1) Metody obr.: m.ubytkowe, m.bezubytkowe: odlewnicze, przeróbka plastyczna.

Klasyfikacja metod obr. ubytkowej: - obr.skrawaniem(obr.wiórowa,obr.ścierna),-obr.erozyjna(obr.elektro-erozyjna,obr.chem.,obr.strumieniowo-erozyjna.

OGÓLNA CH-STYKA MET. OBR. UBYTKOWEJ:

I)Obr.skrawaniem. W obr.skraw. materiał (naddatek) usuwany jest przez ostrze narzędzia skrawającego w postaci wióra z powierzchni PO. a) obr.wiórowa - przeprowadza się narzędziem o określonej liczbie ostrzy i o określonej geometrii ostrza, wiór który powstaje widoczny jest gołym okiem, b) obr.ścierna - w odróżnieniu od obr.wiórowej przeprowadza się znaczną liczbą drobnych ostrzy w postaci ziaren mat.ściermego , ich liczba i geometria są bliżej nieokreślone, powstały wiór nie jest widoczny gołym okiem (RysA1)

II)Obr. erozyjna - usuwa się warstwę materiału wykorzystując zjaw.erozji. a)elektro-erozyjna- wykorzystuje się erozję powstającą na wskutek wyładowań elektrycznych (RysA2). b) obr.chemiczna - erozja chemiczna c) strumieniowo-erozyjna - erozja na wskutek działania strumienia o dużej energii kinetycznej.

FIZYKALNE PODSTAWY PROCESU SKRAWANIA

I)Proces tworzenia się wióra (RysA3) Przy dostatecznie dużej sile powstają odkształcenia trwałe, następuje poślizg cząstek i kolejo rozerwanie wiązań, przy ciągłym działaniu siły będzie powstawać wiór(naddatek będzie odrywany)(RysA4):AB-płaszczyzna poślizgu,F-siła skrawania,α-kąt przyłożenia,γ-kąt natarcia

2) II)Siły i opory skrawania: Siła skrawania to siła z jaką narzędzie działa na PO. Opór skrawania to siła oporu PO na narzędzie. Czynniki wpływające na wielkość siły skrawania: - właściwości materiału obrabianego (Rm, HB), - Parametry skrawania (Vc-prędkość skr., f-posuw, ap-głębokość skr.) - geometria i materiał ostrza, - płyny obróbkowe. (RysA5) F=Fc+Ff+Fp gdzie:F-całkowita siła skrawania,Fc-główna (obwodowa) składowa siły skraw,Ff-osiowa (posuwowa) skład.siły skr.,Fp-promieniowa (odporowa) skład.siły skr. (siła docisku narzędzia do PO). Oszacowanie siły: F=ks•A; ks-jednostkowy opór skr. Właściwy dla danego mat. obrabianego, A-przekrój warstwy skrawanej.; Pz=Cz•P^Uc•g^Vz•kz; Fc=Cc•f^Uc*ap^Vc•kc; Cc-stała materiałowa zależna od za. Mat. obrabianego, f-posuw, ap-głębokość skrawania, Uc,Vc-wsp. Zaeżą od mater. Obrab., kc-wsp.poprawkowy kc=k_kapa•k_γ•k_hp...k_o

III)Zjawisko umocnienia warstwy wierzchniej (RysA6) W materiałach plastycznych wzrost twardości jest większy niż w przypadku nie plastycznych. Al. 90-100%, Stal miękka 40-90%, Stal twarda 20-30%. Grubość warstwy wierzchniej zależy od głębokości toczenia i tak: -toczenie zgrubne 0,4-0,5 mm, -tocz.dokładne 0,07-0,08, - szlifowanie 0,04-0,05mm. Gdy obr.skraw. jest ostatnim zabiegiem to wtedy umacnianie jest korzystne. Obr.wiórowa ma pozytywny wpływ na właściwości materiału (wł.mechan.- wytrzymałość na skręcanie). Warstwa umocniona źle wpływa na kolejną obr.wiórową. (RysA7) - frezowanie współbieżne. (RysA8)-spęczanie wióra k_SP=l/l_W; k_SP-wsp.spęczania.

Praca i moc skrawania (RysA9) Praca: W=Fxs; F-siła,S-przemieszczenie; W=F•s•cosα; Dla α=0, cosα=1; W=F•s; F-siła skrawania, s-droga narzędzia w czasie skrawania. Moc: P=dw/dt=d(F•s)/dt; zakładając że: F=const. P=F•ds/dt=F•V; P=Fc•Vc+Ff•Vf+Fp•0; P≈Fc•Vc; Vf<<Vc≈0, Ff<Fc≈0

3) Ciepło w procesie skr. Źródła ciepła: a)Ciepło powstające w wyniku odkształceń plastycznych i sprężystych - tarcie wewnętrzne ok. 70% Qskr (0,7Qskr) b)tarcie wióra o powierzchnie natarcia ostrza ok.0,2Qskr. c) tarcie powierzchni przyłożenia narzędzia o powierzchnie mat. obrabianych ok. 0,1Qskr.

