Методическая разработка урока по дисциплине «Процессы формообразования и инструменты» тема: «Итоговое занятие по токарной обработке».
учебно-методический материал по теме

Федеральное  агентство по образованию

ГОУ СПО Арзамасский приборостроительный колледж имени П. И. Пландина

Методическая разработка

урока по дисциплине «Процессы формообразования и инструменты»

тема: «Итоговое занятие по токарной обработке»

                                     Разработала преподаватель

                                                                           Захарова Н. М.

Арзамас  2008г.

Тема урока: «Итоговое занятие по токарной обработке».

Цель урока: закрепить знания по пройденному материалу – «Обработка материалов точением».

План урока

1. Организационный момент.
2. Просмотр фильма «Компьютерное моделирование процесса резания при токарной обработке».
3. Закрепление знаний пройденного материала «Классификация токарных резцов»

     Доклады на тему «Обработка фасонных поверхностей»

4. Закрепление знаний пройденного материала  «Физические явления  при токарной обработке».

     Доклады на тему «Дробление стружки».

5. Подведение итога урока и оценка деятельности студентов.

1. Организационный момент.

Цель: настроить студентов на рабочую, доброжелательную атмосферу проведения урока.

Проверка посещаемости. Заполнение журнала. Объявление темы урока, плана урока.

2. Просмотр фильма «Компьютерное моделирование процесса резания при токарной обработке».

Цель: закрепление знаний студентов по предыдущему материалу, повторение определений и терминов.

Приступаем к просмотру фильма «Компьютерное моделирование процесса резания при токарной обработке». В нем рассмотрены следующие вопросы:

1. Физические основы процесса резания металлов.
2. Геометрические параметры инструмента и процесса резания.
3. Виды резцов.
4. Силы, возникающие при резании металлов.

Обратите особое внимание на процесс стружкообразования и виды резцов.

Просмотр фильма.

После фильма выдержать паузу: разложить инструмент (резцы) на стол.

3. Закрепление знаний пройденного материала –«Классификация токарных резцов».

Доклады на тему «Обработка фасонных поверхностей»

Вопросы по классификации резцов:

1.Как разделяются резцы по направлению подачи?

По направлению подачи резцы разделяются на правые и левые (рис.а)
Правыми резцами называются такие, у которых при наложении на них сверху ладони правой руки (так чтобы 4 пальца были направлены к вершине), главная режущая кромка оказалась расположена на стороне большого пальца. При работе они перемещаются справа налево.
Левыми резцами называются такие, у которых при наложении на них сверху ладони левой руки главная режущая кромка оказалась расположена на стороне большого пальца.

2. Как резцы разделяются по форме и расположению головки относительно стержня?

По форме и расположению головки относительно стержня резцы разделяют:

1. Прямые резцы, у которых ось в плане и боковом виде прямая.
   2. Отогнутые резцы, у которых ось в плане изогнутая, а в боковом виде прямая.
   3. Изогнутые резцы, у которых ось в плане прямая, а в боковом виде изогнутая.
   4. С оттянутой головкой - резцы, у которых головка уже (тоньше) тела резца.

3. Как резцы разделяются по виду токарной обработки?

По виду обработки токарные резцы делятся на:

1. Проходные - для обработки наружных цилиндрических поверхностей. Они могут быть:

1.Проходной прямой (правый или левый) (2)

2.Проходной отогнутый (правый и левый) (7)
Эти резцы получили широкое распространение т.к. ими можно обрабатывать не только цилиндрические, но и торцевые поверхности с поперечной подачей S.

3.Проходной упорный- эти резцы применяются при обтачивание ступенчатых валов и при обработке нежестких деталей.

2. Подрезные - предназначенные для обработки торцевых поверхностей перпендикулярных оси вращения детали, работающие с поперечной подачей S (3)

3. Расточные - предназначены для обработки отверстий, т.е. для растачивания на больший диаметр сквозных или глухих отверстий. Вследствие большого вылета из резцедержателя эти резцы заметно изгибаются и не позволяют снимать больших сечений стружки. (6,8,10)
4. Отрезные - предназначены для отрезки заготовок или прорезки на деталях узких кольцевых канавок. (1,5)
5. Резьбонарезные предназначенные для нарезания резьбы. (9)

Фасонные резцы – предназначены для обработки деталей сложного профиля.

