3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ Общие указания

В процессе выполнения лабораторных работ студенты знакомятся с методикой их проведения, соответствующим оборудованием и аппаратурой, закрепляют теоретические знания, приобретают навыки экспериментирования.

Перечень тем лабораторных работ приведен в 2.5.2. Задание на выполнение лабораторных работ выдается преподавателем с учетом конкретной специальности и формы обучения согласно учебному плану.

При подготовке к лабораторным работам студенты должны проработать данные методические указания и определенные разделы рекомендуемой литературы.

Выполненные лабораторные работы оформляются в виде отчетов. Содержание отчетов определяется указаниями к каждой лабораторной работе. Каждый отчет должен начинаться с названия работы и ее цели, а завершаться краткими выводами.

Оформленные отчеты хранятся у студента и предъявляются перед сдачей экзамена.

Охрана труда и техника безопасности при выполнении лабораторных работ

Организация безопасной работы при выполнении лабораторных работ по курсу «Технологические процессы в машиностроении» соответствует требованиям ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление», а также ПТЭ и ПТБ при эксплуатации электроустановок – потребителей электрической энергии.

Все лабораторные работы выполняются студентами под непосредственным руководством преподавателя.

При выполнении лабораторных работ студенты обязаны:

– пройти инструктаж по технике безопасности и расписаться об этом в журнале;

– не оставлять включенную установку или установку под механической нагрузкой без присмотра;

– знать место расположения общего выключателя электроэнергии лаборатории кафедры и средств пожаротушения.

Более подробный инструктаж дается преподавателем перед проведением каждой лабораторной работы.

Студенты, не выполняющие требования техники безопасности, не допускаются к выполнению лабораторных работ.

Лабораторная работа №1 Измерение шероховатости поверхности деталей, обработанных на металлорежущем оборудовании

1. Цель работы

Ознакомиться с методами измерения шероховатости поверхности обработанных деталей.

2. Основные теоретические положения

Наружный слой детали, имеющий макро- и микроотклонения от идеальной геометрической формы и измененный физико-химические свойства по сравнению со свойствами основного материала, называется поверхностным слоем. Он формируется при изготовлении деталей, изменяется при эксплуатации машины и по глубине может составлять от десятых долей микрометра до нескольких миллиметров. Поверхностный слой определяется геометрическими характеристиками и физико-химическими свойствами (рис. 3.4.1).

Под геометрическими характеристиками понимают макроотклонение, волнистость, шероховатость и субшероховатость.

Макроотклонение 1 поверхности – это неровность высотой …мкм на всей ее длине или ширине. Волнистость 2 поверхности – совокупность неровностей высотой примерно…мкм с шагом большим, чем базовая длина , используемая для измерения параметров шероховатости.

Под шероховатостью 3 поверхности понимают совокупность неровностей около …мкм с шагом меньшим, чем базовая длина , используемая для ее измерения. Субшероховатость 4 – это субмикронеровностивысотой примерно …мкм, накладываемые на шероховатость поверхности.

Верхняя зона 5 толщиной около 10…100 мкм – это абсорбированный из окружающей среды слой молекул и атомов органических и неорганических веществ (например, воды, СОЖ, растворителей, промывочных жидкостей).

Промежуточная зона 7 имеет толщину, равную нескольким межатомным расстояниям со значительно измененными кристаллической и электронной структурой и химическим составом.

Зона 8 имеет толщину примерно …10 мм с измененными физико-химическими свойствами по сравнению со свойствами основного материала. Под физико-химическими свойствами поверхностного слоя понимают остаточные напряжения, наклеп и структуру. Оценка геометрических характеристик и физико-химических свойств может быть параметрической и непараметрической.

Рис. 3.4.1. Схема поверхностного слоя детали:

1 – макроотклонеие; 2 – волнистость; 3 – шероховатость; 4 – субшероховатость; 5 – адсорбированная зона; 6 – зона оксидов; 7 – граничная зона материала; 8 – зона материала с измененными физико-химическими свойствами

Непараметрическая оценка заключается в графическом изображении макроотклонения, волнистости, шероховатости, субшероховатости, структуры, распределения остаточных напряжений и наклепа поверхностного слоя для визуального сравнения. В частности, для непараметрической оценки шероховатости используют профилограммы, кривые опорных длин профиля, топограммы и т.п.

Контроль шероховатости поверхности можно производить визуальным методом и с помощью приборов.

Визуальный метод – сравнение полученной в процессе обработки поверхности с эталонами шероховатости поверхности.

Для большей точности при оценке шероховатости необходимо, чтобы эталоны были изготовлены из того металла, что и контролируемая поверхность; по форме соответствовали форме обработанной поверхности; были изготовлены тем же способом, что и контролируемая поверхность (строганием, фрезерованием, точением и др.).

Базовой длиной (рис. 3.4.2) называют длину базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения неровностей. Численные значения шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля.

Рис. 3.4.2. Профилограмма и основные параметры шероховатости поверхности

По ГОСТ 2789-73 (СТ СЭВ 638-77) «Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения» предусматривается шесть показателей: три высотных ,и; два шаговыхии один по опорной длине профиля , гдер – значение уровня сечения профиля.

При выборе параметров и предпочтение следует отдавать параметру , так как он дает более полную оцен­ку шероховатости.

Среднее арифметическое отклонение профиля (мкм) представляет собой среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины

,

где – расстояние между любой точкой профиля и средней линией.

Высота поверхности профиля по десяти точкам (мкм) пред­ставляет собой сумму средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и пяти глубин наиболь­ших впадин профиля в пределах базовой длины

,

где – высота– го наибольшего выступа профиля;– глубина– й наибольшей впадины профиля.

Количественная оценка шероховатости поверхности состоит в определении высоты шероховатости по одному из параметров – или при помощи приборов, которые можно подразделить на две группы: контактные и бесконтактные (оптические).

Контактные приборы для определения шероховатости подраз­деляются на профилографы и профилометры.

Профилометры (рис. 3.4.3) представляют собой электродинамические и индуктивные приборы, колебания «ощупывающей» алмазной иглы которых преобразуются в измеряемое напряжение электрического тока. Профилометры состоят из стойки 5, на которой смонтирован мотопривод 4, несущий датчик 3 с алмазной иглой. Измеряемая деталь устанавливается на измерительный столик 2. Колебания иглы в процессе измерения шероховатости поверхности фиксируются датчиком 3 и преобразуются в измеряемое напряжение с помо­щью электронного измерительного блока 1. Для записи профилограмм на специальной бумаге имеется записывающий прибор 6.

Рис. 3.4.3. Профилометр:

1 – электронный измерительный блок; 2 – измерительный столик; 3 – датчик;

4 – мотопривод; 5 – стойка; 6 – записывающий прибор