Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej Zakład Obróbki Skrawaniem

Wydział: BMiZ Studium: stacjonarne, I st. Semestr: III Kierunek: MiBM Rok akad.:2010/11

Liczba godzin - 15

L A B O R A T O R I U M

I N Ż Y N I E R I A W Y T W A R Z A N I A I O B R Ó B K A S K R A W A N I E M

( h a l a 2 0 – Z O S )

Prowadzący: dr inż. Marian Jankowiak pok. 631 – budynek mech., tel. 61 66 52 785

dr inż. Marek Rybicki pok. 608x – budynek mech., tel. 61 66 52 723

mgr inż. Damian Przestacki pok. 631 – budynek mech., tel. 61 66 52 785

mgr inż. Tadeusz Chwalczuk pok. 608x – budynek mech., tel. 61 66 52 723

Konspekt: www.zos.mt.put.poznan.pl (materiały do pobrania)

TEMATY ĆW ICZEŃ

1. Budowa i geometria ostrzy narzędzi skrawających 2. Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki 3. Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających 4. Analiza wpływu parametrów skrawania na siłę i temperaturę skrawania 5. Badanie i analiza siły posuwowej i momentu skrawania przy wierceniu wiertłem krętym

L I T ERATURA

1. Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni. Zarysy kształtu, falistość i chropowatość. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008.

2. Filipowski R., Marciniak M.: Techniki obróbki mechanicznej i erozyjnej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000.

3. Kawalec M., Kodym J., Jankowiak M.: Laboratorium z podstaw skrawania.WPP 1984. 4. Grzesik W. Podstawy skrawania materiałów metalowych. WNT - Warszawa 1998. 5. Miernik M.: Skrawalność metali. Metody określania i prognozowania. Oficyna Wydawnicza Politechniki

Wrocławskiej, Wrocław 2000. 6. Storch B.: Podstawy obróbki skrawaniem. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin

2001. 7. Wieczorowski M., Cellary A., Chajda J.: Przewodnik po pomiarach nierówności powierzchni czyli

o chropowatości i nie tylko. Politechnika Poznańska, Instytut Technologii Mechanicznej, Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, Poznań 2003.

8. Wysiecki M.: Nowoczesne materiały narzędziowe. WNT Warszawa 1997. 9. Praca pod redakcją Żebrowskiego H.: Techniki wytwarzania. Obróbka wiórowa, ścierna i erozyjna. Oficyna

Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004. 10. PN-ISO 3002-1+A1 – Podstawowe pojęcia w obróbce wiórowej i ściernej. Geometria części roboczej

narzędzi skrawających. Terminologia ogólna, układy odniesienia, kąty narzędzia i kąty robocze oraz łamacze wióra.

11. PN-EN ISO 4287:1999 – Specyfikacje geometrii wyrobów – Struktura geometryczna powierzchnii: metoda profilowa – Terminy, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchnii.

Regulamin laborator ium

1. Opiekunem naukowym ćwiczeń laboratoryjnych jest Kierownik Zakładu (Pracowni). 2. Ćwiczenia składają się z 5 ćwiczeń laboratoryjnych wykonywanych w podgrupach wg harmonogramu. 3. Ćwiczenia rozpoczynają się punktualnie. W razie opuszczenia ćwiczenia należy je wykonać w dodatkowym terminie, po

konsultacji z kierownikiem laboratorium. 4. Do ćwiczeń należy przystąpić starannie przygotowanym na podstawie wykładów, materiałów zawartych w skrypcie oraz

wskazanej literaturze. Nieprzygotowanie się do zajęć powoduje niezaliczenie ćwiczenia w danym dniu. 5. Ćwiczenie należy wykonywać zgodnie ze wskazaniami prowadzących ćwiczenie, zwracając szczególną uwagę na

bezpieczeństwo i higienę pracy. 6. Po zakończeniu ćwiczenia wyniki badań i obserwacji wpisane długopisem do protokółu należy przedstawić

prowadzącemu zajęcia do akceptacji. 7. Ćwiczenie zostaje zaliczone na podstawie:

− znajomości podstaw teoretycznych ćwiczenia, − wykonania ćwiczenia, − opracowania i złożenia na następnych zajęciach protokółu z ćwiczenia, − uzyskania pozytywnej oceny z podstaw teoretycznych oraz opracowanego protokółu.

