Министерство науки и образования Российской Федерации

Поволжский Государственный Технологический Университет

Контрольная работа

по дисциплине

«Процессы и операции формообразования»

Вариант 2

Йошкар-Ола

2018г.

Исходные данные

1. Указать условия образования и существования нароста на режущем инструменте. Объяснить его физическую сущность. Охарактеризовать влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала, элементов режима резания и геометрических элементов лезвия резца на величину и устойчивость нароста. В каких случаях и почему наростообразование можно считать явлением положительным, а в каких отрицательным? будет ли образовываться нарос г при заданных условиях обработки?

2. Охарактеризовать силы, возникающие при обтачивании металлов. Подсчитать величину осевой составляющей силы резания при заданных условиях обработки (табл. 18.1). Построить графики зависимостей осевой составляю щей силы резания от элементов режима резания (V, s, t) при геометрических элементах лезвия резца и обрабатываемом материале, соответствующих заданным. Объяснить эти зависимости.

3. Развертывание. Части и поверхности развертки, геометрические элементы её лезвия. Элементы резания и срезаемого слоя. Силы резания, крутящий момент и мощность при развертывании. Износ и стойкость разверток. Основное время при развертывании. Для заданных условий обработки (табл. 18.2) выбрать инструмент и по нормативам рассчитать режим резания и основное время.

Руководствуясь номером студенческого билета 110603221, выписываю из таблицы все значения первой строки.

Таблица 18.1

Оттачивание деталей

Последняя цифра шифра	Оттачиваемая деталь-вал			Лезвие инструмента								Режим резания
	Марка стали		HB	Материал	Геометрические элементы							V мм/мин		S мм/об	t мм
										r, мм
1	60	720	240	Т15К6	20	8	45	15	0	1,0	150		0,4		2,0

Таблица 18.2

Обработка отверстий на сверлильных станках

Последняя цифра шифра	Заготовка-плита					Диаметр отверстия, мм		Длина отверстия, мм	Шероховатость Rz	Инструмент
	материал	марка		HB	Высота плиты	До обработки	После обработки
сверление
1	сталь	60	720	-	35	-	14	35	40	-«-
зенкерование
1	сталь	60	720	-	30	14	14,8	30	20	-«-
развертываение
1	сталь	60	720	-	30	39,75	40,0	30	2,5	Развертка машинная

Таблица 18.3

Периферийное или торцовое фрезерование плоскостей на горизонтальных или вертикальных фрезерных станках

Последняя цифра шифра	Заготовка-плита							Припуск, мм	Шероховатость Rz
	материал	марка		HB	Размеры
					Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм
1	сталь	60	720	-	350	50	90	2,0	40

---

Таблица 18.4

Протягивание отверстий на протяжных станках

Последняя цифра шифра	Заготовка				Размер отверстия			Припуск на диаметр
	материал	марка		HB		Длина, мм	Диаметр, мм
1	сталь	60	720	-		60	30	0,5

1. Указать условия образования и существования нароста на режущем инструменте. Объяснить его физическую сущность. Охарактеризовать влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала, элементов режима резания и геометрических элементов лезвия резца на величину и устойчивость нароста. В каких случаях и почему наростообразование можно считать явлением положительным, а в каких отрицательным? Будет ли образовываться нарост при заданных условиях обработки?

На передней поверхности инструмента образуется застойная зона заторможенного металла. В определенных условиях заторможенный слой металла перестает двигаться по передней поверхности. На него насаждаются следующие слои и образуется клинообразная относительно неподвижная зона обрабатываемого материала, расположенная между стружкой, передней поверхностью и поверхностью резания. Это явление называется наростообразованием, а заторможенный слой – наростом.

Нарост возникает в результате трения стружки о переднюю по-верхность, это заторможеннй слой металла на передней поверхности в результате больших давлений и высоких температур. Металл нароста сильно уплотнен, твердость его в 2,5 – 3,5 раза выше твердости ис-ходного металла. Он способен осуществлять резание, являясь как бы частью передней поверхности. Нарост характеризуется углом Yф и высотой hн.

Условиями образования и существования нароста являются:

1)Обрабатываемы материал должен обладать способностью упрочняться при пластической деформации.

2)Температура в зоне резания должна быть ниже той температуры, при которой происходит разупрочнение материала, нароста.