Мы с вами рассматривали следующие виды токарной обработки и  соответствующий режущий инструмент:

Наружное точение  (резцы проходные).

Растачивание  (резцы расточные).

Подрезка торца (резцы подрезные и отрезные).

Об обработке фасонных поверхностей и фасонных резцах нам расскажут Лена Гордеева и Света Руфкина.

Доклад Лены Гордеевой:

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Обрабатываемые поверхности детали относят к фасонным, если они образованы криволинейной образующей, комбинацией прямолинейных образующих, расположенных под различными углами к оси детали, или комбинацией криволинейных и прямолинейных образующих.

Фасонные поверхности могут быть получены на токарных станках различными способами: сочетаниями поперечной и продольной подач резца относительно заготовки фасонными резцами, профиль которых соответствует профилю готовой детали; поперечной и продольной подачами резца относительно заготовки с использованием приспособлений и копировальных устройств, позволяющих обрабатывать поверхности детали по заданному профилю; комбинированными, позволяющим использовать достоинства различных способов для повышения точности и производительности токарной обработки фасонных поверхностей. Обрабатываемые фасонные поверхности могут быть наружными и внутренними.

Фасонные поверхности, в том числе на длинных деталях, обрабатывают остроконечными быстрорежущими и твердосплавными проходными резцами в том случае, если заданный профиль получается с помощью шаблона, копира, приспособлений и т.п.

Для повышения производительности обработки фасонных поверхностей сложного профиля применяют фасонные резцы (рисунок 1 а-б), рабочая часть которых может быть выполнена из быстрорежущей стали и твердого сплава, а державка из конструкционной стали, которая соединяется с режущей частью сваркой или механическим креплением.

Рис. 1

Передний угол γ, значения которого зависят от свойств обрабатываемого материала, лежит в пределах: 20-30˚ при обработке алюминия и меди; 20˚ - мягкой стали; 15˚ - стали средней твердости; 10˚ - твердой стали и мягкого чугуна; 5˚ - труднообрабатываемой стали и твердого чугуна; 0˚ - бронзы и латуни. Задний угол α выбирают в зависимости от конструктивных особенностей резцов: 10-15˚ для дисковых фасонных резцов; 12-18˚ для призматических фасонных резцов. Приведенные значения γ и α относятся только к наружным точкам профиля резца. С приближением к центру заготовки дискового фасонного резца передний угол уменьшается, а задний – увеличивается. Размеры рабочей части и высота профиля круглых и призматических резцов должны соответствовать профилю, который получается в пересечении фасонной поверхности с передней поверхностью резца. На одном из торцов круглого фасонного резца выполнены зубцы, которые служат для закрепления резца в резцедержателе станка и при заточке. Ширина фасонных резцов не превышает 40-60 мм. И зависит от жесткости системы станок – приспособление – инструмент – деталь и радиального усилия резания.

Доклад Светы Руфкиной:

ОБРАБОТКА ФАСОННЫМИ РЕЗЦАМИ

Для обработки галтелей, резьбы и других фасонных поверхностей применяют фасонные резцы (рисунок 2). Профиль режущей кромки этих резцов полностью совпадает с профилем обрабатываемой поверхности и поэтому передняя поверхность резца должна устанавливаться точно на линии центров станка (рисунок 3).

           Рис. 2                                                        Рис. 3

Для сохранения обрабатываемого профиля фасонные резцы затачивают по передней поверхности. Это нужно учитывать при установке резцов. В горизонтальной плоскости резец должен быть перпендикулярен к линии центров станка, правильность установки проверяют угольником, который одним катетом прикладывают к цилиндрической поверхности детали, а другие – к боковой поверхности резца. При этом между угольником и резцом должен быть равномерный просвет.

Применение призматических и круглых фасонных резцов позволяет обрабатывать фасонные поверхности сложного профиля. Передней поверхностью призматического фасонного резца служит торец призмы (рисунок 3, б), задний угол α образуется наклонным положением резца в державке.

На рисунке 4 показаны призматические радиальные фасонные резцы, устанавливаемые на поперечном суппорте или в револьверной головке с горизонтальной осью вращения и предназначена для работы с поперечной подачи. Режущую кромку резца устанавливают по центру обрабатываемой детали. Задний угол α создает соответствующей установкой резца в державке.

