab. 5.2,
ćwiczenie 5) jak i wskazniki stępienia (tab. 6.1), przy pomocy których wyrażana jest
wielkość zużycia ostrza, określona jako kryterialna w próbach porównawczych.
Tabela 6.1. Wskazniki stępienia wg PN
Wskazniki stępienia
Materiał KT 3) 3)
Inne
VB VB VB KT
KE R
ostrza
B B max N a
KM
mm mm mm mm - mm
mm
Stal zużycie katastro-
nie ustala się
szybkotnąca ficzne
gwałtowne pogor-
szenie jakości po-
Węgliki 0,4; 0,8; wierzchni obro-
(0.06
1)
4 )
spiekane 0,3 0,6 1,0 0,1 1,6; 3,2; bionej ,
0,4IT
2 )
6,3; 12,5
zużycie katastro-
0,3)f
5)
ficzne
Na osnowie zużycie katastro-
5)
tlenków nie ustala się ficzne
glinu
1
)
Uprzywilejowany wskaznik stępienia, stosowany przy nierównomiernym zużyciu powie-
rzchni przyłożenia w przypadku, gdy dominuje nad innymi wskaznikami.
2
)
Przy posuwach wzorcowych f = 0,25; 0,4; 0,63 mm/obr można przyjąć KT równe odpo-
wiednio 0.14; 0,18; 0,25 mm.
3
) Przede wszystkim przy toczeniu bardzo dokładnym.
4
)
Przy wysokiej temperaturze ostrza, wywołanej dużymi posuwami i szybkością skrawania,
gdy gwałtowne pogorszenie jakości powierzchni (wzrost chropowatości) następuje wcześniej niż
osiągnięte zostaną wartości określone innymi wskaznikami stępienia.
5
)
W ciężkich warunkach skrawania.
66 Laboratorium Obróbki Skrawaniem
Do uprzywilejowanych wskazników stępienia ostrza należy VB = 0,3 mm i
B
VBB max= 0,6 mm dla wszystkich materiałów ostrzy, zużycie katastroficzne dla stali
szybkotnących i ceramiki oraz głębokość rowka KT dla węglików spiekanych.
Wskazniki stępienia ostrza przedstawione w tabl. 6.1 zostały przyjęte umownie dla
celów porównawczych i nie muszą odpowiadać rzeczywistemu wskaznikowi stępienia
ostrza przyjętemu w warunkach produkcyjnych. Nie uwzględniają one np. różnic
w dopuszczalnym zużyciu w zależności od rodzaju obróbki (zgrubna/wykańczająca),
materiału obrabianego (większe dopuszczalne zużycie dla żeliwa niż dla stali), itd.
6.2.1 Znormalizowane próby trwałości narzędzi
Próby trwałościowe wykonywane w warunkach porównywalnych prowadzi się
między innymi w celu określenia zależności empirycznej, np. w postaci (wzór Taylora):
CT
T = (6.1)
s
vc
gdzie: T - trwałość narzędzia
CT - stała uwzględniająca wpływ pozostałych czynników, zależna głównie
od materiału obrabianego
s - wykładnik potęgowy charakterystyczny głównie dla materiału narzę-
dziowego (36 dla węglików spiekanych, 810 dla stali szybkotną-
cych, 1,53 dla spieków ceramicznych)
vc - prędkość skrawania
Trwałość narzędzia należy wyznaczyć na podstawie pomiarów wskazników zużycia,
przeprowadzonych tak często, aby na wykresie krzywej wskaznik zużycia - czas
skrawania występowało co najmniej 5 punktów pomiarowych dla każdej próby (rys. 6.1).
Trwałość narzędzia wyznacza punkt przecięcia każdej z tych krzywych z linią poziomą,
odpowiadającą wskaznikowi stępienia.
Opracowanie wyników pomiarów polega na:
- naniesieniu na siatkę logarytmiczną punktów (log Ti, log vci) wyznaczonych
w badaniach (rys. 6.2),
- wyznaczeniu współczynników zależności T = f (vc); przyjmuje się, że postać tej
funkcji jest opisana wzorem (6.1).
W układzie podwójnie logarytmicznym T = f (vc) jest linią prostą, której
współczynniki można wyznaczyć np. metodą najmniejszych kwadratów.
