Zawartość miesięcznika nr 08/09/2017

STRESZCZENIE: Przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych materiałów narzędziowych w procesie szlifowania materiałów kamieniarskich. Otrzymane spieki metaliczno-diamentowe homogenizowano w Speed-Mixerze i spiekano metodą SPS (spark plasma sintering). Materiał osnowy stanowiły proszki: brąz cynowy Cu-Sn (NAM-40 80/20 z zawartością 20% mas. Sn) oraz proszek żelaza z dodatkiem 20% mas. brązu Cu-Sn. Otrzymane materiały poddano badaniom: gęstości pozornej metodą hydrostatyczną, twardości sposobem Rockwella z wykorzystaniem skali B oraz odporności na zużycie ścierne.

SŁOWA KLUCZOWE: narzędzia metaliczno-diamentowe, osnowa, SPS, odporność na zużycie ścierne

ABSTRACT: This paper presents the tribological properties of the diamond-impregnated specimens in the grinding process of sandstone materials. Obtained metallic-diamond composites were homogenized in Speed Mixer and sintered by SPS (spark plasma sintering). The matrix was prepared from: Cu-Sn (NAM-40 80/20 containing 20% wt. Sn) and Fe-Cu-Sn powders. After consolidation the diamond-impregnated specimens were tested for density using the hydrostatic method, Rockwell’s hardness using B scale and for wear rate on abrasive sandstone using a testing rig specially designed to simulate the tool application conditions.

KEYWORDS: metallic-diamond tools, matrix, SPS, wear resistance

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.116

STRESZCZENIE: Omówiono badania aerodynamiczne statków powietrznych na przykładzie samolotów kategorii Very Light Aeroplanes oraz Very Light Jet. Badania numeryczne wykonano metodą objętości skończonych z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania. Przedstawiono metodę przygotowania modelu numerycznego samolotu oraz sposób przeprowadzenia analizy aerodynamicznej. Przeanalizowano m.in. wpływ napędu na charakterystyki aerodynamiczne. Wyniki zaprezentowano w postaci wykresów składowych siły i momentu aerodynamicznego w funkcji kąta natarcia.

SŁOWA KLUCZOWE: mechanika, aerodynamika, komputerowa mechanika płynów

ABSTRACT: The problems of an aircraft aerodynamic analysis based on the example of Very Light Aeroplanes and Very Light Jet category airplanes have been presented. A numerical calculations using finite volume method implemented in specialized software were performed. A method of preparing a numerical model of an airplane and the aerodynamic analysis methodology have been presented. An influence of an airplane propulsion on aerodynamic characteristics have been analyzed. A results have been shown in the graphs form of aerodynamic force and moment components as function of angle of attack.

KEYWORDS: mechanics, aerodynamics, computational fluid dynamics

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.118

STRESZCZENIE: Opisano laboratorium wydruków 3D uruchomione na Wydziale Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej. Przedstawiono jego założenia funkcjonalne i techniczne oraz obecne i przyszłe wykorzystanie w procesie kształcenia studentów. Omówiono także kilka podobnych rozwiązań integracji drukarek 3D budowanych i testowanych na świecie.

SŁOWA KLUCZOWE: laboratorium druku 3D, FDM, FFF, techniki przyrostowe, integracja

ABSTRACT: Described in the article is a 3D print lab, as launched at the Warsaw University of Technology, at the Faculty of Automotive and Machinery Engineering. Presented are its functional and technical requirements and the current and future use for students’ education. Also, several similar arrangements of the worldwide installed and tested 3D printers are described.

KEYWORDS: 3D print lab, FDM, FFF, additive manufacturing, integration

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.117

STRESZCZENIE: Metody pomiaru drgań, stosowane na każdym etapie żywotności łożysk tocznych, można sklasyfikować według trzech kryteriów. Analiza tych metod pozwala na lepsze zrozumienie nie tylko problematyki łożysk tocznych, lecz także zagadnień związanych z miernictwem dynamicznym.

SŁOWA KLUCZOWE: łożyska toczne, pomiary drgań

ABSTRACT: There are three criteria the vibration measurement methods as applied at each stage of the rolling-element bearing life period could be classified to. Analysis of these methods is suggested for better understanding of the rolling bearing operating problems and of the issues related to dynamic measurements.

