1. Klasyfikacja i charakterystyka metod obróbki ubytkowej

Obróbka ubytkowa – jest częścią procesu (techniką) wytwarzania elementów maszyn i urządzeń, w której przedmiot obrabiany uzyskuje wymagane kształty, wymiary i jakości powierzchni przez usuwanie naddatku materiału.

Obróbka ubytkowa dzieli się na obróbkę skrawania i obróbkę za pomocą erodowania. Obróbka skrawaniem dzieli się na obróbkę wiórową i obróbkę ścierną, natomiast obróbka za pomocą erodowania dzieli się na obróbkę elektroerozyjną, obróbkę elektrochemiczną i obróbkę strumieniowo-erozyjną.

Obróbka skrawaniem – polega na usuwaniu za pomocą pracy mechanicznej określonej objętości materiału, narzędziami zaopatrzonymi w klinowe ostrza skrawające.

Obróbka wiórowa – obróbka dokonywana narzędziami o określonej liczbie i kształcie ostrzy skrawających, naddatek na obróbkę zaś jest usuwany w postaci widocznych wiórów. (Toczenie, wiercenie, struganie, frezowanie, przeciąganie, dłutowanie)

Obróbka ścierna – dokonywana licznymi drobnymi ostrzami o nieustalonej ściśle liczbie i kształcie, naddatek jest usuwany w postaci licznych wiórów. Obróbka wykańczająca pozwala na zebranie naddatku (szlifowanie, gładzenie, obróbka strumieniowo - ścierna, obróbka udarowo – ścierna)

Obróbka erozyjna – polega na usuwaniu określonej objętości materiału przez wykorzystanie procesu erozji. Polega na obróbce materiału wywołując w nim ubytki. Obróbka ta zachodzi za pomocą elektrody, za pomocą strumieni lub za pomocą płynu.

1. Mechanizm niszczenia materiału w procesie obróbki skrawaniem

Przyczyny zużycia ostrza:

• Mechaniczne zuż. ostrza

• Ścieranie mechaniczne-zaczepianie nierówności jednej pow. o drugą

• Doraźne zuż. wytrzymałościowe-gdy na skutek działających sił występuje przekroczenie wytrzym. ostrza

• Zmęczeniowe-utrata spójności na skutek zmęczenia

krzywa służycie ostrza a)mała pręd. skraw. b)średnia c)duża

Objawy: wyszczerbienia, wykruszenia, wyłamania, pęknięcia.

1. Proces powstawania wióra

W procesie powstawania wióra następuje oddzielenie przez ostre narzędzia materiału warstwy skrawanej. W materiale powstają odkształcenia sprężyste i plastyczne, przy zmiennych i wysokich temp. obszaru skrawania, przy ciśnieniu tarcia, przy zjawisku spęczniania i utwardzania wióra, ścieraniu się ostrza.

Rozróżniamy wióry:

• ścinane, gdy występuje przekroczenie wytrzymałości materiału na ścinanie

• odrywane, gdy występuje przekroczenie wytrzymałości na rozciąganie materiału

• odpryskowe – przy obróbce materiałów trudnych nie występuje plastyczne płynięcie segmentu w płaszczyźnie poślizgu, gdyż granica oporu plastycznego poślizgu jest stosunkowo niska, a nacisk noża tak szybko wzrasta, że następuje oderwanie segmentu od warstwy skrawanej.

• wstęgowe – obróbka materiałów plastycznych. Warstwa skrawana zamieniana w wióry przesuwa się po powierzchni natarcia noża

• schodkowe (segmentowy) – skrawanie ze średnią prędkością materiałów o średniej twardości. Proces powstawania: W pewnych warunkach skrawania odkształceniom plastycznym materiału towarzyszy znaczne umocnienie prowadzące do częściowego lub całkowitego naruszenia spójności i poślizgu elementu wióra wzdłuż tej granicy. W ten sposób wiór segmentowy ma charakterystyczną postać spiętrzonych jeden na drugim elementów o wyraźnie zaznaczonym podziale.

• śrubowe

• spiralne

• łukowe

Spęczanie wióra – zmiana wymiarowa wióra w stosunku do wymiarów warstwy skrawanej, z której wiór powstał. Długośd wióra jest krótsza od dł. warstwy skrawanej l, natomiast pole przekroju poprzecznego wióra jest większa od pola przekroju warstwy skrawanej.

Zjawisko utwardzania obróbkowego – materiał warstwy skrawanej rozdziela się na dwa strumienie, z których jeden przechodzi górą do wióra a drugi zostaje wciśnięty pod ostrze w głąb materiału przedmiotu. Powoduje to utwardzanie powierzchniowe.

Wpływanie na kierunek spływu wióra: Na kierunek spływu wióra możemy głównie wpływać poprzez geometrię ostrza-kąty ostrza.λs i γn. Postać wióra zależy głównie od własności materiału obrabianego. Możemy także nią wpływać poprzez geometrię każdego ostrza. Istnieją także metody kształtowania wióra. Rozwijana jest metoda wtryskiwania cieczy między powstający wiór a powierzchnie natarcia pod dużym ciśnieniem, która wpływa na postać powstającego wióra.

1. Warunki i parametry charakteryzujące proces obróbki skrawaniem

Warunki skrawania – dane charakteryzujące:

• obrabiarkę,

• przedmiot obrabiany,

• narzędzie,

• sposób mocowania,

• warunki chłodzenia,

• prędkość ruchu narzędzia i przedmiotu obrabianego,

• wymiary charakterystyczne warstwy skrawanej.

Parametry:

Geometryczne - określają charakterystyczne wielkości geometryczne dotyczące przedmiotu obrabianego narzędzia i warstwy skrawanej są to:

• średnica skrawania,

• średnica narzędzia,

• szerokość skrawania,

• głębokość skrawania

• nominalne pole przekroju poprzez. warstwy skrawanej (F=ap*f)

• resztkowe pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej (Fr)

• rzeczywiste pole pow. przekroju poprzecznego warstwy skrawanej (Fe=F-Fr)

• grubość warstwy skrawanej g

• średnia wartość warstwy skrawanej,

• szerokość warstwy skrawanej.

Kinematyczne:

• prędkość ruchu głównego (prędkość obrotowa n)

• prędkość ruchu posuwowego, (posuw na obrót (mm/obr), posuw czasowy (mm/min), posuw na ostrze(mm/ostrze))

Dynamiczne - siły: wypadkowa siła skrawania, rozkładana na 3 składowe główną albo styczną, oporową, i posuwową.,

Cechy techniczno-użytkowe:

• sztywność,

• dokładność kinematyczna i geometryczna,

• dobre własności dynamiczne

Przeznaczenie produkcyjne obrabiarki:

• ogólnego przeznaczenia,

• specjalne o zawężonych zakresie możliwych robót .

Możliwości obróbkowe: określają operacje możliwych do wykonania, mamy tu obrabiarki:

• uniwersalne – różnorodność operacji,

• produkcyjne – większa wydajność od obr. uniw. mniejszy zakres robót, stosowane w produkcji seryjnej,

• uproszczone – jeszcze bardziej zawężony zakres operacji.

Wydajność obróbki:

• objętościowa,

• powierzchniowa,

• jednostkowa.