3)Должна образовываться сливная стружка. При образовании стружек скалывения, нарост не удерживается на передней поверхности вследствие прерывистого процесса резания

4)Коэффициент трения в зоне контакта обрабатываемого материла с передней поверхностью должен быть больше единицы.

Влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала, элементов режима резания и геометрических элементов лезвия резца на величину и устойчивость нароста следующие:

Наибольшая величина нароста достигается при резании пластичных металлов с образованием сливной стружки и инструментами изготовленными из углеродистой и быстрорежущей стали.

Скорость резания

Для углеродистых сталей

1 Зона – нарост не образуется

2 Зона – нарост возрастает с увеличением скорости

3 Зона – нарост уменьшается с увеличением скорости

4 Зона – нарост стабилизируется

---

Чистовые операции при обработке металлов склонных к наростообразованию, должны проводится при скоростях резания либо меньших V1, либо больших V3. При скоростях резания меньше V1 работают инструменты: протяжки, развертки, метчики, плашки. Чистовая обработка твердосплавным инструментом проводится в 4 зоне, со скоростью резания больше V3.

Физико-механические свойства обрабатываемого материала.

Толщина срезаемого слоя

Увеличение толщины срезаемого слоя сдвигает правую зону низких скоростей резания увеличивает максимальную высоту нароста.

Передний угол

Высота нароста уменьшается с увеличением переднего угла инструмента. Если передний угол 40-45⁰, то при любых условиях обработки нарост не образуется.

Наростообразование будет считаться положительным:

При наличии нароста меняется передняя поверхность инструмента, что приводит к увеличению переднего угла, следовательно у уменьшению силы резания. Вследствие высокой твердости нарост удаляет центр давления стружки от режущей кромки инструмента, на передней поверхности, нарост улучшает теплоотвод от режущего инструмента.

Наростообразование будет считаться отрицательным в следующем случае:

Нарост увеличивает шероховатость обработанной поверхности, периодически срываясь с инструмента и внедряясь в обработанную поверхность. Частицы нароста, внедрившиеся в обработанную поверхность, вызывают повышенный износ другой детали в соединении и всей пары трения. Ввиду изменения переднего угла изменяется величина силы резания, а это приводит к вибрациям станка и инструмента, что ухудшает качество обработанной поверхности. Нарост является положительным явлением при черновых операциях и отрицательным при чистовых.

Определим будет ли образовываться нарост при заданных условиях резания:

Последняя цифра шифра	Оттачиваемая деталь-вал			Лезвие инструмента								Режим резания
	Марка стали		HB	Материал	Геометрические элементы							V мм/мин		S мм/об	t мм
										r, мм
1	60	720	240	Т15К6	20	8	45	15	0	1,0	150		0,4		2,0

Марка: 60

Класс: Сталь конструкционная углеродистая качественная.

Судя по тому что скорость резания V=150 мм/мин соответствует четвертой зоне – стабилизация нароста. Нарост образовываться не будет. [1, стр. 47]

2. Охарактеризовать силы, возникающие при обтачивании металлов. Подсчитать величину осевой составляющей силы резания при заданных условиях обработки (табл. 18.1). Построить графики зависимостей осевой составляю щей силы резания от элементов режима резания (V, s, t) при геометрических элементах лезвия резца и обрабатываемом материале, соответствующих заданным. Объяснить эти зависимости.

Охарактеризовать силы, возникающие при обтачивании металлов.

---

Силы при обработке материалов резанием определяются экспериментально при помощи динамометров, с помощью которых равнодействующую силу резания R раскладывают по трем координатным осям (z, x, y).

[2]

где - главная составляющая силы резания, определяющая мощность

и крутящий момент при резании. Данная сила необходима для расчета привода главного движения;

- радиальная составляющая силы резания, отжимающая резец от заготовки, оказывает влияние на точность и шероховатость обработанной поверхности;

- осевая составляющая силы резания; необходима для расчета привода подачи станка.

Подсчитать величину осевой составляющей силы резания P_x при заданных условиях обработки (табл. 18.1).

