Obróbka skrawaniem – rodzaj obróbki ubytkowej polegający na zdejmowaniu ( ścinaniu ) małych części obrabianego materiału zwanych wiórami.

Sposoby realizacji obróbki skrawaniem

Frezowanie – obróbka skrawaniem płaszczyzn i powierzchni kształtowych za pomocą obracającego się narzędzia zwanego frezem.

Toczenie – rodzaj obróbki skrawaniem (np. metalu, drewna, tworzyw sztucznych) stosowany najczęściej do obrabiania powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych przedmiotów w kształcie brył obrotowych

Wiercenie - jest to skrawanie materiału za pomocą narzędzia zwanego wiertłem, w wyniku którego otrzymujemy otwór o przekroju najczęściej kołowym. 

Rozwiercanie - skrawanie powierzchni wierzchniej warstwy materiału otworu za pomocą narzędzia wieloostrzowego-rozwiertaka.

Dłutowanie – rodzaj obróbki skrawaniem polegający na skrawaniu materiału nożem umocowanym do suwaka wykonującego pionowy lub poziomy ruch posuwisto-zwrotny.

Szlifowanie - jest to obróbka wykończeniowa powierzchni za pomocą narzędzi ściernych, w wyniku której uzyskujemy duże dokładności wymiarowe i kształtowe oraz małą chropowatość.

Obróbka ubytkowa: Rodzaj obróbki materiału charakteryzujący się usuwaniem części objętości elementu w celu uzyskania pożądanego kształtu

Zalety: duża dokładność; mała chropowatość; korzystny standard warstwy wierzchniej

Rodzaje obróbki: ręczna( brzeszczot, pilnik, piłka ręczna, gwintownik), ręczno-maszynowa( Obrówka za pomocą wiertarki, szlifierki), maszynowa( tokarka, frezarka, wiertarka), maszynowa zautomatyzowana

Obróbka wiórowa: naddatek usuwany jest za pomocą określonej liczby ostrzy; jest określona geometria ostrza; naddatek usuwany jest w postaci wiórów (np. toczenie, wiercenie, frezowanie)

Obróbka ścierna: usuwanie naddatki za pomocą narzędzia o nieokreślonej liczbie ostrzy; nie jest określona geometria ostrza; naddatek w postaci wiórów nie widocznych gołym okiem (np. szlifowanie papierem ściernym)

Obróbka elektroerozyjna: do obróbki materiałów trudno skrawalnych; oparta na uzyskaniu erozji elektrycznej towarzyszącej wyładowaniom elektrycznym; powstaje bardzo wysoka temperatura, następuje topnienie cząstek; metoda pozwala na uzyskanie skomplikowanych kształtów

Obróbka elektrochemiczna: polega na roztwarzaniu warstw materiału wskutek przepływu prądu przez elektrolit między elektrodami

Bilans cieplny - Zgodnie z I zasadą termodynamiki, różnica energii termicznej dostarczanej i wydzielonej z układu równa się zmianie energii wewnętrznej układu. Gdy w układzie nie zachodzą procesy zmieniające jego energię wewnętrzną lub suma energii tych procesów jest równa 0, ciepło dostarczane do układu musi być równe ciepłu wydzielanemu

Materiały narzędziowe:

Wymagania: duża twardość; odporność na zużycie; duża wytrzymałość; odporność na wysokie temperatury; niska cena

1. Stale szybkotnące: 1% węgla; wolfram, kobalt,; 25% składników stopowych; odporność na temperaturę do 640C

2. Węgliki spiekane: twardość 70krc; odporność na wysokie temperatury 800-900C; narzędzia jednolite; mocowane w sposób trwały; wykonywane w postaci płytek wieloostrzowych; umozliwiaja obrobke z wiekszymi predkosciami niz materialy ze stali szybkotnacej

3. Materiały ceramiczne: twardość 90-93hhr; temp pracy ok 1200C; stosowane w postaci płytek wieloostrzowych; stosowane do skrawania ciągłego; obrabiane z bardzo dużymi prędkościami

4. Materiały super twarde : diament- temp 700C; bardzo drogi; narzędzia w postaci płytek, same naroża z diamentu; pozwala na skrawanie cienkimi warstwami; stosuje się do metali nie żelaznych. Regularny azotek boru: temp 1200-1400C; stosowany do skrawania z dużymi prędkościami do materiałów twardych

