Контрольная работа по "Технологии обработки материалов"

Министерство  образования Российской Федерации

САЛАВАТСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

По дисциплине «Технология обработки материалов»

 

 

 

Руководитель:

_____________

                                                                       «___»_____________________2013 г

Исполнитель

Студент гр.

                                                                        __________________Титов

                                                                       «___»_____________________2013 г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Салават, 2013

126. Стружкообразование, силы и скорость резания при протягивании. Износ и стойкость протяжек.

При обработке  металла резанием необходимо не только получить деталь определенной формы, размера  и требуемого качества обработанной поверхности, но и обеспечить образование  короткой, легко устранимой стружки. Это особенно важно при высоких  режимах обработки, когда в единицу  времени образуется большой объем  стружки и необходимо обеспечить безостановочную работу оборудования и безопасность оператора.

Резание металлов является во многом наукой отделения  стружки от заготовки, причем стружка  должна быть требуемой формы и  размера. Эффективный процесс резания  гарантирует безопасность операции, беспрепятственное удаление стружки  из зоны резания, качество обработанной детали, стойкость инструмента, отсутствие непредусмотренных остановок процесса обработки.

 

Форма современных  неперетачиваемых твердосплавных пластин - продукт многолетней работы, направленной на достижение рационального стружкообразования и стружколомания, которые не мешали бы автоматическому циклу работы станка.

 Известны  четыре основных вида стружколомания:

1. Стружка  ломается в процессе резания,  благодаря правильно выбранным  для данного обрабатываемого  материала геометрии инструмента  и параметрам режима резания.

2. Стружка  ломается от соприкосновения  с задней поверхностью режущей  пластины или корпуса резца.  Такой метод, хотя и приемлем  в ряде случаев, может привести  к поломке режущей пластины.

3. Стружка  ломается при контакте с обрабатываемой  деталью, что может привести  к увеличению шероховатости обрабатываемой  поверхности и чаще всего неприемлемо.

4. Стружка  ломается о специальный стружколом, прикрепленный на режущий инструмент или станок.

 

При удовлетворительном процессе стружкообразования стружка  имеет форму недлинных спиралей или запятых. Каждая режущая пластина имеет область стружкодробления, определяемая сочетанием подач и глубин резания, при которых поперечное сечение стружки обеспечивает ее ломание в процессе резания. Обычная форма стружки при чистовых режимах - плоская спираль (А), при получистовых режимах - винтовая спираль (В), при черновых режимах - полукольцо (С).

Факторы, влияющие на форму стружки:

Ap: глубина резания - припуск, снимаемый инструментом 
Fn: подача - смещение инструмента вдоль оси заготовки за один оборот

Kr: главный угол в плане - угол, который определяет положение режущей кромки относительно заготовки

При протягивании действует сила Pz, направленная вдоль оси протяжки. Pz = рåb. , где р-сила на 1мм длины лезвия зуба протяжки. Суммарная ширина срезаемого слоя для всех одновременно работающих зубьев. По силе Pz рассчитывают протяжку на прочность. Р=65...430 Н.

В процессе работы круглая протяжка находится  под действием растягивающих  сил Pz, напр вдоль оси и сил Ру, напр перпен.  å осевая сила Pz определяется по змпирической формуле: Pz = Cp*D*a^x Zmax*Kg*Kc*Ku, где

Ср-постоянный коэффициент, хар-ий обр-ый мат-л и др усл обр-ки;

а- подъем на зуб в мм;

х- показателб степени;

D- диаметр протяжки;

Всякие К – коэффициенты, характеризующие соответствие. Влияние переднего угла, СОЖ и степени износа зубьев протяжки.

 Износ, стойкость и скорость резания при протягивании

Зуб протяжки изнашивается по задней поверхности.

hз- ширина фаски износа по задней поверхности. hз-0,08...0,1мм при 7 выше классе шероховатости протянутой поверхности. hз = 0,1...0,2 при 6 и ниже классе шероховатости.

 

.

 

 

 

 

 

 

 

Переднюю поверхность зуба протяжки затачивают конической частью круга.