Bilans ciepła: a) Ciepło przechodzące do wióra ok. 0,75Qskr, b)Ciepło przechodzące do ostrza narzędzia ok. 0,2 Qskr c)Ciepło przechodzące do PO 0,04 Qskr d)Ciepło wypromieniowane do otoczenia (bezpośrednio) 0,01 Qskr. Negatywne skutki powstawania ciepła: zwiększa temp. narzędzia (zmniejsza wł.mech.: twardość, sztywność, odkształcenia, odporność na ścieranie), ciepło przechodzące do PO nie wpływa na przedmiot przy obr.wiórowej, ale ma negatywny wpływ przy obr.ściernej (przypalnia szlifierskie). (RysA10) Qskr ≈ Pskr; Qskr-jednostkowe ciepło skr.,wydzielające się w jednostce czasu.

Płyny obróbkowe pełnią funkcje:-chłodzenie,- smarowanie,- zmywanie (zapobiega powstawaniu narostu i rysowaniu powierzchni). Przykładowy skład płynu obróbkowego: - olej mineralny, syntetyczny (glikol etylenowy), - emulatory (mydła na bazie soli kwasów tłuszczowych), - stabilizatory (zapewnia stały skład płynu, - skł.biostatyczne (zapobiegają rozwojowi drobnoustrojów), - dodatki przeciwpienne, - dodatki smarownościowe i lepkościowe, - inchibitory rdzewienia (zapobiegają korozji), - dodatki przeciwmgielne (zapobiegają rozpylaniu płynu), - barwniki, - dodatki zapachowe.

Narost na ostrzu (Rys a na nim: drobne cząsteczki, kawałki mat. skrawanego, silnie przyczepione są do noża). Wynikiem narostu jest: - zmiana geometrii noża, - groźne jest oderwanie się narostu (powoduje drgania, zmianę sił skrawania). Narost zależy od: - mat. narzędzia, - prędkości skr. (średnic PO), - powłoki ostrza, - materiału obr. (plastyczny), - płyny obróbkowe ograniczają powstawanie narostu.

Drgania w procesie skr.: - są negatywnym czynnikiem, - pogarszają efekt obr. - groźne są dla obrabiarki. Źródła drgań: - powstają podczas odrywania narostu, - zmiana sił skrawania, - ruch elementów obrabiarki i materiału, - drgania mogą przenosić się z zewnątrz. Zapobieganie: - stosowanie korpusów z żeliwa, łożyskowanie, konstrukcje narzędzi, - odpowiednie parametry obróbki, - odpowiednie osadzenie obrabiarek (fundamenty),-odizolowanie od otoczenia.

4) Kinematyka skr. Klasyfikacja ruchów: 1.Ruchy podstawowe (robocze): a) ruch główny (obrotowy, prostoliniowy): - wykonuje go narzędzie lub PO, - bezpośrednio związany ze skr., - Vc. b) ruch posuwowy (posuw): - podtrzymanie ciągłości obr., - przemieszczanie narzędzia, - prostoliniowy (lub obrotowy), krzywoliniowy, wykonywany przez PO lub narzędzie, może być ciągły lub okresowy, - Vf. c) ruch wypadkowy - zależy od niego efekt końcowy obr.;Ve= Vc+Vf. d) ruch jałowy: występuje wtedy gdy ruch główny jest ruchem np. zwrotnym. 2. Ruchy pomocnicze: a) ruchy ustawcze - ustawienie narzędzi wzgl. PO, b) ruchy dosuwu i odsuwu, c) ruchy korekcyjne.

Warunki skr. Są to wszystkie czynniki mające wpływ na przebieg procesu skr. Dzielą się na: a) Parametry skr.; - technologiczne, - geometryczne. b)Pozostałe;-wielkości charakteryzujące obrabiarkę,-parametry narzędzia skrawającego(materiał,geometria,konstruk.),-wł.mat.obrabianego,-płyny obróbkowe.

Technologiczne param. skr. 1. Ruch główny; a)prędkość obrotowa ruchu głównego (gdy r.główny jest r.obrotowym)- n[obr/min], b) prędkość skr. Vc[m/min]-wiórowa, [m/s]-szlifowanie Vc=ΠDn/1000; D-śred.PO lub narzędzia [mm](RysA11). Prędkości: Vc: 1÷10[m/min]-przeciaganie, do 50[m/min]-struganie, 50÷200[m/min]-toczenie stali HS, 100÷200[m/min]-wegl.spiekane,350[m/min]-węgl.spiek pokryw.,1000[m/min]i więcej(ceramiczne,azotek boru).c)liczb.powójnych skoków ns[skok/min]. 2.Ruch posuwowy;a)prędkość posuwu Vf[mm/min], b)posów czasowy(minutowy) ft[mm/min] jest to długość odcinka przebytego w ciągu 1min w r.posuwowym).c)posuw na obr. f[mm/obr] występuje gdy r.główny jest obrotowy, długość odcinka przebyta w ciągu 1 obrotu, d)posuw na podwójny skok fs[mm/p.skok], e)posuw na ostrze fz[mm/ostrze]; ft=f•n; ft=fz•z•n; fz=f/z; z-liczba ostrzy narzędzia gdy z=1, fz=f, e)głębokość skrawania: ap[mm] jest to odległość między powierzchnią obrabianą a obrobioną.

