Контрольная работа. Расчет режимов резания. Скачать бесплатно

Для  того, чтобы просмотреть полный текст работы с формулами и рисунками, скачайте файл по ссылке внизу страницы

Контрольная работа

Содержание:
1. Опишите сущность, преимущества и практическое применение различных производственных способов закалки стали. 3
2. Факторы, влияющие на температуру в зоне резания. Методы измерения температуры в зоне резания. 6
3. Станки токарной группы. Разновидности, их назначение. 10
4. Задача 13
Список используемой литературы 15

1. Опишите сущность, преимущества и практическое применение различных производственных способов закалки стали.

В зависимости от формы изделия, марки стали и нужного комплекса свойств применяют различные способы закалки. На рис. 1 приведены кривые охлаждения, соответствующие разным способам закалки, нанесенные на диаграмму изотермического превращения аустенита. Закалку в одном охладителе (рис. 1, скорость V3) применяют для деталей простой формы. Нагретую до температуры закалки деталь быстро переносят в охладитель, которым может быть вода, масло и др. Недостаток этого способа закалки в том, что вследствие неравномерного охлаждения по сечению в детали возникают большие термические напряжения.
Прерывистую закалку или закалку в двух средах (рис. 1, скорость V4) используют для деталей более сложной формы. В этом случае нагретую деталь вначале опускают в воду, а затем переносят для окончательного охлаждения в масло (закалка через воду — в масло). Уменьшая скорость охлаждения в области мартенситного превращения, тем самым стремятся уменьшить структурные напряжения. Этот способ часто используют при закалке инструментов из углеродистой стали.

Рис. 1. Кривые охлаждения разных способов закалки
Ступенчатая закалка (рис. 1, скорость V5) по сравнению с предыдущими способами является более совершенной. Нагретую до температуры закалки деталь быстро переносят в охладитель, имеющий температуру на 30-50 °С выше мартенситной точки, и выдерживают в течение времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению изделия. Время изотермической выдержки должно быть меньше времени устойчивости аустенита при этой температуре. После изотермической выдержки (в расплаве солей или металлов) деталь охлаждают с небольшой скоростью, что способствует уменьшению закалочных напряжений. Этот способ применим только для закалки небольших деталей, имеющих диаметр 10-30 мм.
При изотермической закалке (рис. 1, скорость V6) нагретую до закалочных температур деталь быстро переносят в закалочную среду, имеющую температуру несколько выше температуры начала мартенситного превращения (например, 250-300°С для углеродистых сталей), и выдерживают в течение времени, необходимого для полного превращения переохлажденного аустенита. В результате получается структура нижнего бейнита.
При закалке с самоотпуском охлаждение проводят в одном охладителе и прерывают, когда сердцевина изделия имеет еще значительное количество тепла (не совсем охладилась). За счет этого тепла поверхностные слои изделия вновь нагреваются, и таким образом происходит отпуск. Закалку с самоотпуском применяют для местной термической обработки в мелкосерийном производстве, а также при изготовлении зубил, кернов и других инструментов. Поверхностная закалка является одним из способов увеличения твердости поверхностных слоев изделия. Одновременно повышаются сопротивление истиранию, предел выносливости и т. п. Общим для всех способов поверхностной закалки является нагрев поверхностного слоя детали до температуры закалки с последующим быстрым охлаждением. Эти способы различаются методами нагрева изделий. Толщина закаленного слоя при поверхностной закалке определяется глубиной нагрева, прокаливаемость играет второстепенную роль или не имеет значения.
Закалку стали с нагревом ТВЧ (токов высокой частоты) начали применять с 1935 г. Чем больше частота тока, тем тоньше получается закаленный слой. Индукторы изготавливают из медных трубок, внутри которых непрерывно циркулирует вода, благодаря чему они сами не нагреваются. Форма индукторов соответствует внешней форме изделия, при этом необходимо соблюдать постоянное расстояние между индуктором и поверхностью изделия. Каждая установка имеет комплект индукторов. Нагрев детали ТВЧ происходит за 3-5 с. После нагрева в индукторе деталь быстро перемещается в специальное охлаждающее устройство — спрейер, через отверстия которого на нагретую поверхность разбрызгивается закалочная жидкость (иногда нагретые детали сбрасываются в закалочные баки). Высокая скорость нагрева смещает фазовые превращения в область более высоких температур. Кроме того, вследствие непродолжительных выдержек диффузия углерода не успевает произойти и в образовавшемся аустените наблюдается неоднородность его распределения. Чтобы ускорить диффузионные процессы, повышают температуру нагрева. Поэтому температура закалки при нагреве ТВЧ для одной и той же стали должна быть выше, чем при обычном нагреве. При правильном режиме получается мелкоигольчатый или бесструктурный мартенсит, имеющий меньшую хрупкость и повышенную прочность. Твердость повышается на 2-3 единицы по сравнению с обычной закалкой, а также возрастает износостойкость и предел выносливости, который может увеличиваться в 1,5-2 раза. Наиболее целесообразно использовать этот метод для нагрева изделий из углеродистых сталей, содержащих более 0,40 % С. Для легированных сталей нагрев ТВЧ, как правило, редко применяют, так как одно из их преимуществ — глубокая прокаливаемость легированных сталей — при таком методе не используется. Преимущества метода ТВЧ — высокая производительность, отсутствие обезуглероживания и окисления поверхности детали, возможность регулирования и контроля режима термической обработки, а также полной автоматизации всего процесса. Закалку ТВЧ применяют для деталей массового производства (пальцы, валики, шестерни и др.). Нагрев ТВЧ позволяет проводить закалку отдельных участков деталей — шейки коленчатых валов, кулачков распределительных валов, головки рельсов и др.
 
