1.Klasyfikacja obróbki ubytkowej (obróbka skrawaniem i erodowaniem). OBRÓBKA UBYTKOWA: a) Obróbka skrawaniem – usuwanie określonej objętości materiału narzędziami zaopatrzonymi w klinowe ostrza twardsze od materiału obrabianego: - Obróbka wiórowa – dokonywana narzędziami o znanej liczbie i kształcie ostrzy, a naddatek usuwany jest w postaci wióra o określonym kształcie i wymiarach. Rys. - Obróbka ścierna – dokonywana narzędziami zaopatrzonymi w ostrza o nieznanej liczbie i kształcie, a naddatek usuwany jest w postaci cząsteczek wyrywanych siłą tarcia, przy czym usuwane produkty ulęgają utlenianiu. Rys. b) Obróbka erozyjna – erozja to warstwowe usuwanie materiału w wyniku odprysków materiału w fazie stałej oraz topienia i parowania materiału obrabianego. - Obróbka elektroerozyjna – wykorzystuje energię wyładowań elektrycznych pomiędzy elektrodami przy czym jedna elektroda to narzędzie, a druga to materiał obrabiany. Rys. - Obróbka elektrochemiczna – wykorzystuje energię. Która zachodzi pomiędzy elektrodami, a elektrolitami. - Obróbka strumieniowo erozyjna – wykorzystuje różne cząsteczki o różnym stopniu koncentracji elektrycznej np. plazma, strumień fotonów (czyli laser).

2.Istotne różnice pomiędzy obróbką wiórową, a ścierną. Obróbka wiórowa to nadawanie kształtu przedmiotom za pomocą narzędzi usuwających warstwowo naddatek materiału obrabianego. Podczas takiej obróbki powstają charakterystyczne wióry, którym zawdzięcza swą nazwę. Przykładowe narzędzia używane do obróbki wiórowej: wiertło, frez, nóż tokarski, rozwiertak, wytaczak itp. Obróbka wiórowa może być wykonywana na maszynach takich jak: wiertarki, frezarki, tokarki, wytaczarki. Obróbka ścierna jest rodzajem obróbki skrawaniem, w której narzędziem skrawającym są ziarna ścierne luźne albo w postaci pasty, tarczy, osełki, papieru lub płótna ściernego. Liczba ostrzy skrawających i ich geometria są niezdefiniowane. Obróbka ścierna charakteryzuje się najczęściej bardzo małą głębokością skrawania. Przykłady obróbki ściernej: szlifowanie, docieranie, gładzenie, dogładzanie, wygładzanie, polerowanie, piaskowanie.

3.Budowa narzędzi skrawających i ich geometria. Geometria ostrza. Rys. PKS – pomocnicza krawędź skrawająca. GKS – główna krawędź skrawająca. PN – powierzchnia natarcia – spływa po niej wiór. GPP – główna powierzchnia przyłożenia – powierzchnia noża przylegająca do powierzchni skrawania. PPP – pomocnicza powierzchnia przyłożenia . Rodzaje naroża: - naroże punktowe, Rys. - naroże promieniowe lub zaokrąglone, Rys. - naroże ścinowe. Rys. Geometria ostrza w układzie narzędzi. _r - główny kąt przystawienia, _r – kąt naroża, ′_r - kąt przystawienia pomocniczy, α_f - kąt przyłożenia, γ_f - kat natarcia, α₀ – główny kąt przyłożenia, γ₀ – główny kąt natarcia. _r, ′_r – zależą od umocowania narzędzia wokół osi obrotu. _r + ′_r + _r = 180⁰ Wszystkie kąty wymiarowe w głąb narzędzia mają wartości dodatnie lub ujemne z wyjątkiem kąta α_f, który musi zawsze być wielokrotnie większy od 0⁰ – w każdej płaszczyźnie przekroju co najmniej 5⁰. Rys. Płaszczyzny odniesienia w układzie narzędzia. W płaszczyźnie podstawowej możemy wyznaczyć położenie głównej i pomocniczej krawędzi oraz kąty. P_f – płaszczyzna boczna lub posuwowa, P_p – płaszczyzna tylna, P_r- płaszczyzna podstawowa, P_s – płaszczyzna skrawająca, P₀- płaszczyzna przekroju głównego.