Ruch główny warunkuje zaistnienie procesu skrawania

Vc=pi*D*n/1000[m/min] D[mm], n[1/min],

Ruch posuwowy kontynuuje proces skrawania

V= f*n[mm/min]

Vc= $\frac{\text{πDn}}{1000}$ n -prędkość obrotowa V_c prędkość skrawania

f[mm/Obr] ruch posuwowy to droga jaką pokona narzędzie w czasie kiedy przedmiot wykona obrót

V_c prędkość skrawania

f- ruch posuwowy

a_p głębokość skrawania

a_p=$\frac{\mathbf{D - d}}{\mathbf{2}}$

Obróbka wiórowa: 1.twardość narzędzia powinna być większa od twardości przedmiotu obrabianego 2.wykonywanie odpowiednich ruchów narzędzia względem przedmiotu 3. Konieczność zachowania odpowiedniego kształtu narzędzia

Aα – główna powierzchnia przyłożenia;

Powierzchnia natarcia naciera na materiał obrabiany, powierzchnia po której spływają wióry

Powierzchnia pomocnicza przyłożona do powierzchni obrobionej, przylega do powierzchni przejściowej

S główna krawędź skrawająca

S’ pomocnicza krawędź skrawająca

N naroże

A_α powierzchnia przyłożenia

A’_α pomocnicza powierzchnia przyłożenia

A_¥ powierzchnia natarcia

Przyczyny zużywania narzędzi skrawających:

1. Mechaniczne: ścierne; wytrzymałościowe: doraźne( gdy technolog pomyli się przy programowaniu maszyny, nastąpi zniszczenie płytki) zmęczeniowe( po wystąpieniu sił zmiennych wystąpi pęknięcie zmęczeniowe)

2. Adhezyjne: między cząsteczkami występują oddziaływania, gdy ostrze narzędzia silnie przylega do materiału może to prowadzić do wyrwania cząstek narzędzia

3. Dyfuzyjne: wiąże się z przemieszczaniem atomów, dyfuzja występuje w wysokich temperaturach, warstwa o gorszych właściwościach łatwiej się zużywa

4. Zużycie chemiczne: w podwyższonych temperaturach łatwiej reagują z O₂

5. Zużycie cieplne: w podwyższonych temperaturach mogą wystąpić przemiany fazowe

Trwałość wymiarowa czas pracy narzędzia do momentu gdy wymiary przedmiotu wychodzą poza pole tolerancji

Trwałość ostrza zależy od: materiału obrabianego; cieczy obróbkowej; jakości powierzchni roboczej narzędzia; parametrów obróbki

V_c=$\frac{\mathbf{\text{Cv}}}{\mathbf{T}^{\mathbf{m}}\mathbf{+}\mathbf{a}_{\mathbf{p}}^{\mathbf{\text{er}}}\mathbf{+}\mathbf{f}^{\mathbf{\text{ur}}}}$*K_r

a-głębokość skrawania

C_v- współczynnik zależny od sposobu obróbki i rodzaju materiału

f- posuw

T- głębokość ostrza

K- iloczyn współczynników poprawkowych

K=Km+Kp+Kk+K¥+Kα+Ku+Kt+Kn

Km- rodzaj materiału

Kp- postać materiału

Kk- kształt materiału

K¥- kąt natarcia

Kα- kąt

Kc- ciecz obróbkowa

Ku- charakter pracy narzędzia

Kt- współczynnik ze względnym czasem pracy ostrza

Kn- rodzaj materiału narzędzia

V_c=$\frac{\mathbf{C'}_{\mathbf{x}}}{\mathbf{T}^{\mathbf{m}}}$ T=$\frac{\mathbf{C}_{\mathbf{r}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{c}}^{\mathbf{s}}}$ s=$\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{m}}$

Podatność materiałów na obróbkę skrawaniem oceniana jest za pomocą wskaźników skrawalności:

Trwałość ostrza; chropowatość powierzchni; siła skrawania; płynność odprowadzania wiórów

Siły w procesie skrawania: Ff-sila posuwowa, Fp-odporowa, Fc-sila skrawania, F-calkowita sila skrawania, kc-opor właściwy skrawania, Ad-nominalne pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej.

