Obróbka skrawaniem. Podstawy, dynamika, diagnostyka

Obróbka skrawaniem. Podstawy, dynamika, diagnostyka

rok wydania: 2018
ilość stron: 392
ISBN: 978-83-7814-839-5
format: B5
oprawa: miękka

Opis

W podręczniku omówiono podstawowe zagadnienia związane z obróbką skrawaniem, takie jak: geometria ostrza, proces tworzenia się wióra, siły skrawania, zjawiska cieplne w strefie skrawania i skrawalność metali. Wiele uwagi poświęcono w nim materiałom narzędziowym, uwzględniając także te najbardziej nowoczesne, stosunkowo mało jeszcze rozpowszechnione. Oddzielny rozdział dotyczy drgań samowzbudnych w procesie obróbki; ich istoty, przyczyn powstawania oraz podstaw analizy stabilności.

Podręcznik powstał w wyniku ponadczterdziestoletnich doświadczeń autora, zarówno w badaniach z zakresu obróbki skrawaniem, jak i w prowadzeniu zajęć dydaktycznych, zwłaszcza wykładów. Ze względu na zainteresowania naukowe autora oraz potrzeby przedmiotów, do których podręcznik ten ma służyć („Obróbka skrawaniem”, „Wysokoproduktywna obróbka skrawaniem” i „Automatyczny nadzór wytwarzania”), oprócz podstaw obróbki skrawaniem, będących przedmiotem także innych znakomitych opracowań, szczególną uwagę poświęcono zagadnieniom dynamiki procesu skrawania oraz automatycznej diagnostyki stanu narzędzia i procesu skrawania.

Spis treści

Wykaz oznaczeń i skrótowców / 9

1. Wstęp / 13

2. Pojęcia podstawowe / 15
2.1. Klasyfikacja obróbki skrawaniem / 15
2.2. Elementy przedmiotu obrabianego narzędzia / 19
2.3. Warunki i parametry skrawania / 21
2.3.1. Kinematyczne parametry skrawania / 22
2.3.2. Geometryczne parametry skrawania / 23

3. Geometria ostrza / 34
3.1. Układ narzędzia / 34
3.1.1. Płaszczyzny w układzie narzędzia / 35
3.1.2. Kąty w układzie narzędzia 37
3.1.3. Przykładowe geometrie ostrza w układzie narzędzia / 40
3.2. Pomocniczy układ wykonawczy / 43
3.3. Układ roboczy / 44
3.4. Geometria krawędzi skrawającej / 47

4. Materiały narzędziowe / 52
4.1. Ogólna charakterystyka materiałów narzędziowych / 52
4.2. Stale narzędziowe / 56
4.2.1. Stale narzędziowe węglowe / 56
4.2.2. Stale narzędziowe stopowe / 56
4.3. Stale szybkotnące / 57
4.3.1. Ogólna charakterystyka stali szybkotnących / 57
4.3.2. Obróbka cieplna stali szybkotnących / 58
4.3.3. Stale szybkotnące spiekane / 61
4.3.4. Stale szybkotnące pokrywane / 62
4.4. Stellity / 66
4.5. Klasyfikacja twardych materiałów narzędziowych / 66
4.6. Węgliki spiekane / 67
4.6.1. Wytwarzanie węglików spiekanych / 68
4.6.2. Klasyfikacja węglików spiekanych / 69
4.6.3. Węgliki spiekane pokrywane / 74
4.6.4. Narzędzia z ostrzami z węglików spiekanych / 81
4.7. Spieki ceramiczne / 82
4.7.1. Ceramika tlenkowa / 82
4.7.2. Ceramika azotkowa / 84
4.7.3. Właściwości spieków ceramicznych i ich zastosowanie / 85
4.8. Materiały supertwarde / 88
4.8.1. Polikrystaliczny regularny azotek boru (PCBN) / 90
4.8.2. Diament / 92

5. Proces tworzenia wióra / 96
5.1. Strefa tworzenia wióra / 96
5.2. Geometria strefy tworzenia wióra / 99
5.3. Narost / 101
5.4. Wióry / 103
5.4.1. Postaci wiórów / 103
5.4.2. Klasyfikacja wiórów / 106
5.5. Powierzchnia obrobiona / 112
5.5.1. Struktura geometryczna powierzchni obrobionej / 113
5.5.2. Warstwa wierzchnia / 123

6. Siły skrawania / 125
6.1. Siły w strefie skrawania / 125
6.1.1. Rozkład sił skrawania / 125
6.1.2. Uniwersalny wykres skrawalności, wzór fizyczny na siłę skrawania / 129
6.1.3. Badanie oporów ścinania / 132
6.1.4. Uproszczona zależność siły skrawania od grubości WS / 137
6.2. Rola kąta ścinania i jego modelowanie / 139
6.3. Inżynierskie określanie sił i mocy skrawania / 142
6.3.1. Opór właściwy skrawania / 142
6.3.2. Zależność sił skrawania od parametrów skrawania / 145
6.3.3. Moc skrawania / 146
6.4. Pomiary sił skrawania / 149