4.Materiały na ostrza skrawające do obróbki wiórowej, zakresy zastosowania. Materiał stosowany na narzędzia skrawające musi być zdecydowanie twardszy od materiału skrawającego. 35 – 40 HRC – materiał taki musi być o 20 stopni twardszy. Od materiału wymagamy twardości. Materiał narzędziowy powinien zachowywać wysoka twardość w wysokich temperaturach. Powinien charakteryzować się dobrą przewodnością cieplną, wytrzymałością na zginanie i skręcanie. Podstawowe materiały narzędziowe: 1)Stale narzędziowe: - Stale węglowe: posiadają podwyższoną zawartość węgla co umożliwia zahartowanie do 65HRC. N7-12 (cyfry oznaczają procentową zawartość węgla w 0,1%) E – płytko hartujące. Temperatura pracy do 250⁰C. Wykonujemy z nich narzędzia do obróbki ręcznej, do obróbki mechanicznej (materiały łatwo skrawalne: guma, drewno). - Stale narzędziowe stopowe: W, V, K, Cr, Mo – tworzą się z nich węgliki (do kilku %), twardość ok. 65 HRC, temp. pracy do 350⁰C. Zawartość dodatków węglikowych do 10% np.: NC6 – 6%Cr, NMV – Mo, V. - Stale szybkotnące: wysokostopowe, zawartość dodatków stopowych do 25% np.: SW18 – 18%W, SW7M – 7%W, 10%Mo, SW12C – 12%W i kilka %Cr. Temperatura pracy do 570⁰C, węgliki dodatków (stopowych) metalicznych tworzą tzw. segregację węglikową, która jest znaczną wadą, preferowany proces tworzenia to metalurgia proszków, stale szybkotnące podlegają pokrywaniu powłokami (najpopularniejsza to TiN – daje złotą barwę). 2)Węgliki spiekane: - Węgliki wolframu: WC + Co (lepiszcze – spoiwo). Temp. pracy 850⁰C – 950⁰C, twardość 90HRA. - WC + TiC + Co (spoiwo): P – do obróbki materiałów plastycznych, K – do obróbki materiałów kruchych, M – grupa uniwersalna. 3)Ceramika narzędziowa: - Grupa tlenkowa na bazie Al₂O₃ – ceramika biała – obróbka bez chłodzenia i gdy nie ma gwałtownych skoków, nie odporna na skoki temp., temp. pracy do 1100⁰C. Al₂O₃ + TiC – wtedy ceramika mieszana czarna, odporna na skoki temp., można skrawać materiał do 65HRC. - Grupa krzemowa na bazie Si₃N₄ – ceramika krzemowa, temp. pracy ok. 1200⁰C, twardość ok. 2000HV. 4)Super twardy materiał narzędziowy: - Diament: - Polikrystaliczny (PKD) – otrzymany jako syntetyczny proszek spiekany do brył przestrzennych, drogi materiał. - Monokryształ (MKD) – diament naturalny. Nie nadaje się do obróbki materiału na bazie żelaza. - Polikrystaliczny PCBN – azotek boru sześcienny spiekany do postaci o różnych formach. Do obróbki zahartowanych materiałów i innych.

5.Materiały na narzędzia do obróbki ściernej. 1)Narzędzia ścierne spojone: ściernice, segmenty ścierne, osełki ścierne. 2)Narzędzia ścierne nasypowe: papiery i płótna ścierne, taśmy bezkońcowe, krążki fibrowe samo przyczepne, ściernice listkowe: talerzowe, trzpieniowe, nasadzane, włóknina szlifierska, siatki ścierne, szczotki druciane. 3)Pasty ścierne i polerskie: pasty polerskie, krążki polerskie z włókniny, filcowe, trzpieniówki polerskie z włókniny, filcowe, galanteria polerska. / Wśród materiałów ściernych szczególne szerokie zastosowanie mają: elektrokorund, węglik krzemu, węglik boru, diament i borazon. Wyróżnia się 5 podstawowych gatunków elektrokorundu: zwykły, półszlachetny, szlachetny, stopowy i monokorund.