KEYWORDS: rolling bearings, vibration measurements

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.107

STRESZCZENIE: Cyfrowa obróbka chmury punktów zarejestrowanej na współcześnie wytworzonej powierzchni daje operatorowi duże możliwości kreowania schematów postępowania metrologicznego oraz pewną swobodę w końcowej ocenie stanu struktury geometrycznej powierzchni (dalej: SGP). Wartości parametrów SGP wyznaczone w specjalnych (niestandardowych) warunkach mogą być trudne do walidacji. Brak powtarzalności wyników pomiarów często bywa przyczyną eskalacji problemów dotyczących jakości we współczesnym przemyśle, a w przypadku prac naukowych budzi wątpliwości co do rzetelności badań. Autorzy przedstawili w artykule wyniki badań wpływu warunków otoczenia oraz wybranych parametrów nastawczych w trakcie pomiarów SGP przeprowadzonych z użyciem aparatury opartej na chromatycznej mikroskopii konfokalnej. Za pomocą analizy wariancji ANOVA określono istotność oddziaływania wybranych parametrów w trakcie akwizycji i cyfrowej obróbki chmury punktów, co w praktyce przekłada się na powtarzalność i odtwarzalność wartości parametrów najczęściej wykorzystywanych w ocenie stanu SGP.

SŁOWA KLUCZOWE: topografia powierzchni, mikroskopia konfokalna, wpływ parametrów nastawczych na pomiar, analiza wariancji (ANOVA)

ABSTRACT: Digital processing of a point cloud as measured on a concurrently produced surface would offer many opportunities for the operator to plan metrological process and to give more freedom to assess geometric structure (SGP) of the surface. SGP parameters when estimated in specific (non-standard) conditions could be difficult to validate. Non-repeatability of measurement results can often be the reason for escalation of quality problems in today's industry and can arise doubts about reliability of scientific research work. Presented by the authors in the article are the results of studies on how the SGP measurements, when carried out by means of devices based on chromatic confocal microscopy, could be distorted by ambient conditions and by the selected parameter settings. It was ANOVA analysis of variance used to determine effect of interaction of the selected parameters during acquisition and digital processing of the measured cloud of points. Which in practice is related to the repeatability and reproducibility of the parameters values as most frequently used in the assessment of SGP status.

KEYWORDS: surface topography, confocal microscopy, influence of setting parameters on measurement, analysis of variance (ANOVA)

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.108

STRESZCZENIE: Podczas hamowania odzyskowego możliwy jest odzysk energii kinetycznej i jej magazynowanie w akumulatorach hydraulicznych, a dwukierunkowy przepływ energii pozwala na realizację całego cyklu ruchu pojazdu. Przedstawiono modele dynamiczne, wyniki symulacji i testów eksperymentalnych elektrohydraulicznego układu hydrostatycznego z regulacją wtórną, który nadaje się do zastosowania w hydraulicznych układach napędów hybrydowych. Dobór parametrów regulacji jednostki wtórnej ma kluczowe znaczenie w kwestii poprawy efektywności hydraulicznych napędów hybrydowych. Obecnie napędy hydrostatyczne mają dużo większą moc na jednostkę masy od maszyn elektrycznych, dlatego znacznie korzystniejsze jest ich zastosowanie w szeregowych napędach hybrydowych.

SŁOWA KLUCZOWE: rekuperacja energii, akumulacja energii, hamowanie odzyskowe, hydrostatyczny układ napędowy, hydrauliczny napęd hybrydowy

ABSTRACT: Recovery of kinetic energy for its subsequent storage in hydraulic accumulators may be performed due to employment of regenerative braking. It is due to two-directional energy flow that the whole cycle of vehicle movement is made possible. Dynamic models, simulation results, and experimental tests of a electro-hydraulic hydrostatic systems with secondary control are presented, which can be used in hydraulic hybrid powertrains. Selection of control parameters of the secondary unit has the decidedly key meaning for improvement of efficiency of the hydraulic hybrid drives. Today’s hydrostatic drives can handle much more power per unit mass than electric machines, which implies a considerable advantage of series hydraulic hybrids.

KEYWORDS: energy recuperation, energy accumulation, recuperative braking, hydrostatic powertrains, hydraulic hybrid drives

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.114

STRESZCZENIE: Przedstawiono właściwości materiałów supertwardych, takich jak diament i regularny azotek boru, oraz ich zastosowanie na ostrza skrawające. Omówiono przykłady narzędzi z ostrzami z tych materiałów oraz wskazano na efektywność technologiczną i ekonomiczną technologii wykorzystujących te narzędzia. Pierwsza część artykułu dotyczy materiałów i narzędzi z ostrzami diamentowymi, a druga – z ostrzami z regularnego azotku boru.

