ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: Mechanika z. 57
_______ 1975 Nr kol. 445
Mirosław Błaszczak Instytut Budowy Maszyn
WPŁYW WARUNKÓW SKRAWANIA I ZUŻYCIA OSTRZA
NA WIELKOŚĆ USZKODZENIA POWIERZCHNI CZOŁOWEJ PŁYTY PRZY WIERCENIU TWORZYW SZTUCZNYCH
WZMOCNIONYCH TKANINĄ SZKLANA
Streszczenie. Omówiono sposób pomiaru uszkodzenia powierzchni czo
łowej wokół obrzeża otworu przy wierceniu tworzywa sztucznego wzmo
cnionego tkaniną szklaną. Opisano metodykę badań i podano wyniki pomiarów uszkodzenia powierzchni czołowej otworu od strony wejścia i wyjścia wiertła. Przedstawiono wpływ zużycia ostrza, posuwu, szyb
kości skrawania i siły osiowej na wielkość uszkodzenia powierzchni czołowej.
Wstęp
W procesie skrawania tworzyw sztucznych warstwowych istnieje szereg zjawisk wymagających wyjaśnienia. Jednym z nich są uszkodzenia na powierz
chniach czołowych wokół wierconego otworu, tak od strony wejścia, jak i wyjścia wiertła, objawiające się wykruazeniami i rozwarstwieniami wokół otworu, a nawet odrywaniem spodnich warstw tworzywa. Brak natomiast omó
wienia przyczyn powstawania tego zjawiska, jak również skutecznych i prak
tycznych sposobów zapobiegania powstawaniu wykruszeń.
Petrowa [2] w celu przeciwdziałania występowania tego zjBwiska zaleca ograniczenie posuwu do p < 0,3 mm/obr. Kobayashi [1] zwraca uwagę na tru
dności występujące przy wierceniu tworzyw warstwowych, objawiające się wy- kruszeniami i pęknięciami w miejscach wejścia i wyjścia wiertła, stosu
jąc klasyfikacja* małe wy kraszenia, wykruszenia, odpryski bez podania war
tości liczbowych.
Jako praktyczną wskazówkę przed powstawaniem wykruszeń zaleca się sto
sowanie podkładek na powierzchniach wejścia i wyjścia wiertła z otworu.
Komplikuje to proces obróbki skrawaniem i zwiększa koszt operacji. Zaob
serwowano przy badaniu skrawalności tworzyw sztucznych warstwowych, że istnieją związki między wielkością uszkodzenia powierzchni czołowej a wa
runkami skrawania i zużycia ostrza. Celem wyjaśnienia tych związków wyko
nano badania, których wyniki są zamieszczone w niniejszym artykule.
Próby wiercenia przeprowadzono na laminacie fenolowo-szklanym, na ba
zie termoutwardzalnej żywicy fenolowo-formaldehydowej K4 wzmocnionej tka
niną szklaną o splocie płóciennym St19. Materiał do badań posiadał kształt
daniach użyto wierteł krętych NWWd o średnicy 10 mm, z częścią roboczą z węglików spiekanych gatunku H03. Wiertła posiadały następującą optymalną geometrię ostrza: kąt wierzchołkowy 2 W = 120°, kąt natarcia if = 10° i kąt przyłożenia ot = 22°. Próby skrawania wykonano na wiertarce stołowej typu JW5-153, wyposażonej w mechanizm ruchu posuwowego.
Sposób określania wielkości wykruszeń i rozwarstwień
Powstające wykruszenia i roz
warstwienia wokół otworu obrabia
nego na powierzchniach czołowych od strony wyjścia i wejścia wier
tła z otworu ilustruje rys. 1.
Jako wskaźnik charakteryzujący jakość obróbki wierconych otworów przyjęto wielkość uszkodzenia po
wierzchni czołowej płyty. Przez odpowiednie oświetlenie powierz
chni obrzeża otworu można odróż
nić strefę uszkodzonej warstwy po
wierzchniowej płyty. Szerokość u- szkodzonej warstwy wierzchniej A r
(rys. 1) mierzono przy pomocy mi
kroskopu warsztatowego przy po
większeniu 10x. Pomiary szeroko
ści uszkodzenia i wykruszeń wy
konywano na pięciu próbkach, od
dzielnie dla powierzchni czoło
wej wejścia i wyjścia wiertła z otworu.
