Przegląd Mechaniczny 12/2014
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE MEP – zat´pianie ostrych kraw´dzi przy produkcji lotniczej Producenci przy obróbce elementów wykorzystujà operacje toczenia, frezowania i wiercenia. Jednak te procesy mogà prowadziç do powstawania zadziorów i niepo˝àdanych ostrych kraw´dzi na brzegach elementów. Kraw´dzie te mogà powodowaç od∏amywanie materia∏u podczas u˝ytkowania cz´Êci i ich os∏abienie, a tak˝e stanowiç zagro˝enie dla operatorów. Ze wzgl´du na te negatywne aspekty wielu u˝ytkowników koƒcowych uznaje zadziory i bardzo ostre kraw´dzie za powód do odrzucenia cz´Êci dostarczanych przez dostawców. Tradycyjnie producenci usuwajà zadziory i ostre kraw´dzie przy u˝yciu szlifierek r´cznych i innych procesów manualnych. Metody takie sà powolne i wymagajà wyj´cia cz´Êci z obrabiarki i ponownego jej monta˝u po st´pieniu ostrych kraw´dzi lub fazowaniu. Operacje te, nawet w przypadku wykonywania przez wyszkolonych pracowników, nie zapewniajà wystarczajàcej spójnoÊci pomi´dzy cz´Êciami. Wydajnà alternatywà dla r´cznego st´piania ostrych kraw´dzi jest mechaniczne profilowanie kraw´dzi (MEP – Mechanical Edge Profiling). W procesie MEP nieakceptowalne kraw´dzie eliminuje si´ za pomocà specjalnego narz´dzia i obrabiarek stosowanych do obróbki elementów. MEP oferuje liczne korzyÊci. Umo˝liwia dok∏adne zdefiniowanie ostatecznego kszta∏tu kraw´dzi i zaprogramowanie go w systemie CAM obrabiarki, co zapewnia maksymalnà powtarzalnoÊç. Redukuje ∏àczny czas produkcji, poniewa˝ eliminuje koniecznoÊç wyjmowania i ponownego mocowania cz´Êci w obrabiarce, jak równie˝ niespójnoÊci monta˝u i konfiguracji. W zwiàzku z tym, obecnie producenci narz´dzi skrawajàcych tworzà nowe, wydajne narz´dzia podnoszàce korzyÊci procesu MEP. Podstawowi kandydaci do procesu MEP Zwa˝ywszy na rosnàce, rygorystyczne wymagania przemys∏u lotniczego dotyczàce spójnoÊci i dok∏adnoÊci cz´Êci, do stosowania procesów MEP idealnie nadajà si´ elementy samolotów odrzutowych. Na przyk∏ad, elementy lotniczych silników turbinowych sà dzielone ogólnie na obrotowe i nieobrotowe. Procesy MEP nieobrotowych elementów silników, takich jak b´bny i obudowy, obejmujà zazwyczaj standardowe fazowanie i obróbk´ kraw´dzi przy u˝yciu narz´dzi stosowanych do obróbki cz´Êci. W przypadku najwa˝niejszych elementów obrotowych, takich jak wentylator i tarcze spr´˝arek, klienci stosujà znacznie wy˝sze standardy i wymagajà ca∏kowitej eliminacji niedoskona∏oÊci powierzchni. Powierzchnie przechodzà zazwyczaj proces testowania i certyfikacji w laboratoriach. Producenci narz´dzi stworzyli specjalistyczne narz´dzia MEP do usuwania zadziorów z tego typu elementów, cechujàce si´ wysokà dok∏adnoÊcià, pe∏nà powtarzalnoÊcià i mo˝liwoÊciami dostosowania. Rozwój narz´dzi MEP Standardowe narz´dzia do usuwania zadziorów i profilowania, np. stosowane dla elementów nieobrotowych, obejmujà powlekane, fazujàce frezy walcowo-czo∏owe z w´glików spiekanych o kraw´dziach skrawajàcych 45° i 60°, jak równie˝ narz´dzia