Politechnika Białostocka ZAMIEJSCOWY WYDZIAŁ MECHANICZNY

W SUWAŁKACH

INSTRUKCJA DO ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

Temat ćwiczenia:

Pomiar geometrii ostrzy wybranych narzędzi skrawających.

Numer ćwiczenia 2.

Laboratorium z przedmiotu:

TECHNIKI WYTWARZANIA II B

Opracował:

dr in Ŝ. Sergiusz Jakuszewicz

2005

2

1. WPROWADZENIE

1.1. Elementy ostrza

Ostrzem jest fragment narzędzia zawierający elementy oddzielające wiór. Do elementów powierzchniowych ostrza naleŜą powierzchnie natarcia i przyłoŜenia zaś do liniowych krawędź skrawająca. Powierzchnią natarcia Aγ jest ta spośród powierzchni ostrza, po której spływa wiór. Powierzchnią przyłoŜenia Aα jest ta, nad którą w procesie skrawania przechodzi powierzchnia ukształtowana przedmiotu obrabianego. Krawędź skrawająca jest to krawędź powierzchni natarcia będąca linią przecięcia z powierzchnią przyłoŜenia przeznaczona do realizacji procesu skrawania. Krawędź skrawająca główna S jest to część krawędzi skrawającej rozpoczynająca się w punkcie gdzie, κr = 0, która przynajmniej częścią swej długości kształtuje w procesie skrawania powierzchnie przejściowa przedmiotu obrabianego. Krawędź skrawająca pomocnicza S’ jest pozostałą (leŜącą poza krawędzią skrawająca główną) częścią krawędzi skrawającej. NaroŜe jest małym fragmentem krawędzi skrawającej na połączeniu krawędzi skrawającej głównej z krawędzią skrawającą pomocniczą. WyróŜnia się naroŜa: zaokrąglone, ścięte oraz ostre. JeŜeli powierzchnia natarcia Aγ lub powierzchnia przyłoŜenia Aα składają się z kilku powierzchni cząstkowych, to rozpoczynając od krawędzi skrawającej moŜna rozróŜnić pierwszą, drugą itd. powierzchnię natarcia (Aγ1, Aγ2…) lub pierwszą, drugą itd. powierzchnię przyłoŜenia (Aα1, Aα2…). Powierzchnie te moŜna nazwać ścinami powierzchni natarcia lub przyłoŜenia np.: pierwszy ścin powierzchni natarcia, drugi ścin powierzchni natarcia itd. Gdy istnieje potrzeba wyróŜnienia powierzchni natarcia lub przyłoŜenia związanych z krawędzią skrawającą główną i pomocniczą, to fragmenty tych powierzchni nazywa się odpowiednio: powierzchnia natarcia główna Aγ, powierzchnia natarcia Aγ’ , powierzchnia przyłoŜenia główna Aα, powierzchnia przyłoŜenia pomocnicza Aα’ , lub teŜ w przypadku występowania kilku powierzchni cząstkowych: pierwsza powierzchnia natarcia główna Aγ1, pierwsza powierzchnia przyłoŜenia pomocnicza Aα1 itp. Elementy ostrza noŜa tokarskiego przedstawiono na rys.1.

3

Rys.1. Elementy ostrza noŜa tokarskiego. Łamacz wióra przeznaczony jest do łamania lub zwijania wióra. MoŜe być ukształtowany w postaci Ŝłobka lub progu bezpośrednio na powierzchni natarcia lub teŜ w postaci elementu tworzącego próg nakładanego na powierzchnie natarcia (rys.2).

Rys.2. Podstawowe rodzaje łamaczy wiórów: a) jednolity progowy, b) jednolity Ŝłobkowy, c) nakładany progowy.

1.2. Geometria ostrza

1.2.1. Układy odniesienia.

Układ odniesienia jest to zbiór płaszczyzn przechodzących przez rozpatrywany punkt krawędzi skrawającej słuŜący do określania geometrii ostrza narzędzia. WyróŜnia się układ narzędzia i układ roboczy.

