Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология машиностроения. Точность механической обработки. Учебное пособие
.pdf
Принимая во внимание формулу (4.9), получаем расчетную формулу
для уточнения:
CS V K
j
yn
pp
pp
. (4.14)
1
Из уравнения (4.14) следует, что степень уточнения размеров и
формы обрабатываемых деталей прямо пропорциональна жесткости
технологической системы.
После каждого прохода погрешность детали уменьшается обратно
пропорционально уточнению:
после первого прохода:
дет y заг
заг
1
K
; (4.15)
после второго прохода
дет y заг
заг
2
2
2
K
;
после i-го прохода
дет y заг
i
В связи с тем что уточнение
заг
i
K
i
1
, увеличение числа проходов зна-
.
чительно уменьшает погрешность детали и повышает точность обработки. Уточнение является важнейшей характеристикой технологической системы. Располагая величиной уточнения, оценим ожидаемое
поле рассеивания размеров детали
при обработке на настроен-
()
дет
ных станках и число проходов (i), необходимых для достижения заданной точности обработки (с величиной допуска детали Т):
дет
lg lg T
i
заг
заг
lg
61
, (4.16)
. (4.17)
Оборудование, инструменты, материалы и приспособления,
D
D
y
y
необходимые для выполнения работы № 2
1. Станок токарно-винторезный 1К62.
2. Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507–90.
3. Заготовка ступенчатой формы.
4. Резец проходной Т15К6.
Последовательность выполнения работы
1. Измерить микрометром диаметры
, , ,
DDD
1234
ступенчатой
заготовки (рис. 4.6) в двух взаимно перпендикулярных направлениях и
определить среднее значение диаметра для каждой ступени, занести их
в таблицу результатов измерений.
2. Установить заготовку в патроне токарно-винторезного станка, за-
крепить и поджать задним центром.
3. Установить на станке заданные преподавателем число оборотов
шпинделя и величину продольной подачи.
4. Включить вращение
с первой ступенью
шпинделя станка и подвести резец до касания
, установить глубину резания, указанную препо-
1
давателем, включить подачу, обработать с первой по четвертую ступени
заготовки.
5. Выключить подачу, отвести резец, выключить станок, снять обра-
ботанную деталь.
6. Измерить микрометром диаметры обработанных ступеней детали
, , , dd d d
1234
в двух перпендикулярных направлениях и определить
среднее значение диаметра для каждой ступени, занести их в таблицу
результатов измерений.
7. Обработать результаты измерений:
P
рассчитать
рассчитать жесткость технологической системы для всех ступе-
,
для всех ступеней детали;
ней детали;
рассчитать число проходов, необходимое для получения заданной
точности размера детали.
8. Построить график зависимости изменения составляющей усилия
резания, направленной по нормали к обрабатываемой от величины смещения лезвия инструмента относительно детали.
9. Сделать выводы по работе.
10. Оформить отчет.
62
Пример выполнения работы № 2
y
Исходными данными для расчета жесткости технологической системы являются результаты измерения диаметров заготовки перед обработкой и диаметров детали после обработки. Измеренные значения
представлены в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Результаты измерений
Обозначение диаметра
(заготовки и детали)
D
заг
d
дет
Ступень
№ 1
28,50 30,00 31,50 33,00
28,00 28,15 28,30 28,45
Диаметры ступеней, мм
Ступень
№ 2
Ступень
№ 3
Ступень
Обрабатываемый материал – сталь
= 800 МПа).
(
в
Режимы обработки: V = 108 м/мин, S = 0,25 мм/об.
Погрешность изготовления заготовки
()
– 4,5 мм.
заг
Величина допуска детали T = 0,2 мм.
Резец проходной Т15К6, с геометрией φ = 45°, γ = 0°, r = 1 мм, λ = 15°.
1. Рассчитаем значение величины смещения лезвия инструмента от-
носительно детали –
(по формуле (4.6)):
– при переходе от ступени 1 к ступени 2:
dd
y
21
yy
21
21
22
28,15 28,00
0,075;
– при переходе от ступени 1 к ступени 3:
dd
y
31
yy
31
31
22
28,30 28,00
0,15;
№ 4
– при переходе от ступени 1 к ступени 4:
4
dd
y
41
yy
41
22
28,45 28,00
1
63
0, 225.
2. Рассчитаем изменение радиальной составляющей усилия резания
y
р
р
х
р
y
p
P
при переходе с одной ступени на другую –
(по формуле (4.3)). Зна-
чения коэффициентов в формуле (4.3) приведены в работе [12]:
– для обработки конструкционной стали проходным резцом Т15К6
при наружном точении:
С
= 2430,
= 1,
= 0,6,
n
= –0,3;
– для проходного резца Т15К6 с главным углом в плане φ = 45°, пе-
редним углом γ = 0°, радиусом при вершине r = 1 мм и углом наклона
главного лезвия λ = 15° значения поправочных коэффициентов равны:
1, 0; 1,0; 1; 1,7.
