docObróbka Skrawaniem
download 
Reklamacja Transkrypt
Obróbka Skrawaniem
Prof. Krzysztof Jemielniak [email protected] http://www.cim.pw.edu.pl/kjemiel ST 149, tel. 234 8656 Techniki Wytwarzania - Obróbka Skrawaniem Część 1 Pojęcia podstawowe Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Plan wykładu 1. Pojęcia podstawowe Regulamin przedmiotu „Techniki Wytwarzania” 1. Przedmiot składa się z dwóch jednostek dydaktycznych – wykład i laboratorium, każde z nich podzielone na: • Część I: „Obróbka Skrawaniem” • Część II: „Obróbki Erozyjne i Wykańczające” 2. Każdy z czterech elementów oceniany jest punktowo w skali 0-25, 3. Do zaliczenia przedmiotu potrzebne jest zdobycie min. 12,5 punków w ramach każdego z tych elementów 4. Ocena z przedmiotu jest jedna, według kryteriów: • 0-50 2 • 51-60 3 • 61-70 3,5 • 71-80 4 • 81-90 4,5 • 91-100 5 Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Strona www http://www.cim.pw.edu.pl/tewy 2. Geometria ostrza 3. Materiały narzędziowe 4. Proces tworzenie się wióra 5. Siły, moc i ciepło w procesie skrawania 6. Zużycie i trwałość ostrza 7. Dobór warunków skrawania 8. Zaliczenie Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Obróbka skrawaniem Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Obróbka skrawaniem Celem obróbki skrawaniem jest nadanie przedmiotowi obrabianemu żądanego kształtu, wymiarów i właściwości warstwy wierzchniej przez usunięcie materiału. Skrawanie polega na usuwaniu z przedmiotu obrabianego cienkiej warstwy materiału, która zamieniana jest na wiór przez klinowo ukształtowane otrze Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn 1 Dawno temu, w „przodującym ustroju”... ... i dziś Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Zalety obróbki skrawaniem • możliwość wytwarzania szerokiego spektrum kształtów przy stosunkowo niewielkich zmianach narzędzi, i oprzyrządowania • wyższa dokładność obróbki niż możliwa do uzyskania dzięki odlewaniu lub kuciu, • • Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Przykład – obróbka z pełnego materiału materiał obrabiany: Al6061T6 frezowanie i wiercenie Zalety w stosunku do odlewu: możliwość uzyskania zadanej charakterystyki warstwy wierzchniej lub określonej kierunkowości śladów obróbki na wybranych lub wszystkich powierzchniach przedmiotu obrobionego 3 kg przedmiot obrabiany może mieć wewnętrzne i zewnętrzne kształty nieosiągalne przy pomocy innych techniki wytwarzania • umożliwia obróbkę wykańczającą części po obróbce termicznej • często obróbka skrawaniem jest najbardziej ekonomicznym sposobem wytwarzania 58 kg Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Wady obróbki skrawaniem • zwykle więcej czasu zajmuje kształtowanie przedmiotu przy pomocy obróbki skrawaniem niż przez odlewanie czy kucie • toczenie, • wiercenie, • frezowanie, • dłutowanie, • przeciąganie, • szlifowanie • i inne. Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn większa elastyczność na zmiany konstrukcyjne • lepsza jakość wyrobu Sposoby obróbki skrawaniem Określone przez kinematykę obrabiarki, narzędzia i przedmiotu obrabianego: • skrawanie jest zasadniczo energo- i kapitało- oraz pracochłonne krótszy czas wdrożenia nowego modelu • Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn • nieuchronne marnowanie (przerabianie na wióry) części materiału • przy niewłaściwie dobranych warunkach skrawania, może powodować niekorzystne zmiany właściwości warstwy wierzchniej • Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn 2 Udział sposobów obróbki w czasie obróbki Odmiany obróbki skrawaniem – toczenie w liczbie operacji Toczenie wzdłużne Toczenie kształtowe Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Odmiany obróbki skrawaniem – frezowanie Wytaczanie Toczenie rowków i przecinanie Toczenie czołowe Toczenie gwintów Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Rodzaje obróbki skrawaniem Dotyczy fazy procesu produkcyjnego lub dokładności wymiarowo - kształtowej Obróbka wstępna (skórowanie) ma na celu usunięcie zewnętrznej warstwy materiału odlewu, odkuwki itp. Obróbka kształtująca nadaje przedmiotowi żądany kształt Czołowe Walcowoczołowe Planetarne Wgłębne Obróbka wykańczająca zapewnia uzyskanie ostatecznych wymiarów i właściwości warstwy wierzchniej ... i wiele innych Zbliżonym podział: obróbka zgrubna, średnio dokładna i bardzo dokładną. Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Skrawanie nieswobodne, swobodne i swobodne ortogonalne Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Obróbka punktowa Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn 3 Obróbka kształtowa Obróbka obwiedniowa Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Narzędzia skrawające Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Elementy przedmioty obrabianego i narzędzia Narzędzie skrawające ma jednoznacznie zdefiniowaną geometrię i jednoznacznie określoną liczbę ostrzy. Narzędzia mogą być jednoostrzowe lub wieloostrzowe Przedmiot obrabiany Powierzchnia skrawania (przejściowa) Powierzchnia obrobiona Warstwa skrawana naddatek na obróbkę wiór Powierzchnia obrabiana Część robocza Narzędzie Część chwytowa Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Krawędzie skrawające i powierzchnie części