ТКМ шпоры

45

В результате сопротивления металла деформированию возникают реактивные силы, действующие на резец: нормального давления и трения. Силы трения. Т₁=f₁(P_y1+P_n1) и T2=f₂(P_y2+P_n2). Равнодействующая сил резания R=P_y1+P_n1+P_y2+P_n2+T₁+T₂. Вертикальная составляющаяPz, радиальная составляющаяPy, осевая составляющая Px.

Эмпирическая формула определения Pz: Pz=C_Pzt^xPzs^yPzv^nPzk_MPz Cpz коэффициент, учитывающий физико-механические свойства обрабатываемого материала, t глубина резания(мм), s подача(мм/об), v скорость резания(м/мин), k_MPz – коэффициент. Учитывающий прочие факторы.

46 При обработке пластичных металлов резанием на передней поверхности инструмента может наблюдаться явлении нароста. Нарост - деформированный металл, структура которого отличается от структуры обрабатываемого материала и материала стружки.

Образовании нароста объясняют тем, что геометрическая форма инструмента не является идеальной с точки зрения обтекания ее металлом. При некоторых условиях обработки силы трения между передней поверхностью инструмента и частицами срезанного слоя становятся больше сил внутреннего сцепления, и при наличии опред-х температурных условий металл прочно оседает на передней поверхности инструмента в виде нароста.

Положительное влияние: при наросте передний угол лезвия режущего инструмента становится острее, что приводит к уменьшению силы резания(нарост способен резать металл), нарост удаляет центр давления стружки от режущего лезвия , уменьшается износ режущего инструмента, улучшает теплоотвод от инструмента. Отрицательное влияние: Увеличивает шероховатость обработанной поверхности. Частицы нароста внедряются в обработанную поверхность и при работе детали в узле повышают износ пары. Вследствии изменения геометрии режущего инструмента. изменяются размеры обрабатываемой поверхности в поперечных сечениях. Изменяется величина силы резания, что приводит к повышенным вибрациям станка, а это ухудшает качество обработанной поверхности.

47 Результатом упруго-пластического деформирования является наклеп металла обработанной поверхности заготовки, что проявляется в повышении поверхностной твердости(в 2 - 3 раза).

положит св-ва: лповышение поверхностной твердости детали, при условии, что статочные напряжения – сжимающие. Орицательные cв-ва: Дефектный слой необходимо удалять – это требует дополнительной чистовой обработки. Остаточные напряжения со временем деформируют деталь. Упрочнение, полученное при черновой обработке отрицательно влияет на процесс резания при чистовой обработке(затупляется инструмент, увеличивается шероховатость поверхности).

48 Процесс резания сопровождается образованием теплоты. Количество теплоты Q, выделяющейся в единицу времени, Дж/мин:

Q =P_z*v

Теплота образуется в результате упругопластического деформирования в зоне стружкообразования, трения стружки о переднюю поверхность инструмента, трения задних поверхностей инструмента о поверхность резания и обработанную поверхность заготовки. ^ Тепловой баланс процесса резания можно представить следующим тождеством:

Q = Qд + Qпп + Qзп = Qc + Qзаг +Qи + Qл

Где Qд — количество теплоты, выделяемой при упругопластической деформации обрабатываемого материала, Дж; Qпп - количество теплоты, выделяемой при трении стружки о переднюю поверхность инструмента, Дж; Qзп — количество теплоты, выделяемой при трении задних поверхностей инструмента о заготовку, Дж; Qс — Количество теплоты, отводимой стружкой, Дж; Qзаг — количество теплоты, отводимой заготовкой, Дж; Qи - количество теплоты, отводимой режущим инструментом, Дж; Qл — количество теплоты, отводимой в окружающую среду (теплота лучеиспускания), Дж В зависимости от технологического метода и условий обработки стружкой отводится 25—85% всей выделившейся теплоты; заготовкой 10-50 %; инструментом 2—8 %.

