F-F

1.Zdefiniować pojęcia: układ kinematyczny obrabiarki, łańcuch kinematyczny,oraz funkcji kinematycznej i błędu kinematycznego

Układ kinematyczny obrabiarki stanowią mechanizmy służące do nadania zespołom roboczym obrabiarki ruchów niezbędnych do wykonania procesu roboczego. Mechanizmami, z których składa się układ kinematyczny są najczęściej łańcuchy kinematyczne.

Łańcuch kinematyczny- stanowi zbiór powiązanych ze sobą spójnie par kinematycznych, utworzonych zazwyczaj z przekładni zębatych i pasowych, a niekiedy także z przekłądni śrubowych,krzywkowych,korbowych itp.

Funkcja kinematyczna to wyrażenie matematyczne definiujące położenie członu

końcowego względem członu początkowego łańcucha kinematycznego

x(n_s) → k → y(n_WR)

Funkcja ta określa zależność wielkości wyjściowych y do wielkości wejściowej x łańcucha

kinematycznego. Dla funkcji liniowej:

$$\frac{\mathbf{y}}{\mathbf{x}}\mathbf{= k\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }\mathbf{k\ - \ wspolczynnik\ proporcjonalnosci}$$

Błąd kinematyczny jest to wartość funkcji błędu kinematycznego dla określonej

wartości położenie członu początkowego.

K = f(φ_x)−f₀(φ_x) K  −  blad kinematyczny

2. Metody wykonywania kół zębatych .

a) metody kształtowej

grupa obróbkę uzębień według metody kształtowej ma tą wspólną cechę ,ze narzędzie z ostrzem ma dokładny zarys wrębu . Stosowanie tego sposobu obróbki wymaga utrzymania na składzie 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 małoseryjnej przy użyciu uniwersaln ych frezarek poziomych. Wyjątek stanowi szlifowanie które może zapewnić bardzo duże dokładności.

b) metody kopiowej

Metoda kopiowej obróbki uzębień polega na tym ze w materiale zostaje odwzorowany kształt kopiału na pół prostym stereometrycznym narzędziem. Jest ona stosowana raczej rzadko, ponieważ w stosunku do metody kształtowej nie daje większej dokładności obróbki. Przy obróbce kół zębatych o dużych modułach uwidacznia się zaleta tych metod w postaci zmniejszonych nakładów narzędziowych.

c) metody obwiedniowej

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 Schemat nacinania uzębień frezem ślimakowym

3. Omówić i zdefiniować pojęcia sztywności statycznej i dynamicznej

Sztywność statyczna-zdolność do przeciwstawiania się odkształceniom sprężystym wywołanym działaniem sił lub momentów obciążających. Sztywność elementu,zespołu lub całej obrabiarki wyraża się stosunkiem:

- W przypadku obc. zginającego:

$$j = \frac{F}{a}\ \left\lbrack \frac{N}{\text{μm}} \right\rbrack\text{\ \ \ \ \ \ \ \ }$$

F − przyrost sily obciazajacej;  a − przyrost odkszatlcenia liniowego 

- w przypadku obciążenia momentem skręcającym M

$$j_{s} = \frac{M}{\varphi}\ \left\lbrack \frac{N}{\text{μm}} \right\rbrack\text{\ \ }$$

M − przyrost momentu skrecajacego φ − przyrost odksztalcenia katwego

Rys. Obciążenia i odkształcenia sprężyste oraz ich przebieg w przypadku sztywności statycznej: a)giętej b) skrętnej

Sztywność dynamiczną określa zależność mająca ścisły związek z drganiami wymuszonymi:

$$j_{d} = \frac{F_{d}}{a_{d}}\text{\ \ }$$

F_d − amplituda sinusoidalnie zmiennej sily wymuszajacej;

a_d − amplituda drgan wywolanych taka sila 

Sztywność dynamiczna jest tym większa, im większa jest sztywność statyczna oraz im większy jest współczynnik tłumienia drgań, a także im większa jest różnica między częstością drgań własnych ukł. I częstością siły wymuszającej.

4. Omówić czynniki mające wpływ na sztywność własną (postaciową) elementu oraz na sztywność stykową w połączeniach ruchomych.

