11
XII Konferencja Naukowa Technologia obróbki przez nagniatanie -100- O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA NA CENTRACH OBRÓBKOWYCH Daniel GROCHAŁA 1 , Wojciech KWACZYŃSKI 1 1 dr inż. - Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Instytut Technologii Mechanicznej STRESZCZENIE W artykule zaprezentowano wstępne wyniki badań wpływu stosowanej strategii na topografię powierzchni. Przedstawiono metodykę projektowania operacji technologicznych łączących kształtujące frezowanie z wykończeniowym nagniataniem powierzchni przestrzennych złożonych. Oprócz parametrów technologicznych obu obróbek bardzo ważna jest trajektoria narzędzia frezującego i nagniatającego. Właśnie od trajektorii zależy Struktura Geometryczna Powierzchni oraz jej tekstura. Aspekty te odgrywają ważną rolę w wytwarzaniu narzędzi do produkcji seryjnej takich jak formy wtryskowe, matryce czy tłoczniki. Często SGP narzędzia zostaje odwzorowana na powierzchni wytwarzanego wyrobu. Autorzy przedstawiają wyniki badań wpływu strategii na topografię powierzchni przedmiotów wykonanych ze stali 42CrMo4 ulepszonych do twardości ~35HRC. Słowa kluczowe: obróbka wieloosiowa, frezowanie, nagniatanie, topografia powierzchni 1. WPROWADZENIE Stan SGP form wtryskowych, matryc i tłoczników zostaje odbity na powierzchni przedmiotów takich jak wypraski, odlewy i odkuwki. Częstym problemem stawianym przed technologiem jest osiągnięcie jednorodnej (izotropowej) SGP wszystkich fragmentów powierzchni formujących wyrób. Zmiany krzywizn powierzchni (wklęsłe - wypukłe, ostre krawędzie, załamania i przejścia) sprawiają trudności z utrzymaniem stałych warunków skrawania. Często w takim miejscu prędkość skrawania vc zostaje spowolniona a posuw narzędzia fr zmniejszony [7]. Otrzymanie żądanego stanu SGP jest tym trudniejsze im bardziej gładka powierzchnia ma zostać wytworzona. Wszelkie niedokładności obróbki kształtującej, będą trudne do usunięcia w trakcie obróbki wykończeniowej i nawet niewielkie błędy będą doskonale widoczne na tle gładkich i refleksyjnych powierzchni - rys.1. Głównie z tego względu powierzchnie form wtryskowych (zwłaszcza do tworzyw sztucznych i gumy) matowane (poprzez zastosowanie obróbki elektroiskrowej lub strumieniowo ściernej). W przemyśle motoryzacyjnym matowanie form wtryskowych jest nadal bardzo powszechne. Wytworzenie dużych powierzchni (desek rozdzielczych, paneli drzwiowych, itp.) o niezmiennej równomiernej strukturze w różnych fragmentach widocznych dla użytkownika powierzchni nadal jest zadnieniem dość trudnym. Ponadto użytkownikowi sprzętu RTV, AGD, zabawek itp. chropowata - matowa powierzchnia wydaje się miła w dotyku, dając jednocześnie poczucie pewności w chwili uchwycenia w dłoń.

O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

XII Konferencja Naukowa

Technologia obróbki przez nagniatanie

-100-

O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA

NA CENTRACH OBRÓBKOWYCH

Daniel GROCHAŁA1, Wojciech KWACZYŃSKI1

1 dr inż. - Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie,

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Instytut Technologii Mechanicznej

STRESZCZENIE

W artykule zaprezentowano wstępne wyniki badań wpływu stosowanej strategii na topografię

powierzchni. Przedstawiono metodykę projektowania operacji technologicznych łączących

kształtujące frezowanie z wykończeniowym nagniataniem powierzchni przestrzennych złożonych.

Oprócz parametrów technologicznych obu obróbek bardzo ważna jest trajektoria narzędzia

frezującego i nagniatającego. Właśnie od trajektorii zależy Struktura Geometryczna Powierzchni

oraz jej tekstura. Aspekty te odgrywają ważną rolę w wytwarzaniu narzędzi do produkcji seryjnej

takich jak formy wtryskowe, matryce czy tłoczniki. Często SGP narzędzia zostaje odwzorowana

na powierzchni wytwarzanego wyrobu. Autorzy przedstawiają wyniki badań wpływu strategii na

topografię powierzchni przedmiotów wykonanych ze stali 42CrMo4 ulepszonych do twardości

~35HRC.