2. Факторы, влияющие на температуру в зоне резания. Методы измерения температуры в зоне резания.
Многочисленные исследования зависимости температуры от различных факторов показывают, что температура в зоне резания зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометрии режущего инструмента и многих других условий. Наибольшее влияние на температуру в зоне резания оказывает скорость резания, в меньшей степени влияет подача, а влияние глубины резания почти не обнаруживается. Из геометрических параметров режущей части инструмента наиболее сильно на температуру резания влияют передний угол, главный угол в плане и радиус закругления при вершине, сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок на вершине режущего лезвия инструмента.
Различными исследованиями предложен ряд аналитических и эмпирических формул для расчета температуры в зоне резания. Аналитические формулы сложны и включают в себя большое число не всегда известных величин. Эмпирические же формулы просты, но справедливы лишь в пределах условий проведения эксперимента. Структура эмпирических формул зависит от числа учтенных факторов, оказывающих какое-либо влияние на величину температуры в зоне резания. Наиболее общими являются формулы вида:
,
где: θ— температура в зоне резания, С0;
t - глубина резания, мм;
s - подача;
v - скорость резания, м/мин;
Сθ - константа, учитывающая условия резания.
xθ, yθ, zθ - показатели степени, показывающие степень влияния каждого элемента режима резания на температуру в зоне резания.
Наиболее часто величина показателей степени для каждого из элементов режима резания находиться в пределах:
xθ=0,1 – 0,2;
yθ=0,2 – 0,25;
zθ=0,4 – 0,6.
Это показывает, что наиболее сильно на температуру в зоне резания влияет скорость резания, слабее влияет подача, а глубина резания не оказывает на нее существенного влияния. Это объясняется тем, что с увеличением глубины резания пропорционально ей увеличивается длина рабочего участка главной режущей кромки, и напряженность процесса резания не изменяется, остается прежней.

