Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Н. П. ОГАРЁВА»
Рузаевский институт машиностроения (филиал)
Лабораторный практикум по дисциплине
«ТЕХНОЛОГИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА»
для студентов специальности
151002 – «Металлообрабатывающие станки и комплексы»
РУЗАЕВКА
2012
РАБОТА 1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЯ И ЗАТОЧКА СПИРАЛЬНОГО СВЕРЛА
Цель работы
Практическое ознакомление с основными типами инструментов для обработки отверстий и способами заточки сверл.
Содержание работы
1. Ознакомление с конструкцией основных типов режущих инструментов для обработки отверстий.
2. Ознакомление со способами заточки сверл.
3. Заточка сверла на специальном заточном станке и контроль углов заточки.
Порядок и методика выполнения работы
Ознакомление с конструкциями основных типов режущих инструментов для обработки отверстий. Основные типы инструмента для обработки отверстий: сверла, зенкеры, развертки и расточной инструмент приведены на рис. 2 – (1 – 5).
Ознакомление с вышеперечисленными инструментами производится по экспонатам, имеющимся в лаборатории.
В процессе ознакомления с инструментами устанавливаются основные конструктивные и режущие элементы рабочей части их. В качестве примера на рис. 2-6 приведены основные части, поверхности и элементы спирального сверла.
Ознакомление со способами заточки задней поверхности у сверл. Заточка задней поверхности сверл осуществляется по конической поверхности; по винтовой поверхности.
На рис. 2-7 показаны два способа заточки сверл по конической поверхности.
Сверло закрепляется в специальном приспособлении на столе станка.
В процессе заточки шлифовальному кругу сообщается вращательное движение, а затачиваемому сверлу – качательное движение вокруг оси воображаемого конуса. В целях равномерного износа круга последнему сообщают возвратно-поступательное движение относительно затачиваемого сверла.
Относительное положение конуса и затачиваемого сверла определяется тремя параметрами.
Первый параметр – угол ε перекрещивания осей конуса у сверла; на сверлозаточном станке 3Б652, ε = 45°, а на станке 3659А – ε = 20°.
Второй параметр – величина l – хD, представляющая собой расстояние от оси сверла до вершины конуса; на сверлозаточном станке 3Б652 это расстояние определяется положением упора, на станках 3659А – положением сверла в зажимных губках.
Третий параметр – величина К (представляющая собой расстояние между перекрещивающимися под углом е осями сверла и конуса. Настройка на эту величину производится поворотом сверла относительно оси конуса.
При сравнении способов заточки (рис. 2-7) видно, что они различаются между собой схемой расположения оси воображаемого конуса относительно сверла.
Наибольшее распространение получила заточка по схеме, показанной на рис. 2-7, а, которая дает резкое увеличение заднего угла по направлению к центру сверла Заточка по схеме, показанной на рис. 2-7, б, также даёт увеличение заднего угла к центру сверла, но значительно меньшее, чем по схеме на рис. 2-7, а.
Схема заточки свёрл по винтовой конической поверхности показана на рис. 2-8.
Сверло, зажатое в патроне, вращается вокруг своей оси.
Шлифовальный круг, кроме основного вращения вокруг оси АА, получает еще дополнительные движения: вращение вокруг оси ВВ и возвратно-поступательные перемещения вдоль оси, которые осуществляются посредством кулачка. Дополнительное вращение шлифовального круга, обеспечивает перемещение его рабочей поверхности по режущей кромке сверла.
Совокупность этих движений дает заточку задних поверхностей сверла по винтовой поверхности. Такой способ заточки позволяет получить увеличение заднего угла до 25° к центру сверла. Однако этот способ не получил еще широкого распространения, так как при сверлении твердых материалов слишком большой задний угол снижает прочность перемычки сверла.
Заточка сверла и контроль углов заточки. В содержание этой части работы входит самостоятельная работа студента по заточке сверл на имеющемся в лаборатории заточном станке.
На рис. 2-9 представлен сверлозаточный станок для заточки сверл по конической поверхности. На этом станке задняя поверхность каждого зуба сверла образуется поверхностью воображаемого конуса КВN (рис. 2-10).
Для получения положительных задних углов, начиная от самого края режущей кромки, ось конуса смещается относительно оси сверла на величину К. Для получения задних углов заданной величины необходимо выдержать определенное расстояние хD = L.
Для получения требуемого угла при вершине сверла его ось поворачивается относительно торцовой плоскости круга на угол φ.
Последовательность заточки сверла должна быть следующая:
1 Сверло центровым отверстием хвостовой части в подвижный центр 1 опоров (рис. 2-9) устанавливается так, чтобы расстояние от вершины сверла до цанг 2 было равно yD = 0,75D, после чего закрепляется подвижный центр в губках.
2. После установки сверла включается кнопка «Пуск» станка.
3. Включается возвратно-поступательное движение шпиндельной головки станка рукояткой 4.
4. Во избежание удара шлифовального круга о сверло последнее медленно подводится до появления искры с помощью маховичка 6 продольного перемещения стола станка 5. Затем устанавливается упор 7 на необходимую величину стачивания сверла в зависимости от его износа и закрепляется гайкой 8.
5. Включив охлаждение, нужно непрерывно покачивать головку станка рукояткой 9, осуществляя одновременно продольную подачу сверла до упора маховиком 6.