Słowa kluczowe: obróbka wieloosiowa, frezowanie, nagniatanie, topografia powierzchni

1. WPROWADZENIE

Stan SGP form wtryskowych, matryc i tłoczników zostaje odbity na powierzchni

przedmiotów takich jak wypraski, odlewy i odkuwki. Częstym problemem stawianym przed

technologiem jest osiągnięcie jednorodnej (izotropowej) SGP wszystkich fragmentów

powierzchni formujących wyrób. Zmiany krzywizn powierzchni (wklęsłe - wypukłe, ostre

krawędzie, załamania i przejścia) sprawiają trudności z utrzymaniem stałych warunków

skrawania. Często w takim miejscu prędkość skrawania vc zostaje spowolniona a posuw

narzędzia fr zmniejszony [7]. Otrzymanie żądanego stanu SGP jest tym trudniejsze im bardziej

gładka powierzchnia ma zostać wytworzona. Wszelkie niedokładności obróbki kształtującej,

będą trudne do usunięcia w trakcie obróbki wykończeniowej i nawet niewielkie błędy będą

doskonale widoczne na tle gładkich i refleksyjnych powierzchni - rys.1.

Głównie z tego względu powierzchnie form wtryskowych (zwłaszcza do tworzyw

sztucznych i gumy) są matowane (poprzez zastosowanie obróbki elektroiskrowej lub

strumieniowo ściernej). W przemyśle motoryzacyjnym matowanie form wtryskowych jest

nadal bardzo powszechne. Wytworzenie dużych powierzchni (desek rozdzielczych, paneli

drzwiowych, itp.) o niezmiennej równomiernej strukturze w różnych fragmentach widocznych

dla użytkownika powierzchni nadal jest zadnieniem dość trudnym. Ponadto użytkownikowi

sprzętu RTV, AGD, zabawek itp. chropowata - matowa powierzchnia wydaje się miła

w dotyku, dając jednocześnie poczucie pewności w chwili uchwycenia w dłoń.

Page 2: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-101-

Jednak w ostatnich latach trendy wzornictwa przemysłowego w różnych gałęziach

produkcji skierowano na wytwarzanie gładkich powierzchni o dużej refleksyjności. Z tego

względu produkcja form wtryskowych stała się

trudniejsza. Technolog projektujący operacje

frezowania wykończeniowego zmuszony jest do

stosowania technologicznych parametrów

obróbki dających mniejszą chropowatość przy

jednoczesnym stosowaniu w systemach CAM

trajektorii freza cechujących się równomiernym

obciążeniem krawędzi skrawającej.

Tak przygotowane powierzchnie podda-

wane są pracochłonnemu ręcznemu polerowaniu.

W główniej mierze od pracownika wykonującego

ręcznie zabieg polerowania formy wtryskowej,

jego doświadczenia i staranności zależy efekt

końcowy. Ręczna wykończeniowa obróbka form

wtryskowych przysporzyć może wielu

problemów z otrzymaniem izotropowości

i powtarzalności wszystkich obrabianych

fragmentów powierzchni.

Dobrą alternatywą dla ręcznej wykończeniowej obróbki powierzchni przestrzennych

złożonych wydaje się być nagniatanie. Obróbka znana od dawna i chętnie stosowana

w przypadku obróbki brył obrotowych. Nie jest jeszcze dość popularna jako zabieg obróbki

wykończeniowej po frezowaniu powierzchni przestrzennych złożonych - rys.2a. Jednak

w ostatnich latach można zauważyć zainteresowanie tą techniką obróbki [1÷9]. W połączeniu

z kształtującym frezowaniem możliwe są do otrzymania gładkie, bardzo refleksyjne

powierzchnie [1, 4÷6] - rys.2b.