Существует несколько методов измерения температуры в зоне резания. Калориметрический метод (рис.2) заключается в том, что стружка собирается в калориметре с водой. Зная количество воды в калориметре, вес стружки и ее теплоемкость, можно определить среднюю температуру стружки по разности температуры воды в калориметре до, и после резания.
,
где: - средняя температура стружки,
— температура смеси воды и стружки в калориметре,
G - вес воды в калориметре,
Gстр - вес стружки в калориметре.


Рис. 2. Схема измерения температуры калоритмическим методом
Температуру поверхности инструмента за пределами зоны его контакта с обрабатываемым изделием или стружкой можно определить с помощью термочувствительных красок, которые изменяют свой цвет при нагревании до определенной температуры.
Метод измерения температуры с помощью термопар является наиболее удобным и более широко применяется в современных исследованиях. Метод измерения естественной термопарой (рис.3) наиболее прост по осуществлению, но для получения абсолютных значений температур требует проведения очень трудоемкой операции градирования термопары «инструмент — обрабатываемый материал».

Рис.3 Схема измерения температуры в зоне резания методом естественной термопары, где 1- обрабатываемая заготовка, 2- резец, 3-изоляция, 4-милливольтметр.
Для наблюдения за изменением температуры контактных слоев стружки при перемещении ее по длине контакта может применяться «бегущая термопара». Суть этого метода заключается в том, что в заготовку заделываются термопары, которые при перерезании их режущим лезвием инструмента образуют слой термопары, скользящий (бегущей) по передней и задней поверхностям. Схема метода представлена на рис. 4.

Рис.4.Схема измерения температуры на передней и задней поверхностях инструмента методом бегущей термопары.
Разновидностью метода естественной термопары является «метод двух резцов» (рис.5), который сводится к резанию одновременно двумя резцами, изготовленными из разных материалов. Этот метод позволяет исключить процесс градирования термопары для каждого вида обрабатываемого материала; термопара градируется один раз, и полученная градуировочная кривая используется для всех обрабатываемых материалов.

Рис. 5. Схема измерения термопары методом «двух резцов»

3. Станки токарной группы. Разновидности, их назначение.

