Технология машиностроения. Вопросы и ответы. Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов

6. Какие типы стружки и при каких условиях могут образовы-

ваться при обработке различных материалов?

Основные типы стружки: элементная, ступенчатая (суставчатая),

сливная, надлома (сыпучая). Элементная стружка образуется при обработке пластичных материалов с малой скоростью резания. Ступенчатая стружка образуется при обработке пластичных материалов со средней скоростью ре-

зания. Сливная стружка образуется при обработке пластичных материалов с высокой скоростью резания. Стружка надлома образуется при обработке хрупких материалов с различной скоростью резания.

7. Перечислите основные факторы, влияющие на значения со-

ставляющих силы резания при обработке материалов. Приведите фор-

мулу, используемую для определения мощности резания (с расшифров-

кой и указанием размерностей)

Основные факторы, влияющие на значения составляющих силы реза-

ния:

–характер (вид) обработки;

–вид обрабатываемого материала и его механические свойства;

–режим резания и значения его элементов – глубины резания, пода-

чи, скорости резания;

–материал режущей части инструмента и его свойства;

–геометрические параметры инструмента;

–конкретные условия обработки (например, наличие или отсутствие смазочно-охлаждающей технологической среды, ее свойства, параметры ее подачи в зону резания и т.п.)

Мощность резания можно определить по формуле

где Pz – главная составляющая силы резания, Н;

21

V – скорость резания, м/мин.

8. Укажите источники теплоты при резании материалов, а также технологические объекты и среды, поглощающие теплоту. Приведите уравнение теплового баланса при резании материалов.

Источником теплоты при резании материалов является работа, затра-

чиваемая на упругое и пластическое деформирование в зоне стружкообра-

зования, преодоление сил трения стружки о переднюю поверхность инстру-

мента и сил трения задних поверхностей инструмента с поверхностью заго-

товки. Образующаяся теплота отводится со стружкой, уходит в заготовку,

инструмент, окружающую среду. Уравнение теплового баланса при резании материалов можно представить в виде

Wдеф Wтпп Wтзп Qстр Qзаг Qи Qокр ,

где Wдеф, Wтпп, Wтзп – работа, затрачиваемая соответственно на упру-

гую и пластическую деформацию срезаемого слоя, на преодоление сил тре-

ния ро передней и задним поверхностям;

Qстр, Qзаг, Qи, Qокр – количество теплоты, переходящее соответственно в стружку, заготовку, инструмент, окружающую среду.

9. При каких условиях резания инструмент изнашивается пре-

имущественно по задней поверхности? При каких условиях наблюдает-

ся изнашивание инструмента преимущественно по передней поверхно-

сти? Дайте определение периода стойкости инструмента.

Преимущественное изнашивание задней поверхности инструмента наблюдается при обработке хрупких материалов, например, чугунов, а так-

же пластичных материалов с малой толщиной среза и низкими скоростями резания. Изнашивание инструмента преимущественно по передней поверх-

ности наблюдается при обработке пластичных материалов при значитель-

ной толщине срезаемого слоя с высокой скоростью резания, в условиях, ко-

22

гда передняя поверхность испытывает значительное давление на контактной площадке со стороны стружки (интенсивной износ передней поверхности инструмента наблюдается, например, при обработке стали без охлаждения).

10. Классифицируйте токарные резцы по следующим признакам:

по виду обработки, по конструкции головке (по ее форме и расположе-

нию), по направлению подачи, по форме сечения корпуса, по конструк-

ции (по наличию или отсутствию сборочных операций при изготовле-

нии), по виду материала режущей части. Какой резец называют упор-

ным?

Токарные резцы можно классифицировать следующим образом. По виду обработки резцы разделяют на проходные, подрезные, расточные, от-

резные, прорезные, канавочные, резьбовые (резьбонарезные), для контурно-

го точения, фасонные. По конструкции головки токарные резцы разделяют на прямые и отогнутые. По направлению подачи проходные резцы разделя-

ют на правые и левые. По форме сечения корпуса резцы могут быть с квад-

ратным, прямоугольным и круглым сечением корпуса. По конструкции рез-

цы могут быть цельными, составными и сборными. По виду материала ре-

жущей части резцы могут быть из инструментальных сталей (например,

быстрорежущими), твердосплавными, из керамических материалов, алмаза,

синтетических сверхтвердых материалов.