Rys. 2. Powierzchnia formy wtryskowej, a) po frezowaniu kształtującym; b) po frezowaniu

kształtującym i wykończeniowym nagniataniu [2]

Natomiast nowoczesne nagniataki z mikrohydraulicznymi układami zasilane cieczą chłodząco

smarującą z wrzeciona obrabiarki [3] pozwalają na wyeliminowanie wad dotychczas

stosowanych narzędzi, tj. konieczność stosowania przewodów zasilających narzędzie cieczą

Rys. 1. Powierzchnia wypraski z ABS

z odbitymi śladami frezowania

w formie wtryskowej

Page 3: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-102-

hydrauliczną z zewnętrznych zasilaczy [1, 2, 5, 6, 9]

- rys. 3. Również dzięki nowym rozwiązaniom narzędzi do

nagniatania [3] proces obróbki może zostać całkowicie

zautomatyzowany i zintegrowany na jednej obrabiarce

wyposażonej w magazyn narzędzi. W takiej sytuacji czas

potrzebny na przezbrojenie obrabiarki CNC z frezowania na

nagniatanie zależny jest jedynie od czasu wymiany

narzędzia (tzw. czas od wióra - do wióra). Brak przewodów

hydraulicznych w przestrzeni roboczej maszyny ma jeszcze

jedną istotną zaletę. Bardzo szerokie stają się możliwości

programowania trajektorii narzędzia nagniatającego. Brak

przyłączy hydraulicznych i elastycznych przewodów

zasilających narzędzie znacznie ogranicza ryzyko związane

z możliwością wystąpienia kolizji.

2. BADANIE WPŁYWU RELACJI TRAJEKTORII FREZOWANIA I NAGNIATANIA

NA TOPOGRAFIĘ POWIERZCHNI

W ITM ZUT w Szczecinie przeprowadzono serię badań, których celem było określenie

wpływu wzajemnej trajektorii kształtującego frezowania i wykończeniowego nagniatania na

topografię powierzchni.

W celu uproszczenia warunków badań i zapewnienia powtarzalności uzyskanych

wyników powierzchnie przestrzenne zastąpiono płaszczyznami. Próbki o wymiarach

100x100x20mm ulepszono cieplnie do twardości 35±1HRC. Następnie powierzchnie badaną

poddano frezowaniu na centrum frezarskim DMG DMU-60 MONOBLOK. Głowicę torusową

ustawiono pod kątem 150 w stosunku do osi maszyn. Nagniatanie prowadzono na centrum

frezarskim MIKRON VCE 500. W badaniach stosowano wykonany w ITM ZUT nagniatak

hydrostatyczny z siłownikiem miechowym i z ceramiczną końcówką kulistą (ZrO2).

Do badań wytypowano trzy strategie - rys.4.

Rys. 4. Strategie nagniatani, a) ortogonalna - z jednym przejściem nagniatającym PR; b) podwójnie

ortogonalna z dwoma przejściami nagniatającymi PP, c) krzyżowo skośna z dwoma przejściami

nagniatającymi SK

Rys. 3. Pięcioosiowe nagniatanie

nagniatakiem hydrostatycznym na

centrum frezarskim DMG DMU-60

MONOBLOCK [2].

Page 4: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-103-

Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1.

Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów frezowania i nagniatania podczas badań wpływu

strategii na topografię powierzchni

Str

ateg

ia

Nazwa

param.

Prędkość

skrawania

Głębokość

warstwy

skrawanej

Posuw

na obrót

Posuw

poprzeczny

frezowania

(wierszowanie)

Posuw

poprzeczny

przy

nagniataniu

Prędkość

nagniatania

Siła

nagniatania

Średnica

kulki

nagniatającej

Symbol vc ap fr fwf fwn vb FN dk

Jedn. m/min mm mm/obr. mm mm mm/min N mm

PR 110 0.5 0.5 A=0.3 B=0.7 0.14 8000 500 10

PP 110 0.5 0.5 A=0.3 B=0.7 0.14 8000 500 10

SK 110 0.5 0.5 A=0.3 B=0.7 0.14 8000 500 10

Rys. 5. Profilometr AltiSurf A520 umożliwiający pomiary optyczne i stykowe

Pomiary topografii powierzchni prowadzono z wykorzystaniem multi-sensorycznej

maszyny do badań SGP AltiSurf A520. W badaniach wykorzystano konfokalny sensor

optyczny CL2 o zakresie pracy do 400 µm i rozdzielczości w osi Z wynoszącej 22 nm - rys.5.