6. Закончив заточку одной поверхности, шлифовальный шпиндель рукояткой 4 отвести в крайнее положение.
7. Для получения симметричной заточки второй поверхности не открывая упора 7, разжимая губки и нажимая сверлом на центр 1 поворачивают его на 180°, после чего сверло снова закрепляют в губках.
8. Включается возвратно-поступательное движение шпиндельной головки рукояткой 4 и повторяется заточка второй задней поверхности в том же порядке.
9. После окончания заточки второй поверхности сверла маховичком 6 стол 5 станка отводится в исходное положение и выключается мотор.
Контроль углов заточки. Производится внешний осмотр сверла. Задние поверхности должны быть заточены без прижогов и неровностей.
Результаты заточки контролируются измерением угол при вершине 2φ, длины лезвия и заднего угла α в нескольких точках лезвия между наружным диаметром и поперечной кромкой.
Результаты контрольных измерений заносятся в протоколы 1 и 2 отчета.
Оборудование, приборы, режущие и измерительные инструменты, необходимые для выполнения работы
1. Сверла спиральные различных диаметров 2
2. Сверло с различными видами подточки поперечной кромки 1
3. Сверло с подточкой ленточки 1
4. Сверло с двойной заточкой 1
5. Сверло спиральное с подточкой поперечного лезвия,
двойной заточкой и подточкой ленточки 1
6. Сверла, зенкера, цековки, зенковки, развертки и расточные блоки
согласно рис. 2-(1-6) по 1
7. Станок для заточки спиральных сверл диаметром от
10 до 50 мм 3Б652 или 3659А, 3А64, 3Б64, 3657, 3658 1
8. Делительная оптическая головка с индикатором 1
9. Нониусный или оптический универсальный угломер 2
10. Масштабная линейка 3
11 Сверла для заточки диаметрами 18 – 25 мм 7
12. Принципиальная схема заточки сверл 1
Содержание отчёта
Отчёт по лабораторной работе №1 должен включать в себя:
1. Принципиальную схему заточки сверла.
2. Результаты измерений элементов сверла после заточки, которые сводятся в таблицу 1 и 2.
Таблица 1.
|
Диаметр сверла, мм |
Угол при вершине, º |
Длина лезвия, мм |
|
|
первого |
второго |
||
Таблица 2.
|
Диаметр, dx, мм |
Угол поворота τ, º |
Показания индикатора h, мм |
Задний угол αх,º |
3. График изменения заднего угла αх вдоль главного режущего лезвия сверла.
РАБОТА 2. Основные типы фрез и заточка концевой фрезы
Цель работы
Работа знакомит с основными типами фрез и способами заточки концевой фрезы.
Содержание работы
1. Ознакомление с конструкцией и геометрией фрез.
Ознакомление с устройством и работой заточного станка, применяемыми приспособлениями, характеристикой заточного круга и порядком заточки.
Определение необходимых данных для установки фрезы в рабочее положение для заточки, осуществление установки и заточки фрезы.
Контроль геометрии фрезы, полученной после заточки, и сравнение ее с заданной.
Порядок и методика выполнения работы
Ознакомление с конструкцией и геометрией основных типов фрез. На рис. 3-1, 3-2 и 3-3 представлены основные типы фрез, ознакомление с которыми производится по образцам, имеющимся в лаборатории. Следует обратить внимание на назначение, конструктивные особенности фрез, на режущие элементы рабочей части и их геометрические параметры.
Основные размеры и геометрия концевой фрезы, подлежащей заточке, заносятся в отчет.
Ознакомление с условиями осуществления заточки. Приступая к работе, следует ознакомиться с имеющимся в лаборатории заточным станком, управлением им, с техникой безопасности, применяемыми приспособлениями и порядком выполнения заточки. В соответствии с условиями подбирается заточной круг требуемой характеристики, назначаются режимы заточки и эти данные заносятся в отчет.
Быстрорежущие концевые фрезы, имеющие винтовые зубья по цилиндру и зубья па торце (рис. 3-3, в), затачиваются по задним поверхностям этих зубьев. Заточка осуществляется на универсально-заточном станке 3А64 с помощью шлифовального круга из электрокорунда на керамической связке зернистостью 18–20, твёрдостью СМ1-СМ2, формы ЧК, ГОСТ 2424–52.
Основные данные по характеристике шлифовального круга и режимов заточки заносятся в отчет.
Определение установочных параметров, установка фрезы в рабочее положение и её заточка
1. Заточка зубьев по цилиндру. Для заточки по задней поверхности зубьев, лежащих на цилиндрической поверхности, концевая фреза устанавливается в центрах, закрепленных на столе заточного станка (рис. 3-4). Затачиваемый зуб опирается на упорку, установленную на шлифовальной бабке.
Для получения после заточки заднего угла α заданной величины вершина затачиваемого зуба должна быть расположена ниже оси фрезы на величину h (рис. 3-4)
,
D – диаметр затачиваемой фрезы.
Требуемое положение затачиваемого зуба обеспечивается соответствующей установкой упорки и проверяется штангенрейсмусом. Во время заточки фрезе вместе со столом сообщаются возвратно-поступательные движения.