Рис. 4

Подача фасонного резца должна быть равномерной и не превышать 0,05 мм/об. при ширине резца 10-20 мм. и 0,03 мм/об. при ширине резцы более 20 мм. подача зависит от жесткости детали.

Для повышения производительности обработки фасонных поверхностей следует разделять их обработку на черновую и чистовую. Обычно черновую обработку выполняют на более высоких режимах резания, чем чистовую. На окончательную чистовую обработку оставляют минимальный припуск и выполняют ее более точным инструментом. Это позволяет значительно повысить стойкость чистовых резцов до переточки и обрабатывать большее количество деталей.

4.Закрепление знаний пройденного материала - «Физические явления  при токарной обработке».

  Доклады на тему «Дробление стружки»

Вспомним – какие физические  явления происходят при токарной обработке?

При токарной обработки происходят следующие физические явления:

1. Стружкообразование.
2. Наклёп.
3. Нарост.
4. Износ инструмента.
5. Тепловыделение.

Остановимся на стружкообразовании. Какие виды стружек вы знаете и от чего зависит вид стружки?

Виды стружек

В зависимости от свойств обрабатываемого материала и условий резания стружка может быть:

1.Сливная - образуется при обработке пластичного (вязкого) материала (алюминий, мягкие стали) при достаточно высокой скорости резания (Vp).
Стружка сходит с резца в виде ленты, завивающейся в спираль. Обработанная поверхность чистая, без зазубрин, силы, действующие на резец, постоянны, вибрации незначительны.

2.Ступенчатая - образуется при обработке сталей средней твердости, при средних скоростях резания (Vp).. Она состоит из ряда элементов достаточно прочно связанных между собой. Прирезцовая сторона гладкая, а противоположная ступенчатая, с острыми зазубринами. Вибрации небольшие, но больше чем у сливной, обработанная поверхность хорошая.

3.Стружка надлома - (кусочки направленной формы) образуется у твердых и хрупких материалов (чугун, бронза). Вибрация значительная, обработанная поверхность грубая, шершавая.

4.Элементная - образуется при обработки твердых и маловязких металлов с низкой скоростью резания (Vp = 0,5-2 м/мин). Она состоит из отдельных, пластически деформированных элементов, слабо связанных или совсем не связанных между собой.

При различных условиях обработки одного материала можно получить стружку различных видов, изменяя скорость резания (Vp), глубину резания(t), угол резания (δ ), применение смазывающей охлаждающей жидкости (СОЖ).

Как влияет вид стружки на условия работы при токарной обработки? Какой вид стружки приемлем в том или ином условии обработки различных материалов? Заслушаем доклады Мешалова С. и Рослова В.

Доклады на тему «Дробление стружки»

Докладчик - Мешалов Сергей.  

Наглядное пособие – плакат «Влияние на процесс стружкодробления угола в плане φ «.

Дробление стружки.

      Токарная обработка является наиболее распространенным методом обработки резанием деталей типа вращения.

      В процессе токарной обработки некоторых материалов образуется сливная стружка, которая в значительной степени влияет на процесс резания, снижает производительность процесса обработки и стойкости инструмента, ухудшает качество обработанных поверхностей,  затрудняет многостаночное обслуживание и является носителем  повышенной опасности  при работе на токарных станках, что и вызывает необходимость ее дробления на мелки элементы или завивание в спираль.

Завивание и дробление стружки.

       В целях создания наилучших условий для отвода стружки из зоны резания необходимо обеспечить ее дробление или завивание  в спираль определенной длины.

       Стружка, завитая в спираль длиной до 200 мм, наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым  к ней при работе на токарных станках с ЧПУ.

       Дробленую стружку в виде колец и полуколец диаметром 10-15 мм и более следует рассматривать как хорошую. Эта стружка, несмотря на то, что занимает меньший объем и легче транспортируется, снижает стойкость инструмента.

       Мелкодробленая стружка должна рассматриваться как удовлетворительная. Помимо снижения стойкости резцов такая стружка, разлетаясь во все стороны, попадает на поверхность станка, нарушает нормальную работу его узлов.