6.Parametry technologiczne skrawania, definicje i miary. Dzielimy obróbkę skrawaniem ze względu na kinematykę i narzędzia: - toczenie, - struganie i dłutowanie, - przeciąganie, - wiercenie, - frezowanie, - nacinanie gwintów, - nacinanie uzębień. Rys. W zależności na uzyskiwanie dokładności pomiarowej i chropowatość : - obróbka zgrubna, - kształtująca dokładna, - bardzo dokładna.Ruchy przygotowawcze - umiejscawiają narzędzie we właściwej pozycji w stosunku do materiału obrabianego. Podział ruchów pomiędzy narzędziem, a materiałem obrabianym. Wyróżnia się dwie grupy: a) Ruch główny – umożliwia jednorazowy styk narzędzia z materiałem. Jest ruchem obrotowym, albo narzędzia, albo materiału obrabianego. Prędkość liniowa w skrawaniu: $\mathbf{V}_{\mathbf{C}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\text{πDn}}}{\mathbf{1000}}\left\lbrack \frac{\mathbf{m}}{\mathbf{\min}} \right\rbrack$, gdzie V_C – prędkość skrawania, n – prędkość obrotowa. $\mathbf{n}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1000}\mathbf{V}_{\mathbf{C}}}{\mathbf{\text{πD}}}\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{obr}}}{\mathbf{\min}} \right\rbrack$, D – największa średnica. Rys. Ruch pomocniczy – ruch posuwowy – miarą prędkości w tym ruchu jest tzw. posuw. Rys. f [mm/obr], f_Z [mm/ostrze], f – determinuje grubość wióra, decyduje o jakości powierzchni obrobionej. Prędkość liniowa: $\mathbf{V}_{\mathbf{f}}\mathbf{=}\mathbf{f \bullet n}\mathbf{=}\mathbf{f}_{\mathbf{z}}\mathbf{\bullet z \bullet n}\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{mm}}}{\mathbf{\min}} \right\rbrack$, gdzie z – liczba ostrzy. Rys. a_p [mm]  – głębokość skrawania – odległość powierzchni obrabianej od powierzchni obrobionej.

7)Czas maszynowy, czas skrawania, przykłady obliczeń. Czas maszynowy – czas równoczesnego działania ruchu głównego i posuwowego niezbędnego do przeprowadzenia operacji związanych z procesami skrawania. $\mathbf{t}_{\mathbf{m}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{L}}{\mathbf{V}_{\mathbf{f}}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{q}}{\mathbf{a}_{\mathbf{p}}}\mathbf{\lbrack}\mathbf{\min}\mathbf{\rbrack}$, gdzie L – droga, V_f – prędkość, a_p – głębokość skrawania, q – całkowity naddatek obróbkowy. $\mathbf{t}_{\mathbf{m}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{l}_{\mathbf{d}}\mathbf{+}\mathbf{l}_{\mathbf{s}}\mathbf{+}\mathbf{l}_{\mathbf{w}}}{\mathbf{f \bullet n}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{q}}{\mathbf{a}_{\mathbf{p}}}\mathbf{\lbrack}\mathbf{\min}\mathbf{\rbrack}$, gdzie l_d – droga dobiegu, l_s – droga skrawania, l_w – droga wybiegu, f – posuw, n – prędkość obrotowa. Toczenie: Rys. l_w = 1,2,3 mm. Gdy włączymy ruch posuwowy to mierzymy czas maszynowy. l_d – jest uwarunkowana geometrycznie, jest często bardzo krótka. Wiercenie: Rys. Frezowanie walcowe: Rys. Czas skrawania ts jest czasem kontaktu ostrza z materiałem obrabianym bez czasu wcinania i wychodzenia. $\mathbf{t}_{\mathbf{m}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{l}}{\mathbf{f}_{\mathbf{z}}\mathbf{\bullet z \bullet n}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{q}}{\mathbf{a}_{\mathbf{p}}}\mathbf{\lbrack}\mathbf{\min}\mathbf{\rbrack}$,