Pomiary wykonano na polach o wymiarach 4x4 mm. Analizę zebranych danych

prowadzono z wykorzystaniem oprogramowania AltiMap PREMIUM 6.2. Opracowanie

topografii powierzchni przebiegało zgodnie z normą ISO/TS 25178. Do oceny stanu SGP

wykorzystano następujący zestaw parametrów SGP 3D:

średnią arytmetyczną wysokość powierzchni Sa,

𝑆𝑎 =1

𝐴∫ |𝑍(𝑥, 𝑦)|

𝐴𝑑𝑥𝑑𝑦 (1)

średnią kwadratową wysokość powierzchni Sq,

𝑆𝑞 = √1

𝐴∬ 𝑍2(𝑥, 𝑦)𝑑𝑥𝑑𝑦

𝐴 (2)

maksymalną wysokość powierzchni Sz,

𝑆𝑧 = 𝑍𝑚𝑎𝑥 − 𝑍𝑚𝑖𝑛 (3)

gdzie:

x, y - współrzędne punktów skanowanej powierzchni,

A - pole powierzchni skanowanej próbki,

Page 5: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-104-

Z - współrzędna wysokościowa zarejestrowanego punktu powierzchni,

Zmax - najwyższa współrzędna zarejestrowanego wzniesienia powierzchni,

Zmin - najniższa współrzędna zarejestrowanej doliny powierzchni.

Wartości parametrów SGP 3D otrzymane w trakcie badań prezentowane są w tab. 2.

Tabela 2. Wartości parametrów SGP 3D otrzymane podczas badania strategii dla fwn=0.14mm i siły

nagniatania FN=500N

Strategia / parametr SGP 3D

Wierszowanie przy frezowaniu

fwf=0.3 (A) fwf=0.7 (B)

PR PP SK PR PP SK

Sa 0,435 0,404 0,399 0,779 0,453 0,384

Sq 0,574 0,512 0,5 0,897 0,568 0,483

Sz 10,1 7,93 9,5 8,28 10,1 5,57

Powierzchnie otrzymane po frezowaniu z fwf=0.3mm (A) i nagniataniu przedstawiono na

rys. 6. Natomiast na rysunku 7 przestawiono powierzchnię frezowaną z fwf=0.7mm. W każdej

strategii stosowano nagniatanie z posuwem poprzecznym fwn=0.14mm.

Rys. 6. Powierzchnie frezowane z fwf=0.3mm, nagniatane siłą FN=500N i posuwem poprzecznym

fwn=0.14mm przy strategii: a) ortogonalnej - z jednym przejściem nagniatającym PR;

b) podwójnie ortogonalnej z dwoma przejściami nagniatającymi PP, c) krzyżowo skośnej

z dwoma przejściami nagniatającymi SK

Rys. 7. Powierzchnie frezowane z fwf=0.7mm, nagniatane siłą FN=500N i posuwem poprzecznym

fwn=0.14mm przy strategii: a) ortogonalnej - z jednym przejściem nagniatającym PR;

b) podwójnie ortogonalnej z dwoma przejściami nagniatającymi PP, c) krzyżowo skośnej

z dwoma przejściami nagniatającymi SK

Page 6: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-105-

3. PROGRAMOWANIE FREZOWANIA I NAGNIATANIA

Z badań wstępnych nad wpływem strategii frezowania i nagniatania widoczny jest istotny

wpływ zastosowanej trajektorii narzędzia na końcową SGP. Pod tym względem w obu

przypadkach najlepszą okazała się strategia z dwoma przejściami nagniatania krzyżowo -

skośnego. Wpływ strategii jest tym bardziej widoczny im większe nierówności po frezowaniu

poddano nagniataniu.

Z badań [1], wiadomo że możliwe w pewnym zakresie parametrów frezowania jest

otrzymanie porównywalnych SGP po wykończeniowym nagniataniu. Warunkiem jest użycie

odpowiedniego zestawu technologicznych parametrów nagniatania - zwłaszcza siły. Dlatego

wydaje się celowe stosowanie dużych wartości wierszowania przy frezowaniu w celu uzyskania

wysokiej wydajności, warunkiem koniecznym również staje się stosowanie strategii krzyżowo

- skośnej z dwoma przejściami nagniatającymi.