KKKK
r
Поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала для стали, обрабатываемой при помощи проходного резца из твердого сплава Т15К6 (z = 0,75):
z
⎛⎞
K
M
B
⎜⎟
750 750
⎝⎠
0,75
800
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
1, 05.
Таким образом, поправочный коэффициент равен:
KKKKKK
pr
M
1,71,05 1 1 1,7 1 1,785.
3. Рассчитаем разности глубин резания при переходе от одной сту-
пени к другой (по формуле (4.7)):
DD
tt
21
21
22
y
(2 1)
30,00 28,50
0,075 0,675 мм;
DD
tt
31
tt
41
31
22
DD
41
22
y
(3 1)
y
(4 1)
31, 50 28,50
33,00 28,50
64
0,15 1,35 мм;
0,225 2,025 мм.
4. Рассчитаем изменение радиальной составляющей силы резания
при переходе с одной ступени на другую:
– при переходе со ступени 1 на ступень 2:
yn
PCSVKtt
y
(2 1) p p 2 1
pp
()
2430 0, 25 108 1,785 0,675 5124 Н;
0,6 0,3
– при переходе со ступени 1 на ступень 3:
yn
PCSVKtt
(3 1) p p 3 1
y
pp
()
2430 0,25 108 1, 785 1, 35 10 248 Н;
0,6 0,3
– при переходе со ступени 1 на ступень 4:
yn
PCSVKtt
(4 1) p 4 1
yp
pp
()
2430 0, 25 108 1, 785 2,025 15 372 Н;
0,6 0,3
5. Рассчитаем величину жесткости технологической системы для
каждого перехода ступеней (по формуле (4.2)):
P
y
j
(2 1)
(2 1)
y
(2 1)
5124 Н
0,075 мм
68 320 ;
P
j
(3 1)
j
(4 1)
y
y
(3 1)
P
y
y
(4 1)
10 248 Н
(3 1)
(4 1)
0,15 мм
15 372 Н
0, 225 мм
68 320 ;
68 320 .
6. Определяем величину уточнения по формуле (4.14):
CS V K
j
yn
pp
pp
68 320
1110.
7591
65
7. Вычисляем коэффициент уменьшения погрешностей по фор-
муле (4.11)
11
K
у
10
0,1.
8. Устанавливаем число необходимых проходов для обеспечения за-
данной точности по формуле (4.17), округлив результат до большего целого числа (число проходов не может быть дробным):
lg lg
i
заг
T
lg 4, 5 lg 0,2
lg lg10
1, 35 2.
9. Проверяем правильность расчета путем сравнения точности, до-
стигаемой после каждого из проходов, с требуемой по чертежу.
После первого прохода
дет y заг
заг
1
0,1 4, 5 0,45 мм 0, 2 мм.KT
После первого прохода величина получаемой точности меньше, чем
точность размера детали, заданная по чертежу, следовательно, одного
прохода недостаточно, чтобы обеспечить заданное значение точности.
После второго прохода
дет y заг
заг
2
22
0,1 4,5 0,045 мм 0, 2 мм.KT
Таким образом, количество проходов, равное двум, достаточно для
получения размера детали с точностью, заданной по чертежу.
Содержание отчета
1. Наименование, цель, задачи работы.
2. Наименование станка, модель, характеристика (пределы чисел
оборотов, подач). Эскиз заготовки детали.
3. Схема эксперимента по определению упругих деформаций СПИД
при точении ступенчатой заготовки.
4. Режимы резания (глубина, подача, скорость).
5. Таблица результатов измерений.
66
6. Расчет жесткости системы СПИД по всем ступеням величины
уточнения коэффициента уменьшения погрешности.
7. График зависимости изменения составляющей усилия резания,
направленной по нормали к обрабатываемой поверхности в системе
СПИД от величины смещения лезвия инструмента относительно детали.
8. Расчет числа проходов, необходимых для получения заданной
точности детали.
9. Выводы по работе.
Контрольные вопросы для самоподготовки
1. Что понимается под уточнением и коэффициентом уменьшения
погрешностей?
2. В чем заключается статический метод определения жесткости?
3. Что понимается под жесткостью технологической системы?
4. Какие существуют методы определения жесткости?
5. В чем заключается производственный метод определения жест-
кости?
6. Нарисуйте схему точения ступенчатой заготовки.
7. Почему происходит копирование погрешностей заготовки на де-
таль?
РАБОТА № 3
ВЛИЯНИЕ ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА
НА ТОЧНОСТЬ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ
В УСЛОВИЯХ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ
Цель работы: Изучить влияние износа режущего инструмента на
точность токарной обработки. Практическая работа рассчитана на два
академических часа.
Теоретические сведения
Износ режущего инструмента – это изменение размеров, формы,
массы или состояния контактных поверхностей режущего инструмента
вследствие их разрушения в результате воздействия высоких давлений,
67
температур и скоростей перемещения относительно обрабатываемого
материала при резании.
Изнашиванием называют процесс возникновения износа. При обработке резанием различают следующие основные виды изнашивания режущего инструмента: диффузионное; окислительное; адгезионное; абразивное.
