1. Klasyfikacja ruchów zespołów technologicznych w obrabiarkach

1. Cechy charakterystyczne napędów hydraulicznych. Napisz wzór na moc hydrauliczną i natężenie przepływu przez dławik:

   1. moc hydrauliczna:

$$N = \frac{\text{Qp}}{60}\lbrack\text{KW}\rbrack$$

1. natężenie przepływu:

Qr = 0, 125d_pmnb

1. Wymień rodzaje gwintów możliwych do wykonania na tokarce uniwersalnej i zdefiniuj ich skoki.

Toczenie gwintów jest dokładnym sposobem wykonywania gwintów na gotowo. Oprócz tego stosuje się je jako operację wykańczającą po innych sposobach kształtowania gwintów lub operację wstępną przed obróbką cieplną i szlifowaniem. Łatwość uzyskiwania gwintu o wymaganym zarysie czyni z toczenia najbardziej uniwersalny sposób wykonywania gwintów Stąd toczenie gwintów stosuje się dla gwintów specjalnie dokładnych, gwintów śrub pociągowych o zarysie prostokątnym lub trapezowym, gwintów o dużych średnicach, o nienormalnym zarysie lub skoku oraz w przypadku niewielkich serii obrabianych części. Właściwym zakresem toczenia gwintów zewnętrznych i wewnętrznych jest produkcja jednostkowa i małoseryjna W produkcji wielkoseryjnej toczone są jedynie gwinty specjalnie dokładne lub długie. Do toczenia gwintów stosuje się noże kształtowe imakowe, oprawkowe, słupkowe lub oprawkowe stożkowe. Noże imakowe są zazwyczaj wykonywane z pojedynczym zarysem, a no ze słupkowe l krążkowe - z zarysem pojedynczym lub wielokrotnym.

Oś zarysu noża musi być ściśle prostopadła do osi powierzchni, na której jest nacinany gwint, a krawędź tnąca ściśle pozioma i położona dokładnie na wysokości kłów w celu nacięcia gwintu należy wykonać od 12 do 50 przejść.

- gwinty metryczne

h = a [mm], gdzie: a – wartość skoku

- gwinty calowe

$h = \frac{1^{"}*25.4}{j_{c}}\ \lbrack\text{mm}\rbrack$, gdzie: j_c – liczba zwojów na długości l[cala]=25.4[mm]

- gwinty modułowe

h = π • m_o * z [mm], gdzie: m_o – moduł osiowy, z-krotność gwintu

- gwinty diametral – pitch (DP)

$h = \frac{\pi \bullet 25.4}{j_{\text{DP}}}$ [mm], gdzie: j_DP – liczba zwojów na długości π[cali]=π • 25.4[mm]

1. Czym się różni frezarka wspornikowa od łożowej w kinematyce (może być szkic).

Frezarki wspornikowe pozioma pionowa

Frezarka łożowa

frezarka wspornikowa – posiada wspornik na którym jest stół frezarski, wspornik ze stołem – można podnoście lub opuszczać za pomocą śruby

( posiada małą sztywność , są przeznaczone do obróbki niewielkich przedmiotów)

frezarka łożowa – posiadają dużą sztywność, stół jest na nieruchomym łożu, położenie narzędzia względem przedmiotu ustala się przez podnoszenie i opuszczenie wrzeciennika

1. Wymień główne metody obróbki kół zębatych i podaj przykłady:

   1. kształtujące:

      1. frezowanie (metoda kształtowa, obwiedniowa frezem ślimakowym)

      2. struganie (metoda Maaga)

      3. dłutowanie (metoda Fellowsa)

   2. wykańczająca:

      1. szlifowanie

      2. wiórkowanie

      3. docieranie

• Kształtujące:

Metoda kształtowa

Komplet frezów kształtowych zawiera 26, 15 lub 8 frezów. Mały komplet (8 frezów) istnieje tylko do modułów m ≤ . Dobór frezów jest zależny od liczby zębów; dla zębów śrubowych zzast = z / cos3 β. delta - błąd

Schemat metody kształtowej nacinania uzębień:

RG – ruch główny, PO – posuw, PD – podział dyskretny

Metody obwiedniowe delta/z -błąd na skutek zużycia ostrza

Kształtowanie narzędziem zębatkowym zębów kół walcowych jest sposobem wykorzystanym przez firmy Maag i Sunderland.

Zaletą metody jest proste narzędzie, więc metoda jest chętnie stosowana do dużych modułów oraz do uzębień specjalnych.

