|
Реферат: Анализ и экономическая оценка механообработки (Технология)
Министерство образования и науки Украины
Восточноукраинский национальный университет
им.Даля
РЕФЕРАТ
на тему: «Анализ и экономическая оценка механообработки»
Выполнил: студент группы УП-
211 Зарубин Е.А.
Проверил: Хаустова А.В.
Луганск 2002г.
План
1. Что включает в себя обработка материалов давлением
2. Процесс прокатки, сортамент прокатной продукции
3. Основные технологические показатели прокатного производства
4. Метод волочения
5. Понятие свободной ковки
6. Литьё песчано-глинистой формы
7. Литьё под давлением
8. Центробежное литье
9. Литье по выплавляемым моделям
10. Литье в оболочковые формы
11. Метод объёмной штамповки
1. Что включает в себя обработка материалов давлением.
Обработка металлов давлением основана на использовании пластических
свойств металлов. Пластичностью называют способность металла изменять форму
под действием приложенных сил (деформироваться) без разрушения. При
обработке давлением изменяется не только форма исходного металла (слитка
или заготовки), но его структура и механические свойства.
Механические свойства литого металла после обработки его давлением
повышаются в 1—2 раза и более. Сравнительные данные механических свойств
литого и обработанного давлением металла приведены в табл. 1.
Повышение механических свойств металла при обработке давлением
позволяет увеличивать нагрузки на конструкции, изготовленные из него, что
также способствует сокращению расхода металла. Однако обработкой металла
давлением не всегда можно получить изделия с заданными структурой,
свойствами, формой и чистотой поверхности. Поэтому заготовки или детали,
полученные обработкой давлением, в зависимости от предъявляемых к ним
требований дополнительно подвергают термической обработке и обработке
резанием.В настоящее время обработка металлов давлением является одним из
важнейших и наиболее прогрессивных методов обработки металлов. Получение
деталей ковкой или объемной штамповкой приближает заготовку к размерам
чертежа; при этом оставляют минимальные припуски на последующую
механическую обработку.
Основными видами обработки металлов давлением являются: прокатка,
волочение, ковка и объемная штамповка. Удельный вес кованых и штампованных
деталей и заготовок в машиностроении составляет примерно 50—60%, а иногда
выше. Например, использованные в тракторах штампованные детали составляют
~70% от общего веса всех деталей, а в автомобиле — 80% и т. д.
2.Процесс прокатки, сортамент прокатной продукции.
Прокатка металла имеет огромное значение в развитии промышленности.
Более 75%'всей выплавленной стали подвергается прокатке.
Прокатывают также большое количество цветного металла и различных
сплавов.
Прокатку производят на прокатных станах. Она представляет собой
процесс обжатия и вытяжки металла
заготовки. Существуют три основных способа прокатки — продольная, косая и
поперечная. Наибольшее применение получил способ продольной прокатки. Этим
способом производят примерно 90% всего проката, в том числе профильный и
листовой прокат. При продольной прокатке заготовка движется в
направлении, перпендикулярном осям валков. Косую и поперечную прокатку
применяют для изготовления изделий, имеющих форму тел вращения: косую — для
прокатки бесшовных труб, поперечную — для прокатки заготовок с периодически
изменяющимся по длине профилем.
При продольной прокатке в результате обжатия уменьшается толщина
заготовки при одновременном увеличении длины и ширины. Вытяжка определяется
отношением полученной длины к первоначальной длине заготовки и обозначается
[pic]
где / —длина заготовки после пропускания через валки; /о — первоначальная
длина заготовки; F0— площадь поперечного сечения исходной заготовки; F —
площадь поперечного сечения, полученная после пропускания заготовки через
валки.
Продольная прокатка осуществляется гладкими и калибровочными
валками (рис. 3), изготовленными из чугуна или стали. Калибровочные валки
имеют ручьи определенного профиля. Ручьями называют профили выреза на
боковой поверхности валка. Совокупность ручьев двух валков называют
калибром.
3. Основные технологические показатели прокатного производства
Прокатные станы по виду выпускаемой продукции делят на обжимные
(слябинг и блюминг), сортовые, универсальные, проволочные, листовые,
трубные и другие.
Прокатные станы бывают двухвалковые (дуо-станы), трехвалковые (трио-
станы), четырехвалковые (двойные дуо-станы) и многовалковые. Д у ос таны в
каждой рабочей клети имеют по два валка. Такие станы подразделяют на
нереверсивные и реверсивные. Нереверсивные станы имеют постоянное
направление вращения валков, и прокатка производится в одну сторону. При
прокатке верхний валок используется для обратной подачи заготовки.
На реверсивных станах производят прокатку заготовок, сортового
проката, листов и ленты. На реверсивных станах направление вращения валков
изменяется и прокатку ведут в разные стороны. Реверсивными дуо-станами
являются, например, блюминги и слябинги с валками диаметром 800—1400 мм.
По виду выпускаемой продукции блюминги и слябинги относят к обжимным
станам. На блюминге стальные слитки весом 5—15 т прокатывают в блюмы —
квадратные заготовки сечением от 200 х200 до 400 х400 мм. На слябинге
слитки прокатывают в слябы — листовые заготовки толщиной 75—300 мм и длиной
до 5000 мм.
На трио-станах прокатку ведут в одну сторону между нижним и средним
валками, а в другую — между средним и верхним. На таких станах прокатывают
блюмы, рельсы, балки и сортовой металл. Для прокатки листов толщиной до 3
мм применяют трио-станы с плавающим средним валком, который вращается
вследствие трения валка и прокатываемой заготовки. Плавающий валок может
перемещаться вверх или вниз, т. е. в процессе пропуска заготовки он
прижимается к нижнему или верхнему приводному валку.
В двойных дуостанах валки вращаются попарно в противоположном
направлении. Прокатка на этих станах ведется в обе стороны. Особенностью их
является возможность независимой настройки каждой пары валков. Это
позволяет получать продукцию более точных размеров, чем на трио-станах.
Недостатками их являются громоздкость и сложность конструкции. На таких
станах прокатывают средние и мелкие профили.
Многовалковые станы, к которым относят квартостаны, имеют два
рабочих валка, остальные валки являются опорными. На многовалковых станах
производят горячую и холодную прокатки листа, полос и лент. На шести-,
двенадцати и двадцати валковых станках производят только холодную прокатку
тонкого листа и ленты. Кроме изложенных выше станов, имеются еще и
универсальные станы, которые, кроме горизонтальных валков, имеют и
вертикальные валки. На таких станах прокатывают двухтавровые балки высотой
300—800 мм и широкие листовые полосы.
Проволочные полунепрерывные и непрерывные станы применяют для проката
проволоки диаметром 5—9 мм. Проволоку меньшего диаметра получают путем
волочения.
Листовые станы делят на толстолистовые и тонколистовые. Листы толщиной
свыше 4 мм (толстые) прокатывают из слябов на трио-станах и на реверсивных
дуо-станах. Тонкие горячекатаные листы получают из легких слябов на дуо-
станах, имеющих до трех клетей, а также на непрерывных листопрокатных
станах производительностью 750—800 тыс. т металла в год.