Płaszczyzny układu narzędzia to: ◊ płaszczyzna podstawowa Pr, jest ona równoległa bądź prostopadła do osi lub elementów bazowych; określana jest indywidualnie dla kaŜdego typu narzędzia; ◊ załoŜona płaszczyzna robocza (boczna) Pf – jest ona prostopadła do płaszczyzny podstawowej Pr i równoległa do załoŜonego kierunku ruchu posuwowego;

4

◊ płaszczyzna tylna Pp – jest ona prostopadła do płaszczyzny podstawowej Pr i załoŜonej płaszczyzny roboczej Pf; ◊ płaszczyzna krawędzi skrawającej Ps – jest ona prostopadła do płaszczyzny podstawowej Pr i styczna do krawędzi skrawającej; ◊ płaszczyzna ortogonalna Po – jest ona prostopadła do płaszczyzny podstawowej Pr oraz płaszczyzny krawędzi skrawającej Ps; ◊ płaszczyzna normalna Pn – jest ona w rozpatrywanym punkcie prostopadła do krawędzi skrawającej; ◊ płaszczyzna ortogonalna powierzchni natarcia Pg – jest ona prostopadła do płaszczyzny podstawowej Pr oraz powierzchni natarcia Aγ; ◊ płaszczyzna ortogonalna powierzchni przyłoŜenia Pb – jest ona prostopadła do płaszczyzny podstawowej Pr oraz powierzchni przyłoŜenia Aα. W przedstawionych powyŜej określeniach załoŜono, Ŝe płaszczyzny układu przechodzą przez rozpatrywany punkt leŜący na krawędzi skrawającej głównej S. punkt ten moŜe leŜeć na krawędzi skrawającej pomocniczej S’. w tym wypadku symbol płaszczyzny uzupełnia się o apostrof „prim” np. Ps’ – płaszczyzna krawędzi skrawającej pomocniczej. PołoŜenie podstawowych płaszczyzn układu narzędzia dla noŜa tokarskiego prostego przedstawia rys.3.

5

Rys.3. PołoŜenie podstawowych płaszczyzn układu narzędzia.

1.2.2. Kąty narzędzia

Kąty w układzie narzędzia są niezbędne przy wykonywaniu, ostrzeniu i sprawdzaniu ostrza narzędzia. Kąty oznaczane są literami alfabetu greckiego z indeksem płaszczyzny, w której są wyznaczone. PoniŜej w nawiasach podano płaszczyzny, krawędzie lub powierzchnie, między którymi dany kąt jest zawarty.

Kąty połoŜenia krawędzi skrawającej: - kąt przystawienia krawędzi skrawającej κr (Ps - Pf), - kąt odchylenia krawędzi skrawającej ψr (Ps - Pp), - kąt pochylenia krawędzi skrawającej λs (S, Pr),

6

- kąt naroŜa εr (Ps’ – Ps’) . Kąty połoŜenia powierzchni natarcia: - kąt natarcia boczny γf (Aγ - Pr), - kąt natarcia tylny γp (Aγ - Pr), - kąt natarcia ortogonalny γo (Aγ - Pr), - kąt natarcia normalny γn (Aγ - Pr), - kąt natarcia największy γg (Aγ - Pr), - kąt płaszczyzny ortogonalnej powierzchni natarcia δr (Pf - Pg). Kąty ostrza: - kąt ostrza boczny βf (Aγ - Aα), - kąt ostrza tylny βp (Aγ - Aα), - kąt ostrza ortogonalny βo (Aγ - Aα), - kąt ostrza normalny βn (Aγ - Aα). Kąty połoŜenia powierzchni przyłoŜenia: - kąt przyłoŜenia boczny αf (Aγ - Ps), - kąt przyłoŜenia tylny αp (Aγ - Ps), - kąt przyłoŜenia ortogonalny αo (Aγ - Ps), - kąt przyłoŜenia normalny αn (Aγ - Ps), - kąt przyłoŜenia największy αb (Aγ - Ps), - kąt płaszczyzny ortogonalnej powierzchni przyłoŜenia θr (Pf - Pb). Kąty noŜa tokarskiego w układzie narzędzia przedstawiono na rys.4.

7

Rys.4. Kąty noŜa tokarskiego w układzie narzędzia. W przypadku, gdy powierzchnia natarcia lub przyłoŜenia składa się z powierzchni cząstkowych, to liczba porządkowa powierzchni stanowi dodatkowy indeks oznaczenia kąta natarcia lub przyłoŜenia np.: γn1, γn2, αf1, αf2 (rys.5).