Теплообразование отрицательно влияет на процесс резания. Нагрев инструмента до высоких температур (800-1000 С) вызывает структурные превращения в металле, из которого он изготовлен, снижение твердости инструмента и потерю режущих свойств. Нагрев инструмента вызывает изменение его геометрических размеров, что влияет на точность размеров и геометрическую форму обработанных поверхностей. Например, при обтачивании цилиндрической поверхности на токарном станке удлинение резца при повышении его температуры изменяет глубину резания, и обработанная поверхность получается конусообразной. Нагрев заготовки вызывает изменение ее геометрических размеров. Вследствие жесткого закрепления на станке заготовка деформируется. Температурные деформации инструмента, приспособления, заготовки и станка снижают качество обработки.

Для уменьшения отрицательного влияния теплоты на процесс резания обработку ведут в условиях применения смазочно-охлаждающих сред. В зависимости от технологического метода обработки, физико-механических жидкости. Обладая смазывающими свойствами, жидкости снижают трение стружки о переднюю поверхность инструмента и задних поверхностей инструмента о заготовку. Одновременно снижается работа деформирования. Общее количество теплоты, выделяющейся при резании, уменьшается. Смазочно-охл среды отводят теплоту во внешнюю среду от мест ее образования, охлаждая режущий инструмент, деформируемый слой и обработанную поверхность заготовки. Смазывающее действие сред препятствует образованию налипов металла на поверхностях инструмента, в результате чего снижается шероховатость обработанных поверхностей заготовки. Применение смазочно-охл сред приводит к тому, что эффективная мощность резания уменьшается на 10-15%; стойкость режущего инструмента возрастаетсвойств материалов обрабатываемой заготовки и режущего инструмента, а также режима резания применяют различные смазочно-охлаждающие среды.

Чаще всего при обработке резанием применяют смазочно-охлаждающие, обработанные поверхности заготовок имеют меньшую шероховатость и большую точность, чем при обработке без применения смазочно-охл сред.

49 Токарный прямой проходной резец имеет головку – рабочую часть I и тело – стержень II, который служит для закрепления резца в резцедержателе. Головка резца образуется при заточке и имеет следующие элементы: переднюю поверхность 1, по которой сходит стружка; главную заднюю поверхность 2, обращенную к поверхности резания заготовки; вспомогательную заднюю поверхность 5,обращенную к обработанной поверхности заготовки; главную режущую кромку 3 и вспомогательную 6; вершину 4. Инструмент затачивают по передней и задним поверхностям. Для определения углов, под которыми расположены поверхности рабочей части инструмента относительно друг друга, вводят координатные плоскости. Основная плоскость (ОП) – плоскость параллельная направлениям продольной и поперечной подач. Плоскость резания (ПР) проходит через главную режущую кромку резца, касательно к поверхности резания. Главная секущая плоскость (N-N) – плоскость, перпендикулярная к проекции главной режущей кромки на основную плоскость. Вспомогательная секущая плоскость (N1-N1) – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

.

50 Углы резца определяют положение элементов рабочей части относительно координатных плоскостей и друг друга. Эти углы называют углами резца в статике.

У токарного резца различают главные и вспомогательные углы, которые рассматривают, исходя из следующих условий: ось резца перпендикулярна к линии центров станка; вершина резца находится на линии центров станка; совершается главное движение резания.

Главный передний угол γ измеряют в главной секущей плоскости между следом передней поверхности и следом плоскости, перпендикулярной к следу плоскости резания. С увеличением угла γ уменьшается деформация срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал, снижаются сила резания и расход мощности. Одновременно улучшаются условия схода стружки, а качество обработанной поверхности заготовки повышается. Чрезмерное увеличение угла γ приводит к снижению прочности главной режущей кромки, увеличению износа вследствие выкрашивания, ухудшению условий теплоотвода от режущей кромки.

При обработке деталей из хрупких и твердых материалов для повышения стойкости резца следует назначать меньшие значения угла γ, иногда даже отрицательные. При обработке деталей из мягких и вязких материалов передний угол увеличивают.

