Файл: Шпаргалки к Госам 2008.doc

Вследствии колебания размеров деталей при изготовлении значения зазоров и натягов при сборке деталей так же будут колебаться. Действительным зазором или действительным натягом называются соответственно зазор или натяг, определенные разностью действительных размеров отверстия и вала. В соединениях где необходим зазор, действительный зазор должен находится между двумя предельными значениями, называемыми набольшим и наименьшим зазорами, которые определяются исходя из служебного назначения соединения. То же и для натяга. Предельные зазоры или натяги чертежами непосредственно не устанавливаются. Для того чтобы обеспечить независимое изготовление деталей соединения, а на сборке получить зазоры или натяги в требуемых пределах без дополнительной пригонки или регулировки детали, конструктор должен назначить посадку в виде определенного сочетания полей допусков отверстия и вала.

В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала различают посадки трех типов: с зазором, натягом и переходные.

Посадкой с зазором называется посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении. Посадка с натягом – посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении. Переходная посадка – посадка, при которой возможно получение как зазора так и натяга. Характеризуется наибольшими значения ми натяга и зазора.

Для любой посадки - допуск посадки есть сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение.

12. Типы посадок; посадки в системе отверстия и системе вала.

Для получения посадок системой устанавливаются наборы полей допусков отверстий и валов, различающихся величиной и расположением относительно нулевой линии. Одно из двух предельных отклонений, используемое для определения расположения поля допуска относительно нулевой линии, называется основным отклонением. Как правило, основным является ближайшее к нулевой линии предельное отклонение.

Посадки устанавливают сочетанием полей допусков отверстия и вала. Для унификации деталей и инструмента наиболее рациональным является такой способ образования посадок, когда одна деталь в различных посадках имеет постоянное расположения поля допуска, а требуемый характер посадки обеспечивается подбором расположения поля допуска другой детали соединения. Деталь, имеющая в посадках постоянное расположение поля допуска, является как бы основанием системы посадок и носит название – основное отверстие или основной вал. В системе допусков и посадок основным отверстием называется отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю, а основным валом – вал, верхнее отклонение которого равно нулю.

По виду основной детали различают посадки в системе отверстия и системе вала. Посадки в системе отверстия – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием. Посадки в системе вала – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом. В некоторых случаях целесообразно применение посадок, образованных таким сочетанием полей допусков отверстия и вала, когда ни одна деталь не является основной. Такие посадки называются внесистемными.

Теория резания

13. Показатели качества обработанной поверхности, их зависимость от условий резания. Контроль качества.

Поверхностный слой детали после механической обработки пластически деформирован. Поэтому физическое состояние поверхностного слоя после механической обработки в основном характеризуется деформационными изменениями в нем, следствием которых и является его деформационное упрочнение. Деформационное упрочнение по­верхностного слоя зависит от режимов реза­ния, геометрии режущего инструмента, его из­носа и других условий обработки. По мере увеличения (до определенных пределов) скорости резания глубина наклепа возрастает. При высоких скоростях возникает явление разупрочнения, которое уменьшает глубину наклепа. При обработке деталей из легированных и высоко­прочных сталей, имеющих низкие пластиче­ские свойства, остаточные напряжения сжатия образуются при скоростях резания 400— 600 м/мин. При обработке деталей из кон­струкционных сталей 20 и 45 остаточные на­пряжения сжатия возникают при скоростях резания 500 — 800 м/мин и отрицательных передних углах. При увеличении подачи возра­стают глубина наклепа и остаточные напряже­ния. Глубина резания не оказывает существен­ного влияния на глубину наклепа.

Применение инструментов с отрицательны­ми передними углами от 15 до 45° способ­ствует образованию в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия. При увеличе­нии заднего угла в пределах 3—15° глубина наклепа уменьшается. При уменьшении глав­ного угла в плане от 90 до 45° глубина накле­па снижается. Применение тщательно доведен­ного инструмента способствует уменьшению глубины наклепа. Увеличение радиуса скругления режущей кромки способствует возраста­нию глубины наклепа и остаточных напряже­ний.

С повышением твердости обрабатываемого материала уменьшается объем, подвергаемый пластической деформации. Чем мягче сталь, тем глубже распространяется пластическая де­формация. Остаточные напряжения возра­стают при увеличении сопротивления дефор­мации при повышении твердости.

Большую роль в обеспечении физических свойств поверхности играют методы пластиче­ского деформирования (накатывания ролика­ми и шариками, вибрационного накатывания и т. д.).

14. Инструментальные материалы, их выбор и сравнение между собой.

В инструментальном производстве применяют следующие основные материалы.

