ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ "Общие основы технологии металлообработки и работ на металлорежущих станках." по профессии среднего профессионального образования «Токарь-универсал»
учебно-методический материал на тему

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«САРАТОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИКУМ»

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

"Общие основы   технологии металлообработки и работ на металлорежущих станках."

 по профессии среднего  профессионального образования

  151902.04 «Токарь-универсал»,

                                                                                                                                      2014г

ПРАКТИЧЕСКАЯ  РАБОТА №1

ЗАПРАВКА МАСЛОСИСТЕМЫ СТАНКА ТОКАРНО – ВИНТОРЕЗНОГО ИЖ-250

      1.Цель работы: заправить маслосистемы станка токарно-винторезного соответствующим видом масла

2.Оснащение работы: станок токарно-винторезный ИЖ-250;   индустриальные масла И-5,И-20;  паспорт станка токарно-винторезного ИЖ-250.

3.Порядок выполнения работы:

3.1 изучите теоретическую часть практической работы

3.2 изучите  схему  маслосистемы станка

3.3 заправьте маслосистемы станка

3.3 оформите отчёт по практической работе

4.Теоретическая часть.

Систематический уход за станком, его регулировка и проверка являются одним из важнейших условий корректной работы механизма. После каждой смены должна проводиться очистка станка, удаление накопившейся стружки, обработка поверхностей составом от коррозии. Для очистки  обычно применяются тряпки и ветошь. Рекомендуется смачивать концы хлопчатобумажной ткани в керосине и обрабатывать смоченной ветошью направляющие станины и суппорта. Ещё одно важное правило по уходу – смазка токарного станка, которая позволяет защитить от вибраций и трения рабочие узлы и предотвратить попадание загрязняющих частиц в механизм. Руководством к смазке является схема смазки станка, в которой обозначается, какие узлы нуждаются в обслуживании и как часто их необходимо смазывать. Кроме того, в руководстве приводятся рекомендации по выбору смазки. Для токарных станков обычно используют индустриальное масло и пластичную смазку, которая закладывается в подшипники механизма. К смазке подшипников следует подходить с особой тщательностью. Если в качестве смазочного материала используется пластичная смазка, она закладывается в специальные колпачковые маслёнки. На многих современных станках для смазки подшипника шпинделя и фрикционной муфты используется специальный электронасос. Очень важно, чтобы смазочные материалы не засоряли другие детали механизма и не попадали на приводные ремни. Натяжение ремня должно быть оптимальным, не тугим и не слишком свободным. Правильная регулировка ремня обеспечит нормальные условия для функционирования подшипников и предотвратит проскальзывание ремня. Смазка токарного станка осуществляется двумя способами: индивидуальным и централизованным. Индивидуальная смазка предусматривает наличие нескольких независимых смазочных устройств, расположенных непосредственно вблизи пары трения. Централизованная смазочная система многоточечная, она обслуживает группу  узлов и имеет общие средства управления. Подача смазки на большинство узлов станка осуществляется с помощью плунжерных насосов и привода, расположенного на валу. Схема смазки станка обозначает узлы смазки и способ подачи смазочного материала. Так, на токарном станке 1М63 имеется циркуляционная система смазки фартука, коробки скоростей, фитильная система смазки ходового вала, сменных зубчатых колёс, а также отдельная система для подачи смазки на направляющие суппорта и ходовой винт. Неисправности, которые наиболее часто встречаются в системе смазки токарного станка, - перерыв в подаче смазки на направляющие станины и отсутствие смазки в маслоуказателе. Причиной таких поломок обычно является неисправность насоса, либо засоренность фильтра.

Схема смазки станка представляет собой упрощённый чертёж механизма станка с обозначением узлов, нуждающихся в смазке, путей подачи и слива масла, а также ключевых частей системы смазки, таких как насосы, маслораспределители, фильтры, резервуар для масла. 

Принципиальная схема токарного станка для смазки узлов дает возможность четко представлять, какие именно из них нуждаются в смазке, и с какой периодичностью необходимо это делать. Также стоит отметить, что смазка универсального токарного станка обычно осуществляется двумя основными способами: централизованным и индивидуальным. Индивидуальная смазка предполагает использование нескольких независимых смазочных устройств, располагаемых обычно в непосредственной близости от пар трения. При централизованной системе смазки используется многоточечный способ, при помощи его обслуживают сразу группу узлов. Как правило, смазка в станок подается р помощи плунжерного насоса и специального привода.

5.Форма отчета.

Практическая работа №1

1. Цель работы

1. Оснащение работы

1. Маслосистема станка с основными элементами, правила обслуживания.
2. Вывод

Контрольные вопросы:

1.назовите узлы станка не требующие смазки

2.как часто необходимо смазывать направляющие станка

3.как часто необходимо проводить проверку уровня масла в коробке скоростей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ  РАБОТА №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОРЦЕВОГО БИЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ СТАНКА ТОКАРНО –ВИНТОРЕЗНОГО ИЖ-250

      1.Цель работы:

Определить величину торцевого биения шпинделя токарно-винторезного станка

2.Оснащение работы: станок токарно-винторезный ИЖ-250;   паспорт станка токарно-винторезного ИЖ-250; стойка индикаторная.