1. Wydajność skrawania

Wydajnością skrawania nazywamy umowną wielkość charakteryzującą objętość lub ciężar warstwy skrawanej, pole powierzchni obrabianej lub jej długość skrawania w jednostce czasu.

Wydajność skrawania objętościowa Qv określa objętość warstwy skrawanej w jednostce czasu, dla przypadku toczenia: Qv=1000*f*v=1000gpv (mm3/min)

Wydajność skrawania powierzchniowa Qp określa pole powierzchni obrabianej w jednostce czasu Qp=1000*p*v (mm2/min)

Wydajność skrawania liniowa Ql , długość powierzchni obrobionej w jednostce czasu, odpowiada ona prędkości posuwu czasowego Ql=p*n ( mm/min)

1. Materiały narzędziowe i ich charakterystyka

Cechy: wysoka twardość, duża odporność na ścieranie, odporność na działanie wysokich temp. przez dłuższy czas, odporność na zmienne obciążenia, dobra zdolność do tłumienia drgań.

Rodzaje:

• stale narzędziowe węglowe C (0,7-1,3)%, zastosowanie: pilniki, młotki, punktaki, rysiki.

• Stale narzędziowe stopowe

• Stale narzędziowe szybkotnące-duża odporność na ścieranie i chłodzenie do wysokich temp.

• Węgliki spiekane-duża twardość ostrza

• Spiekane tlenki glinu

• Cermetale

• Diamenty i azotki boru

Węgliki spiekane

Wyróżniamy 2 grupy węglików spiekanych:

• wolframową, oznaczoną symbolem H

• wolframowo-tytanową, oznaczoną symbolem S i U

Grupa S stosowana jest głównie do skrawania stali i staliwa. Grupa U jest dość uniwersalna, stosowana do obróbki stali i staliwa, stali nierdzewnych, żaroodpornych i żarowytrzymałych, także żeliwa i metali nieżelaznych. Grupa H stosowana jest do obróbki żeliwa szarego i białego, stali hartowanych, ceramiki i innych materiałów dających wiór odpryskowy i wymagający ostrza o dużej odporności na ścieranie.

Ceramika jako materiał narzędziowy

Cermetal jest materiałem spiekanym złożonym z dwóch typów składników, z których jeden ceramiczny ma bardzo wysoką twardość, jest żaroodporny, może być również odporny na korozję, a drugi o charakterze metalicznym jest spoiwem. Obserwuje się tendencje stosowania takich składników, które przy nieznacznym obniżeniu odporności na ścieranie zmniejszają kruchość spieku.

Materiały super twarde

Materiały super twarde to: diament i borazon. Diament- węgiel w postaci krystalicznej ma bardzo wysoką twardość i odporność na ścieranie. Dzięki wysokiej twardości i bardzo ostrym krawędziom może skrawać bardzo cienkie warstwy materiału, poczynając od grubości 0,02mm. Ostrza diamentowe są stosowane niekiedy do bardzo dokładnej obróbki powierzchni wew. i zew. części metali i stopów lekkich oraz stopów miedzi, a w szczególności w obróbce wykańczającej stopów łożyskowych. Borazon BN- ma mniejszą twardość niż diament, natomiast blisko dwukrotnie większą niż diament odporność na działanie wysokich temp. Borazon jest stosowany w ściernicach przeznaczonych głównie do szlifowania stali szybkotnących.

Materiały ścierne

1. sztuczne

• elektrokorund; stosowany do szlifowania stali konstrukcyjnych i narzędziowych

• węglik krzemu; znaczna kruchość, dobra przewodność cieplna

• węglik boru; bardzo wysoka twardość, wysokie własności skrawne. Stosowany do obróbki węglików spiekanych i tlenków glinu

• borazon; stosowany w ściernicach przeznaczonych do szlifowania stali szybkotnących

• diament syntetyczny

1. naturalne

• diament naturalny; dobra przewodność cieplna, niski współ. rozszerzalności cieplnej, bardzo wysoka twardość. Stosowany do produkcji obciągaczy ściernic i ostrzy narzędzi.

• korund; jest przeznaczony do szlifowania kulek łożyskowych, bieżni łożysk tocznych, szkła optycznego .

• szmergiel; stosowany do wyrobu narzędzi ściernych nasypowych.

• krzemień; do narzędzi ściernych nasypowych.

• pumeks

• tlenek żelazowy; stosowany w pastach polerskich.

• kaolin

• kreda

• talk

• wapno wiedeńskie; stosowany w pastach polerskich i ściernych.

1. Narzędzia ścierne

charakterystyka:

Narzędziem ściernym nazywamy porowatą bryłę stałą, o ustalonym kształcie i wymiarach, która zawiera w swojej objętości ziarna ścierne, związane w sposób dostatecznie trwały materiałem wiążącym, zwanym spoiwem. Ziarna ścierne spełniają funkcję ostrzy skrawających, a spoiwo funkcję części chwytowych ostrza. Ziarna mogą byd z narzędzi ściernych wykruszone, a wtedy są one zastępowane przez nowo odsłonięte ziarna. Rozróżniamy wśród narzędzi ściernych: ściernice, segmenty ścierne, pilniki i osełki.

Twardość

Twardość narzędzi ściernicy określona jest wielkością oporu, który stawia spoiwo przeciw odrywaniu się ziarenek ściernych z powierzchni pod działaniem sił zewnętrznych. Rozróżniamy pojęcia: twardość ściernicy i twardość ziarna. Twardość ziarna – odporność materiału ziarna na odkształcenia trwałe. Trwałość ściernicy – zależy od własności wytrzymałościowych spoiwa i grubości warstewek wiązania łączącego poszczególne ziarna.

Spoiwo narzędzi ściernych

Spoiwo jest składnikiem narzędzi ściernych, którego zadaniem jest powiązanie poszczególnych ziarn ścierniwa w porowate ciało stałe. Spoiwo musi mieć następujące własności: -odpowiednią wytrzymałość, -odporność na wpływy chemiczne i wilgotność, -możliwość utworzenia w narzędziu jak największych porów spełniające rolę rowków wiórowych.

Rodzaje:

• ceramiczne

• żywiczne

• krzemionkowe

• magnetyzowane

• gumowe

• metalowe i galwaniczne

Strukturę ściernicy określamy umowną liczbą, odpowiadającą określonemu stanowi objętości ścierniwa zawartego w masie narzędzia do jego całkowitej objętości

$$\frac{V_{z}}{V_{z} + V_{s} + V_{p}} \bullet 100\%$$

Vz-objętość ścierniwa

Vs-objętość spoiwa

V_p-objętość porów w ściernicy

Porowatością ściernicy nazywamy procentowy stosunek objętości porów do całkowitej objętości narzędzia.

Ziarnistością ściernicy nazywamy ogólnie statystyczną wielkość ziarna.

Dobór narzędzia ściernego

Podczas szlifowania do czynników związanych z narzędziem ściernym ściernicą należą materiał ściernicy, wielkość ziaren ściernych, spoiwo, twardość, sposób ostrzenia ściernicy i średnica ściernicy. Wielkość ziaren ściernych wpływa w ten sposób, że im mniejsza jest ta wielkość tym mniejsza jest chropowatość. Spośród spoin najbardziej na zwiększenie gładkości powierzchni pozwalają spoiwa gumowe, które polerują równocześnie powierzchnie obrabianą.

