lab_4.pdf

AKADEMIA

TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA

w Bielsku-Białej

Katedra Technologii Maszyn

i Automatyzacji

Wykonał:..............................................

Wydział:...............................................

Kierunek:..............................................

Rok akadem.:........................................

Semestr:................................................

Ćwiczenie wykonano:

dnia:..........................................................

Ćwiczenie zaliczono:

dnia:......................... ocena:..................

LABORATORIUM OBRÓBKI SKRAWANIEM

Temat: WYZANACZENIE KRZYWEJ ZUŻYCIA ORAZ

OPTYMALNEGO STĘPIENIA OSTRZA NOŻA TOKARSKIEGO

1) Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie krzywej zużycia oraz optymalnego stępienia ostrza

noża tokarskiego.

2) Wymagane wiadomości

a) Charakterystyka procesu zużywania się ostrza,

b) Przebieg procesu zużycia,

c) Charakterystyczne formy zużycia ostrza noża tokarskiego,

d) Wpływ zmiennych czynników na intensywność zużywania się ostrza,

e) Wyznaczenie krzywej zużycia ostrza noża tokarskiego,

f) Wyznaczenie optymalnego zużycia h p opt .

3) Literatura

[1] Dmochowski J.: „Podstawy obróbki skrawaniem”.

[2] Dmochowski J., Uzarowicz A.: „Obróbka skrawaniem i obrabiarki”.

[3] Kaczmarek J.: „Podstawy obróbki wiórowej, ściernej i erozyjnej”.

[4] Jemielniak K.: „ Obróbka skrawaniem”.

[5] Zbiór Polskich Norm dotyczących narzędzi skrawających.

[6] Grzesik W.: „Podstawy skrawania materiałów metalowych”.

[7] Gawlik J., Karbowski K.: „Prognozowanie stanu ostrza skrawającego

z zastosowaniem sieci neuronowych”.

4) Przebieg ćwiczenia

4.1.) Omówienie ćwiczenia.

• Podanie parametrów skrawania: posuw, obroty,

• Podanie kolejności wykonania ćwiczenia,

• Wyjaśnienie zasady pomiaru zużycia,

• Pomiar zużycia.

4.2.) Wykonanie ćwiczenia.

Dla podanych parametrów skrawania, należy co pewien, ściśle określony czas,

dokonywać pomiaru wielkości zużycia. Następnie należy narysować krzywą zużycia,

obliczyć optymalne stępienie ostrza noża.

WIADOMOŚCI TEORETYCZNE

1.) Charakterystyka procesu zużywania się ostrza,

Każde narzędzie skrawające z upływem czasu ulega stępieniu będącego wynikiem

procesu tarcia między wiórem, a powierzchnią natarcia ostrza oraz między materiałem

skrawanym, a powierzchnią przyłożenia. W procesie skrawania elementem niszczonym

w sposób ciągły jest praktycznie ostrze.

Zmiany które powstają podczas stępienia ostrza można podzielić na:

• Zmiany odwracalne i zmiany nieodwracalne,

• Zmiany doraźne i zmiany narastające,

• Zmiany płytkie i zmiany głębokie.

Na proces zużycia wpływają następujące czynniki:

• Własności mechaniczne materiałów trących określone w panującej temperaturze na

powierzchni styku,

• Własności fizyko-chemiczne tych materiałów (skład chemiczny, ciepło właściwe,

rozszerzalność cieplna itp.),

• Cechy struktury (składniki struktury, rodzaj sieci krystalicznej, wzajemna orientacja

łączonych kryształów),

• Struktura geometryczna powierzchni trących,

• Stan powierzchni,

• Ośrodek (rodzaj ośrodka i jego oddziaływanie smarne, chłodzące i fizyko-

chemiczne),

• Warunki tarcia (kształt współpracujących powierzchni, rzeczywista powierzchnia

tarcia, sztywność układu),

• Parametry tarcia (obciążenie normalne i jego wartość, szybkość wzajemnego ruchu

i jego zmienność).

2.) Przebieg procesu zużycia,

Typowy przebieg zużywania się powierzchni trących, w warunkach tarcia suchego,

przedstawia krzywa Lorenz’a. Przebieg ten składa się z trzech typowych okresów:

− okres zużycia wstępnego,

− okres zużycia normalnego,

− okres zużycia końcowego.

Rys. 1. Typowa krzywa zużycia ostrza.

W pierwszym okresie następuje docieranie się współtrących powierzchni. W przypadku

skrawania następuje wyrównanie mikronierówności powierzchni ostrza. Wielkość zużycia

zależy tu głównie od stopnia gładkościowego wykończenia powierzchni ostrza oraz

w pewnym stopniu od jego geometrii.

Drugi okres charakteryzuje się stałą intensywnością zużycia, zależną od warunków

współpracy. Okres ten trwa tak długo, aż ulegną zmianie ustalone przy końcu pierwszego

okresu warunki tej współpracy.

