ANALIZA I OCENA W£ASNOŒCI STATYCZNYCH OBRABIAREK

W³asnoœci statyczne tokarki oceniano na podstawie zmian odchy³ek œrednicy tocze-nia, spowodowanych dzia³aniem obci¹¿eñ zwi¹zanych ze skrawaniem ró¿nych próbek dla zmieniaj¹cych siê skokowo g³êbokoœci skrawania. Odchy³ki te okreœlano wzglêdem œrednicy powierzchni odniesienia przedmiotu, obrobionego przy minimalnych oddzia-³ywaniach si³owych (a_p = 0,05 mm, f = 0,08 mm/obr). Odchy³ki te zmierzono dla g³ê-bokoœci skrawania 1, 2 i 3 mm. Dla ka¿dej z próbek wykonano charakterystykê (rys. 6.22) przedstawiaj¹c¹ zale¿noœæ odchy³ki œrednicy toczenia ∆dsod g³êbokoœci skra-wania a_p. Charakterystyki te powsta³y w wyniku aproksymacji danych pomiarowych krzyw¹ potêgow¹ (por. zale¿noœæ (6.2)). Na podstawie tych krzywych oszacowano war-toœci odchy³ek ∆ds, jakie odpowiada³yby skrawaniu próbek z g³êbokoœci¹ a_p = 0,5 mm, stosowan¹ w obróbce wykañczaj¹cej. W badaniach zastosowano poœredni sposób

wy-117

6.8. Wyznaczanie wskaŸników oceny i analiza wyników badañ

znaczania odchy³ek œrednicy dla tej g³êbokoœci, gdy¿ w bezpoœredniej metodzie pomia-rowej wystêpowa³y zbyt ma³e wartoœci odchy³ek, aby przy rozdzielczoœci czujnika ze-garowego 1 µm mo¿na je by³o okreœliæ z wystarczaj¹c¹ dok³adnoœci¹.

Wartoœci odchy³ek œrednicy ∆ds, odpowiadaj¹ce obróbce wykañczaj¹cej, oszacowano zarówno dla pomiarów wykonanych bezpoœrednio na obrabiarce, jak i tych, które zrea-lizowano na okr¹g³oœciomierzu. Ich zestawienie dla ró¿nych próbek przedstawiono na rys. 6.23. Zwraca uwagê bardzo dobra zgodnoœæ obu metod wyznaczania odchy³ki œre-dnicy ∆ds dla przedmiotów toczonych w ma³ej odleg³oœci od szczêk uchwytu (próbki A, B i C). Pogarsza siê ona ze wzrostem tej odleg³oœci (próbki F i G). Wynika to bez-poœrednio z ró¿nic charakterystyk (rys. 6.24) wyznaczonych na podstawie pomiarów próbki zamocowanej w uchwycie tokarki i umieszczonej na okr¹g³oœciomierzu. Dla obu wariantów pomiarów, na wykresach tych podano równie¿ wspó³czynniki aproksymo-wanych funkcji, na podstawie których wyznaczono odchy³ki œrednicy ∆ds. Wiêkszy roz-rzut odchy³ek przy du¿ym wysiêgu przedmiotu obrabianego sugeruje, ¿e na wynik po-miaru mog³y mieæ wp³yw b³êdy po³o¿enia osi analizowanego przekroju próbki.

W przypadku pomiarów wykonywanych na tokarce, zmiany po³o¿enia osi przedmiotu mog³y wynikaæ z b³êdów u³o¿yskowania. W odniesieniu do wyników uzyskanych na okr¹g³oœciomierzu b³êdy pomiarowe mog³y byæ zwi¹zane z trudnoœciami z dok³adnym ustawieniem osi przedmiotu w osi wzorcowej sto³u przyrz¹du. Wyznaczone wartoœci