8)Siły, moc i temperatura skrawania. Jakościowy i ilościowy wpływ różnych czynników na wymienione wielkości. Siły skrawania – jest to pewna miara niezbędna, przy projektowaniu procesu technologicznego. Rys. F_c – siła główna - służy zapotrzebowaniu mocy, F_p – siła odporowa – w obróbce dokładnej staramy się ją zminimalizować, ponieważ będzie zachowywać się nieprzewidywalnie, będzie powodować niedokładności wymiarowe obrabianego elementu (przejście z jednej średnicy na drugą), Rys. F_f – siła posuwu – ma najmniejszy wpływ na przebieg procesu. $\mathbf{F}\mathbf{=}\sqrt{\mathbf{F}_{\mathbf{C}}^{\mathbf{2}}\mathbf{+}\mathbf{F}_{\mathbf{f}}^{\mathbf{2}}\mathbf{+}\mathbf{F}_{\mathbf{p}}^{\mathbf{2}}}$ Rys. F=C•f^u•a_p^e, gdzie C – stała materiałowa (dotyczy obrabianego elementu), f – posuw, a_p – głębokość skrawania, u≈0,75, e≈1. Dwukrotny wzrost a_p spowoduje dwukrotny wzrost F. Wyk. Czynniki mające wpływ na siłę skrawania: 1)Materiał obrabiany: Wyk. 2)Ostrze skrawające: a)Materiał ostrza: zmienia tarcie pomiędzy ostrzem, a materiałem obrabianym, praktycznie nie wpływa na siłę skrawania. b)Geometria ostrza: wpływa na siłę skrawania. Wyk. i Rys. Jeżeli chcemy mieć małą F_p, to wybieramy największy kąt _r. Rys. 3)Parametry skrawania. Praca skrawania. Wyk. Moc: $\mathbf{P}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\text{dE}}}{\mathbf{\text{dt}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{E}}{\mathbf{t}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{F \bullet l}}{\mathbf{t}}\mathbf{=}\mathbf{F \bullet V}$, $\mathbf{P}\mathbf{=}\frac{\mathbf{F}_{\mathbf{C}}\mathbf{\bullet}\mathbf{V}_{\mathbf{C}}}{\mathbf{60}}\left\lbrack \mathbf{W} \right\rbrack$, Ciepło: ilość ciepła wydzielanego podczas skrawania. Rys. i Wyk. $\mathbf{Q}\mathbf{=}\frac{\mathbf{F}_{\mathbf{C}}\mathbf{\bullet}\mathbf{V}_{\mathbf{C}}}{\mathbf{6}\mathbf{,}\mathbf{12}}$, Najkorzystniej jest zwiększać a_p, ponieważ nie wpływa ona na temperaturę procesu. Natomiast zmniejszamy posuw (czas skrawania). Wpływ geometrii ostrza na temp. procesu: Rys. i Wyk.

9)Zużycie ostrza, przyczyny (mechanizmy) i objawy zużycia. Przyczyny zużycia: 1)Siła mechaniczna – siła, która występuje pomiędzy dwoma ciałami będącymi w ruchu – jest to ścieranie. Rys. 2)Zmienna siła mechaniczna – przy niezbyt dużych wartościach powoduje powstawanie naprężeń, co przy dużej ilości cyklów prowadzi do zmęczenia materiału – zużycie zmęczeniowe. Rys. 3)Zmienna temp. procesu – działa tak samo jak zmiana naprężeń, ostrze poddane jest zmiennym naprężeniom wskutek działania temperatury – zużycie zmęczeniowe. 4)Adhezja – występuje przy dużych naciskach jednostkowych na ciała oraz przy czystych powierzchniach. Jeżeli naprężenia są duże to ciała zbliżają się na małą odległość i następuje wymiana atomów. Połączenie to nie jest trwałe ze względu na ruch. Rys. 5)Dyfuzja – połączenie tutaj jest silniejsze, od połączenia w adhezji, ze wzglądu na przeskoki atomów przy wyższej temp. 6)Utlenianie – występuje na ostrzu na obszarach, gdzie występuje duża temp. i jest dostęp tlenu atmosferycznego. Wyk.cał. Zużycie - jest procesem ciągłym polegającym na zmianie masy, kształtów i wymiarów oraz właściwości fizycznych, mechanicznych i chemicznych. Okresy: I okres: docieranie (podlegają wszystkie ciała będące w ruchu) – bardzo intensywny przyrost zużycia (następuje wyrównanie mikronie równości. II okres: okres normalnej pracy – przyrost zużycia jest bardzo wolny. III okres: okres katastroficznego (przyspieszonego) zużycia – po pewnym okresie następuje znowu przyrost zużycia. Wyk.

