Zawartość miesięcznika nr 03/2015

STRESZCZENIE: Proces wiercenia głębokich otworów charakteryzuje się, z dynamicznego punktu widzenia, szerokim zakresem zmienności sztywności układu rura wiertarska – głowica wiertarska – element obrabiany i szerokim zakresem zmiany masy elementu obrabianego. Powoduje to zmiany, w procesie wiercenia głębokich otworów, indywidualności dynamicznej wyrażonej w częstotliwościach drgań własnych podstawowych i pobocznych. Zmiany takie uniemożliwiają skuteczne działanie dynamicznych eliminatorów drgań. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki analiz modalnych układu głowica wiertarska – rura wiertarska – wał oraz analiz modalnych wymienionych elementów składowych tego układu. Uwzględniono zmianę odległości podpór układu podczas wiercenie, zmianę masy i sztywności wierconego wału. Wykonane w niniejszej pracy analizy numeryczne stanowią wstępną ocenę do opracowania nowych sposobów tłumienia drgań podczas wiercenia głębokich otworów.

SŁOWA KLUCZOWE: wiercenie głębokich otworów, analiza modalna.

ABSTRACT: The deep hole drilling process is characterized from a dynamic point of view, a wide range of variation of the stiffness of the pipe drilling - drilling head - the element and a wide range change of the element mass. This causes a change in the process of deep holes drilling, dynamic individuality expressed in primary and secondary frequency of vibrations. This paper presents the results of modal analysis of the drilling head - Drill pipe - shaft and modal analysis mentioned components of the system. Takes into account the change of distance support system during drilling, change in weight and stiffness of the drill shaft. Such modifications prevent the effective effect the dynamic vibration eliminators. Identifiable cause intensified vibration and proposes ways to reduce them. Performed in the present work numerical analysis are an initial assessment to develop ways to damp vibrations during deep holes drilling.

KEYWORDS: drilling deep holes ,modal analysis.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.110

STRESZCZENIE: Odpowiedni dobór narzędzi tnących jest jednym z czynników decydujących o wydajności produkcji. Nieodpowiednio ukształtowany wrąb piły taśmowej będzie skutkował powstawaniem koncentracji naprężeń oraz może spowodować jej pękanie. Celem optymalizacji kształtu zębów pił taśmowych przedstawionej w tym artykule było wyznaczenie optymalnego kształtu zęba odznaczającego się bardziej równomiernym rozkładem naprężeń oraz mniejszymi maksymalnymi wartościami naprężeń zredukowanych. Do optymalizacji użyta została metoda Hadamarda z zastosowaniem metody elementów skończonych. Obliczenia przeprowadzone zostały dla płaskiego stanu naprężeń. Otrzymane rezultaty spełniają kryteria wytrzymałościowe i mogą służyć jako wytyczne do projektowania optymalnych kształtów zębów, ale mogą nie spełniać wymagań technologicznych związanych z procesem cięcia (np. odprowadzanie wiórów).

SŁOWA KLUCZOWE: Metoda Elementów Skończonych, optymalizacja kształtu, piły taśmowe, cięcie metalu.

ABSTRACT: The proper selection of the cutting tools is one of the determining factors of the productivity. Improperly shaped bandsaw gullet can lead to the stress concentration and cracking of the cutting tool. The main aim of the structural shape optimization of the bandsaw teeth presented in this article is to obtain optimal shape of the tooth which is characterized by the more equal distribution of stresses and smaller value of the maximum von Mises stress. The Hadamard method is used for analysis which is based on the Finite Element Method. Calculations were performed for the plane stress state. The obtained results meet the strength criteria, but it can not meet the technical criteria like chip removal etc. They can be taken into account as a guidelines for the tooth shape design.

KEYWORDS: Finite Element Method, Structural Shape Optimization, bandsaws, metal cutting.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.111

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono metodę bezpośredniego pomiaru chwilowych sił skrawania podczas obróbki, w czasie występowania drgań samowzbudnych. Metoda ta polega na wykorzystaniu dynamometru zamocowanego na elementach podatnych, który drga równocześnie z narzędziem, jednoczesnym pomiarze siły i przyspieszenia jak też pomiarze przemieszczenia siłomierza i narzędzia podczas skrawania ortogonalnego, mierzone na kierunku posuwu. Przyjęta metodyka pomiaru pozwala na wyznaczenie uśrednionych lub chwilowych dynamicznych współczynników siły skrawania oraz ich zależności od parametrów skrawania i zużycia narzędzia.

SŁOWA KLUCZOWE: dynamiczna charakterystyka procesu skrawania, siły skrawania, drgania samowzbudne.

ABSTRACT: The paper presents the method of the direct measuring the instantaneous cutting forces during chatter. This method is based on elastically supported dynamometer vibrating with the tool, on measuring the force and acceleration simultaneous, as well on measuring the displacement of the dynamometer and cutting tool during orthogonal turning, measured in the direction of feed. The measurements allow for determination of averaged or instantaneous dynamic cutting force coefficients and their dependence on cutting conditions and the tool wear.

KEYWORDS: dynamic characteristic of cutting process, cutting forces, chatter.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.112

Streszczenie: Nowoczesne współrzędnościowe urządzenia pomiarowe pozwalają na bardziej dokładne pomiary elementów maszyn. Zastosowanie tych urządzeń pozwala na zastąpienie dotychczasowych technik pomiarowych. Z uwagi na wysokie koszty eksploatacji tych urządzeń należy wziąć pod uwagę tradycyjne metody pomiarów. Na podstawie pomiarów wybranych elementów maszyn, za pomocą różnych narzędzi pomiarowych wykazano, że w wielu przypadkach drogie urządzenie można zastąpić typowymi, dotychczas stosowanymi przyrządami pomiarowymi.

SŁOWA KLUCZOWE: pomiary, błąd pomiarów, odchyłki pomiarów, analiza pomiarów, urządzenia pomiarowe.

ABSTRACT: The modern coordinate-measuring machines allow for a more accurate measurement of machine parts. Use of these devices allows for the replacement of existing measurement techniques. Due to the high cost of operating this equipment must take into account the traditional methods of measurement. On the basis of the measurements of selected machine elements using a variety of tools has been shown, that in many cases the expensive device can be replace conventional, previously used measuring instruments.

KEYWORDS: measurements, measurement errors, measurement deviations, analysis of the measurements, measuring devices.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.113

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono wyniki analizy procesu frezowania czołowego stali NC6 głowicą walcowo-czołową oraz jego wpływ na chropowatość powierzchni. Podczas prób skrawania zmierzono przemieszczenia względne w układzie narzędzie przedmiot obrabiany, wyznaczono wartości minimalnej grubości warstwy skrawanej. Wyznaczony został wpływ posuwu i prędkości skrawania na wartość parametru minimalnej grubości warstwy skrawanej oraz przemieszczeń względnych w układzie narzędzie przedmiot obrabiany.

SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie czołowe, parametry skrawania, minimalna grubość warstwy skrawanej, przemieszczenia względne w układzie narzędzie przedmiot obrabiany.

ABSTRACT: The paper shown the results of the analysis NC6 steel face milling process using square shoulder mill and its influence on the surface roughness. During the cutting tests the relative displacement in the system toolworkpiece were measured, also the minimum thickness of the cut layer were determined. Was designated the impact of feed rate and cutting speed on the value of the minimum thickness of the cut layer and the relative displacements in the system tool-workpiece.

KEYWORDS: face milling, machining parameters, the minimum thickness of the cut layer, the relative displacement in the system tool workpiece.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.114

STRESZCZENIE: Jednym z istotnych kierunków rozwoju systemów CAM jest dążenie do automatyzacji opracowania programów obróbkowych. Oprócz Skrócenia czasu przygotowania technologii, można także uzyskać wiele wariantów alternatywnych procesów obróbkowych. Procesy te można porównać ze względu na różne kryteria takie jak np. czas realizacji procesu, koszt, zapotrzebowanie mocy, wymagane momenty skrawania, itd. – jeszcze na etapie projektowania. W artykule przedstawione zostaną zasady zastosowania systemów CAM i przykład analizy oceny efektywności kilku wariantów realizacji fragmentu procesu obróbkowego.

SŁOWA KLUCZOWE: CAM, CNC, symulacja, strategia obróbki.

ABSTRACT: One of the important directions of development of CAM systems is the desire to automate the preparing of CNC programs. In addition to shorten the time of preparation technology, you can also get a lot of alternatives of machining processes. These processes can be compared due to different criteria such as: process execution time, cost, power consumption, required moments of cutting, etc. – still at the design stage. In this article, the principles of the use of CAM systems for such analysis and evaluation of the effectiveness of several variants of the implementation portion of the machining process are presented.