3.Порядок выполнения работы:

3.1 изучите теоретическую часть практической работы

3.2 настройте стойку индикаторную на определение торцевого биения шпинделя станка.

3.3 проведите измерение величины торцевого биения.

3.3 оформите отчёт по практической работе

4.Теоретическая часть.

Паспорт станка является руководством в процессе ремонта и эксплуатации станка, при выборе типа станка для разработки технологического процесса, при назначении режимов обработки, при проектировании оснастки и т. д. Паспорт токарного станка является документом, в котором содержатся основные технические данные и характеристика станка: наибольшие размеры обрабатываемых заготовок; частота вращения шпинделя; подача; наибольшее усилие, допускаемое механизмом подач; мощность электродвигателя главного привода; габаритные размеры и масса станка. В паспорте приводятся основные параметры суппортов, шпинделя, резцовой головки, задней бабки и других сборочных единиц (узлов) станкаВ паспорте описывается комплект приспособлений и принадлежностей, поставляемых заказчику со станком: сменные и запасные зубчатые колеса; инструмент для обслуживания станка; ремни для главного привода и других сборочных единиц; патроны; оправки; люнеты; центры упорные и вращающиеся; шкивы; вспомогательный инструмент и др. В паспорте приводятся результаты испытания токарного станка на соответствие нормам точности и жесткости, которые показывают допускаемые и фактические значения точности перемещения сборочных единиц (узлов) станка, а также точности обработки и качества обработанной поверхности изделия - образца.

Новые станки в процессе эксплуатации, а также после ремонта проверяют на геометрическую точность в ненагруженном состоянии, на точность обработанных деталей и на получаемую при этом шероховатость обработанной поверхности. Требования к точности изложены в руководстве по эксплуатации станка. При проверке на точность станка проверяют прямолинейность продольного перемещения суппорта в горизонтальной плоскости; одновысотность оси вращения шпинделя передней бабки и оси отверстия пиноли задней бабки по отношению к направляющим станины в вертикальной плоскости; радиальное биение центрирующей поверхности шпинделя передней бабки под установку патрона; осевое биение шпинделя передней бабки и др.

Прямолинейность продольного перемещения суппорта в горизонтальной плоскости проверяют с помощью цилиндрической оправки, закрепленной в центрах передней и задней бабки, и индикатора, установленного на суппорте, рисунок ниже - а). Смещением задней бабки в поперечном направлении добиваются, чтобы показания индикатора на концах оправки были одинаковы или отличались не более чем на 0,02 мм на 1 м хода суппорта.

Одновысотность оси вращения шпинделя передней бабки и оси отверстия пиноли задней бабки по отношению к направляющим станины в вертикальной плоскости проверяют при удалении задней бабки от передней на 1/4 наибольшего расстояния между центрами, рисунок выше - б). Проверку выполняют с помощью цилиндрических оправок, вставленных в отверстия шпинделя и пиноли задней бабки, и индикатора, установленного на суппорте. Наибольшее показание индикатора на образующей оправки шпинделя определяют возвратно-поступательным поперечным перемещением суппорта в горизонтальной плоскости относительно линии центров. Не изменяя положения индикатора, таким же способом определяют его показания на образующей оправки задней бабки. Разница в показаниях индикатоpa не должна превышать 0,06 мм у станков для обработки деталей с наибольшим диаметром 400 мм. Допускается только превышение оси отверстия пиноли над осью шпинделя передней бабки.

Радиальное биение центрирующей поверхности шпинделя передней бабки под патрон проверяют с помощью индикатора, рисунок выше - в). При этом измерительный стержень индикатора устанавливают перпендикулярно образующей центрирующей шейки шпинделя. Радиальное биение шейки вращающегося шпинделя для патрона с наибольшим диаметром обрабатываемой детали 400 мм не должно превышать 0,01 мм.

Осевое биение шпинделя передней бабки измеряют с помощью оправки, вставленной в отверстие шпинделя, и индикатора, установленного на станке при вращающемся шпинделе, рисунок ниже - г). Измерительный стержень индикатора с плоским наконечником упирается в шарик, который установлен в центровое отверстие оправки. Осевое биение шпинделя для установки деталей с наибольшим диаметром 400 мм не должно превышать 0,01 мм.

Радиальное биение конического отверстия шпинделя передней бабки проверяют с помощью оправки длиной L=300 мм, вставленной в отверстие шпинделя, и индикатором, установленным в резцедержатель станка при вращающемся шпинделе, рисунок выше - д). Для станков с наибольшим диаметром обрабатываемой детали 400 мм радиальное биение оправки у торца шпинделя (положение 1) не должно превышать 0,01 мм, а на расстоянии L=300 мм от торца шпинделя (положение 2) - 0,02 мм.

