5. METODA OCENY W£ASNOCI OBRABIAREK
5.5. CZYNNIKI WP£YWAJ¥CE NA PROCEDURÊ OCENY W£ASNOCI OBRABIAREK
W warunkach badañ dowiadczalnych, na ogóln¹ procedurê oceny w³asnoci obra-biarek, wp³ywa wiele czynników, zestawionych na rys. 5.7. Procedura ta jest ogólna, bo mo¿na j¹ odnieæ do ró¿nych typów obrabiarek, ale jej praktyczna realizacja wyma-ga dokonania obiektowo zorientowanego uszczegó³owienia.
Analiza konstrukcji obrabiarki, przeprowadzana podczas dokonywania oceny jej w³asnoci, wymaga ustalenia kierunków g³ównych ruchów i rozmiarów przestrzeni ro-boczej. Stosownie do jej kszta³tu konieczne jest dokonanie podzia³u na elementarne obszary. Podzia³ ten, dla kierunku uznanego za wra¿liwy, ze wzglêdu na osi¹gan¹ dok³adnoæ wymiarow¹, powinien byæ zgodny z zakresami przedzia³ów wymiarów no-minalnych. Dla pozosta³ych kierunków podzia³ mo¿e byæ równomierny, ale niezbyt gêsty, gdy¿ zwiêkszy³oby to niepotrzebnie liczbê analizowanych obszarów, nie wp³y-waj¹c w znacz¹cy sposób na dok³adnoæ analizy.
Analiza zadañ technologicznych prowadzona powinna byæ w celu ustalenia spo-sobów mocowania przedmiotu i odmian obróbki na danej obrabiarce oraz okrelenia ich udzia³ów w programie produkcyjnym. Do oceny maszyny powinny byæ wykorzy-stane te odmiany obróbki i mocowania przedmiotu, które s¹ dominuj¹ce. Niekiedy jest to jedno mocowanie lub jeden rodzaj obróbki, który uznany jest za reprezentatywny. Dla wybranych rodzajów obróbki nale¿y przeanalizowaæ stosowane w nich narzêdzia
Rozk³ad obci¹¿eñ - reprezentatywne stany struktury obrabiarki i zestaw pomiarowy Posadowienie, docieranie i przygotowanie obrabiarki do badañ Metoda wyznaczania wskanika oceny Próby skrawania obróbka wstêpna, obróbka wykañczaj¹ca Ukszta³towanie uk³adu konstrukcyjnego Zadania technologiczne
pomiar odchy³ek wymiarowych, odchy³ek kszta³tu i chropowatoæi,
wyznaczenie wskaników oceny, porównanie
z wartociami odniesienia
Procedura oceny
Rys. 5.7. Czynniki zwi¹zane z procedur¹ oceny w³asnoci obrabiarek w badaniach prac¹ Fig. 5.7. Factors concerned with the procedure for assessing machine tool properties in working tests
i podobnie ustaliæ kilka z nich, o najwiêkszych udzia³ach w planowanych operacjach technologicznych lub przyj¹æ jedno narzêdzie za reprezentatywne, dla którego dobie-rane s¹ parametry skrawania.
Analiza rozk³adu obci¹¿eñ powinna byæ prowadzana oddzielnie dla ka¿dego z re-prezentatywnych rodzajów obróbki, sposobów mocowania i narzêdzi. Jej celem jest ustalenie czêstoci wystêpowania obci¹¿eñ w ka¿dym z ustalonych obszarów elemen-tarnych. S³u¿y to do okrelenia prawdopodobieñstwa wystêpowania w tych obszarach po³o¿eñ zespo³ów obrabiarki. Za reprezentatywne stany struktury przyjmuje siê po³o-¿enia odpowiadaj¹ce tylko tym obszarom, dla których stwierdzono najwiêksze praw-dopodobieñstwa. Pozwala to ograniczyæ liczbê analizowanych przypadków. Do celów badañ odbiorczych wyznacza siê wspó³rzêdne maksimum rozk³adu wystêpowania ob-ci¹¿eñ i odpowiadaj¹ce mu po³o¿enia zespo³ów obrabiarki, a wskaniki oceny wyzna-cza siê tylko w jednym miejscu przestrzeni roboczej. Do realizacji analizy tego rozk³a-du konieczne jest dysponowanie baz¹ danych przedmiotów, mo¿liwych do wykonania
79 na danej obrabiarce. Dane o powierzchniach obrabianych przedmiotów mog¹ pos³u¿yæ do aproksymacji dyskretnego rozk³adu obci¹¿eñ ci¹g³ym rozk³adem wielowymiarowym, posiadaj¹cym ekstremum, które jest ³atwe do wyznaczenia na drodze obliczeniowej. W przypadku obrabiarek sterowanych numerycznie, do analizy rozk³adu obci¹¿eñ mo¿na korzystaæ z zestawu programów obróbkowych dla przedmiotów, które bêd¹ wykony-wane na ocenianej obrabiarce. Takie postêpowanie wymaga jednak opracowania opro-gramowania do konwersji danych o powierzchniach obrabianych.