 В зоне  высоких v на участке АВ прямая линия. На участке АВ с увел. v период стойкости уменьш., т.к. увел. t резания и увел. интенсивность дифференциального износа инструмента. На  прямой АВ справедливо уравнение: v=Cv/T ^m. (1) Сv- коэффициент, учитывающий материал детали и инструмента. Т-период стойкости, м-показатель относительной стойкости.   l- длина пути резания. hоп- относительный поверхностный износ, который характеризует интенсивность износа инструмента. При протягивании ур.(1) имеет вид: v= Cv / ( T^m * S_t^yv ). m=tgb 0,5...0,8., уv=0,6...0,8.

При протягивании быстрорежущими протяжками v рез.= до 6 м/мин.( для тяжелых протяжных станков), v= до 12-18 м/мин ( для легких протяжных станков). Для твердо- сплавных протяжек v рез до 90 м/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

145. Износ, стойкость, правка и балансировка абразивных кругов. Правящий  инструмент и способы правки.

В процессе шлифования режущие свойства круга изменяются. Абразивные зерна затупляются, частично раскалываются, выкрашиваются; поры между зернами забиваются отходами шлифования (круг «засаливается»); поверхность круга теряет свою первоначальную форму. Как следствие, возрастают сила и температура резания; точность обработки снижается, увеличивается вероятность прижогов. Однако при выламывании затупившихся зерен на поверхности круга обнажаются новые, незатупившиеся зерна, т. е. круг частично самозатачивается. В этом смысле очень важна роль связки (вещества, закрепляющего зерна) и «твердости» круга. При слабом закреплении зерна они быстрее выламываются, круг лучше самозатачивается, но рабочая поверхность круга быстро теряет свою форуму, что удобно при черновом шлифовании. При чрезмерном закреплении зерен круг быстро теряет свои режущие свойства, но рабочая поверхность хорошо сохраняется, что удобно при чистовом шлифовании.

Для восстановления геометрии круга и его режущих  свойств проводят правку круга. Алмазным или абразивным инструментом снимают часть рабочей поверхности круга. Толщина удаляемого слоя обычно не превышает 0,01 ...0,03 мм.

Геометрическая  стойкость шлифовального круга — время (количество обработанных заготовок) непрерывной работы, после которой необходима правка с целью восстановления геометрических параметров рабочей поверхности. Геометрическую стойкость обычно назначают для чистового шлифования, для шлифования фасонных или конических поверхностей. Физическая стойкость шлифовального круга — время (количество обработанных заготовок) непрерывной работы, после которой необходима правка с целью восстановления режущих свойств рабочей поверхности. Физическую стойкость обычно назначают для чернового шлифования.

Испытания и балансировка кругов. Правила техники безопасности. Если установить на станок шлифовальный круг с трещинами или с превышением допустимой для него скорости резания, то при работе его разорвет. Поэтому предприятие-изготовитель испытывает каждый выпущенный им круг на наличие трещин и микротрещин. Круги диаметром более 150 мм испытывают на специальных станках при вращении со скоростью, в 1,5 раза превышающей рабочую скорость данного круга. Рабочую скорость обязательно указывают на торце круга. Запрещено хранить круги навалом. При хранении кругов желательно между ними проложить картонные прокладки. Перед установкой круга на станок его необходимо проверить на наличие трещин. Визуальная проверка покажет наличие больших трещин. Лучше провести проверку на звук. Круг подвешивают на нити и деревянным молотком простукивают. Дребезжащий звук означает наличие микротрещин, круг должен быть забракован. При установке круга на оправку недопустим непосредственный контакт металлических торцев оправки и круга — необходимы картонные прокладки.

При шлифовании возникают автоколебания, вызванные  неуравновешенностью шпинделя, электродвигателя, кинематических передач и других частей шлифовального станка. Однако наибольшие колебания возникают при неуравновешенности самого шлифовального круга. Эти колебания опасны тем, что в круге возрастают напряжения (его может разорвать). Наличие этих колебаний значительно ухудшает качество обработки, увеличивается вероятность прижогов, износ круга и станка. Предприятия-изготовители и предприятия крупносерийного производства испытывают шлифовальные круги на специальных балансировочных машинах. Выявленный дисбаланс исправляют, заливая свинцом дефектные участки круга. Перед установкой кругов диаметром более 80мм их вместе с планшайбой балансируют вручную {статическая балансировка).

