ANALIZA I OCENA CHROPOWATOŒCI POWIERZCHNI OBROBIONEJPOWIERZCHNI OBROBIONEJ

Chropowatoœæ powierzchni przedmiotu uzyskana w efekcie stabilnej obróbki w nie-wielkim stopniu zale¿y od w³asnoœci uk³adu konstrukcyjnego obrabiarki (por. rozdz. 4.1). Jest ona w³aœciwoœci¹ eksploatacyjn¹ maszyny, ale uwarunkowan¹ przede wszy-stkim czynnikami obróbkowymi: geometri¹ narzêdzia, stanem zu¿ycia krawêdzi skra-waj¹cej, parametrami obróbki, rodzajem cieczy obróbkowej, rodzajem materia³u obra-bianego. Przeprowadzenie analizy odchy³ek chropowatoœci jest prostsze ni¿ w przypadku odchy³ek kszta³tu, gdy¿ istnieje praktycznie jedna, zdefiniowana metoda pomiarów. Problemem mo¿e byæ natomiast wybór jednego, z wielu zdefiniowanych, parametru chropowatoœci, który nadawa³by siê najlepiej do celów oceny topografii obrobionej powierzchni. Powinien on uwzglêdniaæ te parametry, które opisuj¹ specyficzne funk-cje u¿ytkowe powierzchni ocenianego przedmiotu. W przypadku oceny w³aœciwoœci eksploatacyjnych obrabiarek wybrano za parametr reprezentatywny maksymaln¹ wy-sokoœæ chropowatoœci R_t, gdy¿ w stosunku do tego parametru zosta³y okreœlone warto-œci liczbowe odchy³ek dopuszczalnych (por. rozdz. 4.2), które ustalono na podstawie obszernych badañ w ró¿nych ga³êziach przemys³u [61, 62, 105].

Zestawienie parametrów R_t, które wyznaczono ze zmodyfikowanego profilu chro-powatoœci (przyk³adowy profil – rys. 6.31), przedstawiono w tabeli 6.6. Odchy³ki wy-miaru, zwi¹zane z chropowatoœci¹ powierzchni ∆dc wyznaczano z zale¿noœci (6.4), a ekwiwalentn¹ ca³kowit¹ odchy³kê œrednicy ∆D – z zale¿noœci (5.6). Globalny wska-Ÿnik oceny chropowatoœci W_gc przyj¹³ wartoœæ 7,33. Oznacza to, ¿e zastosowane na-rzêdzie i przyjête warunki procesu skrawania umo¿liwiaj¹ obróbkê przedmiotów w 8 klasie dok³adnoœci ISO, czyli nie s¹ spe³nione stawiane tokarce wymagania, ze wzglê-du na chropowatoœæ powierzchni uzyskiwan¹ w warunkach obróbki wykañczaj¹cej. Wy-magania te (W_gc ≤ 7) by³y spe³nione tylko w dwóch spoœród siedmiu analizowanych podprzestrzeni pola obróbki (por. tab. 6.6).

Odbiorczy wskaŸnik oceny chropowatoœci W_oc przyj¹³ wartoœæ 7,18 (maksymalna wysokoœæ chropowatoœci R_t = 6,46 µm). Zgodnie z tym wskaŸnikiem przyjête narzê-dzie i parametry obróbki umo¿liwia³yby uzyskanie chropowatoœci powierzchni w 8 klasie dok³adnoœci ISO, to znaczy w zakresie dok³adnoœci niedopuszczalnych dla obróbki wykañczaj¹cej.