4. Метод волочения.
Процесс волочения — это протягивание прокатной или прессованной
заготовки через отверстия, размеры которых меньше сечения заготовки (рис.
4).
Волочению подвергают сталь, цветные металлы и их сплавы. При
волочении, так же как и при прокатке, площадь поперечного сечения
обрабатываемой заготовки уменьшается при неизменном объеме, а длина
заготовки увеличивается.
Волочение применяют для изготовления тонкой проволоки, тонкостенных
труб, фасонных профилей заготовок для различных деталей, изготовляемых
обработкой резанием: шпонок, задвижек, ползунков, шлицевых валиков и т. п.
Волочение применяют и для калибровки, т. е. для придания точных размеров и
чистой поверхности горячекатаному металлу (сортовому и трубам).
Волочение производят на волочильных станах. Основным рабочим
инструментом в волочильном стане являются матрица (фильер) и тянущее
устройство. Через фильер при помощи тянущего устройства протягивают
заготовку. Фильер изготовляют из инструментальной стали или из твердых
сплавов, а для получения проволоки диаметром менее 0,25 мм — из алмаза.Для
уменьшения износа матрицы при волочении и получения более гладкой
поверхности металла применяют смазку.
Волочильные станы подразделяют на станы с прямолинейным движением
(цепные, реечные и винтовые) и станы барабанные. На станах с
прямолинейным движением производят волочение прутков и труб.
Полученная на них продукция не сматывается в бунты, а остается в прутках.
Эти станы бывают однопрутковые и многопрутковые. На однопрутковых станах
производят волочение одного пункта, а на многопрутковых – нескольких
прутков. На рис. 5 приведен волочинный трёхпрутковый стан.
На станах барабанного типа производят волочение проволоки или труб
малого диаметра и одновременно наматывание их в бунты.
5. Понятие свободной ковки.
Свободную ковку заготовок разделяют на ручную и машинную. Ручную ковку
производят на наковальне, при этом по поковке удары наносят кувалдой.
Машинную ковку осуществляют на ковочных молотах и ковочных прессах.
Исходным материалом для ковки заготовок служат слитки и разнообразный
прокат в нагретом состоянии.
При свободной ковке производят следующие основные операции: осадку,
вытяжку, прошивку, закручивание, рубку, чистку и сварку.
Осадку производят для увеличения площади поперечного сечения исходной
заготовки за счет уменьшения ее длины при приложении сил вдоль оси
заготовки.
При осадке, во избежание образования продольного изгиба, длина заготовки
должна быть не более чем в два с половиной раза толщины. Большая длина
заготовки по отношению к ее толщине приводит к непременному изгибу формы
паковки. Изогнутая форма заготовки требует правки, что приводит к снижению
производительности ковки.
Осадка, производимая на части заготовки, называется высадкой.
Осадку применяют для получения поковок с малой высотой и большим
поперечным сечением (диски, зубчатые колеса, 'фланцы и др.). Ее используют
также как предварительную операцию перед прошивкой при изготовлении
пустотелых заготовок в виде колец барабанов и т. д.
Вытяжку производят для увеличения длины заготовки за счет уменьшения ее
толщины. Процесс вытяжки осуществляют последовательными нажатиями
(отжатием) с подачей заготовки и поворотом
вокруг оси.
Разновидностями операции вытяжки являются: расплющивание— для увеличения
ширины за счет уменьшения высоты заготовки; расщиванием получают поковки
плоской формы в виде пластин; вытяжка с оправкой — для увеличения длины за
счет уменьшения толщины стенок пустотелой поковки; раздача на оправке — для
увеличений у внутреннего и наружного диаметров пустотелых поковок (колец
барабанов, обечаек и т. п.). Иногда при ковке две последние операции
совмещают для получения заготовки требуемой формы с необходимыми размерами.
Прошивку производят для получения в заготовке отверстий или углублений.
Закручивание — поворот одной части заготовки относительно другой на
заданный угол вокруг ее оси. Закручивание применяют для получения поковок
типа коленчатых валов с коленами, расположенными в различных плоскостях,
спиральных сверл и т. п.
Рубку применяют для отделения одной части от другой. Рубку ведут из
большой по размерам заготовки на несколько заготовок меньших размеров или
удаляют излишки металла, отрубая от концов поковки.
При гибке изменяется направление главной оси заготовки. Гибкой получают
скобы, крюки, кронштейны и другие поковки. Сварку используют для соединения
нескольких заготовок из низкоуглеродистой стали с содержанием углерода до
0,25%.
6. Литьё песчано-глинистой формы.
В литейном производстве примерно 95% вcex отлиaок изготовляют в разовых
формах. Разовая форма служит только один раз и разрушается при извлечении
из нее отливки.
Модель по внешнему виду соответствует форме отливки. По модели
изготовляют литейные формы из формовочных смесей. В стержневых ящиках
изготовляют стержни из стержневых смесей. Стержни при постановке их в форму
образуют внутри отливки полости, отверстия, выемки и выступы.
Модели и стержневые ящики изготовляют по чертежу отливки. Размеры
модели и стержневого ящика по сравнению с размерами отливки увеличивают на
величину усадки металла и на величину припуска на механическуюjjобработку.
[pic]
Металл, залитый в форму, при затвердевании и охлаждении уменьшает
свой объем, вследствие чего происходит усадка. Величина усадки выражается в
процентах. Для серого чугуна усадка составляет примерно 1%, для ковкого —
1,0 — 1,5%, для стали — 1,5 — 2,2%, для медных сплавов — 0,8 — 1,6% и для
алюминиевых сплавов от 0,3 — 12%.
Величину припуска на механическую обработку принимают в зависимости
от размеров отливки, состава сплава, из которого она изготовлена, от
сложности ее конфигурации, положения в форме и от характера производства
(индивидуальное, серийное или массовое). Модели и стержневые ящики
делают цельными и разъемными, состоящими из двух и более частей, в
зависимости от сложности конфигурации отливки. Для легкости извлечения
модели из форм вертикальным стенкам модели придают конусность — так
называемые формовочные уклоны. Уклоны в деревянных моделях делают от l до
3', в металлических моделях — от 0,5.
На моделях изготовляют стержневые знаки. Знаками называют
выступающие части модели, образующие углубления в форме для установки
стержней при ее сборке.
Для индивидуального и мелкосерийного производств отливок модели и
стержневые ящики изготовляют из дерева, а для массового производства — из
металла и
пластических масс.
Для изготовления металлических моделей применяют чугун, алюминиевые
сплавы, бронзу, латунь и сталь. Наибольшее применение получили алюминиево-
кремниевые и алюминиево-медные сплавы, имеющие малый удельный вес, легко
поддающиеся механической обработке и устойчивые в эксплуатации. 0 п о
к и. Приготовление форм из формовочных смесей производится набивкой земли в
специальные жесткие рамки, называемые опоками. Опоки изготовляются
(отливаются) из стали, чугуна и алюминиевых сплавов.