KEYWORDS: CAM, CNC, simulation, machining strategy.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.115

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono opis wybranych zagadnień związanych z konstruowaniem części maszyn z użyciem metod komputerowego wspomagania konstruowania, które mają bezpośredni związek z problemami ich wytwarzania przy użyciu metod komputerowo wspomaganego wytwarzania za pomocą obrabiarek sterowanych numerycznie i drukarek 3D.

SŁOWA KLUCZOWE: wspomaganie komputerowe, modelowanie, modele bryłowe, wytwarzanie.

ABSTRACT: The article describes some of the problems encountered during the construction of components of machine elements using computer-aided design methods which are of direct transfer to the problems of manufacturing these items using modern methods of computer-aided manufacturing using numerically controlled machine tools and 3D printing.

KEYWORDS: computer-aided design, modeling, solid models, fabrication.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.116

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono problemy związane z zastosowaniem nowych materiałów w konstruowaniu i wytwarzaniu aparatury chemicznej. Rozważania przeprowadzono w oparciu o zastosowanie tytanu jako nowego materiału.

SŁOWA KLUCZOWE: instalacje przemysłowe, materiały, aparatura chemiczna, wymienniki ciepła, zbiorniki, rurociągi przemysłowe.

ABSTRACT: In this paper the problems arising from the use of new materials in the design and manufacture of chemical apparatus are described based on industry examples.

KEYWORDS: chemical apparatus, new materials, titanium, heat exchanger.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.117

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono metodę toczenia powierzchni mimośrodowych. W tym celu wykorzystano zaawansowane funkcje układu sterowania SINUMERIK, jak sprzężenie osi i tablice krzywych. W metodzie tej w sposób automatyczny jest generowana definicja tablicy krzywych opisującą drogę narzędzia podczas jednego obrotu powierzchni mimośrodowej. Obrobiona tą metodą powierzchnia mimośrodowa poddana została ocenie pod względem dokładności, a średnia wartość odchyłki wyniosła 0.067 mm. Przedstawiono także analizę ograniczeń odnośnie obróbki powierzchni mimośrodowych na tokarkach z osiami X i Z.

SŁOWA KLUCZOWE: toczenie, powierzchnia mimośrodowa, tablica krzywych, sprzężenie osi.

ABSTRACT: The paper presents the method of turning eccentric surfaces. To do this, the advanced functions of the SINUMERIK as axis coupling and curves tables are used. In this method, it is automatically generated definition of curves table which describes the complete path of tool during one rotation of eccentric surface. The eccentric surface machined with this method was assessed in terms of accuracy and the average deviation was 0.067 mm. Also was presented an analysis of constraints of machining eccentric surface on lathe with axes X and Z.

KEYWORDS: turning, eccentric surface, curve table, axis coupling.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.118

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono krytyczną analizę obecnie spotykanych metod automatyzacji fazowania i zatępiania krawędzi uzębienia kół zębatych. Na tej podstawie zaproponowano nową metodę, która bazuje na wykorzystaniu pięcioosiowego centrum obróbkowego. Sformułowano zależności analityczne, które umożliwiają wyznaczenie współrzędnych punktów charakterystycznych, tj. punktu początkowego i końcowego linii ewolwentowej zęba oraz punktu początkowego i końcowego linii przejściowej, która definiuje linię dna wrębu. Na tej podstawie można zdefiniować ścieżkę narzędzia i opracować program CNC. Omówiono narzędzia ścierne i wiórowe do wykonywania zatępień zębów twardych i faz zębów miękkich. Geometria tych narzędzi istotnie wpływa na ścieżkę (tor) narzędzia. Przedstawiono także wyniki pierwszych eksperymentalnych prób fazowania krawędzi uzębień na centrum obróbkowym DMU 60MB.

SŁOWA KLUCZOWE: fazowanie, zatępianie krawędzi, koło zębate, ewolwenta, obrabiarka CNC.

ABSTRACT: The paper presents a critical analysis of actual used methods os automation of edge chamfering and rounding of gear wheels. Based on the analysis a new method was proposed using a five-axis machining centre. Analytical relationships were formulated which make possible to calculate the characteristic points, it means, the starting point and finishing point of involutes line of the teeth and starting point and finishing point of passing line, which defines the line of bottom kerf. Having all the points somebody has a possibility to generate a path of cutting tool and the CNC program. Except that the cutting and abrasive tools for edge chamfering and rounding of gear wheels were discussed. Geometry of such tools has an important influence on the cutting tool's path. Some preliminary results of experimental examples of edge chamfering and rounding, using machining centre type DMU 60MB were shown.

KEYWORDS: chamfering, debburing, gear wheels, evolvent, CNC Machine Tool.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.119

STRESZCZENIE: W referacie przedstawiono podstawowe założenia projektu „Badania i ocena wiarygodności nowoczesnych metod pomiaru topografii powierzchni w skali mikro i nano”. Celem realizacji projektu jest oszacowanie różnic w wynikach pomiarów topografii powierzchni w grupach przyrządów stykowych i bezstykowych oraz między grupami. Pozwoli to określić wiarygodność pomiarów wykonywanych różnymi przyrządami zarówno w praktyce przemysłowej jak i w badaniach naukowych oraz wskazać optymalny dobór metod do różnych zastosowań. Odpowiedni poziom wiarygodności uzyskiwany podczas pomiarów struktury geometrycznej powierzchni jest niezbędny podczas badań naukowych oraz w przemyśle do podejmowania decyzji dotyczących sterowania jakością wyrobów.

SŁOWA KLUCZOWE: topografia powierzchni, pomiar, wiarygodność.

ABSTRACT: The paper presents a concept of the project: “Research and evaluation of reliability of modern methods of surface topography measurements in micro and nano scale”. The aim of the project is to estimate the differences in the results of the surface topography measurements in two groups: contact and non-contact devices, and between the groups as well. It allows to define reliability of measurements which are performed by different devices both in industrial conditions and research, and to point out optimal selection of the methods for different applications. The proper level of reliability obtained during surface geometrical structure measurements is necessary during research and in the industry to make proper decision regarding the quality control of the product.

KEYWORDS: surface topography, measurement, credibility.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.120

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono wyniki analitycznej oceny przebiegu zużycia przez tarcie grupy staliw stopowych o zróżnicowanym składzie chemicznym Cr-Mo-V-Cu w stanie surowym i z warstwą azotowaną.
    Badanie przebiegu zużycia przez tarcie suche przeprowadzono zgodnie z normą PN-83/H-04302 – trzy wałeczki stożek. W charakterze przeciwpróbek użyto stożków wykonanych ze stali 40H, ulepszonych cieplnie na twardość 48÷50 HRC.
    Badanie zużycia realizowano przy stałym nacisku w czasie tarcia 50 s oraz w czasie wydłużonym do 350 s.
    Obróbkę wyników wykonano przy pomocy rutynowego programu komputerowego EXCEL 2000, próbując skorelować wielkość zużycia (mierzoną względnym przemieszczeniem się stożka w zależności od czasu tarcia) dla różnych wartości stopowości staliwa.
    Jako parametru charakteryzującego skład chemiczny staliwa przyjęto stopowość staliwa określoną jako sumę procentową składników stopowych występujących w staliwie. Do oceny stopowości brano pod uwagę takie pierwiastki jak : Mn, Si, Cr, Mo, V, Cu.
    Celem zrealizowanych badań było określenie wpływu stopowości staliwa i procesu azotowania na przebieg zużycia przez tarcie, z uwzględnieniem wpływu stopowości staliwa na przebieg zużycia warstwy azotowanej.

SŁOWA KLUCZOWE: zużycie przez tarcie, staliwa stopowe.

ABSTRACT: In this elaboration the results of the analytical estimation of wear by friction of the group of alloy cast steels with different chemical composition Cr-Mo-V-Cu in specimens in crude state and with nitrided layer were presented.
    Investigation of wear by dry friction was carried out according to PN-83/H-04302 standard - three rollers cone.
    The examination of wear was achieved at constant pressure in time of friction 50 seconds.
    As a parameter characterizing the chemical composition of cast steel, alloy cast steel was taken (defined as the sum of the percentage of alloying elements that were present in the cast steel). For the assessment of alloy such elements as: Mn, Si, Cr, Mo, V, Cu were taken into consideration.
    The aim of the completed research was determining the effect of alloy and nitriding process on the development of wear by friction.