1. Инструментальные стали (быстрорежущие ГОСТ 19265-73, легированные ГОСТ 5950-73 углеродистые ГОСТ 1435—74) и дисперсионно-твердеющие сплавы.

2. Твердые спеченные сплавы (ГОСТ 3882--74).

3. Минералокерамика.

4. Алмазы природные и искусственные.

5. Синтетические режущие материалы (композит 01 или эльбор-Р, композит 02 или болбор, композит 0,5, композит 10 или гексанит-Р).

На выбор материала влияют тип инструмента, его назначение, размеры и условия рабты; технология изготовления инструмента.

К инструментальным сталям предъявляют определенные требования, из которых основное значение имеют: режущая способность, красностойкость (теплостойкость), износостойкость в холодном состоянии, механические свойства, обрабатываемость в холодном и горячем состоянии.

Обрабатываемость зависит в основном от химического состава, твердости механических свойств (прочности, вязкости, пластичности), микроструктуры и размеров зерна, теплопроводности. На обрабатываемость резанием в первую очередь влияют твердость и механическая прочность материала, от которых в основном зависит скорость резания.

Заготовки из быстрорежущей стали поставляют в отожженном состоянии. Твердость сталей умеренной теплостойкости в состоянии поставки НВ 207 - 255, твердость сталей повышенной теплостойкости НВ 269 - 293. При этом допустимая глубина обезуглероженного слоя 0,5 мм плюс 1% диаметра заготовки. Контроль обезуглероженности производят в соответствии с ГОСТом. Структура поставляемой стали в отожженном состоянии представляет собой мелкозернистый (сорбитообразный) перлит с избыточными карбидами. Завышенная твердость может быть снижена отжигом. Быстрорежущую сталь проверяют на макроструктуру, карбидную неоднородность, обезуглероженность, теплостойкость, трещинообразование. Карбидная неоднородность характеризуется местным скоплением карбидов в структуре, что резко снижает качество и механические свойства быстрорежущей стали. Инструмент, изготовленный из стали с повышенной карбидной неоднородностью, склонен к трещинообразованпю при термической обработке, выкрашиванию и поломке в процессе эксплуатации.

Структуру быстрорежущей стали с мелкими равномерно распределенными карбидами можно получить лишь при многократной перековке или прокатке стали. Карбидная неоднородность уменьшается с увеличением числа проколок и уменьшением размеров сечения заготовки. Обрабатываемость материала необходимо рассматривать и в отношении таких факторов, как качество обрабатываемой поверхности при резьбонарезании, затыловании, зубообразовании в том случае, если эти операции являются окончательными. Не меньшее значите имеет обрабатываемость и для шлифовальных операций, в oсобенности таких, которые связаны с формированием профилирующих элементов инструмента.

При выборе марки стали для режущих инструментов необходимо принимать во внимание также и обрабатываемость в горячем состоянии, то есть при ковке, штамповке, сварке, профильном прокате и завивке. Не меньшую роль играют также и условия термической обработки, например в отношении широты интервала закалочной температуры, количества остаточного аустенита после отпуска, деформации при термической обработке, чувствительности к перегреву и обезугрежованию др.

Правильный выбор сортамента и марки инструментальной стали в состоянии поставки для изготовления заготовок режущего инструмента имеет большое значение, так как обеспечивает, во-первых, значительное сокращение отходов производства, что приводит к экономии дефицитного инструментального материала, и, во-вторых, целесообразное использование имеющегося в наличии оборудования, влияющего на снижение продолжительности производственного цикла. В конечном итоге, это повышает производительность труда и снижает себестоимость режущего инструмента.

Перспективными являются заготовки, полученные из специальных профилей и биметаллических прутков, а также заготовки, полученные методом порошковой металлургии. Заготовки для корпусов сборных инструментов из конструкционной стали изготовляют из горячекатаного проката, а при отсутствии соответствующего размера - из поковки. В серийном производстве применяют штампованные заготовки корпусов сборных фрез в подкладных или стационарных штампах в зависимости от величины серии выпуска.

Маловольфрамовые и безвольфрамовые инструментальные материалы. Острый дефицит вольфрама как в нашей стране, так и за рубежом, обусловил необходимость создания новых маловольфрамовых и безвольфрамовых инструментальных материалов. Быстрорежущие стали составляют наибольший удельный вес среди инструментальных материалов, применяемых при изготовлении режущего инструмента. В настоящее время основной быстрорежущей сталью при производстве режущего инструмента является сталь Р6М5.

В нашей стране разработаны и применяются маловольфрамовые быстрорежущие стали Р2М5 и А11Р3М3Ф3, предназначенные для замены в определенных условиях обработки стали Р6М5.

