Zawartość miesięcznika nr 10/2022

ABSTRACT: Contemporary aircraft structures, and especially their load-bearing structures, are made almost exclusively as thin-walled structures, which perfectly meet the postulate of minimizing the weight of the structure. While local loss of roofing stability is acceptable under operational load conditions, exceeding the critical load limits of structural elements (frames, stringers) is practically tantamount to the destruction of the structure. The effectiveness of these ideas is influenced by the development of science about materials, processing, and machining processes, as well as the continuous improvement of technological processes. These disciplines allow for the construction of complex, geometrically integral structures that create opportunities not only for a more rational use of material characteristics, but also by their appropriate shaping, significantly increasing the mechanical properties of the supporting structure. The most important advantage in favor of the use of integral systems is economic efficiency, gained by eliminating or limiting assembly operations. Densely ribbed roofing elements belong to the category of load-bearing structure elements which, by reducing the weight which they must support, increase the strength parameters of the load-bearing structure. By reducing the thickness of the coating and, at the same time, introducing sufficiently dense stiffening longitudinal elements, it is possible to obtain a structure with significantly higher critical load values, and consequently a more favorable distribution of gradients and stress levels, which translates directly to an increase in fatigue life. The use of new technologies requires research for evidence purposes, showing that structures manufactured in this way are as safe as those manufactured using conventional methods. For this purpose, the authors conducted tests of the selected structure and performed FEM and experimental verification on the test stand. The results of the tests showed positive results, which confirmed that the method of manufacturing integral structures meets even the stringent requirements set by aviation.

KEYWORDS: HSM, HSC, high speed milling, high speed cutting, experimental verification, MES

STRESZCZENIE: Współczesne konstrukcje lotnicze, a zwłaszcza konstrukcje nośne, wykonywane są niemal wyłącznie jako struktury cienkościenne, co doskonale realizuje wymóg minimalizacji masy samolotów. O ile miejscowa utrata stateczności pokrycia jest dopuszczalna w warunkach obciążenia eksploatacyjnego, o tyle przekroczenie granicznych obciążeń krytycznych elementów konstrukcyjnych (wręg, podłużnic) jest praktycznie równoznaczne ze zniszczeniem konstrukcji. Skuteczność rozwiązań konstrukcyjnych jest zapewniana przez rozwój nauki o materiałach i procesach obróbki oraz ciągłe doskonalenie procesów technologicznych. To pozwala na projektowanie złożonych, geometrycznie integralnych konstrukcji, które umożliwiają bardziej racjonalne wykorzystanie właściwości materiałów, a także – dzięki ich odpowiedniemu kształtowaniu – znaczne ulepszenie właściwości mechanicznych konstrukcji nośnych. Najważniejszą zaletą przemawiającą za zastosowaniem systemów integralnych jest efektywność ekonomiczna, uzyskana poprzez wyeliminowanie lub ograniczenie montażu. Gęsto użebrowane komponenty poprzez zmniejszenie ciężaru, jaki muszą przenosić, poprawiają parametry wytrzymałościowe konstrukcji nośnej. Zmniejszając grubość powłoki i jednocześnie wprowadzając odpowiednio gęsto podłużne elementy usztywniające, można uzyskać konstrukcje o znacznie wyższych dopuszczalnych wartościach obciążeń krytycznych, a w konsekwencji korzystniejszym rozkładzie gradientów i poziomów naprężeń. Przekłada się to bezpośrednio na zwiększenie trwałości zmęczeniowej. Zastosowanie nowych technologii wymaga przeprowadzenia badań wykazujących, że konstrukcje wytworzone w ten sposób są równie bezpieczne, jak te wytwarzane metodami konwencjonalnymi. W tym celu autorzy przeprowadzili badania wybranej konstrukcji lotniczej oraz weryfikację numeryczną MES i eksperymentalną na stanowisku badawczym. Wyniki testów potwierdziły, że sposób wytwarzania konstrukcji integralnych spełnia nawet rygorystyczne wymagania stawiane przez branżę lotniczą.