KEYWORDS: of wear by friction, alloy cast steels.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.121

STRESZCZENIE: Podczas teksturowania wykonywanego metodami termicznymi tj. ablacją laserową lub elektrodrążenie, w warstwie wierzchniej zachodzą przemiany strukturalne. Znajomość tych przemian związanych z zachodzącymi procesami cieplnymi stanowi podstawę przy opracowywaniu technologii i doboru parametrów obróbki. Celem badań było określenie wpływu technologii teksturowania na jakość i strukturę warstwy wierzchniej stali narzędziowej. Zastosowanie ablacji laserowej do teksturowania powoduje powstawanie w warstwie wierzchniej szkodliwej nierównomiernej dość grubej warstwy białej, ale z lepszym odwzorowaniem szczegółów tekstury. W przypadku elektrodrążenia warstwa biała jest cienka i równomierna z niewielką wypływką.

SŁOWA KLUCZOWE: teksturowanie, laser, elektrodrążenie, warstwa biała.

ABSTRACT: When texturing performed by thermal methods, i.e. Ablation laser or electrical discharge, in the surface layer occur structural changes. Knowledge of these changes related to thermal processes occurring forms is the basis for the development of technology and the selection of machining parameters. The aim of the study was to determine the impact of technology texturing the quality and structure of the surface layer of tool steel. Application of the texturing laser ablation causing the harmful uneven surface layer rather thick white layer, but with a better reproduction of detail texture. For EDM white layer is thin and uniform with a small two necks.

KEYWORDS: texturing, laser, electrical discharge, white layer, erosion, surface layer, laser ablation.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.122

STRESZCZENIE: Podatność dynamiczna wrzeciona frezarki będąc istotnym wskaźnikiem jej stanu. Regularne określenie tej podatności pozwala na określenie degradacji stanu wrzeciona. Eksperymentalna analiza modalna jest jednym ze sposobów określenia wartości podatności dynamicznej. W prezentowanym artykule wykorzystana jest metodyka automatycznej analizy modalnej z jednym wejściem oraz jednym wyjściem. Umożliwia ona przeprowadzenie testów oraz uzyskanie wyników bezpośrednio w warunkach produkcyjnych przemysłu maszynowego przez użytkownika niedoświadczonego w analizy modalnej. Wbudowane automatyczne generowanie raportów pozwala na archiwizację i ocenę degradacji stanu wrzeciona. Prezentowane wyniki badań maszyn u partnera przemysłowego potwierdzają przydatność automatycznej analizy modalnej do oceny stanu wrzeciona w warunkach przemysłowych.

SŁOWA KLUCZOWE: analiza modalna, podatność dynamiczna.

ABSTRACT: Dynamic compliance of the milling machine spindle is an important indicator of its condition. Systematic determination of dynamic compliance allows for detection of the spindle condition degradation and allows for planning of preventive service. Dynamic compliance can be experimentally obtained by modal analysis. The paper presents the methodology of automatic single-input single-output modal analysis. This makes possible to carry out tests and receive the results by an operator who does not have knowledge in the field of modal analysis. Generated modal analysis reports can be used for assessing the spindle condition degradation. The paper presents examples of using the this methodology in the factory floor conditions.

KEYWORDS: modal analysis, dynamic compliance.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.123

STRESZCZENIE: Właściwy dobór narzędzia skrawającego do określonej operacji obróbki skrawaniem jest zdeterminowany wielkością taktu produkcji i wymaganym okresem trwałości ostrza. Celem badań była analiza zużycia narzędzi skrawających na linii produkcji korpusów w zakładzie metalurgicznym. Narzędzia skrawające wykorzystywane na tej linii to głównie wiertła, frezy i płytki wieloostrzowe do głowic frezarskich i frezów palcowych. Wykonano analizę zużycia narzędzi na linii obróbki mechanicznej wsporników i wykazano, że koszty zużycia narzędzi wynoszą około 4,2% kosztów wykonania części. Odpowiada to wielkości kosztów podawanych w literaturze. Obniżenie tych kosztów jest możliwe poprzez właściwy dobór parametrów skrawania.

SŁOWA KLUCZOWE: linia produkcyjna, trwałość narzędzia, zużycie narzędzia.

ABSTRACT: The proper selection of a cutting tool to a specific machining operation is determined by the size of the production pace and the required tool life. The aim of this study was to analyze the wear of cutting tools on the production line of bodies at the metallurgical plant. Cutting tools used for this line are mainly drills, milling cutters and multi-blade inserts for face milling cutters and end mills. The paper presents the analysis of tool wear on the machining line of brackets. It has been shown that the cost of tool wear is about 4.2% of production costs of parts. It corresponds to the costs reported in the literature. The proper selection of the machining parameters makes it possible to reduce these costs.

KEYWORDS: production line, tool life, tool wear.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.124

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono zagadnienia związane z kosztem elastycznego systemu montażowego oraz możliwości robotyzacji procesu montażu w kontekście przypadkowych i systematycznych błędów pozycjonowania robota. W celu wyznaczenia prawdopodobieństwa połączenia części cylindrycznych przeprowadzono badania błędów generowanych na zrobotyzowanym stanowisku montażowym. Badania analityczne wykazały, że zarówno błędy statyczne jak i kinematyczne robota montażowego można opisać w postaci dwuwymiarowej funkcji gęstości normalnego rozkładu prawdopodobieństwa. Wyniki badań analitycznych zweryfikowano eksperymentalnie.

SŁOWA KLUCZOWE: błąd pozycjonowania robota, montaż, stanowisko montażowe, robotyzacja.

ABSTRACT: The article presents the issues related to the cost of a flexible assembly system and the possibilities of robotisation of assembly process in the context of random and systematic errors of robot positioning. To determine the probability of the cylindrical parts assembling the researches on the errors generated on the robotic assembly stand were carried out. Analytical investigations have shown that both static and kinematic errors of assembly robot can be described as two-dimensional probability density function of a normal distribution. The analytical results were verified experimentally.

KEYWORDS: robot positioning error, assembly, assembly stand, robotisation.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.125

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono zachodzące zmiany w obrabiarkach wykorzystywanych w technologii cięcia oraz ich oprzyrządowaniu. Omówiono trendy rozwojowe w budowie maszyn do cięcia blach z uwzględnieniem laserowych i plazmowych wycinarek sterowanych numerycznie. Wskazano trendy doskonalenia głowic do cięcia plazmowego m.in. w kierunku możliwości wycinania złożonych profili bez przerywania obróbki oraz automatycznej kompensacji odchylenie rzeczywistego kąta uzyskanego w ciętym materiale od kąta zadanego. Omówiono sposoby zwiększenia szybkości oraz jakości cięcia wychodzące naprzeciw rosnącym oczekiwaniom klientów. Przedstawiono również tendencje w zakresie zwiększania produktywności przez wprowadzanie nowych technologii oraz modernizację obecnie stosowanych.

SŁOWA KLUCZOWE: cięcie laserowe, cięcie plazmowe, głowice tnące, laser, metody cięcia, plazma.

ABSTRACT: The article presents the changes in machines used in cutting technology and their instrumentation. The development trends in the construction of machines for sheet metal cutting with regard to laser and plasma cutting CNC machines are discussed. Trends of improvement for plasma cutting heads include towards the possibility of cutting complex profiles without process interrupt and automatic compensation of the deviation of actual angle obtained in the cut material from the specified angle are indicated. The ways to improve the speed and quality of cut that meet the growing expectations of customers are discussed. The tendencies in increasing productivity by introducing new technologies and the modernization of currently used is also presented.

KEYWORDS: laser cutting, plasma cutting, cutting heads, laser, cutting methods, plasma.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.126

STRESZCZENIE: Programowanie robota przemysłowego jest jednym z najtrudniejszych w realizacji zadań w zautomatyzowanych systemach wytwarzania. Jest ono szczególnie trudne z logicznego punktu widzenia, gdyż jest zdeterminowane wymaganiami procesu technologicznego. Składa się z dwóch zadań: podstawowego jakim jest programowanie ruchu i pomocniczego obejmującego realizację warunków synchronizacji robota z procesem technologicznym. W artykule przedstawiono problematykę programowania robota przemysłowego do rozwiązywania klasycznego zadania sztucznej inteligencji – Wież Hanoi. Zamieszczono algorytmy oraz kody programów wykonawczych, do realizacji określonych zadań przez robota. Algorytmy opisują trajektorię ruchu robota, która jest „sumą” następujących po sobie, uporządkowanych kroków elementarnych, po zrealizowaniu których robot osiąga zaplanowany stan. Stany osiągane są drogą realizacji przyjętego sposobu działania.