Для изготовления форм и стержней применяют формовочные и стержневые
смеси, состоящие из различных формовочных материалов—песка, глины,
связующих и противопригарных добавок.
Формовочный песок состоит из зерен кварца SiOs различной величины. Пески
в основном используются с содержанием SiO2 более 90%, Формовочные глины
состоят из одного или нескольких глинистых минералов и примеси других
минералов. Согласно ГОСТ 3226—57, формовочные глины в зависимости от
минерального состава разделяют на два вида: формовочную обыкновенную,
содержащую каолинит, гидрослюдистые минералы, и формовочную бентонитовую,
содержащую монтмориллонит, бейделлит и ферримонтмориллонит. Формовочные
материалы и смеси, как правило, должны обладать прочностью,
газопроницаемостью, огнеупорностью и другими свойствами.
7. Литьё под давлением
Процесс литья под давлением состоит в том, что расплавленный металл
вводят в металлическую форму под давлением поршня или сжатого воздуха. С
увеличением давления повышается и жидкотекучесть металла, заливаемого в
форму. Детали, получаемые литьем под давлением, имеют чистую поверхность и
точные размеры в пределах
±0,03—0,08 мм, поэтому почти полностью исключается их механическая
обработка или она сводится в основном к доводке размеров деталей шлифовкой.
При этом Детали можно получить в готовом виде с резьбой, отверстиями и
весьма тонкими приливами и выступами.
Металл в деталях получает мелкозернистую структуру и большую плотность
вследствие быстрого охлаждения в металлической форме. Прочность деталей,
получаемых этим методом, выше, чем отлитых в земельные формы. Этим способом
отливают мелкие тонкостенные детали из алюминиевых, магниевых и медных
сплавов. В последнее время литьем под давлением получают детали из стали.
Для литья под давлением применяют машины поршневого действия с горячей и
холодной замерами, машины компрессорного действия с неподвижной и
подвижной камерами сжатия (рис. 6). Машины поршневого действия с горячей
камерой сжатия (рис. 6, а) применяют) для отливки деталей из сплавов,
имеющих температуру плавлением до 450° конструкции эти машины разделяют на
ручные, полуавтоматы и автоматы, все они работают по одному принципу. В
чугунную ванну 3 заливают жидкий металл. Для поддержания постоянной
температуры металла ванну подогревают. Жидкий металл из ванны через
отверстия 2 заполняет полость цилиндра и подводящий канал Ь. При повороте
пусковой рукоятки обе половины формы закрываются. Одновременно с закрытием
формы штуцер 6 прижимается к устью ходового канала формы 7. Затем
автоматически выключается пневматический цилиндр, под действием которого
поршень поднимается и форма закрывается, освобождая отливку. После этого
форму обдувают и операцию заливки повторяют. Производительность
полуавтоматических машин до 250 и автоматических до 1000 заливок в час.
Давление достигает от 6 до 25 от (6-105^25-105 м/и*2).
Машины компрессорного действия нашли широкое применение для
получения отливок из алюминиевых сплавов. Схема компрессорной машины с
неподвижной камерой и с закрытой ванной приведена на рис. 85,6. Она
работает по следующему принципу. Через отверстие 2 заливают жидкий металл в
камеру сжатия 5 и закрывают ее пробкой. Через отверстие 3 подается сжатый
воздух от компрессора, который давит на поверхность металлической ванны и
вытесняет металл через патрубок 4 в мундштук 6 и форму 7.
Производительность машины составляет от 60 до 500 заливок в час. Основным
недостатком этой машины является окисление большой поверхности металла
воздухом, поступающим от компрессора.
Наиболее широкое применение получили машины компрессорного! действия с
подвижной камерой сжатия (рис. 6,в). В чугунной ванне / расположена
подвижная камера сжатия 2, на конце которой прикреплен мундштук 3; на
другом конце камеры имеется отверстие 4* После включения пускового
механизма камера поднимается тягами из ванны и мундштук подходит к устью
ходового канала формы 5, при этом отверстие 4 вплотную подходит к втулке 6.
Затем включается воздух, который вгоняет расплавленный металл в форму.
После удаления отливки и обдувки формы операция повторяется.
Производительность таких машин от 50 до 500 отливок в час; давление
применяют от 10 до 100 am.
Машины поршневого действия с холодной камерой сжатия широкое используют
для получения отливок из тугоплавких цветных сплавов.! Схема устройства
этой машины показана на рис. 85,г. Металл заливают дозировочным ковшом в
цилиндр /, после чего поршень 2 впрессовывает его в форму 3. Избыток
металла остается на нижнем поршне 4. Затем поршень 2 отходит в верхнее
положение. Остаток металла 5 нижним поршнем 4 удаляется из цилиндра. Форму
открывают и отливки 6 удаляют. Давление в таких машинах составляет от 100
до 800 am.
8. Центробежное литье
При центробежном литье жидкий металл заливается во вращающуюся форму, в
которой под воздействием центробежной силы распределяется по внутренней
поверхности и затвердевает. Величина центробежной силы, которая действует
на металл при вращении формы, определяется по формуле
Следовательно, центробежная сила прямо пропорциональна массе вращающегося
расстоянию от оси вращения и квадрату числа Вращение формы может
производитьсяr вокруг вертикальной горизонтальной или наклонной оси и,
таким образом, применяется также при отливке фасонных Деталей, телами
вращения. В этом случае ось вращения падать с геометрической осью
отливаемых деталей формами для отливки деталей, располагаются симметрично
по периферии вращающейся планшайбы, а заливка производится при помощи
радиальных или тангенциальных питателей, литейным каналом, совпадающим с
осью форм металлом с вертикальной и горизонтальной осями вращения
представлены на рис. 7
Способом центробежного литья с вертикальной осью вращения отливают детали
небольшой длины: венцы червячных шестерен, бандажи и др. На центробежных
машинах с горизонтальной осью вращения отливают детали большой длины:
чугунные водопроводные, канализационные трубы, стальные стволы орудий,
гильзы цилиндров двигателей, втулки и др.
При центробежном литье применяют металлические формы (изложницы) и
земляные формы.
При заливке в металлические формы чугунные отливки получаются с
поверхностным отделом на некоторую глубину и поэтому они подвергаются
последующему отжигу. Их нагревают до температуры 850— 950° и медленно
охлаждают до 300—350е. При заливке земляные формы отливки получаются без
отдела и не требуют отжига
9. Литье по выплавляемым моделям
В последние годы для получения различных фасонных отливок из тугоплавких
и твердых сплавов широко применяют литье по выплавляемым моделям. Точность
отливок по этому методу составляет 0,04—0,05 мм на 25 мм длины.