Sztywność stykowa- na ogół jest nieliniową funkcją obiążenia normalnego i jest określana stosunkiem

$$j_{p} = \frac{F}{a_{p}}\ \left\lbrack N*\text{μm} \right\rbrack\text{\ \ }a_{p} - wartosc\ odksztalcenia$$

Sztywność stykowa zleży od własności materiału, ilości i jakości powierzchni stykających się elementów.

Rys. Obciążenia i odkształcenia sprężyste oraz ich przebieg w przypadku sztywności statycznej: c)stykowejnia nosc do przeciwstawiania sie odksztalceniom sprezystym wywolanym dzialaniem sil lub momentow obciazajacy

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

5.Omówić sposoby i podstawowe zależności wyznaczania sztywności dynamicznej tokarki

6. Przykłady błędów przedmiotów obrabianych na tokarce, spowodowanych małą sztywnością: przedmiotu obrabianego, konika, wrzeciona

Gdy podatność przedmiotu jest większa od podatności wrzeciona i konika (występuje beczkowatość)

Rys a) średnica większa przy koniku m_k<m_w

Rys b) wypukłość symetryczna m_k=m_w

Rys c) średnica mniejsza przy wrzecionie m_k>m_w

Gdy podatność przedmiotu jest mniejsza od podatności wrzeciona i konika wtedy występuje błąd kształtu zwany wklęsłością.

Rys d) średnica większa przy koniku m_k>m_w

Rys e) wklęsłość symetryczna m_k=m_w

Rys f) średnica większa przy wrzecionie m_k>m_w

Z punktu widzenia ryzyka powstania braków najbardziej najbardziej niekorzystne są błędy wklęsłości.

7. Na czym polega sterowanie preselekcyjne stosowane w skrzynkach prędkości, szkic
wybranego mechanizmu do sterowania preselekcyjnego

Sterowanie preselekcyjne-jest odmianą sterowania centralnego.

Przebieg sterowania składa się z dwóch faz:

1. wybór (preselekscja żądanej prędkości),

2. przełączanie w odpowiednim czasie nastawników w celu dokonania zmiany prędkości obrotowej.

Wybór prędkości dokonuje się przez obrót tarczy bez przerywania pracy obrabiarki, dzięki czemu, zwłaszcza przy częstych zmianach prędkości wrzeciona i posuwów (np przy obróbce wielozabiegowej na tokarkach rewolwerowych) skraca się łączny czas wykonania operacji.

9.Charakterystyka sterowania krzywkowego (wady,zalety,rodzaje krzywek) podać typowe przykłady zastosowania.

Sterowanie krzywkowe to najstarszy rodzaj sterowania automatycznego.

Zapis programu działania obrabiarki stanowią robocze zarysy krzywek.

Jest to sterowanie w funkcji czasu, wszystkie czynności sterowania dotyczące obróbki są rozmieszczone kolejno w czasie wykonywania całego przedmiotu.

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

Zalety: duża niezawodność, sprawdza się w produkcji masowej i wielkoseryjnej gdzie nie potrzebna jest częsta zmiana cyklu pracy obrabiarki

Wady: system sterowania o małej elastyczności, zmiana cyklu pracy obrabiarki wiąże się z zaprojektowaniem i wykonaniem nowych krzywek(pracochłonne i kosztowne)

Zastosowanie:produkcja wielkoseryjna i masowa (stosowana np. w tokarkach automatycznych rewolwerowych)

10. Charakterystyka sterowania zderzakowego (wady,zalety) podać typowe przykłady zastosowania.

Sterowanie zderzakowe polega na włączaniu poszczególnych faz automatycznego cyklu pracy obrabiarki za pomocą zderzaków ustawionych wzdłuż drogi przemieszczających się zespołów roboczych obrabiarki. Jesto to system sterowania w funkcji drogi, w którym zderzaki przełączają sterowany element albo w sposób mechaniczny, albo działają na łączniki drogowe przekazujące sygnały sterujące do elementów wykonawczych układu sterowania.