Так как затачиваемая режущая кромка имеет винтовую форму, то одновременно с продольным перемещением фреза должна поворачиваться вокруг своей оси. При этом обязательно обеспечивается непрерывное касание затачиваемого зуба с упоркой. Это осуществляется либо с помощью груза, свободно висящего на тросике, намотанном на хвостовик или шейку фрезы, либо вручную. В последнем случае одной рукой производится вращение маховичка продольного перемещения фрезы, а другой – поворачивание фрезы на хвостовик с непрерывным прижимом затачиваемого зуба к упорке. Столу станка периодически сообщается поперечная подача.
2. Заточка торцовых зубьев. Для заточки торцовых зубьев концевая фреза устанавливается в шпиндель универсально-заточной головки (рис. 3-5), имеющей три оси поворота X, Y и Z.
Установка фрезы в правильное для заточки положение осуществляется следующим образом. Поворотом вокруг оси Х затачиваемый торцовый зуб приводится в горизонтальное положение. Величина поворота определяется углом λ.
Вокруг оси Z фреза вместе с головкой поворачивается на угол φ1 вокруг оси Y – на угол α1.
Фиксация поворота фрезы вокруг ее оси X для заточки последующего зуба осуществляется с помощью делительного устройства головки.
Вычисление установочных параметров и схемы установки фрезы во время заточки заносятся в отчет.
Контроль геометрии фрезы после заточки. После окончания заточки фрезы измеряется полученная геометрия её режущей части и результаты сравниваются с заданными величинами геометрических параметров. Полученные результаты контроля заносятся в отчет.
Оборудование, приспособления и инструменты, необходимые для выполнения работы
1. Универсальный заточный станок 3А64
2. Универсальная заточная головка
3. Переходная оправка для закрепления затачиваемой
фрезы в шпинделе заточной головки 1
4. Центры для закрепления концевой фрезы на столе заточного станка 2
5. Упорка с кронштейном 1
6. Заточный круг формы ЧК из электрокорунда,
на керамической связке зернистостью 18 – 20, твёрдостью
СМ1 – СМ2, ГОСТ 2424 – 52 1
7. Угломер Бабчиницера 2
8. Линейка металлическая на 150 мм 2
9. Штангенрейсмус 1
10. Штангенциркуль 2
Содержание отчёта
Отчёт по лабораторной работе №2 должен включать в себя:
1. Эскиз и основные данные концевой фрезы которые сводятся в таблицу 1.
Таблица 1. Параметры концевой фрезы.
|
D, мм |
L, мм |
l, мм |
ωº |
γº |
αº |
α |
λº |
2. Характеристику заточного круга и режим заточки.
Характеристика заточного круга.
ГОСТ.
Форма.
Диаметр.
Ширина.
Материал абразива.
Зернистость.
Материал связки.
Твёрдость.
Режим заточки.
Число оборотов круга, мин.
Скорость круга, м/сек.
Продольная подача стола, м/мин.
Величина слоя подлежащая стачиванию.
Глубина резания.
Число проходов.
Охлаждение.
3. Схемы установки фрезы и заточного круга для заточки винтовых зубьев.
4. Схему установки фрезы для заточки торцовых зубьев.
5. Расчёт установочных параметров.
6. Контроль результатов заточки.
РАБОТА 3. ФРЕЗЕРОВАНИЕ ЗУБЬЕВ ТРЕХСТОРОННЕЙ ДИСКОВОЙ ФРЕЗЫ
Цель работы
Работа знакомит с одной из основных операций производства трехсторонних дисковых фрез – фрезерованием зубьев.
Содержание работы
1. Ознакомление с устройством, управлением и оснасткой горизонтально-фрезерного станка.
2. Ознакомление с чертежом изготовляемой трехсторонней дисковой фрезы и определение параметров для установки заготовки фрезы при фрезеровании ее зубьев.
3. Наладка станка и фрезерование зубьев по окружности и с боков.
4. Контроль размеров полученных зубьев дисковой фрезы и сравнение их с заданными по чертежу.
Порядок и методика выполнения работы
Ознакомление с устройством и работой горизонтально-фрезерного станка. Фрезерование зубьев трехсторонней дисковой фрезы (рис. 4-1) может быть выполнено на горизонтально-фрезерном станке модели 6Н82 с использованием универсальной лимбовой делительной головки.
Перед началом работы на станке следует ознакомиться с его устройством, управлением и настройкой делительной головки.
фрезерование канавок между зубьями осуществляется одноугловыми фрезами с углом профиля, равным углу профиля канавки. За установочную базу принимается отверстие заготовки фрезы (рис. 4-2) и ее торец.
Основные данные о станке, применяемых принадлежностях и режущих инструментах нужно занести в отчет.
Ознакомление с чертежом изготовляемой дисковой фрезы и определение установочных параметров. По чертежу подлежащей изготовлению трехсторонней дисковой Фрезы (рис. 4-1) следует установить размеры и расположение ее зубьев, а данные записать в отчет.
Режущая одноугловая фреза должна иметь определенное положение по отношению к заготовке, которое при фрезеровании зубьев по окружности определяется установочными параметрами а и h (рис. 4-3), а при фрезеровании боковых зубьев – параметрами a1 и h1.
По данным чертежа вычисляются указанные установочные параметры.