10.Jakościowy wpływ różnych czynników na zużycie ostrza. Wyk. VB – zużycie ostrza, f – posuw, a_p – głębokość skrawania, Z – zużycie, v_c – prędkość skrawania, r_ε – promień naroża ostrza, κ_r – kąt przystawienia głównej krawędzi skrawającej , α – kąt przyłożenia , γ – kąt natarcia , Θ – ciepło skrawania. Czynniki mające decydujący wpływ na zniszczenie ostrza: 1)Związane z materiałem obrabianym -jeżeli właściwości materiału obrabianego będą coraz wyższe to będziemy musieli przyłożyć większą siłę, energię, a co za tym idzie rośnie siła i temperatura, które powodują wzrost zużycia. Wyk. 2)Związane z ostrzem skrawającym: a)materiał ostrza – im wyższe własności temperaturowe ostrza tym zużycie mniejsze, b)geometria ostrza Wyk. i Rys. 3)Parametry skrawania Wyk. Czas maszynowy: $t_{m} = \frac{L}{2f \bullet n} \bullet \frac{q}{\frac{a_{p}}{2}} = \frac{L}{0,5f \bullet n} \bullet \frac{q}{2a_{p}}$.

11.Stępienie ostrza i jego kryteria. Kryteria stępienia ostrza : 1)fizyczne – ostrze uznajemy za stępione kiedy nie jest ono zdolne do usuwania warstwy skrawanej w postaci wióra – dotyczy III okresu. 2)technologiczne – ostrze uznajemy za stępione, kiedy nie możemy uzyskać określonej klasy dokładności (tolerancja wymiaru) – dotyczy III okresu, można dalej skrawać tym ostrzem. 3)ekonomiczne – ostrze uznajemy za stępione wówczas kiedy uzyskujemy maksymalną żywotność ostrza. Pełny związek Taylora: $T = \frac{C_{r}}{V^{s} \bullet {a_{p}}^{\text{eT}} \bullet f^{\text{uT}}}$. Wyk. Stępienie ostrza – osiągnięty w wyniku zużycia taki stan ostrza, który umownie charakteryzuje utratę właściwości skrawnych (nie nadaje się do skrawania). O stępieniu może decydować przyrost chropowatości wywołany zużyciem, sił skrawania, temperatury.

12.Okres trwałości ostrza. Okres trwałości ostrza jest to czas pracy ostrza w stałych nie zmienionych warunkach skrawania, aż do osiągnięcia stępienia. $T = \frac{C}{V^{s}}\left\lbrack \min \right\rbrack$. Wyk.

13.Trwałość ekonomiczna i wydajnościowa. Trwałość ekonomiczna :$\mathbf{T}_{\mathbf{e}}\mathbf{= \tau}\left( \mathbf{s - 1} \right)\left( \mathbf{t}_{\mathbf{\text{ZN}}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{K}_{\mathbf{N}}}{\mathbf{K}_{\mathbf{O}}} \right)$, $\mathbf{\tau =}\frac{\mathbf{t}_{\mathbf{s}}}{\mathbf{t}_{\mathbf{m}}}\mathbf{\approx 0,9}$, gdzie: T_e – trwałość ekonomiczna, t_ZN – czas zmiany ostrza, t_s – czas skrawania, t_m – czas maszynowy, K_N – koszt narzędzia, K_O – koszt obrabiarkowe. Wyk. waż. v_e – prędkość, ekonomiczna, v_w – prędkość wydajnościowa. Trwałość wydajnościowa: T_W=τ(s − 1)t_ZN. gdzie: T_w – trwałość wydajnościowa. Okresowa prędkość skrawania - jest to prędkość v_T, która zapewnia określoną trwałość ostrza, np. v₃₀= 100m/min (oznacza trwałość ostrza przez 30 min przy prędkości 100m/min)