Чистота поверхности отливок соответствует V4—б классам. Отлитые детали,
как правило, не подвергаются механической обработке и лишь в некоторых
местах шлифуются. По этому способу отливается различный инструмент (фрезы,
метчики, сверла), лопатки газовых турбин и другие детали, изготовление
которых путем механической обработки является сложной и дорогой операцией,
а иногда и невозможной.
Для изготовления выплавляемых моделей применяют стеарин, парафин,
церезин, полистирол, канифоль, петролатум и другие материалы. Например, для
получения тонкостенных моделей применяют модельный состав КПЦ, состоящий из
50% канифоли, 30% полистирола и 20% церезина. Хорошими свойствами обладает
модельный состав, состоящий из 50% парафина, 25% стеарина и 25%
петролатума.
Модельный состав должен обладать невысокой температурой плавления,
достаточной пластичностью, прочностью, склеиваемостью при этом он должен
быть безвредным.
Расплавление модельного состава производят в водяных ваннах или
специальных термостатах. Расплавленный модельный состав запрессовывают в
металлические прессформы при помощи воздушного пресса сжатым воздухом под
давлением 4—5 am (4- 106-f-5-106 w.
После затвердевания модельного состава из прессформы извлекают модели и
производят приклеивание их к литниковой системе.
Литниковые системы, подобно моделям, отливают в специальные формы. На
полученный блок наносят огнеупорные покрытия. Для нанесения покрытий
используют молотый кварцевый песок, или кварцевую муку, а иногда и молотый
плавленый кварц, растворенный з гидролизированном этилсиликате и жидком
стекле. Покрытия наносят путем неоднократного погружения блока моделей в
раствор, в результате чего на поверхности блока образуется огнеупорная
корочка толщиной от 1,0 до 2,0 мм.
Облицовочный блок после просушки устанавливают в металлический жакет
(опоку) и засыпают песком и уплотняют.
Полученную таким образом форму в повернутом положении ставят , в печь и
нагревают до температуры 100—120° G. Вовремя нагрева формы модельный состав
расплавляется и вытекает из нее через литниковую систему в сборник состава.
После вытопки моделей форму прокаливают при температуре 800— 830°; при
прокаливании остатки модельного состава выгорают, поверхность формы
получается прочной и гладкой.
Плавку металла для заливки форм преимущественно производят в
высокочастотных или электродуговых печах.
Заливку форм металлом производят в большинстве случаев обычным способом,
а иногда под давлением или центробежным способом.
После охлаждения форм производят выбивку отливок и обивку керамической
корочки. Детали, на которых плохо отделяется керамическая корочка,
подвергают выщелачиванию путем погружения их в ванну с 5—10% раствором
кипящей каустической соды с последующей промывкой в горячей воде.
После этого производят отрезку литниковой системы, прибылей, зачистку
заусенцев и приемку отделом технического контроля.
10.Литье в оболочковые формы
Сущность технологического процесса этого способа литья состоит в
следующем. Для изготовления оболочковых форм в смесителях приготовляют
смесь, состоящую из мелкозернистого кварцевого песка — 94—95% и связующей
добавки — 5—6%. В качестве связующей добавки применяют измельченную смесь
фенолформальдегидной смолы с уротропином Приготовленную смесь насыпают на
предварительно нагретую до 220—260° G металлическую модель. Для того чтобы
смесь не прилипала, модели перед засыпкой смазывают эмульсией,
приготовленной на основе кремнийорганических полимеров (силоксанов,
силиконов).
Под действием тепла плиты смола плавится и отвердевает, образуя на
модельной плите в течение 2—3 мин песчано-смоляную оболочку толщиной от 5
до 10 мм. Затем модель с оболочкой поворачивают и излишнюю смесь ссыпают.
После этого модель с оболочкой устанавливают в обжиговую печь и выдерживают
в течение 1—3 мин при 250— 300° С, где происходит окончательное твердение
оболочки. Твердую прочную оболочку, представляющую собой полу форму,
снимают при помощи толкателей, вмонтированных в модель.
Изготовленные таким образом две половины оболочковых полу форм спаривают,
скрепляют с помощью зажимов или склеивают по разъему; затем их
устанавливают в опоку, засыпают вокруг нее чугунную дробь или песок для
того, чтобы под давлением жидкого металла она не разрушалась.
В случае получения отливок с внутренними полостями или отверстиями в
форму проставляют стержни, как и при обычной формовке. Собранную форму
заливают металлом и после охлаждения отливки у выбивают. Форма при выбивке
отливки легко разрушается. При этом способе литья обеспечивается получение
отливок с точностью ±0,2 мм на 100мм длины и повышается производительность.
11. Метод объёмной штамповки
Основным инструментом при штамповке являются штампы. Штампы
представляют собой стальные формы, в которых имеются полости (ручьи),
соответствующие форме и размерам изготовляемой поковки. Штампы состоят из
двух частей — верхней и нижней половинок. Штампы бывают закрепленные и
подкладные. Нижняя часть закрепленного штампа крепится на бойке,
установленном на шаботе молота, а верхняя — на бойке бабы. Крепление
осуществляется в виде «ласточкина хвоста». Обе половины штампа имеют
полости (см. рис. 103), соответствующие форме поковки.
В подкладных штампах производят штамповку заготовок, предварительно
подготовленных свободной ковкой, для придания ей приближенной формы готовой
детали. Для этой цели нижнюю половину подкладного штампа устанавливают на
боек, закрепленный на шаботе молота, затем в полость нижней половины штампа
закладывают заготовку и накрывают ее верхней половиной штампа. Спаривание
верхней половины с нижней половиной штампа происходит за счет наличия в
нижней части половины запрессованных штырей, а в верхней — отверстий.
Штамповку производят ударами верхнего бойка молота по верхней половине
штампа.
По количеству ручьев штампы разделяют на одноручьевые и многоручьевые.
В одноручьевых штампах штампуют изделия относительно простой формы.
Многоручьевые штампы имеют заготовительные, штамповочные и отрезные ручьи.
При штамповке в многоручьевых штампах полностью исключается потребность в
предварительной ковке заготовок. Исходным материалом служит заготовка из
сортового проката.
Количество ручьев в штампе бывает от 2 до 6. В заготовительных ручьях
выполняется операция вытяжки или гибки, в штамповочных ручьях происходит
придание заготовке окончательной формы, в отрезных — отделение изделия от
заготовки.
Вес исходного металла заготовки для получения поковки после штамповки
определяют по следующей формуле:
[pic]
Список использованной литературы
1. Баринов Н.А. Технология металлов. Металлургиздат.1963
2. Сидоров И.А. Основы технологии важнейших отраслей промышленности,
Москва, “высшая школа”, 1971
3. Кован В.М. (и др.) Основы технологии машиностроения “Машиностроение”,
1965
4. Никифоров В.М. (и др.) Технология важнейших отраслей промышленности,
ч.1, изд. ВПШ при ЦК КПСС, 1959
5. Данилевский В.В. Технология машиностроения.
“Высшая школа”, 1965
Если Вам пригодился мой реферат, сообщите мне об этом, буду Вам
очень признателен!