1. Для фрезерования зубьев по окружности. Для получения у фрезеруемых зубьев заданного угла γ наклона передней грани режущая фреза смещается относительно оси заготовки в горизонтальном направлении на величину а, которая вычисляется по формуле
где D – диаметр фрезы изделия,
γ – заданный передний угол зубьев по окружности.
Для образования требуемой по чертежу глубины фрезеруемых канавок режущая фреза должна быть опущена на величину h, которая вычисляется по формуле
,
где ;
D – диаметр трехсторонней дисковой фрезы;
ν – угол профиля канавок по окружности;
γ – передний угол зубьев по окружности;
z – число зубьев;
f – ширина цилиндрической ленточки у вершин зубьев.
2. Для фрезерования боковых зубьев. При фрезеровании боковых зубьев ось делительной головки устанавливается так, чтобы она в плоскости продольной подачи стола станка составляла вертикальный угол τ (рис. 4-4), который рассчитывается по формуле
sinτ = tgε ctgν1
где
ν1 – угол профиля канавок боковых зубьев.
Горизонтальное и вертикальное смещения режущей фрезы относительно заготовки (рис. 4-4) определяются параметрами a1 и h1 которые рассчитываются по формулам:
;
,
где .
γ – передний угол;
ν1 – угол профиля боковых зубьев;
f – ширина ленточки вдоль боковых зубьев.
Вывод формул дан в пояснении к данной работе. Вычисление установочных параметров фиксируется в отчете.
Наладка станка и фрезерование зубьев. Устанавливаются требуемые числа оборотов шпинделя и горизонтальная подача стола фрезерного станка.
На столе закрепляется делительная головка и производится ее наладка на деление в соответствии с числом зубьев изготовляемой фрезы. Заготовка насаживается на оправку, которая вставляется в конус шпинделя делительной головки.
1. Фрезерование зубьев по окружности. Сначала производится фрезерование зубьев по окружности фрезы. Для этого ось делительной головки (ось заготовки) устанавливается горизонтально и точно вдоль подачи фрезерного станка. Режущая одноугловая фреза с углом профиля Θ1 = ν1, равным углу профиля зубьев по окружности, устанавливается в исходное положение так, чтобы она вершиной своих зубьев находилась точно над осью заготовки и касалась её верхней части.
Далее установка режущей фрезы в рабочее положение производится по вычисленным установочным параметрам.
2. Фрезерование боковых зубьев. После фрезерования зубьев по окружности производится фрезерование боковых зубьев: сначала с одной стороны, затем – с другой.
Фрезерование боковых зубьев осуществляется одноугловой фрезой с углом профиля Θ1 = ν1 равным углу профиля канавок боковых зубьев. Для этого ось делительной головки устанавливается под ранее вычисленным углом τ, а режущая фреза смещается относительно заготовки на величину установочных параметров a1 и h1. Схемы установки при фрезеровании зубьев изготовляемой фрезы зарисовываются в отчёт.
Контроль размеров полученных зубьев дисковой фрезы. После окончания фрезерования зубьев изготовляемой дисковой трехсторонней фрезы производится измерение полученных размеров зубьев, которые сравниваются с заданными по чертежу. Результаты контроля заносятся в отчет.
Пояснение к работе
Определение величины вертикального смещения режущей фрезы при фрезеровании зубьев по окружности.
Согласно эскизу рис. 5-4 при фрезеровании канавок зубьев по окружности фрезы, имеющей диаметр D, число зубьев z с передним углом γ, угол профиля канавок ν и ленточку у вершины зубьев f вертикальное смещение h режущей фрезы может быть определено следующим образом:
.
Из Δobc:
; .
Из Δcde:
;
.
Определение угла поворота оси делительной головки при фрезеровании боковых зубьев. При фрезеровании боковых зубьев трехсторонней дисковой фрезы с помощью одноугловой, фрезы с углом профиля Θ1 равным углу профиля канавок ν1 нарезаемых боковых зубьев, ось делительной головки должна быть повернута на такую величину угла τ, чтобы после фрезерования канавок у вершин боковых зубьев остались ленточки одинаковой, ширины по всей длине зубьев (рис. 4-6).
Исходя из этих условий на основании построений (рис. 4-6), можно написать
.
Из Δ А"E"D"
h1=A"D"ctgν1.
Из Δ АDC
AD = А"D" = AC tgε;
h1 = AC tgε ctgν1;
.
Таким образом,
sinτ = tgε ctgν1
Определение величины h1 вертикального смещения режущей фрезы при фрезеровании боковых зубьев. Исходя из чертежа (рис. 4-6) можно написать
;
; AC = AG – CG;
AG = AF – GF; AF = R cosγ;
GF = R sinγ tg; AG = R cosγ – R sinγ tg;
CG = ; AC = R(cosγ – sinγ tg) – ;
h1 = [R(cosγ – sinγ tg) – ] .
