ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………

Эскиз детали

Наименование детали

Материал.

Наименование прессматериала

________________________

Марка________________

Вес___________________

№ п/п

Наименование операции

Оборудование

Инстру-менты и приспособ-ления

Режим прессования

Рисунок 2.2 – Устройство и характеристики электрической дуги:

а –схема дуги; б – зависимость напряжения дуги (Uд) от величины дугового промежутка (lд). 1 – анодная область, 2 – столб дуги, 3 – катодная область, в–сварочная дуга, горящая между неплавящимися электродами и ее тепловые характеристики:

Q– количество тепла; T₁– температура при угольных электродах; Т₂– температура при металлических электродах, г – вольт-амперная характеристика (ВАХ) сварочной дуги:

I – падающая,II – пологая (жесткая), III – возрастающая характеристики дуги

Рисунок 2.3 – Статическая характеристика сварочной дуги

U_д = f ( I_св)

где U_д– напряжение на дуге, В;

U_k– падение напряжения на катоде;

U_c – падение напряжения в столбе дуги;

U_a– падение напряжения на аноде;

I_св– ток дуги (сварки), А;

U_д = U_k+ U_c + U_a.

Сварочный

трансформатор

ТС –500

п/п

Наименование

Обозначение и размерность

№ № опытов

Способ определения

Для пайки ответственных деталей из углеродистых и нержавеющих сталей и никелевых сплавов

Обладает высокой электропроводностью

Для пайки алюминия и его сплавов

Компоненты флюса

Тетраборно-кислыйнатрий

100

800–1150

Для пайки углеродистых сталей, чугунов, меди и ее сплавов медноцинковыми и серебряными припоями.

№200

Борная кислота

850–1150

Для пайки легированных сталей.

Бура

Фтористый кальций

Паяльная

кислота

Хлористый цинк

290–350

Для пайки стали, меди и ее сплавов низкотемпературными припоями

Вода

Паяльная

кислота

Хлористый цинк

180–320

То же

Аммоний

Вода

Паяльнаякислота

180–320

Для пайки нержавеющих сталей

Канифоль

КЕ

150–300

То же

ЛК–2

280–300

Для пайки меди и ее сплавов, оцинкованного железа и никеля

34А

420–620

Для пайки алюминия и его сплавов

ГОРЕЛКИ

Распределение по номерам наконечника

Номера мундштуков резака

Задание

7.2.1 Выбрать форму разделки кромок свариваемых деталей и определить площадь сечения сварного шва.

Выбрать присадочный материал.

Выбрать номер горелки.

Объяснить технологию выполнения данного способа газосварки.

Произвести нормирование процесса сварки.

Выбрать газогенератор

Составить отчет и заполнить технологическую карту.

Элементы УИРС

Научиться пользоваться справочной литературой и ГОСТами, а также составлять и заполнять технологические карты.

7.4 Методические указания и план выполнения работы

Разрабатывая технологический процесс газосварки, обычно проводят для каких–то определенных условий, а именно: когда заданы марка и химический состав свариваемого материалы, тип сварного шва, толщина свариваемых деталей, длина шва и др. Имеется также рабочее место с комплектом различного оборудования, приспособлений, принадлежностей.

7.4.1. Выбор формы разделки

Форму разделки кромок свариваемых деталей выбирают по ГОСТ 5264–69 в зависимости от типа шва. Вычерчивают, строго соблюдая масштаб, форму разделки на миллиметровой бумаге, затем вычисляют площадь сечения сварного шва по формулам или миллиметровке (см. работу 5).

7.4.2. Выбор присадочной проволоки.

Присадочную проволоку выбирают в соответствии с химсоставом и механическими свойствами свариваемого материала, в основном ориентируются по легирующим элементам. Марки сварочной проволоки приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Проволока для сварки сталей

Диаметр присадочной проволоки определяет в зависимости от толщины свариваемых деталей по формуле:

d=0.5·S+1 для левого способа,         (7.1)

d=0.5·S+2 для правого способа,

где d – диаметр присадочной проволоки, мм;

S– толщина свариваемого материала, мм

7.4.3. Расчёт и выбор горелки.

Номер горелки выбирают в зависимости от толщины и теплопроводности металла по приложению 6.1, а тепловую мощность горелки и регулировку её на расход газов для заданных условий сварки рассчитывают интерполяцией табличных данных.

7.4.4. Количество накладываемых валиков в сварном шве определяют по формуле 5.4 (см. работу 5).

7.4.5. Направление перемещения горелки присадочного прутка может быть правое и левое. Рекомендуется применять перемещение горелки влево при сварке тонкого металла толщиной не более 6 мм, и перемещение горелки вправо при толщине металла свыше 6мм.

7.4.6. Траектория движения горелки и присадочного прутка зависит от площади сечения сварного шва, количества проходов и необходимости большей или меньшей степени прогревания одной из деталей и выбирается по рис.5.3 (см. работу 5).

7.4.7. Угол наклона горелки к свариваемым деталям в основном зависит от толщины металла Sи может быть выбран из таблицы 7.2.

7.4.8. Нормирование процесса газосварки.

7.4.9  Масса наплавленного металла определяется по формуле 5.5(см. работу 5).

Таблица 7.2 – Наклон горелки

 Норму расхода присадочной проволоки, необходимой на всю сварку, определяют с учетом разбрызгивания, угара и отходов:

G_пр= (1.2...1.3)·G_н ,                 (7.2.)

где G_пр– расход присадочной проволоки на сварку, кг;

     G_н– масса наплавленного металла, кг.

7.4.10  Машинное время сварки определяется по формуле:

,                    (7.3.)

где t_о – машинное времясварки, ч;

       G_н – массанаплавленного металла, г;

       К_н – коэффициент наплавки, г/мин.

Величина К_н зависит в основном от марки свариваемого металла и номера наконечника горелки и может быть взята из таблицы 7.3.

Таблица 7.3 – Величина коэффициента наплавки

7.4.11 Скорость сварки определяют по формуле 5.9 (см. работу 5).

7.4.12  Скорость перемещения горелки с присадочным прутком рассчитывают по формуле 5.10. (см. работу 5).

7.4.13  Расход ацетилена на сварку определяют по формуле:

V_ац = М_r·t_о,              (7.4.)

где      V_ац – объём ацетилена, л;

М _r– тепловая мощность горелки, подсчитанная интерполяцией, л/ч.

7.4.14  Норма расхода карбида кальция СаС₂, необходимого для получения ацетилена, определяют из выражения:

,                     (7.5.)

где G_кк–масса карбида кальция, кг;

V_ац–расход ацетилена, л;

A– выход ацетилена из 1 кг карбида кальция, л/кг; A = 240–260 л/кг в зависимости от фракции – CaC_2.

7.4.15 Норму расхода кислорода, необходимого на всю сварку, определяют из выражения:

V_кс = (1,10 – 1,25)·V_ац, (7.6.)

где V_кс – объем кислорода, л.

7.4.16 Выбор газогенератора осуществляют, пользуясь приложением 6.2, причем по производительности выхода ацетилена генератор должен превышать тепловую мощность газовой горелки на 15–25%.

7.5 C содержание отчёта

В работу включается задание и его решение со всеми расчетами, формулами, объяснениями и ссылками на использованные таблицы; технологическая карта газосварки (см. приложение 7.1)

Приложение 7.1

ЛИТЬЁ

8.4 Цель работы:

Изучить физическую сущность процесса изготовления отливок, оснастку и оборудование. Освоить методику литья, способы формовки.

8.5 Оборудование и материалы на рабочем месте:

Формовочные смеси.

Полумодели.

Подмодельная доска.

Опоки.

Формовочный инструмент и приспособления.

План выполнения работы

Ознакомиться со справочными материалами по способам формовки.

Произвести формовку в двух опоках по разъёмной модели.

Заполнить технологическую карту процесса формовки.

Справочные данные

При изготовлении крупных отливок (станины металлорежущих станков, прокатных станов, изложницы и др.), а также в индивидуальном и мелкосерийном производстве мелких и средних отливок широко используют ручную формовку.

Характерной особенностью ручной формовки является большое разнообразие методов изготовления формы: в двух опоках (по неразъемнойи разъемной моделям, по модели с отъемными частями, с перекидным «болваном», с подрезкой); по шаблонам; по скелетной модели в трех или более опоках; в стержнях; в почве и др. Формовка по модели с отъёмными частями, по шаблонам, по скелетной модели (ниже будет рассмотрены: в стержнях, в трех и более опоках, с перекидным «болваном»).

Технологический процесс ручной формовки состоит из следующих основных элементов: набивка нижней опоки; набивка верхней опоки,удаление модели из формы; отделка формы; сборка и нагружение формы.

