Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология и оборудование машиностроения. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
размера исходного звена (табл. 19) определить предельные отклонения и допуски размеров составляющих звеньев.
Содержание отчета
1. Цель работы.
2. Схема размерной цепи, исходные данные.
4. Решение обратной и прямой задач.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается сущность метода неполной взаимоза-
меняемости?
2. При каких условиях целесообразно использование
метода неполной взаимозаменяемости?
3. В каком случае распределение размеров замыкающего
звена происходит по закону нормального распределения?
4. При каких условиях обработки деталей их действитель-
ные размеры подчиняются закону нормального распределения?
5. В каких условиях обработки проявляется закон распре-
деления размеров Симпсона?
6. Когда распределение действительных размеров партии об-
работанных заготовок подчиняется закону равной вероятности?
7. Какие значения принимает коэффициент
2
l
для различ-
i
ных законов распределения размеров?
8. Что такое процент риска?
Лабораторная работа № 8.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ
ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ТОЧЕНИИ
Цель работы: приобретение навыков аналитического ис-
следования шероховатости; исследование влияния режимов резания на шероховатость обработанной поверхности при точении.
Оборудование, приспособления, инструмент, материалы:
токарно-винторезный станок 1К62, профилограф-профилометр,
71
72
модель 201, заготовка из стали 45, проходной резец с режущей
пластинкой из твердого сплава Т15К6, штангенциркуль
ШЦ 0-125-0,1.
Краткие теоретические сведения
На эксплуатационные свойства деталей машин таких, как:
износостойкость, усталостная прочность, коррозионная стойкость, стабильность посадок деталей и др., существенное влияние
оказывает качество поверхности. Качество поверхности деталей
машин определяется геометрическими характеристиками и физико-механическими свойствами поверхностного слоя. Одной из
геометрических характеристик качества обработанной поверхности является шероховатость, ее основные параметры устанавливает ГОСТ 2789-73.
В процессе изготовления детали образуется реальная поверхность, не совпадающая с ее номинальной поверхностью, т.е.
поверхностью, заданной в технической документации без учета
допускаемых отклонений.
Для нормирования шероховатости ГОСТ 2789-73 вводится
понятие базовой линии (поверхности) – линии (поверхности) заданной геометрической формы, определенным образом проведенной относительно профиля (поверхности) и служащей для
оценки геометрических параметров поверхности.
Под шероховатостью поверхности понимается совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами,
выделенная с помощью базовой длины.
Базовая длина l – длина базовой линии, используемая для
выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее
квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально,
называется средней линией профиля m (рис. 45). Линия выступов
профиля – линия, эквидистантная средней линии, проходящая
через высшую точку профиля в пределах базовой длины. Линия
впадин профиля – линия, эквидистантная средней линии, проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины
Требования к шероховатости поверхности устанавливаются пу-
h1min
1
1
2
1bi
i
nSi
5
n
тем указания параметра шероховатости (одного или нескольких),
значений выбранных параметров и базовых длин, на которых
происходит определение параметров.
Параметры шероховатости:
1) Ra среднее арифметическое отклонения профиля – сред-
нее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:
Ra
l
1
=
ò
l
0
или
dxy
Ra
n
1
=
y
,
å
n
=
i
1
где y – отклонение профиля (расстояние между любой точкой
профиля и средней линией); l – базовая длина; n – число выбранных точек профиля на базовой длине;
l
H1max
S
i
H5max
Линия выступов
H2max
Sm
b
y
max
h
H1min
b
Линия впадин
max
min
2
h
h
H2min
Rmax
max
h
H5min
m
y
min
5
h
Рис. 45. Параметры шероховатости поверхности
2) Rzвысота неровностей профиля по десяти точкам – сум-
ма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин наибольших впадин профиля в пределах
базовой длины:
p
73
74
55
5
pmi vmi
l
l
yy
åå
i1 i1
==
Rz
=
+
,
где y
– высота i-го наибольшего выступа профиля; y
pmi
– глуби-
vmi
на i-й наибольшей впадины профиля;
3) R
наибольшая высота профиля – расстояние между
max
линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах
базовой длины;
4) Sm средний шаг неровностей – среднее значение шага не-
ровностей профиля в пределах базовой длины (под неровностью
профиля понимается выступ профиля и сопряженная с ним
впадина);
5) S средний шаг местных выступов профиля – среднее
значение шага местных выступов профиля в пределах базовой
длины;
6) tp относительная опорная длина профиля – отношение
опорной длины профиля к базовой длине:
n
bi
p
tph= или
гдеhp – опорная длина профиля, равная сумме длин отрезков в
пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии; p – уровень сечения профиля, равный расстоянию между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно
линии выступов профиля.