G³êbokoœæ skrawania

Odchy³ka œrednicy przedmiotu obrabianego

w stosunku do powierzchni bazowej

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 dla próbki A dla próbki B dla próbki C dla próbki D dla próbki E dla próbki F dla próbki G ∆d^s [µm] a_p [mm] Rys. 6.22. Zale¿noœæ odchy³ki œrednicy ∆ds ró¿nych przedmiotów próbnych od g³êbokoœci skrawania

a_p, wyznaczona w stosunku do œrednicy walcowej powierzchni odniesienia ka¿dego z przedmiotów Fig. 6.22. Dependence of the deviation of diameter ∆ds of various test pieces on the depth of cut a_p,

Kolejne próbki

Odchy³ki œrednicy toczenia

0 1 2 3 4 5 6 A B C D E F G (wersja1/wersja2) 1 2 3 0

wspó³czynników wag w_ij (por rys. 6.13b) i odchy³ek œrednicy ∆ds pos³u¿y³y do okre-œlenia ekwiwalentnej ca³kowitej odchy³ki œrednicy ∆D, zwi¹zanej z odkszta³ceniami statycznymi uk³adu (por. zale¿noœæ (5.4.)). Z zale¿noœci (5.1) obliczono wartoœci lo-kalnych wskaŸników oceny dla ka¿dej z wybranych (por. rys. 6.13b) podprzestrzeni ro-boczych (tabela 6.3). W obliczeniach uwzglêdniono odchy³ki ∆ds, wyznaczone w wy-niku pomiarów przedmiotu w dwóch ró¿nych warunkach: zamocowanego na tokarce i umieszczonego na stole okr¹g³oœciomierza. Wœród wskaŸników lokalnych W_ij zwraca uwagê to, ¿e ich wartoœci na ogó³ malej¹ ze wzrostem wysiêgu przedmiotu obrabiane-go lub jeobrabiane-go œrednicy. Œwiadczy to o polepszaj¹cej siê, relatywnie, klasie dok³adnoœci wykonania (mniejsze liczbowe wartoœci), ze wzglêdu na w³asnoœci statyczne uk³adu konstrukcyjnego tokarki. W przypadku wzrastaj¹cej œrednicy przedmiotu, wiêksza klasa dok³adnoœci wymiarowej mo¿e wynikaæ z dzia³ania momentu zginaj¹cego, pochodz¹-cego od si³y posuwowej F_f, kompensuj¹cego zmiany odchy³ki œrednicy ∆ds, spowodo-wane si³¹ odporow¹ F_p. Podobne dzia³anie wykazuje wypadkowa si³a od napêdu g³ów-nego F_N, która w analizowanej tokarce przeciwdzia³a zginaniu wrzeciona, powodowa-nemu przez si³ê F_p.

Rys. 6.23. Porównanie odchy³ek œrednicy ∆ds, odpowiadaj¹cych obróbce wykañczaj¹cej, wyznaczonych dla ró¿nych próbek, podczas zamocowania w uchwycie tokarki (wariant 1) lub umieszczenia na stole

okr¹g³oœciomierza (wariant 2) dla wszystkich próbek (A–G)

Fig. 6.23. Comparison of dimensional deviations ∆ds due to finishing conditions, determined for various test pieces clamped in the lathe’s chuck (variant 1) or placed on the table of the roundness

119 Rys. 6.24. Porównanie zmian odchy³ek wymiarowych ∆ d s w ^zale¿noœci od g³êbokoœci skrawania a^p dla wszystkich badanych próbek (A–G) Fig. 6.24. Comparison of changes of the dimensional deviations ∆ d s d^epending on the cutting depth a^p for all tests pieces (A–G)

(b) on the roundness measuring device (variant 2)

Trudniej jest wyt³umaczyæ zmniejszaj¹c¹ siê odchy³kê wymiarów przy wiêkszym wysiêgu przedmiotu. Jest to prawdopodobnie wynikiem nak³adania siê przeciwstaw-nego wp³ywu na odchy³kê ∆ds po³o¿enia wypadkowej si³y skrawania skrawania F wzglê-dem powierzchni czo³owej szczêk uchwytu L_w i g³êbokoœci skrawania a_p (rys. 6.25). Po przetoczeniu w jednym przejœciu, d³ugiego stopniowanego przedmiotu, na którym wykonano stopnie odpowiadaj¹ce ³¹cznie próbkom B, E i G (por. tabela 6.1), stwier-dzono, ¿e wzrost g³êbokoœci skrawania powodowa³ zmniejszanie siê œrednicy obrobio-nego przedmiotu, a skrawanie przedmiotu przy wiêkszym wysiêgu α_w jej zwiêkszenie. Wszystkie pomiary wykonano w odniesieniu do powierzchni bazowej próbki B.