14.Definicja warstwy wierzchniej i jej kompleksowa charakterystyka. Warstwa wierzchnia – jest to część materiału obrobionego leżąca przy zewnętrznej fizycznej powierzchni o zmienionej w stosunku do rdzenia właściwościach - geometrycznych, fizycznych, chemicznych. (powierzchnia – warstwa adsorbowana i bezpostaciowa – warstwa ukierunkowana – warstwa wpływów cieplnych – warstwa zgnieciona – rdzeń). 1 – pokruszone kryształy tworzywa metalicznego trzymające się podłoża, 2 – ziarna ulegają obrotowi tak jak działa siła styczna, 3 – wskutek zgniotu mamy warstwę steksturowaną, 4 – warstwa odkształcona plastycznie bez tekstury, 5 – strefa oddziaływania cieplnego. Rys. Symbole warstwy wierzchniej : WW(Warstwa wierzchnia), TWW(Techniczna Warstwa wierzchnia). Kompleksowa charakterystyka WW - obejmuje opis właściwości geometrycznych tzn. chropowatość, falistość i udział materiałowy oraz właściwości fizyczne tj. mikrostruktura, odkształcenia plastyczne, naprężenia w warstwie wierzchniej: 1)wykres chropowatości powierzchni obrobionej z podaniem podstawowych parametrów: Ra, Rz, Rt. Wyk. 2)zdjęcie topografii powierzchni, na którym widać układ śladów obróbkowych Rys. 3)wykres liniowego udziału nośnego Wyk. 4)zdjęcie metalograficzne zgładu warstwy wierzchniej Rys. 5)wykres naprężeń w głąb materiału Wyk. 6)wykres utwardzenia obróbkowego Wyk.

15.Chropowatość teoretyczna i rzeczywista powierzchni obrobionej. Wpływ różnych czynników na właściwości warstwy wierzchniej (geometryczne i fizyczne). Ra – średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej – podstawowy wskaźnik chropowatości. Rz – wysokość chropowatości Rz odpowiada średniej odległości pięciu najwyżej położonych wierzchołków od pięciu najniżej położonych punktów wgłębień. Rt = Rmax – maksymalna wysokość chropowatości. Wpływ różnych czynników na właściwości geometryczne i fizyczne. S/R < 40 - mówimy o chropowatości, 40 < S/R - falistość, S/R > 1000 - błąd kształtu.Chropowatość teoretyczna: R_zt = f²/8r_E , gdzie f – posuw, r_ε – promień naroża ostrza. Wyk. R_zt – chropowatość teoretyczna, R_rz – chropowatość rzeczywista, R – chropowatość . Chropowatość rzeczywista jest to suma wszystkich chropowatości: R_rz = R_zt + R_dr + R_VB + R_narost + R_str. Zależność chropowatości powierzchni materiału obrobionego od prędkości skrawania z uwzględnieniem NAROSTU. Wyk. Parametry informujące o wysokości fali (z wykresu profilu chropowatości: R_a , R_z , R_t (constans). Wpływ kształtu profilu chropowatości na udział materiałowy [%] przykładowe profile: (5) Wykres udziału materiałowego dla przykładowych profili: 1 – dla modelu trójkątnego – liniowy przyrost nośności dla malejącej chropowatości. 2 – dla modelu wypukłego. 3 – dla modelu wklęsłego. 4 – dla modelu ząbkowego (dolnego). 5 – dla modelu ząbkowego (górnego). W przypadku płynnej i małej chropowatości, kierunek śladów obróbkowych nie ma wpływu na właściwości eksploatacyjne, przy większych chropowatościach lepszy kierunek równoległy do kierunku ruchu, a przy tarciu suchym i małej chropowatości korzystne są ślady prostopadłe do kierunku ruchu, natomiast przy dużej chropowatości i suchym i suchym tarciu lepsze są równoległe niż prostopadłe.