5) Geometryczne param.skr. opisują wymiary geometr.warstwy skrawanej. Pw-płaszczyzna przekroju poprzecznego—przez naroże narzędzia prostopadłego do wektora prędkości Vc 1.Szerokośc warstwy skrawanej b[mm]-wym.warstwy mierzonej wzdłuż krawędzi skrawającej (zrzutowanej na Pw). 2. Grubość warstwy skrawanej a[mm]-wym.warstwy skrawanej mierzony w kier. Prostopadłym do szerokości warstwy skr. 3.Pole przekroju warstwy skrawanej A[mm²]

Toczenie (RysA12), Vc=ΠDn/1000; b=ap/sinkapa; kappa-kąt przyłożenia; a=f•sinkapa; A=a•b=ap•f.

Frezowanie frezem walcowym (RysA13) frezowanie przeciwbieżne. B-szerokość freza lub powierzchni (zależy co jest ważne); aϕ=f(ϕ)-gr.warstwy skrawanej zmienia się w czasie frezowania, zmienia się pole i siły skrawania.

Narzędzia skrawające. Klasyfikacja narzędzi; 1.Podział za wzgl. na sposób skrawania: noże tokarskie, noże strugarskie, noże dłutownicze, frezy, przeciągacze, wiertła, rozwiertaki, pogłębiacze, piły, gwintowniki,...2.Podział ze wzgl. na metodę kształtowania PO. Met.kształtowania: - m.punktowa,-m.kształtowa,-m.obwiedniowa(RysA14) a więc narzędzia: punktowe, kształtowe i obwiedniowe. 3. Podział ze wzgl. na rozwiązanie konstrukcyjne narzędzia: -narzędzia jednolite,-n.łączone w sposób trwały, -n.łączone w sposób rozłączny (składane). 4. Ze wzgl. na sposób mocowania narzędzia: - n.trzpieniowe (noże tokarskie, wiertła), -n.nasadzane (mają otwór w który trzeba włożyć trzpień).

Elementy składowe ostrza narzędzia (RysA15) Ogólna budowa narzędzia skrawającego: A-częśc robocza, A₁-cz.skrawająca, A₂-cz.wykańczająca, A₃-cz.prowadząca, B-cz.chwytowa,C-cz.łącząca(łączyAiB).

6) Materiały narzędziowe: 1.Kinematyka, 2.Materiał ostrza, 3.geometria. Wymagania dotyczące mat.ostrza:1.Wysoka twardość, odporność na ścieranie, różnica twardości między PO a narzędziem-min20HRC, 40÷45HRC-twardość mat.obrabianego+20HRC≈60÷65HRC. 2.Odpornośc termiczna. 3.Odpowiednia ciągliwość (Rm). 4.Odporność na inne formy zużycia(adhezyjne, dyfuzyjne, chemiczne). Mat. narzędziowe: a)konwencjonalne:-stale narzędziowe i szybkotnące, b)spiekane(na osnowie fazy wiążącej):-węgl.spiekane,-cermetale,-cermit, c)ceramiczne:-ceramika narzędziowa:(ceramika tlenkowa[Al₂0₃,TiC, CrO],ceramika aotkowa[Si₂N_cuś+dodatki]),-supertwarde materiały narzędziowe(diamęt, azotek boru(CBN).

I.Stale narzędziowe: 1.Stale narzędziowe węglowe:-brąz skł.stopowych,-mała ilość zanieczyszczeń, budowa drobnoziarnista,-N7E÷N12E(płytkohartująca się),-N7÷N12,-twardość po hartowaniu wysoka, brak odporności cieplnej, duża ciągliwość.

7) Stale stopowe narzędziowe do pracy na zimno -dodatki:Cr,Ni ; -NWN4,NWV1,NC10,NWC ; -występowanie twardości po hartowaniu,brakodpornosci cieplnej ; -narzedzia ręczne:pilniki,dłuta,piły ręczne.klucze,suwmiarki,płytki wzorcowe i inne narzędzia pomiarowe.

II Stale szybkotnące: -wysokostopowe; -C 0,7-1,6%,duży udział doddków W, Cr,Mo,Co-wysokotopliwych; -twardości 63-66HRC,dobra ciągliwość; -mągą pracować do temp.600°C; -wykonuje się wszystkie narzędzia,jednolite lub zgrzewane,rzadko płytki; -stosuje się powłoki ochronne poprawiające właściwości skrawne; -wg PN stali: SW12,SW18,SW2M5,SK10V,SK5,SW7M; -obecnie stale wytwarza się metodą metalurgi proszków-są twardze 65-69HRC

III Węgliki spiekane-najszerzej stosowane materiał narzędziowe(przedewszystkim stale szybkotnące); -węgliki metali trudno topliwych; -proszki+metal wiążący(kobalt)->metalurgia proszków->elementy narzędzi+płytki,narzędzia jednolite; -twardsze od stali szybkotnących ale niższa ciągliwość; -S10,H10,H30,S10S,H15X.