Оборудование, приспособления и инструменты, необходимые для выполнения работы
1. Горизонтально-фрезерный станок 1
2. Универсальная лимбовая делительная головка 1
3. Одноугловая фреза 1
4. Двуугловая фреза (углы профиля одноугловой и
двуугловой фрезы должны соответствовать заданной геометрии
изготовляемых зубьев трёхсторонней дисковой фрезы) 1
5. Угломер конструкции Бабчиницера 1
6. Штангенциркуль 1
7. Линейка металлическая на 150 мм 1
8. Оправка для закрепления заготовки трёхсторонней дисковой
фрезы на шпинделе делительной головки 1
Содержание отчёта
Отчёт по лабораторной работе №3 должен включать в себя:
1. Эскиз и основные данные изготовляемой трёхсторонней дисковой фрезы которые сводятся в таблицу 1.
Таблица 1. Параметры трёхсторонней дисковой фрезы.
|
D, мм |
d, мм |
B, мм |
z |
γº |
νº |
f, мм |
ν1 |
f1, мм |
2. Характеристику оборудования.
Станок. Наименование.
Модель.
Завод-изготовитель.
Принадлежности и приспособления.
Режущий инструмент.
3. Схему установки для фрезерования зубьев по окружности.
4. Схему установки для фрезерования боковых зубьев.
5. Расчётные формулы и вычисление установочных параметров.
6. Контрольные приборы и результаты измерений.
РАБОТА 4. ФРЕЗЕРОВАНИЕ ВИНТОВЫХ ЗУБЬЕВ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФРЕЗЫ
Цель работы
Работа знакомит с одной из основных операций производства цилиндрических фрез – фрезерованием винтовых зубьев.
Содержание работы
1. Ознакомление с устройством, управлением и оснасткой универсально-фрезерного станка.
2. Ознакомление с чертежом цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями и определение параметров для наладки на фрезерование винтовых зубьев.
3. Наладка станка и фрезерование винтовых зубьев.
4. Контроль зубьев цилиндрической фрезы после фрезерования.
Порядок и методика выполнения работы
Ознакомление с устройством, управлением и оснасткой станка. Фрезерование канавок винтовых зубьев цилиндрической фрезы (рис. 5-1) производится на универсально-фрезерном станке двуугловой фрезой с углом профиля Θ, величина которого принимается равной углу профиля канавок зубьев цилиндрической фрезы.
Изделие – цилиндрическая фреза – насаживается на оправку, которая закрепляется в центрах делительной головки, установленной на столе универсально-фрезерного станка.
Основные данные о станке, применяемых принадлежностях и инструменте нужно записать в отчет.
Ознакомление с чертежом цилиндрической фрезы и определение параметров для наладки на фрезерование винтовых зубьев. По чертежу цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями (рис. 5-1) устанавливаются величины, определяющие размеры и геометрию зубьев. Перед осуществлением фрезерования зубьев должны быть определены параметры наладки делительной головки и станка, а также параметры, определяющие установку двуугловой режущей фрезы относительно заготовки изготовляемой цилиндрической фрезы.
Рисунок 5.1. Цилиндрическая фреза с винтовыми зубьями
Как известно, при фрезеровании винтовой канавки продольное движение стола, а следовательно, и движение изделия вдоль ее оси должно быть так кинематически связано с вращением изделия, чтобы за один оборот изделия оно продвинулось вдоль своей оси на величину Т шага винтовой канавки
Т=πD ctgω,
где Т – шаг фрезеруемой винтовой канавки,
D – наружный диаметр изделия;
ω – угол наклона винтовой канавки.
Исходя из этого условия, рассчитывается передаточное отношение сменных колес для привода длительной головки. За один оборот изделия стол станка должен переместиться на величину шага Т винтовой канавки т. е.
1об. изд. Ntх. в. iсм = π D ctgω = Т;
для станка, на котором производится данная работа, характеристика делительной головки N = 40, шаг ходового винта продольной подачи стола tх.в. = 5 мм.
Произведение Ntх. в. = А называется характеристикой станка.
Искомое передаточное отношение сменных колес с и d
.
При фрезеровании винтовой канавки стол фрезерного станка вместе с установленным на нем изделием поворачивается на угол η (рис. 5-2) в зависимости от угла ω наклона винтовой канавки.
Величина угла η поворота фрезерного стола определяется по формуле
tg η = tg ω cos(γ + Θ1)
где ω – угол подъема фрезеруемого винтового зуба;
γ – передний угол фрезеруемого зуба;
Θ1 – боковой угол режущей двуугловой фрезы. После того как фрезерный стол повернут на необходимый угол η, устанавливается режущая двуугловая фреза относительно изделия.
Для получения заданного переднего угла у фрезеруемых зубьев цилиндрической фрезы режущая двуугловая фреза смещается в горизонтальном направлении относительно оси изделия на величину а (рис. 5-2), которая вычисляется по формуле
а = В sin(Θ1 + γ + β),
где
; ;
δ = Θ1 + γ – Δn; ;
; .
где z – число зубьев цилиндрической фрезы;
R – радиус зубьев цилиндрической фрезы;
f – ширина цилиндрической ленточки;
η – угол поворота фрезерного стола;
γ – передний угол фрезеруемых зубьев;
Θ – угол профиля двуугловой фрезы;
Θ1 – боковой угол двуугловой фрезы.
Для образования требуемой глубины фрезеруемых канавок цилиндрической фрезы двуугловая фреза опускается на величину h, которая определяется по формуле
h = Rn – В cos(Θ1 + γ + β)
Вычисление установочных параметров и эскизы установок записываются в отчете.
Вывод вышеприведенных расчетных формул дан в пояснении к работе.