1. Metody obróbki ściernej gładkościowej

Gładzenie (honowanie) jest odmiana wygładzania w której narzędzie wykonuje ruch obrotowy i prostoliniowy zwrotny, a przedmiot obrabiany nie wykonuje ruchów roboczych. Narzędziem do gładzenia jest osełka ścierna. Z zasady gładzenie przeprowadza się za pomocą głowic, w których na obwodzie umieszczone są osełki w liczbie zależnej od ściernicy obrabianej powierzchni zastosowania gładzenia.

Dogładzanie oscylacyjne jest to sposób wygładzania, w których ruchy robocze są następujące:

• ruch oscylacyjny narzędzia (prostoliniowo-zwrotny) o małym skoku i dużej częstości suwów,

• ruch obrotowy obrabianego przedmiotu,

• ruch posuwowy narzędzia lub przedmiotu.

Kierunek ruchu oscylacyjnego jest równoległy do osi obrabianego przedmiotu.

Zastosowanie:

• powierzchnie walcowe zewnętrzne

• powierzchnie walcowe wewnętrzne

• płaskie powierzchnie w przypadku dogładzania promieniowego.

1. Metody obróbki ściernej luźnym ścierniwem

Do metod polerowania luźnymi ściernicami zaliczamy:

• docieranie docierakami,

• polerownie ścierne,

• obróbka udarowo ścierna,

• docieranie bębnowe,

• docieranie wirowe,

• obróbka strumieniowo ścierna

Docieranie; pod względem kinematycznym docieranie charakteryzuje się różnorodnością ruchów względnych docieraki obrabianej powierzchni. Pożądane jest, aby poszczególne ziarna nie powtarzały drogi po swoich uprzednich śladach.

Zastosowanie: obróbka wykańczająca elementów narzędzi mierniczych, kół zębatych o wysokich klasach dokładności, cylindrów, łożysk ślizgowych, zaworów.

Polerowanie ścierne; zasadniczym celem jest nadanie obrabianym przedmiotom nie tylko dużej gładkości, ale również połysku.

Obróbka udarowo ścierna; jest to sposób obróbki luźnym ścierniwem którym prace skrawania kruszenia i ścierania wykonują ziarna ścierne naciskane lub uderzane okresowo przez narzędzie o kształcie który ma byd odwzorowany w materiale obrabianym.

Zastosowanie: cięcie i wycinanie elementów z półprzewodników, grawerowanie szkła, stali hartowanej i węglików spiekanych, produkcja włośnic z tworzyw ceramicznych i mineralnych, przecinanie i obróbka kamieni szlachetnych.

Docieranie wibracyjne polega na tym, że przedmioty obrabiane umieszcza się w mieszaninie ściernej i razem z nią poddaje się wstrząsom o regulowanej prędkości.

Docieranie bębnowe polega na tym, że przedmioty obrabiane umieszcza się w tak zwanych bębnach tzn. w zamkniętych zbiornikach obrotowych częściowo napełnionych mieszaniną ścierną.

Zastosowanie docierania wibracyjnego i bębnowego: czyszczenie elementów odkuwek oraz przedmiotów po niektórych operacjach obróbki cieplnej, usuwanie i wyrównywanie zadziorów i upływów

Obróbka strumieniowo ścierna; polega na tym, że w strumieniu płynu o dużej prędkości unoszone są ziarna ścierne.

Zastosowanie: wstępne czyszczenie części po obróbce cieplnej i galwanicznej, do czyszczenia części między operacjami obróbki mechanicznej, wygładzanie powierzchni łopatek wpustowych.

Operacje wykonywane na szlifierkach

• Szlifowanie płaszczyzn na stołach elektromagnetycznych

• Szlifowanie wałów i otworów

• Szlifowanie gwintów ściernicami kształtowymi pojedynczymi oraz wielokrotnymi

1. Zjawisko narostu

Narost składa się z bardzo silnie odkształconych warstewek materiału obrabianego i ma charakterystyczna włóknistą budowę.

Twardość narostu jest znacznie większa niż twardość materiału obrabianego.

Narost tworzy wtórne ostrze chroniące powierzchnię natarcia od bezpośredniego kontaktu z materiałem skrawanym.

Narost powstaje w określonych zakresach temperatur. Występowanie narostu związane jest bardzo silnie z własnościami materiału obrabianego.

Narost pogarsza jakość powierzchni powodując powstawanie wgnieceń i nierówności powierzchni obrabianej.

1. Okres trwałości narzędzia

Trwałość narzędzia T jest to wielkość charakteryzująca w sposób bezpośredni - czas skrawania lub pośrednio – liczbę wykonanych operacji, części, względnie długość drogi skrawania narzędzia nowego lub po zaostrzeniu do chwili nastąpienia oznak stępienia ostrza, przy niezmiennych warunkach obróbki.

1. Okresowa prędkość skrawania V_T

Okresowa prędkość skrawania, jest to prędkość która odpowiada ustalonej wartości okresu trwałości ostrza.

V = Cυ/Tm = VT Cυ- stała zależna od warunków obróbki; m- wykładnik potęgowy wyznaczany doświadczalnie; VT- okresowa prędkość skrawania; T- okres trwałości ostrza.

Czynniki mające wpływ na okresową prędkość skrawania:

• wpływ materiału obrabianego – wpływa na okresową prędkość skrawania poprzez własności odprowadzania ciepła;

• wpływ narzędzia – okresowa prędkość skrawania zależy od odporności narzędzia na wysokie temperatury wyrażającą się w zmianach wytrzymałości, tarcia i ścierania.

• wpływ warunków skrawania;

• wpływ wymiarów i kształtu warstwy skrawanej;

• wpływ kąta przystawienia pomocniczej krawędzi skrawającej;

• Wpływ chłodzenia i rodzaje płynów obróbkowych poprzez chłodzące i smarujące działanie cieczy.

• materiał i wymiary części chwytowej ,

• kąt natarcia, kąt przyłożenia,

• kąt pochylenia głównej krawędzi skrawającej,

• promień zaokrąglenia

1. Doświadczalne metody wyznaczania całkowitej siły skrawania (siłomierze)

Do bezpośredniego pomiaru sił skrawania stosuje się siłomierze:

• Siłomierz tensometryczny – służy do pomiaru naprężeń elementów obciążonych statycznie i dynamicznie i jest używany do pomiaru sił i momentów skrawania. Elementem mierniczym tensometru jest cienki drucik oporowy w kształcie płaskiego wężyka, wklejony między dwa paski papieru izolacyjnego naklejony na obciążony element. Układ pomiarowy składa się ze zrównoważonych mostków Wheatstone, wzmacniacza sygnałów napięciowych zintegrowanych z mikroprocesorowym systemem kalibracji i rejestracji wartości sił przez przesyłanie sygnałów analogowych do rejestratora lub komputera.