My E-mail: talk2000@mail.ru
Реферат на тему: Анализ процесса формообразования и расчет параметров режимов резания
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет заочного и вечернего обучения
Кафедра “Металлорежущие станки и инструменты”
Анализ процесса формообразования и расчет параметров режимов резания
Пояснительная записка
Курсовая работа
по дисциплине “ПФИ”
ТПЖА. 000000.595 ПЗ
Разработал студент __________ (98-ТМ-595) /Слобожанинов Ю.В./
(подпись)
Консультант __________ /Седельников А.И./
(подпись)
Нормоконтролер __________ /Седельников А.И./
(подпись)
Работа защищена с оценкой “__________” “___” ___________ 2001г.
Киров 2001
Реферат
Слобожанинов Ю. В. Анализ процесса формообразования и расчет параметров
режимов резания: ТПЖА.ХХХХХХ.595-ПЗ; Курсовая работа / ВятГУ, кафедра МРСИ;
руководитель Седельников А. И. – Киров, 2001. ПЗ 27 с., 17 рис., 1 таблица,
1 приложение.
Физические основы процесса резания.
Расчет параметров режимов резания.
Геометрические параметры инструментов.
Цель работы: закрепление теоретических знаний; приобретение навыков
работы со справочной литературой.
В первом разделе раскрыта физическая сущность процесса шлифование
зубчатого колеса червячным кругом.
Во втором разделе назначены геометрические параметры режущего
инструмента, назначены параметры режимов резания для рассверливание и
зенкерование.
В третьем разделе проведен сравнительный анализ двух операций по
производительности, энергозатратам и другим факторам.
Задание:
Вариант 4.
1) Шлифование зубчатого колеса червячным кругом.
2) Обработать отверстие диаметром d1, полученное после штамповки, до
диаметра d2, на глубину L. Сопоставить эффективность обработки при
различных процессах формообразования в серийном производстве:
рассверливание и зенкерование.
|Вар. |d1, |d2 , |L | |Марка обраб. |Механические |Модель |
|№ |Диам. |Диам. |Длина |Шерох.|мат-ла |свойства |станка |
| |заг., |дет., |отв., | | | | |
| |мм |мм |мм | | | | |
| | | | | | |(в, Мпа|НВ | |
|4 |20 |20,9 |40 |Rz 40 |Сталь 40ХН |700 |207 |2А125 |
Содержание:
Введение 3
1. Анализ процесса формообразования поверхности.
1.1 Кинематическая схема обработки и методы формообразования
поверхности. 4
1.2 Конструкция и геометрия инструмента. 5
1.3 Технологические и физические размеры сечения срезаемого слоя. 6
1.4 Типы стружек. 7
1.5 Усадка стружки. 8
1.6 Условия образования нароста. 9
1.7 Составляющие силы резания. 10
1.8 Температура резания.
12
1.9 Характер изнашивания и стойкость инструмента. 14
1.10 Качество обработанной поверхности. 16
1.11 Особенности процесса формообразования. 17
2 Назначение параметров режима резания
2.1 Кинематическая схема резания 18
2.2 Выбор инструментального материала и геометрии инструмента. 19
2.3 Обоснование последовательности назначения параметров режима
резания. 22
2.4 Назначение глубины резания. 22
2.5 Назначение подачи. 22
2.6 Выбор критерия затупления и периода стойкости инструмента. 23
2.7 Расчет скорости резания. 23
2.8 Расчет составляющих силы резания. 24
2.9 Расчет машинного времени.
25
3. Сравнительная характеристика заданных операций. 26
Приложение А 27
Введение.
Одним из значимых факторов технического прогресса в машиностроении, как и в
других отраслях, является совершенствование технологии производства.
Особенность современного производства – применение новых конструкционных
материалов. Обработка этих материалов требует совершенствования
существующих технологических процессов и создания новых методов, основанных
на совмещении механического, теплового, химического и электрического
воздействия.
Обработка резанием является и на многие годы останется основным
технологическим приемом изготовления точных деталей машин и механизмов.
Трудоемкость механосборочного производства в большинстве отраслей
машиностроения значительно превышает трудоемкость литейных, ковочных и
штампованных процессов, взятых вместе. Обработка резанием имеет достаточно
высокую производительность и отличается исключительной точностью. Нужно
также учитывать универсальность и гибкость обработки резанием,
обеспечивающие ее преимущество перед другими формообразованиями, особенно в
индивидуальном и мелкосерийном производствах.
Дисциплина “ПФИ” изучает основы резания металлов и включает в себя изучение
геометрии инструментов, виды инструментов, физические основы процессов
резания, методы формообразования, расчет параметров режимов резания.
1 Анализ процесса формообразования поверхности.
1.1 Кинематическая схема обработки и методы формообразования поверхности
Кинематическая схема шлифования зубчатого колеса червячным кругом
представлена на рисунке 1.1.
[pic]
Рисунок 1.1.
[pic]
Рисунок 1.2. Схема образования поверхности:
1.2 Конструкция и геометрия инструмента.
Шлифовальный инструмент – режущий инструмент, состоящий из зерен
шлифовального материала, сцементированных в одно целое тем или иным
связующим веществом (связкой), применяемый для шлифования материалов.
Шлифовальный инструмент характеризуют: геометрическая форма и размеры,
материал, связка, зернистость, твердость, структура и концентрация зерна.
В качестве шлифовальных материалов применяют:
1. природные – природный алмаз, корунд, кремень и др.;
2. синтетические – синтетический алмаз, кубический нитрид бора,
электрокорунд, карбид кремния, карбид бора и различные композиции из
них.
Шлифующие материалы должны обладать химической инертностью к
обрабатываемому материалу при высокой температуре, развивающейся в зоне
шлифования. В отдельных случаях это условие не выполняется.
Для зубошлифования рекомендуется использовать круги из белого
электрокорунда (24А) классов АА и А, которые имеют меньшие отклонения
геометрической формы, а также большую равномерность твердости и меньший
дисбаланс.
[pic]
Рисунок 1.3. Схема рабочего слоя шлифовального круга.
Режущая часть шлифовального круга, изображенная на рисунке 1.3,
характеризуется следующими понятиями.
Наружная поверхность 1 - поверхность геометрически правильной формы,
проведенная через вершины наиболее выступающих зерен. Поверхность связки 2
– поверхность геометрически правильной формы, заменяющая фактическую
поверхность связки в межзерновом пространстве. Рабочий слой – слой,
расположенный между наружной поверхностью круга и поверхностью связки.
Рабочая поверхность – любая поверхность круга геометрически правильной
формы, расположенная на одинаковых расстояниях от наружной его поверхности
в пределах рабочего слоя.
Рабочая поверхность круга состоит из отдельных зерен, расположенных в
случайном порядке, как изображено на рисунке, и не имеет сплошной режущей
поверхности. Съем металла производится наиболее выступающими кромками
зерен.
