Opis
W rozprawie skoncentrowano się na zużyciu ostrzy oraz zjawiskach związanych z procesem skrawania, a w szczególności na drganiach i siłach. Dokonano analizy mikronierówności powierzchni obrobionej oraz wpływu zużycia ostrza i dynamiki procesu na parametry chropowatości. Wykonano obszerne badania w celu ustalenia zależności ilościowych i jakościowych pomiędzy stopniem zużycia ostrza a odpowiednimi miarami drgań i sił. Omówiono istotę obróbki z dużymi prędkościami skrawania i wskazano zakres jej stosowania. Szczegółowo opisano proces zużycia ostrzy w zależności od różnych parametrów frezowania oraz dokonano analizy ich trwałości. Następnie przedstawiono wpływ zużycia ostrza na amplitudy sił i drgań oraz na charakter badanych sygnałów. Na podstawie doniesień literaturowych i badań własnych wyjaśniono tłumiący mechanizm zużycia oraz jego wpływ na stabilność procesu. Dużo uwagi poświęcono frezom kulistym zarówno z punktu widzenia zużycia ostrza, jak i drgań oraz sił. Opracowano model sił dla frezu kulistego oraz rozszerzono go o czynnik pozwalający uwzględnić zużycie ostrza. Duży nacisk położono na analizę przemieszczeń części roboczej frezu i ich wpływu na parametry frezowania. Na zakończenie omówiono zagadnienia związane z kształtowaniem mikronierówności na powierzchni obrobionej i wyjaśniono podstawowe mechanizmy ich powstawania podczas frezowania w warunkach HSM zahartowanej stali. Analiza wykazała, że mikronierówności powierzchni w niewielkim stopniu zależą od odwzorowania kinematyczno-geometrycznego, że największy wpływ na ich powstawanie mają przemieszczenia części roboczej narzędzia względem przedmiotu obrabianego, będące głównie wynikiem oddziaływania sił i bicia promieniowego ostrzy. Spis treściStreszczenie 4 Wykaz ważniejszych oznaczeń 5 1. Wprowadzenie 7 2. Cel i zakres pracy 13 3. Interakcje w układzie OUPN – analiza stanu zagadnienia 17 3.1. Wprowadzenie 17 3.2. Zużycie ostrza i jego wpływ na dynamikę procesu 17 3.3. Modelowanie procesu frezowania i jego stabilność 22 3.4. Chropowatość powierzchni obrobionej 31 3.4.1. Uwagi ogólne 31 3.4.2. Wpływ parametrów skrawania na chropowatość powierzchni 32 3.4.3. Wpływ właściwości narzędzia na chropowatość powierzchni 34 3.4.4. Wpływ drgań i sił skrawania na chropowatość powierzchni 38 3.5. Podsumowanie analizy literatury 42 4. Zjawiska fizyczne związane z frezowaniem w warunkach HSM zahartowanych stali 45 4.1. Zużycie i trwałość ostrzy – wyniki badań własnych 45 4.1.1. Wprowadzenie 45 4.1.2. Zużycie frezów walcowo-czołowych (torusowych) 46 4.1.3. Zużycie frezów kulistych 50 4.1.4. Trwałość ostrzy 53 4.2. Drgania mechaniczne i siły skrawania a zużycie ostrza 59 4.2.1. Wprowadzenie 59 4.2.2. Frezy torusowe 59 4.2.3. Frezy kuliste 65 4.3. Wpływ zużycia ostrza na stabilność frezowania 77 4.4. Analiza podstawowych czynników wpływających na siły i drgania 85 5. Analiza chropowatości powierzchni obrobionej 91 5.1. Modelowanie chropowatości powierzchni obrobionej 91 5.2. Przemieszczenia części roboczej frezu podczas frezowania zahartowanych stali 95 5.3. Weryfikacja modelu teoretycznego 101 5.4. Wpływ zużycia ostrza, głębokości osiowej i wysięgu frezu na chropowatość powierzchni obrobionej 109 5.5. Chropowatość powierzchni obrobionej frezem kulistym 111 6. Podsumowanie i wnioski końcowe 119 Literatura 123 Abstract 133