SŁOWA KLUCZOWE: diament, azotek boru, narzędzia, skrawanie

ABSTRACT: The properties of super-hard materials such as diamond and regular boron nitride, and their application on cutting blades. Discussed are examples of blade tools from these materials in the aspects of production process efficiency and economical advantages gained by using these tools. The first part of the article deals with materials and tools with diamond blades and the other – with the blades of a regular boron nitride.

KEYWORDS: diamond, boron nitride, tools, cutting

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.99

STRESZCZENIE: Na tle stanu wiedzy, analizy literatury i własnych doświadczeń w badaniach narzędzi z ostrzami obrotowymi przedstawiono stosowaną terminologię i klasyfikację tych narzędzi w procesach obróbki frezowaniem, toczeniem, rozwiercaniem i powiercaniem. Na podstawie tej analizy zaproponowano skorygowaną i ujednorodnioną terminologię i klasyfikację.

SŁOWA KLUCZOWE: narzędzia z ostrzami obrotowymi, narzędzia z ostrzami samoobrotowymi, narzędzia z wymuszonym obrotem płytki

ABSTRACT: Research focuses on unconventional tools with the rotary edges (RET – rotary edges tools) type self-propelled rotary edges tool (SPRET) and driven rotary edges tools (DRET). Based on the analysis, corrected terminology and classification are presented.

KEYWORDS: rotary edges tools, SPRET, DRET

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.100

STRESZCZENIE: Zaprezentowano wyniki badań zmian składowych siły szlifowania oraz wybranych parametrów topografii CPS pod wpływem zużycia czynnej powierzchni ściernic z cBN ze spoiwem nanoszonym metodą galwaniczną, pracujących z różną prędkością obrotową.

SŁOWA KLUCZOWE: zużycie ściernic, ściernice z nasypem z cBN ze spoiwem nanoszonym metodą galwaniczną

ABSTRACT: Presented are the results of research on changes of the grinding force components and selected topography parameters of grinding wheel active surface during grinding wheel life. Electroplated cBN grinding wheels working with different rotation speeds were examined.

KEYWORDS: grinding wheel wear, electroplated cBN grinding wheels

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.101

STRESZCZENIE: Zaprezentowano przykład pomiaru temperatury podczas szlifowania stali wysokostopowej ściernicami z cBN ze spoiwem nanoszonym metodą galwaniczną. Wykorzystano termoparę naturalną, której termoelementami były materiał szlifowany oraz taśma niklowa. Zaproponowano metodę wyznaczania charakterystyki termopary naturalnej.

SŁOWA KLUCZOWE: temperatura szlifowania, pomiar temperatury, termopara naturalna, ściernice jednowarstwowe z cBN

ABSTRACT: Presented is an example of temperature measurement during grinding of high-alloy steels with electroplated cBN grinding wheel. The grinding material and the nickel tape formed a natural thermocouple used for the measurements. A method for gaining the thermal characteristic of natural thermocouple was proposed.

KEYWORDS: grinding temperature, temperature measurement, natural thermocouple, monolayer cBN grinding wheels

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.109

STRESZCZENIE: Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych pięcioosiowego szlifowania kulistą ściernicą trzpieniową wypukło-wklęsłej powierzchni wykonanej z ceramiki korundowej. Pokazano wpływ posuwu i głębokości skrawania na parametry chropowatości Ra i Rz oraz dokładność odwzorowania powierzchni.

SŁOWA KLUCZOWE: szlifowanie, ceramika korundowa, dokładność odwzorowania powierzchni, diamentowa trzpieniowa ściernica kulista

ABSTRACT: The article presents the results of experimental research for free form grinding of corundum ceramic with the use of an spherical diamond head. Article shows the influence of cutting depth and feed on roughness parameters and surface accuracy.

KEYWORDS: grinding, corundum ceramics, surface accuracy reproduction, spherical head diamond mounted points grinding tool

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.110

STRESZCZENIE: Przedstawiono kinematykę docierania maszynowego wałków. Analizowano mimośrodowy i planetarny układ wykonawczy docierarek dwutarczowych.

SŁOWA KLUCZOWE: docieranie wałków, kinematyka, analiza

ABSTRACT: Kinematics of shafts machining was described. An eccentric and planetary implementation arrangement of double-disk lapping machines was analyzed.

KEYWORDS: cylindrical lapping process, kinematics, analysis

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.111

STRESZCZENIE: Artykuł przedstawia wyniki wstępnych badań doświadczalnych procesu szlifowania stopu tytanu Ti6Al4V. Ich celem było określenie wpływu wspomagania tego procesu drganiami ultradźwiękowymi przedmiotu obrabianego na podstawie analizy składowych siły szlifowania oraz chropowatości powierzchni.

