Основные этапы технологии машиностроения.

Конструкция машины как сложная система двух видов связей: свойства материалов и размерных цепей.

Для того чтобы создать качественную машину с наименьшими затратами труда, необходимо, во-первых,вести проектирование машины исходя из ее служебного назначения и обеспечить его выполнение связями свойств материалов и размерными связями, закладываемыми в конструкцию машины. Во-вторых, необходимо связи производственного процесса строить в строгой согласованности с системой связей, содержащихся в конструкции машины.

Создавая машину, человек ставит перед собой следующие две задачи:

- сделать машину качественной и тем самым обеспечить экономию труда в получении производимой с ее помощью продукции;

- затратить меньшее количество труда в процессе создания и обеспечения качества самой машины.

Замысел новой машины возникает при разработке технологического процесса изготовления продукции, в производстве которой возникла потребность. Этот замысел выражается в виде формулировки служебного назначения машины, являющейся исходным документом в проектировании машины. Для изготовления спроектированной машины разрабатывают технологический процесс и на его основе создают производственный процесс, в результате осуществления которого получается машина, нужная для выполнения технологического процесса изготовления продукции и удовлетворения возникшей потребности.

Процесс создания машины от формулировки ее служебного назначения и до получения в готовом виде четко подразделяется на два этапа:

- проектирования, завершается разработкой конструкции машины и представления ее в чертежах;

- изготовление, т.е. реализации конструкции с помощью производственного процесса.  

 Рассматривая производственный процесс изготовления машины как проявление системы связей свойств материалов, размерных, информационных, временных и экономических, технология машиностроения исследует эти связи с целью решения задач обеспечения в процессе производства требуемого качества машины, наименьшей ее себестоимости и повышения производительности труда. Таково современное научное толкование содержания технологии машиностроения и задач, решаемых ею.

Формирование технологических знаний инженеров машиностроителей основано на изучении многих дисциплин к их числу следует отнести изучение свойств материалов и способов их обработки, технологического и производственного оборудования, технологической оснастки, методов и средств измерения, методов построения и организации технологических процессов, управления их ходом, автоматизации и экономики. Широкий круг задач, решаемых при проектировании и осуществлении технологического процесса на основе этих дисциплин, привел к возникновению понятия "системная технология", который включает в себя систему технологических знаний, используемых при построении технологического и производственного процессов изготовления машины.

 

Модуль 2. ПРОИЗВОДСТВО МАШИН.

Деформации РО

 

Рис.6.

Несмотря на то что в РИ уходит сравнительно небольшое количество тепла резания (10-20%) его нагрев все же значителен. Например, рабочая часть проходного резца из быстрорежущей стали Р18 нагревается до 700-800^оС, что для резца средних размеров может привести к его

удлинению на 30-50 мкм. Картина нагрева и охлаждения РИ носит специфический циклический характер (см. рис.6). Здесь «ОПД»-обработка первуй детали, а “ОВД”- обработка второй детали. “Пер.”- перерыв в работе в процес се котрого происходит охлаждение РИ. Естественно, это отразится на точности обработки. Как видно из рис.6, вначале работы РИ сравнительно быстро нагревается и достигает теплового равновесия (стационарный режим) при котором идет процесс обработки. После остановки РИ медленно охлаждается и после начала следующей обработки довольно быстро выходит на тепловое равновесие. Если обработка имеет большую продолжительность во времени тепловые деформации могут вызывать погрешности формы детали. Уменьшить или исключить это влияние можно за счет:

1.- обильным подводом СОТС;

2.- достижением ритмичности в работе (одинаковыми промежутками времени обработки и между обработкой);

3.- малыми промежутками выстоя между обработкой смежных деталей.

Проявление температурного фактора системы СПИД приводит к погрешностям при работе на настроенных станках и при работе по лимбу. В случае же обработка методом пробных ходов и промеров и с использованием систем с обратной связью температурный фактор не влияет на точность размеров, но приводит к погрешностям формы деталей.