wykorzystujàce p∏ytki wymienne do zapewnienia fazowania pod kàtem 45° i 60°. Standardowe narz´dzia do usuwania zadziorów i profilowania wykonane z w´glików spiekanych, takie jak wyprodukowane przez firm´ Seco, sà stosowane do elementów nieobrotowych i cz´sto cechujà si´ kraw´dziami skrawajàcymi 45° i 60° W przypadku najwa˝niejszych zastosowaƒ, producenci narz´dzi oferujà narz´dzia przeznaczone specjalnie do profilowania kraw´dzi i usuwania zadziorów na wlocie i wylocie otworów. Niektóre narz´dzia ∏àczà te mo˝liwoÊci i mogà usuwaç zadziory z obu kraƒców. Te niestandardowe narz´dzia cz´sto cechujà si´ z∏o˝onymi geometriami skrawania. Najbardziej zaawansowane majà kraw´dzie, które wytwarzajà fazy o kraw´dzi promieniowej, z kàtami przystawienia, które zapobiegajà tworzeniu zadziorów wtórnych. Producenci narz´dzi, tacy jak firma Seco, tworzà specjalne narz´dzia do profilowania kraw´dzi i usuwania zadziorów na wlotach lub wylotach otworów w najwa˝niejszych komponentach Tworzenie wyspecjalizowanych narz´dzi wykracza poza same kraw´dzie skrawajàce. W przypadku profilowania zadziorów i kraw´dzi na wejÊciu otworu lub te˝ powierzchni górnej elementu, badania pokazujà, ˝e po∏àczenie prawego ostrza z prawà spiralà cechuje si´ najwy˝szà wydajnoÊcià, poniewa˝ umo˝liwia usuwanie skrawanego materia∏u z cz´Êci. Z drugiej strony, w przypadku zadziorów na wyjÊciu na dolnej powierzchni cz´Êci najlepiej sprawdza si´ prawe ostrze ze spiralà lewoskr´tnà, równie˝ dlatego, ˝e taka konfiguracja odprowadza wióry z dala od elementu. Analizy innych zastosowaƒ pokazujà, ˝e narz´dzia MEP zaprojektowane do usuwania zadziorów z powierzchni górnych lub wejÊcia otworu charakteryzujà si´ wy˝szà trwa- ∏oÊcià ni˝ narz´dzia do usuwania zadziorów z powierzchni dolnych lub 12 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 12/2014
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE wyjÊç otworów. Wynika to z faktu, ˝e narz´dzia do usuwania zadziorów zaprojektowane do si´gania przez cz´Êç do wylotu otworu sà z za- ∏o˝enia d∏u˝sze i cieƒsze ni˝ narz´dzia stworzone z myÊlà o pracy tylko z jednej strony otworu. D∏u˝sze narz´dzia o mniejszej Êrednicy sà bardziej podatne na niestabilnoÊç i wibracj´, co mo˝e prowadziç do kruszenia lub ∏amania narz´dzi w´glikowych. W wyniku tego wi´kszoÊç warsztatów decyduje si´ na zastosowanie osobnych narz´dzi do usuwania zadziorów z poszczególnych stron otworów, zamiast jednego narz´dzia do obu tych celów. D∏u˝sze narz´dzia o mniejszej Êrednicy wymagajà tak˝e wi´kszej uwagi przy wyborze parametrów skrawania. Krótkie, mocne narz´dzie mo˝e pracowaç z wy˝szà pr´dkoÊcià bez wibracji i innych problemów. Ró˝nice powoduje te˝ geometria i charakterystyka cz´Êci. W przypadku stabilnych warunków skrawania oraz p∏ynnych, nieprzerwanych ruchów mo˝na stosowaç bardziej agresywne parametry skrawania. Z drugiej strony, elementy cz´Êci takie, jak otwory dost´powe, które przerywajà Êcie˝ki skrawania MEP, wymagajà zastosowania bardziej zachowawczych parametrów, które minimalizujà