Министерство образования РФ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Технология машиностроения»

РЕЗАНИЕ МАТЕРИАЛОВ

Методические указания и задания к контрольным работам

для студентов заочного факультета

специальностей 12.01.00 и 12.02.00

Пенза 2002

Методические указания к выполнению контрольной работы №1

Контрольная работа содержит три вопроса, касающиеся физических основ процесса резания металлов и выполняется при изучении этого важного раздела программы дисциплины «Резание материалов».

Задания составлены в 100 вариантах (табл.1). Номер задания, выполняемого студентом, определяется последними двумя цифрами учебного шифра. Например, если шифр зачетной книжки студента имеет последние цифры 05, то по табл.1 отыскивается строка 05. Из этой строки выписываются данные об обрабатываемой детали, геометрических параметрах рабочей части инструмента, режиме резания и определяется номер варианта вопросов, на которые студент обязан ответить, анализируя заданные условия. Цифрам 05 соответствует вариант У в графе «Вариант вопросов».

Таблица 1 Данные к контрольной работе №1

Последние цифры учебного шифра	Вариант вопросов	Обрабатываемая деталь-валик			Режущая часть инструмента								Режим резания
		Марка материала	HB	σв, МПа	Мате- риал	Форма передней грани	геометрические параметры						v, м/мин	s , мм/об	t , мм
							сº	сº	сº	1сº	сº	r, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
01	I	Cталь 25	128	460	Т15К6	Плоская с фаской	15	8	45	10	5	2	340	0,4	2
02	II	Cталь 35	140	500	Т5К10	- // -	15	8	45	10	5	2	150	0.8	6
03	III	Cталь 45	197	600	Т15К6	- // -	15	8	60	15	0	1,5	300	0,3	2,5
04	IV	65Г	229	700	Т30К4	То же	15	12	30	10	0	2	370	0,15	1,5
05	V	20Х	179	550	Т14К8	- // -	15	8	45	15	5	1,0	150	0,6	2,5
06	15	Cталь 30	131	500	Т15К6	- // -	15	8	69	10	0	1,5	300	0,3	3,0
07	II	Cталь 45	197	600	Т5К10	- // -	15	8	45	1	0	2	160	0,6	4,0
08	III	65Г	229	700	Т15К6	- // -	15	10	30	10	0	2	270	0,15	1,5
09	IV	СЧ10	197	-	ВК8	Плоская	0	6	45	15	5	1,5	100	0,8	8,0
10	V	СЧ15	207	-	ВК6	То же	5	6	45	15	5	2,0	120	0,5	5,0
11	I	СЧ20	229	-	ВК2	- // -	5	10	45	15	0	1,0	110	0,2	3,0
12	II	СЧ20	241	-	ВК3М	- // -	5	10	45	15	5	2,0	120	0,3	2,5
13	III	40Х	217	700	Т5К10	Плоская с фаской	10	8	45	10	0	3	145	0,4	3,0
14	IV	40ХН	207	700	Т5К10	- // -	15	8	60	10	0	1,5	160	0,6	4,0
15	V	65Г	229	700	Т15К6	Плоская с фаской	15	12	30	15	5	2	270	0,2	2,0
16	I	ХВГ	225	800	Т14К8	- // -	10	8	60	10	0	1,5	130	0,5	4,0
17	II	30ХМ	217	600	Т30К4	- // -	10	12	45	15	5	1,5	350	0,2	1,5
18	III	Х18Н12М2Т	207	600	Т15К6	Плоская	10	8	45	10	0	2,0	150	0,4	2,0