Strategia przy projektowaniu wieloosiowej obróbki w każdym z przypadków

(frezowanie, nagniatanie) obejmować będzie dwa składniki. Pierwszym składnikiem będzie

określenie technologicznych parametrów obróbki, decydujących o przebiegu procesu

skrawania lub nagniatania. Drugim składnikiem jest składnik określający parametry

geometryczne takie jak: kompleksowa trajektoria ruchu narzędzia (rys. 8) z uwzględnieniem

chwilowej jego orientacji względem przedmiotu obrabianego [4].

Rys. 8. Podstawowe elementy trajektorii narzędzia skrawającego lub nagniatającego i ich usytuowanie

na ścieżce narzędzia [4]

Utworzenie geometrycznego składnika strategii obróbkowej (frezowanie - nagniatanie)

na obrabiarkę wieloosiową każdorazowo składać się będzie z następujących czynności - rys. 9:

a) zdefiniowania położenia przedmiotu względem zerowej bazy obrabiarki (rys. 9a),

b) zdefiniowania wysięgu narzędzi (rys. 9b),

c) wygenerowania trajektorii ruchu narzędzi (rys. 9c),

d) ustalenia koniecznego sterowania położeniem osi narzędzi (rys. 9d),

e) przeprowadzenia kontroli kolizji (rys. 9e).

Odcinki ścieżki narzędzia:

1–2 – najazd

2–3 – wejście

3–4 – przejście (pierwsze)

4–5 – łączenie (pierwsze)

6–7 – przerwa

8–9 – wyjście

9–10 – odjazd

3–8 – warstwa przejść (jeden poziom

skrawania)

1–10 – kompletna ścieżka narzędzia

Page 7: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-106-

Rys. 9. Kolejność czynności przy tworzeniu wieloosiowej strategii obróbki (opis w tekście) [10]

Na proces planowania trajektorii narzędzi w łączonych zabiegach kształtującego

frezowania i wykończeniowego nagniatania bezpośredni wpływ mają czynniki technologiczne

takie jak:

a) orientacja przedmiotu obrabianego w przestrzeni obróbki,

b) sposób dekompozycji przedmiotu obrabianego na struktury elementarne (podział na

regiony, ułatwiający proces planowania i realizacji obróbki),

c) całościowa konfiguracja procesu obróbki (możliwości technologiczne elementów

układu OUPN).

Ponadto należy zwrócić uwagę, iż przy generowaniu trajektorii ruchu narzędzia

nagniatającego należy mieć na uwadze wcześniej wygenerowaną trajektorię ruchu narzędzia

skrawającego. Nagniatanie jest bezubytkową obróbką wykończeniową, której efekt w dużej

mierze zależy od stanu SGP po frezowaniu. Programując trajektorię nagniataka dochodzi

jeszcze jeden ważny czynnik, mianowicie „narzucona” orientacja krzyżowo - skośna strategii

nagniatania do śladów pozostawionych przez frez.

„Narzucona” krzyżowo – skośna orientacja kolejnego narzędzia znacznie ogranicza

wybór możliwych strategii obróbkowych zawężając w rzeczywistości do jedynego możliwego

rozwiązania. Strategii liniowej rys. 10.

Page 8: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-107-

Rys. 10. Sposób definiowania kierunku orientacji przejść liniowych dla części 3D obrabianych

w płaszczyźnie XY z uwzględnieniem osi Z

Każdorazowo postulat ten należy mieć na uwadze już na etapie generowania trajektorii

freza. Dobrze byłoby, gdyby oprogramowanie CAM, umożliwiało synergiczne projektowanie

trajektorii dwóch zabiegów w ramach jednej operacji (frezowanie + nagniatanie). Z góry

podpowiadając wszystkie postulaty. Jednakże komputerowe wspomaganie nagniatania

najczęściej odbywa się z wykorzystaniem frezarskich modułów oprogramowania CAM, i to na

technologu spoczywa odpowiedzialność za zrealizowanie wszystkich postulatów prawidłowej

obróbki.

Planując, bądź tylko wybierając strategię obróbkową, powinno się dążyć do otrzymania

jak najefektywniejszej trajektorii narzędzia dla wybranych (założonych) warunków operacji.

Generalną różnicą w stosunku do frezowania jest znaczna gęstość ścieżki nagniatającej,

która odpowiada ścieżce stosowanej przy bardzo dokładnym frezowaniu wykończeniowym.