Формовка в двух опоках по разъемной модели (Рисунок 8.1) – самый распространенный метод получения разовых форм, так как подавляли большинство отливок имеет сложную конфигурацию, требующую разъёма модели. Процесс формовки ведут в такой последовательности:

1) для изготовления нижней полуформы на подмодельную доску устанавливают нижнюю половину модели 2 и накрывают нижней опокой 1(а);

2) на модель наносят слой облицовочной и затем наполнительной смеси, трамбовкой уплотняют ее, излишки срезают линейкой на уровне верхней кромки опоки и накалывают душником вентиляционные каналы 4(б);

Рисунок 8.1– Формовка в двух опоках по разъемной модели.

3) готовую нижнюю полуформу переворачивают на 180°, устанавливают верхнюю полумодель 8, модели шлакоуловителя 9, стояка 6, выпор 5 и верхнюю опоку 7, соединив ее с нижними штырями 10(в);

4) при набивке верхней полуформы повторяют в той же последовательности проделанное с нижней полуформой, а затем вырезают литниковую чашу 11, удаляют из формы модели стояка 6 и выпора 5(в);

5) для удаления полумоделей из полуформ верхнюю полуформу снимают с нижней 13 и переворачивают ее на 180°; формовочную смесь вокруг полумоделей смачивают водой; в полумодели забивают подъемники 14, легкими ударами по подъемнику полумодели расталкивают в стороны и затем вертикально вверх удаляют из полуформ; таким же образом удаляют из формы модель шлакоуловителя 9(д);

6) разрушенные участки полуформ исправляют; прорезают питатели 17 в нижней полуформе; устанавливают на стержневые знаки стержень 15; нижнюю полуформу накрывают верхней и нагружают грузами 16(е);

7) после заливки формы металлом и его кристаллизации форму разрушают и освобождают готовую отливку вместе с литниковой системой (ж).

8) Формовку по модели с отъемными частями применяют в том случае, если отливка имеет выступающие части, мешающие удалению модели из формы без разрушения последней. Формовку такой отливки можно было бы осуществить с помощью дополнительного разъема модели или применяя дополнительный стержень. Если же выступающие части на модели сделать отъемными, то можно избежать дополнительных разъемов модели и дополнительных стержневых ящиков, что усложняет и удорожает формовку.

Процесс формовки по модели с отъемными частями приведен на рисунке 8.2.

Рисунок 8.2 –  Формовка по модели с отъёмными частями.

 Отъемные части 1 и 2(а) закрепляют на модели шпильками 3 и4. Последовательность формовки такая же, как и рассмотренная выше: сначала набивают нижнюю полуформу (б), затем ее переворачивают (в) и вынимают шпильки 3 с отъемных частей 1. При набивке верхней полуформы формовочную смесь под отъемными частями 2 уплотняют осторожно, вынимают из них шпильки 4 (отъемные части 2 теперь удерживаются формовочной смесью) и заканчивают набивку (г). Раскрывают форму, удаляют модель, а затем и отъемные части: с нижней полуформы – части 1, а с верхней – полукольца 2 в стороны. В позиции (д) показана форма в сборе.

Формовку по шаблонам используют в единичном и мелкосерийном производстве крупных отливок, имеющих форму тела вращения (котлы, чаши, маховики и др.). Процесс получения литейной формы осуществляется без модели путем выгребания профиля отливки в уплотненной формовочной смеси: шаблоне.

Шаблон – профилированная доска с вырезанным наружным или внутренним профилем отливки. Изготовление шаблона значительно проще, чем модели, не требует большого расхода древесины и трудоемких работ.

Формовку можно осуществлять с помощью вертикальных, горизонтальных и протяжных шаблонов. На рисунке 8.3 дана схема формовки чаши (а) по шаблону, вращающемуся вокруг вертикального шпинделя. В почве копают яму, на дно ее устанавливают подпятник 3 для шпинделя 2.

Рисунок 8.3 – Формовка вращающимися шаблонами

На шпиндель надет рукав 7, к которому крепят шаблон. Для улучшения газопроницаемости будущей формы на дно ямы засыпают кокс 4 и затем уплотняют формовочную смесь 5.

Литейную форму изготавливают с помощью двух шаблонов: № 1 – имеющего наружный профиль чаши и № 2 – внутреннего. При вращении шаблона № 1 срезают уплотненную смесь и получают наружную конфигурацию чаши (б). Затем шаблон № 1 снимают со шпинделя, плоскость разъема накрывают бумагой, ставят опоку 6, фиксируя ее положение колышками 7(в). Полученный песчаный «болван» служит моделью для набивки верхней полуформы. Набитую верхнюю полуформу (с отпечатком наружной конфигурации чаши) снимают; на шпиндель надевают рукав с шаблоном № 2, при вращении которого образуют внутреннюю конфигурацию чаши (г). Шаблон № 2 вместе со шпинделем вынимают из подпятника, который остается на дне ямы, отверстие от шпинделя забивают формовочной смесью и снова накрывают верхней полуформой(д).

Формовку по скелетной модели применяют для получения особокрупных отливок с меняющимся по длине сечением (например, спиральный кожух турбины). Скелетную модель изготавливают из отдельных продольных и поперечных ребер в виде решетки. Наружная поверхность этой решетки отвечает наружной конфигурации отливки, а внутренняя–внутренней. Толщина ребер соответствует толщине стенки отливки. Скелетная модель исключает изготовление сложной сплошной модели и стержневого ящика.

На рисунке 8.4(а)показана отливка части корпуса турбинной спирали и ее скелетная модель (б), разъемная по оси симметрии. Формовку в почве по скелетной модели выполняют в такой последовательности:

1) в подготовленную в почве постель из формовочной смеси вдавливают нижнюю скелетную полумодель; выступившую через окна смесь выгребают и выглаживают по внутренней поверхности модели, уплотняя смесь в окнах (в).

2) внутреннюю поверхность формы закрывают бумагой; ставят верхнюю половину скелетной модели на нижнюю и через окна набивают стержневой смесью стержень, при этом окна тоже забивают этой смесью и выглаживают по наружной поверхности модели (г).

Рисунок 8.4 – Формовка по скелетной модели.

3) наружную поверхность также закрывают бумагой; набитую стержневой смесью модель накрывают опокой, устанавливают модели литниковой системы и набивают верхнюю полуформу формовочной смесью (д).

4) готовую верхнюю полуформу снимают и исправляют; из окон верхней полумодели  скребком выгребают стержневую смесь на глубину толщины ребер (е).

5) верхнюю полумодель убирают из формы; вынимают для исправления и сушки готовый стержень; из окон нижней полумодели скребком выгребают формовочную смесь на толщину ребер (ж).

6) нижнюю модель убирают из формы; ставят высушенный стержень в форму и накрывают верхней полуформой (з).

Стержни вручную изготавливают в стержневых ящиках или по шаблонам. Стержневой ящик состоит из двух половин, которые перед формовкой соединяют струбцинами и набивают стержневой смесью. В стержень вставляют каркас из проволоки и прокалывают сквозные вентиляционные каналы. Затем стержневой ящик осторожно раскрывают, и готовый стержень отправляют в сушку.

8.8 Содержание отчета:

В отчет включается: цель работы, способы формовки и карта технологического процесса формовки в двух опоках по разъёмной модели(перечень операций).

8.9 Контрольные вопросы

8.6.1. Что такое ликвация?

8.6.2. Перечислите инструмент и оснастку для формовки.

8.6.3. Назовите состав стержневой смеси.

8.6.4. Перечислите состав формовочной смеси.

План выполнения работы

9.3.1. Ознакомиться со справочными данными и сущностью процесса ковки.

9.3.2. Научиться по цвету разогретого метала определять его температуру.

9.3.3. Осуществить операцию рубки, протяжки, гибки и прошивки.

9.3.4. Заполнить технологическую карту (см. таблицу 9.1).

Таблица 9.1 – Технологическая карта операций ковки.

Справочные данные

Оборудование для ковки

Ковочные молоты. Молоты создают динамическое (ударное) воздействие инструмента (верхнего бойка) на заготовку. Продолжительность деформации при ковке на молотах порядка 10^–3 с, а скорость деформации – 6–6,5 м/с. Наибольшее применение получили паровоздушные и приводные молоты.

В паровоздушном молоте (рисунок 9.2) подъем и опускание бабы 10 с закрепленным на ней верхним бойком 11 по направляющим 7 производится при подаче пара или сжатого воздуха давлением 0,7 – 0,9 МПа в рабочий цилиндр 5. Подача пара регулируется с помощью золотникового устройства 4. При перемещении золотника 3 с помощью рычага 1 и тяги 2 вверх или вниз пар поступает в верхнюю или нижнюю полость цилиндра 5 и перемещает поршень 6, соединенный штоком 8 с бабой 10. При падении бабы давление пара на верхнюю часть поршня создает дополнительное усилие. Нижний боек 12 неподвижно закреплен на массивной стальной фундаментной плите – шаботе 13, лежащей на дубовой подушке на отдельном фундаменте. Чем больше масса шабота, тем большая часть кинетической энергии падающих частей превращается в энергию деформации заготовки. Обычно она в 15 раз больше массы падающих частей.

