Transcript ZB1 - pkaero - Politechnika Rzeszowska

III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET
i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 12 – 13 Grudnia 2011 r.
„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”
ZB 1
OPRACOWANIE ZAAWANSOWANYCH PROCESÓW
OBRÓBKI HSM TRUDNOOBRABIALNYCH STOPÓW
LOTNICZYCH
Lider merytoryczny
Prof. dr hab. inż. Bogdan Kruszyński
Instytucje partnerskie w zadaniu
•
Politechnika Lubelska
•
Politechnika Łódzka
•
Politechnika Warszawska
•
Politechnika Rzeszowska
III i IV kwartał 2011
PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO
Zadania i realizatorzy
1.1 Inteligentny system szlifowania trudnoobrabialnych stopów lotniczych
Celem zadania jest opracowanie systemu szlifowania, który zapewni
właściwy przebieg procesu obróbki na szlifierce sterowanej numerycznie, z
zachowaniem wymagań odnośnie stanu warstwy wierzchniej i dokładności
wymiarowo-kształtowej przy równoczesnym zapewnieniu wysokiej
wydajności obróbki.
Zadanie jest realizowane w Instytucie
Obrabiarek i Technologii Budowy Maszyn
Politechniki Łódzkiej
Koordynator z ramienia PŁ – prof. Bogdan Kruszyński
Zadania i realizatorzy
1.2 Szlifowanie złożonych powierzchni elementów silników lotniczych
Celem zadania jest opracowanie technologii szlifowania tego typu
powierzchni z wykorzystaniem sterowania numerycznego.
Zadanie jest realizowane w
Politechnice Rzeszowskiej
Koordynator z ramienia PRz – prof. Jan Burek
Zadania i realizatorzy
1.3 Obróbka HSM nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych stosowanych w
lotnictwie
Celem zadania jest opracowanie wydajnej metody skrawania nowoczesnych
materiałów stosowanych w lotnictwie z wykorzystaniem obróbki HSM, która
umożliwi obniżenie kosztów lub skrócenie czasu operacji, oraz
wyeliminowanie lub zmniejszenie drgań samowzbudnych dzięki zastosowaniu
elementów aktywnych
Zadanie jest realizowane w Katedrze
Mechaniki Stosowanej Politechniki Lubelskiej
oraz
w Instytucie Technik Wytwarzania
Politechniki Warszawskiej
Koordynator z ramienia PL – prof. Jerzy Warmiński
Koordynator z ramienia PW – prof. Krzysztof Jemielniak
ZB1.1 Politechnika Łódzka
Budowa inteligentnego systemu szlifowania trudnoobrabialnych
stopów lotniczych
Struktura automatycznego systemu wydobywania
informacji z danych pomiarowych oraz
klasyfikacji stanu procesu szlifowania.
•Uzyskano wysoką zgodność
opracowanych modeli z danymi
eksperymentalnymi
•Opracowane algorytmy
diagnostyki pozwalają na wczesne
wykrywanie niepożądanych
stanów procesu, np. przypaleń
Zakres strefy stabilnej w procesie szlifowania ze względu na rozwój
falistości na przedmiocie obrabianym w podatnym układzie OUPN
ZB1.2 Politechnika Rzeszowska
Opracowanie stanowiska badawczego procesu szlifowania zamków
łopatek silników lotniczych wykonanych ze stopów typu Inconel
oraz przeprowadzenie wstępnych badań doświadczalnych
6
Napięcie [V]
5
4
3
AE RMS
2
Ft
1
Fn
0
53
54
55
Czas [s]
56
57
Sygnały diagnostyczne zarejestrowane
podczas szlifowania przeciwbieżnego.
Widok stanowiska badawczego: 1) układ
sterowania CNC, 2) przestrzeń robocza
szlifierki, 3) przedmiot obrabiany, 4) czujnik
AE, 5) czujnik drgań, 6) siłomierz, 7)
wzmacniacz ładunku, 8) wzmacniacz, 9)
konwerter RMS, 10) karty przetworników A/C,
11) komputer rejestrujący sygnały
diagnostyczne
Wnioski
• Zaprojektowane i wykonane stanowisko
badawcze charakteryzuje się wysoką
skutecznością i przydatnością do diagnostyki
procesu szlifowania powierzchni płaskich
oraz kształtowych.
• Stanowisko to umożliwia pomiar m.in. emisji
akustycznej, drgań i składowych siły
szlifowania.
ZB 1.3 Politechnika Lubelska
Regeneracyjny nieliniowy model skrawania – frezowanie
Różniczkowe równanie ruchu


mx  cx  kx  aph(t ) K t 1   vr   vr3  sin   0.3cos  g j .
F j   Ftj sin  j  Fnj cos j  g j ,
g j  H  sin  j  H  cos j  cose  ,
hj (t )  hj STAT (t )  hj DYN (t ),
hj (t )  f z cos j  ( x(t )  x(t   ))cos j ,
Obszary niestabilności
Model frezowania
ZB 1.3 Politechnika Lubelska
Główne wnioski
• Opracowano nieliniowe modele procesu skrawania z
uwzględnieniem efektu regeneracyjnego i tarcia suchego
• Wykazano, że modele liniowe nie są w stanie oddać całą złożoność
procesu frezowania
• Zjawisko tarcia suchego w bardzo niewielkim stopniu wpływa na
obszary niestabilności wynikające z regeneracji drgań
• Zastosowana technika „Recurrence Quantification Analysis” dała
pozytywne efekty w aspekcie badania stabilności procesu, co
może być wykorzystane do nadzorowania procesów skrawania
INNOWACYJNA
GOSPODARKA
NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI
UNIA EUROPEJSKA
EUROPEJSKI FUNDUSZ
ROZWPJU REGIONALNEGO
ZB1.3.7 Politechnika Warszawska
Opracowanie podstaw technologii obróbki ubytkowej nowych
materiałów
• Cel: opracowanie metody obróbki stali wysokostopowych za
pomocą narzędzi z płytkami obrotowymi typu SPRT
• Założony efekt: zwiększenie wydajności skrawania i trwałości
ostrza przy zachowaniu dobrej jakości powierzchni
• potencjalne miejsce wykorzystania w zakładach przemysłu
lotniczego
Wskaźniki
Referaty konferencyjne
•
•
•
•
•
•
Lajmert P., Kruszyński B., Wrąbel D.: Identyfikacja wczesnych symptomów
niepożądanych stanów procesu w szlifowaniu kłowym wałków. XXXIII Naukowa Szkoła
Obróbki Ściernej, Gdańsk 2011.