IV Materiały ceramiczne 1-Ceramika tlenkowa,-podstaw.składnik AL₂O₃; 2-Ceramika azotkowa(Si₃N₄),-nowoczesne rozwijają się, -wysoka twardość i wysoka odporność cieplna, niektóre są nieodporne na skali temperatur ; -wytwarzane metodą metalurgi proszków; -wytwarzane są jako płytki skrawajce; -mogą być stosowane w obróbce HSM(obróbka z dużymi prędkościami); -można przekroczyć temp. Skrawania ponad 1000°C; -obróbka na sucho; -materiały ceramiczne wzmocnione wiskerami-które zwiekszają ciągliwośc,wzmacniają konstrukcje,pełnią role szkieletu.

Supertwarde materiały narzędziowe: DIAMENT-minerał wyst.naturalnie w przyrodzie i jest najtwrdzszy.Wady:wysoka cena,stosunkowo niska odpornośc termiczna(ok.700-800°C).Diament syntetyczny-sztucznie wytwarzany ma ogromne zastosowanie w obróbce skrawaniem-do dokładnych i precyzyjnych zastosowań.Z ziarn diamentowych wykonuje się ściernice.W narzędziach ziarno może być wbudowane w płytkę skrawającą.REGULARNY AZOTEK BARU CBN-najnowoczesniejszy mater. skrawający,odporny na temp.do 1000°C,wytwarza się z niego płytki skrawające i sciernice,jest tanszy od diamentu.(Rys P1)

8) Powłoki ochronne Cel stosowania: -zwiekszaja twardość ostrza ochrona przed zużyciem ściernym,zwiekszaja żywotność ostrza,-izolowanie ostrza przed wpływem temp. -zmniejszanie tarcia ostrze-wióro, -ochronna przed korozją,narostem,zużycjem adhezyjnym. (RYS P2)Pierwszy mat.stosowany na powłoki->TiN azotek tytanu.Obecnie stosuje się powłoki wielowarstwowe np.:TiN,TiC, AL₂O₃ .Nawet do 100 warstw i kazda ma inne zadanie.Obecnie powłoki stosuje się do okreslania narzedzi do danych zastosowań przy odpowiednich parametrach.Powloki naklada się 2 sposobami: PVD-fizyczne osadzenie powłoki z fazy gazowej.CVD-chemiczne osadzenie.Koszty powłoki są w granicach do 100% kosztów wytwarzania narzędzia.Trwałośc narzędzia rośnie 2-5 krotnie.

Rozwiązania konstrukcyjne narzędzi skrawających:to sposób połączenia wszystkich częsci.1-Narzędzia jednolite wykonane w całości z mat. narzędziowego. Zalety:-narzędzie jest sztywne, -łatwo można je kształtować nawet skomplikowane kształty.Wady:wymaga zużycia dużej ilośći mat. narzędziowego.2-Narzędzia łączone z mat.narzędziowego wyk się ostrze lub tylko jego część a resztę narz wyk się z mat konstrukcjnego. Łączenie może być:-trwałe(łączą w sobie zalety i wady narzędzi jednolitych i rozłącznych, łączenie może być przez: -zgrzewanie(RYS P3), -łczenie w zgrzewarkach tarciowych lub w zgrzewrkach elektrycznych, -przez lutownie na korpus z miejscem na płytkę nakłada się lut (miedz) i siatkę stalową a następnie płytke skraw.i wkłada się do pieca) ,-rozłączne(narzedz.składane z płytkami wymiennymi) Zalety: z mat.narzedziowego wyk jest tylko ostrze nie ma potrzeby wyk ostrzenia.Wady: -duży koszt elementów pomocniczych (klucze podkłdki itp.), -mniejsza sztywnosć niż jednolitych nrzedz. -trudniej zachować właściwą geometrię. Zamiast łączenia lutem stosuje się np. śrubę(RYS P4).

9) Geometria ostrza narzędzia-jest to zespół parametrów opisujących ostrze-długośc,kąty,promienie.Układy odniesienia:1-układ narzędzia narzędzie traktowne jest jako bryła geometryczna stosowany przy projektowaniu, wykonywaniu, sprawdzaniu i ostrzeni narzędzia.2-układ technologiczny sstossowny dla narzędzi składanych.3-ukłd ustwienia używany do ustawienia narzędzia na względem PO wyznaczany przez kinematykę obróbki, kierunekprędkości skrawania( Vc) 4-układ roboczy stosowany przy właściwej obróbce,wypadkowy (rzeczywisty) ruch narzędzia (Ve=Vc+Vf)

Układ narzędzia 6 płaszczyzn wszystkie przechodza przez jeden punkt krawędzi.1)Płaszczyzna podstawowa Pr: a)przechodzi przez rozpatrywany pkt M krawędzi skrawającej. b)Jest ⊥lub || do bazowych elementów narzędzia. c)jest ⊥do przewidywanego kierunku ruchu głównego(Vc)(RYS P5). 2)Płaszczyzna głównej krawędzi skrawającej Ps: a)j.w, b)Ps⊥Pr, c) jjest styczna w pkt M do głównej krawędzi skrawającej(RYS P6). 3)Płaszczyzna przekroju głównego Po: a) jak wyżej, b)Po⊥Pr, c)Po⊥Ps. 4)płaszczyzna boczna Pf: a)jak wyżej, b)Pf⊥Pr, c)jest równoległa do kierunku posuwu Pf || Vf. 5)Płaszczyzna tylna Pp⊥Pf. 6)Płaszczyzna normalna Pn ⊥głównej krawędzi skrawającej.