• Siłomierz piezoelektryczny – działa na zasadzie zmiany ładunku elektrycznego w stosie kwarcowym pod wpływem sił skrawania

Wady:

• niezbyt duża dokładność pomiaru;

• brak uniwersalności – każdy pomiar wymaga odpowiedniego oprzyrządowania i techniki wykonania pomiaru;

• konieczność stosowania systemów pomiarowych przetwarzających przy pomiarach czujnikowych

• konieczność wzorcowania dla danego pomiaru

Zalety:

• metody tensometryczna i piezoelektryczna odznaczają się dużą czułością na dynamikę zmian sił skrawania;

• możliwość dokładnego określenia sił skrawania w porównaniu do metod analityczno-doświadczalnych;

• w metodach z systemem pomiarowym możliwość eksportowania, przechowywania, analizowania i opracowywania wyników pomiaru prowadzonego podczas procesu skrawania

1. Wpływ war. obróbki na składową siły skraw.

• Wpływ parametrów skrawania na siły skrawania jest różny. Podczas zwiększania głębokości skrawania siły rosną, gdyż wzrasta pole przekroju poprzecznego w skrawanej i udział krawędzi ostrza w procesie skrawania. Przy zmianie posuwu zmieniają się jednocześnie pole przekroju poprzecznego i grubośd warstwy skrawanej. Zwiększenie pola przekroju poprzecznego wywołuje wzrost wypadkowego oporu skrawania. Wpływ prędkości skrawania na siły skrawania wiąże się z wpływem prędkości odkształcania warstwy skrawanej na plastycznośd materiału obrabianego i zjawisko narostowe na ostrzu narzędzia.

• Wpływ kąta natarcia- każde zmniejszenie kąta natarcia będzie wywoływało wzrost oporów skrawania.

• Wpływ kąta pochylenia głównej krawędzi ostrza na siły skrawania można wyjaśnid zmianami bocznego i tylnego kata natarcia.

1. Techniczno ekonom. kryteria doboru warunków obróbki

Przy doborze warunków obróbki kierujemy się otrzymaniem:

• najwyższej wydajności;

• najniższych kosztów obróbki;

• najwyższej jakości produktu;

Racjonalny dobór warunków obróbki jest wynikiem uwzględnienia:

1. wymagań technologicznych stawianych przez konstruktora;

• kryteria właściwej jakości i użytkowości wyrobu;

• dokładność kształtowo-wymiarowa;

• dokł. powierzchniowa warstwy obrabianej;

1. ograniczeń możliwości obróbkowych;

• specyfikacją obróbki;

• rodzajem obróbki;

• narzędziem;

• przedmiotem obrabianym;

1. ekonomii wytwarzania;

• najniższe zużycie mat. konstrukcyjnych;

• minimalne zużycie mat. narzędziowych i konstrukcyjnych;

• wysoka wydajność produkcji;

• najmniejszy koszt jednostkowy;

1. Wyprowadzenie wzoru na optym. szybkość skraw

K₁ = K_c + K_tm + K_zn (koszt jednostkowy)

$$K_{1} = {t_{c}}^{M} + M\frac{K_{m}}{V_{\text{skr}}} + \frac{K_{m}}{C_{n}} \bullet V_{\text{skr}}^{\left( n - 1 \right)} \bullet \left( {t_{0}}^{M} + K_{\text{skr}} \right)$$

$$K_{\text{narz}} = K_{\text{narz.nowego}} + N \bullet K_{\text{reg}} = \frac{K_{N}}{N} \bullet K_{\text{reg}}$$

$$\frac{dK_{1}}{dV_{sr}} = - M \bullet K_{m} \bullet V_{\text{skraw}}^{- 2}$$

$$\frac{K_{m}}{C_{n}} \bullet \left( t_{0} \bullet M_{t} + K_{m} \right)^{\left( n - 1 \right)} \bullet V_{\text{skr}}^{\left( n - 1 \right)} = 0$$

$$- 1 = \frac{1}{C_{n}} \bullet \left( t_{0} + \frac{K_{\text{narz}}}{M} \right)\left( n - 1 \right)K_{\text{skr}}^{n}$$

$$V_{\text{skr}} = \frac{C}{\left\lbrack \left( t_{0} + \frac{K_{\text{narz}}}{m} \right)\left( n - 1 \right) \right\rbrack\frac{1}{h}}$$

1. Dobór warunków obróbki zgrubnej

Punktem wyjścia przy wyznaczaniu warunków skrawania jest analiza danych dotyczących przedmiotu obrabianego narzędzia i obrabiarki. Usunięcie naddatku obróbkowego odbywać się może w jednym lub kilku zabiegach i przejściach. Dla zabiegów-obróbki zgrubnej-korzystając z poradników normowania, instrukcji, instrukcji norm państwowych i zakładowych ustalamy rodzaj i gatunek materiału ostrza, długość wysunięcia narzędzia z imaka nożowego, kształt powierzchni natarcia i geometrie ostrza. Przy obróbce zgrubnej celowe jest ustalenie jak największego usunięcia naddatku obróbkowego w możliwie najmniejszej liczbie przejść. W przejściu zgrubnym należy dobrać możliwie największy posuw.

1. Dobór warunków obróbki wykańczającej

• na obróbkę wykańczającą pozostawia się naddatek 0,5÷1mm na stronę. Ze względu na wydajność obróbki pożądane jest stosowanie jak największego posuwu, który jest ograniczony sztywnością układu oraz chropowatością powierzchni, którą należy uzyskać;

• szybkość skrawania dla założonej trwałości noża;

Dlatego warunki skrawania tak należy dobrać, by te własności otrzymać przy zachowaniu najwyższej wydajności, najniższego kosztu, przy zachowaniu trwałości ostrza.

1. Zależność między posuwami

• Posuw na obrót (p) prędkość wyrażona stosunkiem drogi przebytej w ciągu czasu jednego obrotu do tego czasu

• Posuw na minutę (pt)-prędkość, której wartość jest stosunkiem przebytej drogi do czasu

• Posuw na ostrze (pz)-prędkość której wartość wyraża się stosunkiem drogi przebytej w czasie styku z materiałem poprzedzającego do następnego ostrza do tego czasu

1. Skrawalność

Skrawalność-podatność materiału na zmiany kształtu wymiarów wymiarów własności fizycznych fizycznych czasie procesów obróbki skrawaniem.

Wskaźniki oceny skrawalności

1. Bezwzględne wskaźniki skrawalności- mają prócz wartości wymiary podane w jednostkach:

• trwałość [minuty czasu skrawania]

• opór skrawania [N]

• wysokość nierówności powierzchni powstających [µm]

• rodzaj powstających wiór

Oprócz wskaźników użytkowych używamy również wskaźników fizycznych:

• temperatura skrawania

• tarcie w czasie skrawania

• ścierność materiału

• zdolność tłumienia drgań

1. Względne wskaźniki skrawalności-powstają przez określenie stosunku wskaźników bezwzględnych skrawalności jednego umownie przyjętego materiału. Wtedy wskaźniki te nie maja wymiaru

Wpływ struktury i właściwości materiałów na ich skrawalność

1. wpływ struktury materiałów

• ferryt, obniża opór skrawania

• cementyt, jego rozmieszczenie i wielkość ziarna decyduje zarówno o twardości ostrza i gładkości powierzchni

• perlit pasemkowy

• perlit gruby, ułatwia oddzielenie się wióra, ale psuje gładkość pow.