zu˝ycie narz´dzia i zapobiegajà przedwczesnym awariom. W ramach nieustajàcego udoskonalania narz´dzi MEP tworzone sà narz´dzia, które jednoczeÊnie obrabiajà cz´Êç i usuwajà z niej zadziory. Na przyk∏ad, kraw´dê skrawajàca MEP mo˝e znajdowaç si´ na szczycie frezu walcowo-czo∏owego, co pozwala na równoczesnà obróbk´ Êrednicy otworu i usuwanie zadziorów z jego kraw´dzi wejÊciowych. Wyzwania zwiàzane z materia∏ami Wiele materia∏ów stosowanych w przemyÊle lotniczym stawia dodatkowe wymagania dotyczàce usuwania zadziorów i fazowania ostrych kraw´dzi ze wzgl´du na charakterystyk´ obróbki. Na przyk∏ad, stopy niklowe stosowane w elementach silników cechujà si´ ciàgliwoÊcià i s∏abà przewodnoÊcià cieplnà. W zwiàzku z tym ciep∏o wytwarzane w procesach skrawania jest absorbowane przez narz´dzie skrawajàce, obni˝ajàc jego trwa∏oÊç. W zwiàzku z tym podczas definiowania metalurgii i geometrii narz´dzia producenci narz´dzi dà˝à do równowagi mi´dzy ostroÊcià i wytrzyma∏oÊcià kraw´dzi. Pod∏o˝e z twardych w´glików mo˝e cechowaç si´ dobrà odpornoÊcià na zu˝ycie termiczne i Êcieranie, ale brak mu odpornoÊci na uderzenia, cechujàcej pod∏o˝e z dodatkiem kobaltu lub innego materia∏u stopowego, który podnosi jego ciàgliwoÊç. Podobnie, niezwykle ostra kraw´dê skrawajàca mo˝e byç podatna na od∏amywanie znacznie bardziej ni˝ elementy o kraw´dziach zaokràglonych. Producenci narz´dzi regulujà tak˝e kàty natarcia i linii Êrubowej oraz pow∏oki narz´dzi w celu uzyskania najlepszych rezultatów w obróbce okreÊlonych materia∏ów. WielkoÊç narz´dzia W przypadku obróbki du˝ych otworów i kraw´dzi producenci narz´dzi mogà projektowaç narz´dzia o dowolnej wielkoÊci, dla których dostawcy mogà zapewniç pó∏wyrób o odpowiedniej wielkoÊci. Istniejà jednak ograniczenia dotyczàce mniejszych elementów. Obecnie najmniejszy promieƒ obróbki wynosi 0,2 mm z proporcjonalnie mniejszymi poczàtkowymi i koƒcowymi kàtami przystawienia. Niestandardowe narz´dzia MEP cechujà si´ konkretnymi promieniami, fazami, kàtami i kombinacjami tych cech. Narz´dzia te majà zazwyczaj kszta∏t walcowo-czo∏owy. Jednak˝e dost´pne sà tak˝e narz´dzia z pe∏nym promieniem i kuliste, umo˝liwiajàce profilowanie elementów, których kontury ograniczajà zastosowanie narz´dzi MEP o walcowo- -czo∏owych kszta∏tach. W przypadku monta˝u w obrabiarce pi´cioosiowej narz´dzia te umo˝liwiajà skanowanie kompleksowych profili cz´Êci i tworzenie promieni na d∏ugich, konturowanych kraw´dziach. Procesy MEP w praktyce W celu osiàgni´cia maksymalnej dok∏adnoÊci i spójnoÊci oraz ograniczenia czasu poÊwi´canego na przenoszenie cz´Êci mi´dzy obrabiarkami, producenci wykonujà zazwyczaj procesy MEP w ramach w∏aÊciwej operacji obróbki cz´Êci. Usuwanie zadziorów nast´puje zazwyczaj po zakoƒczeniu wszystkich operacji obróbki. Program CAM programuje narz´dzia MEP na usuni´cie zadziorów ze wszystkich otworów oraz za∏amanie ostrych kraw´dzi. Niektóre narz´dzia MEP umo˝liwiajà usuwanie zadziorów z szerokiej gamy otworów, a cz´Êç narz´dzi profilujàcych mo˝na stosowaç