Абразивное зерно в отличии от резца не имеет определенной формы и его
геометрические параметры колеблются довольно значительно в зависимости от
зернистости, например при зернистости 40 (размер зерна 400мкм) средний
радиус скругления ? колеблется от 6,3 до 100 мкм, а при зернистости от 2,8
до 56 мкм.
Работа абразивного зерна зависит также от формы и размера срезаемого
металла, в первую очередь от толщины среза.
1.3 Технологические и физические размеры сечения срезаемого слоя.
Под срезом понимается толщина слоя, снимаемая одним шлифующим зерном –
расстояние между поверхностями резания, образованными двумя
последовательными положениями вершины зерна, измеренное по нормали к
поверхности резания.
Толщины среза зависит от величины подачи на глубину, зернистости абразива,
упругих деформаций снимаемого материала, количества режущих зерен,
приходящихся на единицу рабочей поверхности круга, и др.
[pic]
Рисунок 1.4. Направление измерения толщины снимаемого слоя одним зерном.
Когда поверхностью резания является поверхность, образованная семейством
винтовых гипоциклических кривых, толщиной среза будет отрезок С1С2. Если
траекторию резания зерном принять за окружность, то поверхностью резания
будет цилиндрическая поверхность, нормалью к каждой точке которой будет
радиус, и в направлении этого радиуса следует измерять толщину среза СС1. В
связи с тем что окружная скорость круга во много раз больше продольной
подачи, С1С2.практически не отличается от СС1.
От толщины слоя, снимаемого одним шлифующим зерном, зависят: затупление
зерен, сила резания, развиваемая одним зерном, шероховатость шлифованной
поверхности, мгновенная температура в зоне работы зерна и др.
Беспорядочное расположение шлифующих зерен на рабочей поверхности круга
обеспечивает различную конфигурацию и размеры срезов, снимаемых отдельными
зернами.
Для определения толщины среза az применяют следующую обобщенную формулу,
справедливую для основных методов шлифования:
[pic],
где коэффициент ? имеет следующие значения: 1 – для наружного круглого
шлифования; -1 – для внутреннего шлифования; 0 – для плоского шлифования
периферией круга. В заданном случае ? = 1.
vД – скорость движения детали;
vкр – скорость вращения круга;
tф – фактическая глубина резания
lф – фактическое среднее расстояние между шлифующими зернами.
D – диаметр шлифовального круга;
d – диаметр детали;
В – фактическая ширина шлифуемой поверхности;
s – продольная подача
Из формулы следует, что толщина слоя, снимаемая одним шлифующим зерном, а
следовательно, и нагрузка на каждое зерно зависят от всех параметров
шлифования. Увеличению vД, tф, lф и s соответствует увеличению az, но
увеличению vкр соответствует снижение az. Продольная подача значительно
влияет на толщину слоя, снимаемого одним абразивным зерном, причем степень
влияния vД и s на az близки между собой. Экспериментальное исследование
процесса шлифования показывает, что величины vД, s, t, значительно влияют и
на процесс шлифования – шероховатость шлифованной поверхности, стойкость
круга, силу резания и температуру резания. Влияние круга и детали является
сложным. Уменьшение диаметра круга при vкр – const мало влияет на az.
1.4 Типы стружек.
Стружка - это деформированный и отделенный в результате обработки резанием
поверхностный слой материала заготовки.
При шлифовании наиболее типичными являются три формы снимаемых слоев –
стружке: ленточные, запятообразные и сегментообразные (рис. 1.5). Наиболее
часто встречается ленточная стружка, толщина которой на участках 1, 2, 3, 4
постепенно возрастает (рис 1.5, а). Реже встречается запятообразная
стружка, которая при черновой обработке деталей из вязких сталей может
достигнуть значительных размеров (рис 1.5, б). При определенных условиях
резания зерном может возникнуть сегментообразная стружка, с наибольшей
толщиной примерно в средней ее части (рис 1.5, в).
[pic]
Рисунок 1.5. Типы стружки, снимаемые при шлифовании.
В реальном процессе шлифования основная масса снимаемых слоев будет иметь
самую различную промежуточную форму.
Стружка, снимаемая в процессе шлифования, располагается в порах между
шлифующими зернами и по выходе из зоны контакта с деталью выбрасывается
наружу. При достаточно большом сечении стружки, но недостаточных размерах
пор между шлифующими зернами стружка может быть настолько вдавлена в
промежутки между зернами, что для ее отделения сила, развиваемая струей
охлаждающей жидкости, может оказаться недостаточной. Отходы, образующиеся
при шлифовании, кроме стружки, содержит также истертую в порошок связку и
мельчайшие частицы шлифующего зерна.
1.5 Усадка стружки.
В результате деформации срезаемого металла обычно оказывается, что длинна
срезанной стружки короче пути, пройденного резцом.
Это явление профессор И. А. Тиме назвал усадкой стружки. При укорочении
стружки размеры ее поперечного сечения изменяются по сравнению с размерами
поперечного сечения срезаемого слоя металла. Толщина стружки оказывается
больше толщины срезаемого слоя, а ширина стружки примерно соответствует
ширине среза.
Чем больше деформация срезаемого слоя, тем больше отличается длинна
стружки от длины пути, пройденного резцом.
Усадку стружки можно характеризовать коэффициентом усадки I,
представляющим собой отношение длины пути резца L к длине стружки l:
[pic].
На коэффициент усадки стружки основное влияние оказывают род и
механические свойства материалов обрабатываемой детали, передний угол
инструмента, толщина срезаемого слоя, скорость резания и применяемая
смазочно-охлаждающая жидкость.
При обработке вязких металлов усадка более значительна. При обработке
хрупких, дающих стружку надлома, усадка почти отсутствует, так как
срезаемый слой деформируется незначительно, и коэффициент усадки в этом
случае близок к единице.
С уменьшением угла резания, увеличением толщины среза и при больших
скоростях резания уменьшаются деформация срезаемого слоя и усадка стружки.
Смазочно-охлаждающая жидкости (СОЖ), снижающие величину коэффициента
трения, уменьшают коэффициент усадки стружки, причем эффект от влияния
жидкости тем сильнее, чем меньше толщина срезаемого слоя и скорость
резания.
В заданном случае усадка будет иметь среднее значение, так как обработка
происходит на больших скоростях с очень малыми толщинами срезаемого слоя.
Снизить усадку можно применением СОЖ.
1.6 Условия образования нароста.
При резании металлов контактный слой стружки притормаживает передней
поверхностью, и образуется заторможенный слой. В определенных условиях силы
трения и адгезии становятся больше силы внутреннего сцепления контактного
слоя с основной массой стружки, произойдет остановка контактного слоя, и
следующий слой стружки будет двигаться по нему. Из-за химического сродства
происходит еще большее торможение, в результате чего образуется нарост.
Нарост обладает особыми свойствами. Он имеет неоднородную структуру,
существенно отличающуюся от структуры обрабатываемого материала и материала
режущего инструмента. Тонкие слои нароста состоят из сильно
деформированных, раздробленных зерен металла с плохо выраженной текстурой.