Globalny wskaŸnik oceny w³asnoœci statycznych W_gs przyj¹³ wartoœæ 5,99 dla po-miarów wykonanych bezpoœrednio na tokarce, a wartoœæ 5,79 wyznaczono w wyniku pomiarów zrealizowanych na okr¹g³oœciomierzu. Oznacza to, ¿e gdyby nie braæ pod uwagê innych czynników, wówczas w³asnoœci statyczne analizowanej tokarki

umo¿li-Zakres odleg³oœci od powierzchni czo³owej szczêk uchwytu Lw [mm]

Zakres œrednic toczenia (œrednica rzeczywista)

[mm]

Wspó³czynnik wagi Odchy³ka wymiaru

WskaŸnik oceny _{0–40 40–80 80–120} wariant 1 (TUR50) ij w s d ∆ s ij W 0,25 8,65µm 7,20 0,23 6,11µm 6,45 0,06 5,74µm 6,31 Ø50–Ø80 (D = 70) wariant 2 (TALYROND) s d ∆ s ij W 9,53µm 7,41 4,56µm 5,81 1,81µm 3,81 wariant 1 (TUR50) ij w s d ∆ s ij W 0,23 4,83µm 5,61 0,08 1,82µm 3,49 0,05 2,79µm 4,41 Ø80–Ø120 (D = 109) wariant 2 (TALYROND) s d ∆ s ij W 4,81µm 5,60 3,99µm 5,19 1,73µm 3,38 wariant 1 (TUR50) ij w s d ∆ s ij W 0,10 4,82µm 5,34 0 — — 0 — — Ø120–Ø180 (D = 154) wariant 2 (TALYROND) s d ∆ s ij W 4,11µm 5,00 — — — —

121

wia³yby obróbkê przedmiotów w 6 klasie dok³adnoœci ISO. Dla tokarek przyjmuje siê, ¿e dok³adnoœæ obróbki wykañczaj¹cej mieœci siê w 6 i 7 klasie ISO. Wynika st¹d, ¿e w³asnoœci statyczne badanej tokarki spe³niaj¹, w myœl wyznaczonego globalnego wska-Ÿnika oceny W_gs, stawiane jej wymagania zwi¹zane z dok³adnoœci¹ obróbki. Nale¿y jed-nak zwróciæ uwagê, ¿e lokalne wskaŸniki, obliczone w jednym z przyjêtych elementar-nych pól obróbki (0≤L_w≤40 mm, 50 mm≤D≤80 mm), przekracza³y wartoœæ 7, czyli dopuszczaln¹ klasê dok³adnoœci ISO. Ze wzglêdu na niewielkie przekroczenie dopu-szczalnej wartoœci wskaŸnika lokalnego wydaje siê, ¿e stosunkowo ³atwo mo¿na go po-prawiæ (zmniejszyæ) przez dzia³ania obs³ugowe, polegaj¹ce na sprawdzeniu i ewentu-alnej korekcji luzów w przednim wêŸle ³o¿yskowym i na prowadnicach. Poprawa w³a-snoœci statycznych nie bêdzie prawdopodobnie wymaga³a zmian konstrukcyjnych.

Ró¿nice w wyznaczonych globalnych wskaŸnikach oceny W_gs wynika³y z faktu po-miaru odchy³ek œrednicy przedmiotu obrabianego ∆ds w ró¿nych warunkach – w przy-padku jego zamocowania w uchwycie obrabiarki i umieszczenia na stole obrotowym okr¹g³oœciomierza (por. rys. 6.23). Uzyskano dobr¹ zgodnoœæ obu wskaŸników. Zade-cydowa³y o tym stosunkowo ma³e ró¿nice odchy³ek ∆ds (wzglêdny stosunek odchy³ek

