Контрольная работа по "Технологии". 15

Вопросы:

4. Привести схемы и примеры главных и переходных видов резания.

11. Пояснить на примерах понятия: обрабатываемая, обработанная поверхности резания, припуск на обработку.

25. Приведите примеры для расчета интегрального поправочного множителя для основных процессов резания древесины.

32. Проанализируйте влияние скорости резания древесины на силы резания резания и качество обработки.

47. Приведите схему сил для одного из процессов пиления круглыми пилами и методику расчета мощности и сил резания.

56. Поясните технологическую сущность процесса шлифования. Приведите схемы процессов шлифования и их краткую характеристику.

65. Назначение, кинематика, геометрия, установка ножа и прижимной линейки в процессе лущения.

75. Основные способы повышения износостойкости дереворежущего инструмента. Что такое период стойкости режущего инструмента и каковы его значения для рамных, круглых пил, ножей, фрез?

86. Что такое свободная длина пилы и от чего она зависит? Изложите порядок установки и натяжения пил в пильной рамке.

97. Изложите порядок установки ленточных пил в станок. Как предотвращают сползание ленточной пилы со шкивов? С каким усилием натягивается ленточная пила? Для чего нужны направляющие свойства?

102. Конструкция зубьев круглых пил с пластинками твердого сплава для продольного и поперечного пиления.

115. Заточка и доводка ножей: схемы заточки и доводки, применяемое оборудование, инструмент и приспособления, контроль качества заточки и доводки ножей.

121. Способы конструирования затылка фрезы, преимущества и недостатки. В каких случаях применяют цельные фрезы радиального и косогозатыловывания, а также составные фрезы?

134. В чем заключается контроль качества шлифовальных шкурок? Как следует хранить шлифовальные шкурки? Как восстанавливают работоспособность шлифовальных шкурок?

4. Привести схемы и примеры главных и переходных видов резания.

По ориентации волокон древесины относительно плоскости резания и вектора скорости резания различают три главных и три переходных вида резания.

Главные виды резания древесины. Резание называется торцовым (^), если вектор скорости резания и плоскость резания перпендикулярны направлению волокон (рис. 1, а).

Резание называется продольным (//), если вектор скорости резания и плоскость резания параллельны направлению волокон.

Резание называется поперечным (#), если вектор скорости резания перпендикулярен, а плоскость резания параллельна направлению волокон.

Переходные виды резания древесины. Продольно-торцовое (//—^) — это переходное резание от продольного к торцовому, при котором вектор скорости резания и плоскость резания составляют острый угол с направлением волокон. Резание характеризуется углом перерезания волокон jв .Угол перерезания волокон - это угол между вектором скорости резания и волокнами древесины, направленными в срезаемый слой.

На рис. 1, б показано изменение угла перерезания волокон при продольно-торцовом резании. При движении лезвия слева направо угол jв < 90°, а образующаяся по направлению волокон опережающая трещина распространяется в срезаемый слой. Такое резание называют резанием по слою. При движении лезвия справа налево угол jв > 90°, а образовавшаяся опережающая трещина направлена в массив древесины. Это резание против слоя. В зависимости от угла перерезания волокон вид резания изменяется от продольного (//) до торцового (^).

Поперечно-торцовое резание (#—^) — это переходное резание от поперечного к торцовому, при котором плоскость резания составляет острый угол с волокнами, а вектор скорости резания перпендикулярен к ним (см. рис.1, а). Острый угол между плоскостью резания (или лезвием резца) и волокнами jн называют углом наклона. При jн= 0° резание получается поперечное, а при jн = 90° резание переходит в торцовое.

Рис. 1. Виды резания древесины:

а - виды резания;

б - продольно-торцовое

Поперечно-продольное резание (#-//) - это переходное резание от поперечного к продольному, при котором вектор скорости резания составляет острый угол с волокнами, а плоскость резания параллельна им (см. рис.1.18, а). Острый угол между лезвием резца и волокнами с называют углом скоса. При jс = 0° получается поперечное резание, а при jс = 90° резание переходит в продольное.

Ориентацию годовых слоев в заготовке характеризуют углом радиальности jрад, который замеряют между режущей кромкой К и нормалью N к поверхности годового слоя в точке пересечения режущей кромки с годовым слоем (рис. 2, а). Если годовой слой лежит в плоскости резания (jрад = 90°), то резание называют тангенциальным (рис. 2, б). Если годовой слой перпендикулярен плоскости резания (jрад = 0°), то резание называют радиальным.

Рис. 2. Ориентация годовых слоев относительно режущей кромки лезвия: а - общий случай резания; б - резание тангенциальное; в - резание радиальное

11. Пояснить на примерах понятия: обрабатываемая, обработанная поверхности резания, припуск на обработку.

Лезвие - клиновидный элемент режущего инструмента. Оно предназначено для проникновения в материал заготовки и отделения срезаемого слоя. Обработка резанием, осуществляемая лезвийным инструментом, называется лезвийной обработкой.