Последняя цифра шифра	Оттачиваемая деталь-вал			Лезвие инструмента								Режим резания
	Марка стали		HB	Материал	Геометрические элементы							V мм/мин		S мм/об	t мм
										r, мм
1	60	720	240	Т15К6	20	8	45	15	0	1,0	150		0,4		2,0

При точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении тангенциальную составляющую, H, рассчитывают по формуле:

Сp; xp; yp; np - эмпирические коэффициент и показатели степени

Для определения сил P_y и Px существуют аналогичные эмпирические формулы. Однако для упрощения и ускорения расчётов величины радиальной Py и тангенциальной Px сил резания рекомендуется принимать по следующим соотношениям

P_x=(0,1...0,25) · P_z,

P_y=(0,25...0,5) · P_z

Значения коэффициента C_p и показателей степени в формулах силы

резания при точении для резца Т15К6 и детали-вал с :

Материал рабочей части резца

Вид обработки

Коэффициент и показатели степени в формулах для составляющих

тангенциальной PZ

радиальной PY

осевой PX

CV

x

y

n

CV

x

y

n

CV

x

y

n

Твердый сплав

Наружное продольное и поперечное точение и растачивание

300

1,0

0,75

–0,15

243

0,9

0,6

339

1,0

0,5

–0,4

- Поправочный коэффициент, представляет собой произведение ряда коэффициентов ( ), учитывающих фактические условия резания.

Поправочный коэффициент для конструкционной, углеродистой и легированной сталь, МПа

где

Коэффициенты указанны в таблицы ниже.

Параметры		Материал режущей части инструмента	Поправочные коэффициенты
Углы	Величина		Обозначение	Величина коэффициента для составляющих
				осевой
Главный угол в плане	45	Твердый сплав	Kφp	1
Передний угол	20	Твердый сплав	Kγp	1,0
Угол наклона главного лезвия	0	Твердый сплав	Kλp	1,0
Радиус при вершине r, мм	1,0	Быстрорежущая сталь	Krp	1,0

---

Подставим значения:

Построить графики зависимостей осевой составляю щей силы резания от элементов режима резания (V, s, t) при геометрических элементах лезвия резца и обрабатываемом материале, соответствующих заданным. Объяснить эти зависимости.

Для начала заполним три таблицы значений P_x при различных скоростях, при различной подаче, при различной глубине резания:

Для различных скоростей (V):

V мм/мин	75	100	125	150	175	200	225
, H	1559	1494	1444	1406	1373	1346	1322
, H	273	261	253	246	240	236	231

Для различной подачи (S):

S мм/об	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0.7
, Н	497	835	1113	1406	1662	1905	2138
, H	87	146	195	246	291	333	374

Для различной глубины резания (t):

t мм	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5
, Н	351	702	1054	1406	1757	2108	2460
, H	61	123	184	246	307	369	431

График P_z=f(V)

График P_z=f(s)

График P_z=f(t)

3. Развертывание. Части и поверхности развертки, геометрические элементы её лезвия. Элементы резания и срезаемого слоя. Силы резания, крутящий момент и мощность при развертывании. Износ и стойкость разверток. Основное время при развертывании. Для заданных условий обработки (табл. 18.2) выбрать инструмент и по нормативам рассчитать режим резания и основное время.

Развертывание. Части и поверхности развертки, геометрические элементы её лезвия. Элементы резания и срезаемого слоя. Силы резания, крутящий момент и мощность при развертывании. Износ и стойкость разверток. Основное время при развертывании.

Развертывание, которое является достаточно распространенной технологической операцией, выполняют в тех случаях, когда предварительно подготовленное отверстие в металлическом изделии необходимо довести до соответствия требуемым параметрам. К таким параметрам, в частности, относятся форма и размеры отверстия, шероховатость формирующей его поверхности.

Развертка состоит из следующих частей: рабочей части, шейки (является следующим элементом между рабочей частью и хвостовиком) и хвостовика (служит для закрепления развертки в патроне или шпинделе станка).

Геометрические элементы её лезвия:

Элементы резания и срезаемого слоя

Силы резания, крутящий момент и мощность при развертывании.

Силу, действующую на главное лезвие зуба зенкера, можно разложить так же, как и при сверлении, на составляющие силы . Тангенциальные силы создают крутящий момент , преодолеваемый механизмом главного движения станка. Силы действующие вдоль оси зенкера, создают осевую силу . Радиальные силы при четном числе зубьев взаимно уравновешиваются.

Величины крутящего момента, осевой силы и эффективной мощности могут быть определены по формулам [3]:

---

Смотрите также файлы

• Инфракрасная спектроскопия и ее возможности в исследовании материалов и покрытий.docx

• МИМиП тест 1 шпоры.docx

• Шпора итог.docx

• МСиС лаба.docx

• ОТМ 1 лаба.docx