Odleg³oœæ od powierzchni czo³owej szczêk uchwytu

Odchy³ka promienia przedmiotu obrabianego

od promienia powierzchni bazowej

-40 -20 0 20 40 60 80 0 40 80 1 20 Baza pomiarowa ap = 0,05 mm ap = 1 mm a_p = 2 mm ap = 3 mm Powierzchnia odniesienia dla próbki B dla próbki E dla próbki G L_w [mm] [µm]

Rys. 6.25. Zale¿noœæ odchy³ki promienia ∆r od ró¿nych g³êbokoœci skrawania a_p i od odleg³oœci miejsca skrawania od powierzchni czo³owej szczêk uchwytu, zmierzona w stosunku do promienia

walcowej powierzchni odniesienia próbki B

Fig. 6.25. Deviations of radius ∆r of the test pieces depending on the cutting depth a_p and on the distance of the cutting point from the face surface of gripping jaws of the chuck, measured relative

to the radius of the cylindrical reference surface of specimen B 6.8. Wyznaczanie wskaŸników oceny i analiza wyników badañ

szczeñ miêdzy czujnikiem (mocowanym obok narzêdzia) a przedmiotem (zamocowa-nym w uchwycie) po przeprowadzeniu skrawania stopniowanej próbki. Pomiar taki mo¿e odbywaæ siê przy bardzo ma³ej prêdkoœci obrotowej wrzeciona i w³¹czonym posuwie. Za miarê odchy³ek promienia toczenia mo¿na przyj¹æ ró¿nice miêdzy wartoœciami sku-tecznymi sygna³u z badanej powierzchni w stosunku do powierzchni odniesienia. W nowej metodzie pomiarowej konieczne jest wprowadzenie korekcji b³êdów u³o¿y-skowania wrzeciona. B³êdy te mo¿na uwzglêdniæ, stosuj¹c wczeœniejszy pomiar ele-mentu wzorcowego, zamocowanego na tym wrzecionie. Dodatkowym uzasadnieniem wprowadzenia takiej metody pomiaru jest fakt, ¿e przyrz¹dy z obrotowym sto³em lub obrotowym wrzecionem nie mog¹ byæ wprost u¿ywane podczas produkcji ze wzglêdu na ma³¹ wydajnoœæ pomiaru [2]. We wspó³czesnym przemyœle musz¹ byæ stosowane przyrz¹dy albo bezpoœrednio na obrabiarce, albo na produkcyjnym stanowisku badaw-czym, wykorzystuj¹ce odniesieniowe metody pomiaru [2].

Odbiorczy wskaŸnik oceny w³asnoœci statycznych W_os wyznaczono w miejscu od-powiadaj¹cym po³o¿eniu maksimum rozk³adu czêstoœci wystêpowania si³y skrawania w przestrzeni roboczej tokarki. Œrednica toczenia wynosi³a 87 mm, a odleg³oœæ od szczêk uchwytu 47 mm. WskaŸnik W_os przyj¹³ wartoœæ 6,49 (odchy³ka œrednicy ∆ds = 6,73 µm). Zgodnie z tym wskaŸnikiem w³asnoœci statyczne badanej tokarki umo¿liwia³yby obróbkê przedmiotów w 7 klasie dok³adnoœci ISO, a wiêc w zakresie dok³adnoœci dopuszczal-nych dla obróbki wykañczaj¹cej na tokarkach œredniej wielkoœci. Wynika st¹d, ¿e w³a-snoœci statyczne badanej tokarki spe³niaj¹ stawiane jej wymagania dotycz¹ce dok³ad-noœci obróbki.

Przedstawiona metoda oceny w³asnoœci statycznych na podstawie efektów obróbki przedmiotów próbnych nie wymaga znajomoœci konkretnych wartoœci sk³adowych si³y skrawania. Znajomoœæ tych wartoœci i wzajemnego ich stosunku jest natomiast konieczna do analizy obliczeniowej i do oceny przydatnoœci wyznaczonych charakterystyk ∆ds(a_p) (por. rys. 6.22) do ekstrapolacji. Celem ekstrapolacji jest wyznaczenie odchy³ek ∆ds

dla g³êbokoœci toczenia a_p, odpowiadaj¹cych maksymalnej sile skrawania. Pomiary sk³a-dowych si³y skrawania przeprowadzono na tej samej tokarce i z u¿yciem tego samego narzêdzia, które stosowano do obróbki przedmiotu próbnego, ale uk³ad konstrukcyjny by³ zmieniony przez zast¹pienie imaka narzêdziowego si³omierzem tokarskim.