На рис. 3 представлены схемы лезвийной обработки древесины. На схемах показаны обрабатываемая заготовка 1, лезвие 4, которое перемещается по проектной поверхности 6, проникает в материал заготовки и отделяет срезаемый слой 2. Срезаемый слой характеризуется длиной l, шириной b и толщиной а. Древесина срезаемого слоя, удаляемая в процессе резания, во всем объеме упруго-пластически деформируется, закручивается, разрушается. Эту часть материала 5 принято называть стружкой.

Обработка резанием заключается в снятии с обрабатываемой заготовки некоторой массы древесины, специально оставленной для удаления на данной операции и называемой припуском П. Припуск может удаляться одновременно с нескольких поверхностей заготовки или последовательно друг за другом с каждой обрабатываемой поверхности. В ряде случаев припуск П может быть настолько большим, что его срезают не сразу, а последовательно за несколько проходов. Величину проникновения лезвий инструмента в заготовку во время каждого прохода называют глубиной резания и обозначают буквой t; t = а (см. рис.1, а) или t = П (см. рис. 1, б).

Рис. 3. Схемы лезвийной обработки древесины: а - строгание, б - фрезерование

Поверхность 3 заготовки, подлежащую изменению в процессе резания, называют обрабатываемой поверхностью. Поверхность 7, полученную вновь во время очередного прохода инструмента, называют обработанной. Она совпадает с проектной поверхностью 6. Промежуточную поверхность 8, временно существующую в процессе резания между обрабатываемой и обработанной поверхностями, называют поверхностью резания. Последняя поверхность всегда находится в контакте с лезвием. После срезания со всех сторон заготовки припусков получается изделие (деталь) 9.

25. Приведите примеры для расчета интегрального поправочного множителя для основных процессов резания древесины.

32. Проанализируйте влияние скорости резания древесины на силы резания и качество обработки.

Факторы процесса резания древесины. В процессе резания древесины участвуют три объекта: заготовка, режущий инструмент и станок.

Существенные признаки древесины оцениваются такими факторами, как порода, влажность, физико-механические свойства (плотность, прочность, упругость, пластичность и др.), температура.

Факторы, характеризующие режущий инструмент, – угол заточки, число рабочих зубьев, острота режущих кромок, физико-механические свойства материала зубьев (прочность, твердость, упругость, износоустойчивость и др.), шероховатость поверхностей лезвий, длина режущих кромок и др.

Факторы, характеризующие процесс резания на станке, –  ширина и толщина срезаемого слоя, угол резания и задний угол лезвий, угол встречи (наклона, скоса) с волокнами древесины,  скорости главного движения и движения подачи, трение по передним и задним поверхностям лезвий, силы резания и др.

Влияние скорости главного движения. Экспериментально доказано, что для снижения потребляемой мощности на резание скорость главного движения следует принимать 40 ... 50 м/с при цилиндрическом продольном фрезеровании и 50 ... 80 м/с при продольном пилении круглыми пилами. Для других видов механической обработки древесины значение скорости главного движения V приведено ниже.  Здесь же показано время работы режущего инструмента Т между двумя переточками (период стойкости).

С увеличением скорости главного движения шероховатость обработанной поверхности улучшается.

Влияние угла резания. Угол резания определяет положение передней грани лезвия относительно плоскости резания. При внедрении лезвия в древесину передняя грань производит сжатие волокон, сдвиг или изгиб стружки при ее образовании.

Чем больше угол резания, тем сильнее деформируется материал перед лезвием и больше сила резания. Чем больше угол резания, тем сильнее тонкая стружка закручивается в спираль. На это затрачивается дополнительная работа.

Нормальная сила резания Fz1 с ростом угла резания увеличивается в сторону отжима.

С увеличением угла резания шероховатость обработанной поверхности ухудшается, хотя при срезании очень тонких стружек шероховатость остается хорошей.

Влияние заднего угла. При работе лезвие деформирует поверхность резания своей задней гранью. Задняя грань воспринимает нормальные и касательные нагрузки. Нормальные нагрузки возникают в результате упругого деформирования нижележащих слоев древесины, а касательные  являются следствием трения между задней гранью лезвия и поверхностью резания. Указанные давления создают касательную силу резания по задней грани и нормальную силу.

С увеличением заднего угла при постоянном угле резания удельная сила резания убывает, так как при этом уменьшаются площадь контакта задней грани с древесиной,  нормальное давление на заднюю грань и силы трения. Минимальное значение удельная сила резания имеет при a = 10°...15°. При дальнейшем увеличении заднего угла теряется жесткость лезвия, его тело ослабляется, режущая кромка выкрашивается, быстро затупляется, возможен даже аварийный износ лезвия. В этом случае силы резания по задней грани из-за износа лезвия возрастают.

Нормальная сила резания с увеличением заднего угла убывает,  стремится к затягиванию и может быть отрицательной по знаку, т.е. изменить направление.

С уменьшением заднего угла сила трения лезвия по поверхности резания увеличивается, что может привести к вырыву отдельных волокон древесины и ухудшению качества обработки.

47. Приведите схему сил для одного из процессов пиления круглыми пилами и методику расчета мощности и сил резания.