Главный задний угол α измеряют в главной секущей плоскости между следом плоскости резания и следом главной задней поверхности. Наличие угла α уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, что уменьшает износ инструмента по главной задней поверхности.

Вспомогательный задний угол α1 измеряют во вспомогательной секущей плоскости между следом вспомогательной задней поверхности и следом плоскости, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Наличие угла α1 уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью заготовки.

Главный угол в плане φ – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи – оказывает значительное влияние на шероховатость обработанной поверхности. С уменьшение угла φ шероховатость обработанной поверхности снижается. Одновременно увеличивается активная рабочая длина режущей кромки. Сила и температура резания, приходящееся на единицу длины кромки, уменьшаются, что снижает износ инструмента. С уменьшением угла φ возрастает сила резания, направленная перпендикулярно к оси заготовки и вызывающая ее повышенную деформацию. С уменьшением угла φ возможно возникновение вибраций в процессе резания, снижающих качество обработанной поверхности.

Вспомогательный угол в плане φ1 – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным движению подачи. С уменьшением угла φ1 шероховатость обработанной поверхности снижается, увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ.

Угол наклона главной режущей кромки λ измеряют в плоскости, проходящей через главную режущую кромку резца перпендикулярно к основной плоскости, между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. С увеличением угла λ качество обработанной поверхности ухудшается

51 Инструментальные материалы: инструментальные стали, твердые сплавы, режущая керамика, сверхтвердые инструментальные материалы. Их назначение и обозначение.

Инструментальные материалы должны удовлетворять ряду особых эксплуатационных требований. Материал рабочей части инструмента должен иметь большую твердость и высокие допустимые напряжения на изгиб, растяжение, сжатие, кручение. Твердость материала рабочей части инструмента должна превышать твердость материала заготовки. Инструментальные материалы должны иметь высокую красностойкость, т.е. сохранять большую твердость при высоких температурах нагрева. Важнейшей характеристикой материала рабочей части инструмента является износостойкость.

К инструментальным сталям относятся:

Углеродистые инструментальные стали (0,9-1,3%C). Для изготовления инструментов применяют качественные стали У10А, У11А, У12А.

Легированные инструментальные стали – это углеродистые стали, легированные хромом, вольфрамом, марганцем и др. элементами. Для изготовления инструментов используют стали 9ХВГ, ХВГ, ХГ, 6ХС, 9ХС и др.

Быстрорежущие стали содержат 8.5 – 19% W, 3.8 – 4.4% Cr, 2 – 10% Co и V. Для изготовления режущих инструментов используют стали Р9, Р12, Р6М3, Р14Ф4, Р10К5Ф2 и др.

Твердые сплавы – это твердый раствор карбидов вольфрама (WC), карбидов титана (TiC), карбидов тантала(TaC) в кобальте (Co). Различают : вольфрамовые ВК2, ВК3М, ВК4В, ВК10 и др.; титано-вольфрамовые – Т30К4, Т15К6, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые – ТТ7К12, ТТ10К8Б

Минералокерамика – синтетический материал, основой которого служит глинозем (Al₂O₃), подвергнутый спеканию при температуре 1720-1750. Ее применяют для изготовления инструментов, к которым предъявляют повышенные требования по размерной стойкости.

«+» малое родство с металлом (нет слипания с обрабатываемой деталью)

«-» низкая прочность и хрупкость.

Алмазные инструменты. В промышленности используют природные и синтетические алмазы марок АСО, АСР, АСВ, АСС, АСН. Алмаз самый твердый материал, имеет высокую красностойкость и износостойкость, у него практически отсутствует адгезия с др материалами. Недостаток – их хрупкость. Алмазы используют для изготовления алмазных инструментов и доводочных порошков. Алмазный инструмент применяют для обработки твердых материалов, германия, кремния, керамики.

23.Пластичность металлов, влияние на пластичность химического состава, температуры нагрева, схемы напряженного состояния, ско-рости деформации.