w trzech lub czterech ró˝nych lokalizacjach i miejscach, takich jak dolna cz´Êç otworu oraz dolna kraw´dê konturu muszelkowego. W celu zapewnienia, ˝e profilowanie kraw´dzi zachodzi w odpowiednim miejscu i we w∏aÊciwym stopniu, przed rozpocz´ciem operacji MEP nale˝y zdefiniowaç lub zmierzyç otwór lub element. W przypadku bardzo niewielkich tolerancji cz´Êci lokalizacja cz´Êci jest dobrze zdefiniowana, co mo˝e eliminowaç koniecznoÊç prowadzenia pomiarów w trakcie procesów. Jednak˝e w przypadku szerokich tolerancji konieczne jest przeprowadzenie pomiarów po obróbce wst´pnej w celu okreÊlenia po∏o˝enia kraw´dzi lub fragmentu wymagajàcego profilowania. Dodatkowo konieczne jest przeprowadzenie pomiaru i zlokalizowanie samego narz´dzia w celu zapewnienia poprawnego profilowania cz´Êci. Narz´dzia cechujà si´ ma∏ymi promieniami (praktycznie niemierzalnymi), w zwiàzku z czym d∏ugoÊç narz´dzia jest definiowana w programie CAM. Operator mo˝e potwierdziç d∏ugoÊç narz´dzia poza obrabiarkà przy u˝yciu presettera lub na obrabiarce przy u˝yciu sondy laserowej lub dotykowej. Pr´dkoÊç posuwu jest obliczana wzgl´dem zmierzonych wymiarów elementów cz´Êci i narz´dzia. Najbardziej zaawansowane, niestandardowe narz´dzia do usuwania zadziorów sà mierzone ca∏kowicie przez producentów z tolerancjà do 40 mikronów na ca∏ym profilu, z uwzgl´dnieniem bicia. Operacje st´piania ostrych kraw´dzi i fazowania nale˝y traktowaç jako etap wykaƒczajàcy, skoncentrowany na zapewnieniu jakoÊci. WydajnoÊç jest zawsze wa˝na, ale zw∏aszcza w przypadku elementów dla przemys∏u lotniczego wartych setki tysi´cy euro, koncentracja na wydajnoÊci mo˝e mieç negatywne i kosztowne konsekwencje. Kluczowa jest spójnoÊç, niezawodnoÊç i eliminacja odpadów. ROK WYD. LXXIII ZESZYT 12/2014 13
- Page 1 and 2: Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) PL ISSN
- Page 3 and 4: ROK WYD. LXXIII PRZEGLÑD MECHANICZ
- Page 5 and 6: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 7 and 8: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 9 and 10: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 11 and 12: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 13: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 17 and 18: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 19 and 20: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 21 and 22: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 23 and 24: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 25 and 26: WARUNKI PRENUMERATY „Przeglàdu M
- Page 27 and 28: Dostrajanie wirtualnego modelu wrze
- Page 29 and 30: kontroli nad sztywnoÊcià poprzecz
- Page 31 and 32: Wp∏yw rodzaju obcià˝enia na sta
- Page 33 and 34: Wyniki badaƒ rejestrowano przy u˝
- Page 35 and 36: Obcià˝enia nieproporcjonalne - ba
- Page 37 and 38: pracoch∏onnoÊç produkcji i u∏
- Page 39 and 40: Porównujàc zale˝noÊci na pr´dk
- Page 41 and 42: jazdu ∏atwy demonta˝ na modu∏y
- Page 43 and 44: Ma∏owymiarowe gumowe t∏umiki dr
- Page 45 and 46: W przyj´tym modelu, wartoÊci I p