W trzecim okresie następuje mniej lub bardziej gwałtowny wzrost intensywności

zużycia, prowadzący do całkowitej utraty przez ostrze możliwości skrawnych. Dzieje się to

na skutek osiągnięcia przez parametry zużycia określonych wielkości i zmiany dzięki temu

dotychczasowych, ustalonych warunków współpracy.

Krzywa zużycia ostrza zmienia się w szerokich granicach. Rysunek 2 przedstawia

spotykane kształty krzywej zużycia.

Rys. 2. Odmiany krzywych zużycia ostrza

Krzywa a odpowiada warunkom skrawania materiału bardzo ściernego, z niewielkimi

szybkościami skrawania i bardzo dobrym chłodzeniem. Krzywa b jest typowa dla obróbki

stali ze średnimi prędkościami skrawania, bez specjalnego chłodzenia lub z mało

intensywnym chłodzeniem. Krzywa c odpowiada skrawaniu z dużymi prędkościami

skrawania, przy szybkim przyroście temperatury wraz z upływem czasu skrawania.

3.) Charakterystyczne formy zużycia ostrza noża tokarskiego,

W przypadku noży tokarskich zużycie ostrza może przybierać następujące formy

(rys. 3):

− starcia na powierzchni przyłożenia,

− żłobka na powierzchni natarcia,

− wyszczerbień, wykruszeń i pęknięć,

− starcia naroża ostrza.

Rys. 3. Charakterystyczne ślady zużycia ostrza

Starcie na powierzchni przyłożenia oznaczone V B powstaje na skutek tarcia tej

powierzchni o materiał skrawany. Przy toczeniu zgrubnym szerokość tego starcia jest

najczęściej zróżnicowana wzdłuż czynnej krawędzi skrawającej. Największa szerokość starcia

oznaczona parametrem l z występuje na odcinku krawędzi ostrza stykającym się z naskórkiem

materiału skrawanego.

Żłobek na powierzchni natarcia powstaje wówczas, gdy spływający po niej wiór ma

budowę wstęgową. Zaczyna on się tworzyć w pewnej odległości od krawędzi skrawającej,

mniej więcej w połowie szerokości styku wióra z tą powierzchnią. Wielkość żłobka określają

parametry: głębokość żłobka g ż , szerokość żłobka s ż i długość żłobka l ż .

Wykruszenia, wyszczerbienia oraz pęknięcia są wynikiem przekroczenia wytrzymałości

doraźnej materiału ostrza bądź też wytrzymałości zmęczeniowej. Poprzez wyszczerbienie

rozumie się ubytek materiału ostrza na skutek przekroczenia miejscowej wytrzymałości jego

materiału w obszarze styku z materiałem skrawanym. Pęknięcia powstają na skutek

miejscowego przekroczenia wytrzymałości doraźnej materiału ostrza.

Starcie naroża ostrza powstaje w wyniku jego tarcia o materiał skrawany. Ta forma

zużycia wpływa na dokładność wymiarową obrabianych elementów.

Do typowych wielkości geometrycznych zużycia należą:

− na powierzchni natarcia: K n - skrócenie ostrza, l ż - długość żłobka, s ż -

szerokość żłobka, g ż - głębokość żłobka, e k - odległość żłobka od krawędzi

skrawającej, e s - odległość maksymalnej głębokości żłobka od krawędzi

skrawającej.

− na powierzchni przyłożenia: V B - wysokość starcia, l k - szerokość starcia.

Rys. 4. Wymiary śladów ściernego zużycia ostrza

4.) Rodzaje zużycia ostrza.

• Zużycie cieplne polega na zmianach właściwości materiału, spowodowanych

przekroczeniem dopuszczalnych temperatur skrawania (rys. 5 i 6). Uszkodzenie

ostrza spowodowane oddziaływaniem termicznym są wynikiem zmniejszenia się

jego twardości wraz ze wzrostem temperatury. Ponadto wskutek nierównomiernego

nagrzewania lub chłodzenia ostrza mogą powstać mikropęknięcia naprężeniowe, na

które szczególnie wrażliwe są materiały o małej odporności na szoki termiczne.

• Zużycie adhezyjne powstaje w wyniku silnego wzajemnego przywierania pod

wpływem sił adhezji cząstek materiału narzędzia i cząstek materiału obrabianego.

Nieustanne zrywanie tych wiązań powoduje oddzielenie cząstek materiału od

narzędzia skrawającego, przyśpieszając jego zużycie.

• Zużycie dyfuzyjne polega na szkodliwym przenikaniu atomów materiału ostrza (np.

węgla z węglików spiekanych) do materiału obrabianego oraz atomów materiału

skrawanego (np. żelaza) do materiału ostrza. W wyniku tego zjawiska następuje

pogorszenie warstwy wierzchniej narzędzia (zmniejsza się twardość), co powoduje

zwiększenie intensywności jego zużycia.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: