-GG-

1. W oparciu o schemat ideowy omówić szczegółowo metodę obwiedniowego frezowania kól zębatych walcowych o zębach prostych i śrubowych, schemat, opis narzędzia i kinematyki obróbki

Frazowanie obwiedniowe uzębień kół zębatych walcowych opiera się na zasadzie współpracy ślimaka zastąpionego przez frez ślimakowy z kołem zębatym. Aby zwoje freza ślimakowego były skierowane zgodnie z linią zębów obrabianego kola oś freza musi być skręcona pod katem y względem osi obrotu tego kola. Kształtowanie ewolwentowego zarysu zębów metodą frezowania obwiedniowego wymaga sprzężenia ruchu obrotowego freza z ruchem obrotowym obrabianego koła 1-obr-freza=s*k/z s-obr-kola k- krotność freza , z-liczba zębów koła. Aby zapewnić obróbkę wrębów na całej szerokości wieńca koła zębatego frez musi się przesuwać wzdłuż linii zęba ruchem prostoliniowym - ruch posuwowy wzdłużny. Żeby boki zęba były obrabiane dostatecznie dokładnie posuw wzdłużny musi być odpowiednio wolny (0,2-0,8 mm/obr). Przy wykonywaniu kol zębatych o zębach śrubowych należy skręcić obrotnice narzędziową dodatkowo o kat p (p- kat pochylenia linii śrubowej zębów kola). Poza tym należy przyspieszyć ruch obrotów przedmiotu obrabianego o taką wielkość aby nie nastąpiło podcinanie zębów.

2. Metodyka obwiedniowego dłutowania kół zębatych walcowych o zębach prostych i śrubowych – schematy, kinematyka, narzędzia, zastosowanie.

Dłutowanie obwiedniowe zębatkowe (Maaga) przeznaczone jest do obróbki kół zębatych o zębach prostych i śrubowych za pomocą noży zębatkowych. Ruch główny prostoliniowo zwrotny wykonuje narzędzie zamocowane na suwaku. Natomiast ruch obtaczania czyli ruchy W i P wykonuje koło zamocowane na stole. Koła zębate o śrubowej linii zębów wymaga jedynie skręcenia obrotnicy suwaka pod kątem β do osi obrabianego koła.

Dłutowanie obwiedniowe za pomocą dłutaka ( Fellowsa ) Dłutownice Fellowsa przeznaczone są w pierwszym rzędzie do obróbki kół zębatych wewnętrznych i zewnętrznych o zębach prostych a przy użyciu dodatkowych urządzeń można na nich obrabiać koła zębate o zębach śrubowych, segmenty zębate, koła zapatkowe, krzywiki tarczowe itp. Narzędzie zwane dłutkiem ma kształt koła zębatego i wykonuje ruch główny prostoliniowo zwrotny, obracając się równocześnie ruchem ciągłym co w połączeniu z ruchem obrotowym obrabianego koła powoduje kształtowanie ewolwentowego zęba. W przypadku obrabiania zębów śrubowych (frez ślimakowy) trzeba stosować narzędzie o zębach śrubowych pochylonych przeciwnie niż zęby koła obrabianego i nadać narzędziu ruch śrubowy. Frezy te przeznaczone są najczęściej do obróbki kół zębatych walcowych o zębach prostych i śrubowych oraz do ślimacznic.

3. Metody obwiedniowe nacinania kół zębatych stożkowych, schematy opis narzędzia i kinematyka.

Cechą charakterystyczną zębów w uzębieniu stożkowym jest to że grubość i wysokość zęba zmienia się wzdłuż jego długości. W miarę zbliżania się do wierzchołka stożka zęby stają się niższe i cieńsze. Wśród metod obróbki stożkowych uzębień największe znaczenie pozyskało struganie obwiedniowe metodą Gleasona. Obróbka obwiedniowa stożkowych kół zębatych opiera się na wykorzystaniu ruchu tocznego obrabianego przedmiotu po zębatce pierścieniowej czyli po tak zwanym kole koronowym.