При повышении V,S и t температура резания растет, а, следовательно, растет и удлинение резца (Dl). Уменьшение вылета резца с 40 до 20мм приводит к резкому уменьшению его удлинения (с 28 до 18мкм). Удлинение РИ обратно пропорционально площади поперечного сечения стержня (державки) резца. Кроме этого увеличение толщины пластинки ТС тоже снижает Dl, которое прямо пропорционально твердости обрабатываемого материала.

3. Погрешности от тепловых деформаций системы
Источниками тепловыделения в технологической системе являются:
" трение стружки о переднюю поверхность режущего инструмента;
" трение задней поверхности режущего инструмента по обработанной поверхности детали;
" потери на трение в подвижных механизмах станка (подшипниках, зубчатых передачах и т.п.),
" тепловыделение из зоны резания.
Весь расчет чаще всего сводится к определению тепловых деформаций инструмента.
Выделяющееся в зоне резания тепло частично уносится с СОЖ, частично рассеивается в окружающем пространстве лучеиспусканием и конвективным теплообменом, а также передается заготовке и режущему инструменту, а также станку. Это приводит к разогреву станка, заготовки и режущего инструмента и нарушению взаимного положения заготовки и режущей кромки инструмента.
Наибольшее влияние на точность механической обработки оказывают тепловые деформации режущего инструмента и обрабатываемой заготовки; влиянием остальных составляющих, как правило, можно пренебречь.
Тепловые деформации обрабатываемой заготовки(детали) _ТД зависят от количества теплоты, поступающей в заготовку из зоны резания, массы и удельной теплоемкости материала заготовки. Количественно они могут быть определены по известной зависимости.

где α - температурный коэффициент линейного расширения материала заготовки;
d - диаметр обрабатываемой заготовки, мм; - соответственно исходная и текущая (в i-й момент времени) температура детали.
Тепловые деформации инструмента _ТИ, приводят к удлинению державки, а следовательно, к смещению режущих кромок и изменению размеров (уменьшению) обрабатываемых диаметров, т.е. образованию погрешности обработки.
На рисунке показана схема уменьшения диаметра обрабатываемых деталей в партии из-за температурного удлинения резца.
Зависимость тепловых деформаций резцов от времени их работы, иллюстрирует процесс образования погрешности обработки от изменения размеров применяемого инструмента.
Точка А на графике и соответствующее ей время
показывают момент установления теплового равновесия системы.
Участок ОА, изменяющийся по экспоненциальному закону может быть описан зависимостью:

где С - эмпирический коэффициент (С = 4...4,5);
l_p - вылет резца, мм;
F - площадь поперечного сечения тела резца, мм²;
- предел прочности обрабатываемого материала детали, кг /мм²;
v - скорость резания (), м/мин;
t,S - соответственно глубина резания и подача;
- время работы резца (до точки А), мин.
Тепловое равновесие (при котором прекращается удлинение резцов) наступает примерно через 12...24 минут непрерывной работы, а общее тепловое равновесие всей технологической системы наступает примерно через 2-3 часа работы.
Практически же в условиях производства неизбежны перерывы в работе, поэтому с учетом перерывов (станок и инструмент успевают охладиться):

где - соответственно продолжительность машинного времени и времени перерывов, мин.
Для снижения влияния тепловых деформаций инструмента и обрабатываемой детали на точность механической обработки применяют: различные смазочно-охлаждающие жидкости.
Погрешности обработки, вызванные тепловыми деформациями могут достигать 30...40% от суммарной погрешности обработки.
При обработке среднеуглеродистых сталей диаметром до 50 мм, их температурные деформации могут достигать 20-25 мкм.

 

Тепловые деформации заготовки. Характерным распределением потока тепла резания, например, при точении является следующее: стружка-60-80%; РИ- 10-14%; заготовка- 3-9%; внешняя среда-1%. При сверлении характер другой: стружка- 28%; сверло- 15%; заготовка- 50-55%; окружающая среда- 3%.

Таким образом, заготовки в процессе нагреваются значительно. Их деформация (погрешность) зависят от размеров и массы, коэффициентов линейного расширения.

Мелкие заготовки очень быстро достигают температурного равновесия. Заготовки большой массы в процессе обработки могут вообще не выйти на стационарный режим и тогда температурный фактор проявляется в большей степени (особенно при черновых режимах). Из этого следует, что чистовую обработку не следует проводить вслед за черновой (обоснование принципа поэтапности ТП).