Zaprojektowanie i wykonanie zestawu próbek jest kolejnym etapem procedury oceny. Jako typowy materia³ przyjmuje siê stal 45. Gabaryty próbek powinny byæ do-stosowane do sposobu mocowania w taki sposób, aby umo¿liwiaæ skrawanie w pobli-¿u rodka ka¿dego z reprezentatywnych obszarów elementarnych, lub w jednym wy-znaczonym miejscu, w odniesieniu do próbki stosowanej w badaniach odbiorczych. Jeli wymaga tego przyjêty sposób mocowania lub stosowana obróbka, to próbki powinny mieæ wykonane otwory technologiczne. W odniesieniu do oceny w³asnoci statycznych obrabiarki nale¿y wykonaæ dodatkowe próbki, o skokowo zmieniaj¹cym wymiarze w kierunku uznanym dla danego typu obrabiarki za wra¿liwy (najczêciej kierunek nor-malny do powierzchni obrabianej), które umo¿liwi¹ realizacjê ró¿nych wartoci obci¹-¿enia.
Dobór parametrów skrawania powinien uwzglêdniaæ wczeniej przyjête repre-zentatywne narzêdzia do skrawania stali 45. Parametry te nale¿y przyj¹æ jako rednie wartoci na podstawie danych katalogowych odpowiadaj¹cych obróbce wykañczaj¹-cej. Stosownie do gabarytów próbki lub narzêdzia oraz mo¿liwych nastaw badanej obra-biarki dobraæ nale¿y odpowiednie parametry obróbki dla ka¿dego z reprezentatywnych obszarów elementarnych. W badaniach w³asnoci statycznych obrabiarki zwiêkszaæ nale¿y g³êbokoæ skrawania, ale jedynie do wartoci nie powoduj¹cych utraty stabil-noci procesu skrawania.
Oprzyrz¹dowanie pomiarowe powinno umo¿liwiaæ pomiar odchy³ek wymiaro-wych, odchy³ek kszta³tu i po³o¿enia oraz chropowatoci przedmiotu obrabianego. W sk³ad oprzyrz¹dowania musi wchodziæ tradycyjny sprzêt mierniczy do pomiaru ana-lizowanych wymiarów. Je¿eli umo¿liwiaj¹ to warunki, pomiary powinny byæ przepro-wadzone w laboratorium pomiarowym. Jeli nie jest to mo¿liwe ze wzglêdu na ciê¿ar i gabaryty przedmiotu obrabianego (przekroczenie nonoci przyrz¹dów pomiarowych lub rozmiarów przestrzeni pomiarowej), badania mog¹ byæ wykonane na obiekcie, przy czym oprzyrz¹dowanie musi byæ dostosowane indywidualnie do danego typu obrabiarki. W pewnych przypadkach do pe³nej oceny b³êdów kszta³tu nie wystarcza sprzêt uni-wersalny, gdy¿ nie zapewnia on dostatecznie d³ugich odcinków pomiarowych. Czasem mo¿e byæ konieczne odejcie od znormalizowanych definicji wielkoci, np. w przypadku falistoci. Zwróciæ nale¿y jednak uwagê, ¿e parametry opisuj¹ce jakoæ powierzchni bardzo zale¿¹ od przyjêtego odcinka pomiarowego, nawet wtedy, gdy powierzchnie s¹ bardzo homogeniczne [158].