Параллельность оси вращения шпинделя передней бабки продольному перемещению суппорта проверяют с помощью оправки длиной L=300 мм, установленной в отверстие шпинделя, и индикатором, установленным на суппорте станка, рисунок выше - е). Измерение производят по образующей оправки в вертикальной (положение 3) и горизонтальной (положение 4) плоскостях. При этом снимают показания индикатора по двум диаметрально расположенным образующим оправки (при повороте шпинделя на 180 градусов), перемещая суппорт с индикатором от торца шпинделя на расстояние L=300 мм. Затем определяют среднеарифметическое значение отклонений, измеренных по двум образующим (отдельно для горизонтальной и для вертикальной плоскостей). Для станков с наибольшим диаметром обрабатываемой детали 400 мм допускаемая непараллельность оси шпинделя направлению продольного перемещения суппорта в вертикальной плоскости не должна превышать 0,03 мм (причем непараллельность должна быть направлена только вверх), а в горизонтальной плоскости - 0,012 мм (непараллельность должна быть направлена только в сторону суппорта).

5.Форма отчета.

Практическая работа №2

2. Цель работы

2. Оснащение работы

3. Схема проверки торцевого биения шпинделя.
4. Вывод (соответствие полученных данных паспортным)

Контрольные вопросы:

1.назовите цену деления индикатора часового типа.

2.назовите виды проверок   геометрической точности токарно-винторезного станка.

3.как часто необходимо проверять точность торцевого биения шпинделя.

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА №1

Определение геометрических параметров  проходного резца.

      1.Цель работы: Определение поверхности и углы  проходного резца.

2.Оснащение работы: проходной прямой резец; угломер; справочник молодого токаря.

3.Порядок выполнения работы:

3.1 изучите теоретическую часть практической работы

3.2 определите элементы  и углы проходного резца

3.3 оформите отчёт по практической работе

4.Теоретическая часть.

Из всех видов токарных резцов наиболее распространенными являются проходные резцы. Они предназначены для точения наружных поверхностей, подрезки торцов, уступов и т.д.

Призматическое тело npoходного резца (рис. 1), как и любого другого, состоит из режущей части (головки) и державки. Головка резца содержит переднюю 1, главную заднюю 2 и вспомогательную заднюю 3 поверхности. Пересечения этих поверхностей образуют главную 4 и вспомогательную 5 режущие кромки.

Рис. 1. Конструктивные элементы токарного резца:

1 – передняя поверхность; 2 – главная задняя поверхность; 
3 – вспомогательная задняя поверхность; 4 – главная режущая кромка; 
5 – вспомогательная режущая кромка

По передней поверхности сходит снимаемая резцом стружка. Главная задняя поверхность обращена к поверхности резания, образуемой главной режущей кромкой, а вспомогательная задняя поверхность – к обработанной поверхности детали.

Указанные поверхности и режущие кромки после заточки располагаются под определенными углами относительно двух координатных плоскостей и направления подачи, выбираемыми с учетом кинематики станка.

За координатные плоскости (рис. 2) принимают две взаимно перпендикулярные плоскости:

1) плоскость резания, проходящую через главную режущую кромку, и вектор скорости резания, касательный к поверхности резания;

2) основную плоскость, проходящую через эту же кромку и нормаль к вектору скорости резания.

Есть другое определение основной плоскости: это плоскость, проходящая через векторы продольной Sпр и радиальной Sр подач; в частном случае может совпадать с основанием резца, и в этом случае возможно измерение углов резца вне станка в его статическом положении.

Рис. 2. Геометрические параметры проходного токарного резца

За вектор скорости резания, применительно к резцам, а также ко многим другим инструментам, принимают вектор окружной скорости детали без учета вектора продольной подачи, который во много раз меньше вектора окружной скорости и не оказывает заметного влияния на величину передних и задних углов. Только в отдельных случаях, применительно, например, к сверлам, в точках режущих кромок, прилегающих к оси сверла, это влияние становится существенным.

На рис. 2 представлены вид заготовки и резца в плане и геометрические параметры, обязательно указываемые на рабочих чертежах резцов: γ, α, α1, φ, φ1. Ниже даны определения и рекомендации по назначению их величин.

Передний и задний углы главной режущей кромки принято измерять в главной секущей плоскости N–N, проходящей нормально к проекции этой кромки на основную плоскость, которая в данном случае совпадает с плоскостью чертежа. Плоскость N–N выбрана в связи с тем, что именно в ней происходит деформация металла при резании.

Передний угол γ – это угол между основной плоскостью и плоскостью, касательной к передней поверхности. Величина этого угла оказывает на процесс резания определяющее влияние, так как от него зависят степень деформации металла при переходе в стружку, силовая и тепловая нагрузки на режущий клин, прочность клина и условия отвода тепла из зоны резания. Оптимальное значение переднего угла γ определяется опытным путем в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого и режущего материалов, факторов режима резания (V, S, t) и других условий обработки. Возможные значения угла γ находятся в пределах 0...30°. Для упрочнения режущего клина, особенно изготовленного из хрупких режущих материалов, на передней поверхности затачивают фаску с нулевым или отрицательным передним углом (γф = 0...–5°), шириной f, зависящей от подачи.

Задний угол α – это угол между плоскостью резания и плоскостью, касательной к задней поверхности. Фактически это угол зазора, препятствующего трению задней поверхности резца о поверхность резания. Он влияет на интенсивность износа резца и в сочетании с углом γ влияет на прочность режущего клина и условия отвода тепла из зоны резания.