Абразивный  инструмент. Абразивные материалы (абразив) — измельченные синтетические или естественные обогащенные зерна, твердость которых превышает твердость обрабатываемого материала. Высокая стабильность физико-механических свойств синтетических абразивных материалов резко ограничила область применения естественных материалов. В машиностроении применяются следующие абразивные материалы.

Электрокорунд состоит из корунда (А1₂0₃) и небольшого количества примесей. Нормальный электрокорунд содержит 92... 95 % корунда, шлак и ферросплавы. Выпускаемые марки: 13А — применяется для абразивного инструмента на органической связке; 14А — для абразивного инструмента на органической и керамической связках; 15А — для абразивного инструмента на керамической связке, в том числе прецизионного класса.

Белый электрокорунд  содержит 98...99 % корунда и алюминат натрия. Выпускаемые марки: 23А, 24А — применяется для шлифовальных кругов, абразивной шкурки, для обработки свободным зерном; 25А — для абразивного инструмента на керамической связке, в том числе прецизионного класса.

Хромистый электрокорунд  получают в дуговых печах плавкой  глинозема с добавкой оксида хрома. Абразив имеет повышенную механическую прочность и абразивную способность. Выпускаются марки: ЗЗА — для  абразивного инструмента на керамической связке, абразивной шкурки, для обработки свободным зерном; 34А — для абразивного инструмента на керамической связке, в том числе прецизионного класса, абразивной шкурки, для обработки свободным зерном.

Титанистый  электрокорунд марки 37А применяют для инструментов на керамической связке при обработке сталей. Цирконистый электрокорунд марки 38А используют в инструментах для обдирочного шлифования и шлифования с высокими скоростями.

Сферокорунд (марка ЭС) получают в виде полых корундовых сфер. Абразив

эффективен при обработке мягких и вязких материалов (кожа, резина, пластмасса, сплавы цветных металлов).

Монокорунд марок 43А, 44А применяют для абразивного инструмента на керамических связках, марки 45А — для абразивного прецизионного инструмента. Корунд марки 92Е используют для полирования деталей из стекла и металлов.

Техническое стекло — бой листового и бутылочного  стекла; марка 71Г применяется для  обработки дерева.

Кремень марки 81 применяют для обработки дерева, кожи, эбонита.

Карбид кремния  — химическое соединение кремния с углеродом. Черный карбид кремния марок 53С, 54С, 55С применяется для шлифования твердых сплавов, чугуна, цветных металлов, стекла, пластмасс. Зеленый карбид кремния марок 63С, 64С применяется для тонкого шлифования металлорежущего инструмента, твердых сплавов, керамики, правки шлифовальных кругов.

Карбид бора используют для доводочных операций.

Алмаз природный: марка А8 применяется для бурового и правящих инструментов; А5 — для абразивных инструментов на металлической связке, для дисковых пил; A3 — для абразивных инструментов на металлической связке; Al, А2 — для шлифования стекла, керамики и бетона; AM — для полирования деталей из закаленных сталей, стекла; АМ5 — для сверхтонкой доводки и полирования.

Алмаз синтетический: марка АС2 применяется для инструментов на органических связках при чистовой обработке и доводке сталей и твердых сплавов; АС4 — для обработки керамики и других хрупких материалов; АС6 — для работы при повышенных нагрузках; АС 15 — для работы в тяжелых условиях при резке стекла, шлифовании керамики и железобетона; АС20, АС32 — при бурении, хонинговании, правке шлифовальных кругов; АРВ1 — при хонинговании чугунов, резки стеклопластика; АСМ — для доводки и полирования закаленных сталей и твердых сплавов; АСМ 5, АСМ1 — для сверхтонкой доводки.

Кубический  нитрид бора (эльбор, кубонит) синтезирован из нитрида бора, упакованного в гексагональную решетку; имеет более высокую, чем у алмаза, теплостойкость, не имеет химического сродства к железу. Марки ЛО, ЛП применяются для изготовления абразивного инструмента на органической, керамической и металлической связках, абразивных паст и шкурок; марки КР, КО, КОС — для изготовления шлифовальных порошков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №166.