• sorbit i austenit, pozwalają na wzrost własności wytrzymałościowych, twardości i ciągliwości

1. własności materiałów

Ze względu na skrawalność pożądane są stale o małej wytrzymałości, małej ciągliwości i małej ścierności. Natomiast dla użytkownika i konstruktora najlepszym materiałem jest taki, który wykazuje dużą wytrzymałość wysoka ciągliwość i niewielką ścieralność.

1. Bilans cieplny procesu obróbki skraw.

Q=Qw+Qn+Qp+Qa

Q – całkowita ilość wydzielonego ciepła

Qw – ilość ciepła unoszonego przez wiór

Qn – ilość ciepła pozostającego w materiale obrabianym

Qa – ilość ciepła przechodzącego w atmosferę otoczenia

Wpływ temp. procesu skraw. na trwałość ostrzy

W wysokich temperaturach proces zużycia ostrza staje się intensywniejszy. Polega na nieodwracalnych gwałtownych zmianach w strukturze ostrza, pogorszeniu własności mechanicznych wystąpieniu odkształceń plastycznych. Największy wpływ na temperaturę skrawania spośród parametrów obróbki ma prędkość skrawania.

Metody wyznaczania temp. procesu skraw.

Ogólne metody dzielimy na:

• stykowe oparte na przewodzeniu

• bezstykowe oparte na promieniowaniu

Temperaturę skrawania można określić pośrednio, korzystając ze efektów zjawisk fizycznych skorelowanych z nią w jednoznaczny sposób. Do najczęściej wykorzystywanych zjawisk należą:

• efekt termoelektryczny. Pomiar polega na pomiarze napięcia termoelektrycznego w obwodzie termometru, które jest proporcjonalne do różnicy temperatur styków zimnych i gorących.

• zjawisko promieniowania podczerwonego wykorzystuje się w metodzie pirometrycznej i termowizyjnej

• zmiany barwy termoczułego pokrycia pod wpływem zmiany temperatury

• powstawanie granic pomiędzy stopioną, a niestopioną strefą cienkiego filmu materiału o znanej temperaturze topnienia naniesioną na ostrze metodą PVD .

Wpływ war. obróbki na temp. skraw.

Na temperaturę skrawania oraz rozkład temperatur w strefie skrawania wpływają z różną intensywnością takie czynniki jak: własności materiału obrabianego i narzędzia, technologiczne parametry skrawania stereometria ostrza oraz rodzaj i sposób chłodzenia. Kolejność wpływu parametrów skrawania jest następująca: prędkość, posuw, głębokość skrawania. Ciecze mają bardzo duży wpływ na obniżenie temperatury skrawania. Głównymi cieczami stosowanymi do chłodzenia są. Woda i woda z dodatkami, emulsje, emulsje z dodatkami, oleje mineralne, oleje mineralne z dodatkami.

Ciecze chłodząco-smarujące

Ciecze stosowane podczas skrawania metali można podzielić na 3 grupy:

• o dominującym działaniu chłodzącym – wodne roztwory mineralnych elektrolitów, które chłodząc chronią jednocześnie przedmiot obrabiany i obrabiarkę przed korozją

• emulsje typu olej-woda. Tworząc na powierzchni metalu cienkie i jednocześnie wytrzymałe powłoki zapewniając dobre smarowanie jednocześnie chłodząc

• oleje mające dobre powinowactwo w stosunku do metalu, tworzące powłoki względnie trwałe i mocne. Działanie chłodzące jest słabe

znaczenie w procesie skrawania:

• zwiększają intensywność odprowadzania ciepłą ze strefy skrawania

• zmniejszają tarcie ostrza o powierzchnię materiału obrabianego

• zmniejszają moc skrawania

• ułatwiają usuwanie drobnych wiórów, produktów ścierania ostrza

• pochłaniają pył

1. Powstawanie drgań w procesach obróbki skrawaniem

1. Drgania niezależne od procesu skrawania

• drgania wymuszone przez inna

• drgania spowodowane okresowo zmienną sztywnością obrabiarek

• drgania relaksacyjne występujące u mało sztywnych mechanizmach posuwu przy dużych oporach tarcia

1. Drgania zależne od procesu skrawania

• drgania wymuszone przez zmienną siłę skrawania, podstawową cechą tych drgań jest częstotliwość równa częstotliwości siły wymuszającej

• drgania samowzbudne, powstają bez udziału zewnętrznych sił wymuszających.

Sposoby eliminacji drgań:

• zwiększenie sztywności obrabiarki powoduje zmniejszenie zakresu powstawania drgań

• zmiana samych warunków skrawania

• zmiana parametrów ostrza i zwiększenie kąta przystawienia

• stosowanie płynów obróbkowych, polepszenie gładkości powierzchni ostrza

• stosowanie różnego rodzaju tłumików drgań

1. Tendencje rozwojowe obróbki skrawaniem

• Zmniejszenie strat materiałowych obrobionego materiału i narzędzia, w związku z tym zmniejsza się naddatki obróbkowe do granic teoretycznego minimum

• Polepszenie jakości obrobionych przedmiotów. Obróbka musi zapewnic uzyskanie potrzebnej dokładności kształtowo – wymiarowej.

• Zwiększenie wydajności i zmniejszenie pracochłonności procesu obróbki oraz polepszenie bezpieczeństwa i wygody pracy.

• Zwiększenie możliwości obróbkowych. Wymaga to z jednej strony polepszenia obrabialności materiałów, a z drugiej – opracowania nowych i udoskonalonych istniejących metod

1. Klasyfikacja ruchów w obrabiarkach

• Ruchy podstawowe – są to ruchy wykonywane przez elementy robocze obrabiarek wraz z przedmiotem i narzędziem, niezbędne do przeprowadzenia procesu skrawania i uzyskania wymaganego wymiaru i kształtu oraz nadania struktury geometrycznej obrobionej powierzchni.

• Ruchy główne – są to ruchy nadawane narzędziu lub przedmiotowi obrabianemu warunkujące istnienie procesu skrawania

• Ruchy posuwowe – ruchy wykonywane przez narzędzie lub przedmiot niezbędne do usunięcia warstwy materiału z całej powierzchni obrabianej

• Ruchy przestawcze – są to ruchy mające na celu zmianę wzajemnego położenia przedmiotu obrabianego i narzędzia przed rozpoczęciem, po zakończeniu lub w przerwach po między okresami pracy narzędzia,

• Ruchy ustawcze – są to ruchy mające na celu ustawienia narzędzia względem przedmiotu obrobionego w trakcie trwania operacji na określony wymiar

• Ruchy podziałowe – są to ruchy przestawcze wykonywane okresowo, w trakcie trwania operacji, przez przedmiot obrabiany lub narzędzie, w wyniku których następuje za każdym razem zmiana położenia przedmiotu obrabianego względem narzędzi

• Ruchy pomocnicze – są to ruchy równych elementów obrabiarki, ewentualnie elementów jej wyposażenia

1. Układy obrabiarek

1. Układ funkcjonalny

1. Układ konstrukcyjny obrabiarki tworzą podstawowe zespoły rozpatrywane z punktu widzenia ich wzajemnego rozmieszczenia i współdziałania. Spośród wielu czynników wywierających istotny wpływ na układ konstrukcyjny obrabiarki najważniejszymi są:

   • rozdział ruchów podstawowych między przedmiot obrabiany i narzędzie

   • przemieszczenia zespołów roboczych obrabiarki

   • położenie osi obrotu wrzeciona lub toru ruchu głównego prostolinijnego w stosunku do podstawy

   • obciążenie i sztywność układu

   • czynniki technologiczne

2. Układ kinematyczny- wyodrębniony funkcjonalny zbiór mechanizmów służących do nadania wymaganych ruchów elementom i zespołom roboczym obrabiarki.