Рисунок 9.2 –                                         Рисунок 9.3 –

Паровоздушный ковочный молот     Гидравлический ковочный пресс

Установка станины 9 и шабота 13 на отдельных фундаментах обеспечивает свободный доступ к бойкам, оберегает конструкцию молота от сотрясений, но не гарантирует параллельности бойков.

Из приводных молотов наибольшее применение получили пневматические. В них подъем и опускание поршня, шток которого одновременно является бабой молота и к которому крепится верхний боек, совершается с помощью сжатого воздуха давлением 0,2–0,3 МПа. Сжатый воздух поступает в рабочий цилиндр от поршневого компрессора, приводимого в движение кривошипно-шатунным механизмом от отдельного электродвигателя. Рабочий и компрессионный цилиндры расположены на одной станине. Пневматические молоты имеют массу падающих частей 50 – 1000 кг и применяются для ковки мелких поковок (до 20 кг).

Гидравлические прессы. Прессы отличаются от молотов тем, что они оказывают статическое воздействие на заготовку. Продолжительность деформации доходит до десятков секунд, а скорость деформации составляет 2—3 м/мин.

В гидравлическом прессе плунжер 6 (рисунок 9.3) перемещает подвижную траверсу 3 с закрепленным на ней верхним бойком 2. Необходимое для деформирования поковки усилие создается с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла), поступающей под давлением 20–30 МПа в рабочий цилиндр 10 по трубопроводу 11. Поднимается плунжер 6 с траверсой 3 с помощью тяг 5 и перемещающихся в цилиндрах подъема 9 поршней 8. Нижний боек 12 крепится к нижней плите 1.

Нижняя 1 и верхняя 7 неподвижные плиты соединены четырьмя направляющими колоннами 4, по которым перемещается траверса 3.

В состав гидропрессовой установки, кроме самого пресса, входят также насосная станция, сливной резервуар, аккумулятор жидкости высокого давления (грузовой или воздушный) и гидрораспределители.

Гидравлические прессы изготовляют с максимальным усилием 5 – 150 МН. Они чаще используются для получения крупных поковок, а также при ковке малопластичных высоколегированных сталей и сплавов цветных металлов. Имеются также прессы, в которых вместо приводной насосной станции используется паровой насос (мультипликатор), создающий давление жидкости 30–60 МПа.

Цель работы:

Ознакомится с видами выполняемых работ, применяемыми режущими инструментами, приспособлениями, а также точностью обработки на станках: токарно-винторезном, вертикально-сверлильном, горизонтально- и вертикально-фрезерных, поперечно-строгальном, плоско- и кругло-шлифовальных, электроэрозионных и др., их классификацией и условными обозначениями.

10.2 Оборудование и материалы на рабочем месте:

Станки токарные, сверлильные, фрезерные, строгальные, шлифовальные, электроэрозионный и др., приспособления к ним.

Режущие инструменты.

Схемы и виды выполняемых работ.

10.3 План выполнения работы:

10.3.1 Повторить теоретический материал по учебникам, конспектам лекций.

10.3.2 Познакомиться в лабораториях кафедры с оборудованием, приспособлениями, режущими инструментами, макетами выполняемых работ на всех станках (последовательно).

10.3.3 Настроить каждый станок, закрепить заготовки и режущие инструменты и выполнить основные виды работ:

а) на токарно-винторезном станке – продольное точение проходным прямым, проходным отогнутым и проходным упорным резцами; поперечное точение проходным отогнутым, подрезным, канавочным и отрезным резцами;

обработка отверстий сверлом центровочным, сверлом спиральным малого и большого диаметра, зенкером, разверткой;

растачивание отверстия расточным проходным и расточным упорным резцами;

нарезание резьбы наружной и внутренней плашкой и метчиками;

нарезание резьбы наружной и внутренней резьбовыми резцами;

б) на вертикально-сверлильном станке:

сверление с закреплением сверла в патроне или конусе;

рассверливание отверстий;

зенкерование, развертывание;

нарезание резьбы метчиками;

зенкование начала отверстия;

в) на горизонтально-фрезерном станке:

фрезерование плоскостей цилиндрической фрезой;

фрезерование различных пазов дисковыми фрезами (пазовой, угловой, прорезной, фасочной и др.);

фрезерование эвольвентного профиля зубчатых колес;

г) на вертикально-фрезерном станке:

фрезерование горизонтальных плоскостей торцовыми головками; фрезерование вертикальных плоскостей концевыми фрезами;

фрезерование различных пазов (канавок) пальцевыми, сегментными и другими фрезами;

д) на поперечно-строгальном станке:

строгание плоскостей горизонтальных, вертикальных, наклонных;

строгание пазов прямоугольных, Т-образных, фасочных, строгание отрезным резцом (отрезка);

е) на плоскошлифовальном станке:

закрепление деталей, настройка станка и шлифование плоскостей;

ж) на кругло-шлифовальном станке:

базирование деталей, настройка станка и шлифование цилиндров и конусов;

з) на электроискровом станке:

настройка, закрепление детали и обработка разного вида пазов, отверстий, канавок.

10.3.4 Сравнить виды выполненных работ на всех станках с макетами и плакатами. Оценить качество выполненных работ.

10.3.5 Составить отчет.

Справочные данные

Выполняется эта работа в основном демонстративно, а не как исследовательская. Целесообразно ее выполнять небольшими группами, последовательно переходя от одного рабочего места к другому.

Необходимо иметь при себе конспект лекций, учебники, макеты работ, чтобы увязывать непосредственно весь полученный теоретический материал на рабочем месте, на практике.

На рисунке 10.1 показаны схемы основных методов обработки резанием. Металлорежущим станком называется машина, предназначенная для придания обрабатываемой заготовке требуемой формы с заданной степенью точности путём снятия стружки.

Все металлорежущие станки делятся на 9 групп (приложение10.1).

Каждая из групп станков в свою очередь делится на 9 типов по таким основным признакам:

а) технологическое назначение (круглошлифовальный и плоскошлифовальный);

Рисунок 10.1– Схемы основных методов обработки резанием.

б)  конструктивные особенности (универсально-фрезерные, продоль­но-фрезерные);

в)  расположение рабочих органов в пространстве (вертикально-сверлильные, горизонтально-сверлильные);

г)  количество рабочих органов станка (одношпиндельные, многошпиндельные);

д)  степень автоматизации (обычные, полуавтоматы, автоматы).

По степени точности различают станки нормальной точности и высо­коточные (прецизионные).

Принята единая система обозначения станков отечественного производства. Каждой модели при­сваивается номер, состоящий из трех или четырех цифр. Первая цифра указывает номер группы станка (приложение10.1), вторая — тип станка в этой группе. Третья или третья и четвертая цифры вместе характеризуют основной параметр станка. Для токарных станков они указывают высоту центров; для револьверных станков и автоматов – наибольший диаметр обрабатываемого прутка; для сверлильных – наибольший диаметр от­верстия, которое может быть просверлено на этом станке в стали средней твердости. Иногда это обозначение дополняется буквами, обозначающими дополнительную характеристику станка. Буква после первой цифры указывает на модернизацию основной базовой модели. Буква в конце номера обозначает модификацию (видоизменение) базовой модели. На­пример, шифр 2150 обозначает вертикально-сверлильный станок с наи­большим диаметром сверления в стали 50 мм. После модернизации станок обозначен индексом 2А150. Индекс вертикально-фрезерного станка — 6Н12, но на базе этой модели созданы копировально-фрезерный станок и станок с программным управлением, которым присвоен индекс соответ­ственно 6Н12К и 6Н12Ф.

Металлорежущие станки классифицируются по различным признакам.

По универсальности: cтанки универсальные, предназначенные для выполнения различных операций на деталях, разнообразных по размерам и форме; специализированные – для обработки однотипных деталей; специальные – для обработки лишь одного вида изделий.

По степени автоматизации: с ручным управлением, автоматические, полуавтоматические.

По точности: нормальной точности – класс Н; повышенной точности (на базе универсальных, но при повышенных требованиях к качеству) – класс П; высокой точности (высокая точность изготовления и особая конструкция отдельных элементов) – класс В; станки особо высокой точности (высокая точность изготовления, специальная конструкция отдельных узлов и механизмов и использования этих станков в особых условиях) – класс А; особо точные или мастер-станки (применяются для изготовления особо точных деталей – например, ходовых винтов высокоточных станков).

По весу: лёгкие – весом до 1 т; средние – до 10 т; тяжёлые – свыше 10 т.

