Badanie wpływu parametrów skrawania na stan obrabianej powierzchni

Politechnika Białostocka
ZAMIEJSCOWY WYDZIAA MECHANICZNY
W SUWAAKACH
INSTRUKCJA DO ZAJĆ LABORATORYJNYCH
Temat ćwiczenia:
Badanie wpływu parametrów skrawania na stan obrabianej powierzchni.
Numer ćwiczenia 4.
Laboratorium z przedmiotu:
TECHNIKI WYTWARZANIA II B
Opracował:
dr in\. Sergiusz Jakuszewicz
2005
1. WPROWADZENIE
1.1. Odmiany frezowania.
Pod względem technologicznym frezowanie dzieli się na:
- frezowanie walcowe (obwodowe) oś obrotu freza zajmuje poło\enie
równoległe do powierzchni obrobionej (rys. 1a),
- frezowanie czołowe oś obrotu freza zajmuje poło\enie prostopadłe do
powierzchni obrobionej (rys. 1b),
- frezowanie skośne oś obrotu freza tworzy z powierzchnią obrobioną kąt
ró\ny od 0� i 90� (rys. 1c), występuje we wszystkich przypadkach stosowania
frezów kątowych.
Rys.1. Technologiczne odmiany frezowania: a) walcowe (obwodowe),
b) czołowe, c) skośne.
Pod względem konstrukcyjnym, frezowanie dzieli się na (rys. 2):
- frezowanie pełne (trzystronne) w wyniku obróbki powstają w przedmiocie
trzy powierzchnie obrobione, a wymiar obróbkowy B jest wymiarem
wewnętrznym,
- frezowanie niepełne (dwustronne) w przedmiocie powstają dwie
powierzchnie obrobione, a wymiar B jest wymiarem mieszanym,
- frezowanie swobodne (jednostronne) w przedmiocie powstaje jedna
obrobiona powierzchnia (prosto- lub krzywokreślna), a wymiar obróbkowy ma
kierunek prostopadły do powierzchni obrobionej lub kierunek zbli\ony do
prostopadłego.
Pod względem kinematycznym, frezowanie dzieli się na:
- frezowanie przeciwbie\ne przedmiot obrabiany wykonuje ruch posuwowy w
kierunku przeciwnym do kierunku ruchu ostrzy freza,
- frezowanie współbie\ne przedmiot obrabiany wykonuje ruch posuwowy w
kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu ostrzy freza.
2
Rys.2. Konstrukcyjne odmiany frezowania.
Pod względem dokładności obróbki frezowanie dzieli się na: zgrubne,
średnio dokładne, dokładne i osiągane w wyjątkowych przypadkach bardzo
dokładne. Tym odmianom frezowania, zaliczanym do rodzajów frezowania,
odpowiadają następujące klasy dokładności wykonania IT i wysokości
nierówności powierzchni Ra:
IT Ra [�m]
Zgrubne (walcowe i czołowe) 13, 14 40 80
Średnio dokładne (walcowe i czołowe) 11, 12 10 20
Dokładne (walcowe i czołowe) 9, 10 5 15
Bardzo dokładne (czołowe) 7, 8 0,63 1,25
1.2. Ogólne wytyczne doboru parametrów skrawania.
Wytyczne doboru parametrów skrawania przy frezowaniu zgrubnym.
Zadaniem frezowania zgrubnego jest usunięcie znacznej objętości
materiału skrawanego w jednostce czasu. Występują wówczas du\e siły
skrawania, przy czym parametry skrawania powinny być tak dobrane, aby
wykorzystać w pełni moc silnika napędowego frezarki.
Wielkościami znanymi przy doborze parametrów skrawania są: wymiary i
własności materiału półfabrykatu, cechy charakterystyczne frezarki, na której
3
ma być przeprowadzony zabieg frezowania zgrubnego oraz konstrukcja freza
przeznaczonego do tego celu.
Dobór parametrów skrawania dla zabiegu frezowania zgrubnego polega
na ustaleniu: głębokości skrawania i liczby przejść oraz posuwu i prędkości
skrawania.