Wpływ zużycia ostrza wiertła na uszkodzenie powierzchni czołowej obrzeża otworu
W trakcie prób wiercenia zaobserwowano, że w miarę zwiększenia liczby wywierconych otworów przez wiertło następuje pogarszanie się jakości ob
rzeża otworu. Celem rozeznania istniejących tu związków dokonano pomiarów uszkodzeń powierzchni czołowych otworów ńr, przy stałych warunkach skra
wania, a mianowicie posuwie p =» 0,2 mm/obr. i szybkości skrawania v*1,24 m/s. Wyniki pomiarów uszkodzenia powierzchni c z o ł o w e j od strony w e j ś c i a i
. - ■ y j ś c i a wiertła ilustruje rys. 2a, p r z e d s t a w i a j ą c y z a l e ż n o ś ć u s z k o d z e n i a
Hys. 1. Uszkodzenia powierzchni czo
łowych wokół otworu obrabianego
Wpływ warunków skrawania i zużycia ostrza. 93
Rys. 2. Wpływ ilości wierconych otworów na
a) wielkość uszkodzenia powierzchni czołowych Ar, b) zużycie naroża oatrza wiertła na powierzchni przyłożenia hpn
powierzchni czołowej od ilości wierconych otworów. Jak widać na tym ry- sunku większe uszkodzenie powierzchni czołowej występuje od atrony wyj
ścia wiertła z otworu. Przyczyna pogarszania się jakości wierconych otwo
rów posiada niewątpliwie związek z tępieniem się ostrza wiertła. Dla po
twierdzenia tej tezy na rys. 2b przedstawiono zależność zużycia ostrza w funkcji ilości wierconych otworów przy tych samych warunkach skrawania.
Metodyka badań
Ustalenie związków pomiędzy warunkami skrawania i zużyciem ostrza wier
tła na wielkość uszkodzenia powierzchni czołowej, wymagałoby dużej ilo-
wykonano wiertłem o różnym stępieniu; a mianowicie: wiertłem nie stępio
nym i wiertłami o stępieniu hp^ * 0,13 mm i hpn = 0,20 mm, przy szyb
kościach skrawania w zakresie od 0,87 do 2,43 m/s i posuwach 0,05; 0,1;
0,2; 0,4 mm/obr. Próby wiercenia wykonano na pięciu próbkach.
Wyniki badań
Na rys. 3 przedstawiono zmiany wielkości uszkodzenia powierzchni czo
łowej A r od strony wyjścia wiertła z otworu w zależności od wielkości
o d e r ^ a m ? s p o c i r u c h
jjgrtfu tuorzyua.
P *0,2 pnm/eir]
1.73 qt7
P‘0,1
0,1 0,13 0,15
Rys. 3. Wpływ zużycia ostrza, szybkości skrawania i posuwu na wielkość uszkodzenia powierzchni czołowej od strony wyjścia wiertła
Wpływ warunków skrawania i zużycia ostrza. 95
zużycia ostrza na narożu hpn przy różnych warunkach wiercenia. Dominu
jące uszkodzenie A r występuje od strony wyjścia narzędzia z otworu (rys. 2 a ), stąd też wyniki prób ujęte na rys. 3 określano za pomocą tego parametru.
Analizując wyniki badań należy stwierdzić, że na wielkość uszkodzenia powierzchni czołowej posiada wpływ zużycie ostrza, posuw i szybkość skra
wania. Wielkość uszkodzenia powierzchni A r zwiększa się ze wzrostem zu życia ostrza (rys. 2), gdyż w miarę tępienia się wiertła wzrasta między innymi siła osiowa. Decydujący wpływ na wielkość uszkodzenia powierzchni czołowej wierconego otworu posiada posuw, zaś mniejszy szybkość skrawa
nia, przy czym wpływ ten zmniejsza się ze wzrostem posuwu. Przy posuwie p =■ 0,4 mm/obr. w całym zakresie stosowanych szybkości skrawania wystąpi
ło odrywanie się spodnich warstw tworzywa, nawet przy wierceniu wiertłem niestępionym. Odrywanie spodnich warstw wystąpiło także przy wierceniu z posuwem p = 0,2 mm/obr. wiertłem o stępieniu naroża hpn » 0,2 mm. Rys.