Диффузионное изнашивание. Диффузия – это взаимное проникно-
вение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового
движения частиц вещества. По мере увеличения скорости резания и,
следовательно, температуры диффузионное изнашивание увеличивается. Наиболее активно диффузионному изнашиванию подвергаются
твердые сплавы, работающие при высоких скоростях резания, когда
температура контактных слоев более 900…950 °С.
Окислительное изнашивание. Коррозионно-механическое изна-
шивание – это изнашивание, при котором основное влияние на него
имеет химическая реакция материала с кислородом или окисляющей
окружающей средой. Окислительное изнашивание возникает при образовании на поверхности трения защитных пленок в результате взаимодействия материала с кислородом или окисляющей окружающей средой
и последующего разрушения этих пленок механическим
воздействием
с повторением процесса.
Адгезионное изнашивание. Адгезия – это возникновение связи
между поверхностными слоями двух разнородных тел, приведенных в
соприкосновение. В процессе резания в результате действия сил молекулярного сцепления (адгезии) происходит схватывание поверхностных
слоев режущего инструмента с обрабатываемым материалом детали.
В точках контакта, где установилось адгезионное схватывание, происходит разрушение материала инструмента. Частицы материала вырываются с
поверхности инструмента и уносятся стружкой.
Абразивное изнашивание. Стружка входит в соприкосновение с ра-
бочей поверхностью инструмента и путем микроцарапаний удаляет металл с этой поверхности. Интенсивность абразивного износа повышается при снижении скорости резания.
В процессе резания возможны следующие виды износа лезвия режущего инструмента: термические трещины, износ при наростообразовании, износ по задней поверхности, выкрашивание режущей
кромки,
пластическая деформация режущего клина, износ в форме усика, поломка режущей пластины, износ в форме лунки (краткое описание видов износа представлено в приложении 1).
68
Износ режущего инструмента приводит к снижению точности раз-
p
меров. Кроме этого увеличивается глубина наклепанного поверхностного слоя детали. Релаксация напряжений, полученных при упругопластической деформации, продолжающаяся в процессе эксплуатации машин, снижает их качество, в частности надёжность. Рассеяние размеров
обработанных поверхностей деталей снижает качество сборки деталей
в условиях взаимозаменяемости.
Износостойкость инструмента
характеризуется периодом стойкости Т, в течение которого износ достигает максимального допускаемого значения, определяемого как критерий затупления.
При точении детали в качестве критерия износа режущего инстру-
мента принимается величина износа
по задней поверхности резца [4],
h
3
которая оценивается допустимой величиной фаски на задней поверхности:
для резцов из быстрорежущей стали при обработке закаленных и
незакаленных сталей
для резцов с пластинами твердого сплава при обработке закален-
ных и незакаленных сталей
для резцов с керамическими пластинами при обработке незака-
ленных cталей
для резцов с керамическими пластинами при обработке закален-
ных сталей
h
3
= 0,5...0,6 мм;
h
3
При точении образование фаски
дет к уменьшению вылета резца на величину
= 1,5...2,0 мм;
h
3
= 0,8...0,1 мм;
h
3
= 0,8...0,9 мм;
на задней поверхности резца ве-
h
3
h
(рис. 4.9).
Расчет размерного износа режущего инструмента, влияющего на
точность обработки, применительно к условиям нормального износа,
протекающего на участке II (см. рис. 2.7, раздел 2), производится с учетом перевода относительного износа
в линейный износ режущей ча-
U
о
сти инструмента, в миллиметрах, по формуле (2.11).
Длина пути резания при точении L (мм) определяется по формуле
dl
L
1000
, (4.18)
S
где d – диаметр обрабатываемой заготовки, мм; l – длина обрабатываемой поверхности, мм; S – подача, мм/об.
69
Рис. 4.9. Образование фаски h3
l – длина вылета резца до износа, мм; hp – величина
размерного износа инструмента, мкм
Задания для самостоятельного выполнения работы
в аудитории
Проанализировать влияние свойств материала режущей части токарных резцов на величину износа по задней поверхности
и на точ-
h
3
ность токарной обработки.
Последовательность выполнения работы
1. Изобразить эскиз заготовки в соответствии с размерами, указан-
ными в варианте задания.
2. Рассчитать величину погрешности формы (конусообразности)
при обтачивании наружной цилиндрической поверхности d токарными
проходными прямыми резцами с режущей частью из твердого сплава
Т30К4; быстрорежущей стали Р9К5, эльбора в следующей последовательности.
2.1. Выбрать значение подачи для каждого
в приложении 2 для материала детали, указанного в варианте задания.
2.2. Рассчитать длину пути резания (L) для каждого из резцов.
2.3. Рассчитать размерный износ режущей части (U) на длине пути
резания (L) для каждого резца.
2.4. Рассчитать разность диаметров (Δ = 2U) на концах обрабатыва-
емой поверхности (погрешность формы) для каждого
из резцов, приведенных
резца.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]