SŁOWA KLUCZOWE: szlifowanie wspomagane ultradźwiękami, UAG, stop tytanu Ti6Al4V, pomiar sił w procesie szlifowania, chropowatość powierzchni

ABSTRACT: The paper presents the preliminary experimental study results in grinding process of Ti6Al4V titanium alloy. The aim of this study was to determine, through grinding force components and surface roughness analysis, what effect on this process has assisting it with workpiece ultrasonic oscillations.

KEYWORDS: ultrasonic assisted grinding, UAG, Ti6Al4V titanium alloy, measurement of forces in grinding process, surface roughness

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.112

STRESZCZENIE: Przedstawiono wpływ kąta pochylenia spirali λ oraz typu wybranej ściernicy 1A1/12V9 na kształt rowka wiórowego oraz składowe siły skrawania w procesie pięcioosiowego szlifowania rowków wiórowych.

SŁOWA KLUCZOWE: kształt rowka wiórowego, pomiar siły szlifowania, kąt spirali λ, typ ściernicy

ABSTRACT: In the paper the influence of the helix angle λ and grinding wheel type on flute profile and values on the cutting force during 5-axis flute grinding has been presented.

KEYWORDS: flute profile, force measurement, helix angle, grinding wheel type

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.113

STRESZCZENIE: Przedstawiono koncepcję metody sterowania kątem prowadzenia osi frezu toroidalnego w zależności od promienia krzywizny obrabianego profilu powierzchni złożonej. Metodę zweryfikowano na przykładzie obróbki łopatki turbiny. Aby porównać efekty zastosowania tej metody z metodą klasyczną (bez adaptacji kąta prowadzenia), badania przeprowadzono obu metodami.

SŁOWA KLUCZOWE: obróbka pięcioosiowa, powierzchnie złożone, łopatka turbiny

ABSTRACT: Presented is the own concept control method an lead angle axis of the toroidal cutter, depending on the radius of curvature of the machined sculptured surface profile. The method verified on the example machining of the turbine blade. In order to compare the effects of this method, to the classical method (without adaptation lead angle), tests were performed for both these methods.

KEYWORDS: 5-axis machining, sculptured surfaces, turbine blade

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.102

STRESZCZENIE: Przedstawiono badania symulacyjne pola przekroju warstwy skrawanej frezem baryłkowym. Badania dotyczyły obróbki powierzchni złożonych wklęsłych oraz wypukłych.

SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie pięcioosiowe, frez baryłkowy

ABSTRACT: The article presents the analysis of barrel mill’s cut-layer cross section. A methodology of performing a machining simulation as well as its results during machining of concave and convex surfaces is presented.

KEYWORDS: five-axis milling, barrel mill

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.103

STRESZCZENIE: Przedstawiono badania symulacyjne wpływu kąta prowadzenia frezu stożkowego na strefę styku narzędzia przy obróbce powierzchni prostokreślnych nierozwijalnych o różnych kątach skręcenia.

SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie pięcioosiowe, frez stożkowy, powierzchnia prostokreślna

ABSTRACT: The article presents the analysis of the influence of a conical mill’s lead angle on cutter-workpiece engagement. A methodology of performing a machining simulation as well as its results during machining of ruled surfaces with varying angles of torsion is presented.

KEYWORDS: five-axis milling, conical ballmill, ruled surface

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.104

STRESZCZENIE: Przedstawiono strategię obróbki przedmiotów cienkościennych, która stwarza szereg problemów technologicznych związanych ze zmianą kształtów i wymiarów przedmiotu obrabianego, oraz sposoby przeciwdziałania drganiom podczas obróbki skrawaniem, aby nie następowało pogorszenie struktury geometrycznej powierzchni obrabianej – chropowatość powierzchni. Z kolei odkształcenia plastyczne mogą być przyczyną błędów kształtu oraz źródłem naprężeń własnych w warstwie wierzchniej, trudnych do usunięcia, powodujących deformację przedmiotu po obróbce. Podnosi to koszty wytwarzania, zwłaszcza przedmiotów cienkościennych, z uwagi na powstawanie braków i wydłużanie czasu produkcji. W celu poprawy jakości wykonania przedmiotów cienkościennych zastosowano kilka sposobów minimalizacji odchyłek kształtu i chropowatości powierzchni, takich jak: optymalizacja strategii obróbki, podwyższanie prędkości skrawania v_c, optymalizacja parametrów skrawania, zwłaszcza posuwu na ostrze f_z oraz promieniowej głębokości skrawania a_p i szerokości warstwy skrawanej a_e ze względu na minimalizację składowej siły skrawania prostopadłej do powierzchni frezowanej ścianki.