Jest stosowane w obrabiarkach zespołowych oraz automatach tokarskich (sterowanie zdecentralizowane) w tokarkach i frezarkach (sterowanie centralne)

Zalety: automatyzacja procesów obróbkowych, większa elastyczność niż w przypadku sterowania krzywkowego

11. Co to jest CAD/CAM i do czego jest stosowany w obrabiarkach sterowanych numerycznie?

CAD / CAM - oznacza system, który integruje fazy projektowania i wytwarzania poprzez komputer i który stanowi pierwszy krok w kierunku tzw. bezpapierkowej fabryki. System taki transferuje końcowe rysunki i specyfikacje na instrukcje maszynowe umożliwiające wytwarzanie części. Istotnymi zaletami takich rozwiązań jest zachowanie wyjątkowej dokładności obliczeń i rysunków, co przyczynia się do uzyskiwania „za pierwszym razem" idealnych części i zespołów.

12. Cel i zakres badań dokładności geometrycznej wiertarki kadłubowej.

Cel:

Zakres:

-odchylenie od poziomu obrobionej powierzchni dla mocowania prpzedmiotu

-płaskość obrobionej powierzchni dla mocowania przedmiotu

-bicie wewnętrznego stożka wrzeciona

-równoległość przesuwu tulei do osi wrzeciona

-równoległość przesuwu wrzeciennika do osi wrzeciona

-bicie osiowe stołu

-prostopadłość osi wrzeciona do płaszczyzny mocowania

-odkształcenie obrabiarki pod naciskiem największej siły posuwu wiertła

13. Omówić sposób pomiaru prostoliniowości osi wrzeciona wiertarki do stołu (schemat pomiaru i jego przebieg)

Sposób pomiaru:

Ustawiamy liniał na płaszczyźnie mocowania w położeniu AB i CD. Obrotowe ramię z czujnikiem mocujemy we wrzecionie, czujnik przstawiamy do liniału w miejscu A względnie C. Obracamy wrzeciono o 180° przystawiając czujnik w miejscu B względnie D. Przed i po obrocie odczytujemy odchyłki czujnika.

Dla wiertarek z przesuwnym stołem wykonujemy pomiar w najniższym i najwyższym położeniu stołu. Przesuwane wrzeciono w czasie pomiaru mocujemy w położeniu środkowym.

14. Omówić sposób pomiaru prostoliniowości prowadnic suportu tokarki (schemat pomiaru i jego przebieg).

Przebieg pomiaru:

W płaszczyźnie pionowej: ustawiamy specjalny mostek o odległości między punktami podparcia około 300mm na przedniej prowadnicy, na mostku ustawiamy poziomnice równolegle do prowadnicy, przesuwamy mostek wzdłuż całej długości prowadnicy odczytując wskazania poziomnicy co ok. 300mm, po czym powtarzamy pomiar dla tylnej prowadnicy

W płaszczyźnie poziomej: osadzamy w kłąch walec kontrolny o długości równej rozstawowi kłów. Mocujemy czujnik na suporcie i przystawiamy jego końcówkę do bocznej tworzacej walca. Ustawiamy walec tak aby w punktach A i B wskazania czujnika były jednakowe. Przesuwamy suport wzdłuż całej długości walca odczytując wskazania czujnika

pionowa Pozioma:

15. Definicja błędu kinematycznego. Omówić przyczyny błędów kinematycznych w obrabiarkach.

Błąd kinematyczny jest to wartość funkcji błędu kinematycznego dla określonej

wartości położenie członu początkowego.

K = f(φ_x)−f₀(φ_x) K  −  blad kinematyczny

Błędy kinematyczne powodowane są:

- błędami wykonania elementów łańcucha kinematycznego,

- błędami doboru przełożenia przekładni gitarowej,

- błędami wynikającymi z podatności elementów łańcucha kinematycznego, związane

z działaniem zmiennych obciążeń.

16.Charakterystyka konstrukcyjno-technologiczna: centrów obróbkowych, autonomicznych stacji obróbkowych,linii obróbkowych.

autonomiczna stacja obróbkowa, ASO, samodzielna jednostka wytwórcza, w skład której wchodzi obrabiarka sterowana numerycznie (przeważnie wielooperacyjna — centrum obróbkowe) wraz z urządzeniami sterującymi i kontrolnymi oraz urządzenia do magazynowania i transportu przedmiotów i narzędzi; umożliwia (co najmniej w ciągu jednej zmiany) automatyczną obróbkę określonych partii różnych, lecz technologicznie podobnych przedmiotów, bez wspomagania z zewnątrz i bez obsługi operatora.