SŁOWA KLUCZOWE: roboty przemysłowe, algorytm programu sterującego, sztuczna inteligencja.

ABSTRACT: Programming of an industrial robot belongs to one from the most difficult tasks in automated systems of manufacturing. This task is especially difficult from a logical point of view, because is determined by requirements of the technological process. It consists of two tasks: the main one as programming of the motion is, and the auxiliary one - comprising accomplishment of synchronization conditions of the robot with the technological process. In the paper is presented the issue of programming of the industrial robot to solving classical problem of artificial intelligence – Tower of Hanoi. It have been presented algorithms and machine codes of the task programs to accomplishment of determined operations of the robot. The algorithms describe trajectory of motion of the robot, which is a „sum” of successive, ordered elementary steps, after completion of which the robot reaches its planned state. The states are attained through accomplishment of adopted method of the proceeding.

KEYWORDS: industrial robots, algorithm of the control program, artificial intelligence.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.127

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono metody i urządzenia pomiarowe oraz diagnostyczno - kalibracyjne osi obrotowych i błędów wolumetrycznych obrabiarek sterowanych numerycznie CNC. W szczególności omówiono takie systemy jak: AxiSet™ Check-Up, kalibrator osi obrotowych XR-20 oraz LaserTRACER i LaserTRACER-MT. Przedstawiono metody pomiaru osi obrotowych za pomocą zewnętrznych urządzeń pomiarowych, takich jak np. interferometr laserowy z przystawką do pomiarów osi obrotowych XR-20, jak również metody polegające na pomiarze wzorca za pomocą wewnątrzobrabiarkowych systemów pomiarowych (sond pomiarowych).

SŁOWA KLUCZOWE: 5 osiowa obrabiarka CNC, systemy diagnostyczne, kalibracja, AxiSet™ Check-Up, kalibrator osi obrotowych XR-20, LaserTRACER, LaserTRACER-MT, błędy obrabiarki CNC, współrzędne osi obrotowych, osie sterowane obrabiarek CNC.

ABSTRACT: The following paper presents methods and equipment for the measurement, monitoring and calibration of CNC machine tool rotary axis and volumetric errors. A detailed analysis of three measuring systems was conducted: AxiSet™ Check-Up, XR-20 rotary axis calibrator, LaserTRACER and LaserTRACER-MT. The paper presents rotary axis measurement with tools for conducting external measurements, e.g. the combination of XR20 and a laser interferometer, and methods consisting in master ball displacement evaluation.

KEYWORDS: CNC machine tools, diagnostics systems, calibration, AxiSet™ Check-Up, LaserTRACER, LaserTRACER-MT, Rotary Axis Calibrator XR20, errors of CNC machine tool, coordinates of the rotary axes, numerically controlled axis of CNC machine tools.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.128

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono metody i scharakteryzowano urządzenia pomiarowe i diagnostyczno – kalibracyjne osi obrotowych obrabiarek sterowanych numerycznie CNC. W szczególności omówiono takie systemy jak: precyzyjny analizator błędów osi obrotowych (Precision Spindle Error Analyzer SEA), 3D quickSET, R-test. Przedstawiono metody pomiaru osi obrotowych za pomocą autonomicznych urządzeń pomiarowych, takich jak np. R-test, jak również metod polegających na pomiarze wzorca za pomocą wewnątrzobrabiarkowych systemów pomiarowych (sond pomiarowych) np. systemem 3D quickSET.

SŁOWA KLUCZOWE: 5 osiowa obrabiarka CNC, systemy diagnostyczne, kalibracja, 3D quickSET, R-test, Precyzyjny analizator błędów osi obrotowych (Precision Spindle Error Analyzer SEA), błędy obrabiarki CNC, współrzędne osi obrotowych, osie sterowane obrabiarek CNC.

ABSTRACT: The following paper presents methods and characterises tools for the measurement, monitoring and calibration of CNC machine tool rotary axis. Particular attention was devoted to the following systems: Precision Spindle Error Analyzer SEA, 3D quickSET and R-test. The paper discusses rotary axis measurement methods involving autonomous measuring tools, such as R-test, and methods consisting in master ball displacement evaluation with measuring probes, e.g. 3D quickSET system.

KEYWORDS: CNC machine tools, diagnostics systems, calibration, 3D quickSET, R-test, Precision Spindle Error Analyzer SEA, errors of CNC machine tool, coordinates of the rotary axes, numerically controlled axis of CNC machine tools.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.129

STRESZCZENIE: Proces powstawania struktury geometrycznej powierzchni (SPG) jest bardzo złożony i wpływa na niego wiele czynników. Strukturę geometryczną powierzchni opisuje zbiór wszystkich nierówności powierzchni rzeczywistej tj., odchyłki kształtu, falistości, chropowatości. Podjęto próbę określenia wpływu posuwu na chropowatość powierzchni frezowanych walcowo. Przeprowadzono badania laboratoryjne frezowania walcowego frezem trzpieniowym.

SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie walcowe, posuw, chropowatość powierzchni.

ABSTRACT: The process of surface generation is complex and depends on numerous factors. The geometry of a surface is described by the sum of all irregularities of the actual surface, i.e. Deviations in form, waviness and roughness. This study focuses on determining the influence of feed rate parameter on the surface roughness formed by plain milling. The laboratory plain milling tests were conducted using a end mill.

KEYWORDS: plain milling, feed rate, roughness of surface.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.130

STRESZCZENIE: Zadaniem substancji chłodzącej podczas obróbki skrawaniem jest odprowadzania ciepła, smarowanie powierzchni narzędzia i transport wiórów. W artykule przedstawiono wyniki pomiaru chropowatości powierzchni obrabianej z chłodzeniem cieczą i obrabianej bez chłodzenia, o łącznej liczbie 120 pomiarów. Pomiary chropowatości ukazały znaczenie ilościowe znanego zjawiska stosowania chłodziwa podczas obróbki stali. Zastosowanie chłodzenia cieczą wpłynęło na obniżenie chropowatości wyrażonej przez R_a o 23,5 %, a o 37,4 % w przypadku miary R_z, w porównaniu do obróbki bez chłodzenia. Przedstawiono szczegółową interpretację wyników pomiarów chropowatości wzdłuż kolejnych przejść narzędzi, różnic między przejściami oraz różnic między obszarami pomiarowymi rozmieszczonymi poprzecznie do kierunku przejścia narzędzia.

SŁOWA KLUCZOWE: schładzanie narzędzi, chropowatość.

ABSTRACT: During machining process, cutting fluids are used to transfer heat, lubricate the tool surface and transport the chips. The article presents the roughness of the surface machined with a cutting fluid and without it, wherein the total number of measurements is equal 120. The results show the quantitative description of the effect caused by the application of coolant in machining. Comparing to the dry machining, liquid cooling decreased the roughness R_a by 23.5 % and R_z by 37.4 %. Detailed interpretation of the results is presented, including the the roughness measurements along the tool path, the differences between the cutting tool transitions and the differences between the areas of measuring arranged transversely to the toolpaths.

KEYWORDS: cutting fluids, coolant, roughness.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.131

STRESZCZENIE: Współrzędnościowe maszyny pomiarowe coraz częściej stosowane są także w pomiarach odchyłek kształtu, w tym okrągłości i walcowości. Przeprowadzono badania eksperymentalne mające na celu ustalenie jaki wpływ na wynik pomiaru odchyłki okrągłości na maszynie współrzędnościowej mają takie parametry, jak: liczba punktów pomiarowych na okręgu oraz prędkość pomiaru skaningowego. W ramach badań dokonano również sprawdzenia jak zmieni się wartość odchyłki okrągłości oraz zarys okrągłości gdy dokonamy zmiany sposobu dojazdu głowicy pomiarowej do mierzonego przedmiotu. W przeprowadzonym eksperymencie optymalna prędkość skanowania powierzchni przedmiotu wyniosła 45 mm/s. Przeprowadzony eksperyment pokazał także, że duże znaczenie ma sposób dojazdu głowicy pomiarowej do przedmiotu.

SŁOWA KLUCZOWE: odchyłka okrągłości, współrzędnościowa maszyna pomiarowa.

ABSTRACT: Coordinate measuring machines are more and more often used also in measurements of form deviations, including roundness and cylindricity. An experimental study was conducted aiming at establishing an influence of such parameters as: a number of sampling points on a circle and scanning speed on a result of measurements of roundness deviations by a coordinate measuring machine. The study also aimed at an investigation how roundness profiles and roundness deviations will change if the way of the approach of the measuring head to the detail surface is changed. An optimum scanning speed in the experiment was equal to 45 mm/s. The experiment showed also that the way how the head approaches to the measured surface can significantly affect measurement results.