Wartoœci sk³adowych sta³ych si³y skrawania wyznaczono na stanowisku badawczym przedstawionym na rysunku 6.21, podczas toczenia stopniowanych próbek (por. rys. 6.15) o gabarytach podanych w tabeli 6.1 z parametrami obróbki ujêtymi w tabeli 6.2. Zmierzone wartoœci poszczególnych sk³adowych sta³ych si³y skrawania i ich

wzajem-123 ne stosunki podano w tabeli 6.4. Ró¿nice wartoœci tych sk³adowych, wyznaczone dla ró¿nych próbek dla tej samej g³êbokoœci skrawania, wynika³y z niewielkich ró¿nic rze-czywistych prêdkoœci skrawania. Prêdkoœci te starano siê utrzymaæ w zakresie oko³o 200 m/min, na ile pozwala³y na to stopnie prêdkoœci obrotowych napêdu g³ównego. Si³a skrawania F_c w niewielkim stopniu mala³a wraz ze wzrostem rzeczywistej prêdko-œci skrawania v_c, niezale¿nie od g³êbokoœci skrawania a_p (rys. 6.26). Mo¿na tym t³uma-czyæ pozorn¹ zale¿noœæ sk³adowych si³y skrawania od œrednicy próbki (tab. 6.4).

Zmiana g³êbokoœci skrawania a_p bardziej wp³ywa na sk³adow¹ odporow¹ F_p i tym samym zmienia wzajemne stosunki wszystkich sk³adowych si³y skrawania. Ekstrapola-cja zale¿noœci tych sk³adowych od g³êbokoœci skrawania do wyznaczenia takich g³êbo-koœci toczenia a_p, które odpowiada³yby maksymalnej sile skrawania F_cmax, obarczona by³aby zbyt du¿ym b³êdem ze wzglêdu na nieliniowy charakter tych zale¿noœci.

Do obliczeñ w³asnoœci statycznych tokarek mog¹ zostaæ wykorzystane zmierzone wartoœci sk³adowych si³y skrawania odpowiadaj¹ce parametrom obróbki wykañczaj¹-cej. Przyjêcie tych si³ jako obci¹¿eñ statycznych w modelu obliczeniowym umo¿liwi zastosowanie wprowadzonej metody oceny w procesie konstruowania obrabiarki. Aby uproœciæ obliczenia mo¿na przyj¹æ, ¿e dla wszystkich próbek wartoœci sk³adowych si³y skrawania s¹ sta³e i odpowiadaj¹ œrednim arytmetycznym si³ zmierzonych podczas

Rys. 6.26. Zale¿noœæ si³y skrawania F_c od rzeczywistych prêdkoœci skrawania v_c wyznaczona podczas obróbki próbek A–C z ró¿nymi g³êbokoœciami toczenia a_p

Fig. 6.26. Deviations of cutting force F_c depending on the real cutting speed v_c determined during machining of the test pieces A–C with various cutting depth a_p

Rzeczywiste prêdkoœci skrawania

S i³a skrawani a 0 100 200 300 400 500 600 700 800 190 195200 205210 215220 a_p = 0,5 mm a_p = 1 mm a_p = 2 mm a_p = 3 mm F_c [N] v_c [m/min] dla próbki A

dla próbki B dla próbki C

stem g³êbokoœci skrawania zmienia siê wzajemny stosunek sk³adowych si³y skrawania F_c : F_p : F_f (por. tab. 6.4). Poniewa¿ ka¿da z tych sk³adowych oddzia³uje bezpoœrednio lub poœrednio na wzglêdne przemieszczenia miêdzy przedmiotem obrabianym a narzê-dziem, w kierunku przyjêtym dla toczenia za „wra¿liwy”, odchy³ki œrednicy toczenia

∆ds, odpowiadaj¹ce maksymalnej sile skrawania, powinny byæ jednak wyznaczane bez-poœrednio podczas obci¹¿ania uk³adu konstrukcyjnego si³¹ F_cmax lub maksymaln¹ si³¹ F_c, dopuszczaln¹ ze wzglêdu na w³asnoœci sprê¿yste przedmiotu.