Kąty ostrza w układzie narzędzia:1)kąt przystawienia κr mierzony na Pr, ∠(Ps,Pf), wartość zależy od narzędzia 0°-95° (RYS P7) 2)kąt pochylenia krawędzi skrawającej λs, ∠(Pr,krawędz skrawająca), λs= -5°do5°(Rys P8). 3)Kąt natarcia γo , ∠(Pr,Aγ), γo=-30°do30°, -zależy od mat noża i mat. obrabianego, -duże kąty dodatnie dla obróbki zgrubnej, -duze kąty minusowe stosuje się do mat twardych (Rys P9). 4)Kąt przyłożenia α, ∠(Ps,Aα), Aα-pow.przyłożenia, α-nie może być ujemne ani =0 (Rys P10)

Geometria wiertła (Rys P12)

10) Obróbka scierna (Rys P13) Materiały ścierne charakt: -Wysoka twardość,-odporność cieplna,-nie jest wymagana ciągliwość,-nie określona ilość ostrzy,-nie określona geometria ostrza,-wiór niewidoczny,-większa ilość ciepła.Przegląd materiałów ściernych :-Najtrwadsze materiały w przyrodzie stosuje się do oceny ich twardości skalę Knoopa-stopnie lub Mohsa-do oceny minerałów; -Zdolności skrawalne, próba na płytce szklanej,również porównuje się materiały ze sobą diament przyjęto jako 100% ; -Elektrokorund (AL₂O₃-tlenek glinu) wytwarzany jest sztucznie z naturalnych rud, 95-99% AL₂O₃ po wytopie i krystalizacji, występuje w 5 odmianach: szlachetny ,półszlachetny, zwykły, stopowy, monokorund .Barwa zmienia się, właściwości skrawalne 0,14-0,16.Należy do najczęsciej stosowany mat ściernych,tani uniwersalny może być stosowany do prawie wszystkich stali,metali nieżelaznych ,również stale hartowane ; -Węglik krzemu(karborund SiC) wytwarzany syntyetycznie,zdolności skrawalne 0,25-0.45, zielony(99%SiC) czarny (98%SiC) droższy od elektrokorundu ; -Węglik boru (BC)-2800Knoopa,-9,7 Mohsa,-zdolnosci skrwalne 0.5-0,6 ,-nadaje się do obróbki węglików spiekanych,tlenku glinu ;-Regulrny azotek boru (CBN)super twardy wytwarzany sztucznie.CBN właściwosci: -4800Knoopa,-4500-5000 HV,-9,8-9,9 Mohsa,-tańszy od diamentu,-bardziej odporny termicznie od diamentu ,-wysoka przewodnośc cieplna łatwy odpływ ze strefy skrawania niższa temp.PO, -tarcze ścierne metalowa z nasypem 20% ciepł przechodzi do przedmiotu,-tarcze ceramiczne 4-8% ciepła przy zastosowaniu chłodzenia ,duża porowatość, -do 100x trwalsze niż elektro-korund, -wolniej traci geometrię ma trwalszy zarys wyższa dokładność obróbki, -mogą być wieksze prędkości skrawania i większe głebokości porównywalne z frez., -wysoki koszt ściernic, -można nim obrabiać wszystkie materiały, -0,58-0,64 zdolności skrawalne ;-Diament:- najtrwadzszy w przyrodzie, monokrys-taliczny wytwarza się z nich elementy płytek skrawających, syntetyczny-wytwarza się go z grafitu pod wysokim ciśnieniem i temp., własciwości zbliżone do diamentu naturalnego ,-wykonuje się tarcze stalowe z nasypem, -rzadko wyk. się tarcze z diamentem w całej objętości. Wady:-bardzo wysoka cena,-mała odp. cieplna,-duże powinowactwo z żelazem nie można stosować do obr.stali i żeliw,-stos. się go do obróbki metali nieżelaznych i ich stopów węglików i ceramiki.

11) Narzędzia ścierne 1)Narzędzia ścierne spojone w kształcje brył geometrycznych,otrzymywane przez sklejanie ziarn,-tarcze ścierne(ściernice),-segmenty ścierne(klocki),-osełki wytwarzane z ziarn skejonych spoiwem. 2)Narzędzia ścierne nasypowe-podłoże materiał elastyczny a na to warstwa materiału,-papier ścierny,taśm ścierna. 3)Pasty ścierne i polerskie zawieśina materiału ściernego w paście lub płynie.