Нагрев заготовки может приводить как к изменению линейных размеров, так и к изменению формы и взаимного расположения поверхностей. Например, при обработке длинных нежестких планок (Рис.4), тонкостенных цилиндров (рис.5) и т.д. Нагрев заготовки может приводить как к изменению линейных размеров, так и к изменению формы и взаимного расположения поверхностей. Например, при обработке длинных нежестких планок (Рис.4), тонкостенных цилиндров (рис.5) и т.д.

 

Рис.4.

Рис.5.

 

Способ регулировки

Требуемая точность исходного (замыкающего) размера достигается преднамеренным изменением (регулированием) величины одного из заранее выбранных составляющих размеров, называемого компенсирующим. Роль компенсатора обычно выполняет специальное звено в виде прокладки, регулируемого упора, клина и т. д. При этом по всем остальным размерам цепи детали обрабатывают по расширенным допускам, экономически приемлемым для данных производственных условий.

Номинальный размер компенсирующего звена А_k определяют из уравнения:

.                                                            (1.15)

Значения А_k берут со знаком (+), когда он является увеличивающим размером, и со знаком (-) – в противоположном случае.

Детали, путем изменения положения которых достигается требуемая точность замыкающего размера, называются подвижными компенсаторами.

В качестве неподвижных компенсаторов используются: прокладки, кольца, шайбы, втулки, фланцы и т. д. Для использования неподвижных компенсаторов необходимо определить число их групп.

Поскольку допуски на размеры всех звеньев увеличивают, то допуск замыкающего звена определяется

и количество групп неподвижных компенсаторов

.                                          (1.16)

Толщина каждой сменной прокладки S должна быть меньше допуска исходного размера t < TA_D. В противном случае после установки прокладки может быть получен исходный размер, превышающий по величине наибольший допустимый размер.

Количество неподвижных компенсаторов в каждой группе размеров делается одинаковым, если о характере возможной кривой рассеяния размеров компенсирующего звена ничего не известно.

В тех случаях, когда известен характер кривой распределения размеров, количество неподвижных компенсаторов в каждой группе размеров берется пропорциональным, соответствующим площадям, ограниченным кривой рассеяния и двумя вертикалями, ограничивающими размеры смежных ступеней.

 

Способ пригонки

Сущность метода пригонки заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена достигается дополнительной обработкой при сборке деталей по одному из заранее намеченных составляющих размеров цепи. Здесь детали по всем размерам, входящим в цепь, изготовляют с допусками, экономически приемлемыми для данных условий производства.

 Для того чтобы пригонка всегда осуществлялась за счет предварительно выбранного размера, называемого технологическим компенсатором, необходимо по этому размеру оставлять припуск на пригонку, достаточный для компенсации величины превышения исходного размера и, вместе с тем, наименьший для сокращения объема пригоночных работ. Значения dА_к (d – величина компенсации) определяют:

,                                  (1.17)

где Т¢А_D – поле рассеяния исходного размера получающегося при расширенных допусках составляющих размеров (без учета отклонений компенсирующего звена);

Т¢А_i – принятые расширенные технологически выполнимые допуски составляющих звеньев.

Пример: Несовпадение осей (рис.1.5) передней и задней бабок токарного станка 0,05 мм на всей длине станины. практически изготовить невозможно, поэтому применяют способ пригонки. Собирают заднюю бабку, измеряют точно А_D, причем умышленно делают размер увеличенным за счет размера А₃, а затем по результатам измерений снимают лишний слой металла со звена А₃.

т.е. допуск на размеры А₁ и А₂ должны быть по 0,0075 мм, что практически получить невозможно. Поэтому назначаем допуск Т¢А₂ = 0,03 мм; Т¢А₁  = 0,015 мм.

Т¢А_D= 0,03 + 0,015 = 0,045 мм;

.

Рис.1.5. Пример размерной сборочной цепи

Таким образом шпонку можно изготовить (размер А₁) увеличенным на 0,03 мм.