KEYWORDS: roundness deviation, coordinate measuring machine.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.132

STRESZCZENIE: Niniejszy artykuł prezentuje sposoby parametryzacji programów obróbkowych w systemie HEIDENHAIN TNC620. Pokazuje 3 przypadku parametryzacji. Parametryzację programu sterującego w oparciu o geometrię przedmiotu obrabianego, parametryzację podczas obróbki przedmiotów o budowie segmentowej oraz parametryzację wykorzystującą funkcje warunkowe oraz zależności matematyczne.

SŁOWA KLUCZOWE: parametryzacja programu obróbkowego, HEIDENHAIN, OSN, funkcje warunkowe, cykle obróbkowe.

ABSTRACT: This article presents methods for parameterization of machining programs in the HEIDENHAIN TNC620 system. In the paper three methods parametrisation are present: parameterization of geometric features, parameterization of the modular objects and parameterization using mathematical and conditional function.

KEYWORDS: parameterization of machining programs, HEIDENHAIN, CNC, conditional functions, machining cycles.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.133

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono pomiar mający na celu określenie wpływu promienia bieżni na momentu oporowego w łożysk kulkowych. Pomiar przeprowadzono na 3 grupach łożysk o różnej geometrii bieżni. Badania te przeprowadzono momentomierzu STPM, urządzeniu które zostało zaprojektowane i wykonane Politechnice Świętokrzyskiej w Kielcach Wyniki pomiarów pokazały że różnica w wielkości współczynnika opasania w łożyskach ma znaczący wpływ na moment oporowy.

SŁOWA KLUCZOWE: łożyska toczne; badanie łożysk; moment oporowy; kształt bieżni.

ABSTRACT: The paper presents a measurement designed to determine the influence of the track radius at the frictional moment in ball bearings. The measurement was performed on three groups of bearing with different raceway geometries. These studies were carried out using a torque meter STPM, the device that has been designed and manufactured at Kielce University of Technology. The results of measurements made it possible that the difference in the size of the curvature ratio has a significant impact on the frictional moment.

KEYWORDS: rolling bering, bearing test, resistive torque; track shape.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.134

STRESZCZENIE: W artykule podjęto problematykę syntezy wymiarów konstrukcyjnych płaskiego manipulatora o dwóch stopniach swobody. Szczególną uwagę zwrócono na względne położenie osi obrotów obu ogniw napędowych. Jako kryterium porównawcze przyjęto przebiegi czasowe momentów napędowych oraz reakcji w przegubach w trakcie realizacji zadanej tej samej trajektorii końcówki roboczej.
    Analiza przeprowadzonych symulacji numerycznych dynamiki manipulatora wskazuje na znaczne zmiany parametrów dynamicznych, nawet przy niewielkich zmianach położeń względnych osi napędowych.

SŁOWA KLUCZOWE: manipulator, symulacja dynamiki.

ABSTRACT: This paper presents a problem in a synthesis of constructional measurements for flat manipulator with two degrees of freedom. Particular attention was given to relative position of the axes of rotation for the two driving cells. The timing of the driving torques and the performance of the joints during the implementation of the same trajectory of the working tip was the benchmark for the study.
    The analysis of the results of the numerical simulations for the manipulator dynamics indicates significant changes in dynamic parameters, even when there is a slight change in the position of the driving axes.

KEYWORDS: manipulator, modeling dynamics.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.135

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono problematykę syntezy wybranych wymiarów konstrukcyjnych płaskiego mechanizmu dźwigniowego, zawierającego w swej strukturze kinematycznej przekładnię śrubową toczną. Mechanizm ten wykorzystano do napędu ramion równoległoboku przegubowego wchodzącego w skład łańcucha kinematycznego manipulatora antropomorficznego z ortogonalną kiścią sferyczną.
    Przedstawiono wyniki symulacji numerycznych dynamiki mechanizmu. Analizie poddano wpływ wybranych wymiarów konstrukcyjnych mechanizmu na przebiegi wymaganych momentów napędowych ramion równoległoboku dla realizacji zadanej trajektorii.

SŁOWA KLUCZOWE: przekładnie śrubowe toczne, manipulator, planowanie trajektorii.

ABSTRACT: The paper presents the synthesis problem of the selected design dimensions of a flat lever mechanism, containing the ball screw in its kinematic structure. This mechanism is used to drive the arms of the parallelogram joints forming part of the kinematic chain of an anthropomorphic manipulator with the orthogonal spherical wrist.
    The results of the numerical simulation of dynamics of the mechanism were presented. There were analyzed the influence of the design dimensions of the mechanism on the courses of the required driving torques of the arms of the parallelogram for the implementation of the given trajectory.

KEYWORDS: ball screw, manipulator, modeling robots trajectory.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.136

STRESZCZENIE: W pracy wyprowadzono analityczne zależności do obliczeń współrzędnych konfiguracyjnych dla sześcioosiowego manipulatora robota przemysłowego GMF S-420F. Do rozwiązania zastosowano notację Denavita – Hartenberga i przekształcenia kinematyki pozycyjnej. Zamieszczono wyniki przykładowych obliczeń współrzędnych konfiguracyjnych a ich poprawność wykazano przez porównanie z rzeczywistymi wartościami uzyskanymi z kontrolera robota.

SŁOWA KLUCZOWE: notacja Denavita – Hartenberga, parametryzacja RPY, przestrzeń robocza manipulatora, kinematyka pozycyjna.

ABSTRACT: In this paper the analytical formulae for calculating of configuration coordinates for 6-axis manipulator of GMF S-420F industrial robot are given. To solve the D-H notation and transformations of positional kinematics are used. The paper presents the results of sample calculations of configuration coordinates. Accuracy of these calculations is demonstrated by comparison with the actual values obtained from the robot controller.

KEYWORDS: D-H notation, parameterization RPY, manipulator workspace, positional kinematics.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.137

STRESZCZENIE: W literaturze odnoszącej się do analizy falkowej brak jest jednoznacznego określenia która falka bazowa powinna być użyta do analizy powierzchni oraz do którego poziomu dekompozycji ta analiza powinna być prowadzona. W artykule zaproponowano cztery kryteria doboru falki matki pozwalające określić maksymalny poziom dekompozycji oraz określić falkę, która w największym stopniu nadaje się do analizy powierzchni. Są to: test autokorelacji, test unormowanej funkcji interkorelacji, korelacja Pearsona oraz procedura wykorzystująca wskaźnik entropii. Do obliczeń wskaźników każdego z wymienionych kryteriów została wykorzystana powierzchnia próbki frezowanej. Obliczenia zostały przeprowadzone w środowisku MATLAB z wykorzystaniem autorskich programów obliczających wskaźniki odnoszące się do każdego z wymienionych kryteriów doboru. W artykule pokazano wyniki tych obliczeń.

SŁOWA KLUCZOWE: transformata falkowa, chropowatość powierzchni, dekompozycja, korelacja, autokorelacja, entropia.

ABSTRACT: The literature related to wavelet analysis does not explicitly determine, which mother wavelet is most suitable for analysis and until which level of decomposition this analysis should be perform. In the paper are described four criteria that can be used for selection of the mother wavelet. These criteria allow determine maximum level of decomposition and determine mother wavelet which is most suitable for analysis. These criteria are: the statistical test of autocorrelation of the decomposition details, value of the normalized crosscorrelation function, Pearson correlation function and minimization of the Shannon entropy. The calculations were performed in authorial computer procedures coded in MATLAB environment. This paper shows the results of calculations for selected milled surface.

KEYWORDS: wavelet transform, surface roughness, decomposition, correlation, autocorrelation, entropy.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.138

STRESZCZENIE: Pomiar bezstykowy czujnikami pneumatycznymi wciąż znajduje zastosowanie w przemyśle, głównie w układach kontroli czynnej. W tych warunkach bardzo istotne są ich właściwości dynamiczne, zależne od geometrii elementów przepływowych oraz od aktualnego ciśnienia w komorze pomiarowej. Badania wykazały, że przy mniejszych ciśnieniach odpowiadających szerszym szczelinom pomiarowym, stała czasowa wzrasta, w niektórych przypadkach nawet o 100%. Nieuwzględnienie tego faktu może doprowadzić do zwiększenia błędów pomiaru właśnie w końcowej fazie obróbki.

SŁOWA KLUCZOWE: czujnik pneumatyczny, stała czasowa, wymuszenie sinusoidalne.