Обозначение моделей станков серийного производства с СССР осуществляется по разработанной в ЭНИМСе системе (плакат). Модель станка обозначается тремя или четырьмя цифрами. Иногда добавляют между цифрами или в конце цифр букву, обозначающую усовершенствование или новую модификацию станка. Первая цифра берется из второго столбца таблицы и обозначает группу, вторая указывает тип станка и приведена в горизонтальном подзаголовке таблицы. Третья, а иногда также и четвертая цифры определяют основные параметры станка и размеры обрабатываемых деталей. Например, токарно-револьверный станок мод. 1336А:

 1 – токарный, 3 – револьверный, 36 – диаметр обрабатываемого прутка,

 А – модификация станка. Вертикально-сверлильный станок модель2A150:

2 – сверлильный, А – модернизация узлов стенка, 1 – вертикальный, 50 – наибольший диаметр сверла. 736: 7 – строгальные, долбёжные и протяжные станки, 3 – поперечно-строгальные , 6 – максимальный рабочий ход ползуна 600 мм.

Содержание отчета

В отчет должны быть включены: цель работы, эскизы выполненных работ на всех станках с указанием вида работы, название режущего инструмента и режима резания (обработки).

10.6 Контрольные вопросы

10.6.1 Как классифицируются металлорежущие станки по ГОСТу?  Что означает маркировка?

10.6.2 Приспособления к токарным станкам, их закрепление, назначение.

10.6.3 Типы сверлильных станков, их основное назначение.

10.6.4 Приспособление токарно-вертикально-сверлильного станка, его назначение.

10.6.5 Способы закрепления режущих, инструментов на вертикально-сверлильном станке.

10.6.6 Приспособления фрезерных станков, их закрепление и назначение.

10.6.7 Классификация фрез, их закрепление на станках.

10.6.8 Устройство поперечно-строгального станка, его основные узлы, механизмы и виды движений.

10.6.9 Приспособления поперечно-строгального станка, их назначение.

Приложение 10.1.

Цель работы

Изучить классификацию, маркировку металлорежущих станков; устройство, назначение узлов; научиться производить кинематические расчеты.

Элементы УИРС

Освоить кинематические расчеты и произвести их по индивидуальному заданию.

Задание

11.3.1 Изучить законы построения чисел оборотов коробок скоростей и лучевую диаграмму.

11.3.2 Изучить назначение узлов и частей токарно-винторезного станка.

11.3.3 Изучить кинематические обозначения в схемах станков.

11.3.4 Изучить движения в станке: главное и движение подачи.

11.3.5 Произвести расчеты по индивидуальному заданию: числа оборотов шпинделя подачи продольной, подачи поперечной, нарезаемой резьбы – метрической и дюймовой.

11.3.6 На макете станка записать на бумаге по заданному положению рукояток подачу продольную и резьбу дюймовую. Сравнить с расчетными данными.

Справочные данные

Пример:

На задней ступени участвуют следующие кинематические пары:

1. Клиноременная передача (3 ремня)

2. В коробке скоростей 3 зубчатых пары, 9 подшипников качения и 1 подшипник скольжения.

η_ст. = 0,97³0,98³ 0,995⁹ 0,96 = 0,91 0,94 0,96 0,985 0,96 = 0,825

Крутящий момент

В процессе резания необходимо сохранить условие:

М_щп. ≥ М_рез.,

где М_щп.– крутящий момент на шпинделе, кГм;

М_рез.– крутящий момент, необходимый для осуществления процесса резания при заданных режимах, кГм.

Крутящий момент на шпинделе для каждой ступени определяется в зависимости от числа оборотов шпинделя (n_шп.), числа оборотов электродвигателя (n_эд.), его мощности (N, кВт), КПД станка (η_ст.).

, кГм;

где М_эд.– крутящий момент на валу электродвигателя, кГм;

где n_эд.– число оборотов вала электродвигателя, об/мин.

При положении рукояток в коробке скоростей Д–3, Ж–1, Е–1 передаточное отношение от электродвигателя до шпинделя составит

отсюда

Продольная подача

Величина продольной подачи рассчитывается по уравнению

S_пр. = 1/об·i_общ.·π·m·z, мм/об.

где i_общ.–общее передаточное отношение механизмов от шпинделя до

реечной шестерни;

z–число зубьев реечной шестерни;

m–модуль реечной шестерни;

π·m·z–длина делительной окружности реечной шестерни.

В кинематической цепи от шпинделя до реечной шестерни участвуют следующие механизмы: трензель (тр.), гитара смешенных шестерен (гит.), коробка подач (к.п.), механизм фартука суппорта(ф.), реечная пара.

i_общ. = i_тр.·i_гит.·i_к.п.·i_ф.

Изменение величины подачи осуществляется за счет изменения передаточных отношений ступеней коробки передач. Передаточные отношения остальных механизмов, в т.ч. и гитары, остаются постоянными.

Пример:

Рассчитать продольную подачу при положении шестерён и рукояток в коробке передач: А–1, Б–1, В–5.

i_тр. =  или с промежуточной шестернёй ;

i_гит. =

i_к.п. =

i фартука, включая постоянные шестерни блокировочного механизма (рукоятка Г):

i_ф. =

Длина делительной окружности реечной шестерни

π·m·z= 3·3,14·14= 132 мм,

где m – модель реечной шестерни, равней 3 мм;

z – число зубьев реечной шестерни, равное 14.

Следовательно, для заданного положения настройки коробки передач

Поперечная подача

Перемещение поперечных салазок суппорта S_поп. осуществляется при помощи винтовой пары, винт которой кинематически связан со шпинделем станка.

Расчет подачи производится по уравнению:

S_поп. = 1/об·i_общ.·t_в.п., мм/об.

где i_общ.– общеее передаточное отношение механизмов от шпинделя до винта поперечной подачи;

t_в.п.– шагвинта поперечной подачи, мм.

В кинематической цепи участвуют механизмы трензеля, гитары, коробки подач, фартука и винтовой пары.

i_общ. = i_тр.·i_гит.·i_к.п.·i_ф.

Величина подачи изменяется за счет коробки подач, передаточные отношения остальных механизмов остается постоянными.

Пример:

Рассчитать поперечную подачу при положении шестерён и рукояток в коробке подеч: А–1, Б–1, В–5.

i_тр. =  или с промежуточной шестернёй ;

i_гит. =

i_к.п. =

i_ф. =

Шаг винта поперечной подачи t_в.п. = 5мм.

Следовательно, для заданного положения шестерен и рукояток коробки подач

Метрическая резьба.

Общее уравнение кинематической цепи при настройке станка для нарезания резьбы:                  t_н.р. = i_тр.·i_гит.·i_к.п.·t_х.в.

где t_х.в.– шаг ходового винта станка, мм;

t_н.р.– шаг нарезаемой резьбы, мм.

Пример:

Рассчитать шаг метрической резьбы при положении шестерён и рукояток коробки подач: А–2, Б–1,В–5.

Сменные шестерни гитары 48–127–110–44.

Дюймовый шаг винта выражаем в миллиметрах:

t_х.в.

t_н.р. = i_тр.·i_гит.·i_к.п.·t_х.в. =

Дюймовая резьба

Определить число ниток при нарезании дюймовой резьбы (К_н.р.).

Положение рукояток коробки подач: А–2, Б–1, В–1.

Сменные шестерни гитары: 24–127–48.

t_н.р. = i_тр.·i_гит.·i_к.п.·t_х.в.

t_н.р. и t_х.в. выражаем через число ниток на дюйм (К_н.р. и К_х.в.)

t_н.р. =

t_х.в. =

Значения t_н.р. и t_х.в. подставляем в уравнение кинематическойцепи:

 =i_тр.·i_гит.·i_к.п.·

После преобразования и сокращения

t_х.в. = ½;

К_х.в. = 2 витка на 1 дюйм.

 нитки на 1 дюйм.

Расчёт вести в простых дробях.

Содержание отчета

В отчет должны быть включены: цель работы, расчёты (согласно заданного варианта) крутящего момента, продольной подачи, поперечной подачи, метрической и дюймовой резьбы.

11.14 Контрольные вопросы

1. На примере кинематической схемы рассказать устройство основных узлов токарно-винторезного (или др. заданного) станка.

2. Объяснить принцип расчёта крутящего момента.

3. Объяснить принцип расчёта продольной подачи.

4. Объяснить принцип расчёта поперечной подачи.

5. Объяснить принцип расчёта метрической и дюймовой резьбы.

Цель работы:

Ознакомиться с методами и приборами для измерения сил резания при точении, установить влияние различных факторов на величину вертикальной составляющей силы резания Pz.

12.2 Оборудование и материалы на рабочем месте:

Токарно-винторезный станок 1K62.

Динамометр.

Набор резцов с различными передними углами.