Aby mo¿liwe by³o wykorzystanie pe³nej mocy lub maksymalnego momentu na wrze-cionie, wystêpuj¹ce odchy³ki nie powinny przekraczaæ wartoœci dopuszczalnych, od-powiadaj¹cych wymiarom nietolerowanym przedmiotu [65, 194]. W przypadku przed-miotów obrabianych na tokarkach odpowiada to 12 klasie dok³adnoœci (por. rys. 6.2). Dopuszczalna wartoœæ wskaŸnika oceny w³asnoœci statycznych Ws

dop, odpowiadaj¹ca maksymalnemu momentowi na wrzecionie lub wykorzystaniu pe³nej mocy wynosi wiêc równie¿ 12. Gdyby dla du¿ych obci¹¿eñ za³o¿yæ liniowoœæ uk³adu [156], wtedy dla dowolnej (du¿ej) si³y wartoœæ wskaŸnika Ws

dop, odpowiadaj¹ca obci¹¿eniu maksymal-n¹ si³¹ skrawania F_cmax, mo¿na wyznaczyæ z zale¿noœci [65]

12 12 log 5 max ≤ +     = c c s dop F F W (6.6)

Tabela 6.4. Wartoœci sk³adowych sta³ych si³y skrawania zmierzone podczas toczenia próbek o ró¿nych œrednicach dla zmieniaj¹cej siê g³êbokoœci skrawania a_p oraz wzajemne stosunki

wartoœci tych sk³adowych

Table 6.4. Values of cutting force components measured during turning of various test pieces while the cutting depth a_p and the relative ratios of these components were changed

125

Rys. 6.27. Zmodyfikowany profil falistoœci, rozk³ad amplitud nierównoœci i parametry falistoœci, wyznaczone na powierzchni obrobionej próbki E, w kierunku obwodowym,

równoleg³ym do œladów obróbki

Fig. 6.27. Modified profile of waviness, the bearing ratio and waviness parameters determined on the machined surface of test piece E in the circumferential direction parallel to feed ridges

6.8.2. ANALIZA I OCENA B£ÊDÓW KSZTA£TU PRZEDMIOTU

OBRABIANEGO

Oceniane w pracy b³êdy kszta³tu przedmiotu obrabianego s¹ wynikiem superpozy-cji odchy³ek wymiarów spowodowanych drganiami i b³êdami geometrycznymi tokar-ki. Podstawowym parametrem, na podstawie którego oceniano te b³êdy, by³a maksy-malna wysokoœæ falistoœci W_t. Zestawienie parametrów falistoœci, które wyznaczono ze zmodyfikowanego profilu falistoœci (rys. 6.27), zebrano w tabeli 6.4. Odchy³ki wy-miaru wywo³ane b³êdami geometrycznymi i drganiami obrabiarki ∆dk wyznaczano z zale¿noœci (6.5), a ekwiwalentn¹ ca³kowit¹ odchy³kê œrednicy ∆D – z zale¿noœci (5.5). Globalny wskaŸnik oceny b³êdów kszta³tu W_gk przyj¹³ wartoœæ 6.16, co oznacza, ¿e w³a-snoœci dynamiczne oraz b³êdy geometryczne analizowanej tokarki umo¿liwiaj¹ obrób-kê przedmiotów w 7 klasie dok³adnoœci ISO, czyli spe³niaj¹ stawiane jej wymagania zwi¹zane z dok³adnoœci¹ obróbki. Wa¿ne jest równie¿, ¿e lokalne wartoœci wskaŸnika oceny W_ijk nie przekroczy³y wartoœci 7 we wszystkich reprezentatywnych podprzestrze-niach pola obróbki (por. tab. 6.5), co oznacza, ¿e w ca³ej przestrzeni roboczej odchy³ki

