OS ĆW 5 - Opracowanie PDF

Preview

Summary

Download OS ĆW 5 - Opracowanie PDF

Description

ĆWICZENIE 5: BADANIE I ANALIZA SIŁY POSUWOWEJ I MOMENTU SKRAWANIA PRZY WIERCENIU Do obróbki otworów korzysta się z wiercenia (wiertłami krętymi), powiercenia (wiertłami o większej średnicy), rozwiercania (za pomocą rozwiertaków, otwory dokładne o małej chropowatości powierzchni) i pogłębiania (przy pomocy pogłębiaczy). Na wiertarkach wykonuje się również gwintowanie. 1. BUDOWA WIERTŁA KRĘTEGO . Wiertła kręte ze względu na sposób pracy zaliczane są do narzędzi punktowych wieloostrzowych. Ze względu na sposób mocowania należą do narzędzi trzpieniowych, składających się z części roboczej i chwytowej. Część robocza składa się z dwóch śrubowo ułożonych zwojów zakończonych w przedniej części ostrzami. Część chwytowa ma najczęściej kształt walcowy lub stożkowy. Wiertła kręte wykorzystuje się najczęściej do wiercenia otworów „na gotowo”, do obróbki wykańczającej lub pod gwint.

Część skrawająca W tej części znajduje się: – krawędź skrawająca, która jest główną częścią obróbkową, jej kąt dla stali oraz żeliwa wynosi 118°,

– powierzchnia przyłożenia – jest zawsze obniżona od części skrawającej, – rowek wiórowy – odprowadza wióry na zewnątrz otworu, – łysinka – pomaga utrzymać stabilizację wiertła w otworze, – ścin – jest pierwszą częścią, która ma kontakt z materiałem.

Wiertła mogą być jedno- lub wieloostrzowe. Ze względu na konstrukcję dzieli się je na kręte, piórkowe, do głębokich otworów, a także inne. Wiertła piórkowe są zaliczane do narzędzi specjalnych, głownie stosuje się je do wykonywania otworów walcowych o niewielkiej głębokości i o małych średnicach, powierzchni obrotowych, ścięć wewnętrznych, pogłębień – zabiegów wstępnych przed wykonaniem nakiełków. Wiertła do głębokich otworów – do obróbki otworów o głębokości do 10d; należą do nich: wiertła kręte do głębokich otworów, wiertła działowe, wiertła lufowe (nawet powyżej 100d), wiertło rurowe (z zamontowanymi płytkami). Do wierteł różnych zalicza się wiertła do otworów kształtowych: nawiertaki, wiertła stożkowe, wiertła składane, do kanałków, stopniowe, do otworów wielokątnych. 2. METODY POMIAR U SIŁ SKRAWANIA . Do pomiaru sił skrawania stosuje się następujące metody: a) bezpośrednie – zrównoważenie sił ciężarem b) pośrednie: pomiary : momentu skrawania, mocy skrawania, odkształceń plastycznych, odkształceń sprężystych. Metody te realizuje się za pomocą czujników, które dzielą się na parametryczne i generacyjne, które mają odmiany elektryczne i nieelektryczne. Czujniki parametryczne przekształcają zmiany mierzonej wielkości na zmiany parametrów łatwych do pomiaru. W skład tej grupy czujników wchodzą : pneumatyczne, tensometryczne, indukcyjne, magnetosprężyste i fotoelektryczne czujniki. Czujniki generacyjne wytwarzają podczas pomiaru zmiany wielkości energię elektryczną lub mechaniczną. Należą do nich czujniki: mechaniczne, hydrauliczne, piezoelektryczne, elektrodynamiczne, elektromagnetyczne, termoelektryczne.

3. CEL I SPOSÓB WZORCOWANIA SIŁOMIERZY . Siłomierz wiertarski służy do pomiaru siły osiowej Ff oraz momentu obrotowego (skręcającego) M. Siłomierz posiada dwa niezależne układy pomiarowe (siły i momentu). Przetwornikiem momentu jest belka z naklejonymi dwoma tensometrami, jednym końcem zamocowana we wrzecionie siłomierza, drugim podparta przesuwnie w korpusie. Przetwornikiem siły jest tulejka z naklejonymi czterema tensometrami, osadzona sztywno w korpusie. Zasada budowy:

Wzorcowanie siłomierza wiertarskiego polega na statycznym obciążaniu znaną siłą i momentem w kierunku działania składowych Ff i Fv siły skrawania. Schemat układu do wzorcowania siłą osiową : Na siłomierzu 1 ustawionym na stole wiertarki umieszcza się dynamometr (sprężynę wzorcową) 2 no znanej charakterystyce siła – ugięcie. Wywierając nacisk na sprężynę, na czujniku zegarowym 3 odczytujemy wartość ugięcia, co pozwala nam określić wartość przyłożonej siły z jednoczesnym odczytem z miernika wbudowanego w mostek tensometryczny. Wzorcowanie przeprowadza się kilkakrotnie przy obciążaniu i odciążaniu układu w zakresie od Ff =0 do Ff = Ffmax. Na podstawie średnich wartości wskazań mostka tworzy się charakterystykę statyczną siłomierza. Schemat układu do wzorcowania momentem skręcającym:

W uchwycie siłomierza 1 mocuje się dźwignię 2 o znanej charakterystyce M=f(fM). Przykładając siłę F do końca dźwigni działamy na siłomierz momentem powodując ugięcie dźwigni o wartość fM odczytaną z czujnika zegarowego

4. ROZKŁAD SKŁADOWYCH SIŁY CAŁKOWITEJ PODCZAS WIERCENIA WIERTŁEM KRĘTYM.

l – długość wiertła Stan obciążenia wiertła zależy w znacznym stopniu od symetrii jego ostrzy skrawających względem osi obrotu, co jest związane z techniką ostrzenia wiertła. Przy równej długości obu krawędzi skrawających składowe Fp redukują się. Przy różnych długościach krawędzi skrawających powstaje siła wypadkowa prostopadła do osi wiertła, która zgina je. Najczęściej siła ta jest przyczyną nieprostopadłości osi otworu do płaszczyzny bazowej, co utrudnia dalsze etapy obórki, np. rozwiercanie. Siła osiowa Fo jest źródłem wyboczenia wiertła. Aby zwiększyć odporność wiertła na złożony stan obciążeń (zginanie, skręcenie lub wyboczenie) rdzeń wiertła kształtowany jest jako belka o stałej wytrzymałości. Na wypadkową siłę osiową Fo składają się następujące składowe: siła Fs od ścina, składowe siły skrawania Ff, składowe sił tarcia łysinek w kierunku osiowym FTo. Moment skrawania Mc jest niezbędny do pokonania składowych momentów powstających na ostrzu w procesie wiercenia. Największe składowe momentu pochodzą od siły obwodowej Fc na ramieniu równym połowie średnicy d oraz siły tarcia łysinek FT na ramieniu d. Dla wiercenia stali 45 wiertłem ze stali SW18 przyjmuje się wzory na siłę osiową i moment skrawania: Fo = 887,5*d*f^0,8 i Mc = 0,338*d^2*f^0,8, które są prawdziwe dla f = 0,06 do 0,8 mm/obr i d = 2,5 do 32mm. 5. WPŁYW PARAMETRÓW SKRAWANIA I GEOMETRII OSTRZA NA SKŁADOWE SIŁY CAŁKOWITEJ. − Parametry skrawania:

Podczas zwiększania głębokości skrawania wartości składowych rosną liniowo, ponieważ przy stałym oporze siły są proporcjonalne do pola przekroju poprzecznego warstwy skrawanej. Wzrost głębokości = wzrost długości czynnej krawędzi skrawającej = wzrost tarcia zew. i wew. = wzrost sił skrawania. zmiana wartości składowych przy zmiennym posuwie zależy od stosunku f/ap stąd ich wzrost jest nieliniowy. Wzrost prędkości skrawania powoduje wzrost temperatury i prędkości odkształceń, co prowadzi do adhezji i powstania narostu – punkty ekstremum na wykresie. Po zaniku narostu następuje wzrost sił skrawania spowodowany zwiększeniem się tarcia zewnętrznego, po przekroczeniu pewnej prędkości opór maleje pod wpływem wzrostu temp., po przekroczeniu wartości krytycznej opór jest stały. − zmiana geometrii ostrza -

Kąt natarcia ma wpływ na zmiany odkształceń plastycznych, temperatury, oporu, rozkładów nacisku na pow. Natarcia i przyłożenia, stanu napięcia w warstwie skrawanej. Zmniejszanie kąta natarcia powoduje wzrost wartości składowych sił. Zmiana kąta pochylenia krawędzi powoduje zmianę kierunku działania i wzrost siły posuwowej i bardziej wyraźny wzrost siły odporowej. Wzrost głównego kąta przystawienia powoduje zwiększenie siły posuwowej i spadek oporowej do zera. Wpływ zmian kąta przyłożenia jest pomijany. Wpływ zmiany promienia zaokrąglenia naroża r : − zużycie ostrza – wpływ zużycia ostrza zależy przede wszystkim od rodzaju materiału obrabianeg o. Przy toczeniu żeliwa powierzchnia przyłożenia zużywa się bez równoczesnego zużycia powierzchni natarcia, podczas gdy w toczeniu stali i staliw zużywają się obie powierzchnie równocześnie....