Заготовки чугунные и стальные.

Шаблоны, штангенциркуль.

Плакаты, макеты.

Картон для сбора стружки.

План выполнения работы.

12.3.1 Изучить по лекциям и учебнику раздел «Сопротивление металлов резанию».

12.3.2 Ответить преподавателю на поставленные по работе вопросы.

12.3.3 Ознакомиться в лаборатории с оборудованием, приборами, инструментами.

12.3.4 Закрепить заготовку на 3-х кулачковом патроне, а динамометр на суппорте и провести 5 серий опытов. Показания индикатора и силы резания P_z занести в протокол измерений (таблица12.1). Собрать характерную стружку.

Выполнение работы:

а) влияние обрабатываемого материала на P_z.

Постоянные условия: сталь Ст3, t=2 mm, S=0,3 мм/об,v=15 м/мин, φ=60°, γ=20°;

Переменные условия: сталь мягкая Ст3, сталь твёрдая, чугун;

б)влияние переднего угла на P_z

Постоянные условия: сталь Ст3, t=2 mm, v=15 м/мин,γ=0°, φ =60°, без охлаждения, S=0, 3 мм/об;

Переменные условия: γ =–10°, γ =0°, γ =+20°;

в) влияние глубины резания t на P_z

Постоянные условия: сталь Ст3, S=0,3 мм/об, v=15 м/мин,γ =0°, φ=60°, без охлаждения;

Переменные условия: t=l, 2, 3, 4 мм;

г) влияние подачи S на P_z

Постоянные условия: t=2 мм, v=15 м/мин, Ст3,γ =0°, φ =60°, без охлаждения;

Переменные условия: S=0, l; 0, 3; 0, 6 и 1 мм/об;

д)влияние скорости резания на P_z

Постоянные условия: сталь,t=2 мм, S=0, 3 мм/об, Ст3,γ =0°, φ =60°, без охлаждения;

Переменные условия: v=5; 15; 45; 135 и 400 м/мин;

12.3.5Составить отчет по работе.

Таблица 12.1 – Протокол измерений

Справочные данные

Динамометр ДК–1 предназначен для регистрации силы резания P_z, с помощью индикатора. Он протарирован, имеется тарировочный график. Чтобы тарировка была действительной, необходимо устанавливать резцы очень тщательно, по шаблону.

При построении графических зависимостей в обычных координатах получаются линии кривые, их трудно обрабатывать математически. Но при построении их в двойной логарифмической шкале эти линии становятся прямыми, их легко обрабатывать и вывести эмпирическую формулу типа:

P_z = C·t^x·S^y·vⁿ

Силы резания при точении.

Знание сил резания необходимо для расчета на прочность инструмента, узлов станка, приспособлений и для расчета на жесткость технологической системы СПИД.

Система сил, действующих при точении на резец, может быть приведена к одной силе R (рисунок12.1), называемой равнодействующей силой резания.

Рисунок 12. 1 – Составляющие силы резания при точении.

Силу R можно разложить на три составляющие: Р_z– главную или тангенциальную составляющую силы резания (собственно силу резания), направленную по касательной к поверхности резания; Р_у – радиальную составляющую силы резания, направленную в горизонтальной плоскости по радиусу обрабатываемой детали; Р_х – силу подачи, или осевую силу, направленную в сторону, обратную направлению подачи. Между указанными силами имеется примерно следующее соотношение:

P_z : P_y: P_x= l : (0,55–0,4) : (0,45–0,25)

От силы Р_z зависит мощность, затрачиваемая на процесс резания; по максимальной величине этой силы рассчитывают на прочность детали и узлы коробки скоростей станка, а также прочность резца.

Сила Р_у вызывает изгиб обрабатываемой детали и способствует появлению вибраций; по максимальной величине этой силы рассчитывают на прочность механизм поперечной подачи, а также проводят расчет технологической системы на жесткость.

Сила Р_х действует на механизм подачи токарного станка; по максимальной величине этой силы рассчитывают на прочность механизм продольной подачи.

Содержание отчета.

В отчет включаются: цель работы, протокол измерений, по экспериментальным данным построить графики зависимостей P_z=f(t); P_z =f(S); P_z =f(v);

P_z =f(γ), сделать анализ экспериментальных данных и графиков, установить влияние различных факторов на силу резания.

12.6 Контрольные вопросы.

1. Какие силы действуют на токарный резец в процессе резания и как они приводятся к одной равнодействующей?

2. Зачем условились раскладывать равнодействующую силу резания на составляющие P_z, P_x, Р_у?

3. Как используются значения составляющих сил резания в практических расчётах?

4. Какими приборами измеряются составляющие силы резания?

5. Как можно уменьшить радиальную силу Р_у?

6. Как уменьшить силу P_z?

Цель работы

Изучить конструкции и геометрию резцов. Ознакомиться с приборами для измерения углов, овладеть техникой измерения геометрии резцов и приёмами заточки.

План выполнения работы

13.3.1 Предварительно по лекциям и учебникам усвоить основные понятия, относящиеся к конструкциям, назначению и геометрии токарных резцов.

13.3.2 Изучить маркировку, состав и режущие свойства инструментальных материалов.

13.3.3 Ответить преподавателю на поставленные вопросы.

13.3.4 Ознакомиться в лаборатории на рабочем месте с конструкциями резцов и других режущих инструментов, устройством угломеров и приёмами управления заточного станка.

13.3.5 Измерить геометрические параметры двух – трёх токарных резцов и результаты занести в протокол.

13.3.6 Заточить токарный резец вручную и на специальном резцезаточном станке. Проверить качество заточки.

13.3.7 Составить отчёт, заполнить протокол измерений (таблица 13.1).

Таблица 13.1 – Протокол измерений

Справочные данные

Токарные резцы подразделяют по назначению, материалу рабочей части, форме головки и направлению подачи, конструкции, сечению тела резца (стержня) и т. д.

По назначению различают резцы проходные, подрезные, отрезные, расточные, галтельные, фасонные и резьбовые. На рисунке 13.1 показаны наиболее часто применяемые типы токарных резцов.

Рисунок 13.1– Основные разновидности токарных резцов

Проходные резцы применяют для наружной обточки: черновые (рисунок.13.1, а, б) и чистовые (рисунок 13.1, в, г, д).

Подрезные резцы применяют в основном для подрезания торцов. Проходной упорный резец (рисунок 13.1, е) имеет главный угол в плане φ=90°; он работает с продольной подачей и одновременно подрезает торец. Подрезной резец (рис.13.1, ж) предназначен для подрезания торцов и работает с поперечной подачей.

Отрезные резцы (рисунок.13.1, з) применяют для разрезания заготовок и прорезания канавок. Отрезной резец имеет одну главную и две вспомогательные режущие кромки. Для уменьшения трения вспомогательные задние поверхности затачивают под углами 1,5 –2°.

Расточные резцы применяют для растачивания отверстий, предварительно просверленных или полученных в процессе штамповки или отливки. Расточные резцы используют для растачивания сквозных отверстий (рисунок 13.1, и) и глухих отверстий (рисунок 13.1, к). Резцы для растачивания глухих отверстий имеют главный угол в плане φ≥90°, а для растачивания сквозных отверстий φ=45–60°.

Галтельные резцы применяют для протачивания закруглений (галтелей).

На рисунке 13.2. представлены типы токарных резцов в комплексе.

Рисунок 13.2 – Типы токарных резцов.

В качестве материала рабочей части токарных резцов используют быстрорежущие стали, твердые сплавы и минералокерамику. Углеродистые и легированные инструментальные стали для изготовления токарных резцов применяют редко.

По форме головки и направлению подачи проходные резцы подразделяют на правые и левые. У правых резцов (рисунок 13.1, а, б) главная режущая кромка расположена с левой стороны, и они работают с подачей справа налево (от задней бабки к передней). У левых резцов главная режущая кромка расположена справа, и работают они в обратном направлении, т. е. от передней бабки к задней.

Резцы могут иметь головки отогнутые (рисунок 13.1, б) вправо или влево, изогнутые вверх или вниз и оттянутые (рисунок 13.1, з).

По сечению стержня различают резцы прямоугольные, квадратные и круглые.

По конструкции резцы могут быть цельные (головка и тело сделаны из одного материала); с приваренной встык головкой (например, головка из быстрорежущей стали, а державка резца из малоуглеродистой стали); с припаянной пластинкой (твердого сплава или быстрорежущей стали) и резцы с механическим креплением режущих пластинок.

Углы резца рассматриваются в главной 1 (сечение ББ), вспомогательных секущих плоскостях 2 (сечение АА) и в плане (рисунок 13.3).

Главная секущая плоскость резца  – плоскость, перпендикулярная к проекции главной режущей кромки на основную плоскость 3.