Чем меньшую нагрузку испытывает режущий клин и чем он прочнее, тем больше значение угла a, величина которого зависит, таким образом, от сочетания свойств обрабатываемого и режущего материалов, от величины подачи и других условий резания. Например, для резцов из быстрорежущей стали при черновой обработке конструкционных сталей α = 6...8°, для чистовых операций α = 10...12°.

Угол наклона главной режущей кромки λ – это угол между основной плоскостью, проведенной через вершину резца, и режущей кромкой. Он измеряется в плоскости резания и служит для предохранения вершины резца А от выкрашивания, особенно при ударной нагрузке, а также для изменения направления сходящей стружки. Угол λ считается положительным, когда вершина резца занижена по сравнению с другими точками главной режущей кромки и в контакт с заготовкой включается последней. Стружка при этом сходит в направлении обработанной поверхности (от точки В к точке А), что может существенно повысить ее шероховатость. При черновой обработке это допустимо, так как после нее следует чистовая операция, снимающая эти неровности. Но при чистовых операциях, когда нагрузка на режущий клин невелика, первостепенное значение приобретает задача отвода стружки от обработанной поверхности. С этой целью назначают отрицательные значения угла (–λ). При этом вершина резца А является наивысшей точкой режущей кромки, а стружка сходит в направлении от точки А к точке В.

Наличие угла λ усложняет заточку резцов, поэтому практические значения этого угла невелики и находятся в пределах λ = +5…–5°.

Углы в плане φ и φ1 (главный и вспомогательный) – это углы между направлением продольной подачи Sпр и, соответственно, проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Главный угол в плане φ определяет соотношение между толщиной и шириной срезаемого слоя. При уменьшении угла φ стружка становится тоньше, улучшаются условия теплоотвода и тем самым повышается стойкость резца, но при этом возрастает радиальная составляющая силы резания.

При обточке длинных заготовок малого диаметра вышесказанное может привести к их деформации и вибрациям, и в этом случае принимается φ = 90°.

Для других случаев рекомендуется:

– при чистовой обработке φ = 10...20°;

– при черновой обработке валов (l/d = 6...12) φ = 60...75°;

– при черновой обработке более жестких заготовок φ = 30...45°.  

У проходных резцов обычно угол φ1 = 10...15°. С уменьшением угла γ1 до 0 величина h также уменьшается до 0, что позволяет значительно увеличить подачу, а следовательно, и производительность процесса резания.

Вспомогательный задний угол α1, измеряемый в сечении N1 – N1, перпендикулярном к вспомогательной режущей кромке, принимается примерно равным α; α1 образует зазор между вспомогательной задней поверхностью и обработанной поверхностью заготовки.

Вспомогательный передний угол γ1 определяется заточкой передней поверхности и на чертеже обычно не указывается.

С целью повышения прочности режущей части резца предусматривается также радиус скругления его вершины в плане: r = 0,1...3,0 мм. При этом большее значение радиуса применяется при обработке жестких заготовок, так как с увеличением этого радиуса возрастает радиальная составляющая силы резания.

5.Форма отчета.

Лабораторная работа №1

1.Цель работы

2.Оснащение работы

3.Эскиз проходного резца с основными геометрическими элементами

4.Вывод

Контрольные вопросы:

1.Из каких частей состоит резец?

2.Как называются элементы головки резца?

3.Покажите переднюю поверхность на проходном резце.

4.Найдите на резце задние главную и вспомогательную поверхности. Почему их так называют?

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРКИ МАТЕРИАЛА  РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ РЕЗЦА.

      1.Цель работы:

1.1.   Определить марку материала режущей части резца для обработки   серого чугуна.

1.2.   Определить марку материала режущей части резца для обработки  конструкционной стали.

1.3. Определить марку материала режущей части резца при обработке  латуни.

2.Оснащение работы: резцы токарные с различными марками режущей кромки; справочник токаря.

3.Порядок выполнения работы:

3.1 изучите теоретическую часть лабораторной работы

3.2 проанализируйте химический состав режущей части резцов

3.3. выберите марки режущих пластин для различных обрабатываемых материалов.

3.3 оформите отчёт по лабораторной  работе

4.Теоретическая часть.

Инструментальными являются материалы, основное назначение которых - оснащение рабочей части инструментов. К ним относятся инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые материалы.

Основные свойства инструментальных материалов

По химическому составу, степени легированности инструментальные стали разделяются на инструментальные углеродистые, инструментальные легированные и быстрорежущие стали. Физико-механические свойства этих сталей при нормальной температуре достаточно близки, различаются они теплостойкостью и прокаливаемостью при закалке.

В инструментальных легированных сталях массовое содержание легирующих элементов недостаточно, чтобы связать весь углерод в карбиды, поэтому теплостойкость сталей этой группы лишь на 50-1000С превышает теплостойкость инструментальных углеродистых сталей. В быстрорежущих сталях стремятся связать весь углерод в карбиды легирующих элементов, исключив при этом возможность образования карбидов железа. За счет этого разупрочнение быстрорежущих сталей происходит при более высоких температурах.