       Формирование стружки в виде непрерывной спирали, прямой ленты и путаного клубка не удовлетворяет требованиям обработки деталей на станках с ЧПУ и поэтому должно быть исключено.

       Наиболее простым и доступным, но  имеющим ограниченные возможности является способ дробления или завивания стружки путем подбора определенных режимов резания и геометрических параметров инструмента. Рекомендуемая область применения данного способа - черновое и обдирочное точение при тяжелых условиях резания.

       При черновом и получистовом точении широко применяются способы завивания и дробления стружки с помощью различных препятствий для ее схода, формируемых  на передней поверхности лезвия резца в виде лунок, канавок, порожков или с помощью накладных стружколомовых форм.

Режимы резания и геометрические параметры резца.

       Наибольшее влияние на процесс дробления или завивания стружки оказывает подача. С увеличением подачи увеличивается толщина стружки, уменьшается диаметр ее витков, что приводит к увеличению жесткости стружки и ее дроблению или завиванию.

      Увеличение глубины резания в большинстве случаев приводит к отрицательным результатам по стружкодроблению, так как это связано со снижением жесткости стружки в результате увеличения диаметра витков и более равномерной деформацией по ширине стружки.

      Скорость резания не оказывает заметного влияния на интенсивность стружкодробления. Это влияние существенно лишь в определенной зоне скоростей резания, а именно до 30-40 м/мин, ниже которых с уменьшением скорости резания стружка дробиться при больших отношениях глубины резания к подаче.

       Наиболее целесообразно добиваться дробления или завивания стружки путем увеличения подачи, но с учетом ограничений, накладываемых к шероховатости поверхности и жесткости технологической системы.

Рекомендуемая область применения – черновое точение некоторых марок жаропрочных сталей и сплавов, обладающих повышенной твердостью и хрупкостью.

       Из геометрических параметров резца наибольшее влияние на процесс стружкодробления оказывают угол в плане, передний угол, угол наклона кромки и радиус вершины.

       С увеличением угла в плане φ ( Плакат 1) при неизменной глубине резания и подаче толщена срезаемого слоя увеличивается и стружка меняет направление схода. Наилучшие условия для стружкодробления обеспечиваются при угле в плане 90°.

       С уменьшением переднего угла деформация в зоне резания увеличивается, возрастает усадка стружки, а следовательно, и ее толщина, что приводит к жесткости и снижению прочности стружки. Все это приводит к интенсификации процесса завивания и дробления стружки. Рекомендуемый предел уменьшения переднего угла соответствует -10°. Но применение резцов с отрицательными передними углами обусловливает более высокие требования к жесткости обрабатываемой детали и всей технологической системы.

       Влияние угла наклона кромки на процесс стружкодробления при использовании резцов с углом в плане φ = 45÷60° незначительно. При работе резцами с углом в плане φ=90° увеличение угла наклона кромки до +15° сужает зону неудовлетворительного формирования стружки. Однако при выборе угла наклона кромки надо учитывать и то, что при положительных значениях стружка сходит в направлении на обработанную поверхность, а при помощи отрицательных значениях – в сторону от обработанной поверхности.

        Радиус вершины лезвия отрицательно влияет на стружкодробление, особенно при работе резцами с углами в плане φ=75÷90° и глубине резания до 1 мм. Радиусная фаска лезвия резца формируется при обработке  участка стружки ( при малых углах в плане ) с уменьшенной толщенной. Жесткость такой стружки с увеличением радиуса снижается,  в результате чего интенсивность дробления стружки уменьшается. Поэтому радиус вершины резца рекомендуется назначать не более 1,0-1,5 мм.

       Завивание и дробление стружки благодаря специально подобранным углам заострения лезвия резца и режимам резания характеризуется  отсутствием дополнительных устройств или фасонной заточки на передней поверхности лезвия резца, что в значительной степени способствует увеличению стойкости инструмента.

        Наилучшие результаты по дроблению стружки достигаются резцами с геометрическими параметрами лезвия. Такие резцы обеспечивают удовлетворительное завивание и дробление стружки при глубине резания до 5мм с отношением глубины резания к подаче меньше 10-12. Однако их применение ограничивается широкой фаской, имеющей отрицательный передней угол.

