Контрольная работа по "Металловедению"

Наша индустрия выпускает разнообразные модельный ряд токарных и токарно-винторезных станков — от настольных до тяжелых. Самый большой диаметральный размер отделываемой поверхности на советских станках колеблется от 85 до 5000 мм, при длине заготовки от 125 до 24 000 мм. Отдельные токарно-винторезные станки снабжаются копировальными устройствами, которые разрешают обрабатывать сложнейшие контуры без особых фасонных резцов и комбинированного расточного инструмента, а также существенно упрощают наладку и подналадку станков.

Рис. 2. Структурная схема токарно-винторезного станка

Расчет кинематической настройки токарно-винторезных станков 1К62.

Настройка кинематических цепей при выполнении различных работ на токарно-винторезных станках объединяется к подбору передаточных связей передачи коробок скоростей, подач и других механизмов, что осуществляется переключением соответствующих рычагов. Исключение представляет нарезание особо точных резьб или резьб с ненормализованным шагом. Конечным звеном резьбонарезной цепи является ходовой винт 68 (рис. 1) и маточная гайка, поэтому уравнение настройки согласно равенствам можно написать в следующем виде (имея ввиду однозаходность винта): 1 оборот шпинделя i х tB = tH,  где i — передаточное отношение кинематической цепи от шпинделя до ходового винта; tН — шаг нарезаемой резьбы; tП — шаг ходового винта.

Рис. 1. Кинематическая схема токарно-винторезного станка

Так как для рассматриваемого случая валы X, XII, XV и ходовой винт 68, связанные муфтами 98, 99 и 101, представляют собой единое звено, то передаточное отношение цепи: i = iп х iг; где iп — передаточное отношение постоянных передач; iг — передаточное отношение сменных колес (гитары) звена настройки. На основании уравнений iг = (1/ iп) х (tH/ tB), обозначив 1/ iп через С, получим iг = С х (tH/ tB).

Передаточное отношение iп чаще всего равно 1 : 1 или 1 : 2. Применительно к кинематической схеме, изображенной на рис. 1, значение iп может быть различным, в зависимости от положения блоков с зубчатыми колесами 26—28 и 35—33 на валах VIII и IX. Если колесо 25, сидящее на шпинделе, сцеплено с колесом 26, то вращение механизму подач сообщает непосредственно шпиндель, и передаточное отношение постоянных передач iп от шпинделя к звену настройки (к гитаре) будет — (60/60) х (42/42) = 1 или (60/60) х (28/56) = 1/2 (валы V, VIII, IX). При нарезании резьбы с большим шагом (14—192 мм) передача движения осуществляется через звено увеличения шага, В этом случае блок колес 15—21 на шпинделе занимает правое положение, а колесо 27 на валу IV зацепляется с колесом 28 на валу VIII.

Передаточное отношение цепи от шпинделя до гитары (до вала /X) при сцеплении колес в такой последовательности будет в одном из вариантов таким:

iп = 54/27 х 88/22 х 88/22 х 45/45 х 42/42 = 32.

Включение звена увеличения шага из четырех вариантов зацепления колес дает увеличение передаточного отношения от шпинделя до вала VIII в 2; 8 и 32 раза, что соответственно дает увеличение шага нарезаемой резьбы тоже в 2; 8 и 32 раза. В последнем варианте в реверсивном механизме (валы VIII и IX) включаются колеса 32 и 33 с передаточным отношением i = 1/2, поэтому шаг нарезаемой резьбы увеличивается не в 32, а в 16 раз.

Примеры настройки винторезной цепи без коробки подач. Настройку винторезной цепи будем производить только гитарой, выключив коробку подач (замыкаются муфты 98, 99, 101 и размыкается механизм Нортона; см. рис. 1).

Нарезание многозаходной резьбы. При многозаходной резьбе под шагом tH понимают расстояние между параллельными сторонами профиля двух соседних витков. Поэтому для получения резьбы заданного шага tH механизм должен за 1 оборот заготовки переместить суппорт на величину хода резьбы s = k*tH где к — число заходов нарезаемой резьбы. Такого типа резьбы нарезают на ходовых винтах, многозаходных червяках и других деталях. В общем случае при заходах угол между соседними нитками (если смотреть в торец детали) будет: R = 360°/ к.