Głębokość skrawania przyjmuje się równą wielkości przewidzianego
naddatku na frezowanie zgrubne. Usunięcie tego naddatku odbywa się wtedy w
jednym przejściu freza. Je\eli naddatek jest zbyt du\y, to zabieg frezowania
zgrubnego składa się z dwóch lub większej liczby przejść z taką samą na ogół
głębokością skrawania.
Posuw stołu frezarki ft ustala się zgodnie ze wzorem:
ft = f zn mm/min
z
po uprzednim przyjęciu wartości posuwu na jedno ostrze fz (w mm) przy znanej
liczbie ostrzy freza z oraz po ustaleniu prędkości obrotowej freza n (w obr/min),
wynikającej z przyjętej wartości prędkości skrawania vc (w m/min).
Posuw na jedno ostrze freza fz dobiera się mo\liwie największy z
uwzględnieniem następujących ograniczeń:
- sztywności freza i jego zamocowania,
- sztywności przedmiotu obrabianego i jego zamocowania,
- stanu technicznego (sztywności) frezarki.
Zalecane posuwy fz przy frezowaniu walcowym są podane w tabl. 1, a
przy frezowaniu czołowym - w tabl. 2.
Przeciętne wartości prędkości skrawania stosowanych przy frezowaniu
zawiera tabl. 3.
Tablica 1. Zalecane wartości posuwu fz w mm/ostrze przy zgrubnym frezowaniu
płaszczyzn frezami walcowymi.
4
Tablica 2. Zalecane wartości posuwu w mm/ostrze przy zgrubnym frezowaniu
płaszczyzn frezami walcowo- czołowymi i czołowymi (głowicami frezowymi)
Tablica 3. Przeciętne wartości prędkości skrawania stosowanych przy
frezowaniu.
5
Przy zastosowaniu frezów z ostrzami z węglików spiekanych o gatunkach
specjalnie przeznaczonych do frezowania prędkość skrawania mo\e być
znacznie większa od wartości podanych w tabl. 3. Jeśli frezy mogą mieć ró\ne
liczby ostrzy, jak np. czołowe (głowice frezowe) to frezy z małą liczbą ostrzy
(gruboostrzowe) przyjmuje się przy frezowaniu stali, a frezy z du\ą liczbą ostrzy
(drobnoostrzowe) przy frezowaniu \eliwa.
Przy frezowaniu płaszczyzn średnicę frezów walcowo-czołowych i
czołowych dobiera się w zale\ności od szerokości frezowanej płaszczyzny B
oraz mocy frezarki.
Średnicę freza walcowo-czołowego i czołowego przyjmuje się równą
d e" 1,2B mm
Maksymalne średnice frezów czołowych w zale\ności od mocy frezarki
mo\na określić z tabl. 4. Przy zastosowaniu frezów czołowych o du\ych
średnicach uzyskuje się spokojną pracę obrabiarki bez konieczności stosowania
koła zamachowego.
Tablica 4. Dobór średnicy freza czołowego (głowicy frezowej) w zale\ności od
mocy frezarki.
Moc frezarki [kW] 5 6 6 8 8 12 12 15 15 20
Maksymalna średnica freza 100 150 200 250 300
czołowego d, [mm]
Ostateczne ustalenie parametrów skrawania przy frezowaniu zgrubnym
powinno spełniać warunek, aby moc skrawania Pc była w przybli\eniu równa
efektywnej u\ytecznej) mocy Pe.
Pc H" Pe = Ps �
gdzie: Ps moc silnika napędowego frezarki (moc frezarki), � współczynnik
sprawności silnika i układu napędowego frezarki.
1.3. Oprzyrządowanie frezarek.
1) Podzielnice
Podzielnice zwykłe (rys. 3). Na końcu wrzeciona uło\yskowanego w
korpusie jest osadzona tarcza podziałowa (najczęściej dwustronna) z ró\nymi
liczbami otworków na poszczególnych okręgach. Do ustalenia poło\enia
wrzeciona słu\y rękojeść z zatrzaskiem.
6
Rys.3. Podzielnica zwykła.
Wyposa\enie normalne podzielnicy stanowi: konik z zabierakiem,
podpórka do długich i cienkich przedmiotów oraz komplet kluczy.