Существенным недостатком метода пригонки является:

1) величину снимаемого припуска, как правило, можно установить только после предварительной сборки деталей цепи;

2) требуются трудоемкие пригоночные работы, выполняемые высококвалифицированными рабочими;

3) увеличивается трудоемкость и цикл сборки;

4) возникают трудности при замене быстроизнашивающихся деталей;

5) применяют, когда другие методы непригодны.

 

Модуль 6. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ.

База – это поверхность заготовки или сборочной единицы, с помощью которой ее ориентируют при установке для обработки на станке.

Базирование – это придаваемое заготовке (сборочной единице) положение, определяемое базами, относительно выбранной системы координат (ГОСТ 21495-76).

Известно, что всякое твердое тело имеет в пространстве 6 степеней свободы относительно выбранной системы координат: поступательные движения по координатным осям и вращательные движения около каждой из них. Для обеспечения неподвижности заготовки в выбранной системе координат на нее необходимо наложить 6 двусторонних геометрических связей, для создания которых нужен комплект баз. Если заготовка должна иметь определенное количество степеней свободы, то соответствующее число связей снимается. Например, при обточке вала на станке его необходимо закрепить и в то же время обеспечивать вращение. Следовательно, при базировании вал будет лишен только 5 степеней свободы, а шестая степень свободы – вращение вокруг собственной оси – у него остается.

Базой может служить поверхность, сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащие заготовке (рис. 1).

Для придания в частности призматической заготовке соответствующего положения в выбранной системе координат x, y, z следует использовать комплект баз I, II, III, образующих систему координат x', y', z' (рис.2).

Связь заготовки с избранной системой координат символизирует опорная точка. Для лишения 6 степеней свободы заготовке требуется 6 неподвижных опорных точек, расположенных в трех перпендикулярных плоскостях (см. рис. 2).

Требование: точность базирования заготовки зависит от выбранной схемы базирования, т.е. схемы расположения опорных точек на базах заготовки. Опорные точки на схеме базирования изображают условными знаками (рис.3) и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек, как показано для призматической заготовки (рис. 4).

а

б

в

г

Рис. 1. Элементы заготовок, используемые в качестве баз:

а – база-поверхность; б – база-сочетание; в – база-ось; г – база-точка

Рис. 2. Комплект баз I, II, III и опорные точки 1,2,3,4,5,6 с двусторонними связями призматической заготовки: 1', 2', 3', 4', 5', 6' – проекции опорных точек на координатные плоскости

 

а...................................................... б

Рис. 3. Условное обозначение опорных точек:

а – для боковых поверхностей - профиль; б – для поверхностей в плане (два варианта)

Технологические базы, о которых непосредственно идет речь в данной работе, используются для определения положения заготовки в процессе изготовления или ремонта, они бывают основные и вспомогательные. Основная технологическая база – это база, которая совпадает с конструкторской или измерительной. Например, при обработке шатунных шеек коленвала за технологическую базу принимают поверхность коренных шеек, которая является конструкторской.

Рис. 4. Пример расположения опорных точек на призматической заготовке
в проекциях с комплектом баз I, II, III

Вспомогательная технологическая база – специально созданная поверхность у заготовки для базирования при обработке, которая не участвует в выполнении служебного назначения изготовленной детали заготовки (центровочные отверстия у коленвала, например).

В связи с тем, что базирование связано с частичным или полным лишением степеней свободы заготовки в выбранной системе координат, установлена следующая разновидность баз: установочная, направляющая, двойная направляющая, опорная, двойная опорная. Приведенные примеры выбора комплектов баз с опорными точками для заготовок на рис. 4, 5, 6 позволяют сделать следующее заключение:

Установочная база – база 1 лишает заготовку трех степеней свободы: перемещения вдоль оси Z и поворота вокруг осей X иY за счет опорных точек 1, 2, 3.

Направляющая база – база II лишает заготовку двух степеней свободы: перемещения вдоль оси Y и поворота вокруг оси Z за счет опорных точек 4, 5.

Опорная база – база III лишает заготовку одной степени свободы: перемещения вдоль оси X за счет опорной точки 6.

Двойная направляющая база - база IV (поверхность цилиндра с опорными точками 1, 2, 3, 4) лишает заготовку четырех степеней свободы: перемещения вдоль осей X и Zи поворота вокруг них.