Инструментальные углеродистые (ГОСТ 1435-74) и легированные (ГОСТ 5950-73) стали. Основные физико-механические свойства инструментальных углеродистых и легированных сталей приведены в таблицах. Инструментальные углеродистые стали обозначаются буквой У, за которой следует цифра, характеризующая массовое содержание углерода в стали в десятых долях процента. Так, в стали марки У10 массовое содержание углерода составляет один процент. Буква А в обозначении соответствует высококачественным сталям с пониженным массовым содержанием примесей.

Химический состав углеродистых инструментальных сталей

В инструментальных легированных сталях первая цифра, характеризует массовое содержание углерода в десятых долях процента (если цифра отсутствует, то содержание углерода в ней до одного процента). Буквы в обозначении указывают на содержание соответствующих легирующих элементов: Г - марганец, Х - хром, С - кремний, В - вольфрам, Ф - ванадий, а цифры обозначают содержание элемента в процентах. Инструментальные легированные стали глубокой прокаливаемости марок 9ХС, ХВСГ, Х, 11Х, ХВГ отличаются малыми деформациями при термической обработке.

Химический состав малолегированных инструментальных сталей

Эти материалы имеют ограниченные области применения: углеродистые идут, в основном, для изготовления слесарных инструментов, а легированные - для резьбообразующих, деревообрабатывающих и длинномерных инструментов (ХВГ)- протяжек, разверток и т.д.

Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73)

Химический состав и прочностные характеристики основных марок этих сталей приведены в таблицах. Быстрорежущие стали обозначаются буквами, соответствующими карбидообразующим и легирующим элементам: Р - вольфрам, М - молибден, Ф - ванадий, А - азот, К - кобальт, Т - титан, Ц - цирконий). За буквой следует цифра, обозначающая среднее массовое содержание элемента в процентах (содержание хрома около 4 процентов в обозначении марок не указывается).

Цифра, стоящая в начале обозначения стали, указывает содержание углерода в десятых долях процента (например, сталь 11Р3АМ3Ф2 содержит около 1,1 % С; 3 % W; 3 % Мо и 2 % V). Режущие свойства быстрорежущих сталей определяются объемом основных карбидообразующих элементов: вольфрама, молибдена, ванадия и легирующих элементов- кобальта, азота. Ванадий в связи с малым массовым содержанием (до 3%) обычно не учитывается, и режущие свойства сталей определяются, как правило, вольфрамовым эквивалентом, равным (W+2Mo)%. В прейскурантах на быстрорежущие стали выделяют три группы сталей: стали 1-й группы с вольфрамовым эквивалентом до 16 % без кобальта, стали 2-й группы - до 18 % и содержанием кобальта около 5 %,  2ста 0ли 3-й группы - до 20 % и содержанием кобальта 5-10 %. Соответственно, различаются и режущие свойства этих групп сталей.

Химический состав быстрорежущих сталей

Химический состав литых быстрорежущих сталей

Кроме стандартных, применяются и специальные быстрорежущие стали, содержащие, например, карбонитриды титана. Однако высокая твердость заготовок этих сталей, сложность механической обработки не способствующих широкому распространению. При обработке труднообрабатываемых материалов находят применение порошковые быстрорежущие стали Р6М5-П и Р6М5К5-П. Высокие режущие свойства этих сталей определяются особой мелкозернистой структурой, способствующей повышению прочности, уменьшению радиуса скругления режущей кромки, улучшенной обрабатываемости резанием и в особенности шлифованием. В настоящие время проходят промышленные испытания безвольфрамовые быстрорежущие стали с повышенным содержанием различных легирующих элементов, в том числе алюминия, малибдена, никеля и других

Один из существенных недостатков быстрорежущих сталей связан с карбидной неоднородностью, т.е. с неравномерным распределением карбидов по сечению заготовки, что приводит, в свою очередь, к неравномерной твердости режущего лезвия инструмента и его износа. Этот недостаток отсутствует у порошковых и мартенситно-стареющих (с содержанием углерода менее 0,03%) быстрорежущих сталей.

Твердые сплавы (ГОСТ 3882-74)

Твердые сплавы содержат смесь зерен карбидов, нитридов, карбонитридов тугоплавких металлов в связующих материалах. Стандартные марки твердых сплавов выполнены на основе карбидов вольфрама, титана,тантала. В качестве связки используется кобальт. Состав и основные свойства некоторых марок твердых сплавов для режущих инструментов приведены в таблице.

Физико-механические свойства одно-, двух- и трехкарбидных твердых сплавов

Состав физико-механические свойства безвольфрамовых твердых сплавов

В зависимости от состава карбидной фазы и связки обозначение твердых сплавов включает буквы, характеризующие карбидообразующие элементы (В - вольфрам, Т - титан, вторая буква Т - тантал) и связку (буква К- кобальт). Массовая доля карбидообразующих элементов в однокарбидных сплавах, содержащих только карбид вольфрама, определяется разностью между 100% и массовой долей связки (цифра осле буквы К), например, сплав ВК4 содержит 4% кобальта и 96% WC. Вдвухкарбидных WC+TiC сплавах цифра после буквы карбидообразующего элемента определяется массовая доля карбидов этого элемента, следующая цифра - массовая доля связки, остальное - массовая доля карбида вольфрама (например, сплав Т5К10 содержит 5% TiC,10% Co и 85% WC).