Упорным называется проходной резец, у которого главный угол в плане 90 .

11. Перечислите основные части стандартного спирального свер-

ла, а также его основные геометрические параметры.

Основные части спирального сверла: рабочая часть, в состав которой

входят режущая и направляющая (калибрующая), хвостовая часть (хвосто-

вик), соединительная часть (шейка).

23

Основные геометрические параметры спирального сверла: угол при

вершине 2 (главный угол в плане ), угол обратной конусности 1 (вспо-

могательный угол в плане), угол наклона перемычки , угол наклона винто-

вой канавки , передний угол , задний угол .

12. Классифицируйте фрезы по следующим признакам: по распо-

ложению зубьев относительно оси, по направлению зубьев, по кон-

струкции (по наличию или отсутствию сборочных операций при изго-

товлении), по конструкции зубьев, по способу крепления на станке. Ка-

кие фрезы имеют режущие кромки как на цилиндрической части, так и на торцовой? Почему концевые фрезы не изготавливают прямозубы-

ми?

Фрезы можно классифицировать следующим образом. По расположе-

нию зубьев относительно оси фрезы можно разделить на цилиндрические,

торцовые, угловые, фасонные. По направлению зубьев фрезы разделяют на прямозубые, косозубые, с винтовым зубом. По конструкции фрезы разде-

ляют на цельные, составные и сборные. По конструкции зубьев фрезы могут быть острозаточенными и затылованными. По способу крепления на станке фрезы разделяются на насадные и хвостовые.

Некоторые типы фрез имеют режущие кромки как на цилиндрической части, так и на торцовой. К таким фрезам относят концевые, шпоночные,

дисковые двух- и трехсторонние (в эту группу можно отнести и торцовые фрезы).

Концевые фрезы обычно изготавливают с винтовым зубом для повы-

шения равномерности фрезерования.

24

13. Перечислите основные части внутренних протяжек, укажите

назначение частей. Какие схемы резания применяются при протягива-

нии?

Внутренние протяжки состоят из следующих составных частей: хво-

стовика, шейки, переходного конуса, передней направляющей, рабочей ча-

сти, в состав которой входят режущие и калибрующие зубья, задней направляющей, заднего хвостовика.

Хвостовик служит для захвата протяжки патроном перед началом ра-

бочего хода. Шейка является соединительной частью протяжки. Переход-

ный конус служит для облегчения установки заготовки на протяжке. Перед-

няя направляющая служит для центрирования оси заготовки относительно оси протяжки. Рабочая часть выполняет служебное назначение протяжки:

осуществляет снятие припуска, формирование требуемой конфигурации по-

верхности, обеспечение точности и качества получаемой поверхности. Зад-

няя направляющая часть служит для центрирования протяжки относительно обработанной поверхности при прохождении через нее калибрующих зубь-

ев. Задний хвостовик, если он имеется, служит для поддержки длинных и нежестких протяжек в процессе обработки, а также для возврата протяжки в исходное положение после рабочего хода на станках с автоматическим воз-

вратом.

14. Приведите примеры лезвийных инструментов для обработки зубьев цилиндрических зубчатых колес, работающих методом копиро-

вания и обката. Какие преимущества имеет метод обката и почему?

Примеры зуборезных инструментов, работающих по методу копиро-

вания при обработке цилиндрических зубчатых колес: дисковые модульные фрезы, пальцевые фрезы, зубодолбежные головки.

25

Примеры зуборезных инструментов, работающих по методу обката при обработке цилиндрических зубчатых колес: червячные модульные фре-

зы, зуборезные долбяки, гребенки, шеверы.

Метод обката по сравнению с методом копирования обеспечивает:

– более высокую точность обработки, поскольку профиль получае-

мых зубьев заготовки не является приближенным, и отсутствует погрешно-

сти, возникающие в процессе деления при обработке методом копирования;

– более высокую производительность, поскольку отсутствуют потери времени на осуществление процесса деления при обработке методом копи-

рования.