19	IV	30ХМА	229	650	Т14К8	Радиус-ная с фаской	20	12	60	10	5	1,0	230	0,4	2,5
20	V	ШХ15	207	700	Т14К8	То же	20	12	45	10	0	1,0	220	0,35	2,5
21	I	08Х13	197	600	Т30К4	Плоская	15	12	30	10	0	2,0	200	0,15	2,0
22	II	1Х14Н14В2М	207	650	Т30К4	Плоская с фаской	15	12	45	10	0	2,0	160	0,2	1,5
23	III	ШХ15	207	700	Т30К4	То же	15	12	45	15	0	1,5	350	0,1	1,5
24	IV	18Х3МВ	207	700	Т15К6	- // -	15	8	60	10	0	2,0	180	0,4	4,0
25	V	СЧ40	269	-	ВК6	Плоская	0	10	45	15	5	1,5	100	0,4	4,0
26	I	Сталь 30	131	500	Т15К6	Плоская с фаской	15	8	60	10	0	1,5	300	0,3	3,0
27	II	65Г	229	700	Т30К4	То же	15	12	45	10	0	2,0	370	0,2	2,0
28	III	СЧ10	197	-	ВК8	Плоская	0	6	45	10	10	2,0	110	0,8	6,0
29	IV	СЧ15	207	-	ВК4		5	10	45	15	5	1,5	120	0,6	4,0
30	V	СЧ20	229	-	ВК6	- // -	5	10	45	15	5	2,0	120	0,5	3,5
31	I	СЧ20	241	-	ВК8	- // -	-5	6	45	15	5	1,0	110	0,8	6,0
32	II	ХВГ	255	800	Т15К10	Плоская с фаской	10	8	45	10	0	2,0	95	0,6	5,0
33	III	38ХС	255	800	Т14К8	То же	15	8	60	15	0	1,5	150	0,3	2,5
34	IV	35ХГСА	241	850	Т15К6	Плоская с фаской	10	8	45	15	5	1,0	160	0,6	3,5
35	V	Сталь 30	131	500	Т15К6	То же	15	8	60	10	0	1,5	280	0,4	3,0
36	I	Сталь 45	197	600	Т14К8	- // -	15	8	60	10	0	2,0	200	0,35	2,5
37	II	65Г	229	700	Т15К6	- // -	15	8	45	10	0	2,0	200	0,4	4,5
38	III	СЧ10	197	-	ВК8	Плоская	5	6	45	15	5	1,5	90	1,0	1,0
39	IV	СЧ15	207	-	ВК6	- // -	5	6	45	15	5	2,0	120	0,5	6,0
40	V	СЧ20	229	-	ВК3М	- // -	5	10	45	15	5	2,0	120	0,2	3,0
41	I	СЧ20	241	-	ВК2	- // -	5	10	45	15	5	2,0	130	0,3	2,5
42	II	1Х18Н9Т	197	550	Т30К4	Плоская с фаской	10	12	30	10	5	1,5	180	0,2	1,5
43	III	40ХН	207	700	Т30К4	То же	10	12	45	15	0	1,5	250	0,1	1,5
44	IV	65Г	229	700	Т30К4	- // -	10	12	30	10	0	2,0	330	0,15	2,0
45	V	09Х14Н19В2Б	207	700	Т14К8	- // -	10	8	45	15	5	1,0	120	0,6	3,5
46	I	Сталь 30	131	500	Т15К6	То же	15	8	60	10	0	1,5	280	0,4	3,5
47	II	Сталь 45	197	600	Т5К10	- // -	15	8	60	10	0	2,0	160	0,6	4,5
48	III	65Г	229	700	Т30К4	- // -	10	12	30	10	0	2,0	350	0,2	1,5
49	IV	СЧ10	197	-	ВК4	Плоская	5	10	45	15	5	1,5	120	0,6	3,5
50	V	СЧ15	207	-	ВК6М	То же	5	10	45	15	5	2,0	120	0,5	3,0
51	I	СЧ20	229	-	ВК8	Плоская	-5	6	45	15	5	1,0	110	0,8	5,0
52	II	СЧ20	241	-	ВК2	- // -	5	10	45	15	5	2,0	150	0,3	2,5
53	III	40Х	217	700	Т5К10		15	8	45	10	0	1,5	120	0,5	4,5
54	IV	40ХН	207	700	Т15К6	То же	15	8	60	10	0	1,5	200	0,35	3,0
55	V	65Г	229	700	Т15К6	- // -	15	12	45	15	5	2,0	250	0,3	2,5
56	I	ХВГ	255	800	Т15К6	- // -	10	8	90	10	0	1,5	180	0,3	2,5
57	II	30ХМ	217	600	Т5К10	Плоская с фаской	10	8	90	15	0	1,5	160	0,6	4,5
58	III	КЧ30	163	-	ВК4	Плоская	10	6	45	10	10	2,0	115	0,8	6,0
59	IV	30ХМА	229	650	Т15К6	Радиус-ная с фаской	20	12	45	10	0	1,0	270	0,3	2,5