В трехкарбидных сплавах цифра после букв ТТ означает массовую долю карбидов титана и тантала. Цифра за буквой К - массовая доля связки, остальное- массовая доля карбида вольфрама (например, сплав ТТ8К6 содержит 6% кобальта, 8% карбидов титана и тантала и 86% карбида вольфрама).

В металлообработке стандартом ISO выделены три группы применяемости твердосплавного режущего инструмента: группа Р - для обработки материалов, дающих сливную стружку; группа К - стружку надлома и группа М - для обработки различных материалов (универсальные твердые сплавы). Каждая область разделяется на группы и подгруппы.

Твердые сплавы, в основном, выпускаются в виде различных по форме и точности изготовления пластин: напайных (наклеиваемых) - по ГОСТ 25393-82 или сменных многогранных - по ГОСТ 19043-80 - 19057-80 и другим стандартам.

Многогранные пластины выпускаются как из стандартных марок твердых сплавов, так и из этих же сплавов с однослойными или многослойными сверхтвердыми покрытиями из TiC, TiN, оксида алюминия и других химических соединений. Пластины с покрытиями обладают повышенной стойкостью. К обозначению пластин из стандартных марок твердых сплавов с покрытием нитридов титана добавляют - маркировку букв КИБ (ТУ 2-035-806-80), а к обозначению сплавов по ISO - букву С.

Выпускаются также пластины и из специальных сплавов (например, по ТУ 48-19-308-80). Сплавы этой группы (группы "МС") обладают более высокими режущими свойствами. Обозначение сплава состоит из букв МС и трехзначного (для пластин без покрытий)или четырехзначного (для пластин с покрытием карбидом титана) числа:

1-я цифра обозначения соответствует области применения сплава по классификации ISO (1 - обработка материалов, дающих сливную стружку; 3 - обработка материалов, дающих стружку надлома; 2 - область обработки, соответствующая области М по ISO);

2-я и 3-я цифры характеризуют подгруппу применяемости, а 4-я цифра - наличие покрытия. Например, МС111 (аналог стандартного Т15К6), МС1460 (аналог стандартного Т5К10) и т.д.

Кроме готовых пластин выпускаются также заготовки в соответствии с ОСТ 48-93-81; обозначение заготовок то же, что и готовых пластин, но с добавлением буквы З.

Безвольфрамовые твердые сплавы широко применяются как материалы, не содержащие дефицитных элементов. Безвольфрамовые сплавы поставляются в виде готовых пластин различной формы и размеров, степеней точности U и М, а также заготовок пластин. Области применения этих сплавов аналогичны областям использования двухкарбидных твердых сплавов при безударных нагрузках.

Минералокерамика (ГОСТ 26630-75) и сверхтвердые материалы

Минералокерамические инструментальные материалы обладают высокой твердостью, тепло- и износостойкостью. Их основой являются глинозем (оксид кремния)- оксидная керамика или смесь оксида кремния с карбидами, нитридами и другими соединениями (керметы). Основные характеристики и области применения различных марок минералокерамики приведены в таблице. Формы и размеры сменных многогранных керамических пластин определены стандартом ГОСТ 25003-81*.

Кроме традиционных марок оксидной керамики и керметов широко применяются оксидно-нитридная керамика (например, керамика марки "кортинит" (смесь корунда или оксида алюминия с нитридом титана) и нитридно-кремниевая керамика- "силинит-Р" .

Физико-механические свойства инструментальной керамики

Рекомендации по выбору марки керамики

Синтетические сверхтвердые материалы изготавливаются либо на основе кубического нитрида бора - КНБ, либо на основе алмазов.

Материалы группы КНБ обладают высокой твердостью, износостойкостью, низким коэффициентом трения и инертностью к железу. Основные характеристики и эффективные области использования приведены в таблице.

Физико-механические свойства СТМ на основе КНБ

В последнее время к этой группе относятся и материалы, содержащие композицию Si-Al-O-N ( торговая марка "сиалон"), в основе которых нитрид кремния Si3N4.

Синтетические материалы поставляются в виде заготовок или готовых сменных пластин.

На основе синтетических алмазов известны такие марки, как АСБ - алмаз синтетический "баллас", АСПК - алмаз синтетический "карбонадо" и другие. Достоинства этих материалов - высокая химическая и коррозионная стойкость, минимальные радиусы закругления лезвий и коэффициент трения с обрабатываемым материалом. Однако, алмазы имеют существенные недостатки: низкая прочность на изгиб (210-480 МПа); химическая активность к некоторым жирам содержащимся в охлаждающей жидкости; растворение в железе при температурах 750-800 С, что практически исключает возможность их использования для обработки сталей и чугуна. В основном, поликристаллические искусственные алмазы применяются для обработки алюминия, меди и сплавов на их основе.

Назначение СТМ на основе кубического нитрида бора

5.Форма отчета.