1. Dobór liczby zębów w przekładniach elementarnych

Dobór liczby zębów przeprowadza się wychodząc z przełożenia wyrażonego za pomocą ilorazu „φ” oraz założonej liczby zębów „s” $i = \frac{z_{1}}{z_{2}} = \varphi^{x}$ s=z₁+z₂ $z_{1} = \frac{s}{1 + \frac{1}{i}}\text{\ \ }z_{2} = \frac{s}{1 + i}$ sumę zębów przyjmuje się tak aby wyznaczone z wzorów liczby zębów były liczbami całkowitymi

1. Metody wykonywania gwintów

• Toczenie- metoda należąca do najdokładniejszych, ruch główny (obrotowy) wykonuje przedmiot, ruch pomocniczy jest ruchem posuwowym noża

• Frezowanie- mniej dokładne ale zapewnia dużą wydajność, rozróżniamy 3 sposoby – frezami krążkowym, wielokrążkowym oraz głowicami frezowymi, są stosowane głównie do długich i krótkich gwintów frezowych, a wielokrotnie do gwintów krótkich najczęściej o zarysie trójkątnym. Ruch główny- ruch narzędzia; ruch posuwowy- wolny obrót przedmiotu obrabianego i podłużny posuw frezu

• Gwintownik lub narzynka. Gwintowniki przeznaczone są do obróbki gwintów wewnętrznych wykonanych w otworach wstępnie obrobionych wierceniem lub obrobionym. Rozróżniamy trzy gwintowniki: wstępny, zdzierak, wykańczający. Narzynki przeznaczone do obróbki gwintów zewnętrznych w jednym przejściu. Składa się z zewnętrznej części roboczej zew. części chwytowej otworów stożkowych rozmieszczonych na obwodzie przeznaczonych do regulacji mocowania oraz rowków wiórowych.

• Szlifowanie- gwinty szlifuje się w celu nadania większej dokładności głównie narzędziom do gwintowania.

1. Metody wykonywania kół zębatych

1. obróbka uzębień według metody kształtowej

2. wg metody kopiowej

3. wg metody obwiedniowej

Ad a) grupa obróbki uzębień według metody kształtowej ma tą wspólną cechę ,ze narzędzie z ostrzem ma dokładny zarys wrębu . Stosowanie tego sposobu obróbki wymaga utrzymania na składnie dużego zestawu narzędzi , gdyż dla każdego modułu , kąta zarys i ilości zębów jest potrzebny inny kształt ostrza .Metodą kształtową można wykonywać uzębienia za pomocą frezowania tzw. modułami frezami krążkowymi i palcowymi oraz za pomocą strugania , dłutowania i szlifowania. Ten sposób obróbki uzębień odznacza się stosunkowo małą dokładnością choć pod względem kinematycznym jest prosty i dlatego znajduje zastosowanie w produkcji jednostkowej i małoseryjnej przy użyciu uniwersalnych frezarek poziomych.

Ad b) Metoda kopiowej obróbki uzębień polega na tym ze w materiale zostaje odwzorowany kształt kopiału na pół prostym stereometrycznym narzędziem.

Ad c)obwiedniowe przy którym zarys boku obrabianego zęba powstaje jako obwiednia kolejnych położeń krawędzi skrawającej narzędzia względem przedmiotu obrabianego.

• -dłutowanie obwiedniowe zębatkowe (Magga)

• - dłutowanie obwiedniowe Fellowsa

• -frezowanie obwiedniowe frezem ślimakowym

Frazowanie obwiedniowe uzębień kół zębatych walcowych opiera się na zasadzie współpracy ślimaka zastąpionego przez frez ślimakowy z kołem zębatym. Aby zwoje freza ślimakowego były skierowane zgodnie z linią zębów obrabianego kola oś freza musi być skręcona pod katem γ względem osi obrotu tego kola , oś freza musi być skręcona pod kątem γ względem osi obrotu tego koła γ kąt wzniosu linii śrubowej na walcu podziałowym freza. Kształtowanie ewolwentowego zarysu zębów metodą frezowania obwiedniowego wymaga sprzężenia ruchu obrotowego w1 freza z ruchem obrotowym w2 obrabianego koła. Aby zapewnić obróbkę wrębów na całej szerokości wieńca koła zębatego frez musi się przesuwać wzdłuż linii zęba ruchem prostoliniowym P ruch posuwowy wzdłużny. Żeby boki zęba były obrabiane dostatecznie dokładnie posuw wzdłużny musi być odpowiednio wolny (0,2-0,8 mm/Obr). Przy wykonywaniu kol zębatych o zębach śrubowych należy skręcić obrotnice narzędziową dodatkowo o kat. Poza tym należy przyspieszyć ruch obrotów przedmiotu obrabianego o taką wielkość aby nie nastąpiło podcinanie zębów. Jest to ruch dodatkowy do ruchu podziałowego przedmiotu obrabianego za pomocą przekładni sumującej , a jego wielkość uzależniona jest od wielkości posuwu oraz kąta pochylenia linii śrubowej zębów koła zębatego.

Metody obwiedniowe nacinania kół stożkowych

Cechą charakterystyczną zębów w uzębieniu stożkowym jest to że grubość i wysokość zęba zmienia się wzdłuż jego długości. W miarę zbliżania się do wierzchołka stożka zęby stają się niższe i cieńsze. Wśród metod obróbki stożkowych uzębień największe znaczenie pozyskało struganie i frezowanie obwiedniowe metodą Gleasona

• Struganie obwiedniowe wg Gleasona

Obróbka obwiedniowa stożkowych kół zębatych opiera się na wykorzystaniu ruchu tocznego obrabianego przedmiotu po zębatce pierścieniowej czyli po tak zwanym kole koronowym, które jest stożkiem o kącie wierzchołkowym stożka tocznego 2ε = 180^o

• Frezowanie obwiedniowe wg Gleasona

Kinematyczna zasada działania obróbki i sprzężenia ruchów są analogiczne jak w struganie obwiedniowym. Różnica polega na tym że nóż strugarski o ruchach posuwisto zwrotnych zastępuje się obracającymi się nożami o czołowej głowicy frezowej. Głowice do frezowania obwiedniowego mogą być tzw. Jednostronne lub dwu stronne. Jednostronne obrabiają tylko jeden bok a dwu stronne oba boki zęba.

1. Bilans mocy obrabiarki

W przypadku gdy ruch główny i posuwowy są napędzane jednym silnikiem bilans mocy obrabiarki przedstawia następujące równanie: Nel = (Ng + Np) + ΔNs + ΔNj + ΔNd + ΔNp

ΔNj – starty mocy na podtrzymanie ruchu jałowego

ΔNd – dodatkowe straty mocy w łańcuchach kinematycznych

ΔNp – łączne straty mocy w łańcuchu kinematycznym ruchu posuwowego

Przyczyny strat mocy w obrabiarce

Tarcie pow. współpracujących, opory płynów, opory powietrza.