7. Dynamika procesu skrawania / 154
7.1. Typy drgań w obróbce skrawaniem / 155
7.1.1. Drgania swobodne / 155
7.1.2. Drgania wymuszone / 157
7.1.3. Drgania samowzbudne / 159
7.2. Przyczyny powstawania drgań samowzbudnych / 160
7.2.1. Sprzężenie przez przemieszczenie / 161
7.2.2. Reprodukcja drgań / 161
7.3. Dynamiczna charakterystyka procesu skrawania / 163
7.3.1. Sztywność procesu skrawania / 164
7.3.2. Tłumienie procesu skrawania / 167
7.4. Analiza stabilności przy toczeniu dla układu o jednym stopniu swobody / 168
7.4.1. Analiza stabilności bez tłumienia procesu skrawania / 169
7.4.2. Wpływ tłumienia procesu skrawania na granicę stabilności / 175
7.5. Charakterystyka dynamiczna rzeczywistego układu MDS / 178
7.6. Analiza stabilności przy frezowaniu dla rzeczywistego układu MDS / 183
7.7. Symulacja numeryczna drgań samowzbudnych / 189
7.8. Metody przeciwdziałania drganiom samowzbudnym / 196
7.8.1. Wpływ warunków skrawania na stabilność / 196
7.8.2. Poszukiwanie stabilnych prędkości obrotowych / 199
7.8.3. Zakłócanie reprodukcji drgań samowzbudnych / 204
7.8.4. Metody podwyższenia stabilności przy wytaczaniu / 208
7.9. Drgania samowzbudne przy szlifowaniu / 210

8. Ciepło w procesie skrawania, metody chłodzenia / 213
8.1. Bilans cieplny w strefi e skrawania / 213
8.2. Temperatura w strefi e skrawania, wpływ parametrów skrawania na temperaturę / 215
8.3. Metody pomiaru temperatury skrawania / 217
8.4. Ciecze obróbkowe, chłodzenie zalewowe / 220
8.5. Chłodzenie pod wysokim ciśnieniem / 222
8.6. Ekologiczne metody chłodzenia / 224
8.6.1. Obróbka na sucho i z minimalnym smarowaniem (MQL) / 224
8.6.2. Chłodzenie kriogeniczne / 236

9. Zużycie i trwałość ostrza / 242
9.1. Zjawiska powodujące zużycie ostrza / 242
9.2. Wskaźniki zużycia ostrza / 250
9.3. Okres trwałości ostrza / 253
9.4. Zależność okresu trwałości ostrza od parametrów skrawania / 258
9.5. Trwałość ostrza przy zmiennych parametrach skrawania / 264
9.6. Dobór parametrów skrawania / 270
9.6.1. Trwałość największej wydajności / 271
9.6.2. Ekonomiczna trwałość ostrza / 272

10. Diagnostyka stanu narzędzia i procesu skrawania / 276
10.1. Wprowadzenie do DNiPS / 276
10.2. Wielkości fizyczne wykorzystywane w DNiPS / 279
10.3. Czujniki stosowane w DNiPS / 283
10.3.1. Czujniki siły i wielkości pochodnych / 284
10.3.2. Czujniki emisji akustycznej / 287
10.4. Przetwarzanie sygnałów w DNiPS / 290
10.4.1. Wstępna obróbka sygnałów / 291
10.4.2. Wyznaczanie miar sygnałów w dziedzinie czasu / 296
10.4.3. Miary sygnałów w dziedzinie częstotliwości i czasu-częstotliwości / 298
10.4.4. Selekcja miar sygnałów / 301
10.5. Integracja miar, podejmowanie decyzji – diagnostyka naturalnego zużycia ostrza / 309
10.5.1. Diagnostyka zużycia ostrza w oparciu o jedną miarę sygnału / 309
10.5.2. Diagnostyka zużycia ostrza w oparciu o integrację miar sygnałów 313
10.6. Wykrywanie katastroficznego stępienia ostrza / 327

11. Skrawalność / 336
11.1. Kryteria i wskaźniki skrawności i skrawalności / 336
11.2. Ogólna ocena skrawalności / 337
11.3. Stale konstrukcyjne / 338
11.4. Stale nierdzewne / 341
11.5. Żeliwa / 342
11.6. Metale nieżelazne / 343
11.7. Badania skrawności i skrawalności w oparciu o trwałość ostrza / 345
11.7.1. Wybór wskaźnika skrawalności (skrawności) / 345
11.7.2. Plan badań / 347

12. Obróbka materiałów stosowanych w przemyśle lotniczym / 353
12.1. Współczesne materiały lotnicze / 353
12.2. Obróbka kompozytów / 356
12.3. Obróbka stopów tytanu / 363
12.4. Obróbka stopów niklu / 366
12.5. Zaawansowane techniki obróbki materiałów lotniczych / 371
12.5.1. Obróbka materiałów lotniczych na sucho i z minimalnym smarowaniem (MQL) / 372
12.5.2. Obróbka materiałów lotniczych z chłodzeniem pod wysokim ciśnieniem / 373
12.5.3. Obróbka materiałów lotniczych z chłodzeniem kriogenicznym / 376
12.5.4. Obróbka hybrydowa materiałów lotniczych / 378

Literatura / 384