SŁOWA KLUCZOWE: obróbka z wysokimi prędkościami skrawania, frezowanie, konstrukcje cienkościenne

ABSTRACT: Machining operations of thin-walled elements generate a lot of production process issues related to deformations and elastic and plastic displacements of the workpiece. Due to displacements of the milled workpiece, vibrations can occur, and thus, geometric errors may occur on surface in the structure of the workpiece. Furthermore, plastic deformation can also cause shape problems and be a source of internal stresses in the surface layer, which are highly difficult to remove and lead to deformation of the workpiece after machining. Consequently, this leads to an increase in the manufacturing costs of machining operations, especially of thin-walled elements, due to shortages and increased manufacturing time. It is recommended that multiple methods for minimizing machining errors be utilized to improve the quality of thin walled elements, such as: optimization of the machining strategy, increase of the cutting speed v_c, optimization of cutting parameters, especially feed per blade f_z, the radial depth of cut a_e due to the minimization of the cutting force component perpendicular to the surface of the milled wall.

KEYWORDS: high speed machining, milling, thin-walled constructions

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.105

STRESZCZENIE: W obróbce skrawaniem chłodziwa pełnią bardzo ważną rolę. Z czasem ulegają one zużyciu i w takiej postaci są szkodliwe dla ekosystemu. Ze względów ekonomicznych warto zadbać o ich uzdatnienie do ponownego użycia. Z kolei z powodu dbałości o środowisko naturalne należy je odpowiednio utylizować. Te zagadnienia są przedmiotem artykułu.

SŁOWA KLUCZOWE: ciecze chłodzące, obróbka skrawaniem, uzdatnianie chłodziwa, utylizacja, ekonomia, ekologia

ABSTRACT: Coolant plays a very important role in machining operations. Over time, coolants become worn out and, as such, they would be corruptive for the ecosystem. For economic reasons, it is worthwhile to treat them for reuse. Then for the environment protection reasons they should be properly disposed of. These issues are closing the subject of the article.

KEYWORDS: cooling liquids, machining, coolant conditioning, utilization, economics, ecology

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.106

STRESZCZENIE: Przedstawiono komputerowe metody wspomagania projektowania procesu technologicznego – od najprostszych do bardzo zaawansowanych. Ideą przeprowadzonych przez autorkę badań było opracowanie metody, modeli oraz systemu ekspertowego, którego funkcjonowanie przypominałoby sposób działania człowieka będącego ekspertem w danej dziedzinie. Cel ten osiągnięto dzięki zastosowaniu sieci neuronowych.

SŁOWA KLUCZOWE: proces technologiczny, wspomaganie, sieć neuronowa

ABSTRACT: The article presents the computer aided design methods as applied for arrangement of production processes in the range from the simplest to the most advanced ones. The idea behind the research procedure as conducted by the author was to develop a method, models and expert system that would resemble a human expert in the field. This goal was achieved using neural networks.

KEYWORDS: technological process, support, neural network

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.119

STRESZCZENIE: Przedstawiono wpływ wkładek wykonanych z materiałów o dużej przewodności cieplnej na proces wtryskiwania tworzyw sztucznych. Skoncentrowano się na dwóch kluczowych wielkościach: deformacji oraz czasie cyklu. Przeprowadzone analizy wykazały korzystny wpływ zastosowania stopów wysokoprzewodzących na deformację oraz czas chłodzenia, jednak wielkość tego wpływu jest ściśle związana z geometrią produkowanej wypraski.

SŁOWA KLUCZOWE: tworzywa sztuczne, wtryskiwanie, stopy wysokoprzewodzące, chłodzenie, deformacje

ABSTRACT: Presented in this work is the effect of using the inserts made from materials of high thermal conductivity on molding process of plastics. Authors focused on two key process parameters i.e. deformation and cycle time. Performed analyzes have shown beneficial effects of the use of high conductivity alloys on deformation and cooling time, but the extend of these effects is closely related to the geometry of the produced mold.

KEYWORDS: plastics, injection molding, high conductivity alloys, cooling, deformation

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.115

STRESZCZENIE: Ważnym współczesnym trendem w obróbce skrawaniem jest stosowanie zasad zrównoważonego rozwoju, w tym ograniczenie do minimum: zatruwania środowiska, kosztów wytwarzania i zużycia energii. Te cele można osiągnąć dzięki wyeliminowaniu chłodzenia obfitego, zalewowego, i zastąpieniu go np. chłodzeniem kriogenicznym.