Pomiar parametrów chropowatoœci powierzchni obrobionej odbywa³ siê na profilo-grafometrze, a wiêc z u¿yciem najdok³adniejszej metody pomiaru. Jeœli jednak wzi¹æ pod uwagê propozycjê modyfikacji metody wyznaczania odchy³ek wymiaru spowodo-wanych odkszta³ceniami statycznymi uk³adu ∆ds i odchy³ek wywo³anych b³êdami

metrycznymi i drganiami obrabiarki ∆dk, to rozwa¿yæ te¿ mo¿na pomiar chropowato-œci bez zdejmowania próbki z uchwytu. Metoda taka by³a ju¿ stosowana w pracy [53], w której profilometr zosta³ zamontowany na suporcie narzêdziowym. Tego typu roz-wi¹zanie mo¿e byæ zastosowane, jeœli w perspektywie bêdzie istnia³a potrzeba testo-wania chropowatoœci, uzyskiwanej ró¿nymi narzêdziami w ró¿nych warunkach proce-su skrawania. Przenoœny profilometr jest poza tym znacznie tañszym urz¹dzeniem, ni¿ profesjonalny profilografometr.

6.8.4. GLOBALNA OCENA TOKARKI

Do globalnej oceny tokarki wykorzystano wskaŸniki W_g i W_o, wyznaczane dla rze-czywistych, (a nie ekwiwalentnych, ca³kowitych odchy³ek wymiarowych ∆D (por. za-le¿noœæ (5.3)). Zestawienie tych odchy³ek wraz z lokalnymi wartoœciami wskaŸnika oce-ny zebrano w tabeli 6.7. Globaloce-ny wskaŸnik oceoce-ny W_g przyj¹³ dla analizowanej tokarki wartoœæ 6,65, a wskaŸnik odbiorczy W_o – 6,94. W obu wypadkach mo¿na stwierdziæ, ¿e bior¹c pod uwagê wszystkie sk³adowe ca³kowitej odchy³ki wymiarowej, które wy-st¹pi³y w wyniku obróbki wykañczaj¹cej przedmiotów próbnych, oceniana obrabiarka

Rys. 6.31. Zmodyfikowany profil chropowatoœci, rozk³ad amplitud nierównoœci i parametry chropowatoœci, wyznaczone na powierzchni obrobionej próbki E, w kierunku osiowym,

prostopad³ym do œladów obróbki

Fig. 6.31. Modified profile of roughness, the bearing ratio and roughness parameters determined on the machined surface of the test piece E in the axial direction perpendicular to the feed ridges

133

umo¿liwia wytwarzanie z dok³adnoœci¹ wymiarowo-kszta³tow¹ mieszcz¹c¹ siê w 7 klasie dok³adnoœci ISO. Tak wiêc u¿yta do badañ tokarka TUR 50 i zrealizowany proces skra-wania spe³niaj¹ wymagania dotycz¹ce dok³adnoœci obróbki.

Z porównania cz¹stkowych wskaŸników oceny W_gs, W_gk, W_gc, W_os, W_ok, W_oc ze wska-Ÿnikami oceny W_g i W_o (por. rozdz. 6.8.1–6.8.3) wynika, ¿e chropowatoœæ powierzchni przedmiotów próbnych wyraŸnie obni¿a ocenê tokarki traktowanej ³¹cznie z procesem skrawania. WskaŸniki W_gc i W_oc mog¹ s³u¿yæ do oceny tego procesu, lecz nie zale¿¹ bez-poœrednio od w³asnoœci uk³adu konstrukcyjnego tokarki. Ich w³¹czenie do procedury oceny obrabiarki spowodowane by³o kompleksowoœci¹ podejœcia do funkcji realizo-wanych przez tê maszynê i chêci¹ ujêcia wszystkich najwa¿niejszych czynników, wp³y-waj¹cych na ca³kowit¹ odchy³kê wymiarow¹ przedmiotu obrobionego. Wartoœci wska-Ÿników W_gc i W_oc mog¹ ulec poprawie (zmniejszeniu), jeœli zmieni siê narzêdzie i para-metry obróbki, ale oznacza³oby to odejœcie od przyjêtych warunków przeprowadzania oceny (dla reprezentatywnych narzêdzi i parametrów), które nie zawsze musz¹ byæ ze wzglêdu na uzyskiwan¹ dok³adnoœæ obróbki najkorzystniejsze.