Wielkości charakterystyczne narzędzi ściernych 1)Rodzaj mat ściernego 2)Wielkośc ziaren mat. ściernego -zakresy określane za pomocą numerów. 3)Spojwo (tylko do tarcz i osełek) -spojwo ceramiczne,spojwo żywiczne,gumowe, stalowe(korpuss stalowy)-tarcze z nasypem. 4)Struktura sciernicy-określa stosunekilości ścierniwa do objętości całkowitej ściernicy. 5)twardośc narzędzia ściernego-sił jaką należy przyłożyć do ziarna,aby wyłamac ziarno z narzędzia. Decyduje o trwałości, ilości wydzielającego ciepła.Gdy twardośc jest odpowiednia to następuje samoostrzenie się sciernicy. Twardość okreśsla się za pomocą liter E-Z. E-G bardzo miękkie, G-K miękkie, T-Z bardzo twarde.Do miękkich mat. stosuje się twarde ściernice a do twardych mat. ściernice miękkie.

Obciąganie i profilowanie tarcz ściernych :Obciąganie-z powierzchni ściernicy usuwa się cienką warstwę stępionych warstw. Obciągacze lub rolki lub rolki(Rys P14). Wyrównoważenie tarcz ściernych:-duż maa+duże prędkości=duże siły bezwładności(Rys P15),-drgania,-pękniecja tarczy,-obciążenie obrabiarki.Wyrównoważenie może być: statyczne-środek ciężkości do osi obrotu, dynamiczne-oś obrotu do osi bezwładności.

Szlifowanie:Ogólna chrakterystyka:1)Zalety:-możliwość obróbki praktycznie wszystkich materiałów konstrukcynych(od miękkich do b.twardych),można obrbiać staale hartowane,stopy tytanu,węgliki,ceramikę,diament, -wysoka dokładnośc obróbki klasa 5-9 wg ISO Ra=0,16-2,5μm. 2)Wady:-duża energochłonność i wysoki koszt ,-stossunkowo niska wydajność w porównaniu z obróbką wiórową,-problemy ekologiczne(mikrowióry,żużyte ziarna,ściernice,płyny obróbkowe),-wydzielanie znacznej ilości ciepła ,które w większośści przechodzi do przedmiotu obrabianego nawet 60%,powoduje to zmiany strukturalne powierzchni.

12Jakość powierzchni obrabianej. Czynniki wpływające na jakość powierzchni:-właściwości tarczy ściernej,-parametry szlifowania(pręd. skrawania,posów) -właściwości materiału obrabianego(łatwiej szlifuje się materiały twarde)- właściwości dynamiczne obrabiarki(musi być duża stabilność korpusu, odpornośc termiczna,odizolowanie od otoczenia). Na poprawienie jakości powierzchni szlifowanej wpływają: -zmniejszenie posuwu obwodowego,zmniejszenie głębokości skrawania a_p, zmniejszenie wielkości ziarna materiału ściernego,stosowanie płynów obróbkowych(zmniejszenie tarcia,myją powierzchnie,chłodzą) Czynniki pogarszające jakość powierzchni: -zły stan techniczny obrabiarki, -niewyrównoważenie ściernicy, -zbyt duża twardość żciernicy. Ciepło skrawania w procesie szlifowania 1znaczny problem,jest go dużo,nagrzewają PO do tem. 800⁰C (a nawet 1500⁰C) powoduje ona zmiany strukturalne w powierzchni- nieporządane 2 są to tzw przypalenia szlifierskie - zmniejsza się odporność mechaniczna,-właściwy dobór narzędzi,-właściwy dobór parametrów,-właściwy dobór płynów obróbkowych. Przypalenia szlif. praktycznie nie występują przy stosowaniu CBN (azotku boru) Miejsca szlifowania w procesie technologicznym: Obróbka wstępna =>obróbka wiórowa, Obróbka kształtująca =>obróbka wiórowa, Obróbka cieplna lub cieplno-chemiczna, Obróbka wykańczająca =>szlifowanie.Kinematyka szlifowania Ruchy => pomocnicze, podstawowe => główny =>ruch obrotowy tarczy ściernej , posuwowe => obrotowy PO, ruch posuwowy stali obrabiarki=>posuw osiowy, posuw promieniowy, posuwstyczny RYS K1. 1 Ruch główny (n_s ,Vs=Vc) Vc=πdn/1000x60(m/s) 2 Ruch posuwow podstawowy: - jest ciągły,- ma największą prędkość spośród posuwów 3Posuw obrotowy PO (posuw obwodowy): -wystarczający podczas obróbki elem. obrotowych, -n_w, Vw,- obróbka na całym obwodzie RYS K2 4 Ruch posuwowyosiowy(wzdłużny): -równolegle do osi tarczy ściernej, - V_fa , f_a 5 Ruch posuwowy promieniowy (poprzeczny): - V_fr , f_r 6 Ruch posuwowy styczny: - stycznie do powierzchni tarczy, - V_{f t} , f _t