SŁOWA KLUCZOWE: HSM, HSC, frezowanie z dużą prędkością, cięcie z dużą prędkością, weryfikacja eksperymentalna, MES

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2022.10.16

 

* Artykuł recenzowany

ABSTRACT: This review paper highlights some important finishing processes used in fabricating additively manufactured metalic parts, mainly using SLM (selective laser melting). In practice, there are applied hybrid processes which integrate additive and subtractive componential processes (AM + SM type) or additional finishing processes, mainly based on the electrochemical polishing such as ECP (electrochemical cavitation polishing) and PEMEC (electrochemical-mechanical polishing) ones. For conformal cooling (CC) channels AFM (abrasive flow machining) is predominantly recommended. Some conclusions and future trends in the implementation of hybrid processes are outlined.

KEYWORDS: additive machining, conventional finishing, hybrid finishing, surface quality

STRESZCZENIE: W artykule dokonano przeglądu procesów wykańczającego kształtowania złożonych wyrobów metalowych wytwarzanych techniką przyrostową, głównie poprzez selektywne topienie laserowe (SLM). W praktyce stosuje się kombinację kształtowania przyrostowego i ubytkowego (AM + SM) lub dodatkową obróbkę wykańczającą złożonych geometrycznie wyrobów z użyciem procesów konwencjonalnych i hybrydowych w celu uzyskania żądanych jakości powierzchni i właściwości użytkowych, m.in. przetłaczanie ścierne (AFM) do wykańczania powierzchni zewnętrznych oraz polerowanie elektrochemiczne wspomagane ultradźwiękami (ECP) i polerowanie elektrochemiczno-mechaniczne (PEMEC) do wykańczania konforemnych układów chłodzących.

SŁOWA KLUCZOWE: obróbka przyrostowa, obróbka wykańczająca konwencjonalna, obróbka wykańczająca hybrydowa, jakość powierzchni

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2022.10.18

 

* Artykuł recenzowany

ABSTRACT: Mechanical vibrations generated during machining can cause many problems in production processes. Vibrations can cause high dynamic loads leading to damage of the machine spindle, the cutting tool or the workpiece. Another unwanted effect of the existence of vibration during the machining process can be a deterioration in the quality of the machined surface. In this paper, a comparative analysis was carried out based on studies of the face turning process with conventional knives and those equipped with passive vibration damping systems. The results show the influence of the implemented vibration damper on the cutting process.

KEYWORDS: vibrations, machining, turning, vibration damping, MES simulations

STRESZCZENIE: Drgania mechaniczne pojawiające się podczas obróbki skrawaniem mogą być przyczyną występowania wielu problemów w procesach produkcyjnych. Drgania mogą powodować duże obciążenia dynamiczne prowadzące do uszkodzenia wrzeciona obrabiarki, narzędzia skrawającego lub przedmiotu obrabianego. Innym niepożądanym efektem występowania drgań w czasie procesu obróbki mechanicznej może być pogorszenie jakości obrabianej powierzchni. W niniejszej pracy przeprowadzono analizę porównawczą na podstawie badań procesu toczenia czołowego powierzchni nożami konwencjonalnymi i wyposażonymi w pasywne systemy tłumienia drgań. Wyniki badań przedstawiają wpływ zastosowanego tłumika drgań na przebieg procesu skrawania.

SŁOWA KLUCZOWE: drgania, obróbka skrawaniem, toczenie, tłumienie drgań, symulacje MES

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2022.10.19

 

* Artykuł recenzowany

ABSTRACT: The article presents the use of high speed cutting, which is a reliable alternative for in the automotive industry. It is a method that allows for the replacement of energy-consuming technologies used in the preparation of semi-finished products (e.g. castings) with a universal technology that is much cheaper at the part production stage including the selection of a semi-finished product. This method is widely used in many areas of the machining industry, including increasingly bold applications in the automotive industry. A wide area of utilization of HSC technology is finishing, where high cutting speeds are used. In the case of shaping machining, where the decisive factor is the cutting efficiency, one must take into account the demand for high power of the main drive, which is not always available for every machine tool. The paper presents the possibilities and benefits of using the high-performance HSC machining method.