На вертикально-фрезерном станке 6Р12 производится черновое фрезерование плоской поверхности шириной В и длиной l; припуск на обработку h.  Фреза торцовая, оснащенная пластинами из твердого сплава Т15К6. Главный угол в плане φ = 60⁰.

Необходимо: назначить элементы режима резаная с использованием таблиц нормативов; определить основное технологическое время.

Исходим данные (выбираются по таблице 5).

В - 115 мм - ширина фрезерования;

l - 450 мм - длина фрезерования;

h – 2 мм - припуск на обработку;

материал  заготовки - Сталь 45XH, б_в.= 780 МПа; состояние поверхности заготовки -поковка без корки;

схема установки  фрезы – симметричная, материал фрезы - твердый сплав Т15 К6;

главный угол в плане φ = 60⁰.

Решение.

(по таблицам  приложения настоящих методических  указаний).

1.Диаметр  D торцовой фрезы выбираем в зависимости от ширины

фрезеруемой поверхности В; ориентировочно D = 1.6 ,В= 1,6* 115=184 мм.

По таблице  П21 принимаем стандартную фрезу D = 190 мм с числом

зубьев  Z = 4.

2.Устанавливаем глубину резания. Припуск снимаем за один проход,

следовательно, t = h = 2 мм.

3.Назначаем подачу на зуб фрезы S_z. Для обработке стали фрезой из

твердого  сплава Т15К6 на станке мощностью 10 кВт, при смешанном фрезеровании  рекомендуется подача S_z = 0.18 - 0.22мм/зуб (таблица П20). Принимаем S_z = 0.22 мм/зуб.

4.По таблице П21 определяем скорость резания, допускаемую режущими свойствами фрезы, частоту вращения фрезы и минутную подачу. Для обработки стали с глубиной резания до t =  5 мм, подачей на зуб

S_z = 0,12 мм/зуб фрезой D = 190 мм, Z = 4 табличные значения соответствуют скорости резания v_табл.= 220 м/мин, частоте вращения фрезы n_табл.= 635 об/мин и минутной подачи  S_mтабл.=535 мм/мин.

По таблице  П 22 определяем поправочные коэффициенты для изменения условий роботы; коэффициент, зависящий от механических свойств заготовки; для стали до 680 Мпа

коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности

коэффициент, учитывающий отношение ширины фрезерования к диаметру фрезы; при

,

тогда, общий  поправочный коэффициент

                                 К_sм= К_n = К_v = 1.42 * 0.8 * 1.0 = 1.136

С учетом поправочного коэффициента

1. Корректируем по паспорту станка (Л-4, с. 374) частоту вращения фрезы и минутную подачу и устанавливаем действительные значения

,    мм/мин

2. Находим фактическую скорость резаная и подачу на один зуб фрезы

           

3. Проверяем выбранный режим по мощности привода станка. Должно

быть: N_рез ≤ N_шп

По таблице П23 определяем мощность, потребляемую на резание.

При обработке стали до 680 МПа с В до 190 мм, глубиной резания t до 5,0 мм, S_м до 680 мм/мин фрезой D = 190 мм,  Z = 4, мощность потребляемая на резание, составляет  N_рез= 6.6 кВт.

Мощность  на шпинделе станка N_шп = N * η. У станка 6Р13 мощность двигателя N = 10 кВт, а КПД привода станка η = 0.8, тогда

N_шп =10 * 0.8 = 8 кВт, следовательно, N_рез = 6.6 кВт ≤ N_шп 8 кВт, т.е. станок по мощности подходит.

4. Определяем  основное технологическое время по формуле:

мин

Где    - длина фрезерования.

При симметричном фрезеровании врезание фрезы y = 0.3 D_фр = 0.3*190 = 57 мм; перебег равен 1….5 мм, принимаем за 3 мм. Тогда

L=450+57+3=510мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №186

Настроить делительную головку на нарезание зубчатого колеса с числом зубьев Z = 117

Z = 117 – число зубьев зубчатого колеса.