ABSTRACT: Non-contact measurement with the air gauges still takes place in industry, mainly in the in-process inspection. In such work conditions, their dynamic characteristics shaped by geometry of the air gauge and dependent on the actual measuring pressure become of great importance. The investigations proved that when the pressure in the chamber is lower, which corresponds with larger measured slots, the time constant increases, sometimes even up to 100%. If this phenomenon is neglected, the final stage of the machining could bear much larger error than expected.

KEYWORDS: air gauge, time constant, sine input.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.139

STRESZCZENIE: W związku z wymaganiami dotyczącymi jakości wyrobów, stawiane są coraz większe wymagania dokładności czujników pomiarowych. Spełnienie tych wymagań jest możliwe tylko wtedy, gdy teoretyczny opis funkcji przetwarzania będzie w pełni odpowiadał charakterystykom rzeczywistym. Literatura z zakresu pneumatycznych przetworników długości proponuje szereg metod, jednak obliczenia na podstawie tych metod, porównane z wynikami doświadczeń, dają błąd aproksymacji kilkadziesiąt procent, sięgający nawet 40 %, a w niektórych przypadkach i więcej. Badania wykazały, że zaproponowany algorytm, który w oparciu o wyznaczone parametry krytyczne drugie uwzględnia rzeczywiste straty przepływu, pozwala na aproksymację charakterystyk z błędem poniżej 5 %.

SŁOWA KLUCZOWE: pneumatyczny przetwornik długości, charakterystyka statyczna, straty przepływu.

ABSTRACT: The increasing quality of the manufactured details requires increased accuracy of the measuring devices. Those requirements could be met only when the theoretically described function corresponds with the experimental one. The publications on air gauges proposes a range of theoretical approaches, but compared with experimental results, those functions reveal approximation error of tens per cent, up to 40 %, and sometimes even more. The laboratory investigations proved that the proposed approach based on the second critical parameters and real dissipation effect, allows to approximate the static characteristics with inaccuracy lower than 5 %.

KEYWORDS: air gauge, static characteristics, dissipation effect.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.140

STRESZCZENIE: Szybki rozwój systemów informatycznych stosowanych w nowoczesnych przedsiębiorstwach wymaga wprowadzenia zmian w sposobie projektowania i działania obrabiarek. Koncepcja Przemysł 4.0 (niem. Industrie 4.0), zaprezentowana w roku 2011, wymaga pełnej integracji maszyn i urządzeń z systemami zarządzania produkcją. W związku z tą koncepcją pojawiła się również konieczność monitorowania stanu maszyn oraz realizowanych procesów. Konieczna jest również wymiana dużej ilości danych i ich udostępnianie innym aplikacjom i urządzeniom w ramach koncepcji Internet Rzeczy (ang. Internet of Things – IoT). Niniejszy artykuł przedstawia kluczowe zagadnienia integracji obrabiarek z systemami informatycznymi przedsiębiorstw w celu zwiększenia wydajności i elastyczności produkcji.

SŁOWA KLUCZOWE: Przemysł 4.0, obrabiarki wielozadaniowe, nowoczesne układy sterowania.

ABSTRACT: The rapid development of information systems used in modern enterprises require changes in the way the design and operation of machine tools. Industry 4.0 (Ger. Industrie 4.0) idea, presented in 2011, requires the full integration of machinery and equipment with production management systems. In connection with this concept came the need to monitor the status of machines and processes. It is also necessary exchange of large amounts of data and making them available to other applications and devices within the concept of Internet of Things - IoT. This article presents the key issues of the integration of machine tools with enterprise information systems in order to increase the efficiency and flexibility of production.

KEYWORDS: Industry 4.0, multitasking machines, modern CNC.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.141

STRESZCZENIE: W artykule rozpatruje się własności statyczne i dynamiczne łopat wirnika nośnego śmigłowca mające wpływ na dynamikę pracy wirnika nośnego. Analizuje się oddziaływanie technologii wytwarzania łopat na ich masę oraz niewyważenie statyczne i dynamiczne. Rozpatrywane są główne parametry wpływające na wielkość niewyważenia, takie jak masa i momenty statyczne oraz ich wpływ na dynamikę łopat. Wirnik nośny analizuje się również pod katem wpływu niewspółtorowości łopat na obciążenia dynamiczne osi wirnika. Przyczyną niewspółtorowości łopat są różnice azymutalne sił parcia powietrza na łopatę, które powstają przy obrocie wirnika nośnego podczas lotu. Dokonuje się analizy kluczowych operacji procesu technologicznego wytwarzania łopat wirnika nośnego śmigłowca pod kątem wpływu na masę i niewyważenie statyczne łopat.

SŁOWA KLUCZOWE: wirnik nośny łopat, dynamika łopat wirnika nośnego, niewspółtorowość łopat.

ABSTRACT: The article investigates the static and dynamic properties of helicopter rotor blades that have an impact on the dynamics of the main rotor. The impact is analyzed of the blade manufacturing technology on their mass as well as their static and dynamic imbalance. The main parameters are considered that affect the magnitude of imbalance, such as mass and static moments, as well as their impact on the dynamics of the blades. The rotor is also analyzed for effects of the track twist of the blades on the dynamic load of the rotor axis. The reason for the track twist of the blades is different azimuth air pressure forces exerted on the blade that form in the course of the rotor's revolutions during the flight. An analysis is performed of the key operations of the technological manufacturing process of helicopter main rotor blades in connection with its effect on the mass and the static unbalance of the blades.

KEYWORDS: main rotor of blades, dynamics of blade rotor, track twist of the blades.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.142

STRESZCZENIE: W pracy zbadano wpływ geometrii narzędzia tnącego na przebieg procesu cięcia i jakość uzyskanej powierzchni przecięcia dla stopu aluminium AA6111-T4 kształtowanego na nożycach krążkowych. Przedstawiono sposób modelowania procesu cięcia na nożycach krążkowych metodą elementów skończonych w Solwerze LSDYNA. Opracowano aplikacje komputerowe umożliwiające m.in. analizę stanów naprężeń i odkształceń występujących podczas i po procesie cięcia, analizę nacisków kontaktowych, ocenę jakości powierzchni przecięcia pod kątem występowania niepożądanych defektów takich jak np.: zadzior. Otrzymane wyniki badań stwarzają możliwość optymalizacji procesu projektowania technologii cięcia w zależności od przyjętych kryteriów np.: jakościowych, trwałościowych.

SŁOWA KLUCZOWE: cięcie, stop aluminium, nożyce krążkowe, modelowanie, geometria narzędzia.

ABSTRACT: In this work an influence of tool geometry on cutting process and quality of final product during slitting of AA6111-T4 aluminum alloy is presented. This paper proposes the application of variational and finite element methods for the modeling of this process using LS-DYNA solver. An applications which allows for stress, strains, contact pressure, and quality of cut surface analysis are developed. The simulation results agreed well with experiments in the study, and could be used to both design the slitting process and support the solution of practical problems.

KEYWORDS: cutting, aluminum alloy, modelling, tool geometry.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.143

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono wzory i metody umożliwiające określanie głównej siły nagniatania tocznego z dociskiem elastycznym chropowatej powierzchni walcowej. Jest to problem podstawowy, którego rozwiązanie jest niezbędne do prawidłowego zaprojektowania procesu technologicznego z zastosowaniem powierzchniowej obróbki plastycznej. Do rozwiązania postawionego problemu zastosowano trzy sposoby: opracowano autorski algorytm oraz zaimplementowano go w programie autorskim SYMUL-NAGN, opracowano aplikację MES z zastosowaniem komercyjnego systemu LS-DYNA oraz w celu weryfikacji obliczonych wyników przeprowadzono badania eksperymentalne.

SŁOWA KLUCZOWE: główna siła nagniatania, warstwa wierzchnia, stan powierzchni, technologia obróbki nagniataniem, metody numeryczne, modelowanie i symulacja procesów, Metoda Elementu Skończonego.

ABSTRACT: The article presents the formulas and methods to enable identification of the principal force of burnishing rolling-loaded flexible cylindrical surface rough. This is the basic problem, whose solution is necessary for proper design process using the forming surface. To solve the given problem there are three ways: developed and implemented proprietary algorithm it in the copyright SYMUL-NAGN, developed an application using the commercial FEM system LS-DYNA and to verify the calculated results of experimental research was conducted.