Наладка станка и фрезерование винтовых зубьев. По рассчитанным параметрам производится наладка станка и установка режущей фрезы в рабочее положение относительно заготовки.
По вычисленной величине передаточного отношения icм гитары привода делительной головки подбираются зубчатые колеса из имеющегося комплекта с числами зубьев: 100, 86, 82, 64, 56, 48, 40, 32, 28, 24, 24 и устанавливаются на станке.
Стол фрезерного станка поворачивается па угол η с отсчетом по лимбу.
Установка бокового смещения а двуугловой фрезы производится по нониусу поперечной подачи стола, а величина h врезания фрезы устанавливается по нониусу подъема фрезерного стола.
Положение точки А – пересечение горизонтальных проекций оси заготовки цилиндрической фрезы и оси оправки фрезерного станка (рис. 5-2) – находится касанием нижней точки двуугловой фрезы и верхней точки цилиндра заготовки.
В отчете дается краткое описание метода фрезерования винтовых зубьев.
Контроль зубьев цилиндрической фрезы после фрезерования. После фрезерования винтовых зубьев цилиндрической фрезы осуществляется их контроль по следующим параметрам: угол наклона фрезерования канавок зубьев фрезы, ширина цилиндрической ленточки, передний угол зуба и угол профиля канавок.
Измеренные величины сопоставляются с заданными по чертежу, а результаты контроля записываются в отчете.
Пояснение к работе
Определение угла поворота стола. При фрезеровании на цилиндрической поверхности винтовой канавки с углом наклона ω двуугловой фрезой угол поворота стола η универсально-фрезерного станка может быть определен следующим образом.
Шаг винтовой канавки
T = 2π R ctgω.
Координаты любой точки В (рис.5-3), определяемой углом δ,
;
Угол η наклона касательной к винтовой линии в любой точке (угол поворота стола).
;
.
Определение установочных параметров горизонтального и вертикального смещений двуугловой фрезы относительно изделия.
Для вычисления установочных смещений а и h, рассмотрим сечение фрезеруемой канавки в осевой плоскости режущей фрезы (рис. 5-2).
Изделие в этом сечении будет представлять эллипс, полуоси которого тип соответственно равны:
; ,
где R – радиус изделия (цилиндрической фрезы);
η – угол поворота стола станка.
Радиус кривизны эллипса Rп (приведенный радиус), определяется по известной зависимости
,
С весьма большим приближением принимается, что, точки b и с фрезеруемой канавки лежат на дуге радиуса Rп (рис. 5-4).
Примечание. На рис. 5-4 показаны два возможных случая: а) фрезеруемый профиль канавки не пересекается вертикальным диаметром;
б) фрезеруемый профиль канавки пересекается вертикальным диаметром.
Вывод расчетных формул сделан общим для обоих возможных случаев.
На построенной с учетом этих соображений схеме (рис. 5-4) будут иметь место без искажения искомые установочные величины а и h, профиль режущей двуугловой фрезы с углами профиля Θ и Θ1 а также передний; угол γ нарезаемого зуба и ширина f цилиндрической ленточки, оставляемой для заточки заднего угла.
Центральный угол Δп определяется по следующей зависимости:
, .
z – число зубьев изготовляемой фрезы;
f – ширина цилиндрической ленточки зубьев;
D – диаметр изготовляемой фрезы;
η – угол поворота стола фрезерного станка. Вертикальное установочное смещение определяется как
h = Rп – ek, ek = oe cos(Θ1+γ+β).
Обозначим ое = В, тогда h = Rп – B cos(Θ1+γ+β),
, , δ = Θ + γ – Δn,
, , , ,
; , .
Горизонтальное установочное смещение а определяется как
а = ое sin(Θ1+γ+β).
или
а = B sin(Θ1+γ+β).
Схема расчета. Из чертежа изготовляемой цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями берется:
D – диаметр фрезы (2R);
z – число зубьев;
ω – угол наклона винтовых зубьев;
f – ширина цилиндрической ленточки для заточки заднего угла;
γ – передний угол зубьев;
Θ – угол профиля канавки.
Фрезерование винтовых зубьев производится двуугловой фрезой с углами профиля Θ и Θ1.
1. Определение угла η поворота фрезерного стола:
tg η = tgω cos (γ+Θ1).
2. Определение вертикального смещения h:
,
δ = Θ + γ – Δn,
;
;
h = Rп – В cos (Θ1 + γ + β).
3. Определение горизонтального смещения а:
a = B sin(Θ1 + γ + β).
Оборудование, приспособление и инструменты, необходимые для выполнения работы
1. Универсальный горизонтально-фрезерный станок 1
2. Универсальная лимбовая делительная головка
с задним центром и хомутиком 1
3. Оправка для закрепления заготовки цилиндрической
фрезы в центрах делительной головки 1
4. Набор сменных зубчатых колес для привода
делительной головки от ходового винта стола станка (комплектов) 1
5. Фреза двуугловая (углы ее профиля должны соответствовать
заданной геометрии изготовляемой цилиндрической фрезы) 1
6. Угломер конструкции Бабчиницера 2
7. Штангенциркуль 2
8. Линейка металлическая на 150 мм 2
Содержание отчёта
Отчёт по лабораторной работе №4 должен включать в себя:
1. Эскиз и основные данные изготовляемой цилиндрической фрезы которые сводятся в таблицу 1.