Do przeprowadzenia oceny wy³¹cznie uk³adu konstrukcyjnego obrabiarki mo¿na zrezygnowaæ z wyznaczania parametrów chropowatoœci i wprowadziæ dodatkowe wska-Ÿniki: globalny wskaŸnik oceny uk³adu konstrukcyjnego obrabiarki W_gOUPN i

odbior-Tabela 6.6. Maksymalna wysokoœæ chropowatoœci R_t i odchy³ki wymiarowe ∆dc przedmiotów obrabia-nych, zwi¹zane z chropowatoœci¹ powierzchni obrabianej, wystêpuj¹c¹ po obróbce wykañczaj¹cej

oraz lokalne wskaŸniki oceny b³êdów kszta³tu W_ijc wraz ze wspó³czynnikami wag w_ij Table 6.6. Maximum peak-to-valley height of the roughness profile R_t and dimensional deviations ∆dc

of the test pieces due to surface roughness occurring after finishing and the local indexes of the roughness evaluation W_ijc with weight factors w_ij

czy wskaŸnik oceny uk³adu konstrukcyjnego obrabiarki W_oOUPN, które zdefiniowane bêd¹ podobnie, jak w rozdziale 5.2, ale odnosiæ siê bêd¹ do ³¹cznej oceny wp³ywu na od-chy³ki wymiarowe przedmiotu obrabianego, w³asnoœci statycznych i dynamicznych uk³adu konstrukcyjnego oraz dok³adnoœci geometrycznej obrabiarki. WskaŸniki te wy-znaczane bêd¹ z zale¿noœci (5.1), przy czym ekwiwalentna ca³kowita odchy³ka wymia-rowa ∆D przyjmie postaæ

) ( 54 , 1 65 , 0 k s k s d d d d D=^{∆ +∆} = ∆ +∆ ∆ _(6.6)

Liczba 0,65 w mianowniku tego wyra¿enia wynika z przyjêcia udzia³ów dopuszczal-nych odchy³ek kszta³tu w wysokoœci 40%, a dopuszczaldopuszczal-nych odchy³ek zwi¹zadopuszczal-nych z odkszta³ceniami statycznymi – 25% ca³kowitej odchy³ki wymiaru (por. rozdz. 4.2).

Globalny wskaŸnik oceny uk³adu konstrukcyjnego obrabiarki W_gOUPN przyj¹³ war-toœæ 6,18, a wskaŸnik odbiorczy W_oOUPN – 6,79. W obu przypadkach wskaŸniki przyjê-³y mniejsze wartoœci ni¿ wskaŸniki W_g i W_o, co oznacza, ¿e w³asnoœci konstrukcji to-karki, rozpatrywane bez wp³ywu procesu skrawania umo¿liwiaj¹ uzyskanie wiêkszej dok³adnoœci wymiarowo-kszta³towej przedmiotów obrobionych. Uwzglêdnienie w pro-cedurze oceny obrabiarki procesu skrawania, z zastosowanymi w tej pracy parametra-mi toczenia i geometri¹ narzêdzia, powoduje pogorszenie wskaŸników oceny. Podkre-œliæ nale¿y, ¿e wp³yw tego procesu nie jest jednak na tyle du¿y, aby zmieniæ osi¹gan¹ na testowanej tokarce klasê dok³adnoœci obróbki. Ca³kowite odchy³ki wymiarów prób-nych przedmiotów próbprób-nych i tak mieœci³y siê w 7 klasie dok³adnoœci ISO, czyli

tokar-135

6.8. Wyznaczanie wskaŸników oceny i analiza wyników badañ

ka TUR 50 spe³nia³a stawiane jej wymagania dotycz¹ce dok³adnoœci obróbki wykañ-czaj¹cej.

6.9. OKREŒLENIE PRZYDATNOŒCI ZAPROPONOWANEJ