Opory tarcia; zależą od szeregu czynników np. od rodzaju i stanu smarów, od obciążenia oraz od prędkości ruchu. Im większa jest lepkość smaru tym większe są opory i tym większa jest moc biegu luzem. Niezależnie jednak od rodzaju smaru każdy z nich zmienia swoją lepkość gdy zwiększa się temperatura.

Opory hydrauliczne; zleżą od szeregu czynników jak temperatura smaru i czas pracy ponadto na opory hydr. ma wpływ sposób smarowania i ilość oleju w obiegu. Największe straty występują przy smarowaniu zanurzeniowo-rozbryzgowym.

Opory aerodynamiczne są znikome w zakresie praktycznie używanych prędkości obrotowych.

Sprawnością obrabiarki nazywa się stosunek mocy użytej Ne do mocy elektrycznej pobranej z sieci Nel potrzebnej do podtrzymania ruchów wszystkich mechanizmów obrabiarki podczas procesu obróbki.

$$\eta_{0} = \frac{N_{e}}{N_{\text{el}}}$$

1. Wyznaczanie mocy użytecznej obrabiarek

Moc użyteczna obrabiarki Ne jest sumą mocy głównej skrawania Ng i mocy posuwu Np

Ne = Ng + Np [kW]

Moc główna skrawania oblicza się ze wzorów:

$N_{g} = \frac{P_{v}\lbrack\text{daN}\rbrack \bullet V}{6000}\lbrack\text{kW}\rbrack$ (V w [m/min])

$N_{g} = \frac{M_{v}\lbrack\text{daN} \bullet m\rbrack \bullet n}{955}\lbrack\text{kW}\rbrack$ (n w [obr/min])

Moc posuwu

$N_{p} = \frac{P_{p}\lbrack\text{daN}\rbrack \bullet p_{t}\lbrack\text{mm}/\min\rbrack}{6000000}\lbrack\text{kW}\rbrack$

P_p-składowa posuwu siły skrawania

p_t-posuw minutowy

1. Sztywność obrabiarki

Ogólnie sztywnością nazywa się właściwość elementów konstrukcyjnych polegającą na przeciwstawianiu się sprężystym odkształceniom pod działaniem sił i momentów. Im w danych warunkach obciążenia odkształcenia są mniejsze tym większa jest sztywność. W zależności od zmienności sił obciążających w czasie rozróżnia się sztywność statyczną i dynamiczną.

Sztywnością statyczną elementu, zespołu lub grupy zespołów nazywa się stosunek przyrostu siły statycznej do przyrostu odkształcenia wywołanego tą siłą, mierzonego w kierunku jej działania lub w innym który uzna się za istotny dla dokładności obróbki C = przyrost siły/ przyrostu odkształcenia. Jeżeli zależność między siłą i odkształceniem jest liniowa wówczas $C = \frac{P}{\lambda}$

Sztywnością dynamiczną nazywamy stosunek $C_{d} = \frac{Q_{o}}{\lambda_{d}}$ (gdzie; Q_o-amplituda uogólnionej siły wymuszającej, λ_d-amplituda drgań wywołanych tą siłą)

W celu wyznaczenia sztywności dynamicznej obrabiarki zakładamy model toczenia tak aby warstwa skrawana była zmienna w czasie, należy wytworzyć siłę dynamiczną. W tym celu wałek próbny przetaczany jest raz w nakiełkach w osi wałka a następnie przetoczony w nakiełkach rozmieszczonych mimośrodowo. Analizując wartość odkształceń δ obliczamy sztywności poszczególnych elementów zespołów tokarki : konika, suportu, wrzeciona

Sztywność postaciowa zależy od kształtu elementu oraz od własności wytrzymałościowych materiału z którego został wykonany.

Sztywność stykowa zleży od ilości i jakości powierzchni stykających się elementów. Większa ilość stykających się elementów zmniejsza sztywność danego zespołu czyli całej obrabiarki. Im mniej gładkich stykających się powierzchni tym sztywność stykowa jest mniejsza.

Drgania obrabiarek powstają na skutek zbyt malej sztywności dynamicznej – co powoduje pogorszenie jakości powierzchni po obrobieniu, powoduje błędy kształtu orz falistość.

1. Rodzaje sterowania cyklem pracy obrabiarek

• sterowanie ręczne; w którym wszystkie czynności sterownicze dokonywane są przez pracownika obsługującego obrabiarkę.

• sterowanie częściowo zautomatyzowane; w którym niektóre czynności sterownicze dokonywane są automatycznie.

• sterowanie automatyczne; w którym wszystkie czynności poza włączeniem/wyłączeniem dokonywane są automatycznie.

Sterowanie preselektywne podobnie jak centralne, może być rozwiązane przy użyciu elementów hydraulicznych i elektrycznych. Jeśli w skład skrzynki przekładniowej wchodzą sprzęgła cierne przełączenie prędkości może się odbywać podczas ruchu.

Sterowanie krzywkowe

Układy ze sterowaniem krzywkowym są to układy sterujące złożonymi cyklami roboczymi w funkcji czasu z mechanicznym powiązaniem krzywek sterujących z zespołami roboczymi. Na wale sterującym umieszczone są krzywki sterująco-napędowe, które oddziałują na zespół roboczy. Rodzaje układów sterowania krzywkowego:

• układy z jednym wałem sterującym o stałej prędkości obrotowej

• układy z wałem sterującym o dwóch prędkościach obrotowych

• układy z dwoma wałami sterującymi

Wady: system sterowania o małej elastyczności

Sterowanie zderzakowe

Jest to sterowanie automatyczne w funkcji położenia poruszających się zespołów obrabiarki. zderzaki mocowane są do poruszającego się zespołu obrabiarki (np suportu wzdłużnego tokarki) naciskają na łączniki drogowe, które wysyłają wtedy sygnały o aktualnym położeniu tego zespołu. Sygnały te są przekazywane do układu sterującego, który je przetwarza na odpowiednie rozkłady wysyłane do elementów wykonawczych. Każda zmiana rozkazu powoduje zmianę w pracy obrabiarki, czyli powoduje automatyczną zmianę fazy cyklu pracy obrabiarki. Stosuję się do zabiegów wymagających sterowania punktowego lub odcinkowego

Sterowanie kopiowe

Żądane kształty i wymiary przedmiotu są określone przez odpowiednio dobrane kształty i wymiary specjalne do tego celu wykonanego kopiału.

• Kopiały mechaniczne; palec wiodący odwzoruje kształt wzornika, promień palca i wierzchołka muszą być identyczne

• Kopiały hydrauliczne; 1) bezpośrednie- strumień oleju zasilający cylinder hydrauliczny sterowany jest bezpośrednio przez suwak kopiujący pod wpływem przemieszczeń palca kopiującego. 2) pośrednie-suwak kopiujący czujnika oddziaływuje na separator za pośrednictwem drugiego suwaka hydraulicznego który kieruje przepływem oleju do silnika hydraulicznego

• Kopiały elektryczne- ruchy palca wodzącego są przetwarzane na wielkość elektryczną. Czujnik dzielimy na stykowe i o działaniu ciągłym

Sterowanie numeryczne

Sterowanie numeryczne jest sterowaniem programowym, które obejmuje swym programem obok kolejności ruchów, czynności i parametrów obróbki, również wszystkie informacje geometryczne.