Пластичность-способность материала получать остаточные изменения формы и размера без разрушения. Пластичность металлов обусловлена тем, что под внешним воздействием одни слои ион - атомов в кристаллах легко смещаются, как бы скользят, по отношению к другим без разрыва связей между ними.

На пластичность металла сильно влияют примеси(и вредные и полезные).Происходит искажение кристаллической решетки. Чем чище металл , тем он пластичнее. Например Si и Mn полезные , P (вр) незначительно растворяясь в Fe, резко сниж пластичность.

С ростом температуры пластичность увеличивается. Сповышением температуры испытания в предварительно деформированном металле по сравнению с ненаклепанным возрастает интенсивность диффузионных процессов, способствующих уменьшению напряженности и искажений кристаллической решетки (в результате развития явлений возврата и рекристаллизации).

Но нагревать нужно до определенной температуры. Если нагреть сталь до t близкой к плавл. , наступает пережог, а результате чего появится хрупкая пленка м\жду зернами ме вследствие окисления. Полная потеря пластичности.

Под действием пластической деформации меняется структура в результате чего меняется и пластичность. (уменьшается). С ростом скорости деформации пластичность так же падает.

52 . Износ и стойкость металлорежущих инструментов. Причины износа и параметры, характеризующие износ на примере токарных резцов. Определение стойкости металлорежущих инструментов. Обозначение стойкости и средняя ее величина у токарных резцов.

В процессе резания возникает трение стружки о переднюю поверхность, обрабатываемой детали о заднюю поверхность инструмента. В результате инструмент изнашивается и теряет режущую способность.

Различают три основных вида износа: износ по передней поверхности, износ по задней

поверхности и износ по передней и задней поверхностям. Наиболее часто встречается одновременный износ и по передней, и по

задней поверхности.

допускаемая величина износа при обработке стали для токарных резцов с

пластинками твердого сплава 0,8— 1 мм, для резцов из быстрорежущей стали и при

работе с охлаждением, 1,5—2 мм.

Время между двумя переточками называется стойкостью

инструмента. Стойкость инструмента зависит главным образом от скорости резания. На

нее оказывают влияние также материал, из которого изготовлен инструмент,

обрабатываемый материал, геометрические параметры режущей части инструмента.

И, наконец, в соответствии с заданной стойкостью по

формулам или соответствующим таблицам находят необходимую скорость резания.

Стойкость инструмента характеризуется периодом стойкости Гр. Например, для твердосплавных резцов при выполнении операций промежуточного формообразования мож­но принять период стойкости Т= 30…45 мин.

53 Допустимая скорость резания и ее определение. Экспериментальная формула для определения допустимой скорости при точении и влияние на нее параметров режима резания.

Вначале выбирается глубина резания, затем максимально допустимая подача, а потом определяется скорость резания. Такой порядок выбора элементов режима резания определяется тем, что на количество выделяемого при резании тепла, а следовательно, на износ и стойкость резца глубина резания влияет в наименьшей, а подача и особенно скорость резания — в наибольшей степени. Элементы режима резания должны выбираться так, чтобы режущие свойства инструмента и возможности металлорежущего станка были использованы в достаточной степени. Поэтому для выбора оптимальных режимов резания необходимо знать не только материал обрабатываемой заготовки, но и материал и геометрические параметры резца, допустимую величину его износа, а также характеристики станка, намеченного для выполнения обработки.

Скорость резания выбирается в соответствии с определенными значениями глубины резания, подачи и стойкости режущего инструмента, геометрических параметров режущей части. Скорость резания назначается по соответствующим нормативам режимов резания или подсчитывается по эмпирическим формулам. После выбора всех трех элементов режима резания проверяется их соответствие мощности станка по формуле

N _ст = (P_z * v)/(60*102*η) квт,

где Р_z — сила резания в н (кГ);

v— скорость резания в м/мин;

η — коэффициент полезного действия станка.