roboczej narzędzia Powierzchnia natarcia Aγ Pomocnicza krawędź skrawająca Pomocnicza powierzchnia przyłożenia A’α Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Krawędzie skrawające narzędzia na przykładzie noża tokarskiego Główna krawędź skrawająca Powierzchnia przyłożenia Aα OSTRZE Naroże Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn 4 Warunki skrawania Sposób obróbki Parametry skrawania Parametry skrawania vc Narzędzie f Geometria ostrza Kinematyczne parametry skrawania: wielkości charakteryzujące prędkości ruchów narzędzia i przedmiotu obrabianego Materiał obrabiany Skład chemiczny Właściwości mechaniczne wtrącenia Stan materiału Materiał ostrza Przewodność cieplna Utwardzenie Warunki skrawania Całokształt czynników wpływających na proces obróbki Struktura Obrabiarka Czynnik ludzki Mocowanie przedmiotu Chłodzenie Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Kinematyczne parametry skrawania Usunięcie naddatku na obróbkę wymaga złożenia dwóch ruchów: 1. głównego 2. posuwowego wiercenie toczenie poprzeczne Geometryczne parametry skrawania: ae wielkości charakteryzujące wielkość naddatku i wymiary warstwy skrawanej fz ap Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Ruch główny prędkość skrawania vc [m/min] prędkość obrotowa n [obr/min] πDn vc = –––– 1000 2Ln vc = –––– 1000 1000vc n= ––––– πD toczenie wzdłużne frezowanie walcowe frezowanie czołowe Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Ruch główny Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Ruch główny – frezy kuliste i z płytkami okrągłymi vc = π De n 1000 O procesie skrawania nie decyduje prędkość obrotowa n, lecz prędkość skrawania vc! Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn 5 Ruch posuwowy Prędkość skrawania frezem walcowoczołowym i kulistym - przykład Vf [mm/min] – prędkość posuwu f f [mm/obr] - posuw Vf vf n f n n=9 947 obr/min vf = f n n=31 831 obr/min vf Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Posuw na ostrze Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Prędkości ruchu głównego i posuwowego na przykładzie freza walcowego f fz fz fz fz v fz =f z = f nz vf v f = n z fz Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Geometryczne parametry skrawania tg η= v f sin ϕ vc +v f cosϕ = sinϕ vc +cosϕ vf W przypadku, gdy ruch główny jest prostopadły do posuwowego (np. toczenie, wiercenie), zależność ta upraszcza się do: v tg η= f vc Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Grubość i szerokość warstwy skrawanej h – grubość warstwy skrawanej Rzeczywiste pole przekroju porzecznego warstwy skrawanej b – szerokość warstwy skrawanej Pole resztkowe ap – głębokość skrawania f – posuw ap – głębokość skrawania D b ap fz – posuw na ostrze AD AD – nominalne pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej AD=apfz bD – nominalna szerokość warstwy skrawanej f = fz hD – nominalna grubość warstwy skrawanej f – posuw fz – posuw na ostrze fz=f/z z – liczba ostrzy hD = AD/bD Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn κr – kąt przystawienia h = fz ⋅sinκ r b= ap sinκ r Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn 6 Grubość WS przy skrawaniu narożem Znaczenie grubości i szerokości warstwy skrawanej f f b2 W obróbce bierze udział tylko zaokrąglona część krawędzi skrawającej hD = ap ap b1 bD ap ap 2 bD = a p + x 2 x 2 = rε − (rε − ap ) = 2aprε − ap 2 2 hD = fz ap 2rε rε h2 h1 x A D a p fz = bD bD fz AD = f ap = h b bD = 2rε ap Niech rε=1.6mm, ap=0.2mm, fz=0.1mm/obr Ile wynosi nominalna grubość warstwy skrawanej? Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Głębokość skrawania, szerokość frezowania 2 0.025mm! Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Głębokość skrawania, szerokość frezowania ap – głębokość skrawania ae – szerokość frezowania ap – szerokość frezowania ae – głębokość skrawania Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Głębokość skrawania, szerokość frezowania e – sk głęb ra wa oko nia ść Głębokość skrawania, szerokość frezowania ć ębokoś a p – gł wania skra a okość a p – szer nia frezowa Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn ć erokoś a e – sz wania frezo ap – zawsze wzdłuż osi freza ap – zawsze wzdłuż osi freza ae – zawsze prostopadle do osi freza ae – zawsze prostopadle do osi freza Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn 7 Grubość warstwy skrawanej przy frezowaniu fz Grubość warstwy skrawanej przy frezowaniu fz b=ap fz h=fz ae fz=hmax fz h fz m Przy frezowaniu grubość warstwy skrawanej jest zmienna! Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Grubość warstwy skrawanej przy frezowaniu Grubość warstwy skrawanej przy frezowaniu 1. ae symetryczne fz fz ϕ1 ϕ ϕ2 Aϕ hm=Aϕ/lϕ Aϕ=fz ae ϕ1 ϕϕ 2 ae1 lϕ ae2 ae lϕ = ϕ D/2 2fz ae hm=––––– ϕD lϕ Aϕ hm = ae2 ae ae 2a e fz 2a 2a D arcsin e1 + arcsin e 2 D D hm = a e fz a D arcsin e D hm = 2 fz π 4. Walcowe (ae<0.1D) 3. walcowo-czołowe 2f z a e 2a 2a e1 D arcsin + arcsin e 2 D D fz ae ϕ= ϕ1+ϕ2 = arcsin(2ae1/D)+arcsin(2ae2/D) hm = 2. ae =D fz ae1 hm = fz 2a e fz π 2a D + arcsin e − 1 D 2 fz hm = fz ae D ae ae Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn Jakieś pytania? Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technologii Maszyn 8
