ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ & ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Διευθυντής Καθ. Γ. Χρυσολούρης

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ & ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Διευθυντής Καθ. Γ. Χρυσολούρης"

Αελλα Βουγιουκλάκης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ & ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ & ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Διευθυντής Καθ. Γ. Χρυσολούρης «ΟΡΘΟΓΩΝΙΚΗ ΚΟΠΗ & ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΚΟΠΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ» ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΑ ΠΛΑΙΣΙΑ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΜΗΧΑΝΟΥΡΓΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Ι» ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΈΤΟΣ

2 ΘΕΜΑ Α Για την μελέτη του μηχανισμού της κοπής μεταχειριζόμαστε χάριν απλότητας την λεγόμενη ορθογωνική κοπή. Κατά την ορθογωνική κοπή το κοπτικό εργαλείο έχει την μορφή σφήνας, η κόψη του είναι ευθεία, έχει πλάτος μεγαλύτερο από το πλάτος του κομματιού και είναι κάθετη προς την διεύθυνση κοπής, ώστε η σχηματιζόμενη μετά την κοπή επιφάνεια του τεμαχίου να προκύψει επίπεδη και παράλληλη προς δεδομένο επίπεδο αναφοράς (σχήμα 1). Σχήμα 1: Ορθογωνική και λοξή κοπή Σχήμα 2: Χαρακτηριστικές γωνίες, επιφάνειες και μεγέθη κατά την ορθογωνική κοπή Οι τρεις βασικές παραδοχές που χρησιμοποιούνται για την επίλυση του μοντέλου ορθογωνικής κοπής συνοψίζονται σε: Η περιοχή διάτμησης του υλικού μπορεί να θεωρηθεί σαν ένα επίπεδο το οποίο ονομάζεται «επίπεδο διάτμησης» Το απόβλητο συμπεριφέρεται σαν ένα στιβαρό σώμα και βρίσκεται σε ισορροπία εξαιτίας της δράσης των δυνάμεων που μεταφέρονται από το εργαλείο προς το απόβλητο και αυτών που μεταφέρονται στο απόβλητο μέσω του επιπέδου διάτμησης Η γωνία διάτμησης θα πρέπει να πάρει μία τιμή ούτως ώστε να ελαχιστοποιηθεί το έργο κοπής. Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής & Αυτοματισμού - 1 -

3 Η θεωρία της μοντελοποίησης της ορθογωνικής κοπής παρουσιάζεται στο φυλλάδιο «Ορθογωνική κοπή Σημειώσεις». Η γεωμετρία των κοπτικών εργαλείων παρουσιάζεται στο αντίστοιχο φυλλάδιο. ιστοσελίδα: Ζητούμενα Άσκηση 1η Άσκηση 2 η Και τα δύο φυλλάδια μπορείτε να τα «κατεβάσετε» από την x + z μ Ν k I Όπου x και z είναι το τελευταίο και το προτελευταίο ψηφίο του Α.Μ., αντίστοιχα Πίνακας 1: Δεδομένα άσκησης α. Η γωνία ελευθερίας ενός κοπτικού εργαλείου είναι ίση με k ενώ η γωνία σφήνας είναι ίση με i. Να υπολογισθεί η γωνία απόβλητου α. β. Με γνωστή την γωνία απόβλητου α από το προηγούμενο ερώτημα και με συντελεστή τριβής μ. Για την περίπτωση ορθογωνικής κοπής να υπολογισθεί η ποσοστιαία μείωση του πάχους του απόβλητου όταν ο συντελεστής τριβής διπλασιαστεί. Βοήθεια: Θα πρέπει να υπολογισθεί η γωνία διάτμησης πρώτα. Κατά την ορθογωνική κοπή, κάθετη συνιστώσα της δύναμης στο πρόσωπο του εργαλείου είναι ίση με Ν ενώ η συνιστώσα της τριβής είναι ίση με F = 2 Ν. Η γωνία Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής & Αυτοματισμού - 2 -

4 απόβλητου είναι ίση με 2 α. Να υπολογισθούν η δύναμη κοπής F c και η δύναμη ώσης F t. Βοήθεια: Θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε τις γεωμετρικές σχέσεις που προκύπτουν από την ισορροπία δυνάμεων. Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής & Αυτοματισμού - 3 -

5 ΘΕΜΑ Β Οι δυνάμεις κοπής μπορούν να υπολογισθούν και εμπειρικά κάνοντας χρήση της μεθοδολογίας που ανέπτυξε ο Kienzle. Ο Kienzle θεώρησε ότι θα πρέπει να υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ του πάχους του απόβλητου, του μήκους του και της δύναμης κοπής. Εισήγαγε για τον λόγο αυτό μία παράμετρο k και θεώρησε την παρακάτω σχέση μεταξύ δύναμης κοπής και των χαρακτηριστικών διαστάσεων του απόβλητου. F= k bh (1) όπου: F η δύναμη κοπής, b το μήκος του απόβλητου και h το πάχος του (σχήμα 3). Σχήμα 3: Χαρακτηριστικές διαστάσεις απόβλητου Μετά από εκτενή πειράματα και έλεγχο των αποτελεσμάτων, βρέθηκε ότι ο συντελεστής k συνδέεται με το πάχος του απόβλητου λογαριθμικά σύμφωνα με την παρακάτω γραφική παράσταση. Σχήμα 4: Λογαριθμική σχέση παραμέτρου k και πάχους απόβλητου Η τιμή αναφοράς k 1.1 καθώς και η κλήση της παραπάνω καμπύλης προσδιορίστηκε πειραματικά για μια σειρά από διαφορετικά υλικά (δες παράρτημα). Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής & Αυτοματισμού - 4 -

6 Ο συντελεστής k λοιπόν υπολογίζεται από την σχέση (σε kp/mm 2 ): k k = h 1.1 m (2) Άλλες χρήσιμες σχέσεις που προκύπτουν από την γεωμετρία του απόβλητου είναι: h= in χ το πάχος του απόβλητου b= a/ in χ το μήκος του απόβλητου χ = 90 γ όπου: α γ η πρόωση του κοπτικού εργαλείου το βάθος κοπής η γωνία απόβλητου Ζητούμενα: Έστω ότι τορνίρουμε κύλινδρο από υλικό Α με βάθος κοπής α, γωνία απόβλητου γ και πρόωση. Να υπολογισθεί η δύναμη κοπής με την χρήση της μεθόδου Kienzle. Δεδομένα: Υλικό Α Βάθος κοπής α (mm) Γωνία αποβλήτου γ Πρόωση (mm) Για x = 0 & 5 A = St34 Για x= 1 & 6 A = St.50 Για x = 2 & 7 Α = St.60 Για x = 3 & 8 A = St.70 Για χ = 4 & 9 Α = C (0.1 z) 15 + (0.1 x) (0.1 z) 5 (0.1 x) + (0.1 z) Όπου x και z είναι το τελευταίο και το προτελευταίο ψηφίο του Α.Μ., αντίστοιχα Πίνακας 2: Δεδομένα άσκησης Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής & Αυτοματισμού - 5 -

7 Παράρτημα Πίνακας 3: Πειραματικές τιμές για διάφορα υλικά για την μεθοδολογία Kienzle Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής & Αυτοματισμού - 6 -

Σχετικά έγγραφα

Μηχανουργική Τεχνολογία & Εργαστήριο I

Μηχανουργική Τεχνολογία & Εργαστήριο I Orthogonal Cutting - Ορθογωνική Kοπή Καθηγητής Χρυσολούρης Γεώργιος Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ & ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