Двойная опорная база – база V лишает заготовку двух степеней свободы: перемещений вдоль двух осей X и Z (рис.5).

При базировании возможны явные и скрытые базы. Явные базы – это реальные поверхности, разметочные риски, точки пересечения рисок у заготовок. Скрытые базы – воображаемые плоскости, оси, точки у заготовок.

Выбор баз при механической обработке заготовки следует проводить с учетом трех основных принципов базирования: совмещение конструкторской, технологической и измерительной баз, постоянство технологических баз, последовательность баз. Только при этом достигается наивысшая точность обработки с минимальной погрешностью базирования и закрепления.

 

 

Рис. 5. Пример расположения опорных точек на цилиндрической заготовке с комплектом баз IV, III, III' (опорная база III' лишает заготовку возможности вращения вокруг оси У)

 

Рис. 6. Пример расположения опорных точек на дисковой заготовке с комплектом баз I, V, III'

На первой установке технологической операции за технологическую базу принимается необработанная поверхность заготовки, так называемая черновая база, которая должна иметь разовое использование. За черновую базу лучше принять поверхности, расположенные параллельно, перпендикулярно или концентрично технологической базе.

На последующих стадиях обработки за базу принимают обработанные поверхности заготовки.

За технологическую установочную базу принимается по возможности большая по длине и меньшая по ширине поверхность заготовки, при необходимости допускается искусственное увеличение базовых поверхностей в виде приливов, надставок.

На схемах установов, обрабатываемых заготовок, применяемых на операционных эскизах, в отличие от теоретических схем базирования для упрощения используют обозначения опор и зажимов, сокращая до минимума изображения опорных точек. Например, при базировании заготовки по плоской поверхности в качестве установочной базы достаточно указать один символ (проекцию) для опорных точек (рис.7).

а.................................................................................. б

Рис. 7. Схемы базирования заготовки по установочной базе – поверхность I: а) теоретическая схема базирования по поверхности I с опорными точками 1, 2, 3; б) схема базирования по поверхности I на операционном эскизе.

Способы установки деталей.

Правило шести точек.

1 Установка детали непосредственно на столе станка (или в универсальной ПР).

2 Установка деталей на столе станка по разметке.

3 Установка деталей в специальном приспособлении.

Правило шести точек заключается в том, что каждое тело (деталь) должна базироваться на шести неподвижных точках при этом тело лишается всех 6-ти степеней свободы.

Выбор баз.

При проектировании ТП и обеспечения заданной точности имеет место выбор баз, обработку заготовок начинают с задания технологической базы. В начале за технологию приходиться брать или принимать черновую базу, т.е необработанные поверхности заготовки. Эти поверхности могут быть не обрабатываемые, либо обрабатываемые, в дальнейшем выбранная черновая база должна обеспечить равномерное снятие, припуска при последующей обработке поверхности. При построении маршрутной обработки следует соблюдать принцип постоянства баз.

Принцип совмещения и постоянства баз совпадают в тех случаях, когда выдерживаемые размеры проставлены от одной достаточно устойчивой измерительной базой. Если измерительные базы переменны, и не имеют больших размеров, то первый принцип не осуществляется.

 

 

МОДУЛЬ 7.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.

Методы настройки станков Способ настройки станков с помощью установов и эталонов нашел на производстве широкое применение. Время, затрачиваемое на настройку этим способом, меньше времени настройки по данным о размерах пробной обработки. В этом заключается преимущество рассматриваемого способа.

При этом способе рабочие положения режущего инструмента определяют, доводя их образующие режущие кромки до касания с поверхностями установов или щупов, находящихся на поверхностях установов.

Эталон, по которому настраивают станок, имеет форму детали. Обычно его закаливают и шлифуют. При настройке эталон устанавливают на станок вместо обрабатываемой детали (фиг. 30), а суппорты с резцедержателями доводят до положений, занимаемых ими в момент, когда заканчивается обработка детали. При таком положении суппортов инструменты закрепляют в резцедержателях после того, как образующие режущие кромки их доведены до соприкосновения с соответствующими поверхностями эталона. Процесс настройки заканчивается закреплением инструмента и последующим отводом суппортов в исходные положения.