60	V	ШХ15	207	700	Т14К8	То же	20	12	45	10	0	1,0	180	0,35	3,0
61	I	КЧ40	163	-	ВК6	Плоская	10	10	45	10	5	2,0	130	0,4	4,0
62	II	Сталь 35	140	500	Т15К6	Плоская с фаской	15	12	30	10	5	2,0	330	0,2	2,0
63	III	Сталь 45	197	600	Т14К8	То же	10	8	60	15	0	1,5	260	0,35	3,5
64	IV	65Г	229	700	Т15К6	- // -	15	12	30	10	0	2,0	250	0,3	2,0
65	V	КЧ35	163	-	ВК6	Плоская	10	6	45	15	5	1,0	130	0,7	5,0
66	I	Сталь 30	131	500	Т15К6	Плоская с фаской	15	8	60	10	0	1,5	320	0,4	3,5
67	II	Сталь 45	197	600	Т5К10	Плоская с фаской	10	8	45	10	0	2,0	150	0,8	6,0
68	III	65Г	229	700	Т30К4	То же	15	12	30	10	0	2,0	370	0,2	1,5
69	IV	СЧ10	197	-	ВК8	Плоская	5	6	45	15	5	1,5	110	0,8	8,0
70	V	СЧ15	207	-	ВК3М	- // -	5	10	45	15	5	2,0	120	0,5	3,5
71	I	СЧ20	229	-	ВК2	- // -	5	10	45	15	5	1,0	140	0,2	3,0
72	II	СЧ20	241	-	ВК8	Плоская с фаской	5	6	45	15	5	2,0	120	0,8	5,0
73	III	40Х	217	700	Т15К6	То же	15	12	30	10	0	1,5	240	0,25	3,0
74	IV	40ХН	207	-	Т5К10	- // -	15	8	60	10	0	1,5	150	0,6	6,0
75	V	65Г	229	700	Т30К4	- // -	15	12	30	15	05	2,0	360	0,2	2,5
76	I	ХВГ	255	800	Т15К6	- // -	10	8	45	10	0	1,5	160	0,4	3,5
77	II	40ХН	207	700		- // -	15	10	45	15	0	1,5	210	0,2	2,5
78	III	СЧ25	241	-	ВК6	Плоская	10	10	45	10	0	2,0	150	0,4	2,0
79	IV	38ХГН	229	700		Радиус-ная с фаской	20	12	60	10	5	0,5	210	0,4	3,5
80	V	ШХ15	207	700	Т15К6	То же	20	12	45	10	5	1,5	140	0,5	4,0
81	I	СЧ15	163	-	ВК8	Плоская	10	6	45	10	10	2,0	120	0,8	10
82	II	СЧ30	255	-	ВК6	- // -	5	10	45	100	5	2,0	110	0,5	4,0
83	III	Сталь 45	197	600	Т30К4	Плоская с фаской	15	12	45	15	0	1,5	320	0,2	1,5
84	IV	65Г	229	700	Т14К8	То же	15	8	45	10	0	2,0	180	0,4	3,0
85	V	Сталь 25	128	460	Т15К6	Плоская с фаской	15	8	45	15	5	1,0	350	0,3	2,5
86	I	Cталь 30	131	500	Т15К6	То же	15	8	60	10	0	1,5	300	0,3	3,0
87	II	65Г	229	750	Т5К10	- // -	15	8	45	10	0	2,0	160	0,6	5,0
88	III	СЧ10	207	-	ВК4	Плоская	10	10	45	15	5	1,5	110	0,6	2,5
89	IV	СЧ15	207	-	ВК2	То же	5	10	45	10	5	2,0	150	0,3	2,0
90	V	СЧ20	229	-	ВК3М	- // -	10	10	45	10	0	1,0	140	0,2	3,0
91	I	СЧ20	241	-	ВК8	- // -	5	6	45	15	5	2,0	80	1,0	1,5
92	II	40ХН	207	700	Т5К10	Плоская с фаской	15	8	60	10	0	1,5	170	0,5	4,0
93	III	65Г	229	750	Т15К6	То же	15	8	45	15	5	2,0	250	0,4	2,5
94	IV	ХВГ	255	800	Т30К4	- // -	15	12	30	10	0	1,5	350	0,2	1,5
95	V	30ХМ	229	700	Т5К10	- // -	15	8	60	10	0	1,5	170	0,6	6,0
96	I	СЧ10	207	-	ВК6М	Плоская	5	10	45	15	5	2,0	150	0,5	2,0
97	II	35ХГСА	229	750	Т15К6	Радиус-ная с фаской	20	12	60	10	0	1,5	220	0,35	4,5
98	III	ШХ15	207	700	Т30КК	То же	20	12	45	10	5	1,0	320	0,25	1,5
99	IV	Х18Н12М2Т	207	650	Т15К6	- // -	20	8	45	10	0	2,0	120	0,4	3,5
100	V	30Х13	197	700	Т14К8	- // -	20	8	45	15	0	2,0	130	0,5	4,0

