Файл: Методические указания к выполнению практической работы 1 по дисциплине наукоемкие технологии в машиностроении для студентов очной,очнозаочной и заочной форм обучения, обучающихся по направлению.pdf

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ №1 ПО ДИСЦИПЛИНЕ НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ для студентов очной,очно-заочной и заочной форм обучения, обучающихся по направлению
15.04.04
– Автоматизация технологических процессов и производств квалификация – магистр) Разработал
к.т.н., доц, Степошина СВ. Брянск 2017 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Брянский государственный технический университет

Практическая работа №1. Технологическое обеспечение качества поверхности деталей методами лезвийной обработки Под шероховатостью поверхности понимают совокупность неровностей высотой около 10
-2
– 10 3
мкм с шагом меньшим, чем базовая длина, используемая для ее измерения. Шероховатость поверхности измеряется с помощью профилометров. Действие прибора основано на ощупывании неровностей исследуемой поверхности алмазным щупом. Рис. 1. Профилограмма шероховатости поверхности По ГОСТ 2789-73 шероховатость (рис. 1) характеризуют следующие параметры
1. Среднее арифметическое отклонение профиля, мкм,



N
1
i у, где l – базовая длина yi – текущая величина ординаты профиля шероховатости N – число рассматриваемых координат профиля шероховатости.
2. Высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм,
5
h h
R
5 1
i
5 1
i i
z
1
i














, где hi – высота го наибольшего выступа профиля
1
i h – глубина й наибольшей впадины профиля.
3. Наибольшая высота профиля R
max
, мкм.
4. Средний шаг неровностей профиля, мм,



N
1
i mi m
n
S
S
, где Smi – значение го шага неровностей по средней линии в пределах базовой длины.
5. Средний шаг местных выступов профиля, мм,

b=S
r
h=Rz



N
1
i i
N
S
S
, где Si – значение г шага по вершинам местных выступов.
6. Относительная опорная длина профиля, %,
l
l
pi n
1
i pi
η
η
tp




, где 
p
– опорная длина профиля на уровне р. Параметры шероховатости при лезвийной обработке связаны эмпирическими зависимостями
Rz = (3…5)Ra,
Rmax = 1,2Rz.
1. В е гг.ХХ в. научные представления шероховатости поверхности базировался на приближенной зависимости Чебышева r
8
b h


, или r
8
S
Rz
2


,
(1) где b – ширина хорды S – подача наоборот или зуб, в мм r – радиус окружности при вершине резца или зуба, в мм. Рис. 1. Схема исходного теоретического представления формирования шероховатости при точении h- высота дуги окружности, которая определяется по зависимости
4
S
r r
h
2 2



,
4
S
r r
Rz
2 2




,
Rz rRz
2 4
S
,
Rz rRz
2
r
4
S
r
,
Rz r
4
S
r
2 2
2 2
2 2
2 принимаем Rz
2
≈0 ввиду малой величины, тогда r
8
S
Rz
2


2. Км гг. представление уточняется с учетом углов в плане φ и φ1. Рис. Геометрически получаем
1
tg tg
1
tg tg
)
rh
8
S
(
)
2 1
180
cos(
1
(
r
Rz
,
1
tg tg
1
tg tg
)
rh
8
S
(
x
,
rh
8
S
)
1
tg
1
tg
1
(
x
,
rh
8 1
tg x
tg x
S
,
1
tg x
b
,
b x
1
tg
,
tg x
a
,
a x
tg
,
rh
8
L
,
r
8
L
h
,
b
L
a
S
)),
2 1
180
cos(
1
(
r h
,
x h
Rz
2























































(2)

3. В е гг. ведутся работы по моделированию шероховатости на примере модели эллиптического параболоида го порядка, описывающего шероховатость в пространстве. Рис Уравнение параболоида
2 2
)
b z
(
)
a При сечении параболоида плоскостью, параллельной XOZ, получим эллипс, который описывается системой уравнений