Rusinek R.: Chatter In Milling Of Composites: Simulations And Diagnostic,
Conference of Supervising and Diagnostics of Machining Systems - Model Based
Manufacturing, Karpacz 2011
Zaleski K.: Badania wpływu parametrów bagniatania wibracyjnego na trwałość
zmęczeniową elementów ze stopu tytanu, Tytan i jego stopy -2011
Litak G., Rusinek R.: Dynamics of stainless steel turning. Analysis by multifractal.
Conference ENOC 2011, Rzym 2011
Rusinek R., Warminski J., Kecik K.: Frictional and regenerative chatter. Conference
ENOC 2011, Rzym 2011
Kecik K., Warminski J., Rusinek R.: Chaos in mechanical systems. Selected
problems. IUTAM Symposium on 50 Years of Chaos : Applied and Theoretical,
Kyoto 2011
Wskaźniki
Publikacje w czasopismach
•
Lajmert P., Kruszyński B., Wrąbel D.: Identyfikacja wczesnych symptomów niepożądanych stanów procesu w
szlifowaniu kłowym wałków. Inżynieria Maszyn, 4/2010 (ukazało się w 2011 r.) str. 78-94.
•
Leżański P. : Ocena przydatności wybranych wielkości procesowych do nadzorowania stanu procesu szlifowania
wgłębnego. Inżynieria Maszyn, 4/2010 (ukazało się w 2011 r.) str. 95-111.
•
Rusinek R.: Chatter In Milling Of Composites: Simulations And Diagnostic. Journal of Machine Engineering, Vol.
10, No. 3, 2010
•
Litak G., Rusinek R.: Vibrations in stainless steel turning: multifractal and wavelet approaches. JOURNAL OF
VIBROENGINEERING. Vol. 13(1), 2011, str. 102-108
•
Litak G., Rusinek R.: Dynamics of a Steel Turning Process. Chaos Theory: Modeling, Simulation and
Applications. C. H. Skiadas, I. Dimotikalis and C. Skiadas (Eds) World Scientific Publishing Co str. 445 – 448
•
Litak G., Syta A., Rusinek R.: Dynamical Changes During Composite Milling: Recurrence and Multiscale Entropy
Analysis. International Journal of Advanced Manufacture Technology 56 (2011) 445-453
•
Kęcik K., Rusinek R., Warmiński J.: Stability Lobes Analysis of Nickel Superalloys Milling. International Journal of
Bifurcation and Chaos, Vol.21 No.10, 2011.
•
Rusinek R., Kęcik K., Warmiński J.: Dynamics of composite material cutting. Advances in Manufacturing Science
and Technology, Vol. 35, No. 3, 2011.
•
Zaleski K.: Wpływ parametrów dynamicznego nagniatania rozproszonego na rozkład naprężeń własnych w
warstwie wierzchniej stopu tytanu. Inżynieria powierzchni, vol.3, 2011 str.48-52
•
Kęcik K., Rusinek R., Warmiński J.: Dynamical analysis of milling process with various radial depth of cut. Budowa
maszyn i zarządzanie produkcją, nr.2(16), 2011, str. 69-81.
•
Matuszak J., Zaleski K.: Badania porównawcze wpływu frezowania na chropowatość powierzchni i mikrotwardość
warstwy wierzchniej stopu tytanu Ti6Al4V oraz stali nierdzewnej 15-5PH. Archiwum Technologii Maszyn i
Automatyzacji, Vol. 31 nr 2, 2011, s. 59-68.
Wskaźniki
Prace inż. mgr, dr, hab.
•
•
•
•
•
•
inżynierskie obronione 3
magisterskie obronione 1
inżynierskie planowane 1
magisterskie 6
doktorskie 1
habilitacyjne 2
• Zgłoszenia patentowe dokonane w II półroczu 2011 r.
•
•
•
•
•
Udział studentów / doktorantów / innych wykonawców
(liczbowo) w ZB 1 (aktualnie)
Doktorzy hab.: 3
Doktorzy: 10
Doktoranci: 4
Pracownicy techniczni: 8
Studenci: 8
Współpraca
Stan współpracy z przedsiębiorstwami lotniczymi Doliny
Lotniczej
• PZL- Świdnik S.A.
- obróbka materiałów kompozytowych z włóknami szklanymi
i węglowymi
• WSK "PZL-Rzeszów" S.A.
- Skrawanie elementów cienkościennych wykonanych z trudnoobrabialnych
stopów
- Analiza metod obróbki elementów cienkościennych
wykonanych z superstopów
• MG-CERTUS
- obróbka materiałów metodą HSM
• Zakład Narzędziowy w Świdniku Sp. z o.o.
- Analiza drgań typu chatter w obróbce skrawaniem oraz
metody ich eliminacji
Dziękuję za
uwagę