Лабораторная работа №2

1.Цель работы

2.Оснащение работы

3.Состав и свойства режущей пластины  инструмента.

4.Вывод (Обоснование выбора  резцов при обработке различных материалов.)

Контрольные вопросы:

1.назовите группы инструментальных материалов.

2.какой инструментальный материал обладает наибольшей твердостью

3.повышает ли содержание кобальта в твердых сплавах твердость режущей пластины.

 ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛИ ВАЛ

      1.Цель работы:

1.1 рассчитать режимы резания при обработке вала на токарно-винторезном станке 16к20.

1.2  выбрать из паспорта станка 16к20 наиболее близкие значения режимов резания,  к значениям полученным аналитическим путем.

2.Оснащение работы: паспорт станка токарно-винторезного 16к20; справочник токаря; чертеж детали вал.

3.Порядок выполнения работы:

3.1 изучите теоретическую часть лабораторной  работы

3.2 рассчитайте режимы резания при обработке первых двух переходов.

3.3 сравните полученные значения с паспортными данными станка.

3.4 оформите отчёт по лабораторной работе

4.Теоретическая часть.

Элементами режима резания являются: глубина резания, подача и скорость резания.

Глубина резания t (мм) – расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали к последней. При точении – это толщина слоя металла срезаемого за один проход резца. При обтачивании, растачивании, рассверливании

t = (D – d) / 2,

где D – наибольший диаметр касания инструмента с деталью, мм;
d – наименьший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.

 При сверлении                             t = D / 2,

где D – диаметр отверстия, мм.

При отрезании и вытачивании канавки глубина резания соответствует ширине прорези, выполняемая резцом за один проход.
Подача (мм/об) – величина перемещения инструмента за один оборот заготовки. Различают продольную, поперечную и наклонную подачи в зависимости от направления перемещения резца. Рекомендуется для данных условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи.

Скорость резания V (м/мин) – путь, который проходит наиболее удаленная от оси вращения точка поверхности резания относительно режущей кромки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания для станков с главным вращательным движением (токарных, сверлильных, фрезерных) подсчитывается по формуле

V = πDn / 1000 ≈ Dn / 320,

где D – наибольший диаметр заготовки (при токарной обработке),

диаметр сверла (при сверлении) или диаметр фрезы (при фрезеровании), мм;

n – частота вращения заготовки или инструмента, об/мин.

Режим резания, который обеспечивает наиболее полное использование режущих свойств инструмента и возможностей станка при условии получения необходимого качества обработки, называется рациональным.

Для повышения производительности труда рекомендуется работать с возможно большим режимом резания. Однако его увеличение ограничивается стойкостью инструмента, жесткостью и прочностью обрабатываемой детали, узлов станка и его мощностью.

Высокая производительность может быть достигнута, если в первую очередь будут приняты наибольшие возможные значения глубины резания и подачи и в зависимости от них – допустимая скорость резания, обеспечивающая принятую стойкость инструмента.

Выбор режима резания выполняют на основании исходных данных: чертежа обрабатываемой детали, размеров заготовки, типа, материала и геометрии инструмента, паспортных данных станка в следующем порядке.

1. Глубина резания принимается в зависимости от величины припуска. Рекомендуется вести обработку за один проход. Минимальное число проходов определяется мощностью станка, жесткостью детали и заданной точностью обработки. При черновой обработке (если условия позволяют) глубину резания назначают максимальной – равной всему припуску. Точные поверхности обрабатывают вначале предварительно, затем окончательно. При чистовой обработке глубину резания назначают в зависимости от требуемых степени точности и шероховатости поверхности в следующих пределах: для шероховатости поверхности до Rz от 10 до 20 включительно глубина резания 0,5 – 2,0 мм, для Rz от 2,5 до 0,063 – 0,1 – 0,4 мм.

2. Подачу выбирают из нормативных таблиц в зависимости от марки обрабатываемого материала, размеров заготовки и выбранной глубины резания. Рекомендуется для данных условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи. При черновой обработке ее значение ограничивается жесткостью детали, инструмента и допустимым усилием предохранительного механизма подачи станка. Подача для чистовой обработки определяется главным образом шероховатостью обрабатываемой поверхности. Для уменьшения шероховатости подачу следует принимать меньшей.

Окончательно подачу корректируют исходя из данных станка и принимают ближайшую из имеющихся на станке.

3. Скорость резания, допускаемая инструментом, определяется заданной стойкостью резца, глубиной резания, подачей, твердостью обрабатываемого материала и рядом других факторов. Средняя стойкость резца обычно принимается равной 30–90 мин.

Скорость резания назначают по соответствующим нормативным таблицам в зависимости от свойств обрабатываемого материала, принятых значений глубины резания и подачи. Такие таблицы составлены для определенных условий работы. Поэтому если действительные условия резания отличаются от нормативных, выбранную скорость надо умножить на поправочные коэффициенты, прилагаемые к таблицам.

4. Зная скорость резания, определяют частоту вращения n (об/мин) из формулы

n = 1000V / πD ≈ 320V / D,

где V – скорость резания, м/мин; D – наибольший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.