Podzielnice zwykłe są przeznaczone do obróbki przedmiotów
wymagających podziału obwodu na równe lub nierówne części ( np. frezowanie
prostoliniowych rowków o ró\nym zarysie na obwodzie wałka, frezowanie
wałków wielobocznych, nacinania uzębienia frezami krą\kowymi) metoda
podziału bezpośredniego na frezarkach poziomych lub pionowych.
Tablica 5. Wielkości charakterystyczne podzielnic uniwersalnych tarczowych.
Typ podzielnicy 2Fa 3Fa 4Fa F1Pu
Wznios kłów [mm] 135 160 185 135
Sto\ek we wrzecionie (Morse a), nr 4 5 5 4
Masa z wyposa\eniem [kg] 85 125 165 90
Podzielnice uniwersalne tarczowe ( rys. 4). Podzielnica jest zaopatrzona
w trzy wymienne tarcze o następujących liczbach otworów na poszczególnych
okręgach:
I tarcza 15, 16, 17, 18, 19, 20
II tarcza 21, 23, 27, 29, 31, 33
III tarcza 37, 39, 41, 43, 47, 49
Wyposa\enie normalne podzielnicy stanowi: konik z pochylna obsadą i
nastawną wysokością kła, podpórka nastawna do frezowania długich
przedmiotów o małej średnicy, kieł z zabierakiem oraz komplet kluczy.
Charakterystyka krajowych podzielnic uniwersalnych tarczowych jest
podana w tabl. 5.
Podzielnice te stosuje się do obróbki przedmiotów, które mo\na obrabiać
przy u\yciu podzielnic zwykłych oraz do frezowania rowków i innych
powierzchni śrubowych.
7
Rys.4. Podzielnica uniwersalna tarczowa: a) widok, b) układ do dzielenia
zwykłego lub sprzę\onego: 1 wrzeciono, 2 korba z zatrzaskiem p, 3 tarcza
podziałowa unieruchamiana zatrzaskiem r.
2) Stoły pochylne
Stoły pochylne (rys. 5) są stosowane na frezarkach pionowych i
poziomych, przy obróbce przedmiotów o mniej lub bardziej skomplikowanych
kształtach w warunkach produkcji jednostkowej i małoseryjnej.
Rys.5. Stół pochylny: a) wymiary, b) przykłady zastosowania.
Główne wymiary stołów pochylnych są podane w tabl. 6.
8
Tablica 6. Wielkości charakterystyczne stołów pochylnych.
3) Stoły obrotowe
Stoły obrotowe z napędem ręcznym (rys. 6) są stosowane do frezowania
ciągłego drobnych przedmiotów dookoła osi obrotu stołu oraz frezowania
bocznych powierzchni i rowków po łuku koła w przedmiotach o większych
wymiarach. Najczęściej są one stosowane na frezarkach pionowych.
Rys.6. Stół obrotowy z napędem ręcznym.
Główne wymiary stołów obrotowych z napędem ręcznym są podane w tabl. 7.
Stoły obrotowe z napędem ręcznym wyposa\one w tarczę podziałowa
noszą nazwę stołów podziałowych (rys. 7). Stosowane do obróbki przedmiotów
o du\ych wymiarach z zastosowaniem podziału.
9
Rys.7. Stół obrotowy z tarczą podziałową.
Tablica 7. Wielkości charakterystyczne stołów z napędem ręcznym
Typ stołu obrotowego 1Fe 3Fe 4Fe FBe FDAe
Średnica robocza stołu [mm] 400 500 600 250 184
Wysokość stołu [mm] 165 180 190 105 75
Szerokość rowków teowych [mm] 18 18 18 12 10
Masa [kg] 130 275 420 60 18
Stoły obrotowe z napędem mechanicznym ( rys. 8) mają przeznaczenie
analogicznie jak stoły z napędem ręcznym. Po odłączeniu dzwignią napędu
mechanicznego płytę stołu mo\na obracać ręcznie.
10
Rys.8. Stół obrotowy z napędem mechanicznym.
Główne wymiary stołów obrotów z napędem mechanicznym są podane w
tabl. 8.
Tablica 8. Wielkości charakterystyczne stołów obrotowych z napędem
mechanicznym.