8. Ćwiczenie zostaje niezaliczone w razie: − nieobecności na ćwiczeniu lub przerwaniu ćwiczenia, − nieprzygotowania się do ćwiczenia, − wykonania ćwiczenia niezgodnie z uwagami prowadzących, − niewłaściwego opracowania protokółu, − niezłożenia protokółu z ćwiczenia.

9. Każdy student ma obowiązek przynieść na zajęcia druki sprawozdań dotyczących ćwiczeń wykonywanych w danym dniu.

10. Sprawozdanie z każdego ćwiczenia student wykonuje indywidualnie. 11. W skład poprawnie wykonanego sprawozdania wchodzą: zestawienie wyników doświadczenia, opracowanie graficzne i

statystyczne wyników pomiarów, analiza wyników pomiarów, wnioski końcowe (szczegóły dotyczące sprawozdania zamieszczone są w konspekcie).

12. Sprawozdanie zawierające wyłącznie wyniki doświadczenia traktowane jest na równi z brakiem sprawozdania. 13. W sprawozdaniu oceniana jest umiejętność prezentacji i opracowywania wyników pomiarów, umiejętność prowadzenia

analizy – porównywania wyników i znajomości wiedzy teoretyczne dotyczącej badanego zagadnienia oraz umiejętność wnioskowania

14. Zaliczenie końcowe z laboratorium następuje po spełnieniu wymagań zgodnie z pkt. 7 dla całego programu ćwiczeń. 15. Student jest zobowiązany do niezwłocznego usprawiedliwienia u prowadzącego nieobecności na zajęciach. 16. Prowadzący zajęcia określa sposób i termin uzupełnienia zaległości powstałych wskutek usprawiedliwionej

nieobecności studenta na zajęciach. 17. Nieobecność studenta, nawet usprawiedliwiona, na więcej niż 1/3 zajęć, może być podstawą do nie zaliczenia tych

zajęć. Niewykonanie tych ćwiczeń określonych regulaminem laboratorium uniemożliwia zaliczenie zajęć laboratoryjnych. 18. Studenci są odpowiedzialni materialnie za uszkodzoną z ich winy aparaturę, przyrządy pomiarowe, narzędzia, pomoce

warsztatowe itp.

Ćwiczenie 1

Budowa i geometria ostrzy narzędzi skrawających

I. Zagadnienia do przygotowania

1. Budowa narzędzi jednolitych i składanych. 2. Części składowe narzędzi; identyfikacja części roboczej, chwytowej i łączącej. 3. Identyfikacja powierzchni natarcia i przyłożenia, krawędzi skrawających, naroża. 4. Geometria ostrza noża tokarskiego. 5. Materiały narzędziowe - skład, właściwości, zakresy stosowania (stal szybkotnąca, węgliki spiekane, cermetale,

ceramika, materiały supertwarde - CBN, PKD i MKD, materiały ścierne).

II. Przebieg ćwiczenia

1. Zapoznanie się z ogólną budową narzędzi skrawających o określonej i nieokreślonej geometrii. 2. Opisanie roboczych części wskazanych narzędzi. 3. Wykonanie pomiarów wskazanych wielkości geometrycznych narzędzi. 4. Zapoznanie się z nowoczesnymi materiałami narzędziowymi i ich własnościami. 5. Przeanalizowanie różnych rozwiązań konstrukcyjnych wymiennych płytek skrawających.

III. Sprawozdanie

1. Naszkicować wskazane narzędzia – przeprowadzić analizę geometrii ich ostrzy, ocenić rodzaj i wielkość ziarna ściernego.

2. Opisać i usystematyzować poznane materiały narzędziowe pod względem ich właściwości (twardość, max. temperatura skrawania, wytrzymałość, udarność, zakresy stosowanych parametrów skrawania).