Основной плоскостью называют плоскость, параллельную продольной и поперечной подачам. Для токарного резца основной плоскостью служит нижняя опорная поверхность резца.

В главной секущей плоскости рассматриваются следующие углы:

 а) главный задний угол α – угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания (которая проходит через главную режущую кромку резца и касательная к поверхности резания);

 б) угол заострения β – угол между передней и главной задней поверхностью резца;

в) передний угол γ – угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания 4 и проведенной через главную режущую кромку. Сумма углов α+β+γ=90°.

Сумма углов α и β называется углом резания и обозначается δ. Таким образом, углом резания называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

Условно считается, что угол γ может быть положительным и отрицательным. Отрицательный передний угол γ имеет место при угле резания δ>90°, в этом случае также выдерживается алгебраическое равенство α+β+γ=90°.

Рисунок 13.3 – Углы токарного резца:

1 – след главной секущей плоскости; 2  – след вспомогательной секущей плоскости;

3 – основная плоскость: 4  – плоскость резания.

Кроме главной секущей плоскости, имеется вспомогательная секущая плоскость 2, которая проводится перпендикулярно к проекции главной режущей кромки на основную плоскость 3. В этой плоскости обычно рассматривается только один вспомогательный задний угол α₁, равный по величине главному заднему углу α.

При рассмотрении сверху (в плане) проходного резца, установленного на суппорте токарного станка, видны следующие углы резца (рисунок 13.3).

Главный угол в плане φ – угол между проекцией на основную плоскость главной режущей кромки резца и направлением продольной подачи.

Вспомогательный угол в плане φ₁ – угол между проекцией на основную плоскость вспомогательной режущей кромки и направлением подачи.

Угол при вершине ε – угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость. Сумма углов φ, φ₁ и ε равна 180°.

Рисунок 13.4 – Угол наклона главной режущей кромки резца

Угол наклона главной режущей кромки λ – угол между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости (рисунок 13.4). Этот угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости. Угол λ считается положительным, когда вершина резца является низшей точкой режущей кромки; отрицательным, если вершина резца является высшей точкой режущей кромки; равным нулю, когда главная режущая кромка параллельна основной плоскости.

Углы режущей части резца влияют на процесс резания. Задние углы α и α₁ уменьшают трение между задними поверхностями инструмента и поверхностью обрабатываемой заготовки, что снижает силы резания и уменьшает износ резца; однако чрезмерное увеличение заднего угла приводит к ослаблению режущей кромки резца. Рекомендуется при обработке стальных и чугунных деталей задние углы выполнять в пределах 6 – 12°.

С увеличением переднего угла γ уменьшается работа резания и повышается класс шероховатости обработанной поверхности. При обработке мягких сталей γ = 8 – 20°, а при обработке весьма твердых сталей делают даже отрицательный угол, т.е.

γ = – (5–10°).

Главный угол в плане φ определяет соотношение между радиальной и осевой силами резания. При обработке деталей малой жесткости угол φ берут близким или равным 90°, так как в этом случае радиальная сила, вызывающая изгиб детали, минимальна. В зависимости от условий работы принимают   φ=10–90°. Наиболее распространенное значение угла φ резца в плане при обработке на универсальных токарных станках равно 45°. Вспомогательный угол в плане φ₁= 0 – 45°; наиболее распространен φ₁=12–15°.

Угол наклона главной режущей кромки λ определяет направление схода стружки. При положительном λ стружка имеет направление на обработанную поверхность, при отрицательном λ – на обрабатываемую поверхность. Угол λ часто принимают равным 0°. При чистовой обработке принимать угол λ положительным не рекомендуется, так как сходящая стружка может увеличить шероховатость обработанной поверхности.

Главные углы – задний α и передний γ – измеряются в главной секущей плоскости. Для этого вертикальная шкала угломера, считается секущей плоскостью, располагается перпендикулярно к проекции главной режущей кромки на основную плоскость. Затем при касании измерительных линеек вертикальной шкалы то к задней, то к передней граням резца отсчитываются показания заднего и переднего углов. Величина угла резания δ и угла заострения β определяется из соотношения:

δ= 90 – γ

β = 90 – (α + γ)

Вспомогательные углы измеряются аналогичным образом, на резец повертывается так, чтобы проекция его вспомогательной режущей кромки на основную плоскость расположилась перпендикулярно вертикальной измерительной шкале (это будет вспомогательная секущая плоскость).

Для измерения λ угла наклона главной режущей кромки к основной плоскости совмещается измерительная линейка вертикальной шкалы угломера, по которой производится отчет.

Необходимые величины углов резца получаются за счет навыка рабочего при заточке на точиле или за счет правильной установки резца в приспособлении при работе на заточном станке. Высокопроизводительное и высококачественное затачивание резцов будет только при правильном выборе характеристики шлифовального круга и режима резания (Приложение13.1).

Направление вращения круга должно быть от режущей кромки на тело, чтобы не происходило складывания режущей кромки.

Для повышения работоспособности резцов после заточки производится доводка. Доводке подвергаются узкие полоски (1–3 мм) передней и задней граней вдоль режущих кромок. Доводка осуществляется на алмазных кругах или чугунных дисках, шаржированных порошком карбида бора.

В лаборатории резцы затачиваются на станке модели 364В. На нем установлены заточной (абразивный) и доводочный (алмазный) круги. Станок имеет две ступени чисел оборотов (1420 и 2850 об/мин), которые обеспечивают скорость резания 13 и 30 м/сек.

Продольная подача обеспечивается за счет качательных движений стола от двух пружин. Длина качания регулируется упорами. Поперечная подача стола на круг осуществляется вручную рукояткой из расчета 0,01–0,05 мм за двойной продольный ход стола.

Резец устанавливается в приспособлении на столе. Величина главного φ и вспомогательного φ₁ углов в плане настраивается по транспортиру, а задних углов (главного, α и вспомогательного α₁) – поворотом столика. При заточке быстрорежущих инструментов следует применять охлаждение.

Свёрла

Сверла, зенкеры и развертки изготовляют из сталей Р18, Р9, 9XC, а также оснащают твердыми сплавами.

В зависимости от конструкции и назначения различают следующие типы сверл: спиральные, перовые, для глубокого сверления, центровочные, с пластинками из твердых сплавов и др. Наиболее распространены спиральные сверла.

На рисунке 13.5 показана конструкция спиральных сверл с коническим и цилиндрическим хвостовиками. Сверло состоит из рабочей части 1 (включающей режущую часть 2), шейки 3 и хвостовика 4 с лапкой 5 (или поводком 6). Элементы рабочей части спирального сверла показаны на рисунке 13.6. Благодаря двум спиральным канавкам сверло имеет два зуба 8 со спинками 9. Ленточка 6 сверла – узкая полоска на его цилиндрической поверхности  – расположена вдоль винтовой канавки; она направляет сверло при резании.

Сверло имеет пять режущих кромок: две главные 1, поперечную 4 и две вспомогательные 5. Главные режущие кромки выполняют основную работу резания. Они образованы пересечением передних 2 (винтовые поверхности 7, по которым сходит стружка) и задних 3 (поверхности, обращенные к поверхности резания) поверхностей. Поперечные режущие кромки 4 образованы пересечением обеих задних поверхностей 3. Вспомогательные режущие кромки 5 образованы пересечением передней поверхности с поверхностью ленточки 6. Вспомогательные режущие кромки 5 принимают участие в резании по длине, определяемой величиной подачи. Угол наклона винтовой канавки ω – угол между осью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметру сверла. Обычно этот угол берется в пределах 18–30º. Угол наклона поперечного режущего лезвия ψ – острый угол между проекциями поперечной и главной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную к оси сверла. Обычно этот угол равен 50–55°. Угол при вершине 2φ – угол между главными режущими кромками. Этот угол при сверлении стали средней твердости равен 116–120°, твердых сталей – 125°. Передний угол γ – угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла. Передний угол рассматривается в плоскости АА, перпендикулярной к режущей кромке. По длине режущей кромки передний угол 7 имеет переменное значение. По мере приближения к оси сверла передний угол уменьшается, а у поперечного режущего лезвия он принимает отрицательное значение.

Передний угол на периферии сверла (в главной секущей плоскости, перпендикулярной главной режущей кромке) определяют по формуле:

Угол ω определяется по наружному диаметру сверла. Однако следует иметь в виду, что угол наклона канавки различен в разных точках режущей кромки. У периферии угол ω наибольший, а по мере приближения к центру уменьшается. Для любой точки режущей кромки на диаметре d_xtgω_x= πd_x/H, где Н – шаг спирали сверла.

Следовательно, , где d– наружный диаметр сверла.

Задний угол α – угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Этот угол рассматривается в плоскости ББ, направленной по касательной и окружности в данной точке и параллельной оси сверла. Задний угол α_N в нормальной плоскости АА может быть определен по формуле

Задний угол сверла – величина переменная: у периферии α=8–14°; по мере приближения к поперечной режущей кромке задний угол возрастает, достигая 20–26°.