Кинематика пиления. Принципиальные кинематические схемы пиления. Процесс пиления древесины круглыми пилами основан на сочетании двух одновременно действующих равномерных движений – главного вращательного и движения подачи прямолинейного поступательного (рис. 4). Пила, установленная на горизонтальном валу, может взаимодействовать с заготовкой нижней частью диска, когда вал расположен над столом станка, или верхней частью диска  при расположении пильного вала под столом. Кроме того, пилу можно вращать в направлении движения часовой стрелки или против часовой стрелки. При этом в зоне пиления проекция вектора скорости главного движения на направление подачи будет встречной или попутной к вектору скорости подачи.

Указанные варианты обусловили создание круглопильных станков, работающих по одной из следующих кинематических схем:

• с нижним расположением пилы и встречной подачей;
• с нижним расположением пилы и попутной подачей;
• с верхним расположением пилы и встречной подачей;
• с верхним расположением пилы и попутной подачей.

Рис. 4. Схема пиления круглыми пилами

Динамика продольного пиления. Удельную силу резания при продольном пилении определяют по следующим формулам:

при ас ³ 0,1 мм -     (1)

при ас < 0,1 мм -       (2)

где ап – коэффициент учета породы древесины;

аw – коэффициент учета влажности;

ав – коэффициент вида пиления (встречное ав = 1, попутное ав = 1,1);

Fх1 – единичная касательная составляющая силы резания, Н;

ar – коэффициент затупления, .

Фиктивная сила резания при пилении сосны р, Н/мм: 

р = 3,924 + 0,0353jв.

Касательное давление стружки на переднюю поверхность зуба для продольно-торцового резания древесины сосны, МПа:

k = (0,196 + 0,00392jв)d + (0,0686 + 0,00147jв)V' - (5,39 + 0,147jв), где

jв – угол встречи режущей кромки с волокнами, град, при продольном пилении принимают  jв = jср = m;

d – угол резания зуба, град;

V' – условная скорость резания, м/с, причем если V<50 м/с , то V' = (90 – V), иначе V' = V, где V – скорость главного движения.

Касательная сила резания при пилении одним зубом Fx зуб, Н:

Fx зуб = Fуд ас bл,                                      (3)

для макрослоев (а ³ 0,1 мм)

,                     (4)

для микрослоев (а £ 0,1 мм)

,   (5)

где l – коэффициент: ; здесь радиус закругления режущих кромок лезвий подставляется в мм; r =rо +Dr.

В пропиле находится несколько зубьев, поэтому средняя касательная сила резания за оборот пилы (окружная сила резания) будет: .(6)

Мощность пиления Р, кВт:   .     (7)

При решении обратных задач из формул (4), (5) находят значение средней толщины срезаемого слоя:

При ас ³ 0,1 мм

.    (8)

Обозначим

, где .

Выражение (5) приводим к полному квадратному уравнению, после решения которого получим: если m £ 1, то толщина срезаемого слоя асм для микрослоев (ас £ 0,1 мм) равна

,  (9)

где ; ; r – в мм.

Радиальная составляющая силы резания Fz, Н:

при ас ³ 0,1 мм 

  (10)

при ас < 0,1 мм

    (11)

56. Поясните технологическую сущность процесса шлифования. Приведите схемы процессов шлифования и их краткую характеристику.

Характеристика метода шлифования. Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием с помощью абразивных кругов. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При вращательном движении круга в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100000000 в минуту). Шлифовальные круги срезают стружки на очень больших скоростях — от 30 м/с и выше. Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориентирована так, что резать не может. Такие зерна производят работу трения по поверхности резания.

Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиги одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется. Но этот эффект оказывается менее ощутимым, чем при обработке металлическим инструментом.

Тепловое и силовое воздействие на обработанную поверхность приводит к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств поверхностных слоев обрабатываемого материала. Так, образуется дефектный поверхностный слой детали. Для уменьшения теплового воздействия процесс шлифования производят при обильной подаче смазочно-охлаждающих жидкостей.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоотходной технологии доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным — увеличиваться.

Основные схемы шлифования. Формы деталей современных машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых цилиндрических и круговых конических поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 3.

Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания Vk (м/с) является вращение круга. При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки является продольной подачей Sпр (м/мин) (рис. 5, а). Для обработки поверхности на всю ширину b заготовка или круг должны перемещаться с поперечной подачей Sп (мм/дв. ход). Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически происходит и подача Sв на глубину резания. Это перемещение осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.

При круглом шлифовании (рис. 5, б) продольная подача происходит за счет возвратно-поступательного перемещения заготовки. Подача Sпр (мм/об. заг) соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот. Вращение заготовки является круговой подачей Sкр (м/мин).

Подача Sп (мм/дв. ход или мм/ход) на глубину резания для приведенной схемы обработки происходит при крайних положениях заготовки. Движения, осуществляемые при внутреннем шлифовании, показаны на рис. 5, в.

В автоматизированных шлифовальных станках цикл работы станка включает периодический вывод круга из зоны шлифования, его автоматическую правку и перемещение круга к изделию на величину снятого при правке слоя абразива. Предусматривают также автоматическую установку заготовок в зажимные устройства и удаление готовых деталей.