KEYWORDS: principal burnishing force, surface layer, surface condition, burnishing processing technology, numerical methods, modeling and simulation of processes, Finite Element Method.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.144

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono nową technologię przygotowania powierzchni pod nagniatanie, polegającą na plastycznym kształtowaniu regularnych symetrycznych okresowych nierówności powierzchni. Tak przygotowana powierzchnia umożliwia uzyskiwanie warstwy wierzchniej wyrobu po nagniataniu o korzystniejszych własnościach w porównaniu z tradycyjnymi metodami przygotowania powierzchni tj. toczenia, frezowania lub szlifowania. Dobór głównej siły wygniatania w analizowanym procesie jest zagadnieniem podstawowym. Natomiast jego rozwiązanie jest niezbędne do prawidłowego projektowania procesu technologicznego z zastosowaniem nagniatania. W ramach pracy, do rozwiązania problemu zastosowano metody analityczne oraz metody modelowania matematycznego i komputerowego. Opracowano algorytm umożliwiający określanie nacisków kontaktowych podczas wygniatania. Rozwiązanie opracowanego równania ruchu obiektu przeprowadzono z zastosowaniem MES. Porównano wyniki obliczeń nacisków kontaktowych metodami analitycznymi i numerycznymi.

SŁOWA KLUCZOWE: główna siła wygniatania, warstwa wierzchnia, stan powierzchni, technologia obróbki nagniataniem, metody numeryczne, modelowanie i symulacja procesów, Metoda Elementu Skończonego.

ABSTRACT: In the paper, the new technology of surface preparation before burnishing was discussed. It involves the formation of a regular plastic, symmetric, periodic surface asperities. This specially prepared surface makes possible getting a better surface layer of the product after burnishing process then surfaces prepared during conventional treatment as turning or grinding. Selection of the main force embossing process is analyzed as a basic issue. On the other hand the solution of it, is essential to proper design process using plastic formation. In this work to solve the problem, the analytical and the physical, mathematical and computer modeling methods were used. An algorithm for specifying contact pressure during embossing was elaborated. The solution of developed equations of motion using FEM was developed. Contact pressure calculated analytically were compared with numerical solution.

KEYWORDS: principal embossing force, surface layer, surface condition, burnishing processing technology, numerical methods, modeling and simulation of processes, Finite Element Method.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.145

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych kształtu wiórów oraz współczynników ich spęczenia i skrócenia. Badania przeprowadzono wykorzystując głowicę frezową Sandvik CoroMill R245-125Q40-12M oraz płytki wymienne R245-12 T3 M-PM 4030 z węglików spiekanych z powierzchnią dogładzającą A_bs. Przeprowadzono analizy numeryczne procesu skrawania. W analizach numerycznych parametry technologiczne a także geometryczne narzędzia i materiału obrabianego były identyczne jak w badaniach eksperymentalnych. Porównano kształty wiórów i współczynniki spęczenia otrzymane eksperymentalnie i numerycznie.

SŁOWA KLUCZOWE: skrawanie, wiór, współczynnik spęczenia, współczynnik skrócenia, MES, ANSYS.

ABSTRACT: The paper presents the results of experimental researches of chips shape and its swage factor and shortening factor. The study was conducted using milling head Sandvik CoroMill R245-125Q40-12M and replaceable plates R245-12 T3 M-PM 4030 from cemented carbide with honed surface A_bs. Numerical analysis of cutting process were conducted. Technological parameters and geometry of the cutting edge and workpiece in numerical analysis were the same as in experimental researches. Chip’s shapes and swage’s factor from researches and numerical simulations were compared.

KEYWORDS: cutting, chip, swage factor, shortening factor, FEM, ANSYS.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.146

STRESZCZENIE: Artykuł dotyczy możliwości analizy metodami numerycznymi (MES) zjawisk fizycznych zachodzących w procesie zgniatania nierówności. Opracowano aplikację w programie ANSYS, która pozwala analizować zjawiska fizyczne zachodzące podczas procesu zgniatania regularnych nierówności trójkątnych, z uwzględnieniem nieliniowości geometrycznej i fizycznej. Walidację aplikacji dokonano badając podnoszenie się dna regularnej nierówności trójkątnej poprzez porównanie wyników symulacji z istniejącymi wynikami badań eksperymentalnych. Pokazano możliwość zastosowania opracowanej aplikacji do określania stanu naprężeni i odkształceń w procesie zgniatania regularnych nierówności trójkątnych.

SŁOWA KLUCZOWE: nagniatanie, zgniatanie, warstwa wierzchnia, SGP, powierzchnia chropowata, regularne nierówności trójkątne, MES, analiza numeryczna, stan naprężeń, odkształceń, przemieszczeń.

ABSTRACT: The article concerns the possibility of analysis by numerical methods (FEM) physical phenomena occurring in the inequality squeezing process. Developed in ANSYS application that allows to analyze the physical phenomena occurring during the squeezing process of the regular triangular inequality, taking into account the physical and geometric nonlinearity. Validation of the application was made by examining the rise of the bottom of a regular triangular inequality by comparing simulation results with existing experimental results. Possibility of the developed application to determine the state of stress and strain in the process of squeezing the regular triangle inequality were presented.

KEYWORDS: burnishing rolling, squeezing process, surface layer, geometric structure of the surface, rough surface, regular triangular inequality, FEM, numerical analysis, state of stress, state of strain, state of displacement.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.147

STRESZCZENIE: W artykule omówiono niektóre problemy techniczne, jakie pojawiałyby się w trakcje realizacji procesu ewolucji biologicznej sterowanej przez przypadkowe mutacje i dobór naturalny. Podane przykłady dotyczą ewolucji aparatu wizyjnego od plamki światłoczułej do oka kręgowca, przekształcenia łuski gada w pióro ptaka oraz wydłużenia szyi żyrafy. W połączeniu z niemożnością techniczną nawet celowego ożywienia materii nieżywej, bariery te wskazują na niemożliwość zachodzenia procesu ewolucji biologicznej, prowadzącej do powstania życia i jego samoczynnego rozwoju od form „prostych” do bardziej złożonych.

SŁOWA KLUCZOWE: ewolucja biologiczna, powstanie życia, dobór naturalny.

ABSTRACT: In the article, there are presented some technical problems that would appear during biological evolution driven by random mutations and natural selection. The examples concern with evolution of the visual apparatus from a light-sensitive point to the fully developed vertebrate eye, transformation of the reptile scale into the bird’s feather, and the elongation of the giraffe’s neck. Taking into consideration technological impossibility of making non-living matter to live, even intentionally, those obstacles indicate that the process of biological evolution with appearance of life by chance and its emergence into various forms from one or few primordial ancestors is virtually impossible.

KEYWORDS: biological evolution, origins of life, natural selection.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.148

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono problematykę modelowania i analizy numerycznej procesów technologicznych obróbki metali. Proces te rozpatrzono jako geometrycznie, fizycznie i cieplnie nieliniowe zagadnienie brzegowopoczątkowe, z nieznanymi warunkami brzegowymi w obszarze kontaktu. Do opisu zjawisk nieliniowych, na typowym kroku przyrostowym, wykorzystano uaktualniony opis Lagrange'a, traktując narzędzie jako ciało sztywne lub termo-sprężyste natomiast przedmiot jako ciało termo-sprężyste/termo-lepko-plastyczne-fazowe. Równania ruchu obiektu i ciepła wyprowadzono wykorzystując rachunek wariacyjny. Otrzymane równania wariacyjne dyskretyzowano stosując aproksymację właściwą metodzie elementu skończonego. Dyskretne równania rozwiązano stosując jawne metody całkowania. Opracowano aplikacje w systemie ANSYS/LS-Dyna, które pozwalają na kompleksową analizę stanów przemieszczeń, odkształceń, naprężeń w dowolnym miejscu ciała i w dowolnej chwili realizacji procesu obróbki. Przedstawiono przykładowe wyniki obliczeń numerycznych stanów naprężeń i odkształceń wybranych procesów technologicznych: nagniatania, walcowania gwintów i toczenia. Wyniki obliczeń numerycznych weryfikowano eksperymentalnie.

SŁOWA KLUCZOWE: procesy technologiczne, obróbka powierzchniowa, warstwa wierzchnia, kontakt nieliniowy, modelowanie, metoda elementu skończonego, równania dyskretne, metoda explicit, analiza numeryczna.

