Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych

Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych

rok wydania: 2018, wydanie trzecie zmienione i uaktualnione
ISBN: 978-83-01-19919-7
ilość stron: 466
format: 16,5x23,5 cm
oprawa: miękka

Opis

Obróbka skrawaniem jest podstawową techniką wytwarzania w budowie maszyn, lotnictwie i motoryzacji. Bez znajomości podstaw skrawania nie można projektować nowoczesnych i efektywnych procesów technologicznych, ani prowadzić wysokowydajnej obróbki części maszyn.

Publikacja ta stanowi bogate kompendium wiedzy o procesie skrawania i jego zastosowaniach w przemyśle. W książce przedstawiono obecny stan wiedzy o kształtowaniu ubytkowym materiałów konstrukcyjnych ostrzami o zdefiniowanej geometrii.

Wydanie trzecie rozszerzono o nowe wiadomości dotyczące modelowania procesu skrawania, nowoczesnych technik kształtowania materiałów, roli techniki komputerowej i informacyjnej w procesie skrawania, techniki VR oraz charakterystyki 3D chropowatości powierzchni.

Książkę kierujemy zarówno do studentów uczelni technicznych z kierunkami przykładowo: Mechanika i budowa maszyn czy Inżynieria produkcji, ale również dla praktyków (inżynierów, projektantów) z racji jej walorów aplikacyjnych w zakładach przemysłowych.

Spis treści

Od Autora / XI
Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów / XIII
Ważniejsze oznaczenia / XIII
Skróty / XIX
Wykaz norm wykorzystanych w książce / XXI

1. Ogólna charakterystyka procesu skrawania / 1
1.1. Klasyfikacja procesów obróbki ubytkowej / 1
1.2. Rola obróbki skrawaniem we współczesnym wytwarzaniu / 4
1.3. Kinematyka procesu i parametry skrawania / 10
1.4. Geometryczna charakterystyka ostrza skrawającego / 12
1.5. Geometria warstwy skrawanej / 19
1.6. Przyszłościowa wizja obróbki skrawaniem / 23
Literatura / 30

2. Materiały narzędziowe / 32
2.1. Klasyfikacja i właściwości materiałów ostrzy skrawających / 32
2.2. Powłoki ochronne na narzędziach skrawających / 36
2.3. Stale szybkotnące / 39
2.4. Węgliki spiekane / 40
2.5. Cermetale / 42
2.6. Ceramika / 43
2.7. Materiały supertwarde / 45
Literatura / 47

3. Fizyczne aspekty procesu skrawania / 48
3.1. Zjawiska fizyczne w strefie skrawania / 48
3.2. Charakterystyka stanu naprężenia i odkształcenia / 50
3.3. Mechanizmy odkształcenia w mikro- i nanoskali / 54
3.4. Przebieg odkształcenia materiału / 58
3.5. Warunki uplastycznienia materiału w strefie skrawania / 60
3.6. Dekohezja materiału w strefie tworzenia wióra / 66
3.6. Warunki zainicjowania mikroskrawania, minimalna grubość warstwy skrawanej / 68
Literatura / 72

4. Modelowanie procesu skrawania / 74
4.1. Klasyfikacja modeli procesu skrawania / 74
4.2. Konstytutywne modele materiałowe / 79
4.3. Techniki oceny właściwości mechanicznych w warunkach skrawania / 85
4.4. Techniki modelowania / 87
4.4.1. Cele i zakres badań symulacyjnych / 87
4.4.2. Symulacja metodą elementów skończonych / 90
4.4.3. Symulacja metodą różnic skończonych / 94
Literatura / 96