Фиг. 30. Настройка станка по эталону.

В процессе установки инструментов по установам и эталонам сила резания отсутствует и не деформирует систему деталь — станок — инструмент. Настройка, осуществляющаяся при этом условии, получила название статической. При обработке сила резания деформирует систему, изменяя относительное положение инструментов и детали. Поэтому размеры эталонов должны быть подобраны таким образом, чтобы после отжатий, возникающих под действием силы резания, настроечные размеры были равными или близкими к оптимальным их значениям.

В литературе иногда рекомендуют принимать размеры эталонов равными средним арифметическим от максимальных и минимальных размеров, определяющих величину допуска на обработку. Однако величина отжатия зависит от режимов резания, жесткости системы, состояния станка, которые могут изменяться в широких пределах, и от других причин. Поэтому такое мнение для подавляющего большинства случаев настройки по эталонам следует считать ошибочным.

Размеры эталонов можно определить, пользуясь или специальной методикой расчета, или опытными данными о фактических размерах деталей, обработанных после настройки. Последний способ определения размеров эталонов обладает рядом преимуществ и является более приемлемым.

Методы наладки станков. Наладка станка – это подготовка его вместе с технологической оснасткой к изготовлению продукции (детали) с заданной производительностью с соответствием установленного технологического процесса для обеспечения заданной шероховатости поверхности и заданной точности размеров. Комплекс работ по наладке представляет собой настройку определенных режимов резания, установку зажимных приспособлений, режущего и вспомогательных инструментов и иных вспомогательных операций. После наладки рекомендуется обработать пару заготовок. Если после обработки размеры не соответствуют требованиям чертежа, то производят подналадку инструмента для получения требуемого размера или производят регулировку приспособления.

Подналадка станка – осуществляется в процессе эксплуатации станка, когда происходит переход на обработку другой такой же заготовки или изменение наладочного размера во время обработки. При подналадке производится дополнительная регулировка оборудования или оснастки в процессе работы для восстановления технических параметров, достигнутых при первичной наладке. Необходимостью подналадки является износ режущего инструмента, упругие и тепловые деформации механизмов станка. При переходе на обработку другой заготовки необходимо изменить режимы резания, сменить или отрегулировать приспособления, заменить или наладить режущий инструмент. По завершению подналадки станок должен обеспечить заданные функции с требуемым качеством изделия, а так же высокой производительностью изготовления заданного изделия.

Бесподналадочная смена режущего инструмента – служит для уменьшения износа режущего инструмента и ее сущность заключается в установке режущего инструмента при смене или переустановки которого не требуется дальнейшая корректировка для получения заданных размеров. К таким резцам можно отнести механические резцы со сменными пластинами.

Метод наладки по пробному проходу – данный метод применяют к каждой новой детали: обрабатывают небольшой участок поверхности заготовки, после чего измеряют полученный размер и делают корректировку глубины резания, для этого используют лимбы станка, индикаторные упоры. После получения необходимого размера обрабатывается вся поверхность. К достоинствам данного метода можно отнести простоту и независимость от способов базирования. Недостатками является потеря рабочего времени.

Метод наладки по пробным деталям – это предварительный расчет настроечного размера и последующая проверка при измерении обработанных на станке от 3 до 5 пробных деталей. Наладка станка считается правильной, если среднее арифметическое из размеров пробных деталей попадает в поле допуска. Преимущество метода является, наличие информации о действиях рабочего, необходимых для получения заданных параметров. Недостатками данного метода является потеря времени для расчета настроечного размера, изготовление пробных деталей и расчет среднего арифметического из размеров пробных деталей.

Метод наладки по первой готовой детали, эталону или шаблону – заключается в установке на неработающем станке инструмента до касания с деталью (эталоном или шаблоном). При наладке используют годную деталь изготовленную ранее. По конструктивным формам эталон имитирует обрабатываемую заготовку при ее базировании в приспособлении. Данный метод не имеет недостатков.

Токарю следует помнить, что прежде чем производить наладку станка, необходимо проверить его исправность. Перед началом работы токарь долен проверить перемещение салазок суппорта как вручную, так и в автоматическом режиме. Патрон должен быть надежно закреплен (резьбовой патрон дополнительно фиксируется хомутом). После данных операций необходимо проверить станок на холостом ходу.