Po zębatce pierścieniowej 3 odtacza się segment koła stożkowego 2 o takim kącie wierzchołkowym stożka tocznego jakie ma mieć obrobione koło zębate1. Obracając kabłąkiem 4 nadaje się ruch obrotowo wahadłowy segmentowi stożkowemu 2 i kołu obrabianemu 1 Segment obraca równocześnie zębatką pierścieniową 3 a ta obraca promieniowo zamocowaną prowadnice po której porusza się ruchem strugarskim posuwisto zwrotnym narzędzie N które składa się z dwóch części tzw noży Gleasona. Opisane ruchy są realizowane i synchronizowane również przez odpowiednie przekładnie zębate.

4.Bilans mocy obrabiarki (wykres Sankey’a) Przyczyny straty mocy w obrabiarkach. Definicja sprawności obrabiarki. Poglądowy wykres zależności η = f(n)

W przypadku gdy ruch główny i posuwowy są napędzane jednym silnikiem bilans mocy obrabiarki przedstawia następujące równanie Nel = (Ng + Np) + Ns + Nj + Nd + Np

Nel - moc elektryczna doprowadzana do silnika elektrycznego

Ns = Njs + Nds – straty mocy w silniku elektrycznym (mechani. i eletr)

Njs –straty niezależne od obciążeni

Nds – strty zależne od obciążenia

Nj – starty mocy na podtrzymanie ruchu jałowego

Nd – dodatkowe straty mocy w łańcuchach kinematycznych

Np – łączne straty mocy w łańcuchu kinematycznym ruchu posuwowego

Przyczyny strat mocy w napędzie mechanicznym obrabiarki powodowane są przez :

- tarcie powierz. współpracujących

- opory płynów (straty hydrodynamiczne) mieszanie, pokonywanie oporów lepkości, rozbryzgi

- opory powietrza (straty aerodynamiczne)

Opory tarcia zależą od rodzaju materiału, smarowania (rodzaj, ilość, temperatura), obciążenia, prędkości ruchu.

Sprawnością obrabiarki nazywa się stosunek mocy użytej Ne do mocy elektrycznej pobranej z sieci Nel potrzebnej do podtrzymania ruchów wszystkich mechanizmów obrabiarki podczas procesu obróbki.

Poglądowy wykres zależności η = f(n)

5. Omówić metody i podstawowe zależności dla wyznaczania mocy użytecznej obrabiarek

Moc użyteczna obrabiarki Ne jest sumą mocy głównej skrawania Ng i mocy posuwu Np.

Ne = Ng + Np [kW]

Moc główna Ng skrawania oblicza się ze wzorów:

a)gdy jest dana główna siła skrawania Pv i prędkość skrawania V

b)gdy dany jest moment skrawania M i prędkość obrotowa wrzeciona n

Moc posuwu Np oblicza się ze wzoru

Pp – składowa posuwu siły skrawania

pt = n*p – posuw minutowy gdzie

p – posuw na obrót [mm/Obr]

n – prędkość obrotowa [Obr/min]

Moc posuwu jest bardzo mała dlatego często jest pomijana w bilansie mocy

6. Pojęcie sztywności obrabiarki, wyprowadzić wzór na sztywność statyczną tokarki, opisać na czym polega jej wyznaczanie doświadczalne.

Ogólnie sztywnością nazywa się właściwość elementów konstrukcyjnych polegającą na przeciwstawianiu się sprężystym odkształceniom pod działaniem sił i momentów. Im w danych warunkach obciążenia odkształcenia są mniejsze tym większa jest sztywność.

Sztywnością statyczną elementu, zespołu lub grupy zespołów nazywa się stosunek przyrostu siły statycznej do przyrostu odkształcenia wywołanego tą siłą, mierzonego w kierunku jej działania lub w innym który uzna się za istotny dla dokładności obróbki C=dQ/dλ

Podparty w kłach wał 1 obciąża się za pomocą zamocowanego w imaku pryzmatycznego trzonka z z pseudo nożem o takich samych wymiarach jak nóż tokarski lecz zakończony kulką. Kierunek siły obciążającej P powinien być zbliżony do kierunku siły skrawania działającej w warunkach rzeczywistych.

7. Rodzaje sterowania cyklem pracy obrabiarek skrawających do metali i ich krótka ch.

Pod nazwą sterowania obrabiarek rozumiany jest zespół czynności związany z kierowaniem pracą obrabiarek za pomocą odpowiednio przystosowanych do tego celu urządzeń i mechanizmów sterowniczych stanowiących układ sterowania obrabiarki.