Канавки, уступы и накладные стружколомы.

Докладчик -  Рослов Владимир.

Наглядное пособие – плакат « Зависимость параметров канавок от подачи S «.

        Эффективность завивания и дробления стружки зависит от степени дополнительной деформации срезаемого слоя металла путем формирования на передней поверхности лезвия резца канавок, лунок и порожков, в том числе и накладных.

        При использовании резцов с напайными пластинами рекомендуется применять лунки или уступы, получаемые методом шлифования, а также припаянные стружколомы.

        При использовании резцов с механическим креплением многогранных пластин процесс завивания и дробления стружки рекомендуется осуществлять с помощью канавок и лунок, получаемых на пластинах во время их прессования, а также уступов, получаемых шлифованием накладных стружколомов, изготовляемых из твердых сплавов прессованием.

        Применение указанных способов дробления стружки приводит к возрастанию сил резания на 20-50% при точении конструкционных сталей и жаропрочных сплавов на 10-15 % - при точении титановых - сплавов.

        Шлифование лунок и порожков рекомендуется выполнять на режущих пластинах не менее 4мм.

        При использовании резцов с напайными пластинами целесообразно  ограничится лунками с геометрическими параметрами.

        Накладные стружколомы по эффективности равноценны уступам на передней поверхности лезвия резца. Наибольшее распространение они нашли в конструкциях сборочных резцов с многогранными режущими пластинами.

Специальные способы дробления стружки

       К специальным наиболее широко применяемым способам дробления стружки относятся: периодически запрограммированная  остановка суппорта станка; запрограммированный вывод резца из зоны резания; предварительная прорезка или накатка на обрабатываемой поверхности винтовых или параллельных оси детали канавок. Эти способы обеспечивают гарантированное дробление стружки при обработке практически  любых материалов.

       Первые два способа осуществляются благодаря кинематическому дроблению и неблагоприятно сказываются на точностных характеристиках станков.

       При кинематическом способе дробления стружки путем запрограммированной остановки движения подачи необходимо  обращать внимание на то, чтобы время этой остановки не превышало  времени, необходимого для прерывания стружки. Время и число требуемых остановок определяются экспериментальным путем для каждого конкретного случая обработки. Недостатками данного способа является увеличение времени обработки деталей и значительное снижение стойкости резцов. При данном способе дробления стружки, кроме сказанного, интенсивно изнашивается и механизм подачи станка.

     При дробление стружки путем резкого вывода резца из зоны резания суппорт станка отводится на величину

x= Sо +Δx ,   y=t+Δy

где Δx, Δy-отжатия, обусловленные нежесткостью  технологической системы СПИД;

     Sо – подача,  мм/об;

       t - глубина резания, мм.

     При использовании этого способа дробления стружки стойкость резцов увеличится по сравнению с первым способом в 1,5-2 раза, однако время на обработку удваиваться (отвод-подвод).

      Способ дробления стружки путем предварительного прорезания  на обрабатываемой поверхности канавок не снижает стойкость резцов. Прорезание канавок осуществляется резцами треугольного профиля (резьбовыми) на глубину, равную 75% припуска. Треугольная форма канавки, а также Прорезание припуска не на всю глубину позволяет избежать ударной нагрузки на резец. Недостатком данного способа является увеличение времени на обработку детали благодаря дополнительной операции прорезки канавки.

Образование стружки. Кажется, какое банальное явление. А ведь от него зависит и точность изготовления детали, и качество обрабатываемой поверхности, и жизнь и здоровье рабочего. Мы хотим быть хорошими специалистами в своей профессии, поэтому необходимо знать не только обязательную образовательную программу, но и хотя бы чуточку больше.

Оценки за урок.

Всем спасибо за внимание.

Урок окончен.

Используемая литература:

1.В.А.Аршинов, Г.А.Алексеев     «Резание металлов и режущий инструмент»

                                                Москва, 1975г.

2. Р.М.Гоцеридзе                      «Процессы формообразования и инструменты»

                                                Москва, 2006г.

3. В. Н. Фещенко                        «Токарная обработка»

                                                Москва, 1990г.

4. В.И.Баранчиков                      Справочник «Прогрессивные режущие              

                                                      инструменты и режимы резания металлов».

                                                Москва, 1990г.