54 Классификация и системы обозначения металлорежущих станков. Классификация металлообрабатывающих станков по виду обработки; степеням точности. Системы обозначения для серийных и специализированных станков.

Классификация по технологическому методу обработки станки делят на токарные, сверлильные, шлифовальные, полировальные и доводочные, зубообрабатываемые, фрезерные, строгальные, разрезные, протяжные, резьбообрабатывающие и т.д.

Классификация по комплексу признаков наиболее полно отражается в общегосударственной Единой системе условных обозначений станков. Она построена по десятичной системе; все металлорежущие станки разделены на 10 групп, группа – на 10 типов, а тип – на 10 типоразмеров. В группу объединены станки по общности технологического метода обработки или близкие по назначению. Типы станков характеризуют такие признаки, как назначение, степень универсальности, число главных рабочих органов, конструктивные особенности. Внутри типа станки различают по техническим характеристикам.

В соответствии с этой классификацией каждому станку присваивают определенный шифр. Первая цифра шифра определяет группу станков, вторая - тип, третья (или 3-я и 4-я) – условный размер станка. Буква на втором или третьем месте позволяет различать станки одного типоразмера, но с разными техническими характеристиками. Буква в конце шифра указывает на различные модификации станков одной базовой модели. ПРИМЕР: 2Н135 – вертикально-сверлильный станок (группа 2, тип 1), модернизированный (Н), с наибольшим условным диаметром сверления 35 мм (35).

Различают станки универсальные, широкого применения, специализированные и специальные.

По степени автоматизации различают станки с ручным управлением, полуавтоматы, автоматы и станки с программным управлением. По числу главных рабочих органов станки делят на одношпиндельные, многошпиндельные, односуппортные, многосуппортные. При классификации по конструктивным признакам выделяются существенные конструктивные особенности (например, вертикальные и горизонтальные токарные полуавтоматы). В классификации по точности установлены пять классов станков: Н – нормальной, П – повышенной, В – высокой, А – особо высокой точности и С – особо точные станки.

55 Общее устройство основных составных частей универсальных металлорежущих станков: несущих систем, приводов движений, рабочих органов и вспомогательных систем.

Токарно-винторезный станок относится к универсальным станкам и состоит из следующих узлов. Станина с призматическими направляющими закрепленная на тумбах. В передней тумбе смонтирован электродвигатель главного привода станка, в задней тумбе – бак для смазочно-охлаждающей жидкости. В передней бабке смонтированы коробка скоростей и шпиндель. На лицевой стороне передней бабки установлена панель управления механизмами коробками скоростей. Коробку подач крепят к лицевой стороне станины. С левой торцевой стороны станины установлена коробка сменных ЗК. Продольный суппорт перемещается по направляющим станины и обеспечивает продольную подачу резцу. По направляющим продольного суппорта перпендикулярно к оси вращения заготовки перемещается поперечная каретка, на которой смонтирован верхний суппорт. На нем смонтирован резцедержатель. К продольному суппорту крепят фартук. Задняя бабка установлена с правой стороны станины.

56 ТВ станок состоит из станины для монтажа станка . Электродвигатель главного привода станка, бак для смазочно-охлажд жидкости и рядом насосная станция.

В передней бабке коробка скоростей станка и шпинделя. Она позволяет получать разные частоты вращения шпинделя. Коробка подач для получения разных скоростей движения суппортов. Токарно-винторезные станки являются наиболее универсальными станками токарной группы и используются главным образом в условиях единичного и мелкосерийного производства. Конструктивная компоновка станков практически однотипна. Составные части привода гл. движения рез входят механизмы, предназначенные для:1) Сообщ гл движ рез

2) Регулировка скорости

3)Для изменения направл движе (ревесирование)

4) Для вкл , откл , торможения гл движ

Основными узлами принятого в качестве примера станка 16К20 являются:

станина, на которой монтируются все механизмы станка;

передняя (шпиндельная) бабка, в которой размещаются коробка скоростей, шпиндель и другие элементы;

коробка подач, передающая с необходимым соотношением движение от шпинделя к суппорту (с помощью ходового винта при нарезании резьбы или ходового валика при обработке других поверхностей);

фартук, в котором преобразуется вращение винта или валика в поступательное движение суппорта с инструментом;

в пиноли задней бабки может быть установлен центр для поддержки обрабатываемой детали или стержневой инструмент (сверло, развертка и т. п.) для обработки центрального отверстия в детали, закрепленной в патроне;

суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообщения ему движений подачи.