13 Klasyfikacja operacji szlifowania. 1 Ze względu na kształt powierzchni obrabianych: a) szlifowanie powierzchni walcowych zewnętrznych i wewnętrznych (wałków i otworów), b) szlifowanie płaszczyzn, c)szlifowanie powierzchni kształtowych (gwinty, rowki wpustowe, uzębienia itp.) 2. Ze względu na pow. czynną ściernicy: a) szlifowanie obwodowe (pow. obwodowa ściernicy) b)szlifowanie czołowe (pow. obwodowa ściernicy) RYS K3 3. Ze względu na kinematykę szlifowania (kierunek ruchu posuwowego podstawowego) a) szlif. osiowe (wdłużne) - posuw osiowy jest posuwem podstawowym b) szlif. promieniowe (poprzeczne)-posuw podstawowy =>posuw promieniowy c) szlif. styczne - pos. styczny jest posuwem podstawowym. 4. Ze względu na kształt powierzchni: a) szlif. wałków I szlif. kłowe 1 osiowe 2 promieniowe II szlif. bezkłowe. Szlif. kłowe osiowe RYS K4 Paremetry do Rys. Vs=Vc=25-40[m/s] , Vw=10-40 [m/min] , f_a = β x H [mm/obr] szlif. zgrubne β=0.3-0.75 szlif wykańczające β= 0.2-0.3 , a_p=f_r 0.005-0.060 [mm]. b) Szlif. kłowe promieniowe(poprzeczne). RYS K5 Parametry do rys. a_p=f_r 0.0025-0.075 [mm], f_r 0.002-0.005 [mm]. c) szlif. bezkłowe wałków. RYS K6 stosuje się do niewielkich wałków jednostopniowych o niewielkich wymiarach(elementy łożysk, czopy, kołki itp.) możliwość też szlif. wałków stopniowanych. d) szlif. otworów. RYS K7. szlif planetarne RYS K8 e) szlif płaszczyzn RYS K9

14 Ścierna obróbka powierzchniowa - stosuje się inne narzędzia niż tarcze ścierne, - stosowane do podniesienia jakości powierzchni(zmniejszenie chropowatości) METODY: 1. gładzenie, dogładzanie, hamowanie(ścierniwo spojone w postaci segmentów ściernych), ruch narzędzia względem powierzchni 2. docieranie - stosuje się luźne ścierniwo w postaci past plus narzędzia dociskające (docierniki, wykonane z gumy, skóry, filcu, żeliwa) 3. obróbka strumieniowo ścierna - ścierniwo z cieczą pod dużym ciśnieniem kieruje się na powierzchnie obrabianą. Przykłady: Dogładzanie oscylacyjne wałków: RYS K10. Parametry: a_p= 0.005-0.007 [mm], Vc=Vw=10-100[m/min], V_fa=0.5-3.0[m/min], n_osc=400-3000[cykli/min], skok głowicy 2-6[mm]. jedna z najdokładniejszych metod. Dokładność[klasa] : obróbka średniodokładna i dokładna 5-7, bardzo dokładna 1-4, Chropowatość[Ra]: obróbka średniodokładna i dokładna 0.63-0.16, bardzo dokładna 0.08, Gładzenie: kilka elementów ściernych w głowicy, nawet do 30 segmentów, głowica wypełnia cały otwór, duża powierzchnia. RYS K11. Parametry: a_p= 0.010-0.007 [mm] obr. dokładna, a_p= 0.020-0.200 [mm] obr. średniodokładna, Vc=12-180[m/min] mniejsze przy długich otworach. Dokładność[klasa] : obróbka średniodokładna 6-8, dokładna 4-5, Chropowatość[Ra]: obróbka średniodokładna 0.16-0.63, dokładna 0.08. Stosowana do obr. wykańczającej cylindrów, poprawa chropowatości a nie dokładności. Docieranie (pasta ścierna lub pasta polerska) - Nanosi się na przedmiot i na docierak niewielką ilość pastyi wykonuje się ruchy względne średnie lub mechaniczne. - Docierak zapewnia większą wydajność, mniejszy ma większą dokładnośc. RYS K12

15Kierunki rozwoju obróbki skrawaniem: I a)Obró.z dużą prędkością skr.(HSM,HSC),b)dokładna obró. wiórowa z materiałów twardych(do 70 HRC)

c) obróbka na sucho, d) obróbka kompletna( jedno stanowisko do wszystkich operacji).II Postęp w dziedzinie obrabiarek skrawających: a)doskonalenie konstrukcji(sztywność,większe prędkości,większa dokładność) b)rozwój układów sterujących(CNC, automatyzcja i robotyzacja), c)rozwój technik CAD/CAM III Postęp w dziedzinie narzędzi skrawających a) doskonalenie trdycyjnych i opracowywanie nowych materiałów narzędziwych, b) rozwój powłok ochronnych, c) nowe rozwiązania konstrukcyjne systemów narzędzi składanych i systemów mocowania, d) rozwój CAD/CAM umożliwia optymalizację parametrów. Obróbka z dużymi prędkościami skrawania (HSM) - obróbka z prędkościami przekraczającymi prędkości obróbki konwencjonalnej. Kryteria : do φ32 wartość graniczna 1000[m/min] od φ32-630 wartość graniczna 1000-2000[m/min], stal szybkotnąca 150[m/mon], węgliki250[m/min], węgliki z próbką 350[m/min]. Prędkość skrawania zależy od materiału obrabianegoTS:700-800-zakres skrawania, Stal 200-250, prędkość wrzeciona n=8000[obr/min]. Zalety obróbki HSM RYS K13. Zakres zastosowania obróbki HSM: a)przemysł lotniczy i kosmiczny(możliwość obróbki części mało sztywnychza względu na mniejsze siły, części cienkościenne), b) przemysł motoryzacyjny(duża wydajność) c) przemysł optyczny i precyzyjny( małe odkształcenia). Wymagania dotyczące obróbki HSM: a)odpowiednie obrabiarki, wysokie obroty, b)odpowiednie narządzia:-odporność na zużycie przy dużych prędkościach skrawania(odpowiedni materiał),- mały wysięg,wysoka sztywność, - duża liczba ostrzy, - wysoka dokładność geometryczna. Wymagania dotyczące obróbki NS=> HSM: 1. odpowiedni materiał ostrza: - drobnoziarniste węgliki spiekane,pokrywane warstwami ochronnymi, - ceramika narzędziowa, - materiały supertwarde CBN,PKD (diament nie może być stosowany do żelaza i jego stopów) Konstrukcja narzędzia: - możliwie mały wysięg, - wysoka sztywność, - wyrównowarzenie(klasy wyrównania np.G 10).Wymagania dotyczące obrabiarek w HSM: a)odpowiednia konstrukcja wrzeciona(bezpośredni napęd z wału silnika)b)odpowiednie łożyskowanie, c)łożyska hybrydowe(elementy toczne z ceramiki) d) łożyskowanie hydrostatyczne, e)łożyska magnetyczne