3. Opracować wnioski.

Ćwiczenie 2

Ocena cech geometrycznych warstwy wierzchniej po różnych sposobach obróbki

I. Zagadnienia do przygotowania

1. Definicja i budowa warstwy wierzchniej (WW). 2. Geometryczne parametry oceny WW. 3. Fizyko-chemiczne parametry oceny WW. 4. Definicje trzech podstawowych parametrów chropowatości powierzchni Ra, Rz, Rt. 5. Rodzaje odwzorowania ostrza w materiale przy obróbce jednoostrzowymi narzędziami punktowymi i obliczanie

chropowatości teoretycznej. 6. Sposób wyznaczania i interpretacja krzywej udziału materiału profilu chropowatości (krzywa nośności). Interpretacja

długości materiałowej. 7. Wpływ technologicznych parametrów skrawania (f, vc) i geometrii ostrza (rε , r') na chropowatość powierzchni.

II. Przebieg ćwiczenia

1. Zapoznanie się z cechami użytkowymi warstwy wierzchniej i jej budową. 2. Zidentyfikowanie sposobów skrawania dla badanych powierzchni (obróbka wiórowa, ścierna i erozyjna). 3. Narysowanie struktury geometrycznej śladów obróbkowych badanych powierzchni. 4. Wykonanie pomiarów wartości posuwu na ostrze zastosowanego podczas obróbki badanych powierzchni. 5. Wyznaczenie parametru Rz chropowatości dla badanych powierzchni. 6. Wyznaczenie krzywych udziału materiału profilu chropowatości badanych powierzchni.

III. Sprawozdanie

1. Narysować strukturę geometryczną śladów obróbkowych z podaniem wartości posuwu i sposobu obróbki. 2. Porównać parametry Ra i Rz dla badanych powierzchni. 3. Wykonać wykresy krzywych udziału materiału profilu chropowatości. 4. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników. Opracować wnioski.

Ćwiczenie 3

Ocena zużycia ostrzy narzędzi skrawających

I. Zagadnienia do przygotowania

1. Przyczyny, postacie i objawy zużycia ostrzy skrawających. 2. Sposób oceny zużycia ostrzy. Geometryczne wskaźniki zużycia. 3. Różnica pomiędzy zużyciem a stępieniem ostrza (zużyciem dopuszczalnym). Kryteria stępienia ostrza.

4. Typowy przebieg zużycia ściernego z=f(t) oraz krzywa intensywności zużycia )(tfdt

dz= .

5. Trwałość ostrza i sposób jej wyrażania. Zależność ilościowa między trwałością a prędkością skrawania (funkcja Taylora).

6. Wpływ parametrów skrawania i rodzaju materiału narzędziowego na trwałość ostrza.

II. Przebieg ćwiczenia

1. Zapoznanie się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Wykonanie badania wpływu czasu skrawania (ts) na zużycie ostrza (VBc). 3. Dokonanie oceny objawów zużycia oraz pomiarów poszczególnych wielkości geometrycznych zużycia ciągłego po

każdym przejściu. 4. Powtórzenie badania dla innych materiałów narzędziowych.

III. Sprawozdanie

1. Zamieścić zestawienie wyników pomiarów parametru VBc wraz z objawami zużycia ostrzy po poszczególnych przejściach.

2. Narysować zestawienie geometrycznych parametrów zużycia ciągłego ostrza. 3. Zamieścić charakterystykę właściwości materiałów narzędziowych zastosowanych w ćwiczeniu. 4. Narysować wykresfunkcji VBc=f(ts) dla różnych materiałów ostrza. 5. Wykonać obliczenia funkcji regresji VBc=f(ts). Dla podanego przez prowadzącego kryterium stępienia VBmax obliczyć

przewidywane okresy trwałości ostrzy T. 6. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników. 7. Opracować wnioski.