57 В металлорежущих станках (со ступенчатым регулированием) частоты вращения шпинделя назначаются по закону геометрического ряда. Величина R показывает универсальность станка R_n= – диапазон регулирования

Если число частот вращения шпинделя равно z, то n_max = n_min ^. ^z-1, а величина знаменателя геометрического ряда определяется:

фи= - знаменатель ряда частот вращения , m-число ступеней регулирования.

V₂ –V₁ показатель абсолютной потери скорости.

А= - относительная потеря.

Уравнение кинет баланса. n_шп=n_эл*i_pn*i_1-2*I_2-3*i_3-4 ... Определяет количественную связь м\жду Vнач и конечной звеньев кинематической цепи.

Значения знаменателей геометрического ряда частот вращения и перепады скоростей металлорежущих станков стандартизированы

58 Привод подачи состиз из механизмов, служащих для 1) Обеспечения прерывистой или непрерывной подачи инструментов или заготовки. 2) при необходимости для жесткой кинематической связи гл движения и движения рез 3) Вкл и выкл подач

Основные элементы: 1) Источник движения(шпиндель) 2)Передача с пост. передаточным отношением. 3) Механизм реверса. 4) Гитара сменных зубчатых колес. 5)Коробка подач. 6) Кулачковые муфты. 7) Ходовой вал 8) Ходовой винт

59 Метод формообразования поверхностей характеризуется двумя движениями: вращательным движением заготовки(скорость резания) и поступательным движением режущего инструмента-резца(движение подачи).

При точение можно формировать наружние и внутренние поверхности, фасонные.

При обработке заготовок на токарн станках выполняются виды работ :1) Точение(оттачивание, растачивание, подрезание, обработка винтовых поверх, разрезание заготовок, проточка канавок).

2) Сверление 3) Зенкерования 4) Развертывание 5) Нарез резьбы 6) Шлифование, полирование.

Точения бывают:

1) Черновое или обдирочное (самый грубый вариант Ra=25-100 мкм)

2) Получистовое ( точность 10-20 квалитет) Ra=6.3-12.5 мкм

3) Чистовое ( точность 7-10 кв Ra-1.6-3.2 мкм.

4) Тонкое точение ( обработка алмазными резцами) Т-6-7 кв. Ra=0.8-1.6 мкм.

60 Основные типы токарных станков и их использование в основных видах производства. Классификация токарных резцов по характеру выполняемых операций, по направлению подачи, по форме головки, по конструкции. Основные виды приспособлений к токарным станкам и их назначение.

По тех назначении: Фасоные, проходные, проходные отогнутые, проходные упорные, чистовые, канавочные, резьбовые, подрезные, расточные.

По характеру обработки: Черновые, получистовые, чистовые

По направлению подачи: правые и левые.

По способу изготовления: Целые, с приваренной встык рабочей частью, с приваренной или припаянной пластинкой инструментального материала, со сменными пластинками реж материала.

По форме рабочей части: прямые, отогнутые, оттянутые.

На токарно-винторезных станках для закрепления используют трехкулачковые самоцентрирующие патроны. Патроны применяют для закрепления заготовок при отношении их длины к диаметру l/d<4. При l/d=4-10 заготовку устанавливают в центрах. Центры бывают: упорные, срезанные(подрезание торцов заготовки), шариковые(обтачивание конических поверхностей заготовки способом сдвига задней бабки в поперечном направлении)

При отношении l/d>10 применяют люнеты (для уменьшения деформациизаготовки от сил резания.).