16 Obróbka (wiórowa) materiałów w stanie utwardzonym i twardym: tradycyjnie od 40- 45HRC, obecnie do 70HRC.Obróbka materiałów trudnoobrabialnych(stopy tytanu, stale żaroodporne i żarowytrzymałe) i stanie twardym (po obróbce cieplnej i cieplnochemicznej). Materiał narzędzia: a) drobnoziarniste węgliki spiekane z powłokami ochronnymi, b) ceramika narzędziowa, c) materiały supertwarde RYS K14. Tworzenie się wióra: a) nie ma odkształceń plastycznych i poślizgu cząstek, b)następują pęknięcia w pewnej odległości od ostrza RYS K15. Obróbka na sucho lub ze zminimalizowamym smarowaniem: a) wzrost płynów obróbkowych 7,5% - 17%, kosztów wytwarzania części, - wyposarzenie obrabiarki, - koszt płynów, - koszt energii zużywanej przez pompy, - energia, - utylizacja. Obróbka na sucho: 1.a) materiał narzędziowy + powłoka ochronna(wyższa tem. Obróbki, nawet ponad 1000⁰C); nie nadają się stale szybkotnące, najlepsza jest ceramika narzędziowa( niektóre są tworzone specjalnie do pracy na sucho-nie mogą być chłodzone cieczą ze względu na występowanie szoku termicznego), b) powłoki ochronne ostrza przed tem, powłoka może też pełnić rolę suchego smaru. c) skład powłoki Al₂O₃ (chroni przed tem), TiN+Al₂O₃+TiN, (Tin- odporność na ścieranie), B₄C+W (W-odporność na ścieranie, B₄C-węglik boru-suchy smar). 2.Geometria ostrza: RYS K16 3.Materiał obrabiany: w procesie hutniczym dodaje się do materiału wtrącenia, które zmniejszają tarcie i polepszają skrawalność- np.dodatek wapnia. Obróbka kompletna:a) minimalizacja ilości operacja, b) koncentracja operacji na danym obszarze,c) obrabiarki sterowane numerycznie, d) centra obróbkowe(z magazynami części narzędzi). Korzyści: - Ekonomiczne( skrócenie czasu obróbki), - dokładność technologiczna(wynikająca z jednego zamocowania PO)

1) Metody obr

Klasyf.met.obr.ubytkowej

I)Obr.skrawaniem.

II)Obr. erozyjna

FIZYK.PODST.PR.SKR.

I)Proc.tworzenia się wiór

2)II)Siły i opory skr.

III)Zjaw.umocni.war.wie.

Praca i moc skrawania

3) Ciepło w procesie skr.

Płyny obróbkowe

Narost na ostrzu

Drgania w procesie skr.

4) Kinematyka skr.

Warunki skr.

Technolog. param. skr.

5)Geometry.param.skr.

Narzędzia skrawające.

Elem.skład.ostrz.narz

6)Mater.narzędziowe

I.Stale narzędziowe:

7)Stal.stop.narz.na zimno

II Stale szybkotnące

III Węgliki spiekane

IV Materiały

Supertwarde mat.narz.

8)Powłoki ochronne

Rozwiąz.konstr.narz.skr.

9)Geom.ostrza narzędzia

Układ narzędzia

Kąty ostrza w ukł.narz.

10)Obróbka scierna

11)Narzędzia ścierne

Wielk.char-e narz.ścier.

Obciąg.iprofilow.tarcz ście

Szlifowanie

12Jakość pow.obrabianej

Ciepło skr.w proc.szlifow.

Miejsca szlif.w proc.techn

Kinematyka szlifowania

13 Klasyfikacja oper.szlif.

14 Ścierna obr.powierzch.

METODY:

Gładzenie, Docieranie

15Kier.rozwoju obr.skra.

Obr.z dużymi (HSM)

16 Obr.(wiórowa) mat.w

st. utwardzonym i twardym

Obr.na sucho lub ze zmini.

smarowaniem:

Obróbka na sucho:

Obróbka kompletna

---