Zasada kształtowania uzębień narzędziem zębatkowym: LT – linia toczna, OT – okrąg toczny, RG – ruch główny (liniowy), RT1 – pierwsza składowa ruchu odtaczania (obrót koła), RT2 – druga składowa ruchu odtaczania: – M – wg Maaga, – S – wg Sunderlanda. Podział odbywa się po każdym obrobieniu zęba (jednej podziałki)

Schemat kształtowania koła zębatego metodą o podziale ciągłym na frezarce obwiedniowej: RG – ruch główny, PO – posuw, RT1 i RT2 – składowe ruchu odtaczania

Dłutak Fellowsa, to narzędzie w postaci koła zębatego, w którym kąty przyłożenia uzyskano przez ciągłe przesunięcie zarysu. Schemat dłutowania zębów: RG – ruch główny, RT – obie składowe ruchu tocznego.

W przypadku dłutowania zębów śrubowych dłutak ma taki sam kąt pochylenia linii zębów jak nacinane koło, a ruch główny jest ruchem śrubowym.

W cyklu obróbki koła zębatego na dłutownicy Fellowsa wyróżnia się trzy zasadnicze fazy pracy: 1 wgłębianie się narzędzia w materiał obrabiany na niecałą głębokość wrębu (mniejszą o od końcowej), 2 dłutowanie zgrubne podczas jednego obrotu obrabianego koła, 3 obróbka wykańczająca – po dosunięciu narzędzia o , odbywająca się w czasie jednego obrotu koła zębatego.

• Wykańczające:

Szlifowanie uzębień jest wykonywane z reguły po hartowaniu. Poniżej przedstawiono dwie obwiedniowe metody szlifowania.

Metoda firmy Maag szlifowania kół zębatych, Nieles

LT – linia toczna, KT – koło toczne, RT – ruch toczny (dwie składowe) – jest to ruch szybki, RG – ruch główny, PO – posuw – jest to ruch wolny, rb – promień zasadniczy, αw – obróbczo-toczny kąt przyporu

Metoda f-my Nieles szlifowania kół zębatych tarczą o zarysie trapezowym. Jednocześnie jest szlifowany tylko jeden bok zęba – luz między ściernicą a drugim bokiem jest naprzemienny.

Wiórkowanie jest metodą obróbki wykańczającej kół nieutwardzonych. Na ilustracjach jest pokazany wiórkownik oraz pojedynczy ząb narzędzia.

Zasada otrzymywania prędkości skrawania v_c podczas wiórkowania.

Podobna zasada jest wykorzystywania w zabiegu docierania uzębień.

1. Jakie funkcje spełnia przekładnia pasowa w napędach głównych obrabiarek.

Przekładnie pasowe znajdują szerokie zastosowanie w obrabiarkach Do ich podstawowych zalet należą:

- łagodne i bez drganiowe przenoszenie napędu,

- możliwość przenoszenia napędu na znaczna odległość,

- występowanie poślizgu (wyjątek stanowią tylko pasy uzębione w przypadku

występowania nadmiernego obciążenia).

Ostatnia z podanych cech eliminuje konieczność użycia w napędzie sprzęgieł

przeciążeniowych lub sprzęgieł bezpieczeństwa. W napędach obrabiarek stosuje sie

przekładnie z pasami płaskimi, z pasami klinowymi lub z pasami uzębionymi.

1. Naszkicuj metodę bezkłowego szlifowania wałków

Zasada bezkłowego szlifowania wałków:

PO – przedmiot obrabiany, PT – podtrzymka, TR – tarcza (ściernica) robocza, TP – tarcza posuwowa, vt – prędkość obwodowa tarczy posuwowej, vp – prędkość posuwu

Bezkłowe szlifowanie wałków stosuje się w produkcji seryjnej –przykładem jest szlifowanie wałeczków do łożysk tocznych.

1. Opisz mechanizm usuwania materiału rodzimego w przypadku obróbki:

• Elektroerozyjnej

Usuwanie materiału z części obrabianej następuje w wyniku erozji elektrycznej zachodzącej w czasie wyładowań elektrycznych pomiędzy elektrodami zanurzonymi w dielektryku płynnym. Jedną z elektrod jest materiał obrabiany (PO), a drugą – eroda, nazwana też elektrodą roboczą (ER).

• Strumieniowo-erozyjnej (EBM)

Jest to obróbka polegająca na wykorzystaniu strumienia cząstek (np. elektronów, jonów, fotonów) o wysokim stopniu koncentracji energii kinetycznej zamieniającej się w cieplną po zetknięciu się z przedmiotem obrabianym, co wywołuje gwałtowny miejscowy wzrost temperatury (powyżej temperatury topnienia) materiału i w efekcie odparowywanie materiału w danym punkcie. Ten rodzaj obróbki dzieli się na : elektronową, laserową (fotonową) i plazmową (jonową).