14. Перечислите основные требования, предъявляемые к инстру-

ментальной оснастке в условиях автоматизированного производства.

Основные требования, предъявляемые к инструментальной оснастке в условиях автоматизированного производства:

– обеспечение быстросменности инструмента - сокращение потерь времени на смену инструмента, использование систем быстросменного ин-

струмента, механизмов автоматической замены инструмента;

– обеспечение быстрой переналаживаемости инструмента – сокраще-

ние потерь времени на наладку инструмента, бесподналадочная замена ин-

струмента (например, при настройке его вне станка);

– обеспечение сокращения времени на регулирование инструмента – использование устройств для автоматического регулирования размеров, си-

стем адаптивного управления;

– повышение стойкости инструмента – применение СОЖ и повыше-

ние ее эксплуатационных свойств, применение износостойких покрытий,

инструментов с подвижной режущей кромкой.

26

Резание материалов

1. Назовите основные критерии обрабатываемости материалов

резанием. От чего они зависят? Как можно улучшить обрабатывае-

мость?

Основные критерии обрабатываемости:

– коэффициент обрабатываемости

Ko= v/ v э

где v- скорость резания обрабатываемого материала,

vэ – скорость резания эталонного материала ( 45, СЧ 18),

–действующие силы резания,

–температура в зоне резания,

–вид получаемой стружки,

–шероховатость обработанной поверхности (качество обработанной поверхности).

Максимально допустимая скорость резания при заданной стойкости инструмента (коэффициент обрабатываемости) и прочие параметры обу-

славливается физико-механическими характеристиками обрабатываемого и инструментального материалов, режимами резания, состоянием поверх-

ностного слоя обрабатываемого материала (корка, закалка и т.п.), геометри-

ей инструмента.

На обрабатываемость материалов можно повлиять на трёх этапах:

–во время металлургического передела путём легирования,

–в заготовительном цеху путём термообработки (отпуск, нормализа-

ция) или проковка заготовок с целью снижения пластичности,

– в процессе резания например, резание с охлаждением или подогре-

вом.

27

2. Перечислите основные характеристики инструментальных ма-

териалов. Как они характеризуют режущие свойства инструменталь-

ных материалов?

Основные характеристики инструментальных материалов:

–твёрдость,

–прочность,

–износостойкость,

–красностойкость,

–теплостойкость,

–теплопроводность,

–обрабатываемость,

–стоимость.

3. Приведите уравнение теплового баланса. Поясните все его ком-

поненты.

Q1+Q2+Q3+Q4=q1+q2+q3+q4 ,

где Q – источники тепла:

Q1 – тепло, выделяющееся в зоне упругой деформации,

Q2 – тепло, выделяющееся в зоне пластической деформации,

Q3 – тепло, выделяющееся на передней поверхности инструмента из-

за трения сходящей стружки о переднюю поверхность,

Q4 – тепло, выделяющееся на задней поверхности инструмента из-за её трения об обработанную поверхность.

q – приёмники тепла: q1- в стружку,

q2 – в инструмент, q3- в деталь,

q4 – в окружающую среду.

28

4. Виды стружек. Условия их образования.

При обработке пластичных материалов наблюдается три вида струж-

ки: сливная, суставчатая и элементная. Различаются они степенью пласти-

ческой деформации материала стружки. Наименьшая степень деформации у сливной стружки, которая образуется в условиях отсутствия вибраций и при наименьших энергетических затратах. Однако, такой вид стружки неудобен,

т.к. представляет опасность для рабочего, наматывается на рабочие органы станка, сложен для отвода из зоны резания и для складирования. В автома-

тизированном производстве получение такого типа стружки весьма нежела-

тельно. Элементная стружка сходит отдельными кусочками небольших раз-

меров и не представляет затруднений для процесса резания.

Суставчатая стружка является промежуточной формой между сливной и элементной, с элементами, слабо связанными между собой. Стружка надлома образуется при обработке малопластичных материалов и сходит бесформенными кусочками различных размеров. Получение такого вида стружки обычно сопровождается повышенной шероховатостью обработан-

ной поверхности.

29