Режимы резания

Основными элементами режима резания являются: скорость резания V, подача S и глубина резания t. Элементы режима резания рассмотрим на примере токарной обработки.

 

Рис.2. Элементы режима резания и геометрия срезаемого слоя

Скорость резания V – это расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания имеет размерность м/мин или м/сек.

При точении скорость резания равна:

м/мин

где D заг – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм; n – частота вращения заготовки в минуту.

Подачей S называют путь точки режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении движения подачи за один оборот или один ход заготовки или инструмента.

Подача в зависимости от технологического метода обработки имеет размерность:

мм/об – для точения и сверления;

мм/об, мм/мин, мм/зуб – для фрезерования;

мм/дв.ход – для шлифования и строгания.

По направлению движения различают подачи: продольную S пр, поперечную S п, вертикальную S в, наклонную S н, круговую S кр, тангенциальную S т и др.

Глубиной резания t называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно последней. Глубину резания относят к одному рабочему ходу инструмента относительно обрабатываемой поверхности. Глубина резания имеет размерность мм. При точении цилиндрической поверхности глубина резания определяется по формуле:

где d –диаметр обработанной цилиндрической поверхности заготовки, мм.

Глубина резания всегда перпендикулярна направлению движения подачи. При подрезании торца глубиной резания является величина срезаемого слоя измеренная перпендикулярно к обработанному торцу. При прорезании и отрезании глубина резания равна ширине канавки, образуемой резцом.

Глубина резания и подача являются технологическими величинами, которыми оперируют в производственных условиях (при нормировании). Для теоретических исследований имеют значение геометрические величины срезаемого слоя: ширина, толщина и площадь срезаемого слоя.

Шириной срезаемого сло я «b» называется расстояние в мм между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания.

,

где - главный угол в плане.

Толщиной срезаемого слоя «a» называется расстояние в мм между двумя последовательными положениями поверхности резания за один оборот обрабатываемой детали, измеренное перпендикулярно к ширине срезаемого слоя

.

Площадь срезаемого слоя «f» равна

, мм2.

Эта площадь сечения срезаемого слоя называется номинальной. Действительная площадь срезаемого слоя будет меньше номинальной за счет гребешков, оставляемых резцом на обработанной поверхности. Высота и форма остающихся гребешков влияет на шероховатость обработанной поверхности.

 

МОДУЛЬ 8. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ЗАГОТОВОК.

 

Под воздействием различных технологических методов обработки образуется поверхностный слой, состояние которого определяет качество поверхности.
Качество поверхностного слоя деталей определяется совокупностью характеристик шероховатости, волнистости, физико-механических свойств, микроструктуры металла и остаточных напряжений.

Шероховатость поверхности и критерии ее оценки
Шероховатостью поверхности (микрогеометрией) называют совокупность неровностей с относительно малыми шагами на базовой длине, образующих ее рельеф.

Причины образования шероховатости
Шероховатость после механической обработки - это след режущего инструмента (металлического или абразивного), искаженный пластической и упругой деформацией, а также вибрацией системы СПИД (рис. 1).

Рис. 1. Схема образования неровностей на поверхности, обработанной лезвийным инструментом
а - образование закономерного (регулярного) поперечного профиля поверхности;
б - искажение профиля пластической деформацией при отделении стружки;
1,2 - соответственно закономерный и искаженный профили поверхности; 3 - резец; S - шаг неровностей – подача.

Шероховатость после немеханических методов обработки - есть результат неодинакового съема металла с поверхности (электрохимическая, электроэрозионная и др. обработка), а также копирования неровностей (микроотклонений) поверхности штампов, вальцев, литейных форм при получении заготовок и т.п.

Различают шероховатость: продольную, измеряемую в направлении вектора скорости резания и поперечную, измеряемую в направлении подачи.
В большинстве случаев шероховатость поперечная больше продольной.

Анизотропия кристаллов

В пространственном объёме кристаллической решетки атомы рас­положены с различной плотностью и поэтому многие свойства кристаллов в различных направлениях различны. Такое свойство материи называется анизотропией.