При анализе физических явлений процесса резания в заданных условиях необходимо указать, какие физические явления имеют место при заданных условиях резания, какова тенденция изменения явлений при изменении режима резания, геометрических параметров рабочей части инструмента или других факторов. Требуется отыскать конкретные зависимости, полученные в результате исследовательских работ в области рассматриваемых явлений, приведенные в рекомендуемых учебниках и учебных пособиях. При этом необходимо обращать внимание на условия, при которых получены зависимости (таблицы, графики и т.п.), и отличия их от заданных. При использовании литературных данных следует приводить ссылку на источник.

При выполнении необходимых расчетов и построении графиков помимо заданных параметров используются также данные, приведенные в справочной, учебной и другой технической литературе по резанию металлов. Результаты расчетов должны быть сведены в таблицы.

Вариант I

1. Рассмотреть элементы теории пластической деформации срезаемого слоя в условиях свободного резания. Вычертить схемы переходной пластически деформируемой зоны с единственной и развитой плоскостями сдвига. Произвести теоретический расчет коэффициента усадки стружки и ее связь с углом сдвига и скольжения. Показать влияние на коэффициент усадки стружки условий резания (элементов режимов резания, геометрических параметров рабочей части инструмента, физико-механических свойств обрабатываемого материала и т.д.). Описываемые зависимости проиллюстрировать графиками. Определить степень деформации срезаемого слоя в заданных условиях обработки (ориентировочно по графикам и расчетным формулам, имеющимся в учебниках и учебных пособиях).

2. Показать возможности функционирования системы резания при воздействии на поверхностные явления и подводе дополнительной энергии. Оценить необходимость введения дополнительной энергии в заданных условиях обработки.

3. Дать характеристику стойкости инструмента и выявить законы ее распределения как случайной величины при различных видах отказов. Дать понятие средней стойкости и коэффициенте вариации стойкости инструмента. Показать зависимость между скоростью резания и стойкостью резца и объяснить физическую сущность этой зависимости и влияние условий обработки (режима резания, геометрических параметров рабочей части и материала инструмента, свойств обрабатываемого материала) на стойкость. Подсчитать стойкость инструмента при заданных условиях обработки.

Вариант II

1. Охарактеризовать неоднородность деформированного состояния металла в зоне, примыкающей к режущему лезвию (напряженное состояние, степень и глубина наклепанного слоя). Показать влияние на наклеп и остаточные напряжения элементов режима резания, геометрических параметров рабочей части инструмента (γ, φ, φ₁, r, ρ) износа инструментаh₃, обрабатываемого материала (σ_в, НВ). Описываемые зависимости иллюстрировать графиками (используя графики из учебников и учебных пособий).

2. Показать силы, действующие по передней и задней поверхностям в условиях несвободного резания. Привести формулу для расчета радиальной составляющей силы резания Р_Y. Рассчитать и построить графики изменения составляющейР_Yот элементов режима резания (v, s, t) при геометрических параметрах рабочей части инструмента и обрабатываемом материале, соответствующих заданным.

3. Охарактеризовать диспергирующее, смазочное, охлаждающее и моющее действие смазочно-охлаждающих сред (СОС) в процессе резания. Указать типы СОС и условия их применения. Рассмотреть влияние применения в заданных условиях обработки (для варианта, где обрабатываемым материалом является сталь). Объяснить, почему обработка чугуна производится, как правило, всухую (для вариантов, где обрабатываемый материал – чугун).

Вариант III

1. Охарактеризовать контактные явления на поверхностях режущего лезвия и физическую сущность образования наростов и налипов. Показать влияние наростообразования на основные характеристики процесса резания. Оценить возможности наростообразования при заданных условиях обработки.

2. Выявить законы образования и распределения тепловых потоков в зоне резания и записать уравнение баланса теплоты. Дать понятие температуры резания и показать влияние на нее условий обработки (элементов режима резания, материала и геометрических параметров инструмента, обрабатываемого материала и геометрических параметров инструмента, обрабатываемого материала и т.д.). Рассчитать температуру резания для заданных условий обработки.

3. Вскрыть механизм образования неровностей на обрабатываемой поверхности. Дать определение и начертить схему образования номинального, действительного и остаточного сечений срезаемого слоя. Показать влияние элементов режима резания (v, s, t) и геометрических параметров режущей части инструмента (, φ, φ₁)на шероховатость обрабатываемой поверхности. Подсчитать высоту неровностей и на поверхности, обработанной при заданных условиях.