Токарные станки получили самое большое распространение в металлообрабатывающей промышленности по сравнению с другими станками металлорежущей группы. Основным отличительным признаком станков токарной группы является способ образования готовых деталей за счет вращения заготовки и поступательного перемещения режущих инструментов.
Токарные станки делятся на 9 типов. Тип станка определяется следующими цифрами:
1 — одношпиндельные автоматы и полуавтоматы;
2 — многошпиндельные автоматы и полуавтоматы;
3 — револьверные станки;
4 — сверлильно-отрезные;
5 — карусельные;
6 — токарно-винторезные и лобовые;
7 — многорезцовые;
8 — специализированные для фасонных изделий;
9 — разные токарные.
Токарно-винторезные станки служат для выполнения всех видов токарных работ, включая, нарезание резьбы резцами. Они имеют ходовой винт и ходовой валик. Эти станки преимущественно используют в единичном и мелкосерийном производстве. Они используются в инструментальном производстве, в приборостроении, в машиностроении и других областях промышленности
Револьверные станки применяют для обработки деталей в серийном производстве из пруткового материала или штучных заготовок. В зависимости от вида заготовок они делятся на прутковые и патронные. Револьверные станки не имеют задней бабки, а имеют револьверную головку, в которую устанавливают различный режущий инструмент (резцы, сверла, зенкеры, развёртки). Инструмент крепится в резцедержателе поперечного суппорта. Все режущие инструменты устанавливаются заранее при наладке станка, и в процессе обработки их вводят в работу поочередно. После каждого рабочего хода револьверная головка поворачивается, и рабочую позицию занимает новый режущий инструмент.
По конструкции револьверной головки станки делятся на станки с вертикальной, наклонной и горизонтальной осями вращения револьверной головки. Преимуществом токарно-револьверных станков по сравнению с токарно-винторезными является возможность сокращения основного времени в результате применения многорезцовых державок и одновременной обработки детали инструментами, закрепленными в револьверную головку и в резцедержатель.
Лобовые станки имеют ограниченное применение. Они предназначены для обработки коротких заготовок большого диаметра (до 4-5 метров). Лобовые станки используются в единичном производстве и в ремонтных мастерских. В отличие от токарно-винторезных станков у них отсутствует задняя бабка, и планшайба, установленная на шпинделе. Имеет большой диаметр (до 4 м). Лобовые станки используются редко, потому что точность обработки на них невысокая, так как шпиндель изгибается под весом планшайбы и заготовки трудно устанавливать, закреплять, выверять — все это снижает производительность труда.
По компоновке карусельные станки подразделяются на одностоечные и двухстоечные. Двухстоечные станки предназначены для обработки деталей диаметром свыше 2000 мм. На этих станках плоскость планшайбы располагается горизонтально, что значительно облегчает установку и выверку заготовок. Карусельный станок состоит из станины, жестко скрепленной со стойкой, имеющей вертикальные направляющие, по которым движется траверса и боковой суппорт с четырехместным резцедержателем. По траверсе в продольном направлении движется вертикальный суппорт с револьверной головкой. На станине на круговых направляющих расположена планшайба. Коробка скоростей расположена внутри станины. Привод подач осуществляется от коробок подач. Станком управляют с пульта. На станках этого типа можно выполнять почти все известные токарные работы, включая обработку конусных поверхностей.
Токарные станки с ЧПУ, автоматы и полуавтоматы получили широкое распространение в массовом производстве. Автоматами называются такие станки, на которых после их наладки все движения связаны с циклом обработки детали, а также загрузка заготовки и снятие готовой детали выполняются по заданной программе без участия рабочего; на полуавтоматах установку заготовки, снятие готовой детали, пуск станка производит рабочий. Токарные автоматы являются более производительными станками, так как на них весь цикл работы производится автоматически.
Токарные станки с программным управлением используются в серийном производстве. Они позволяют повысить точность обработки, снизить высоту микронеровностей, легко налаживать станок для обработки сложных деталей и переналаживать, если необходимо обрабатывать деталь другой конфигурации.
Специализированные токарные станки предназначены для выполнения определенных работ, например, для нарезания и затылования червячных фрез, а также для обработки коленчатых валов и других операций.

4. Задача
Определите скорость резания и основное вpемя при сверлении сквозного отверстия в стальной заготовке sв глубиной h. Условия обработки: диаметр спирального сверла dсв, подача s; стойкость сверла из быстрорежущей стали Т. Приведите схему обработки с обозначением на ней всех элементов режима резания.
sв = 750 МПа, h = 50 мм, dсв = 25 мм, Т = 25 мин, s = 0,4 мм/об; станок 2Н135;
А) Скорость резания = .
D – диаметр сверла;
Kv – общий поправочный коэффициент, рассчитывается: ;
- коэффициент на обрабатываемый материал: ;
- коэффициент на инструментальный материал: ;
- коэффициент, учитывающий глубину сверления: ;
;
q = 0,4;
y = 0,5;
m = 0,2.
Б) Основное вpемя при сверлении сквозного отверстия: .
- скорость вращения сверла.
- глубина врезания.
Перепробег ≈ 2l1=14мм.

Рис.6. Схема обработки


Список используемой литературы:
1. Подгорков В.В. Ивановский государственный энергетический университет, кафедра "Технологии автоматизированного машиностроения", электронный конспект лекций по теме: «Резание металлов», 87с.
2. http://www.gig-ant.com/machinery/63/1236.htm
3. http://www.interm.su/htm/science/poverchn_termoobr_2.htm

 


Скачать одним архивом (бесплатно):




Использование материалов сайта с целью размещения на сторонних ресурсах ЗАПРЕЩЕНО


Не подходит работа? Нет материала? Не знаешь как сделать? Воспользуйся работой на заказ!

/td