Для уменьшения трения направляющих ленточек в отверстии сверлу придают обратную конусность, представляющую разность диаметров по ленточкам у режущего конуса и на другом конце рабочей части сверла. Обратная конусность у шлифованных сверл составляет 0,03–0,10 мм на 100 мм длины рабочей части сверла.

13.5 Содержание отчета

В отчет должны быть включены: цель работы, протокол измерений (таблица 13.1), эскизы резцов с необходимыми сечениями и постановкой всех линейных и угловых резцов.

13.6  Контрольные вопросы

13.6.1. Устройство резца (сверла).

13.6.2. Как классифицируются резцы (свёрла):

13.6.3. В каких координатных плоскостях рассматриваются углы резца? Дать определение и схематическое изображение этих плоскостей.

13.6.4. Как определяются углы резца (сверла).

13.6.5. Из каких инструментальных материалов изготавливаются резцы (свёрла)? Маркировка, химический состав и режущие свойства этих материалов.

13.6.6. Как и где затачиваются затупленные резцы (свёрла)?

Приложение 13.1

Цель работы

Освоить методику проверки качества сварных соединений и швов. Изучить основные виды дефектов сварных швов, возникающих при сварке изделий, научиться определять их и делать заключение о причинах их появления и способах предупреждения и устранения.

Задание

1. Изучить основные положения ГОСТ 5264–80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные».

2. Уяснить основные этапы комплекса мероприятий по контролю качества сварочных работ.

3. Изучить классификацию дефектов сварных швов.

4. Ознакомиться в лаборатории с различными методами контроля качества сварных соединений и швов.

5. Выполнить экспериментальную часть, определить вид дефекта сварного шва, указать причины его вызвавшие, дать заключение о способах его устранения и предупреждения.

6. Составить отчёт.

Оборудование рабочего места

Набор эталонных дефектов сварных соединений и швов; образцы сварных соединений и швов, имеющих дефекты; ультразвуковой дефектоскоп.

План выполнения работы

14.4.1. Изучить теоретический материал, относящийся к теме лабораторной работы. Уяснить причины появления внутренних напряжений и деформаций, приводящие к появлению дефектов. Меры их уменьшения и предупреждения.

14.4.2. Изучить этапы системы контроля качества сварных соединений и швов.

14.4.3. Изучить классификацию дефектов, их название, характерные особенности, причины появления и способы устранения.

14.4.4. Провести исследование качества сварного шва с помощью ультразвукового дефектоскопа.

14.4.5. Дать заключение о качестве сварного соединения (по заданию преподавателя) методом визуального контроля. Указать способы устранения выявленных дефектов.

Справочные данные

Причины, приводящие к нарушению качества
сварочных соединений и швов

Качество сварных соединений определяет надёжность и долговечность работы машин, оборудования, различных конструкций, рабочих органов, изготовленных или восстановленных с использованием сварки.

При сварке металлов, особенно сварке плавлением, в процессе их нагрева и последующего охлаждения возникают значительные внутренние напряжения, приводящие к остаточным напряжениям и деформациям.

К числу причин, вызывающих напряжения и деформации при сварке относятся следующие: неравномерный нагрев; усадка наплавленного металла при переходе его в твёрдое состояние; структурные изменения наплавленного или основного металла зоне термического влияния, сопровождающиеся изменением его объёма и др.

Напряжения, возникающие вследствие изменений структуры металла, характерны только для сталей, склонных к закалке, особенно легированных, т.к. образование мартенсита сопровождается увеличением объёма металла. Эти напряжения могут суммироваться в отдельных участках сварного соединения и приводить там к образованию трещин.

На рисунке 14.1 представлены структурные превращения в зоне термического влияния.

Рисунок 14.1– Структурные превращения в зоне термического влияния

Участок 1 называется «переходной зоной» или «зоной сплавления» и имеет небольшую ширину (0,1–0,4мм), состоит из частично оплавленных зерен основного металла.

Участок 2 – «участок перегрева», состоит из металла, нагретого на 50–100 °С ниже температуры плавления, его ширина 1–3мм. Из-за роста аустенитного зерна металл обладает пониженными пластичностью и прочностью.

Участок 3 – «участок перекристаллизации (нормализации)». На этом участке создаются условия для образования мелкозернистой вторичной структуры за счет нагрева до температуры 1100–1150 °С, выше линии Ас₃. Ширина участка 1–4мм.

Участок 4 – «участок неполной перекристаллизации», металл нагрет до Ас₁. Здесь наряду с зернами метала, не изменившимися при нагреве присутствуют зерна, образовавшиеся при перекристаллизации.

Участок 5 – «участок рекристаллизации или старения» включает металл, нагретый от 500 °С до температуры Ас₁.

Участок 6 с нагревом до 100–500 °С не претерпевает структурных изменений.

Величина деформаций и напряжений зависит также от вида сварки, формы деталей, их размеров и зоны нагрева металла. Так при электродуговой сварке деталей простой формы напряжения и деформации менее выражены. Газовая сварка вызывает повышенные деформации вследствие наличия большей зоны термического влияния.

Кроме указанных технологических факторов, приводящих к возможному появлению дефектов при сварке, существуют и другие, связанные с неправильным подбором оборудования, электродов или присадочного материала, выбором режимов сварки.

Важное значение для получения требуемого качества имеет предварительная подготовка изделий к сварке – подготовка кромок, выполнение разделки и очистки зоны сварного шва, величина нахлёста деталей и др.

И наконец, определяющим фактором качества сварных соединений и швов является квалификация сварщика и техника выполнения работы.

Содержание отчёта

     В отчёте указываются цель работы, факторы, влияющие на качество сварных соединений и швов. При водятся этапы контроля системы мероприятий качества сварных соединений и швов. Описываются методы контроля качества.

Приводятся результаты качества сварного соединения по образцу с указанием выявленного дефекта или дефектов, его изображением, объяснением причин его появления и способа устранения с занесением их в таблицу 14.1 (см. Приложение) (выполняются по индивидуальному заданию).

14.7. Контрольные вопросы

14.7.1. Какие факторы влияют на качество сварки?

14.7.2. Влияние качества сварки на долговечность работы машин, оборудования, рабочих органов, различных конструкций – мостов, опор, металлических ферм и др.

14.7.3. Что является причиной неоднородности структуры металла в сварном шве и в зоне термического влияния?

14.7.4. Что входит в понятие «Контроль качества сварки»?

14.7.5. Каково назначение предварительного, текущего и окончательного этапов контроля?

14.7.6. Назовите методы окончательного контроля качества сварных швов?

14.7.7. Какие дефекты выявляются при внешнем осмотре, испытании водой, воздухом, керосином, просвечивании рентгеновскими или гамма лучами?

14.7.8. Показатели качества сварных соединений, определяемые механическими испытаниями.

Таблица 14.1 – Основные виды дефектов при сварке
Вид дефекта	Схема дефекта	Описание дефекта	Причины образования дефекта	Способы предупреждения или устранения дефекта
1	2	3	4	5
Подрезы		Углубления в местах перехода основного металла и сварочного шва	Повышенная сила сварочного тока. Увеличенная длина дуги. Неправильный наклон электрода	Соблюдать технологию сварки. Заплавить дефект
Наплавы		Натекание жидкого металла электрода на нерасплавленную поверхность детали	Слишком быстрое плавление электрода. Завышенная мощность сварочного пламени. Малая скорость сварки	Правильно выбрать режим сварки. Наплавы срубить зубилом.
Непровары		Несплавление между валиками, а также шва с основным металлом по всему сечению	Плохая подготовка кромок. Недостаточная мощность пламени. Малый сварочный ток. Большая скорость сварки.	Соблюдать технологию и режим сварки. Вырубить дефект и повторно заварить.
Прожоги		Нарушение целостности сварного шва по глубине.	Большой сварочный ток. Неравномерная скорость сварки	Соблюдать режим сварки. Зазор заплавить

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5
Трещины		Нарушение целостности металла в околошовной зоне и в сварном шве.	Завышенные остаточные напряжения. Жесткое закрепление деталей. Появление хрупких закалочных структур металла.	Предварительно подогреть детали. Медленно охлаждать после сварки.
Кратеры		Незаплавленное углубление в конце сварного шва.	Неправильный угол наклона электрода. Преждевременно закончена сварка	Соблюдать технологию сварки. Заплавить углубление.
Газовые поры, шлаковые включения, раковины		Пустоты мелкие и неметаллические включения по всему сечению шва. Пустоты единичные.	Металл пересыщен газами. Наличие влаги, ржавчины. Плохая защита сварочной ванны от воздуха.	Прокаливать электроды. Правильно готовить кромки изделий под сварку. Варить под слоем флюса или качественными электродами. Вырубить и варить повторно.