STEROWANIE OBRABIAREK

1.RĘCZNE

a. Wielodźwigniowe

b. Jednodźwigniowe

c. Przyciskowe

d. Preselekcyjne

2.CZĘŚCIOWO ZAUTOMATYZ.

e. Z automatyzacją pewnych czynności i ruchów

f. Z programową zmianą prędkości ruchów

g. Z wybieraniem cykli pracy

3.AUTOMATYCZNE

h. Z UKŁADEM OTWARTYM

· Krzywkowe

· Zderzakowe

· Krzywkowo-zderzakowe

i. Z UKŁADEM ZAMKNIĘTYM

· Kopiowe

· Numeryczne

· Adaptacyjne

- sterowanie ręczne w którym wszystkie czynności sterownicze dokonywane są przez pracownika obsługującego obrabiarkę.

- sterowanie częściowo zautomatyzowane, w którym niektóre czynności sterownicze dokonywane są automatycznie. (konieczny stały dozór)

- sterowanie automatyczne w którym wszystkie czynności poza włączeniem/wyłączeniem dokonywane są automatycznie. (dozór okresowy)

W zależności na jakiej zasadzie działają główne elementy układu sterowania rozróżnia się sterowanie: mechaniczne, elektryczne, hydrauliczne, pneumatyczne, mieszane. W

układzie sterowania obrabiarki można wyróżnić:

1) człon zadający sygnał sterowania (sterownik)

2) człon nastawiający ( nastawnik)

3) człon łączący sterownik i nastawnik

4) obiekt sterowania

5) wskaźnik nastawnej wielkości.

8. Charakterystyka sterowania kopiowego (wady,zalety) przykłady zastosowania kopiałów mechanicznych, hydraulicznych i elektrycznych

Żądane kształty i wymiary przedmiotu są określone przez odpowiednio dobrane kształty i wymiary specjalne do tego celu wykonanego kopiału.

-Kopiały mechaniczne (bez czujnikowe) Palec wiodący odwzoruje kształt wzornika, promień palca i wierzchołka muszą być identyczne. docisk poprzeczny działający na wzornik jest wywierany za pośrednictwem sprężyny, zawieszonego ciężaru lub tłoka hydraulicznego.

-Kopiały hydrauliczne (czujnikowe)

1) bezpośrednie – strumień oleju zasilający cylinder hydrauliczny sterowany jest bezpośrednio przez suwak kopiujący pod wpływem przemieszczeń palca kopiującego.

2) pośrednie - (dwustopniowe) suwak kopiujący czujnika oddziaływuje na separator za pośrednictwem drugiego suwaka hydraulicznego który kieruje przepływem oleju do silnika

hydraulicznego. (odrębnie wzmacniacz i nastawnik) Na sutek zbyt małego wzmacniacza i małego tłumienia układy mogą wpadać w drgania.

-Kopiały elektryczne- ruchy palca wodzącego są przetwarzane na wielkość elektryczną.

Czujnik dzielimy na stykowe i o działaniu ciągłym. Stykowe działają w sposób przerywany przez zwieranie i rozwieranie styków. Zmiana położenia styków zamieniana jest na sygnał dyskretny. O działaniu ciągłym wartości położenia styków zamienione są na proporcjonalne sygnały elektryczne przechodzące przez wzmacniacz zasilający elektryczny serwomotor.

9. Krótka charakterystyka sterowania numerycznego obrabiarek - omówić korzyści wynikające ze stosowania NC w porównaniu z obrabiarkami sterowanymi konwencjonalnie.

Sterowanie numeryczne jest sterowaniem programowym, które obejmuje swym programem obok kolejności ruchów, czynności i parametrów obróbki, również wszystkie informacje geometryczne.

Zalety:

- skrócenie czasu maszynowego.

- automatyzacja wszystkich ruchów i czynności.

Wady:

- wymaga bardzo kosztownych urządzeń elektronicznych.

- wymaga przygotowania i przechowywania programów na nośnikach programowych.