5. Mechanika procesu skrawania / 98
5.1. Klasyfikacja modeli mechanistycznych / 98
5.2. Stan odkształcenia w strefie ścinania / 100
5.2.1. Warunki realizacji płaskiego i przestrzennego stanu odkształcenia / 100
5.2.2. Charakterystyka stanu odkształcenia w strefie tworzenia wióra / 100
5.3. Rozkład prędkości w strefie tworzenia wióra / 105
5.4. Modele tworzenia wióra / 108
5.4.1. Model z rozwiniętą strefą poślizgu / 108
5.4.2. Model z równoległymi granicami strefy poślizgu / 109
5.4.3. Model z pojedynczą płaszczyzną poślizgu / 113
5.4.4. Model tworzenia wióra segmentowego / 117
5.4.5. Model zlokalizowanej strefy ścinania adiabatycznego / 119
5.4.6. Dyslokacyjny model tworzenia wióra / 122
5.4.7. Modele tworzenia wióra w nanoskali / 124
5.5. Modelowanie kąta poślizgu / 126
5.5.1. Zastosowanie rozwiązań teorii plastyczności / 126
5.5.2. Doświadczalne metody wyznaczania kąta poślizgu / 132
5.6. Numeryczna symulacja procesu tworzenia wióra / 134
5.6.1. Opis tworzenia wióra metodą elementów skończonych / 134
5.6.2. Symulacja tworzenia wióra ciągłego i segmentowego / 136
5.7. Siły w procesie skrawania / 138
5.7.1. Rozkład całkowitej siły skrawania / 138
5.7.2. Rozkład sił w strefie poślizgu i na powierzchni natarcia / 140
5.7.3. Metody oszacowania sił na powierzchni przyłożenia ostrza / 142
5.7.4. Teoretyczno-doświadczalne i doświadczalne metody wyznaczania składowych sił skrawania / 145
5.7.5. Wpływ warunków obróbki na składowe całkowitej siły skrawania / 151
5.8. Stan naprężeń w strefie tworzenia wióra / 154
5.8.1. Stan i rozkład naprężeń / 154
5.8.2. Ocena wartości naprężenia poślizgu / 156
5.9. Energia i moc skrawania / 158
5.9.1. Bilans energetyczny procesu / 158
5.9.2. Energia tworzenia wióra / 159
5.9.3. Moc skrawania / 162
5.10. Zwijanie i łamanie wióra / 163
5.10.1. Klasyfikacja kształtów wióra / 163
5.10.2. Warunki tworzenia wiórów odrywanych i ścinanych / 164
5.10.3. Charakterystyka spływu wióra / 166
5.10.4. Mechanizmy zwijania wióra / 169
5.10.5. Warunki i przebieg łamania wióra / 172
5.10.6. Kontrola wióra / 176
Literatura / 178

6. Drgania w procesie skrawania / 181
6.1. Źródła i klasyfikacja drgań / 181
6.2. Mechanizmy generowania drgań samowzbudnych / 187
6.3. Stabilność układu OUPN i metody jej poprawy / 191
Literatura / 196

7. Tribologia procesu skrawania / 197
7.1. Charakterystyka strefy styku ostrza z obrabianym materiałem / 197
7.2. Rozkład naprężeń w strefie styku wiór–ostrze / 200
7.3. Narost / 204
7.4. Związki korelacyjne charakterystyk odkształceń z procesem tarcia / 207
7.5. Doświadczalne metody wyznaczania współczynnika tarcia / 209
Literatura / 213

8. Ciepło w procesie skrawania / 215
8.1. Źródła i rozpływ ciepła w strefie skrawania / 215
8.2. Temperatura skrawania / 218
8.3. Analityczne wyznaczenie temperatury w strefie skrawania / 220
8.3.1. Partycja ciepła w modelu ruchomego źródła ciepła / 220
8.3.2. Temperatura na płaszczyźnie poślizgu / 223
8.3.3. Temperatura na powierzchni natarcia ostrza / 225
8.4. Numeryczne metody określania pól temperatury w strefie skrawania / 227
8.5. Doświadczalne metody wyznaczania temperatury skrawania / 231
8.6. Wpływ warunków obróbki na temperaturę skrawania / 237
8.7. Ciecze chłodząco-smarujące / 242
Literatura / 249