Для расширения области замены вольфрамосодержащнх сталей, a также повышения производительности обработки, маловольфрамовые стали легируют дополнительными .элементами, такими, как кобальт, ванадий и др. В нашей стране разработаны и применяются специальные стали, которые позволяют расширить область замены Р6М5, а также в ряде случаев повысить скорость резания. Однако эти стали обладают худшей технологичностью (например, хуже шлифуются и куются), поэтому их более рационально применяют для инструментов простой конфигурации. Рекомендуется при их шлифовании и заточке применять эльборовые шлифовальные круги.

Заготовки фасонного монолитного инструмента из твердого сплава. В промышленности находит все большее применение монолитный твердосплавный инструмент (сверла, фрезы, зенкеры, развертки, метчики и др.). Для изготовления инструмента применяют заготовки, полученные методом спекания, и пластифицированные. Заготовки в виде стержней (для сверл, концевых фрез, метчиков и др.) или дисков (для фрез и др.) изготовляют по методам спекания. Заготовки такого типа обрабатывают только шлифованием алмазными кругами. Обработка кругами из карбида кремния не рекомендуется. Так как сложный инструмент шлифовать трудно, для его изготовления применяют заготовки, кото­рым до спекания придают требуемую форму механической обработкой.

Заготовки из сверхтвердых материалов и минералокерамики. В качестве инструментальных сверхтвердых материалов применяют синтетические поликристаллы алмаза (СПА), синтетические поликристаллы нитрида бора (СПНБ) и композиты. Поликристаллы изготавливают преимущественно двумя способами синтезом исходных материалов и спеканием порошков. СПА марок АСБ5, АСБ6 получают прямым синтезом из графита (состав: алмаз, графит, металл-катализатор, его карбиды и окислы). Поликристаллы АСБ5 имеют форму шара диаметром 5 - 6,5 мм, а АСБ6 имеют форму цилиндра диаметром 5 - 6,5 мм. Поликристаллы алмаза марки СВС получают спеканием алмазных порошков. СПА рекомендуется применять для резцов при обработке твердых сплавов, цветных металлов и их сплавов, титановых сплавов, керамики, стеклопластики.

15. Тепловые явления при резании и их влияние на качество обработки.

Источники тепла

1. Площадь контакта стружки на передней поверхности. Qпс – уходит в стружку

Qпи – уходит в инструмент

2. Площадь контакта заготовки с задней поверхностью.

Qзи – в инструмент

Qзз – уходит в заготовку

L0 условная площадь сдвига  тепло Qдс возникает в результате выполнения работы силами внутреннего трения Qдз. Это всё тепло деформации в зоне стружко образования. Уравнение теплового баланса :

Q = Qп + Qз + Qд + Qдисп

Q =Qс + Qи + Qз + Qокр– диспергирование или измельчение

Qс + Qи + Qз + Qокр 

Q = Qпс + Qдс

Q = Qпи + Qзи

Q = Qдз + Qзз

В зависимости от условий резания соотношения Qс, Qи, Qз, Qокр меняются.

Тепло Qп, Qз, Qд зависит от свойств обрабатываемого материала, степени износа инструмента элементов режима резания и наличия СОЖ.

С увеличением скорости резания доля Qс резко увеличивается.

С увеличением  резания силы трения уменьшаются.

При сверх высоких скоростях на контактных поверхностях образуется жидкая прослойка обрабатываемой детали которая способствует удельной силе резания получения более высокого качества обработки, износу инструмента.

Знание закономерностей распределения Q, тепловых полей, нужно как для повышения раб.способности инструмента так и качество поверхностей

Высокие температуры в зоне резания вызывают тепловые расширения режущей части инструмента, заготовки и частей станка  потеря точности обработки.

Температура резания – физическая величина результат (производная ) теплообразования и теплоотвода из зоны резания. tрез увеличивается если кол-во тепловыделений преобладает над теплоотводом.

При const условиях резания произойдет стабилизация tрез т.е. уравнение тепловыделения и теплоотвода. Средняя tв зоне резания при этом будет иметь конкретное значение - tрез

Qкр = 250-700 С для инструментальных сталей.

При более высоких tрез они теряют твёрдость  резанье не возможно.

ВК,ТТК,ТК tрез = 8001200 С

Металокерамика 11001300 С

Современные СТМ до 1500 С

Эльбор до 1600 С.

16. Зависимость температуры резания от условий резания. Уравнение теплового баланса.

Инструмент:

Размеры и его массивность способствуют лучшему теплоотводу и резанию. Инструментальный материал влияет на t через физико-механические св-ва теплопроводность и теплоёмкость, снижению t способствует меньший коэффициент трения, чем твёрже инструмент и меньше степень родства материала инструмента и заготовки тем меньше трение, тепловыделение и tрез.