KEYWORDS: HSM, HSC, high speed milling, high speed cutting, experimental verification, MES

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono zastosowanie frezowania z dużą prędkością (HSC), które jest niezawodną alternatywą obróbkową w branży motoryzacyjnej. Jest to metoda pozwalająca na zastąpienie energochłonnych technik stosowanych przy wytwarzaniu półfabrykatów (np. odlewów) technologią uniwersalną, znacznie tańszą na etapie produkcji części, w tym doboru półfabrykatu. Metoda ta znajduje szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach obróbki skrawaniem, m.in. w coraz śmielszych rozwiązaniach dla branży motoryzacyjnej. Szerokim obszarem zastosowania frezowania z dużą prędkością jest obróbka wykończeniowa z dużymi prędkościami skrawania. W przypadku obróbki kształtowej, gdzie decydującym czynnikiem jest wydajność skrawania, należy uwzględnić zapotrzebowanie na dużą moc napędu głównego, która nie zawsze jest dostępna w obrabiarce. W artykule przedstawiono możliwości i korzyści wynikające z zastosowania wysoko wydajnej metody obróbki HSC.

SŁOWA KLUCZOWE: HSM, HSC, frezowanie z dużą prędkością, weryfikacja eksperymentalna, MES

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2022.10.20

 

* Artykuł recenzowany

ABSTRACT: AREX Ltd. the WB Group from Gdynia, has been operating on the market since 1989, and for several years has been a part of the WB Group (hereinafter referred to as AREX Ltd.), which is the largest private capital group of the Polish defense industry, offering advanced solutions for the armed forces from around the world. AREX Ltd. specializes in the design and production of modernization packages for the 23 mm ZU-23-2 cannon. The aim of the modernization is primarily to improve the fire efficiency of the cannons by modernizing the guidance mechanisms and sights. One of the priorities of AREX Ltd. is also the implementation of projects from start to finish. They are domestic solutions, with components manufactured in Poland, thanks to which full control over the solutions created is ensured. AREX Ltd. participates in numerous projects aimed at the development and modernization of weapons for the Polish Armed Forces in the field of electric drive control systems. AREX Ltd. cooperates with leading partners from specialized industry and is open to participation in innovative projects related to the development and implementation of new products for the defense sector.

KEYWORDS: anti-aircraft gun, modernization, guidance mechanisms

STRESZCZENIE: Zakład Automatyki i Urządzeń Pomiarowych AREX sp. z o.o. z Gdyni działa na rynku od 1989 r., a od kilku lat wchodzi w skład Grupy WB (dalej: AREX) – największej prywatnej grupy kapitałowej polskiego przemysłu obronnego, oferującej zaawansowane rozwiązania dla sił zbrojnych z całego świata. AREX specjalizuje się w projektowaniu i produkcji pakietów modernizacyjnych do 23-milimetrowej armaty ZU-23-2. Celem modernizacji jest przede wszystkim poprawa skuteczności ognia armat poprzez unowocześnienie mechanizmów naprowadzania i przyrządów celowniczych. Jednym z priorytetów AREX jest też realizacja projektów od początku do końca – są to rozwiązania krajowe, z komponentami wytwarzanymi w Polsce, dzięki czemu zapewniona jest pełna kontrola nad nimi. AREX uczestniczy w licznych projektach poświęconych opracowaniu i modernizacji uzbrojenia dla Sił Zbrojnych RP w zakresie systemów sterowania napędami elektrycznymi. Współpracuje przy tym z czołowymi partnerami branżowymi i jest otwarta na udział w innowacyjnych projektach dotyczących opracowania i wdrożenia nowych produktów dla sektora obronnego.

SŁOWA KLUCZOWE: armata przeciwlotnicza, modernizacja, mechanizmy naprowadzania

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2022.10.17

 

* Artykuł recenzowany

STRESZCZENIE:

Jednym ze skutecznych sposobów poprawy wyniku obróbki skrawaniem na sucho jest użycie narzędzi z mikroteksturą, która zmniejsza długość kontaktu wióra z narzędziem, przez co redukuje tarcie i ciepło. To prowadzi do poprawy jakości powierzchni i wydłużenia trwałości narzędzia. Problemem jest jednak mikroskrawanie dolnej strony wióra (skrawanie wtórne) związane ze zwiększeniem sił skrawania, wzrostem temperatury i zużyciem narzędzia.