Таблица 1. Параметры трёхсторонней дисковой фрезы.
|
D, мм |
L, мм |
d, мм |
d1, мм |
l, мм |
f, мм |
Z |
γº |
Θº |
ωº |
2. Характеристику оборудования.
Станок. Наименование.
Модель.
Завод-изготовитель.
Принадлежности и приспособления.
Режущий инструмент.
3. Эскиз установки заготовки, режущей фрезы, стола станка и расчёт установочных параметров.
4. Краткое описание метода фрезерования винтовых канавок цилиндрической фрезы.
5. Средства измерения и контроль результатов работы.
РАБОТА 5. ЗАТЫЛОВАНИЕ ЗУБЬЕВ ДИСКОВЫХ ФАСОННЫХ И ЧЕРВЯЧНЫХ МОДУЛЬНЫХ ФРЕЗ
Цель работы
Работа знакомит с одной из специфических операций инструментального производства – затылованием задней поверхности.
Содержание работы
1. Ознакомление с основными требованиями затылования.
2. Осуществление необходимых наладочных расчетов кинематических цепей и наладка станка на затылование:
– зубьев дисковой фасонной фрезы;
– зубьев червячной модульной фрезы.
3. Установка заготовки и инструмента в рабочее положение.
4. Контроль профиля затылованных зубьев.
Порядок и методика выполнения работы
Ознакомление с основными требованиями затылования. Затылование производится по кривой, отвечающей следующим требованиям:
1) сохранение профиля при переточках;
2) постоянство задних углов, как по затыловочной кривой, так и по ее конхоидам.
Если первому условию отвечают многие кривые: логарифмическая и архимедова спирали, синусоида и т. д., то второму, в полной мере, ни одна из них. Постоянство углов по затыловочной кривой обеспечивает лишь логарифмическая спираль (рис. 6-1). Однако это преимущество не сохраняется на конхоидах кривой. Недостатком, логарифмической спирали, является нетехнологичность кулачка.
Чаще всего затылование производится по архимедовой спирали (рис. 6-2), образуемой одновременно равномерными вращательным и поступательным движениями. Архимедова спираль хотя и не даёт постоянства задних углов, однако изменение их как по самой кривой, так и по ее конхоидам находится в допустимых пределах. Простота движений, обеспечивающих получение архимедовой спирали, создает удобства в изготовлении кулачка. Кроме того, одним кулачком могут быть затылованы фрезы различных диаметров.
Затылование по прямой и её конхоидам большого распространения не получило ввиду сложности изготовления кулачков и необходимости наличия отдельного кулачка для каждого диаметра.
Наладочные расчеты кинематических цепей и наладка станка на затылование. Процесс затылования зубьев дисковой фасонной и червячной модульной фрез, рабочие чертежи которых представлены соответственно на рис. 6-3 и 6-4, производится на затыловочном станке 1813, К-96 и др. Обработка ведется затыловочными резцами (рис. 6-5, 6-6, 6-7, 6-8), закрепляемыми в резцедержателе суппорта станка так, чтобы геометрическая ось резца была строго перпендикулярна к линии центров.
Контроль установки резцов осуществляется с помощью шаблонов (рис. 6-9 и 6-10). Эскизы дисковой фасонной и червячной модульной фрез, затыловочных резцов и шаблонов заносятся в отчет.
1. Затылование зубьев дисковой фасонной фрезы. Процесс снятия припуска при затыловании дисковой фасонной фрезы можно рассмотреть по схеме на рис. 6-11. По мере равномерного вращения фрезы суппорт с резцом также равномерно перемещается к центру. Движение суппорта осуществляется кулачком. Ход резца определяется величиной затылования К. За один оборот затылуемой фрезы резец должен сделать z двойных ходов (z – число зубьев фрезы).
Вращение фрезы на станке обеспечивает цепь вращения шпинделя: мотор – коробка скоростей – перебор – шпиндель. Затыловочное движение резца производится кинематической цепью: шпиндель станка – гитара I – дифференциал – промежуточные шестерни – кулачковый вал суппорта.
Наладочные расчёты для – данной операции сводятся к настройке гитары с учетом работы перебора, осуществляемой подбором числа зубьев шестерен а1, b1, c1, d1:
(при работе с перебором ) (1)
или
(при работе с перебором ),
где z – число зубьев фрезы.
Примечание. Наладочные расчеты даны для станка К-96. Расчет наладки кинематических цепей производится на бланке отчета.
Затылование зубьев дисковой фасонной фрезы осуществляется одним резцом сразу по всему профилю.
2. Затылование зубьев червячной модульной фрезы. При затыловании червячной модульной фрезы, кроме вращения фрезы (кинематическая цепь описана выше), необходимо согласованное затыловочное движение и продольное перемещение суппорта с резцом. Поэтому наряду с работой кинематических цепей, участвующих в работе при затыловании дисковой фасонной фрезы, необходимо включение цепи продольной подачи суппорта: шпиндель станка – гитара II – ходовой винт – маточная гайка – суппорт станка, а также цепи дифференциала: ходовой винт – гитара III – дифференциал.