wymiaru, wywo³ane b³êdami geometrycznymi i drganiami obrabiarki, nie bêd¹ wiêk-sze od odchy³ek dopuszczalnych zwi¹zanych z 7 klas¹ dok³adnoœci ISO (por. tab. 4.2). Odbiorczy wskaŸnik oceny b³êdów kszta³tu W_ok przyj¹³ wartoœæ 6,95 (maksymalna wysokoœæ falistoœci W_t = 6,67 µm). Zgodnie z tym wskaŸnikiem w³asnoœci statyczne badanej tokarki umo¿liwia³yby obróbkê przedmiotów w 7 klasie dok³adnoœci ISO (W_ok≤ 7), a wiêc w zakresie dok³adnoœci dopuszczalnych dla obróbki wykañczaj¹cej.

Do celów pogl¹dowych b³êdy kszta³tu i z³o¿one b³êdy kszta³tu i po³o¿enia przedmiotu próbnego, zwi¹zane z profilem w przekroju prostopad³ym do jego osi, oceniano rów-nie¿ z u¿yciem innych parametrów. Nale¿a³y do nich, oprócz wspomnianej maksymal-nej wysokoœci falistoœci W_t, bicie promieniowe przedmiotu obrobionego i jego okr¹-g³oœæ. Bicie to oceniano mierz¹c odchy³kê bicia promieniowego ca³kowitego przedmiotu obrobionego zamocowanego w uchwycie tokarki ∆B_truch i umieszczonego na stole okr¹-g³oœciomierza ∆B_trokr. Odchy³ki okr¹g³oœci ∆Z_q wyznaczano wzglêdem œrodka okrêgu œredniego, ale zastosowano dwa rodzaje filtrów. Dla odchy³ek okr¹g³oœci ∆Z_q15, odzwier-ciedlaj¹cych wp³yw b³êdów geometrycznych, stosowano filtr dolnoprzepustowy, prze-puszczaj¹cy od 2 do 15 fal nierównoœci przypadaj¹cych na jeden obrót przedmiotu prób-nego. Odchy³ki ∆Z_q ujmowa³y wp³yw drgañ obrabiarki i wyznaczano je z profilu okr¹-g³oœci po zastosowaniu filtra œrodkowoprzepustowego, przepuszczaj¹cego od 15 do 150 fal nierównoœci przypadaj¹cych na jeden obrót przedmiotu próbnego. Przyk³adowy profil

127

Rys. 6.28. Profil okr¹g³oœci obrobionej próbki C wraz z wyznaczonymi parametrami Fig. 6.28. Roundness profile of a machined test piece C with the parameters determined

w procedurze oceny. Spoœród wszystkich parametrów, zwi¹zanych z b³êdami kszta³tu, najwiêksz¹ czu³oœæ na zmiany próbek wykazuje odchy³ka bicia promieniowego ca³ko-witego ∆B_trokr, wyznaczona na okr¹g³oœciomierzu. Jej zmiany daj¹ siê te¿ logicznie uza-sadniæ, gdy¿ zwiêkszenie bicia jest obserwowane zarówno poczas zwiêkszania wysiê-gu, jak i œrednicy przedmiotu obrabianego. Zwraca natomiast uwagê to, ¿e parametr falistoœci zachowuje siê na ogó³ odwrotnie. Du¿e wartoœci odchy³ek ∆B_trokr, w porów-naniu z odchy³kami okr¹g³oœci ∆Z_q, œwiadcz¹ o nieprecyzyjnym ustawieniu przedmio-tów na okr¹g³oœciomierzu. Pomiary wykonywane na tym przyrz¹dzie s¹ bardzo wra¿li-we na ustawienie osi przedmiotu obrobionego w osi sto³u obrotowra¿li-wego i na wszelkie mikrozarysowania na powierzchni, które mog¹ byæ powodowane nieostro¿nym prze-noszeniem tego przedmiotu z obrabiarki lub nieuwa¿nym jego uk³adaniem na hartowa-nych krawêdziach rowków teowych stolika lub pryzmy innego przyrz¹du pomiarowego.