6. Badanie trwałości narzędzi skrawających 67
VB
B
Vc >Vc >V >Vc
c
1 2 4
3
Vc Vc
Vc
1 2
3
Vc
4
0,3
t
T1 T2 T3 T4
Czas skrawania
Rys. 6.1. Wyznaczanie trwałości narzędzia dla założonego wskaznika stępienia
log T
log T = log C T - s log v
c
s = tg a
log T
i
a log vc
log Vi
1
Prędkość skrawania
Rys. 6.2. Zależność T = f (vc) - skala logarytmiczna
Wskaznik zużycia
Trwałość
T
log C
68 Laboratorium Obróbki Skrawaniem
6.2.2 Przyśpieszone próby trwałości narzędzi
Próby prowadzone w warunkach znormalizowanych są niezwykle pracochłonne
i kosztowne. Dlatego opracowano zestawy prób przyśpieszonego badania trwałości
narzędzi. Należą do nich:
- metoda toczenia promieniowego,
- metoda toczenia stożka,
- metoda toczenia cylindrycznego ze stale wzrastającą prędkością skrawania,
- metoda toczenia cylindrycznego ze stopniowo wzrastającą prędkością skrawania.
We wszystkich tych metodach stosowany jest wskaznik katastroficznego zużycia ostrza.
Metody te pozwalają na szybsze wyznaczenie zależności (6.1), przy dużo mniejszym
zużyciu materiału obrabianego. Wyniki badań są niestety obarczone większym błędem
niż w przypadku konwencjonalnej metody określania trwałości.
Metoda toczenia promieniowego
Poniżej opisano jedną z metod przyśpieszonych badań trwałości, tzw metodę toczenia
promieniowego, której zasadę przedstawiono na rys. 6.3.
Zakładając stałą prędkość ubytku masy materiału narzędzia w czasie skrawania,
można napisać:
mc
dm = dt (6.2)
T
gdzie: mc - całkowita masa materiału narzędzia
starta w czasie próby
T T
mc
1
m = dt = m dt (6.3)
c c
T T
0 0
T
mc
dt = 1 .4)
T
0
Wstawiając równanie Taylora do równania (6.4)
otrzymuje się:
T
1
fr s
vc dt = 1 (6.5)
CT
0
Prędkość skrawania w dowolnej chwili t, dla to-
Rys. 6.3. Badanie trwałości narzędzia metodą
czenia promieniowego, jest określona wzorem:
toczenia promieniowego.
Dst
D
Do
6. Badanie trwałości narzędzi skrawających 69
p n D0 + 2 fr n t
( )
vc = (6.6)
1000
Stąd:
2 p fr n2
1000
dvc = dt i dt = dv (6.7)
1000 2 p fr n2
Wstawiając (6.7) do (6.5) i zmieniając granice całkowania otrzymuje się:
vst
1000 1
s
vc dv = 1 (6.8)
2 p fr n2 CT v0
Całkując (6.8) otrzymuje się:
2 p fr n2 CT s + 1
( )
s+1 s+1
vcst - vc0 = (6.9)
1000
Zakładając, że vc0 << vcst i s > 5 można przyjąć, że vc s+1 jest pomijalnie małe
0
i w związku z tym otrzymuje się:
1
ć
2 p fr s + 1 n2 CT s + 1
( )
vcst = (6.10)
1000
Ł ł
p Dst n
Uwzględniając, że vcst = i przekształcając (6.10) otrzymuje się:
1000
1
1 - s
ć 2 fr s + 1 CT 1000 s s + 1 s + 1
( )
Dst = n (6.11)
s
p
Ł ł
Zakładając, że dla danego materiału obrabianego i materiału narzędzia wartości s i CT
są stałe oraz przyjmując, że fr będzie stałe we wszystkich próbach, równanie (6.11)
można zapisać w postaci:
Dst = A1 nB (6.12)
gdzie:
1
ć 2 fr s + 1 CT 1000 s s + 1
( )
A1 =
s
p
Ł ł
1- s
B =
s+1
70 Laboratorium Obróbki Skrawaniem
Wykonując kilka pomiarów toczenia promieniowego dla różnych wartości n (pozostałe
parametry skrawania stałe), można określić, metodą najmniejszych kwadratów,
współczynniki A i B równania:
lg Dst = A + B lg n (6.13)
gdzie: A = lg A1
a na ich podstawie ustalić wartości CT i s.