Ponadto najlepiej by było zastosować jedno wejście nagniataka, nieprzerwaną obróbkę i jedno

wyjście narzędzia. Również na tym aspekcie technolog musi skupić uwagę podczas

przygotowania programu sterującego.

Jedynym udogodnieniem w programowaniu nagniatania, w ostatnim czasie wydaje się

być możliwość śledzenia kolizji przy nagniataniu. Warunkiem koniecznym w tym przypadku

jest stosowanie narzędzi, takich jak nagniataki mikrohydrauliczne [3], które nie wprowadzają

dodatkowych elementów w przestrzeń roboczą. W takiej sytuacji śledzenie kolizji w frezarskim

module CAM odbywać się może podobnie jak ma to miejsce podczas programowania

zabiegów frezarskich. Charakterystycznym punktem narzędzia jest „wierzchołek” elementu

nagniatającego. Jego położenie można śledzić podobnie jak położenie wierzchołka freza

kulistego czy głowicy torusowej.

Page 9: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-108-

Rysunek 11 przedstawia przykładowe okno planowania obróbki wieloosiowej, sposobem

gwarantującym uzyskanie trajektorii narzędzia prostopadłą do krzywej definiującej. Jest to

okno oprogramowania SolidCAM współpracującego z oprogramowaniem CAD SolidWorks.

W lewym polu okna przedstawione jest drzewo planowanej operacji technologicznej, na którym

została oznaczona pozycja: kontrola podcięć. Prawidłowa definicja tej opcji (gałęzi) pozwala

uniknąć możliwych kolizji, a w przypadku ich wystąpienia, pozwala określić reakcję na ich

występowanie, co wpłynie oczywiście na charakter uzyskanej trajektorii narzędzia.

Użytkownik wybiera elementy wchodzące w skład ustawionego na obrabiarce narzędzia które

mają zostać sprawdzone pod kątem ich kolizyjności z pozostałymi elementami układu OUPN.

Użytkownik w kolejnym kroku określa sposób reakcji na zaistniałą kolizję, definiuje ją poprzez

wybór tzw. strategii (np. decyduje czy pominąć te regiony przy generowaniu trajektorii, czy np.

próbować manipulować orientacją osi narzędzia, by jednak ten regiony obrobić).

Rys. 11. Definiowanie kontroli kolizji (podcięć) w systemie SolidCAM.

4. PODSUMOWANIE I WNIOSKI

Nowoczesne nagniataki z mikrohydrauliką pozwolą technologowi znacznie uprościć

programowanie ścieżki narzędzia nagniatającego. Pozwolą również na koncentrację

technologiczną, praktycznie eliminując czas potrzebny na przezbrojenie. Jednak w systemach

CAM wciąż brak jest modułów do nagniatania, podpowiadających technologowi jakie

postulaty należy spełnić aby prawidłowo zrealizować obróbkę - rys. 12.

Page 10: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-109-

Rys. 12. Ścieżka narzędzi do obróbki powierzchni przestrzennych złożonych uwzględniająca postulaty

prawidłowego frezowania i nagniatania

Przeprowadzone badania są badaniami wstępnymi, w których zastosowano szereg

uproszczeń jednak pozwalają na sformułowanie następujących wniosków:

Technolog projektując ścieżkę narzędzia na pierwszy wybór powinien dobrać strategię

obróbki krzyżowo - skośną.

Przy obróbce różnice parametrów Sa i Sq na skutek zastosowanej strategii nagniatania

mogą sięgać do 10% przy obróbce powierzchni frezowanych z małą wartością

wierszowania fwf (tj. 0.3mm) i nawet do około 50% przy obróbce powierzchni

frezowanych z dużymi wartościami wierszowania fwf (tj. 0.7mm).

Używanie stereometrycznych parametrów SGP w badaniach nad wpływem strategii

frezowania i nagniatania jest bardzo wygodne. Możliwe staje się ilościowe porównanie

wartości wyznaczanych parametrów dla różnych przypadków obróbki. W ten sposób

w sposób ilościowo zostają jednocześnie ujęte wysokościowe współrzędne punktów

powierzchni oraz jej tekstura.

Nowoczesne techniki oceny topografii powierzchni pozwalają na ocenę jej

izotropowości. Wydaje się za celowe podjęcie prac, które ujęły by wpływ

technologicznych parametrów obróbki i strategii na izotropowość powierzchni.