- błędy wczytania programów technologicznych związanych z mechanicznymi urządzeniami czytającymi (czytnikami),

- zużywanie się nośników programowych. [obecnie wszystko odbywa się elektronicznie]

10. Podział sterowania numerycznego ze względu na możliwości technologiczne i zastosowanie.

Sterowanie:

- punktowe – obejmuje ruchy przestawcze ( szybkie przesuwy) i ruchy ustawcze, mają na celu ustawienie narzędzia w punktach przedmiotu obrabianego o określonych współrzędnych. Przy przechodzeniu od jednego do drugiego punktu narzędzie nie styka się z przedmiotem obrabianym i porusza się po łożu zapewniającym minimalną drogę przy możliwie dużej prędkości przesuwu. (wiertarki)

- odcinkowe – narzędzie prowadzone po torze złożonym z odcinków linii prostych, równoległych do osi współrzędnych, wyznaczonych przez prowadnice obrabiarki. (frezarki i tokarki, ewentualnie wiertarki i wytaczarki)

- kształtowe – umożliwia prowadzenie narzędzia po dowolnym torze płaskim lub przestrzennym, możliwym do uzyskania przy danym zarysie ostrza narzędzia. Wykorzystuje zależność przemieszczeń w kierunkach dwóch lub trzech osi współrzędnych uzyskiwaną przez układ sterujący. (frezarki)

11. Narysować schemat ideowy dowolnej obrabiarki sterowanej numerycznie i omówić jej działanie

1- człon porównujący

2- zespół napędowy

3- śruba pociągowa (z nakrętką toczną) 4- stół obrabiarki

5- czujnik pomiarowy

Układ sterowania numerycznego punktowego z analogowym pomiarem położenia. Położenie wyrażone za pomocą proporcjonalnej wielkości fizycznej.

12. Przedstawić schematy blokowe i omówić działanie otwartego i zamkniętego układu sterowania numerycznego

W układach sterowania numerycznego otwartego do odmierzania przemieszczeń wykorzystuje się impulsowe zespoły napędowe (np silniki krokowe), które przesuwają zespoły robocze na odległość proporcjonalną do liczby impulsów przekazanych przez czytnik. Układ zamknięty wykonuje nieprzerwanie pomiar i koryguje położenie narzędzia względem przedmiotu obrabianego.

13. Charakterystyka ważniejszych elementów i zespołów sterowania numerycznego (nośniki programu, czytniki, interpolatory, zespoły przetwarzania informacji)

Interpolator: urządzenie, które umożliwia sterowanie ruchem dwóch lub więcej niezależnych mechanizmów posuwu tak aby ruch wypadkowy (ruch złożony) odbywał się pomiędzy dwoma kolejnymi punktami zdefiniowanymi w kolejnych wierszach programu technologicznego po torze, którego zarys (kształt) zależy od konstrukcji interpolatora. Rodzaje: liniowy, cyfrowy, paraboliczny, mieszany.

Nośniki programu: na nich zostaje zapisany program technologiczny w postaci symbolicznej (taśma perforowana, taśma magnetyczna, karty perforowane i inne)

Czytniki: w czytniku następuje przekształcenie informacji (programu) zakodowanej w postaci symboli alfanumerycznych na informację zakodowaną w postaci ciągu impulsów elektrycznych. Informacja ta musi być tak przekształcona aby została zrozumiana przez sterowanie numeryczne.

Zespoły przetwarzania informacji- zadaniem takiego zespołu jest wygenerowanie takich sygnałów sterujących, które można traktować jako wartości zadane przemieszczeń

w poszczególnych kierunkach (osiach), prowadzące do osiągnięcia przez zespół roboczy zadanego położenia.

14. Zasada sterowania adaptacyjnego obrabiarek NC. Charakterystyka sterowania adaptacyjnego ACC (stałowartościowego) i ACO (optymalizującego)

Układ adaptacyjny umożliwia zmianę programu (poprawkę) w czasie obróbki pod wpływem zakłóceń, dzięki sprzężeniom zwrotnym układ adaptacyjny jest zdolny przestawić proces w celu wyeliminowania wpływu czynników zakłócających.

ACC stałowartościowe – układ ma za zadanie utrzymanie w czasie obróbki stałej wartości jednego lub kilku wybranych cech procesu skrawania.

ACO optymalizujące – przez powiązanie określonych wielkości ustala się funkcję docelową, która w danych warunkach obróbki powinna osiągnąć wartość ekstremalna (min koszt lub max wydajność)