Rys. 6.29. Porównanie odchy³ek kszta³tu i z³o¿onych odchy³ek kszta³tu i po³o¿enia, zmierzonych na powierzchni wszystkich przedmiotów próbnych (A–G), w kierunku obwodowym

Fig. 6.29. Comparison of deviations of form and composite deviations of form and position measured on the test piece surface of all test pieces (A–G) in the circumferential direction

Kolejne przedmioty próbne

Zmierzone odchy³ki 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 A B C D E F G ∆Zq¹⁵ ∆Btr^{ok r} ∆Zq¹⁵⁰ Wt ∆Btr^uch [µm]

129 Analiza odchy³ek okr¹g³oœci dowodzi, ¿e wiêksze wartoœci przyjmuje odchy³ka

∆Z_q150. Mo¿e to œwiadczyæ o tym, ¿e w b³êdach zarysu okr¹g³oœci wiêkszy udzia³ ma sk³adowa zwi¹zana z drganiami uk³adu konstrukcyjnego, w porównaniu ze sk³adow¹ o ma³ej czêstotliwoœci, odzwierciedlaj¹c¹ wp³yw b³êdów geometrycznych tokarki (g³ów-nie b³êdów u³o¿yskowania). Odchy³ki okr¹g³oœci ∆Z_q150 i falistoœæ W_t maj¹ zbli¿one war-toœci, natomiast odchy³ki ∆Z_q15 na ogó³ s¹ dwukrotnie mniejsze. Nie mo¿na ich bezpo-œrednio ze sob¹ porównywaæ ze wzglêdu na zastosowanie w ich pomiarach ró¿nych koñcówek pomiarowych – kulki o œrednicy 2 mm na okr¹g³oœciomierzu lub koñcówki sto¿kowej o promieniu wierzcho³ka 2 µm na profilografometrze. Mimo zalet okr¹g³o-œciomierza, koñcówka sto¿kowa wnika g³êbiej w bruzdy profilu nierównoœci ni¿ kulka i daje lepsze odwzorowanie zarysu, ale te¿ wiêksze wskazania. W przypadku profilo-grafometru trudniej jest natomiast przeprowadziæ analizê harmoniczn¹ fal nierównoœci na powierzchni przedmiotu obrobionego. Wynika to ze zbyt krótkiego odcinka pomia-rowego, jaki mo¿na zrealizowaæ na tym przyrz¹dzie w przypadku próbek walcowych.

WskaŸnik oceny W_gk, wyznaczony dla odchy³ek okr¹g³oœci, daje zbyt optymistycz-ne wartoœci. Jeœli przyj¹æ za³o¿enie, ¿e odchy³ka wymiaru wywo³ana b³êdami geome-trycznymi i drganiami obrabiarki ∆dk jest równa wiêkszej, spoœród wyznaczanych, od-chy³ce okr¹g³oœci ∆Z_q150, to wskaŸnik ten przyjmie wartoœæ 3,97. Podczas wyznaczania odchy³ki kszta³tu ∆dk nie podwaja siê wartoœci odchy³ek okr¹g³oœci, gdy¿ charaktery-zuj¹ one b³êdy kszta³tu ca³ego profilu okr¹g³oœci. W odró¿nieniu parametr falistoœci W_t opisuje tylko wycinek powierzchni, gdy¿ krótki jest odcinek pomiarowy. Dlatego falistoœæ W_t odnoszona jest do dwóch stron powierzchni obrobionej, z jakimi ma siê do czynienia podczas pomiaru œrednicy próbki.

Podczas pomiaru falistoœci wystêpuj¹ b³êdy pomiaru, które s¹ powodowane niedo-k³adnoœci¹ ustawienia przedmiotu obrabianego Jej skutkiem jest nierównoleg³oœæ kie-runku przesuwu g³owicy pomiarowej w stosunku do linii œrubowej, wyznaczaj¹cej œla-dy po kolejnych przejœciach narzêdzia. Podczas pomiaru okr¹g³oœci toczonej próbki nie jest mo¿liwe takie ustawienie przedmiotu, aby koñcówka pomiarowa nie przecina³a,