4 ilustruje wpływ posuwu i szybkości skrawania na siłę osiową przy wier-
Rys. 4. Wpływ na siłę osiową a - posuwu, b - szybkości skrawania
stawionymi na rys. 4, widoczna jest duża zgodność oddziaływania posuwu i szybkości skrawania zarówno na siłę osiową, jak też na wielkość uszkodze
nia powierzchni czołowej otworu. Tak na wielkość siły osiowej, jak rów
nież wielkość uszkodzenia powierzchni czołowej otworu większy wpływ wy
wiera posuw niż szybkość skrawania. Na rys. 5 przedstawiono wpływ siły o- siowej na wielkość uszkodzenia powierzchni czołowej płyty A r od strony wyjścia wiertła z otworu. Wykres (rys. 5) potwierdza wysnuty wniosek o decydującym wpływie siły osiowej na wielkość uszkodzenia powierzchni wo
kół wierconego otworu.
Bys. 5. Wpływ siły osiowej P na wielkość uszkodzenia powierzchni czoło
wej płyty Ar od strony wyjścia wiertła
Wnioski
Jakość obrzeża wierconych otworów należy charakteryzować wielkością u- szkodzenia powierzchni czołowej od strony wyjścia wiertła z otworu.
Uszkodzenie powierzchni czołowych zwiększa się ze wzrostem siły osio
we j ; siła ta przy wierceniu wzrasta ze zwiększeniem posuwu, zużycia ostrza i nieznacznie szybkości skrawania. Dobierając odpowiednio warunki skrawa
nia i kryterium stępienia ostrza można uzyskiwać określoną wartość uszko
dzenia powierzchni czołowych otworu.
Wpływ warunków skrawania i zużycia ostrza. 97
LITERATURA
[1] Kobayashi A.: Machining of plastics, Tokio, 1967.
[2] Piętrowa N.A.: Mechaniczeskaja obrabotka stiekłopłastikow, Leningrad, 1965.
B I B yCJIOBH/i PE3AHHH ii H3H0CA FESyHEM KPOKKH HA BEJIHHHHy II03PSH£EHHH TOPUEBOii nOBBPXHOCTH IUIHTH nPH C3EPJIEHHK IUIACTHACC yCHJIEHHHX CTEKJIilHHOM TKAHblO
P e 3 10 m e
O n a c b i B a e T C H c n o c o b H 3 M e p e H H « n o B p e x n e H Hh T o p u e B o a n o B e p x H O C T H B O K p y r o t- s e p c T n a n p a C B e p j i e H H H n x a c T M a c c y c H J i e H H H x c T e m i H H H o a T K a H B W . O n H C H B a e T C f l npa-
M e H H e M a a M e T o ^ H K a H c c j i e i O B a H H H . n p H B O ,n H T C H p e 3 y j i B T a i H n 3 M e p e H H a n o B p e s c n e - h h h T o p p e B O k n o B e p x H O C T H o T B e p c T H H c o c T o p o H H B x o . u a u B u x o . u a C B e p j i a . H a r p a -
< J)H K a x n p e n c T a B J i e H o B a n / r a n ę n 3 H 0 c a p e x y ą e f t k p o m k h, n o f l a H H , C K O p o c i H p e 3 a H H f l u o c e B o r o y c j u w a H a B e j iH H H H y n o B p e j r ą e H H H T o p u e B o a n o B e p x H O C T H .
THE INFLUENCE OP CUTTING CONDITIONS AND CUTTER WEAR ON QUANTITY OP PLATE’S PACE DAMAGE WHILE DRILLING PLASTICS STRENGTHENED WITH GLASS FABRIC
S u m m a r y
The article a measurement method for a plate’s face damage around a bore rim while drilling glass base laminated plastic. The applied exami
nation methodics has been described. The results of the bore face damage on the drill entrance and exit sides are goven. Also the influence of cut
ter wear, feed rate, cutting speed and the axial force is shown on atta
ched diagrams.