Шероховатость поверхности на чертеже обозначается в соответствии с ГОСТ 2.309-73. Числовые значения параметров шероховатости приведены в табл. 23.
tp
iå==1
,
Таблица 23
Ra, мкм
1008063504032252016,0
12,5
10,0
8,0
6,3
5,0
4,0
3,2
2,5
2,0
1,60
1,25
1,00
0,80
0,63
0,50
0,40
0,32
0,25
0,20
0,160
0,125
0,100
0,080
0,063
0,050
0,040
0,032
0,025
0,020
0,016
0,012
0,010
0,008
Rzи
R
max
, мкм
1600
1250
1000
800
630
500
400
320
250
200
160
125
100806350403225,0
20,0
16,0
12,5
10,0
8,0
6,3
5,0
4,0
3,2
2,5
2,0
1,60
1,25
1,00
0,80
0,63
0,50
0,40
0,32
0,25
0,20
0,160
0,125
0,100
0,080
0,063
0,050
0,040
0,032
0,025
SmиS,мм
12,5
10,0
8,0
6,3
5,0
4,0
3,2
2,5
2,0
1,60
1,25
1,00
0,80
0,63
0,50
0,40
0,32
0,25
0,20
0,160
0,125
0,100
0,080
0,063
0,050
0,040
0,032
0,025
0,020
0,0160
0,0125
0,010
0,008
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
tp
, %1015202530405060708090p
, % от
R
max
510152025304050607080
90
l
, мм0,01
0,03
0,08
0,25
0,80
2,5825
Ra, мкм
l
, мм
Rz=R
max
,
мкмl, мм
До 0,025
0,08
До 0,10
0,08
Св. 0,025 до 0,4
0,25
Св. 0,10 до 1,6
0,25
Св. 0,4 до 3,2
0,8
Св. 1,6 до 12,5
0,8
Св. 3,2 до 12,5
2,5
Св. 12,5 до 50
2,5
Св. 12,5 до 100
8,0
Св. 50 до 400
8,0
При м еча ние . Предпочтительные значения параметров подчеркнуты.
длины представлены в табл. 24.
не, указанной в таблице, то эти базовые длины не указываются в требованиях к
шероховатости.
Соотношения значений параметров Ra, Rz, R
Приме ч ание. Если параметры Ra, Rz, R
определены на базовой дли-
max
и базовой
max
Таблица 24
75
76
В обозначении шероховатости применяют один из сле-
П
Полка
2
дующих знаков:
– применяют в обозначении шероховатости поверхно-
сти, вид обработки которой конструктором не устанавливается;
– применяют в обозначении шероховатости поверхно-
сти, которая должна быть образована удалением слоя материала
(точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием и т.п.);
– применяют в обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала (литьем, прокатом, ковкой, объемной штамповкой и т.п.) или
не обрабатываемой по данному чертежу.
Структура обозначения шероховатости поверхности следующая:
где 1 – способ обработки поверх-
знака
1
ности и (или) другие дополнительные указания; 2 – условное обозначение направления неровно-
3
стей; 3 – базовая длина по
ГОСТ 2789-73 / параметр (параметры) шероховатости по
ГОСТ 2789-73.
Пример:
олировать
М Ra 0,025
Шероховатость поверхности зависит от многих факторов:
метода обработки, режимов резания, геометрических параметров
и качества поверхностей режущей части инструмента, пластической и упругой деформации обрабатываемого материала, жесткости системы СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь) и связанных с ней вынужденных колебаний и вибраций при
резании, смазочно-охлаждающей жидкости и др.
Анализ геометрических причин возникновения неровностей при точении в работе (Н.Н. Марков «Нормирование точности в машиностроении») позволил авторам сделать следующие
выводы: увеличение главного и вспомогательного углов резца в
плане приводят к росту высоты неровностей; возрастание радиу-
r
са закругления вершины резца снижает высоту шероховатости
поверхности; понижение шероховатости режущих поверхностей
инструмента посредством тщательной доводки устраняет
влияние неровностей режущего лезвия на обрабатываемую
поверхность.
Из параметров режима резания наиболее существенное
влияние на процесс образования шероховатости поверхности
оказывают скорость резания и подача. Причем шероховатость
обработанной поверхности в значительной степени связана с явлением нароста. В зоне малых скоростей (2…5 м/мин), при которых нарост не образуется, размеры неровностей обработанной
поверхности незначительны. С увеличением скорости размеры
неровностей поверхности возрастают, достигая при 20…40 м/мин
своего наивысшего значения. Дальнейшее повышение скорости
резания уменьшает нарост и понижает высоту шероховатости
обработанной поверхности.
Зависимость шероховатости обработанной поверхности от
величины подачи можно оценить следующим образом:
S
Rz8= ,
где S – подача; r – радиус закругления вершины резца.
Следовательно, при увеличении подачи резца шероховатость обработанной поверхности увеличивается.
Количественный контроль параметров шероховатости осуществляется бесконтактными методами (приборами светового
сечения, исследующими поверхность с помощью наклонно направленного к ней светового пучка; микроинтерферометрами,
принцип действия которых основан на использовании явления
интерференции, отраженного от образцовой и исследуемой поверхности) и контактными методами с помощью щуповых приборов (профилометров и профилографов), в которых для измерения высоты неровностей используют вертикальные колебания
иглы, перемещаемой по контролируемой поверхности. Колебания
преобразуются в электрическое напряжение с помощью различных преобразователей.