- Page 47 and 48: Wzrost temperatury pracy t∏umika
- Page 49 and 50: Badania wp∏ywu ciep∏a na stan e
- Page 51 and 52: atury lub innych) podawane sà prze
- Page 53 and 54: ków pomiarów kàta zwil˝ania dij
- Page 55 and 56: PRZEGLÑD MECHANICZNY miesi´cznik
- Page 57 and 58: Dorociak Robert in˝., Nadowski Rys
- Page 59 and 60: Cichy i szybki w monta˝u system pr
- Page 61: Zakoƒczy∏ si´ trzeci mi´dzynar
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
MEP – zat´pianie ostrych kraw´dzi<br />
przy produkcji lotniczej<br />
Producenci przy obróbce elementów wykorzystujà operacje toczenia, frezowania i wiercenia. Jednak te procesy<br />
mogà prowadziç do powstawania zadziorów i niepo˝àdanych ostrych kraw´dzi na brzegach elementów.<br />
Kraw´dzie te mogà powodowaç od∏amywanie materia∏u podczas u˝ytkowania cz´Êci i ich os∏abienie, a tak˝e<br />
stanowiç zagro˝enie dla operatorów. Ze wzgl´du na te negatywne aspekty wielu u˝ytkowników koƒcowych<br />
uznaje zadziory i bardzo ostre kraw´dzie za powód do odrzucenia cz´Êci dostarczanych przez dostawców.<br />
Tradycyjnie producenci usuwajà zadziory i ostre kraw´dzie przy u˝yciu szlifierek r´cznych i innych procesów<br />
manualnych. Metody takie sà powolne i wymagajà wyj´cia cz´Êci z obrabiarki i ponownego jej monta˝u po<br />
st´pieniu ostrych kraw´dzi lub fazowaniu. Operacje te, nawet w przypadku wykonywania przez wyszkolonych<br />
pracowników, nie zapewniajà wystarczajàcej spójnoÊci pomi´dzy cz´Êciami.<br />
Wydajnà alternatywà dla r´cznego<br />
st´piania ostrych kraw´dzi jest<br />
mechaniczne profilowanie kraw´dzi<br />
(MEP – Mechanical Edge Profiling).<br />
W procesie MEP nieakceptowalne<br />
kraw´dzie eliminuje si´ za pomocà<br />
specjalnego narz´dzia i obrabiarek<br />
stosowanych do obróbki elementów.<br />
MEP oferuje liczne korzyÊci. Umo˝liwia<br />
dok∏adne zdefiniowanie ostatecznego<br />
kszta∏tu kraw´dzi i zaprogramowanie<br />
go w systemie CAM obrabiarki,<br />
co zapewnia maksymalnà<br />
powtarzalnoÊç. Redukuje ∏àczny czas<br />
produkcji, poniewa˝ eliminuje koniecznoÊç<br />
wyjmowania i ponownego<br />
mocowania cz´Êci w obrabiarce,<br />
jak równie˝ niespójnoÊci monta˝u<br />
i konfiguracji. W zwiàzku z tym,<br />
obecnie producenci narz´dzi skrawajàcych<br />
tworzà nowe, wydajne narz´dzia<br />
podnoszàce korzyÊci procesu<br />
MEP.<br />
Podstawowi kandydaci<br />
do procesu MEP<br />
Zwa˝ywszy na rosnàce, rygorystyczne<br />
wymagania przemys∏u lotniczego<br />
dotyczàce spójnoÊci i dok∏adnoÊci<br />
cz´Êci, do stosowania procesów<br />
MEP idealnie nadajà si´ elementy<br />
samolotów odrzutowych.<br />
Na przyk∏ad, elementy lotniczych<br />
silników turbinowych sà dzielone<br />
ogólnie na obrotowe i nieobrotowe.<br />
Procesy MEP nieobrotowych elementów<br />
silników, takich jak b´bny<br />
i obudowy, obejmujà zazwyczaj<br />
standardowe fazowanie i obróbk´<br />
kraw´dzi przy u˝yciu narz´dzi stosowanych<br />
do obróbki cz´Êci.<br />
W przypadku najwa˝niejszych<br />