Rz h
,
b z
a x
h
2 2
2 Разделим левую и правую часть уравнения (1) на h, получим
100
tm
2
Sm поп поп,
100
tm
2
Sm b


, где tm- относительная опорная длина профиля
%
100
l l
tm б. Далее при расчете шероховатости стали учитывать упругие и пластические составляющие
4
h
3
h
2
h
1
h
Rz




, где h
1
– составляющая профиля шероховатости, обусловленная геометрией и кинематикой перемещения рабочей части инструмента h
2
– составляющая профиля шероховатости, обусловленная колебаниями инструмента относительно обрабатываемой поверхности h
3
– составляющая профиля шероховатости, обусловленная пластическими деформациями в зоне контакта инструмента и заготовки h
4
– составляющая профиля

шероховатости, обусловленная шероховатостью рабочих поверхностей инструмента. Составляющая профиля шероховатости h
2
при лезвийной обработке определяется амплитудой колебаний вершины инструмента относительно обрабатываемой поверхности при его прохождении по выступу или впадине исходной шероховатости обрабатываемой поверхности спид
2
j
Py h 
,
(4) ри j
jзза ст j
спид j



, где Py- радиальная составляющая силы резания jспид – жесткость технологической системы. Основные колебания происходят от заготовки, т.к. она самый нежесткий элемент ТС.
3
l
48EI
jзза спид j


4
d
05 0
I 
- момент инерции вала, Е 5
МПа. p
n y
x p
K
V
S
t
C
10
Py 
(СТМ)
1
V
S
t
243 10
Py
3 0
6 0
9 Пластическая составляющая шероховатости геометрически находится из схемы Рис.
)
1
tg
1
tg
1
(
3
h
1
tg
3
h tg h3
сдв b








,
)
1
tg
1
tg
1
(
сдв b
3
h




(5) т сдв сдв
1
(
5 0
сдв b
2 2







, где где τ
сдв
– прочность обрабатываемого материала на сдвиг (т
т – предел текучести обрабатываемого материала
 – радиус вспомогательной режущей кромки (мкм.

Задание 1. Рассчитать параметр шероховатости Rz для наружного продольного точения по теоретическим зависимостям с учетом геометрической, упругой и пластической составляющей. Таблица 1. Исходные данные для расчета Rz Вариант Материал заготовки и марка
в

МПА или НВ, кгс/(мм)
2
Подача S, мм/об Скорость резания V, м/мин Углы в плане,
φ и φ1 Радиус при вершине резца r, мм
1. Сталь
38ХС в =700 0,1 100
φ=45° и
φ1=45°
0,8 2.
Сталь Г в 0,3 120
φ=60° и
φ1=30°
1 3. Сталь 45 в 0,25 80
φ=0° и φ1=10°
1,2 4.
Сталь Г в 0,125 100
φ=45° и
φ1=45°
0,8 5.
Сталь Х в 0,1 120
φ=60° и
φ1=30°
1 6.
45ХНМА в 0,3 80
φ=0° и φ1=10°
1,2 7. Сталь 45 в 0,25 100
φ=45° и
φ1=45°
0,8 8.
Сталь Г в =700 0,125 120
φ=60° и
φ1=30°
1 9. Сталь
38ХС
НВ=197 0,1 80
φ=0° и φ1=10°
1,2 10. Сталь
38ХС в 0,25 130
φ=45° и
φ1=45°
0,8 Последовательность решения
1. Выбрать исходные данные (вариант соответствует номеру по порядку в списке группы.
2. Рассчитать составляющие шероховатости по зависимостям (2), (4), (5). Составляющую профиля шероховатости h
4
, обусловленную шероховатостью рабочих поверхностей инструмента принять равной нулю.
3. Рассчитать Rz по зависимости (3).
4. Оформить отчет, который должен содержать титульный лист, исходные данные, последовательность расчета, ответ.