Нарост может иметь разную форму и размеры. На рисунке 1.5 изображена
геометрия нароста:
[pic]
Рисунок 1.6. Геометрия нароста.
Положительные стороны нароста:
1. обеспечивается процесс резания из-за увеличения угла ?;
2. нарост защищает переднюю и заднюю поверхности от износа.
Отрицательные стороны:
1. колебания геометрии и силы резания из-за нестабильной вершины, что не
благоприятно влияет на шероховатость;
2. вершина срывается и попадает на обработанную поверхность, снижает ее
точность и качество.
Таким образом, нарост является положительным фактором при черновой
обработке и отрицательной при чистовой.
Для ликвидации нароста следует снижать шероховатость поверхности
инструмента, применять соответствующие условиям обработки смазочно-
охлаждающие жидкости и подбирать оптимальные режимы резания.
В данном процессе шлифования нарост не образуется.
1.7 Составляющие силы резания.
Силы резания при шлифовании являются результатом взаимодействия рабочей
поверхности шлифовального инструмента с обрабатываемой деталью. В
результате такого взаимодействия режущие элементы шлифующих зерен снимают
мельчайшие стружки и поэтому силы, развиваемые отдельными зернами, являются
незначительными по своей величине. Однако вследствие массового микрорезания
большим количеством одновременно работающих зерен суммарные силы резания
могут достигать значительных величин.
При шлифовании различают силы резания: шлифовальным кругом (суммарную)
(рис. 1.8) и одним шлифующим зубом (рис. 1.7).
Схема микрорезания при поступательном перемещении царапающего элемента,
имеющего округленную вершину радиуса ?, на который действует внешняя сила
Р:
[pic]
Рисунок 1.7. Система сил при микрорезании.
Разлагая силу Р на составляющие Pz и Py, устанавливаем, что сила Pz
срезает стружку, а сила Py прижимает царапающий элемент к обрабатываемой
поверхности. На переднюю поверхность царапающего элемента действуют
элементарные нормальные силы (N1, N2, …,Nn) и элементарные реактивные силы
трения (T1, T2,…,Tn).
[pic]
Рисунок 1.8. Сила резания Р при шлифовании.
Суммарная сила резания Р шлифовальным кругом считается составленной из
сил: нормальной или радиальной Py, тангенциальной Pz и подачи Px (рис.
1.8).
Результаты, полученные при исследовании динамики шлифования, используются
для расчетов, связанных с определением точности обработки, мощности
станков, необходимой жесткости технологической системы СПИД, для
аналитического определения интенсивности теплообразования в зоне шлифования
и температурного поля в шлифуемой детали и других технологических решений.
Исследования позволили установить закономерность изменения силы резания в
процессе шлифования. Такая закономерность, для силы Р при работе крега с
затуплением, может характеризоваться кривой АБВГ (рис. 1.9).
[pic]
Рисунок 1.9. Изменение величины силы резания в процессе шлифования.
1 – с затуплением круга; 2 – с самозатачиванием круга.
Как видно из рисунка силы резания заметно меньше у шлифовальных кругов с
самозатачиванием.
При врезании с постоянной или ускоренной подачей происходит достаточно
интенсивное возрастание силы и мощи резания (участок АБ). Интенсивность
увеличения силы резания на этом этапе зависит в основном от режима
шлифования и жесткости технологической системы СПИД. Такой рост сил по мере
продолжительности шлифования первоначально объяснили только изменением
состояния рабочей поверхности круга, в основном износом шлифующих зерен и
увеличением сил трения связки круга вследствие выкрашивания невыгодно
ориентированных и слабо удерживаемых на поверхности зерен. Более поздние
исследования показали, что этот этап характеризуется неустановившимся
режимом съема металла, когда фактическая глубина резания непрерывно
возрастает по мере увеличения натяга в системе СПИД. При установившемся
съеме металла, когда подача на глубину практически постоянна, величина силы
резания стабилизируется (участок БВ), а влияние других факторов
незначительно.
При наличии на детали исходных неточностей формы обусловленных предыдущими
операциями, величина сил резания периодически убывает или возрастает в
соответствии с изменением фактической глубины резания. При затуплении
шлифующих зерен и засаливания рабочей поверхности круга силы резания резко
возрастают (участок ВГ).
1.8 Температура резания.
При обработке металлов резанием в технологической системе выделяется
большое количество теплоты. Основными источниками теплоты являются:
- работа деформации срезаемого слоя металла и работа сил трения на
контактных поверхностях режущего инструмента, переходящие в теплоту
резания;
- подведенная энергия (электрическая, плазменная, индукционная и
т.д.), переходящая в теплоту разогрева срезаемого слоя заготовки
(при резании труднообрабатываемых материалов с подогревом);
- работа сил трения контактирующих тел станка (подшипников, зубчатых
передач, направляющих и т.д.), переходящая в теплоту трения.
Температура оказывает решающее влияние на стойкость инструмента и на
точность обработки.
В общем случае под температурой резания понимают среднюю температуру на
поверхности контакта инструмента со стружкой и поверхностью резания.
Существуют следующие методы измерения температуря резания:
1. метод по цветам побежалости;
2. метод термокрасок;
3. метод подведенной термопары;
4. метод полуискусственной термопары;
5. метод двух резцов;
6. метод бегущих или скользящих термопар;
7. метод естественной термопары.
Температуру шлифуемой детали измеряют при помощи термопар по
структурным изменениям в поверхностном слое шлифуемой детали и
дистанционных датчиков. Наиболее широко применяется измерение температуры
при помощи искусственных и полуискусственных термопар (рис. 1.10).
[pic]
Рисунок 1.10. Термопары:
а – искусственная; б – полуискусственная; 1 и 2 – проводники; 3 –
электроизоляция (слюда); 4 – прибор для регистрации термо-Э.Д.С.
При шлифовании вся механическая мощность микрорезания преобразуется в
тепловую, так как лишь незначительная часть мощности переходит в скрытую
энергию изменений кристаллической решетки обрабатываемого материала.
Наибольшее количество теплоты (до 80%) переходит в обрабатываемую деталь и
наименьшая теряется в результате излучения.
С увеличением нагрузки на зерно в зоне его работы выделяется большее
количество теплоты в единицу времени и это обеспечивает рост температуры.
Нагрузка на зерно появляется при увеличении окружной скорости детали и
подач. Отдельные параметры (скорость резания и др.) оказывают сложное
влияние на тепловые явления при шлифовании. Например, при увеличении
скорости резания толщина срезаемого слоя снижается, но растет число
тепловых импульсов при одновременном сокращении времени их действия и
изменении условий трения шлифующих зерен по обрабатываемому материалу. В
результате взаимодействия всех этих факторов, с увеличением скорости
резания, температура шлифуемой детали повышается.
Температура при шлифовании снижается как при уменьшении мощности
источников теплообразования, так и при повышении интенсивности теплоотвода.