• Elektrochemicznej (ECM)

Jest to obróbka erozyjna polegająca na wykorzystaniu elektrochemicznego roztwarzania, tj. agresywnego działania roztworów kwaśnych lub zasadowych (elektrolitów) na będące z nimi w kontakcie metale, oraz prądu elektrycznego, który poprzez wywołanie odpowiedniego napięcia pomiędzy elektrodą roboczą (katodą) i przedmiotem obrabianym (anodą) przyczynia się do intensyfikacji procesu. Obróbka elektrochemiczna dzieli się na stykową i bezstykową.

1. Wyjaśnij skróty obróbki EDM i WEDM i krótko je opisz

Obróbka Elektroerozyjna (ang. EDM - Electrical Discharge Machining - dosł. obróbka wyładowaniem elektrycznym) – metoda obróbki metali oparta głównie na wyzyskaniu erozji elektrycznej, towarzyszącej wyładowaniom elektrycznym. Wykorzystywana jest głównie przy obróbce specjalizowanych części maszyn i innych materiałów trudnoskrawalnych, bowiem metoda ta pozwala na możliwość uzyskania skomplikowanych kształtów, trudnych lub niemożliwych do wykonania obróbką skrawaniem. Do elektroerozyjnej obróbki zalicza się obróbkę elektroiskrową, anodowo-mechaniczną i elektrokontaktową. Obróbkę tę przeprowadza się drążarkach, piłach lub szlifierkach anodowo-mechanicznych itp. Stosowana do obróbki węglików spiekanych oraz kształtowania i regeneracji narzędzi do obróbki plastycznej np. matryc kuźniczych.

 Wycinanie elektroerozyjne (WEDM - Wire Electrical Discharge Machining) jest odmianą obróbki elektroerozyjnej (EDM), w której elektrodą jest cienki drut o średnicy 0,02 - 0,5 mm z mosiądzu, miedzi, wolframu, molibdenu lub drut z pokryciem, np. mosiądz ocynkowany. Przedmiot obrabiany mocowany jest na stole, który najczęściej jest przemieszczany w kierunkach wzajemnie prostopadłych przez układy napędowe sterowane numerycznie. Bywają stosowane układy z nieruchomym przedmiotem a sterowanymi prowadnikami drutu. Ze względu na zużycie erozyjne drut jest przewijany ze szpuli do pojemnika lub ze szpuli na szpulę z prędkościami 0,5 - 20 m/min. W celu zapewnienia wysokiej dokładności pozycjonowania drutu względem przedmiotu obrabianego stosowane są specjalne oczkowe prowadniki drutu oraz stały naciąg drutu z siłą 5 - 20 N. Nadając przedmiotowi i elektrodzie  złożone ruchy względne (postępowe i kątowe) możliwe jest wycinanie bardzo skomplikowanych kształtów. Wycinać możemy kształty o powierzchniach prostopadłych do powierzchni stołu jak i pochyłych oraz bardziej złożonych pod warunkiem, że są to powierzchnie prostokreślne.

1. Jak oznaczamy osie w obrabiarkach (konwencjonalnych i numerycznych) – zasady ogólne, narysuj przykłady: tokarka, frezarka pozioma i frezarka pionowa

Oznaczenie osi w obrabiarkach konwencjonalnych:

Gdy ruch wykonuje narzędzie Gdy ruch wykonuje przedmiot

X, Y, Z X’, Y’, Z’

U, V, W U’, v’, W’

P, Q, R P’, Q’, R’

A, B, C – obroty wokół osi X, Y, Z A’, B’, C’

Osią wyróżnioną jest oś „Z” – wzdłuż niej następuje główny przepływ energii

Dla tokarki:

Dla frezarki pionowej:

Dla frezarki poziomej:

Oznaczenie osi w obrabiarkach numerycznych:

Podstawowym układem współrzędnych w obrabiarkach sterowanych numerycznie jest

układ prostokątny prawoskrętny (rys. 1.). Układ ten jest związany z przedmiotem

obrabianym. Oś Z tego układu jest równoległa do osi głównego ruchu obrabiarki: dla tokarki jest to oś wrzeciona (przedmiotu). Kierunek osi Z jest zawsze zwrócony w kierunku większego wymiaru przedmiotu. Drugą podstawową osią w tokarkach jest oś X, która jest zwrócona w kierunku narzędzia.

W tokarkach sterowanych numerycznie występują następujące układy współrzędnych

oraz punkty charakterystyczne:

M – maszynowy układ współrzędnych – związany z obrabiarka,

W – układ współrzędnych przedmiotu – związany z przedmiotem obrabianym,

F – układ współrzędnych narzędzia - związany z głowica narzędziowa,

R – punkt referencyjny obrabiarki,

P – punkt charakterystyczny narzędzia.