11
1.4. Wady frezowania.
Praca na frezarkach poziomych zwykłych
Praca na frezarkach uniwersalnych
Lp. Rodzaj wady Wa\niejsze przyczyny
1. Wady jak w przypadku Przyczyny jak w przypadku pracy na
pracy na frezarkach frezarkach zwykłych
zwykłych
2. Brak równoległości Niedokładne ustawienie skrętne stołu
frezowanych kanałów (np. frezarki (brak prostopadłości przesuwu
frezami tarczowymi) wzdłu\nego stołu do osi wrzeciona).
względem krawędzi
przedmiotu obrabianego
3. Zaklinowanie się bocznej
powierzchni freza
piłkowego podczas - jak wy\ej -
przecinania materiału lub
frezowania wąskich i
głębokich kanałów
12
4. Przeciwny do Wadliwy kierunek (w przeciwną stronę)
zamierzonego kierunek skręcenia stołu frezarki
znojności frezowanych
rowków śrubowych
5. Błędna wartość długości 1. Wadliwe obliczenie przeło\enia
skoku frezowanego rowka przekładni kół zmianowych
śrubowego lub kąta przekazujących ruch obrotowy ze
wzniosu jego linii śruby pociągowej stołu na wrzeciono
śrubowej podzielnicy
2. Błędne umiejscowienie kół
zmianowych
2. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z obróbką skrawania na frezarce
oraz badanie wpływu parametrów skrawania na stan obrabianej powierzchni.
3. METODYKA BADAC
Wymagana znajomość zagadnień.
- odmiany frezowania,
- wytyczne doboru parametrów skrawania,
- podzielnice,
- stoły pochylne i stoły obrotowe.
Przebieg ćwiczenia
Po zapoznaniu się ze stanowiskiem laboratoryjnym składającym się z:
- frezarki pionowej,
- stołu traserskiego,
- czujnika z podstawką,
- suwmiarki elektronicznej,
- mikrometru,
- wzorników do określenia chropowatości przy frezowaniu,
- przygotówek do frezowania.
13
Nale\y wykonać obróbkę frezowania czterech elementów wg zadanych
parametrów przez prowadzącego. Po wykonaniu frezowania nale\y określić
błędy kształtu oraz chropowatości.
4. WYMAGANIA BHP
- studenci powinni być ubrani w trakcie ćwiczenia w fartuchy ochronne,
- studenci nie mogą wykonywać samodzielnie \adnych czynności bez
uzyskania zgody prowadzącego.
Bezpieczne metody pracy na frezarkach:
f& kółko ręczne (lub dzwignia) do posuwu powinno być zaopatrzone w
sprzęgło wyłączające jego ruch w czasie posuwu mechanicznego,
f& ze względu na zagro\enia występujące przy pracy na frezarkach, nale\y
przed pracą:
- zapoznać się z dokumentacją techniczno-ruchową frezarki,
- sprawdzić stan osłon,
- sprawdzić działanie (bez obcią\enia) urządzeń napędowych, sterujących
i obieg smarowania frezarki,
f& przy szybkościowym frezowaniu metali wyłączenie frezarki powinno
odbywać się przez wyłączenie ruchu no\a, a następnie posuwu stołu,
f& zabronione jest usuwanie z frezarki ręcznie wiórów, a jedynie przy pomocy
szczotki lub urządzeń automatycznych (np. elektromagnetycznych lub
pneumatycznych).
5. SPRAWOZDANIE STUDENCKIE POWINNO ZAWIERAĆ:
- przebieg ćwiczenia łącznie ze szkicami wykonanych elementów,
- przedstawione parametry obróbki w tabeli dla poszczególnych próbek,
- schematy pomiarów i opis wpływu parametrów skrawania na błędy
kształtu,
- określenie chropowatości powierzchni przy ró\nych parametrach wg
wzorców do określania chropowatości,
- wnioski.
14
6. LITERATURA:
1. Poradnik in\yniera. Obróbka skrawaniem. Tom I. Warszawa. 1991.
2. Feld M.: Technologia budowy maszyn. PWN. Warszawa 1993.
15

Wyszukiwarka