Многозаходная резьба нарезается двумя способами: после нарезания первой нитки заготовку поворачивают на часть оборота 1/к, предварительно разомкнув винторезную цепь, или, оставляя заготовку неподвижной, перемещают инструмент вместе с резцовыми салазками продольно на величину шага резьбы tH. Затем нарезают следующий заход и т. д.

На станке 1К62 имеется специальное делительное устройство для нарезания многозаходных резьб. Оно состоит из кольца с риской, укрепленного на корпусе передней бабки, и диска с делениями, насаженного на шпиндель и имеющего на периферии 60 делений. После нарезания первого захода шпиндель надо повернуть на число делений, равное 60/к. Это устройство позволяет нарезать резьбы с числом заходов 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60. На станках, не имеющих делительного приспособления, пользуются поводковой делительной планшайбой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

296. Опишите явление наростообразования при резании пластичных металлов. Как влияет образование нароста на процесс резания?

Методом металлографического рассмотрения обнаружено, что при формировании  сливной стружки на передней поверхности режущего инструмента иногда создастся слой металла - нарост, который по своей структуре выделяется от отделываемого материала и стружки.

Нарост - это последствие сложного процесса, совершающегося в зоне контактной режущей части инструмента с отделываемым материалом. Имеется несколько точек зрения о основании создания нароста:

• нарост создается из частичек отделываемого материала, спрессованных под напором выходящей стружки, которые липнут к передней поверхности режущего инструмента;
• застойная зона металлической стружки, крепко соединенная с передней поверхностью инструмента, образует нарост;
• нарост создается в результате активизации стружки на передней поверхности инструмента.

Наиболее верным пояснением нароста, очевидно, выражается последнее. В этом случае из-за высокого давления со стороны стружки на инструмент и большой температуры пластической деформации металла, а также под воздействием микронеровностей на передней поверхности, совершается торможение нижнего слоя стружки, в результате чего создаётся тонкий приостановленный слой и направление металла в стружку проистекает по этому слою с преодолением внутреннего трения. При установленных условиях задержанный слой начинает расти, образуя новое тело, прочно добавленное к инструменту (нарост).

Влияние нароста на процесс резания.

Так как сходящая стружка сползает не по вершине резца, а по передней поверхности нароста, реальный передний угол как бы умножается, что содействует облегчению процесса резания. В результате большой твердости нароста он, осуществляя функции режущего лезвия, отчасти защищает переднюю и заднюю грани инструмента от истирания их сходящей стружкой и обработанной поверхностью. Это в свою очередь приводит к уменьшению изнашивания инструмента, т.е. к повышению его стойкости.

Вместе с тем присутствие нароста усиливает шероховатость обработанной поверхности. Еще Я.Г. Усачев в 1915 году установил, что нарост является причиной появления неровностей на обработанной поверхности детали даже в условиях свободного резания.

Процесс образования неровностей на обрабатываемой поверхности по мере снятия сливной стружки сводится к следующему. Нарост, обладающий весьма высокой твердостью, выполняет функцию режущего лезвия. Он удлиняет резец, что и является причиной некоторого увеличения толщины реза по сравнению с номинальной. В определенный момент выступающая часть нароста оказывается столь большой, что она срезается, отделяясь от основной части нароста. Часть его уходит со стружкой, а часть остается вдавленной в обработанную поверхность. Эта частица нароста является выступающим краем неровностей. Разрушение нароста приводит к мгновенному уменьшению толщины среза. В дальнейшем размеры нароста снова увеличиваются, и толщина реза постепенно возрастает, пока его выступающая часть опять не будет сорвана и унесена обработанной поверхностью, образуя край очередной неровности. Этот процесс повторяется периодически, в результате чего вся обработанная поверхность оказывается усеянной неровностями.

Факторы, влияющие на величину и устойчивость нароста.

Размеры нароста зависят от соотношения величин сил трения между образующейся стружкой и передней поверхностью инструмента, и сил внутреннего сцепления (сопротивления сдвигу) обрабатываемого материала. Чем значительней по величине первая сила т.е. сила трения превосходит вторую, тем больше размеры нароста.