Решение.

Число оборотов рукоятки делительной головки

где  N = 40 – характеристика делительной головки.

Диска с числом отверстий 117 нет, поэтому простое деление неприменимо.

Применяем способ дифференциального деления. Число  оборотов рукоятки при дифференциальном делении.

                                             

 где  Z_ф – фиктивное число, близко к заданному.

Применяется число близкое  к числу Z, но удобнее принять Z_ф > Z.

Применяем Z_ф= 120, тогда

Выбираем  делительный диск, имеющий окружность с 36 отверстием и при каждом повороте рукоятки пропускаем 12 шагов между отверстиями.

Передаточное  отношение смешных колес гитары определяем по формуле:

Разложим  числитель и знаменатель на простые  множители и введем дополнительные множители, комбинируя их так, чтобы  получить выражение дроби через  числа зубьев, имеющихся в комплекте  сменных колес  (см. примечание к условию задачи)

 

 

Производим  проверку по формуле:

Следовательно, наладка выполнена правильно.

Таким образом, принимаем сменные колеса с числом зубьев:

а = 200; в =120; с = 90; α = 30.

Если  передаточное число подучится отрицательным (при Z_ф < Z), то в гитару следует ввести  паразитное колесо с любым числом зубьев.

 

Проверяем условие сцепляемости:

а + в  ≥ с + 15; 120 + 200 ≥ 120 + 15; 320 > 135

с + d ≥ в + 15;  120 + 60 ≥ 120 +  15; 180 > 135

 

 Сцепляемость  зубчатых колес обеспечена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №195

На вертикально-сверлильном  станке 2Н125 нарезают метчиком метрическую  резьбу диаметром d и шагом Р в сквозном отверстии. Длина резьбы l.  Материал метчика - быстрорежущая  сталь Р18.

 Исходные  данные (выбираются по таблице  7)

d – М16 - 6Н- диаметр резьбы;

Р- 1,5 мм - шаг резьбы;

l - 40 мм - длина резьбы;

материал  заготовки-сталь ст.40, 650 МПа

материал  метчика – быстрорежущая сталь  Р 18.

Решение.

( по таблицам  приложения настоящих методических указания)

1.По таблице П 24 определяем скорость резания, допускаемую режущими

свойствами  метчика и частоту вращения шпинделя. Для стали, диаметра резьбы  d – 16 мм и шага Р- 1,5 мм

v _табл.= 14,5 м/мин, η_табл.= 290 об/ мин. Поправочные коэффициенты на скорость резания т чистоту вращения: К_мv=К_мп=0,7

Кv=Кn = 0,7; Кuv= Kun=0,7; тогда

 v_u =v _табл. * K _мv*K_v * K_uv = 14,5*0,7=10,15 м/ мин

2.Корректируем частоту вращения шпинделя  по паспорту станка и

устанавливаем значение n = 355 об/мин

3.определяем действительную скорость  резания

м/мин

4.По таблице П 24 находим мощность, затрачиваемую на резание для стали

диаметра  резьбы d - 16 мм и шага Р- 1,5 мм мощность N_табл. = 0,72 кВт поправочные коэффициенты на мощность равны единице, следовательно

кВт

5.Проверяем, достаточна ли мощность станка. Должно быть:

Мощность  на шпинделе станка  N _шп = N * η. У станка 2Н125 мощность двигателя N = 2,8 кВт, а КПД привода станка η = 0.8, тогда

N_шп =2,8 * 0.8 = 2,2 кВт, следовательно,

N_рез = 0,72 кВт ≤ N_шп 2,2 кВт, т.е. станок по мощности подходит.

6.Определяем  основное технологическое время по формуле:

где l₁ – врезание  и перебег метчика; при нарезании резьбы в сквозном отверстии l₁=( 3…6)Р, принимаем l₁= 6Р = 4,5 , 9=5 мм.

n₁ – частота вращения метчика при обратном ходе;

n₁ = 1.25. n =1.25 * 355= 443 об/ мин. По паспорту станка принимаем 

n₁ = 500 об/мин. Таким образом,

ми