Zalety: skrócenie czasu maszynowego, automatyzacja wszystkich ruchów i czynności.

Wady: wymaga bardzo kosztownych urządzeń elektronicznych, wymaga przygotowania i przechowywania programów na nośnikach programowych.

Podział sterowania numerycznego:

• punktowe – obejmuje ruchy przestawcze i ruchy ustawcze, mają na celu ustawienie narzędzia w punktach przedmiotu obrabianego o określonych współrzędnych.

• odcinkowe – narzędzie prowadzone po torze złożonym z odcinków linii prostych, równoległych do osi współrzędnych, wyznaczonych przez prowadnice obrabiarki.

• kształtowe – umożliwia prowadzenie narzędzia po dowolnym torze płaskim lub przestrzennym, możliwym do uzyskania przy danym zarysie ostrza narzędzia.

Otwarte i zamknięte układy sterowania numerycznego

W układach sterowania numerycznego otwartego do odmierzania przemieszczeń wykorzystuje się impulsowe zespoły napędowe, które przesuwają zespoły robocze na odległość proporcjonalną do liczby impulsów przekazanych przez czytnik. Układ zamknięty wykonuje nieprzerwanie pomiar i koryguje położenie narzędzia względem przedmiotu obrabianego.

Charakterystyka elementów i zespołów ster. num.

• Interpolator: urządzenie, które umożliwia sterowanie ruchem dwóch lub więcej niezależnych mechanizmów posuwu tak aby ruch wypadkowy odbywał się pomiędzy dwoma kolejnymi punktami- zdefiniowanymi w kolejnych wierszach programu technologicznego po torze, którego zarys zależy od konstrukcji interpolatora. Rodzaje: liniowy, cyfrowy, paraboliczny, mieszany.

• Nośniki programu: na nich zostaje zapisany program technologiczny w postaci symbolicznej

• Czytniki: w czytniku następuje przekształcenie informacji (programu) zakodowanej w postaci symboli alfanumerycznych na informację zakodowaną w postaci ciągu impulsów elektrycznych.

• Zespoły przetwarzania informacji- zadaniem takiego zespołu jest wygenerowanie takich sygnałów sterujących, które można traktować jako wartości zadane przemieszczeń w poszczególnych kierunkach, prowadzące do osiągnięcia przez zespół roboczy zadanego położenia.

1. Błąd kinematyczny określa różnica położeń lub przemieszczeń członu końcowego początkowego łańcucha kinematycznego, w zależności od jego położenia. Błędy kinematyczne mogą być spowodowane przez:

• błędy wykonania elementów łańcucha kinematycznego

• błędy montażu łańcucha kinematycznego

• błędy w doborze przełożenia przekładni

• błędy od sumarycznej podatności łańcucha kinematycznego.

1. FMS - elastyczne systemy wytwórcze. Jest to konfiguracja komputerowo kontrolowanych, automatycznych stanowisk pracy, do których i na których materiały i detale są dostarczane i przemieszczane automatycznie. Elementy te stanowią odmianę elastycznej automatyzacji. Są bardzo drogie, wymagają niewielkiej liczby pracowników bezpośrednio produkujących.

2. Elastyczny system produkcyjny - to zintegrowany komputerowo kompleks maszyn i urządzeń technologicznych, sterowanych numerycznie, urządzeń warsztatowych oraz automatycznych urządzeń poznawczych, diagnostycznych, minimalną obsługą ręczną,, krótkimi czasami przezbrojeń.

$$i_{H} = \frac{z_{1}}{z_{2}} + \frac{z_{3}}{z_{4}} = \frac{40 \bullet \tan\beta}{\pi \bullet d} \bullet h_{p}$$

Obróbka elektroerozyjna

1. Rodzaje dielektryka i jego rola

Najczęściej stosowana jest nafta i oleje.

Rola:

• odbiór zanieczyszczeń powstających przy procesie

• chłodzenie elektrody i materiału

• zapobieganie zwarciom między katodą a anodą

1. Parametry char. dla procesu obróbki elektroerozyjnej

• warunki elektryczne np. napięcie źródła prądu chwilowa wartość napięcia granicznego, opór, pojemność, indukcyjność w obwodzie ładowania

• dielektryk w szczelinie iskrowej, skład chemiczny, własności fizyczne, stopień zanieczyszczenia

• eroda– właściwości chemiczne i fizyczne, kształt, wymiary

• materiał obrabiany – właściwości fizyczne i chemiczne kształt i wymiary powierzchni obrabianej

• obrabiarka – sztywność i stabilność dynamiczna

1. Mechanizm powstawania pojedynczego krateru

Na skutek przyłożenia napięcia do katody następuje zimna emisja elektronów, powodująca w określonej przestrzeni stan jonizacji. Jonizacja kończy się przy danym napięciu w pewnej odległości od katody ponieważ dielektryk wykazuje znaczne zdolności tłumiące procesu jonizacji zwiększenie napięcia zwiększa obszar natężenia jonizacji, aż do momentu kiedy stanie się wystarczający aby nastąpiło wyładowanie. Napięcie przy którym nastąpił początek wyładowania – napięcie graniczne. Wyładowanie można uzyskać również przez zbliżenie do siebie elektrod przy stałym napięciu granicznym – graniczna odległość elektrod. W wyniku wyładowania następuje na anodzie krótkotrwała koncentracja energii elektrycznej i mechanicznej elektronów. Powstają bardzo wysokie temperatury w otoczeniu wyładowania, następuje czesiowe stopienie , a nawet parowanie metalu anody. Działające siły elektrodynamiczne i duża wartość naprężeń wewnętrznych wywołanych polem temperatury powodują wyrzucanie stopionego metalu do dielektryka.

1. Czynniki wpływające na wydajność obróbki eroz.

• energia wyładowania

• czas wyładowania

• materiał obrobiony i materiał elektrody

• ciecz dielektryczna – stopień zanieczyszczenia bardzo wpływający na gładkość powierzchni, lepkość, właściwości dejonizujące, temperatura palenia

• dokładność ustawienia elektrody oraz dokładność posuwu

1. Techniczno-ekonom. wskaźniki obróbki elektroeroz.

• objętościowa wydajność erozji oraz jednostkowa albo właściwa wydajność objętościowa

• czas obróbki, nazywany czasem maszynowym

• zużycie względne erody i wydajność względna

• błędy obróbkowe decydujące o dokładności

• stereometryczne i fizyczne właściwości warstwy wierzchniej po obróbce

1. Parametry char. procesu obróbki elektroeroz.

• rodzaje reakcji chemicznej, uwarunkowanej doborem materiałów katody, anody i elektrolitów

• stopień dysocjacji i stężenia elektrolitów, od czego zależy opór względnie przewodność elektrolitów

• temperatura elektrolitów, która warunkuje szybkość reakcji

• napięcie prądu.