Oprogramowanie do wyznaczania wskanika powinno byæ przygotowane przed badaniami. Jego struktura zale¿y tylko od postaci przestrzeni roboczej obrabiarki.
Kolejne etapy procedury oceny wymagaj¹ ju¿ istnienia obiektu w sensie fizycznym. Posadowienie i docieranie obrabiarki musi siê odbyæ zgodnie z warunkami dokumen-tacji technicznoruchowej. Przygotowanie maszyny do badañ powinno obejmowaæ na-grzewanie na biegu ja³owym przez okres 0,5 h w celu uzyskania stabilizacji cieplnej maszyny i ustalenia luzów roboczych. Nagrzewanie nale¿y przeprowadziæ przy w³¹-czonym napêdzie g³ównym z parametrami odpowiadaj¹cymi 75% wartoci maksymal-nej prêdkoci obrotowej lub posuwowej. W jego trakcie mo¿na przeprowadziæ pomiar odkszta³ceñ termicznych obrabiarki. Ka¿da próba obróbkowa powinna byæ poprzedzo-na prac¹ obrabiarki poprzedzo-na biegu ja³owym z parametrami ruchu g³ównego odpowiadaj¹cy-mi nastawom stosowanym w tej próbie.
Dla ka¿dego z rodzajów obróbki, narzêdzi i sposobów mocowania, które zastan¹ przyjête jako reprezentatywne, przeprowadziæ nale¿y kolejno próby obróbkowe. Próby te realizuje siê przy stanach struktury okrelonych jako reprezentatywne, stosuj¹c pa-rametry obróbki ustalone we wczeniejszym etapie procedury oceny. Powierzchniê ka¿-dej próbki poddaæ nale¿y wstêpnej obróbce w celu jej przygotowania do prób skrawa-niowych. Na powierzchni próbki wykonaæ nale¿y kilka stopni odpowiadaj¹cych ró¿-nym g³êbokociom skrawania w kierunku uznaró¿-nym za wra¿liwy. Pos³u¿¹ one do wyznaczenia odchy³ki wymiaru, zwi¹zanej z w³asnociami statycznymi uk³adu konstruk-cyjnego. Próbny przedmiot obrabiany nale¿y poddaæ kilku próbom skrawaniem (w ob-szarze analizowanego obszaru elementarnego), stosuj¹c parametry odpowiadaj¹ce obrób-ce wykañczaj¹obrób-cej. Po próbach przeprowadziæ nale¿y pomiar wymiarów stopniowanej czêci próbki i wyznaczyæ odchy³ki od wymiaru nominalnego (powierzchni bazowej), które wynikaj¹ z odkszta³ceñ statycznych uk³adu. Ostatnim etapem ka¿dej próby jest kilkakrotny pomiar profilu powierzchni w miejscu odpowiadaj¹cym skrawaniu z g³ê-bokoci¹ równ¹ redniej wartoci katalogowej, zalecanej dla obróbki wykañczaj¹cej. W jego efekcie powinny zostaæ wyznaczone parametry chropowatoci powierzchni i odchy³ki kszta³tu.
Ostatnim etapem procedury jest wyznaczenie wskanika oceny, z wykorzystaniem opracowanego oprogramowania. Ten etap wymaga zebrania wszystkich danych pomia-rowych i sformalizowanego zapisania ich w pliku, który jest odczytywany przez pro-gram komputerowy. Wyznaczone wskaniki mo¿na odnosiæ do klas dok³adnoci ISO i do wymagañ postawionych przez konstruktora. Wskaniki mog¹ te¿ s³u¿yæ do porów-nywania obrabiarek tego samego typu, gdy¿ pozwalaj¹ wskazaæ na to, która z nich jest lepsza (mniejsza wartoæ wskanika).
Badania odbiorcze obrabiarek mo¿na zrealizowaæ równie¿ wed³ug powy¿szej pro-cedury oceny. Próby skrawaniowe przeprowadza siê w tym przypadku dla ka¿dej z
kon-81 figuracji uk³adu konstrukcyjnego, która odpowiada maksimum rozk³adu wystêpowa-nia obci¹¿eñ w przestrzeni roboczej. Rozk³ady takie s¹ wyznaczane dla ka¿dej kombi-nacji, sporód przyjêtych za reprezentatywne, sposobów obróbki, mocowania i rodza-jów narzêdzi.