Dla dwóch prób można określić:
n1
2 lg
n2
s = (6.14)
Dst1 n1
lg -1
Dst2 n2
1000 vs+1
cst1
CT = (6.15)
2
2 p fr n1 s +1
( )
Należy jednak zwrócić uwagę, że wartość współczynników wyznaczonych na podstawie
dwóch prób będą obarczone dużym błędem.
6.3 Przebieg ćwiczenia
Zadanie 1
Określić zależność T = f (vc) metodą toczenia wzdłużnego:
przeprowadzić (w miarę potrzeb) próby trwałości, uzupełniające próby
prowadzone w ćwiczeniu 5; należy zachować takie same wartości a i f oraz
p
inne warunki skrawania, natomiast dobrać prędkość skrawania tak aby nie
pokrywała się z poprzednimi próbami; z uwagi na to, że próby wykonane w
ćwiczeniu 5, zadanie 1, przeprowadzone zostały w warunkach znormalizowa-nych
postępowanie to jest uzasadnione,
wykorzystując wyniki przeprowadzonych pomiarów oraz wyniki pomiarów innych
grup studenckich zarejestrowane w komputerze, określić parametry zależności
T= f (vc).
6. Badanie trwałości narzędzi skrawających 71
.Zadanie 2
Określić zależność T = f (vc) metodą toczenia promieniowego:
przeprowadzić co najmniej dwie próby toczenia promieniowego z różnymi prę-
dkościami obrotowymi wrzeciona z ustalonymi pozostałymi warunkami obróbki;
próby należy prowadzić aż do katastroficznego zużycia narzędzia,
pomierzyć średnice Dst , przy których nastąpiło stępienie narzędzia,
wyznaczyć zależność T = f (vc).
Aby przeprowadzić obliczenia z pomocą komputera należy uruchomić program
c:\OBRSKR\cwicz6.exe i postępować wg instrukcji pojawiających się na ekranie.
72 Laboratorium Obróbki Skrawaniem
INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN
ZAKAAD OBRÓBKI SKRAWANIEM I NARZDZI
LABORATORIUM OBRÓBKI SKRAWANIEM
ĆWICZENIE 6 BADANIE TRWAAOŚCI NARZDZI SKRAWAJCYCH
GRUPA NR: DATA:
ODRABIAJCY ĆWICZENIE: PROWADZCY:.......................................
1. ...................................................... 5. ........................................................
2. ...................................................... 6. ........................................................
3. ...................................................... 7. ........................................................
4. ...................................................... 8. ........................................................
ZADANIE 1. WYZNACZANIE T=F(vc) METOD TOCZENIA WZDAUŻNEGO
Wyniki pomiarów
t
Próba [min]
1 VBB
[mm]
2 VBB
[mm]
3 VBB
[mm]
4 VBB
[mm]
5 VBB
[mm]
VBB [mm]
t[min]
6. Badanie trwałości narzędzi skrawających 73
100
50
T [min]
10
5
1
vc
1 2 3 4 5 10 20 50 [m/min]
ZADANIE 2. WYZNACZANIE T= f (vc) METOD TOCZENIA PROMIENIOWEGO:
Nr próby 1 2 3
Warunki badań
Materiał obrabiany
Materiał ostrza
g []
o
ao []
kr []
ls []
er []
a [mm]
p
fr [mm/obr]
n [obr/min]
Wyniki pomiarów
Dst [mm]
WYNIKI OBLICZEC: CT = s =
WNIOSKI:
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Ćw 1 Budowa i geometria ostrzy skrawających materiały narzędziowe opracowanie nr 2cw 7 badanie wskaznik tlenowy dszocena zużycia ostrza narzędzia skrawającegoĆw 7(Badanie hamulców na stanowisku rolkowym)Cw 2 Badanie przemiennika czestotliwosciCw 7 Badania kohortoweĆw 6 Badanie trójfazowej prądnicy synchronicznej przy pracy autonomicznejcw 5 badanie izolacji papierowo olejowejBadania w zakresie obróbki skrawaniem stali austenitycznychcw 9 badanie dymotw dszBadanie wpływu parametrów skrawania na stan obrabianej powierzchnicw 9 Badanie przepięć łączeniowych w układachCw 7 Badania reologiczne i wyznaczanie katow zwilzania oraz obliczanie swobodnej energii powierCw 7 Badania kohortowewięcej podobnych podstron