Для этой цели имеются основные пути: 1) технологические – выбор оптимальной
схемы шлифования, характеристик шлифовального круга, режимов обработки,
рациональных СОЖ и др.; 2) конструктивные – применение эффективных
конструкций кругов для конкретных условий обработки, совершенствование
установок для очистки и охлаждения СОЖ и др.
Для отвода тепла из зоны шлифования в основном применяются СОЖ.
1.9 Характер изнашивания и стойкость инструмента.
Износ рабочей поверхности круга при шлифовании является сложным физико-
химическим и механическим процессом, протекание которого зависит от всех
условий обработки: характеристики круга, свойств обрабатываемого материала,
режима резания и др.
В зависимости от свойств шлифовальных кругов и условий обработки круги
могут работать с самозатачиванием и с затуплением.
Затупление круга наступает в результате обламывания невыгодно
расположенных шлифующих зерен, последовательного их расщепления и
образования площадок износа, когда зерна теряют свои режущие свойства.
Самозатачивание круга заключается в том, что по мере затупления шлифующих
зерен возросшее сопротивление резания вырывает зерна из связки, которая
выкрашивается; в работу вступают новые зерна, в результате чего рабочая
поверхность круга непрерывно обновляется.
В начальный период работы круга на вершинах зерен образуются площадки
износа, которые непрерывно возрастают и обеспечивают влияние условий,
действующих на зерна, чему соответствует усилие разрушения зерна и связки.
[pic]
Рисунок 1.11. Основные виды износа шлифовального круга.
В зависимости от условий шлифования различают следующие основные виды
износа (рис. 1.11):
1. истирание режущих элементов шлифующих зерен с образованием на них
площадок с большей или меньшей шероховатостью (рис. 1.11, а);
2. микроразрушение зерен с отделением от них небольших частиц (рис. 1.11,
б);
3. разрушение зерен с отделением от них небольших частиц, соизмеримых с
размером зерна (рис. 1.11, в);
4. полное вырывание зерен из связки (рис. 1.11, г);
5. разрушение в результате протекания химических реакций в зоне контакта
зерна с обрабатываемым материалом при высоких температурах,
развивающихся в зоне шлифования (рис. 1.11, д);
6. забивание промежутков между зернами стружкой и продуктами износа (рис.
1.11, е).
Момент удаления зерна с рабочей поверхности круга определяется степенью
износа зерна, динамикой процесса и прочностными свойствами связки. В ряде
случаев в износа шлифующих зерен превалирующим является хрупкий износ, что
связано с природой зерна.
При высоких температурах шлифования, снижающих твердость материала
шлифующих зерен, процесс износа зерен является интенсивным. Процесс
адгезионного износа характеризуется кратерами, образующимися на поверхности
зерна, свидетельствующих об отрыве или срезе его отдельных частиц.
Интенсивность износа шлифующих зерен резко возрастает при наличии
химического сродства между зерном и обрабатываемым материалом. Для
железоуглеродистых сплавов предпосылками к диффузионному износу являются
высокие температуры в зоне шлифования, легкость растворения углерода в
железе, перепад концентрации углерода между шлифующим зерном и
обрабатываемым металлом и контакт их ювенильных поверхностей. Износ кругов
существенно влияет на точность и качество поверхностного слоя шлифуемых
деталей.
1.10 Качество обработанной поверхности.
Для надежной работы большое значение имеет шероховатость обработанной
поверхности, характеризуемая величиной ее микронеровностей, и качество
поверхностного слоя, характеризуемого его состоянием.
Формирование микрогеометрии поверхности и качества поверхностного слоя
является сложным физическим процессом с активным химическим взаимодействием
всех материалов, находящихся в зоне обработки. В этом случае многое
является результатом копирования траекторий массового перемещения шлифующих
зерен круга относительно обрабатываемой детали.
В результате действия шлифующих зерен на поверхностный слой детали
наносится огромное число микроцарапин, формирующих микропрофиль.
Установившаяся шероховатость шлифованной поверхности, зависящая от
геометрических параметров и вибраций системы СПИД, формируется после многих
проходов круга по определенному участку детали.
Наряду с шероховатостью шлифованной поверхности большое значение имеет
также ее волнистость, представляющая собой сочетание периодических и
апериодических выступов и впадин. На образование волнистости шлифованной
поверхности при чистовой обработке наиболее активно влияют колебания
обрабатываемой детали, шлифовальной бабки, шлифовального круга и его
некруглость. Существенное значение оказывает также отношение скоростей
детали и круга, их размеры, число проходов и сдвига фаз волн при
последующих проходах.
Наиболее высокие эксплуатационные свойства шлифованной детали могут быть
получены путем создания наивыгоднейших условий обработки (характеристики
круга, режима резания и др.). Подбирая требуемым образом условия
шлифования, можно обеспечить наиболее благоприятное распределение
напряжений в детали, например растягивающие напряжения заменить на
сжимающие. В итоге можно повысить износостойкость деталей.
Благоприятное влияние на шероховатость оказывает окружная скорость
шлифовального круга. С ее увеличением шероховатость шлифованной поверхности
существенно снижается. Это объясняется как уменьшением толщины слоя,
снимаемого одним зерном, так и возрастанием количества теплоты в зоне
действия каждого зерна.
Шероховатость поверхности зубьев колес после их шлифования должна
находится в пределах значений высоты микронеровностей Ra от 0,20 – 0,80 мкм
в зависимости от требований эксплуатации.
1.11 Особенности процесса формообразования.
После всего вышеизложенного, можно выделить следующие особенности процесса
шлифования:
1. каждое абразивное зерно участвует в работе в течение не всего времени
обработки детали – прерывистое резание.
2. в течение всего времени обработки детали размеры и площадь сечения
срезаемого слоя изменяются.
3. условия удаления стружки из зоны резания, для банного вида обработки,
благоприятны.
4. условия подвода СОЖ в зону резания благоприятны.
5. жесткость технологической системы при данном виде обработки
достаточна.
6. кинематические углы изменяются в процессе работы.
Шлифовальные круги, режимы резания назначают исходя из конкретных условий
обработки. При повышенных требованиях к шероховатости поверхности применяют
круги с меньшим номером зернистости, при шлифовании зубчатых колес силовых
передач применяют круги зернистостью до 40. В остальных случаях номер
зернистости выбирают, исходя из требований чертежа детали.
2 Назначение параметров режима резания
Задание:
Обработать отверстие диаметром d1, полученное после штамповки, до диаметра
d2, на глубину L. Сопоставить эффективность обработки при различных
процессах формообразования в серийном производстве: рассверливание и
зенкерование.
Таблица 1. Исходные данные.
|Вар. |d1, |d2 , |L | |Марка обраб. |Механические |Модель |
|№ |Диам. |Диам. |Длина |Шерох.|мат-ла |свойства |станка |
| |заг., |дет., |отв., | | | | |
| |мм |мм |мм | | | |