Таблица 14.1 – Результаты исследований качества сварного соединения

ЛИТЕРАТУРА

1. Фетисов Г.П., Карпман М.Г., Матюнин В.М. и др. Материаловедение и технология металлов. М, Высшая школа, 2000.

2. Полухин, П.И.  Технология металлов и сварки. – М.: Высшая школа, 1978.

3. Сучков, O.K. Технология конструкционных материалов. – М.: Колос, 1979.

4. Кондратьев, Е.Т. Технология конструкционных материалов и материаловедение. – М.: Колос, 1983.

5. Прейс Г.А. Технология конструкционных материалов. – Киев: Высшая школа, 1964.

6. Справочник сварщика. Под редакцией Степанова В.В. М, Машиностроение, 1962.

7. Методические указания для лабораторных работ по курсу «Технология конструкционных материалов». // Составители: доценты Тарасенко Б. Ф., Цуканов В.П. под редакцией профессора Медовника А. Н. // КубГАУ, Краснодар, 2004 г. 125 стр.

8. Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов. – М.: Высшая школа, 2007 г, 534с.

Учебное издание

Тарасенко Борис Федорович
Швецов Алексей Алексеевич

Яковлев Николай Федорович

Краснодар

2014

Р е ц е н з е н т:

В. В. Цыбулевский – кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатаци имашинно-тракторного парка Кубанского государственного аграрного университета

Тарасенко Б.Ф.

Технология конструкционных материалов: практикум

/ Б.Ф. Тарасенко, А.А. Швецов, Н.Ф. Яковлев; Кубан. гос. аграр. ун-т– Краснодар, 2014. – 122 с.

Практикум разработан для лабораторно-практических занятий по технологии конструкционных материалов. Предназначен для студентов очного и заочного обучения по направлению подготовки 110800.62 – Агроинженерия, профилям подготовки – 140400 Электроустановки и электротехнологии, 140400.62 – Электроснабжение.

©Тарасенко Б.Ф.,

Швецов А.А.,

Яковлев Н.Ф., 2014

©ФГБОУ ВПО «Кубанский

государственный аграрный

университет», 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее методическое пособие имеет цель оказать помощь студентам в изучении теоретических положений курса, освоить методики проведения экспериментов, научиться анализировать информацию и  делать выводы

 В пособие включено 14 указаний к лабораторно–практическим работам.

Для успешной работы на занятиях студенту необходимо:

1) предварительно подготовиться к данной работе, изучив теоретический материал по лекциям, учебникам и указаниям настоящего пособия;

2) заготовить форму отчета с названием, целью работы, необходимыми схемами и таблицами;

3) при выполнении работы ознакомиться с приборами, оборудованием и строго соблюдать правила техники безопасности.

Лабораторная работа засчитывается студенту преподавателем после собеседования по оформленному отчету.

Все отчеты должны быть сброшюрованы, подшиты в одну папку и предъявлены к зачету, экзамену.

Своевременное и глубокое изучение материала будет способствовать успешной сдаче коллоквиумов и экзамена.

ПРЕССОВАНИЕ ПЛАСТМАСС

Цель работы

Ознакомиться с основными видами пластмасс, освоить методику и технологию переработки их в изделия прессованием.

Задание

1.2.1. Научиться в лаборатории определять вид пластмасс по внешним признакам.

1.2.2. Выполнить эксперименты по изготовлению деталей из термореактивных пластмасс горячим прессованием (рисунок 1.1)

1.2.3. Составить отчет по работе.

Рисунок 1.1 – прессформа.

Оборудование рабочего места

На рабочем месте по горячему прессованию находится пресс гидравлический, термошкаф, прессформы, прессматериалы, смазочный материал, набор различных смол и пластмасс.

План и методика выполнения работы

1.4.1. Ответить преподавателю на вопросы, характеризующие уровень предварительной подготовки по теоретическому материалу.

1.4.2. Получить набор различных пластмасс, растворители, горелку (спички) для ознакомления и определения вида и названия пластмасс.

1.4.3. Научиться различать пластмассы по характерным признакам, используя данные приложений 1.1 и 1.2.  В этом случае студент проверяет плотность пластмассы, опуская в сосуд с водой; воздействует на пластмассу растворителем; сжигает кусочки пластмассы и наблюдает цвет пламени, характер горения, запах, наличие копоти и т.д.

1.4.4. Ознакомиться с рабочим местом по прессованию реактопластов,

1.4.5. Определить режим прессования детали из реактопласта, используя данные прил. 1.3 и ниже приведенные формулы:

P = P_уд ∙F_{д ,}         (1.1)

где P – усилие пресса в момент прессования, кН;

P_уд – удельное давление, необходимое для прессования данного материала, МПа

F_д – площадь наибольшего сечения будущей детали, см².

Усилие пресса Р_ман контролируется давлением на манометре, которое рассчитывают так:

Р_ман = Р/F_{п ,}                           (1.2)

где   Р_ман– давление на манометре, МПа;

Р – усилие пресса, кН ;

F_п – площадь сечения поршня в гидроцилиндре пресса, см².

Температуру нагрева прессформы устанавливают в термошкафу. Время выдержки tопределяют по формуле 1.3:

t = t_m∙r        (1.3)

где    t –общее время выдержки при прессовании, с;

t_m – время выдержки на 1 мм толщины или радиуса детали, с/мм;

r – наибольшая толщина или радиус прессуемой детали, мм.

1.4.6. Вынуть разогретую прессформу из термошкафа, смазать стеаратом кальция.

1.4.7. Засыпать пресспорошок в прессформу при помощи мерного ковша, собрать прессформу.

1.4.8. Поставить под пресс, дать необходимое давление Р_ман и выдержку t, т.е. отпрессовать деталь.

1.4.8.1. По истечении времени выдержки t вынуть прессформу, разобрать. Проверить качество изделия внешним осмотром.

1.4.9. Заполнить технологическую карту (таблица 1.1).

1.4.10. Закончить составление отчета, сдать его преподавателю, защитить.

Справочные данные

Известно на практике много методов определения видов пластмасс, связанных с физическими, химическими, механическими и другими исследованиями. В лаборатории для быстрого распознавания видов пластмасс используют различное их поведение в растворителях, при горении в пламени, а также по внешним признакам, которые сведены в таблицу 1.1. Свойства и основные признаки газонаполненных пластмасс приведены в приложении 1.1–1.3.

Таблица 1.1 ­ – Карта технологического процесса

Физико-механические свойства и пластичность пластмасс в нагретом состоянии обеспечивают сравнительную легкость получения из них готовых изделий. Технология переработки пластмасс различна в зависимости от характера пластмасса, вязкости композиции, скорости отверждения материала, геометрических размеров изделия и т.д.

Существуют следующие методы переработки пластмасс в изделия: горячее прессование, литье под давлением, вакуумное и пневматическое прессование, штамповка, экструзия (выдавливание), формование без давления с применением отвердителей; различные виды сварки изделий из листов, труб, пленок; обработка резанием.

Основными технологическими параметрами, характеризующими процесс получения изделий из пластмасс, являются температура, давление и время. Нагревание пластмасс осуществляется до таких температур, при которых они приобретают необходимую для формования пластичность.

Давление в процессе формования создается для уплотнения разогретого (расплавленного) материала и придания ему необходимой конфигурации. Продолжительность процесса получения изделия включает в себя время разогрева материала до пластического состояния, время самого процесса формования и время отвердения пластмасс в готовом изделии.

Режимы для прессования различных пластмасс приведены в приложении 1.3.

Содержание отчета

В отчете должны быть цель работы, объяснение экспериментов по определению типа и вида пластмассы; сущность и схема процесса прессования деталей из реактопластов, эскиз детали, формулы и расчеты по определению режима прессования, технологическая карта изготовления детали, заключение о качестве, выводы по работе.

1.7. Контрольные вопросы

1.7.1. Роль русских и советских ученых в развитии науки о синтетических полимерных материалах.

1.7.2. Какие задачи намечены «Основными направлениями экономического и социального развития РФ на 2014–2016 годы и на период до 2020 года» в области производства и применения пластмасс?

1.7.3. Какими достоинствами и недостатками обладают синтетические полимерные материалы?

1.7.4. Как можно определить вид пластмассы по внешним признакам?

1.7.5. Охарактеризуйте основные признаки и свойства термореактивных пластмасс.

1.7.6. Объясните сущность основных способов переработки термореактивных полимеров в изделия.

1.7.7. От каких факторов и как зависит качество получаемых изделий из термореактивных пластмасс.

Приложение 1.1

Свойства и признаки некоторых пластмасс

Приложение 1.2

Дата: 2019-02-02, просмотров: 318.

Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. © 2018 - 2024