8

Rys.5. Przykład ostrza ze ścianami. Znaki katów ustala się w rozpatrywanym punkcie krawędzi skrawającej połoŜonym na umownym naroŜy ostrym. Znak kąta przystawienia krawędzi skrawającej κr jest zawsze dodatni. Kąt κr jest zawarty między półpłaszczyzną Pf zawierającą złoŜony kierunek ruchu posuwowego i częścią krawędzi skrawającej bardziej oddaloną od rozwaŜanego naroŜa. Znak kąta przystawienia krawędzi skrawającej pomocniczej κr’ wynika z zaleŜności κr + εr + κr’ = 180°. Znak zawsze ostrego kąta odchylenia krawędzi skrawającej ψr wynika z zaleŜności κr + ψr = 90°. Kąt pochylenia krawędzi skrawającej λs jest zawsze ostry i jest wówczas dodatni, gdy krawędź skrawająca S obserwowana z punktu rozwaŜanego umownego naroŜa ostrego znajduje się po przeciwnej stronie płaszczyzny podstawowej Pr w stosunku do załoŜonego kierunku ruchu głównego (rys.6).

Rys.6. Zasada ustalania znaków kątów pochylenia krawędzi skrawającej.

9

Kąty natarcia są zawsze kątami ostrymi. Kąt natarcia jest dodatni wówczas, gdy linia przecięcia powierzchni natarcia Aγ z płaszczyzną tego kąta (Pf, Pp, Po, Pn, Pg)znajduje się po przeciwnej stronie płaszczyzny podstawowej Pr w stosunku do załoŜonego kierunku ruchu głównego. Kąty przyłoŜenia są zawsze kątami ostrymi i na ogół dodatnimi. NaleŜy zwrócić uwagę, Ŝe do jednoznacznego określenia połoŜenia kątowego prostoliniowej krawędzi skrawającej głównej S wystarczy znajomość kątów κr i λs, do określenia połoŜenia płaskiej powierzchni natarcia Aγ, znajomość kątów κr, λs, γo lub γn zaś płaskiej powierzchni przyłoŜenia Aα znajomość kątów κr, λs, αo lub αn.

1.2.3. Wielkości liniowe ostrza narzędzia.

Do podstawowych wielkości liniowych ostrza moŜna zaliczyć: - wymiany liniowe krawędzi skrawających i wymiany ich połoŜenia, - promień naroŜa rε wyznaczany dla naroŜa zaokrąglonego w płaszczyźnie podstawowej Pr, - długość ścinu naroŜa bε wyznaczana jest dla naroŜa ściętego w płaszczyźnie podstawowej Pr, - szerokość ścinów: powierzchni natarcia głównej bγ, powierzchni przyłoŜenia głównej bα, powierzchni natarcia pomocniczej bγ’ , powierzchni przyłoŜenia pomocniczej bα’ (rys.5), - promień zaokrąglenia krawędzi skrawającej rn określany w płaszczyźnie normalnej Pn.

1.3. Tolerancje wykonania i stan ostrza noŜa tokarskiego. Tolerancje wykonania wszystkich kątów ostrza noŜa tokarskiego w stanie

złoŜonym wynoszą ± 0,5°. Tolerancja promienia zaokrąglenia naroŜa wynosi 0,1rε. W przeciętnych warunkach promień zaokrąglenia krawędzi skrawającej rn ostrza nowego lub po regeneracji powinien wynosić 0,02 – 0,03 mm, gdy rε = 0,4 mm oraz 0,03 – 0,05 mm, gdy rε > 0,4 mm, zaś parametr Ra chropowatość powierzchni natarcia i przyłoŜenia nie powinien przekraczać 1,25 µm.

10

Oznaczenia noŜy tokarskich.

2. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO

Ćwiczenie ma na celu zapoznanie studentów z budową ostrza, wielkościami określającymi jego geometrię i wykonanie pomiarów geometrii ostrza noŜa tokarskiego.

3. METODYKA BADAŃ

Wymagana znajomość zagadnień.