При назначенных условиях обрабатывания на размеры силы трения решающее влияние показывает температура, начинающаяся в зоне создания стружки, или температура, появляющаяся в зоне образования стружки, или температура резания, величина которой отыскивается в прямой зависимости от скорости резания. Поэтому главная причина изменения размера нароста с модификацией скорости резания является температура резания. От ее размера сильно зависят размеры коэффициента трения стружки о переднюю поверхность инструмента. При небольших скоростях, когда температура в зоне резания невелика, коэффициент трения относительно небольшой, поэтому нароста здесь еще нет или он мал по величине.

При росте скорости резания повышается температура, следственно, усиливается и коэффициент трения стружки о переднюю поверхность инструмента. Достигнувши определенной температуры, он становится наибольшим. В это время нарост приобретает максимальные размеры. Дальнейшее увеличение скорости и температуры порождает размягчение смежных слоев металла, понижение коэффициента трения и размеров нароста.

На размеры нароста оказывается влияние также физико-механических свойств отделываемого металла (плавности и крепости), толщина среза, передний угол инструмента, обстоятельства охлаждения и смазки в зоне резания и т.д.

Случайности модификации величин нароста окончательно сходны эпизодам изменения высоты неровностей на обработанной поверхности в зависимости от скорости резания.

Для ликвидации формирования нароста и, следственно, для уменьшения шероховатости обработанной поверхности нужно:

• действовать в такой зоне скоростей резания, когда нарост не создастся, т.е. небольших. Тем не менее это влечет за собой уменьшение продуктивности обработки.

Вследствие чего рентабельнее функционировать в зоне больших скоростей, где нарост также не сформируется;

• добавлять шероховатость передней поверхности режущего инструмента;
• по вероятности поднимать передний угол;
• употреблять смазочно-охлаждающие жидкости, что понижает трение на передней и задней поверхностях инструмента;
• понижать мягкость отделываемого материала за счет использования особенной тепловой обработки, либо применить стали с примесями. Например, использование автоматной стали с уменьшенным содержанием марганца и повышенным содержанием серы, а также нормализация заготовок дают вероятность приобретения хороших результатов шероховатости обработанных поверхностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

294. Значение обработки резанием в практике инженера-механика (особенно инженера – ремонтника) сельскохозяйственного производства.

Для инженера-механика сельскохозяйственного производства и в особенности для инженера-ремонтника сведения по обработке резанием обладают очень высоким значением, так как необходимое качество поверхности детали достигается, как правило, этой обработкой.

Вследствие этого задачами темы являются:

• изучение явлений и закономерностей процесса резания, режущего инструмента;
• установление режима резания для различных видов обработки;
• устройства металлорежущих станков и их эксплуатации, упрочняющей обработки пластическим деформированием, физико-химических методов обработки.

Нужно знать развитие учения о резании металлов, роль отечественных ученых (И. А. Тиме, К. А. Зворыкина, Я. Г. Усачева, В. Д. Кузнецова) и новаторов производства, а также совершенствование станков, инструментов и инструментальных материалов. Теоретической основой обработки резанием является теория дислокаций. Необходимо иметь представление об основах этой теории.

Сперва следует обладать четкое представление об основных видах обработки металлов резанием: точении, сверлении, фрезеровании, строгании и шлифовании. Необходимо знать, какие движения производит заготовка и инструмент и с помощью какого оборудования; какая поверхность при этом будет обрабатываемой, обработанной и поверхностью резания. Особое внимание обратить на изучение конструктивных и геометрических элементов резца: части, поверхности, режущие кромки, углы. Необходимо иметь понятие о кинематических углах резца; знать элементы режима резания: глубину резания, подачу, скорость резания для каждого вида обработки. При изучении инструментальных материалов особое внимание следует обратить на новые марки быстрорежущих сталей, металлокерамические твердые сплавы, минералокерамические материалы, а также на инструментальные материалы (алмазы природные и синтетические, эльбор, гексанит и др.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. Титов Н. Д., Степанов Ю. А. Технологий литейного производства. М., «Машиностроение», 1974 г., 472 с.

 

2. Удобное учебное пособие для начинающих операторов станков с ЧПУ, токарей, фрезеровщиков; Изд-во Sandvik Coromant: 2009 г. - 359 с.