POLITECHNIKA KRAKOWSKA Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji ZAKŁAD TECHNOLOGII OBRÓBKI

Imię i nazwisko Grupa 13M3 2012/2013

LABORATORIUM

TECHNOLOGII OBRÓBKI

Ćwiczenie odpracowano		Ćwiczenie zaliczono
Prowadzący		Prowadzący		Ocena
Podpis		Podpis
Data	29.10.2012	Data

Ćwiczenie nr 5

ZJAWISKA FIZYKALNE W OBRÓBCE SKRAWANIEM

I. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne i obliczeniowe określenie wpływu różnych czynników na wybrane zjawiska fizykalne w procesie skrawania, a mianowicie:

• powstawanie wiórów, ich budowę i rodzaje,

• zjawiska towarzyszące powstawaniu wióra, odkształcenia oraz przemieszczenia materiału obrabianego w strefie skrawania i narost na ostrzu,

• siły i opory skrawania,

• praca, ciepło, moc oraz energochłonność procesów skrawania.

II. Wymagane wiadomości

1. Proces burzenia spójności materiału w obróbce wiórowej, budowa i rodzaje wiórów oraz ich bieg i spływ.

2. 
   Charakterystyka sił i oporów skrawania - rozkład składowych sił i oporów skrawania w różnych sposobach obróbki oraz ich zależność od różnych czynników.

3. Praca i moc skrawania.

4. Ciepło i temperatura w procesie skrawania.

III. Opis stanowiska laboratoryjnego

Tokarka uniwersalna. Nóż tokarski wykończak prostoliniowy lub przecinak obustronnie odsadzony. Materiał wg wskazań prowadzącego ćwiczenie w postaci wałków rowkowanych obwodowo i o powierzchni ciągłej. Mikrometr i suwmiarka uniwersalna. Nóż tokarski imakowy wygięty prawy. Płytki skrawające z łamaczem i zwijaczem wióra. Siłomierz, wzmacniacze ładunków, rejestrator.

IV. Przebieg ćwiczenia

Zadanie laboratoryjne 1

Odkształcenie w strefie skrawania i kinetyka procesu oddzielania wióra.

1. Określić wpływ grubości warstwy skrawanej a_p oraz kąta natarcia γ₀ na współczynnik spęczenia wióra Λ_h podczas toczenia. Porównać kształty i wymiary przekrojów poprzecznych warstwy skrawanej i wióra.

2. Przyjmując uproszczony model procesu skrawania, obliczyć średnie wartości: kąta poślizgu Φ, prędkości poślizgu v_s oraz prędkości spływu wióra v_ch .

Tabela 1

Materiał obrabiany: Ti6AL4V Rm = 950 MPa

Wymiary: długość l = 120 mm, szerokość d= 50 mm

Narzędzie: CNGP120408 α₀ = 11 κ_r =90

Obrabiarka: HSTEL1 prędkość skrawania v_c = 150 m/min

l.p.	ap mm	γ0 stopnie	h x b h=f b=0,5	hch x bch mm x mm	Λh	Φ	vs m/min	vch m/min	F Mm/obr
1	0,5	-6			0,11x1,08	1,375	0,72	158,9	109,1	0,08
2	0,5	-6			0,13x0,89	1,130	0,85	170,3	132,7	0,115
3	0,5	-6			0,16x0,91	1,067	0,88	174,6	140,6	0,15

Zadanie laboratoryjne 2

Budowa, rodzaje i odmiany wiórów oraz ich ocena.

1. Określić wpływ prędkości skrawania i posuwu na budowę, rodzaj i odmiany wiórów oraz kierunek ich spływu. Przeprowadzić obserwacje mikroskopowe zewnętrznej i wewnętrznej strony wióra. Zwrócić uwagę na kolor wióra wynikający ze zmian temperatury procesu skrawania. Przeprowadzić ocenę powstających wiórów ze względu na bezpieczeństwo pracy i możliwość uszkodzenia powierzchni obrobionej.

Tabela 2

Materiał obrabiany: ……………………….. Rm = ……………….. MPa

Narzędzie: ………….. α₀ = ........., γ₀ = …….., κ_r = ……., λ_s = ……….

Obrabiarka: …………………….., głębokość skrawania a_p = 1 mm

l.p.	vc m/min	f0 mm/obr	Rodzaj Elemen-towy/ ciągłe	Odmiana	Postać Kształt	Kierunek spływu	Ocena	Wygląd strony zewn i wewn
1	300	0,077	c	wstęgowa	Spiralna	I	=(	Nie ładny
2	300	0,211	e	łukowa	Luźna	I	=)	gładki
3	300	0,307	e	rurowa	Długa	I	=(
4	300	0,499	e	lużna	luźna	I/IV	=)

2. Określić wpływ rodzaju materiału obrabianego na budowę, rodzaj i odmiany wiórów. Pozostałe zdania jak w pkt. A.

Tabela 3

Narzędzie: …………….. α₀ = ......., γ₀ = ….., κ_r = …., λ_s = …, r_ε = …...