Centrum obróbcze to nowoczesna maszyna umożliwiająca szybkie i precyzyjne wykonanie skomplikowanych elementów przy użyciu wielu narzędzi.

Obrabiarka może w czasie jednego cyklu korzystać z wielu narzędzi, automatycznie podawanych do wrzeciona zależnie od potrzeb. Jedna maszyna może np. wiercić, frezować, gwintować, rozwiercać. Sterowanie takiej maszyny powierzone jest systemom sterowania CNC.

Linie obróbkowe- obrabiarki wraz z niezbędnymi urządzeniami pomocniczymi ustawione w kolejności wynikającej z przebiegu procesu technologicznego, powiązane przenośnikiem przedmiotów obrabianych.

Linie obrabiarek zespołowych są zestawem stanowisk obróbkowych uzupełnionych zależnie od potrzeby stanowiskami kontrolnymi, montażowymi i innymi, rozmieszczonych wzdłuż przenośnika o ruchu skokowym jednokierunkowym.

stosowanie linii obrabiarek jest opłacalne jedynie wprodukcji wielkoseryjnej i masowej.

17. Rodzaje linii produkcyjnych, co to jest takt linii.

Z punktu widzenia powiązania pracy stanowisk w czasie dzieli się na

-Linia zsynchronizowana- wydajność całej linii wyrażona w liczbie wykonanych przedmiotów na jednostkę czasu, równa się lub stanowi wielokrotność wydajności stanowisk roboczych, wyrażonej liczbą operacji wykonanych w tej samej jednostce czasu.

Linie uważamy z zsynchronizowaną gdy czas trwania poszczególnych operacji jest w przybliżeniu równy rytmowi linii.

-Linię niezsynchronizowaną organizuje się w tych przypadkach gdy synchronizacja jest niemożliwa lub nieopłacalna, a ustawienie obrabiarek w linie i obciążenie ich obróbką jednego przedmiotu skraca cykl produkcyjny i usprawnia transport. Charakteryzuje się różną wydajnością stanowisk roboczych.

-Linie zmienne przystosowane są do kolejnej obróbki kilku przedmiotów. Przedmioty te musza być konstrukcyjnie podobne, a ich technologia ujednolicona. Praca linii ma charakter seryjny, po wykonaniu jednej serii następuje przezbrojenie i na linii obrabiana jest seria innych przedmiotów.

W zależności od stopnia automatyzacji obrabiarek ustawionych w linii oraz automatyzacji urządzeń przenośnikowych linie obrabiarek dzielą sie na :

- linie obsługiwane ręcznie (obrabiarki obsługiwane ręcznie i częściowo zmechanizowany transport przedmiotów)

- linie półautomatyczne (obrabiarki pracujące w cyklu automatycznym i zmechanizowany transport przedmiotów)

- linie automatyczne (obrabiarki automatyczne i zautomatyzowany transport przedmiotów)

Podstawową cechą lini obrabiarek jest rytmiczność, polegająca na tym, że na każdą operacje przeznaczony jest jednakowy czas, zawarty taktem linii.

Takt linii- czas przeznaczony na wykonanie operacji w linii obróbkowej

O wartości taktu decyduje operacja najdłuższa, zwana operacją ograniczającą. Rozróżnia się takt linii konstrukcyjny i produkcyjny

18. Omówić charakterystyczne cechy elastycznych systemów wytwarzania

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.

Są bardzo drogie, wymagają niewielkiej liczby pracowników bezpośrednio produkujących. Zasadniczymi komponentami są: kilka komputerowo kontrolowanych stacji roboczych (OSN i robotów); komputerowo kontrolowany system transportu materiałów i detali z i do systemu i w jego ramach; stacja załadowcza i wyładowcza. Do stacji załadowczej dostarczane są materiały i do tego momentu proces jest sterowany komputerowo. Przebiegi są określone przez komputer synchronizujący pracę danej stacji roboczej z możliwościami i pracą innych. Możliwość automatycznego przestrajania maszyn umożliwia szybką wymianę narzędzi. Elastyczność maszyn pozwala na wykonywanie różnych operacji w różnych sekwencjach. Dzięki dużej mocy obliczeniowej centralnego komputera jest możliwe racjonalne zarządzanie produkcją