Так как станок точно такой частоты вращения шпинделя может не иметь, вследствие ее ступенчатого регулирования, то назначают ближайшую меньшую величину. В результате этого незначительно снижается скорость резания, но зато стойкость режущего инструмента повышается.

5. По принятой частоте вращения подсчитывается действительная скорость резания (м/мин).

V = Dn / 320.

6. Проверку режима резания по мощности при черновом точении можно выполнить, пользуясь формулой

Nрез = Pz V / 60 ∗ 1020,

где V – скорость резания, м/мин.; 1020 – коэффициент перевода Н ξ м/с в кВт; Pz – вертикальная составляющая силы резания, Н.

Вертикальная составляющая силы резания Pz (Н) – сила сопротивления резанию, действующая в вертикальном направлении касательно к поверхности резания. Для приближенных расчетов ее можно определить из формулы

Pz = KtS,

где K – коэффициент резания, равный силе резания, приходящейся на 1 мм2 площади поперечного сечения срезаемой стружки, МПа (табл.);

 t – глубина резания, мм; S – подача, мм/об.

После подсчета мощности резания должно соблюдаться условие

N рез = Nшп ,

где N рез – мощность, необходимая на резание; Nшп – мощность на шпинделе.

5.Форма отчета.

Лабораторная работа №3

3. Цель работы

3. Оснащение работы

5. Расчет режимов резания при обработке детали вал
6. Вывод

Контрольные вопросы:

1.Назовите последовательность расчета режимов резания.

2.Назовите  правила определения глубины резания при обработке отрезным резцом; подрезным резцом; канавочным резцом.

3.В чем измеряется скорость резания, число оборотов шпинделя, подача резца.

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА №4

Разработка маршрутной карты обработки детали вал.

      1.Цель работы: составить фрагмент маршрутной карты обработки детали вал.

2.Оснащение работы: бланк маршрутной карты; справочник токаря; рабочий чертеж детали вал, паспорт станка.

3.Порядок выполнения работы:

3.1 изучите теоретическую часть лабораторной работы

3.2 определите последовательность заполнения маршрутной карты

3.3 оформите отчёт по практической работе

4.Теоретическая часть.

Установка — часть операции, выполняемая при одном неизменном закреплении обрабатываемой заготовки.

Переход — часть операции, характеризующаяся постоянством обрабатываемой поверхности, рабочего инструмента и режима работы станка. Одновременную обработку нескольких поверхностей детали несколькими инструментами принято считать за один переход. Переходы подразделяются на проходы.

Проход— часть перехода, осуществляемая при одном рабочем перемещении инструмента в направлении подачи. За один проход снимают один слой металла.

Технологический процесс изготовления какого-либо изделия оформляется специальными документами. В СССР введена Единая система технологической документации (ЕСТД), которая устанавливает основные виды технологических документов. Основная цель ЕСТД — установить на всех предприятиях единые правила оформления, выполнения и обращения технологической документации. К технологической документации относятся маршрутные, операционные карты, карты эскизов и другие документы.

Маршрутная карта содержит описание технологического процесса изготовления изделия по всем операциям в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах. Операционная карта содержит описание операций технологического процесса изготовления изделия с расчленением их по переходам, с указанием режимов работы и данных о средствах технологического оснащения.

Карта эскизов содержит эскизы, схемы, таблицы, необходимые для выполнения технологического процесса, операции, перехода. Для выполнения требований, предъявляемых к обработанной детали, назначается последовательность операций исходя из следующих соображений.

1. Обработку заготовки начинают с операций черновой обработки, при выполнении которых снимаются наибольшие слои металла. Это позволяет, во-первых, сразу выявить дефекты заготовки. Во-вторых, при снятии наибольших внешних слоев металла заготовка освобождается от внутренних напряжений, вызывающих деформации. При черновой обработке требуются значительные силы резания, которые могут оказать влияние на точность окончательной обработки поверхности.

2. Обработку поверхностей, на которых возможные дефекты заготовок недопустимы, следует вести в начале технологического процесса при выполнении черновых операций.

3. Следует в первую очередь обрабатывать поверхности, при удалении припуска с которых в наименьшей степени снижается жесткость заготовки.

4. Чистовые операции надо выполнять к концу обработки, так как при этом уменьшается возможность повреждения уже обработанных поверхностей.

5. Поверхности, у которых задана точность относительного расположения, необходимо обрабатывать в одной установке и одной позиции.

6. Следует стремиться применять метод концентрации операций технологического процесса, т. е. одновременного выполнения большего числа переходов, и использовать комбинированные инструменты.Рассмотрим пример оформления технологической карты механической обработке детали палец рис.1.

5.Форма отчета.

Лабораторная работа №4

      1.Цель работы

2.Оснащение работы

3.Фрагмент разработанной  маршрутной карты обработки детали вал

4.Вывод

Контрольные вопросы: 

1.Перечислить последовательность выбора режущего инструмента

2.Назовите факторы, влияющие на величину глубины резания

3.Перечислите факторы определяющие величину подачи

4.Назовите порядок назначения скорости резания и факторы, определяющие её величину.