Obrabiarka: ………głębokość skrawania a_p = … mm; ośrodek obróbkowy:

l.p.	Materiał obrabiany	Rodzaj Odmiana	Postać Kształt	Kierunek spływu	Ocena	Kolor	Wygląd str. zewn. i wewn.
1	Nie trzeba
2
3
4

3. Ocenić wióry powstające przy zastosowaniu płytki o złożonym kształcie powierzchni natarcia w porównaniu do wióra otrzymywanego przy skrawaniu płytką z płaską powierzchnią natarcia. Warunki jak w tab.3.

Tabela 4

l.p.	Kształt powierzchni natarcia	Rodzaj Odmiana	Postać Kształt	Kierunek spływu	Ocena	Uwagi własne
1	Płaska	Nie potrzebne
2	O złożonym kształcie

Zadanie laboratoryjne 3

Narost na ostrzu

1. Przeprowadzić obserwacje mikroskopowe narostu na ostrzu.

2. Wykonać szkic narostu zwracając uwagę na jego wysokość, wysięg i zmianę kata natarcia.

Zadanie laboratoryjne 4

Pomiar oporów skrawania

1. Przeprowadzić pomiary składowych oporów skrawania przy toczeniu w zależności od głębokości skrawania oraz posuwu. Wyniki pomiarów zamieścić w tablicy 5. (po oszacowaniu statystycznym).

2. Naszkicować schemat toru pomiarowego oraz podać zasadę działania zastosowanego siłomierza.

Zadanie laboratoryjne 5

Praca, moc, ciepło i energochłonność skrawania.

Tabela 5

Materiał obrabiany: ……………………….. Rm = ……………….. MPa

Narzędzie: …………….. α₀ = ......., γ₀ = ….., κ_r = …., λ_s = …, r_ε = …...

Obrabiarka: ………………………………..

l.p	Parametry skrawania		Składowe siły skrawania [N]			Moc skrawania [W]			wsp. wyk. mocy	Praca i opór wł.	Energo-chłonność
	f0 [mm/obr]	ap [mm]	Fc	Ff	Fp	Pc	Pf	Pe	ε	ev, kc [J/mm^2]; [N/mm^2]	eN [W/mm^3/min]
1	0,077	1	307,1	326,58	297,95	776,75	0,4	768,15		3988,31	0,0665
2	0,211			550,77	369,71	403,22	1376,93	1,24	1378,17		2610,28	0,0435
3	0,307			383,87	374,73	723,37	959,68	1,83	961,51		1250,39	0,0209
4	0,499			947,37	431,15	454,47	2368,43	3,43	2371,85		1898,54	0,0317
5	0,211	0,5	274,41	162	276,48	686,03	0,54	686,57		1300,52	0,0217
6			0,75	409,74	260,08	316,62	1024,35	0,87	1025,22		1941,90	0,0324
7			1	550,77	369,71	403,22	1376,93	1,24	1378,17		2610,28	0,0435
8			1,25	628,89	480,34	435,31	1572,23	1,61	1573,84		2980,52	0,0497

A )Na podstawie przeprowadzonych pomiarów składowych sił skrawania, obliczyć moc skrawania niezbędną do pokonania oporów skrawania w kierunku ruchu głównego P_c i posuwowego P_f oraz mocą efektywną P_e. Określić współczynnik wykorzystania mocy ε.

1. 
   Obliczyć wartość objętościowej pracy skrawania e_v [J/mm³], oporu właściwego skrawania k_c [N/mm²].

2. Obliczyć ilość wydzielonego ciepła w jednostce czasu.

3. Obliczyć wskaźnik energochłonności toczenia e_N [W/mm³/min].

4. Wyniki pomiarów wg pkt. A-D zestawić w tabeli 5.

V. Zadania do wykonania

1. Wykonać wykresy: Λ_h = f(a_p ) lub Λ_h = f(γ₀), Φ = f(a_p ) lub
   Φ = f(γ₀), v_s = f(a_p ) lub v_s = f(γ₀), v_ch = f(a_p ) lub v_ch = f(γ₀).

2. Wykonać wykresy wskazanej zależności: F_c = f(a_p); F_c = f(f₀);
   F_f = f(a_p); F_f = f(f₀).

VI. Literatura

1. Dmochowski J.: Podstawy obróbki skrawaniem, PWN, Warszawa, 1983.

2. Grzesik W.: Podstawy skrawania materiałów metalowych, WNT, Warszawa, 1998.

3. Jemielniak K.: Obróbka skrawaniem, PWN, Warszawa, 1998.

4. Katalogi narzędziowe.

5. Notatki z wykładów.

6. Poradnik inżyniera - Obróbka skrawaniem, t.1, WNT, Warszawa, 1991.

7. Przybylski L.: Strategia doboru warunków skrawania współczesnymi narzędziami, PK, Kraków, 1999.

8. Wysiecki M.: Nowoczesne materiały narzędziowe stosowane w obróbce skrawaniem, WNT, Warszawa, 1997.