elementów obrotowych, takich jak<br />
wentylator i tarcze spr´˝arek, klienci<br />
stosujà znacznie wy˝sze standardy<br />
i wymagajà ca∏kowitej eliminacji<br />
niedoskona∏oÊci powierzchni. Powierzchnie<br />
przechodzà zazwyczaj<br />
proces testowania i certyfikacji w laboratoriach.<br />
Producenci narz´dzi<br />
stworzyli specjalistyczne narz´dzia<br />
MEP do usuwania zadziorów z tego<br />
typu elementów, cechujàce si´ wysokà<br />
dok∏adnoÊcià, pe∏nà powtarzalnoÊcià<br />
i mo˝liwoÊciami dostosowania.<br />
Rozwój narz´dzi MEP<br />
Standardowe narz´dzia do usuwania<br />
zadziorów i profilowania, np.<br />
stosowane dla elementów nieobrotowych,<br />
obejmujà powlekane, fazujàce<br />
frezy walcowo-czo∏owe z w´glików<br />
spiekanych o kraw´dziach<br />
skrawajàcych 45° i 60°, jak równie˝<br />
narz´dzia wykorzystujàce p∏ytki wymienne<br />
do zapewnienia fazowania<br />
pod kàtem 45° i 60°.<br />
Standardowe narz´dzia do usuwania<br />
zadziorów i profilowania wykonane<br />
z w´glików spiekanych, takie jak wyprodukowane<br />
przez firm´ Seco, sà stosowane<br />
do elementów nieobrotowych<br />
i cz´sto cechujà si´ kraw´dziami skrawajàcymi<br />
45° i 60°<br />
W przypadku najwa˝niejszych zastosowaƒ,<br />
producenci narz´dzi oferujà<br />
narz´dzia przeznaczone specjalnie<br />
do profilowania kraw´dzi i usuwania<br />
zadziorów na wlocie i wylocie<br />
otworów. Niektóre narz´dzia ∏àczà te<br />
mo˝liwoÊci i mogà usuwaç zadziory<br />
z obu kraƒców.<br />
Te niestandardowe narz´dzia<br />
cz´sto cechujà si´ z∏o˝onymi geometriami<br />
skrawania. Najbardziej zaawansowane<br />
majà kraw´dzie, które<br />
wytwarzajà fazy o kraw´dzi promieniowej,<br />
z kàtami przystawienia, które<br />
zapobiegajà tworzeniu zadziorów<br />
wtórnych.<br />
Producenci narz´dzi, tacy jak firma Seco,<br />
tworzà specjalne narz´dzia do profilowania<br />
kraw´dzi i usuwania zadziorów na<br />
wlotach lub wylotach otworów w najwa˝niejszych<br />
komponentach<br />
Tworzenie wyspecjalizowanych<br />
narz´dzi wykracza poza same kraw´dzie<br />
skrawajàce.<br />
W przypadku profilowania zadziorów<br />
i kraw´dzi na wejÊciu otworu<br />
lub te˝ powierzchni górnej elementu,<br />
badania pokazujà, ˝e po∏àczenie prawego<br />
ostrza z prawà spiralà cechuje<br />
si´ najwy˝szà wydajnoÊcià, poniewa˝<br />
umo˝liwia usuwanie skrawanego<br />
materia∏u z cz´Êci. Z drugiej strony,<br />
w przypadku zadziorów na wyjÊciu<br />
na dolnej powierzchni cz´Êci najlepiej<br />
sprawdza si´ prawe ostrze ze spiralà<br />
lewoskr´tnà, równie˝ dlatego, ˝e taka<br />
konfiguracja odprowadza wióry z dala<br />
od elementu.<br />
Analizy innych zastosowaƒ pokazujà,<br />
˝e narz´dzia MEP zaprojektowane<br />
do usuwania zadziorów z powierzchni<br />
górnych lub wejÊcia otworu<br />
charakteryzujà si´ wy˝szà trwa-<br />
∏oÊcià ni˝ narz´dzia do usuwania<br />
zadziorów z powierzchni dolnych lub<br />
<strong>12</strong> ROK WYD. LXXIII ZESZYT <strong>12</strong>/<strong>2014</strong>
Change language