ABSTRACT: Paper presents the problem of modelling and analysis of metalworking processes. Technological processes were considered as a geometrical, physical and thermal boundary and initial value problem, with unknown boundary conditions in the contact zone. An incremental model of the contact problem between movable rigid or thermo-elastic body (tool) and thermo-elastic/thermo-visco-plastic-phases body (object) in updated Lagrange formulation, for spatial states (3D) was considered. The incremental functional of the total energy and variational, non-linear equation of motion of object and heat transfer on the typical step time were derived. This equation has been discretized by finite element method, and the system of discrete equations of motion and heat transfer of objects were received. For solution of these equations the explicit or implicit methods was used. The applications were developed in the ANSYS/LS-Dyna system, which makes possible a complex time analysis of the states of displacements, strains and stresses, in the workpieces in fabrication processes. Application of this method was showed for examples the modelling and the analysis of burnishing rolling, thread rolling and turning processes. The numerical result were verified experimentally.

KEYWORDS: technological processes, metal forming, surface layer, nonlinear contact, modelling, Finite Element Method, discretized model, dynamic explicit method, numerical analysis.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.149

STRESZCZENIE: Celem badań eksperymentalnych było określenie właściwości mechanicznych blachy nierdzewnej AMS5604 w temperaturze otoczenia (20°C) oraz w temperaturze podwyższonej w zakresie 50÷800 °C. Wyznaczono również wpływ prędkości odkształcenia na zmianę wartości podstawowych parametrów mechanicznych blachy. Próby statyczne rozciągania przeprowadzono w Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego na maszynie wytrzymałościowej Instron 5982 (100kN).

SŁOWA KLUCZOWE: AMS5604, stal odporna na korozję, właściwości mechaniczne.

ABSTRACT: The aim of the experimental studies was to determine the mechanical properties of stainless steel AMS5604 at ambient and elevated temperature in the range of 50÷800 °C. The effect of strain rate on the change in the value of basic mechanical parameters of the sheet metal is also determined. The static tensile test is carried out at Research and Development Laboratory for Aerospace Materials using Instron 5982 100KN floor model universal testing system.

KEYWORDS: AMS5604, stainless steel, mechanical properties.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.150

STRESZCZENIE: Artykuł dotyczy nowoczesnej metodyki określania warunków walcowania gwintów łukowych o dużym skoku na rurach, również cienkościennych, wykorzystujących Metodę Elementu Skończonego (MES). Opracowana aplikacja WALCOWANIE GWINTÓW w systemie ANSYS/LS-DYNA pozwala na symulację zjawisk fizycznych towarzyszących procesowi obróbki. Przykładowo pokazano zastosowanie aplikacji do obliczenia wcisku i warunków smarowania w procesie walcowania gwintu specjalnego o zarysie łukowym (ang. round thread) o wymiarach d = 32 [mm], P =12,7 [mm], stosowanych podczas wiercenia głębokich otworów w skałach metodą samowiercenia. Numerycznie określono stany przemieszczeń, odkształceń i naprężeń w dowolnym miejscu gwintu podczas jego kształtowania i po procesie. Wyjaśniono przyczyny i warunki powstawania błędów zarysu gwintu. Dla zaprojektowanej czterorolkowej głowicy walcującej określono wcisk walcowania i warunki smarowania w aspekcie jakości gwintu. Przedstawiono przykładowe wyniki analiz numerycznych. Wyniki obliczeń numerycznych weryfikowano eksperymentalnie.

SŁOWA KLUCZOWE: walcowanie gwintów, gwinty o zarysie łukowym, zarys powierzchni czynnej walców, wcisk walcowania, modelowanie, MES, analiza numeryczna, warunki smarowania, jakość gwintu.

ABSTRACT: The aim of this article is concern to modern determination of rolling conditions for arched thread with quick pitch on the thin-walled pipes by means of Finite Element Methods. Developed in this article application WALCOWANIE GWINTÓW in the ANSYS/LS-DYNA system let for simulation of the physical phenomena accompanying during the working process. Exemplary, applying application for calculation of the rolling interference and lubrication conditions for round thread rolling with dimension d = 32 [mm], P = 12,7, applying for drilling hole in the rock by using self-drilling method were shown. Determination of state of displacement, strain and stresses in any place of the thread during and after rolling process were done numerically. Explanation of the causes of errors formation during the round thread rolling process like outline errors, deviation of shape and damage (crack) of the thread were shown. For designed axial rolling head with four rolls determination of the rolling interference and lubrication conditions in quality aspects of the screw were done. The work presented an example of the results of the numerical analysis.

KEYWORDS: thread rolling, thread with arched outline, outline of the active roll surface, the rolling interference, modelling, FEM, numerical analysis, lubrications condition, thread quality.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.151

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu implantacji powierzchni natarcia płytek węglikowych jonami krzemu lub krzemu i azotu na zmiany właściwości powłoki NTP 25 (twardość) oraz opory skrawania podczas toczenia stopu tytanu Ti-6Al-4V. Stwierdzono wzrost twardości powłok implantowanych oraz zmniejszenie sił skrawania podczas obróbki stopu tytanu płytkami węglikowymi modyfikowanymi jonami krzemu.

SŁOWA KLUCZOWE: powłoka TiN, implantacja jonów, toczenie.

ABSTRACT: The paper presents the results of the influence of implantation the rake face carbide inserts of silicon or silicon and nitrogen ions to change the properties of the coating NTP 25 (hardness) and the cutting forces during turning of titanium alloy Ti-6Al-4V. An increase coating hardness and to reduce the cutting forces of implanted cutting during machining of titanium alloy carbide inserts modified silicon ions.

KEYWORDS: TiN coatings, ion implantation, turning.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.152

STRESZCZENIE: Poniższe opracowanie przedstawia najnowsze trendy w obszarze rozwiązań konstrukcyjnych narzędzi sterowanych mechaniczne jak również narzędzi mechatronicznych. Opisane zostały różne rodzaje napędów umożliwiających zastosowanie danego typu narzędzia sterowanego na różnych rodzajach obrabiarek. Przedstawiony został opis mechanizmów kinematycznych napędów narzędzi uzyskanych min. poprzez sterowanie cięgnem, sterowanie siłą odśrodkową lub też sterowanie ciśnieniem chłodziwa. W odniesieniu do różnych rodzajów wzbudnika ruchu narzędzia w dodatkowej osi, przedstawione zostały możliwości obróbkowe danego typu rozwiązania dopasowanego do rodzaju medium umożliwiającego ruch w dodatkowej osi. Przedstawione zostały również praktyczne przykłady zastosowania narzędzi starowanych w różnych gałęziach przemysłu oraz opis technologicznych parametrów pracy.

SŁOWA KLUCZOWE: narzędzia sterowane tooltronic, cięgno.

ABSTRACT: This paper presents the latest trends in design solutions for actuating tools and mechatronic tools. It describes the different types of drives, enabling the use of a particular type of actuating tool for various types of machine. It was presented a description of the kinematic mechanisms obtained by draw bars, by control the centrifugal force or pressure control of coolant. In relation to the different types of inductor movement of the tool in an additional axis machining capabilities are shown the type of solutions tailored to the type of medium for movement in an additional axis. It also includes practical examples of the use of actuating tools in various industries branches and technological description of the operating parameters.

KEYWORDS: control tools tooltronic, link.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.153

STRESZCZENIE: W artykule zastosowano technologię informatyczną do określania głębokości wżerów (pittingów). Analizowano obraz metalograficzny używając Lamber’towskiego modelu odbicia światła. Parametry modelu określono przy znanych stałych położeniach źródła światła za pomocą cieniowania i niezmiennego położenia odbiornika. Przebudowę struktury trójwymiarowej wżerów przeprowadzona w dwóch etapach. W pierwszym etapie w przekroju pionowym wżeru określono pochodną wektora normalnego i oceniono głębokości sekcji wżeru. W drugim etapie na podstawie zbliżenia pionowej sekcji wżeru zbudowano model. Przedstawiono praktyczne zastosowanie opracowanej technologii informatycznej do rekonstrukcji powierzchni 3D rzeczywistego wżeru.

SŁOWA KLUCZOWE: rozpoznawanie obrazu 3D, analiza obrazu półtonowego, głębokość pittingów.

ABSTRACT: The new information technology of determining the pitting depth by analyzing metallographic image from using Lambert`s model of light reflection is proposed. Parameters of the model defined by the known fixed positions of the light source, using shading and unchanging position of the receiver. The reconstruction of threedimensional pitting structure carried out in two stages. At the first step a vertical pitting section reconstructed in the form of vertical derivative of the normal vector, and evaluation of the pitting section depth found by accumulation of integral vertical derivative of the pitting normal vector from one of the edges. At the second step based on the approximation of the vertical pitting section, created artificial pitting model. An example of the practical application of the developed information technology for 3D surface reconstruction of real pitting is shown.

KEYWORDS: for 3D surface reconstruction, halfone images analize, pitting depth.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.154