77
78
Профилограф-профилометр, модель 201, является высокочувствительным измерительным прибором для определения шероховатости и волнистости поверхности изделий из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов, а также неметаллических деталей и всевозможных покрытий без повреждения их поверхности.
Действие прибора основано на принципе ощупывания исследуемой поверхности алмазной иглой с весьма малым радиусом закругления и преобразованием колебаний иглы в изменения
напряжения индуктивным методом.
Звеном, ощупывающим исследуемую поверхность и преобразующим колебания иглы, соответствующие неровностям поверхности, в электрические сигналы, является датчик.
На рис. 46 представлена блок-схема прибора. Электрическая часть прибора включает в себя датчик, электронный блок 7 с
показывающим прибором 8 и записывающий прибор 9. Магнитная система датчика состоит из сдвоенного Ш-образного сердечника 4 с двумя катушками 3. Катушка датчика и две половины
первичной обмотки дифференциального входного трансформатора 6 образуют балансный мост, питание которого осуществляется
от генератора звуковой частоты 5.
5
3
1
2 4
Рис. 46. Блок-схема прибора мод. 201
7
3
8
6
9
При перемещении датчика относительно исследуемой поверхности алмазная игла 1, ощупывая неровности поверхности,
совершает колебания, приводя в колебательное движение якорь 2.
Колебания якоря меняют воздушные зазоры между якорем
и сердечником и тем самым вызывают изменение напряжения
на выходе дифференциального трансформатора. Полученные
изменения напряжения усиливаются электронным блоком,
на выход которого подключаются записывающий или показывающий приборы.
Прибор (рис. 47) состоит из самостоятельно выполненных
блоков: стойки с кареткой 1; универсального столика 2;
датчика 3; мотопривода 4; электронного блока 5 с показывающим прибором 6; записывающего прибора 7.
1
Рис. 47. Профилометр-профилограф мод. 201
2
3 4
5
6
7
На столе стойки 1 крепится столик 2, позволяющий перемещать исследуемый образец в двух взаимно перпендикулярных
направлениях и осуществлять поворот. Столик 1 имеет узел нивелировки, позволяющий установить столик 2 с образцом параллельно траектории движения датчика.
Мотопривод 4 с закрепленным на нем датчиком 3 перемещается по стойке с помощью рейки и шестерни. Тонкая установка датчика в рабочее положение производится микрометрической
парой, встроенной в каретку мотопривода.
Определение шероховатости поверхности производится
посредством показывающего стрелочного прибора по параметру
Ra или записи в увеличенном масштабе электротермическим
79
80
способом на электротермической бумаге в прямоугольных координатах профиля микронеровностей.
Электронный блок прибора мод. 201 изображен на рис. 48 и
состоит из следующих элементов: 1 – лампа контроля включения
прибора в сеть; 2 – тумблер включения в сеть; 3 – показывающий
прибор; 4 – переключатель установки отсечки шага; 5 – ручка
установки пера записывающего прибора; 6 – переключатель установки длины трасы интегрирования; 7 – контрольный прибор;
8 – лампа контроля включения показывающего прибора (ПП);
9 – лампа контроля включения записывающего прибора (ЗП);
10 – установка напряжения питания «300 В»; 11 – регулировка
увеличения показывающего прибора; 12 – ручка установки нуля
(«0») показывающего прибора (ПП); 13 – переключатель уста-
новки вида работ; 14 – измерительные гнезда; 15 – гнездо разъема подключения датчика; 16 – переключатель установки вертикального увеличения и предела измерения по показывающему
прибору; 17 – блок регулирования; 18 – тумблер включения прибора для контроля напряжения «300 В» выхода усилителя.
Основные элементы мотопривода (рис. 49): 1 – переключатель длины трассы интегрирования; 2 – направляющая «ласточкин
хвост» мотопривода; 3 – направляющие штыри; 4 – переключатель
скорости датчика; 5 – рычаг перемещения датчика; 6 – маховичок
ввода датчика; 7 – гайка крепления шланга мотопривода; 8 – указатель шкалы смотрового окна; 9 – стопорный винт датчика.
На рис. 50 изображен общий вид стойки с кареткой, где показаны следующие составные части: 1 – диск; 2 – винт узла нивелировки; 3, 5, 7 – винт; 4 – стол; 6 – прокладка; 8 – каретка;
9 – ограничитель перемещения каретки; 10 – микрометрическая
пара; 11 – шестерня; 12 – винты крепления мотопривода; 13, 14 –
маховик; 15 – каретка; 16 – стойка; 17 – рейка; 18 – ось;
19 – основание стойки.
Техническая характеристика прибора
1. Пределы измерения:
а) по показывающему прибору 20…0,025 мкм;
б) при записи профилограммы 20…0,20 мкм.
2. Критерий оценки – Ra ГОСТ 2798-73.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]