Ćwiczenie 4

Analiza wpływu parametrów skrawania na siłę i temperaturę skrawania

I. Zagadnienia do przygotowania

1. Skrawalność materiałów i jej wskaźniki. 2. Rozkład składowych siły całkowitej przy toczeniu. 3. Wielkości charakteryzujące zmienność sił w czasie skrawania. 4. Wpływ różnych czynników na składowe siły całkowitej i temperaturę przy toczeniu (materiał obrabiany, narzędzie,

parametry skrawania ...). 5. Sposoby pomiaru sił i temperatur. 6. Budowa i zasada działania tensometrycznego siłomierza tokarskiego.

II. Przebieg ćwiczenia

1. Zapoznanie się z obsługą tokarki oraz układem do pomiaru siły skrawania Fc i temperatury θ. 2. Przeprowadzenie pomiarów siły skrawania Fc i temperatury θ dla podanego zestawu materiałów i zmiennej prędkości

skrawania vc (określić zakres występowania narostu). 3. Przeprowadzenie pomiarów siły skrawania Fc i temperatury θ dla podanego zestawu materiałów i zmiennego posuwu f .

III. Sprawozdanie

1. Zamieścić zestawienie wyników pomiarów siły i temperatury skrawania. 2. Narysować schemat blokowy torów pomiarowych siły skrawania Fc i temperatury θ . 3. Dla otrzymanych wyników badań sporządzić wykresy: Fc=f(vc) i Fc=f(f ) oraz θ=f(vc) i θ=f(f ). Przy czym funkcje:

Fc=f(f ) oraz θ=f(vc) i θ=f(f ) zamodelować stosując równania regresji cu

cc fCF ⋅= oraz θ

θθ

s

cvC ⋅= i θ

θθ

ufC ⋅= .

Pla każdej z funkcji regresji podać współczynnik korelacji. 4. Przeprowadzić analizę wyników pomiarów. Porównać skrawalność badanych materiałów ze względu na wyznaczone

wskaźniki. 5. Opracować wnioski.

Ćwiczenie 5

Badanie i analiza siły posuwowej Ff i momentu skrawania Mc przy wierceniu wiertłem krętym

I. Zagadnienia do przygotowania

1. Budowa wiertła krętego. 2. Metody pomiaru i rejestracji sił skrawania. 3. Cel i sposób wzorcowania siłomierzy. 4. Rozkład składowych siły całkowitej podczas wiercenia wiertłem krętym. 5. Wpływ parametrów skrawania i geometrii ostrza na składowe siły całkowitej.

II. Przebieg ćwiczenia

1. Zapoznanie się z obsługą stanowiska badawczego. 2. Wykonanie pomiarów siły posuwowej Ff i momentu skrawania Mc podczas kolejnych faz wiercenia próbki o specjalnym

kształcie: a) faza 1 - Ff kr , Mc kr b) faza 2 - Ff kr + Ff pkr , Mc kr + Mc pkr c) faza 3 - Ff = Ff kr + Ff pkr + Ff ś , Mc = Mc kr + Mc pkr + Mc ś

3. Wykonanie pomiarów siły posuwowej Ff i momentu skrawania Mc podczas wiercenia wiertłem z korekcją ścina wierzchołka.

III. Sprawozdanie

1. Narysować schemat toru pomiarowego siły posuwowej Ff i momentu skrawania Mc oraz opisać metodykę pomiarów. 2. Ustalić na podstawie badań średnie procentowe obciążenie siłą posuwową Ff i i momentem skrawania Mc

poszczególnych elementów konstrukcyjnych ostrza (głównych krawędzi skrawających: Ff kr i Mc kr, pomocniczych krawędzi skrawających: Ff pkr i Mc pkr oraz ścina: Ff ś i Mc ś ).

3. Przedstawić w postaci wykresu słupkowego otrzymane wyniki i porównać z danymi literaturowymi. Przeanalizować i uzasadnić otrzymane wyniki.

4. Sporządzić wykres funkcji Ff=f(f) i Mc=f(f) przy wierceniu klasycznym wiertłem oraz wiertłem z korekcją ścina wierzchołka. Uzasadnić otrzymane wyniki.

5. Opracować wnioski końcowe.

Próbka przeznaczona do badań siły posuwowej Ff i momentu skrawania Mc przy wierceniu wiertłem krętym