- elementy ostrza noŜa tokarskiego,

11

- geometria noŜa tokarskiego – układy odniesienia, - kąty narzędzia: a) kąty połoŜenia krawędzi skrawającej, b) kąty połoŜenia powierzchni natarcia, c) kąty ostrza, d) kąty połoŜenia powierzchni przyłoŜenia

Przebieg ćwiczenia

Po zapoznaniu się ze stanowiskiem laboratoryjnym składającym się z:

- zestawu noŜy tokarskich, - płyty traserskiej, - uniwersalnego kątomierza, - kątomierza stolikowego do pomiaru kątów noŜy tokarskich, - zacisku do mocowania noŜy do płyty traserskiej,. - kątownika, - suwmiarki, - wysokościomierza suwmiarkowego, - podkładek,

przeprowadzić pomiary kątów na płycie traserskiej za pomocą kątomierza uniwersalnego lub kątomierza stolikowego z wykorzystaniem zacisku słuŜącego do mocowania noŜa do płyty. Do dokładnego ustawienia kątomierza w stosownej płaszczyźnie pomiaru wykorzystuje się kątownik. Pomiarów dokonuje się bezpośrednio lub pośrednio. W przypadku pomiarów pośrednich wartości rzeczywiste kątów naleŜy obliczyć z odpowiednich zaleŜności. Niektóre kąty są mierzone z wykorzystaniem ścięcia ramienia kątomierza uniwersalnego. Przy wyznaczaniu wartości tych kątów naleŜy uwzględnić kąt ścięcia ruchomego ramienia kątomierza. Ćwiczenie obejmuje wyznaczenie następujących kątów: κr, κr’, εr, αo, αn, αf, γn, γf, λs. Przykłady sposobów pomiarów niektórych kątów przedstawiono na rys.7, 8, 9. Pomiary wielkości liniowych naleŜy wykonać zgodnie ze sztuką mierniczą.

12

Rys.7. Schemat pomiaru kąta przystawienia krawędzi skrawającej pomocniczej za pomocą kątomierza uniwersalnego.

Rys.8. Schemat pomiaru kąta natarcia bocznego γf z wykorzystaniem ścięcia ruchomego ramienia kątomierza.

13

Rys.9. Schemat pomiaru kąta noŜa tokarskiego za pomocą kątomierza stolikowego z samonastawną końcówką pomiarową.

4. WYMAGANIA BHP

- studenci powinni być ubrani w trakcie ćwiczenia w fartuchy ochronne, - studenci nie mogą wykonywać samodzielnie Ŝadnych czynności bez uzyskania zgody prowadzącego, - naleŜy uwaŜać na ostre krawędzie ostrza noŜa tokarskiego i kątomierza.

5. SPRAWOZDANIE STUDENCKIE POWINNO ZAWIERAĆ:

- przebieg ćwiczenia łącznie ze szkicami pomiarowymi kątów zadanego

ostrza noŜa tokarskiego, - wyznaczyć kąty obliczeniowo wg podanych wzorów, - podać w tabeli wyniki zmierzonych i obliczonych kątów, - wnioski.

6. LITERATURA:

1. Biernawski W.: Teoria obróbki metali skrawaniem. Warszawa. PWN. 1956.

2. Bobrov V. F.: Osnowy teorii rezanija metalov. Moskwa. Masinostroenie. 1975.

3. Dmochowski J.: Podstawy obróbki skrawaniem. Warszawa. PWN. 1983.

14

4. Grzesiuk W.: Podstawy skrawania materiałów metalowych. Warszawa. PWN. 1998

5. Poradnik inŜyniera. Obróbka skrawaniem. Tom I. Warszawa. 1991. 6. PN-92/M-01002/01 Podstawowe pojęcia w obróbce wiórowej i ściernej. Geometria części roboczej narzędzi skrawających. Terminologia ogólna układy odniesienia, kąty narzędzia i kąty robocze oraz łamacze wióra.

7. PN-92/M-01002/02 Podstawowe pojęcia w obróbce wiórowej i ściernej. Geometria części roboczej narzędzi skrawających. Ogólne wzory konwersji kątów narzędzia i kątów roboczych.

8. PN-ISO 3002-1+A1 Podstawowe pojęcia w obróbce wiórowej i ściernej. Geometria części roboczej narzędzi skrawających. Terminologia. Układy odniesienia. Kąty narzędzia i kąty robocze oraz łamacze wióra.