Niezbędne wydaje się podjęcie dalszych prac w celu poznania dokładnego wpływu

stosowanych technologicznych parametrów obróbki, jak również samej strategii na

wartości stereometrycznych parametrów SGP.

Page 11: O PROBLEMACH WIELOOSIOWEGO NAGNIATANIA …...-103- Pozostałe użyte technologiczne parametry obróbki prezentowane są w tab. 1. Tabela 1. Zestawienie technologicznych parametrów

-110-

LITERATURA

[1] Grochała D.: „Nagniatanie narzędziami hyrostatycznymi powierzchni przestrzennych

złożonych na frezarkach CNC”. Rozprawa doktorska ITM ZUT w Szczecinie 2012.

http://zbc.ksiaznica.szczecin.pl/Content/24025/Praca+dokt+D.+Grocha%C5%82a.pdf

[2] Grochała D., Sosnowski M.: „Problemy technologii nagniatania powierzchni

przestrzennych złożonych na centrach obróbkowych”. Miesięcznik naukowo – techniczny

MECHANIK 1/2011 s.14-18.

[3] Gubała R., Grochała D., Olszak W.: „Mikrohydrauliczne narzędzie do nagniatania

złożonych powierzchni przestrzennych” Miesięcznik naukowo – techniczny MECHANIK

1/2014 s.22-23.

[4] Kwaczyński W., Chmielewski K., Grochała D.: „Programowanie frezowania i nagniatania

złożonych powierzchni przestrzennych na centrach frezarskich ze sterowaniem

wieloosiowym”. Współczesne problemy technologii obróbki przez nagniatanie Tom III –

Monografia pod red. prof.W. Przybylskiego – Politechnika Gdańska – Wydział

Mechaniczny – Gdańsk 2011 - ISBN 978838857957-8, s. 179-191.

[5] Lopez de Lacalle L.N., Lamikiz A., Munoa J., Sanchez J.A.: „Quality improvement of ball-

end milled sculptured surfaces by ball burnishing”. International Journal of Machine Tools

& Manufacture 2005r., nr 45, s.1659-1668.

[6] Lopez de Lacalle L.N., Lamikiz A., Sanchez J.A., Arana J.L.: „The effect of ballburnishing

on heat-treated steel and inconel 718 milled surfaces”. International Journal of Advanced

Manufacturing Technology 2007r., nr 32, s.958-968.

[7] W. Olszak, J. Mackiewicz, D. Grochała, W. Kwaczyński „Nagniatanie jako zabieg

wykończeniowy po frezowaniu złożonych powierzchni przestrzennych na frezarkach

CNC” – opublikowano w materiałach V Jubileuszowej Konferencji Naukowo Technicznej

z cyklu: „ Projektowanie Procesów Technologicznych”. Poznań 2006 ISBN 978-83-

903808-7-2 s.300÷310.

[8] Polowski W., Czechowski K., Toboła D., Rusek P., Kalisz J., Janczewski Ł.: „Wybrane

aspekty obróbki wiórowej jako obróbki poprzedzającej nagniatanie” Monografia VI

Szkoły Obróbki Skrawaniem - Obróbka Skrawaniem Efektywne Wytwarzanie, Wrocław

2012 ISBN978-83-91-917677-7-1, s.503-512.

[9] Rodríguez A., López de Lacalle L.N., Celaya A., Lamikiz A., Albizuri J. : „Surface

improvement of shafts by the deep ball-burnishing technique”. Surface & Coatings

Technology 2012r., nr 206, s.2817–2824.

[10] Podręcznik użytkownika oprogramowania SolidCAM Simultaneous 5 Axis Machining.

THE PROBLEMS IN MULTIAXIAL BURNISHING ON MACHINING CENTRES

SUMMARY

The paper will present design methodology combining technological operations of milling

shaping finishing burnishing the surface spatial complex. In addition to the technological

parameters of both treatments is very important trajectory programming milling and burnishing

tool. Then the trajectory depends on the state of Geometric Structures Surface and its texture.

These aspects are important in the production of production tools, such as casting molds or dies.

Where SGP tool is mapped on the surface of an article of manufacture. The appropriate

combination of strategies and technological parameters of processing can achieve so. synergies

exhibiting isotropic receiving surface with low roughness.