Na tej charakterystyce wyróżnia się moment nominalny M₀, maksymalny M_max i moment rozruchowy M_r (przy czym M_r < M₀).

Charakterystyka mechaniczna i elektryczna silnika indukcyjnego

Charakterystyka mechaniczna silnika o regulowanej (falownikiem) prędkości obrotowej

Powyżej pokazano przykład silnika pierścieniowego oraz jego charakterystykę mechaniczną.

Przykład charakterystyki napędu głównego obrabiarki uniwersalnej:

n_min – n’ – zakres stałego momentu (na wrzecionie), n’ – n_max– zakres stałej mocy; szacunkową wartość n’ można obliczyć ze wzoru doświadczalnego (obok wykresu)

Szczególnymi rodzajami drgań rozpatrywanymi w fizyce są:

1. drgania mechaniczne (ruch drgający): wahadło matematyczne, ciało na sprężynie, wahadło fizyczne, drgania cząsteczek sieci krystalicznych, drgania strun instrumentów muzycznych, drgania powietrza itp.

2. drgania elektryczne: okresowe zmiany natężenia prądu np. w układzie kondensatora i cewki itp.

3. drgania elektromechaniczne: np. drgania krystalicznych sieci jonowych, drgania plazmy w polu magnetycznym lub elektrycznym itp.

Bez względu na drgającą wielkość stosuje się podział ruchu drgającego ze względu na własności matematyczne funkcji opisującej drgania lub, co jest równoważne, na równania opisujące zachowanie się układu drgającego. Wyróżnia się:

1. drgania okresowe

2. drgania nieokresowe

Wśród drgań okresowych wyróżnia się często spotykany i najprostszy w opisie matematycznym ruch harmoniczny, a w drganiach nieokresowych drgania prawie okresowe.

W zależności od rodzaju równań drgań wyróżnia się drgania liniowe i drgania nieliniowe.

Jeżeli na drgający układ ma wpływ inny drgający układ (siła wymuszająca), to drgania nazywa się wymuszonymi. Gdy zewnętrzna siła nie występuje -drganiami swobodnymi. Układy autonomiczne (nie wymuszone) dzieli się na:

1. zachowawcze (energia drgań nie zmienia się)

2. tłumione (energia zmniejsza się)

3. samowzbudne (energia drgań rośnie)

Szczególnym przypadkiem drgań są drgania harmoniczne. Takie drgania powstają, gdy siła sprowadzająca układ drgający do położenia równowagi jest proporcjonalna do wychylenia układu z tego położenia.

Sposoby przystosowania charakterystyki mechanicznej napędu głównego do charakterystyki silnika:

a) przez dobór znacznie większego silnika oraz

b) przez zastosowanie kilkubiegowego reduktora

SILNIKI:synchroniczne, asynchroniczne,prądu przemiennego, stałego, z komutacją, z falownikiem, przetwornikiem.
Silnik indukcyjny trójfazowy (asynchroniczne): Na skutek przecinania prętów klatki wirnika przez wirujące pole magnetyczne na pręty te działają siły, a na wirnik działa moment obrotowy. Poniżej przedstawiono schemat powstawania wirującego pola magnetycznego w silniku trójfazowym.

Synchroniczna prędkość obrotowa: n_s = (60*f)/p [obr/min]

f –częst.prądu, p –liczba par biegunów

Poślizg s = (n_s-n)/n_s*100% n- prędkość na wałku

Charakterystyka mechaniczna i elektryczna silnika.

Falowniki służą głównie do regulacji prędkości obrotowej silników elektrycznych prądu przemiennego. Sterowanie prędkością obrotową poprzez falowonik wymaga stosowania układu sprzężenia zwrotnego, aby dostosować moment obrotowy (poślizg) do obciążenia.

Elektrowrzeciona-jest to silniki indukcyjne którego wirnik jest wrzecionem obrabiarki, więc charakterystyka mechaniczna elektrowrzeciona jest taka, jak silnika indukcyjnego o regulowanej prędkości obrotowej. Utrzymanie stałej temp. wrzeciennika jest istotne ze względu na dokładność zespołu. Chłodzenie powietrzem, cieczą.

Silniki liniowe (synchroniczne): na podstawie silnika liniowego zbudowana silniki pierścieniowe, obrotowe. Taki silnik (synchroniczny) zintegrowany z układem pomiaru kąta stwarza możliwość bardzo dokładnego pozycjonowania obrotowego.

Powyżej pokazano przykład silnika pierścieniowego oraz jego charakterystykę mechaniczną. Symbolem T oznaczono moment obrotowy, p–maksymalny(chwilowy), c–ciągły przy dopuszczalnej temperaturze uzwojeń określonej liczbą 80, lub 130[°C] z niewymuszonym,albo z–wymuszonym chłodzeniem.