Materiały trudno obrabiane: stopy niklu, stopy tytanu, kompozyty z włóknami węglowymi, stale nierdzewne,

Materiały łatwo obrabiane: stale średnio węglowe, tworzywa sztuczne, stopy aluminium

Przyczyny drgań: a)nie związane z układem OUNP (obrabiarka, uchwyt, przedmiot, narzędzie): inne stanowiska obróbkowe; b)związane z układem OUNP: zły stan obrabiarki, zmienne siły skrawania, zamowzbódzenie

Przeciwdziałanie drganiom: nie mogą być maszyny precyzyjne obok młotów; zastosowanie odpowiedniego fundamentowania; remonty; dobór warunków obróbki; dobór geometrii n; tłumiki; zmiana sztywności elementów układu OUPN

Skutki drgań: zmniejszenie trwałości ostrza narzędzia; zużycie elementów maszyn

OUPN – obrabiarka, uchwyt, przedmiot, narzędzie

Czas maszynowy- czas pracy maszyny niezbędny do obrobienia danej powierzchni

l_d droga obiegu

l_p długość przedmiotu

l_w droga obiegu

V_f prędkość ruchu posuwowego

i_p liczba przejść

L=l_d+l_p+l_w

t_m=$\frac{\mathbf{l}_{\mathbf{d +}\mathbf{l}_{\mathbf{p}}\mathbf{+}\mathbf{l}_{\mathbf{w}}}}{\mathbf{f*n}}$*i_p

a_p głębokość skrawania

t_s czas skrawania

t_s=$\frac{\mathbf{l}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{f*n}}\mathbf{\text{\ i}}$_p

Wydajność objętościowa: jaką objętość materiału zostanie skrawana w jednostce czasu

Q_v wydajność objętościowa

Q_v = 1000*a_p*f*V_c [mm³/min]

Toczenie punktowe: zarys powierzchni obrobionej jest wykreślany przez naroże, traktowane jako punkt: 1. Toczenie wzdłużne: kierunek ruchu posuwowego jest równoległy do osi obrabianego przedmiotu; 2. Toczenie poprzeczne: kierunek ruchu posuwowego jest prostopadły do osi obrabianego przedmiotu; 3. Toczenie skośne: pod kątem od 0 do 90

Toczenie kształtowe: zarys przedmiotu otrzymany jest w wyniku odwzorowania się krawędzi narzędzia

Zadania cieczy obróbkowych: zmniejszenie współczynnika tarcia, zabezpieczenie przed korozją, oddziaływanie powierzchniowo aktywne, chłodzenie

Rodzaje cieczy: smarujące: oleje(mineralne, syntetyczne, roślinne, pochodzenia zwierzęcego); chłodzące(roztwory wodne, emulsje)

Warstwa pow.- czesc obj. Przedmiotu położone bezpośrednio pod jego pow., wzieta wraz z ta pow. charakteryzuje się właściwościami odmiennymi od wl. Rdzenia materialu. WW:

1)stereometryczne-struktura geometryczn pow. a)chropowatość, b)falistość, c)wady pow

.2)fizyczne a)mikrostruktura, b)mikrotwardosc, c)naprężenia wlasne-sa to takie naprężenia które występują w warstwie wierzchniej mat. I występują tam mimo braku obciążeń zewnętrznych.

Moment skrawania: Mc=Fc*$\frac{D}{\begin{matrix} 2 \\ \\ \end{matrix}}$

Moc skrawania: P= $\frac{l}{t} = \frac{F*s}{t} = F*v$

Pc= Fc* Vc +Ff*Vf + Fp*Vp = $\frac{Fc*Vc}{60*1000}\left\lbrack \text{kW} \right\rbrack$

$$\frac{\text{Pc}}{\text{Ps}} = \eta$$

F=$\sqrt{\text{Fc}^{2}{+ Fp}^{2} + \text{Ff}^{2}}$

Podział ze względu na dokładność:

	Kl. dokładności	Chropowatość [um]
zgrubne	13-14	20-40
Średnio dokładne	11-12	5-10
Dokładne	8-10	1,25-2,5
Bardzo dokładne	6-7	0,16-0,63