9. Zużycie i trwałość ostrza / 251
9.1. Charakterystyka stref zużycia ostrza / 251
9.2. Fizykalne mechanizmy zużycia ostrza / 255
9.3. Zużycie powłok ochronnych / 260
9.4. Przebieg zużycia i stępienie ostrza / 266
9.5. Matematyczne modelowanie i prognozowanie okresu trwałości ostrza / 271
9.6. Nadzorowanie stanu ostrza narzędzia / 282
Literatura / 288

10. Skrawalność materiałów konstrukcyjnych / 290
10.1. Wskaźniki skrawalności / 290
10.2. Związki skrawalności ze strukturą i właściwościami materiałów / 296
10.3. Charakterystyka skrawalności materiałów konstrukcyjnych / 299
10.3.1. Stale konstrukcyjne niestopowe i stopowe / 299
10.3.2. Stale austenityczne nierdzewne i kwasoodporne / 301
10.3.3. Żeliwa i staliwa / 303
10.3.4. Metale nieżelazne i ich stopy / 306
10.3.5. Tytan i jego stopy / 308
10.3.6. Stopy na osnowie niklu i kobaltu / 310
10.3.7. Materiały kompozytowe / 311
10.4. Systemy wspomagające dobór warunków obróbki / 314
Literatura / 319

11. Ekonomiczność i optymalizacja procesu skrawania / 321
11.1. Wskaźniki i modele procesu / 321
11.2. Kryteria i algorytmy optymalizacji doboru warunków skrawania / 322
11.3. Techniki optymalizacji warunków skrawania / 326
Literatura / 334

12. Przegląd technologii ubytkowego kształtowania materiałów / 335
12.1. Obróbka z podwyższonymi i dużymi prędkościami skrawania / 335
12.2. Obróbka materiałów twardych i w stanie utwardzonym / 340
12.3. Obróbka na sucho i ze zminimalizowanym użyciem mediów chłodząco-smarujących / 347
12.3.1. Obróbka na sucho / 347
12.3.2. Obróbka ze zminimalizowanym smarowaniem / 351
12.4. Obróbka wysokowydajna / 355
12.5. Obróbka kompletna / 366
12.6. Mikroobróbka / 372
12.7. Nanoobróbka / 379
12.8. Hybrydowe metody obróbki / 384
12.8.1. Klasyfikacja hybrydowych procesów wytwórczych/obróbki / 384
12.8.2. Obróbka hybrydowa wspomagana termicznie / 386
12.8.3. Obróbka hybrydowa wspomagana energią drgań / 389
12.8.4. Obróbka kriogeniczna / 394
Literatura / 397

13. Rola techniki komputerowej i informacyjnej w procesie skrawania / 399
13.1. Komputerowe wspomaganie procesu obróbki / 399
13.1.1. Zastosowanie symulacji i wizualizacji w programowaniu CAD/CAM / 399
13.1.2. Bazy danych do oceny skrawalności i doboru warunków obróbki / 406
13.2. Zastosowanie sensorów i sztucznej inteligencji / 408
13.3. Zastosowanie wirtualnej rzeczywistości / 416
13.4. Techniki internetowe w procesie obróbki / 422
Literatura / 427

14. Technologiczna warstwa wierzchnia / 429
14.1. Strukturalne modele budowy warstwy wierzchniej c429
14.2. Modele kształtowania mikronierówności powierzchni / 431
14.2.1. Modele stereometryczno-kinematyczne / 431
14.2.2. Modele uwzględniające niektóre oddziaływania fizyczne w procesie skrawania / 435
14.3. Charakterystyka chropowatości powierzchni / 439
14.3.1. Parametry profilu i topografii powierzchni / 439
14.3.2. Pomiary chropowatości powierzchni / 445
14.4. Fizyczne właściwości warstwy wierzchniej / 448
14.4.1. Charakterystyka właściwości fizycznych warstwy wierzchniej / 448
14.4.2. Naprężenia własne w warstwie wierzchniej / 449
14.4.3. Umocnienie materiału i zmiana mikrostruktury w warstwie wierzchniej / 453
Literatura / 455
Słownik ważniejszych terminów i skrótów w języku angielskim / 456