Таким образом, наладочные расчеты для данной операции включают:
настройку гитары I (подбор шестерен по формуле 1);
настройку гитары II – подбор числа зубьев шестерен a2, b2, c2 и d2 с учетом осевого шага фрезы t мм:
или
3) настройку гитары III – подбор числа зубьев шестерен а3, b3, с3 и d3 с учетом шага винтовой канавки впадины зуба фрезы Т мм.
.
Расчеты наладки кинематических цепей производятся на бланках отчета.
Затылование зубьев червячной модульной фрезы выполняется в следующем порядке:
окончательное затылование по вершинам зубьев;
затылование зубьев с левой стороны – как чисто;
затылование зубьев с правой стороны – в размер.
Технологические операции заносятся в отчет.
Установка заготовки и инструмента в рабочее положение. Затылуемая фреза насаживается на оправку, закрепленную в центрах станка. Крепление затылвочных резцов производится в резцедержателе суппорта. Установка геометрической оси резцов строго перпендикулярно к линии центров производится с помощью шаблонов по шпинделю задней бабки. Контроль установки в осевом направлении относительно затылуемого профиля осуществляется визуально.
Контрольные измерения. Контроль точности профиля и размеров затылованпых зубьев осуществляется с помощью шаблонов (рис. 6-9 и 6-10).
Оборудование, приборы и измерительные инструменты, необходимые для выполнения работы
1. Токарно-затыловочный станок 1813, К-96 1
2. Затыловочные резцы согласно рис. 6-5, 6-6, 6-7, 6-8 4
3. Шаблоны согласно рис. 6-9 и 6-18 2
4. Дисковая фасонная фреза с необработанной задней поверхностью 1
5. Червячная модульная фреза с необработанной задней поверхностью 1
Содержание отчёта
Отчёт по лабораторной работе №5 должен включать в себя:
По части 1 «Затылование зубьев дисковой фасонной фрезы».
1. Эскизы фрезы, резцов и шаблона, а именно:
– эскиз дисковой фасонной фрезы,
– эскиз затыловочного резца,
– эскиз шаблона для дисковой фасонной фрезы.
2. Наладочные расчёты и данные об оборудовании.
По части 2 «Затылование зубьев червячной модульной фрезы».
1. Эскизы фрезы, резцов и шаблона, а именно:
– эскиз червячной модульной фрезы,
– эскиз резца для затылования по вершине зубьев,
– эскиз резца для затылования левой и правой боковой стороны зубьев,
– эскиз шаблона для червячной модульной фрезы.
2. Наладочные расчёты.
3. Технологические операции.
РАБОТА 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧНОСТИ ФОРМЫ БОКОВОЙ СТОРОНЫ ВЫСТУПА ШЛИЦЕВОГО ВАЛИКА НАРУЖНОГО И ВНУТРЕННЕГО ЦЕНТРИРОВАНИЯ, НАРЕЗАННОГО ЧЕРВЯЧНОЙ ШЛИЦЕВОЙ ФРЕЗОЙ
Цель работы
Работа знакомит с процессом обработки и способами определения точности профиля боковых сторон выступов шлицевых валиков наружного и внутреннего центрирования, нарезанных червячной шлицевой фрезой.
Содержание работы
1. Ознакомление с оборудованием, приборами и инструментами при нарезании шлицевых валиков.
2. Ознакомление с методами нарезания шлицевых валиков и графическое построение профилей боковой стороны зуба.
3. Сравнение профиля зуба рейки с действительным профилем червячной шлицевой фрезы.
4. Нарезание шлицевых валиков наружного и внутреннего центрирования.
5. Определение точности профиля боковой стороны шлица нарезанных валиков.
Нарезание шлицевых валиков наружного и внутреннего центрирования, размеры которых приведены на рис. 7-3 и 7-4, выполняется на шлицефрезерном станке.
Порядок и методика выполнения работы
Ознакомление с оборудованием, приборами и инструментами для нарезания шлицевых валиков. Основные типы инструментов для нарезания шлицевых валиков представлены на рис. 7-1, а, б, в и 7-2, а, б, в. Ознакомление с ними производится по экспонатам, имеющимся в лаборатории. Описание инструментов, применяемых при нарезании шлиц валиков, отражается в отчете,
Нарезание шлицевых валиков наружного и внутреннего центрирования, размеры которых приведены на рис. 7-3 и 7-4, выполняется на шлицефрезерном
станке 534С завода «Комсомолец», 5618А и др. Режущий инструмент – червячные шлицевые фрезы соответствующих профилей.
Ознакомление с методами нарезания шлицевых валиков и графическое построение профилей боковой стороны зуба. Шлицевые соединения, применяемые в машиностроении, делятся на два типа: наружного (рис. 7-5) и внутреннего (рис. 7-6) центрирования. Способ центрирования определяет конструктивные особенности инструмента. В случае наружного центрирования шлицевого соединения процесс обработки должен обеспечивать прямолинейность профиля шлиц от наибольшего диаметра валика до наименьшего диаметра втулки, при внутреннем центрировании — от наибольшего до наименьшего диаметра валика. Это вызывает необходимость удлинения профиля боковой стороны зуба фрезы.
Нарезание шлиц валика может осуществляться как по методу копирования, так и обкатки. Способ обкатки более точный и производительный. К инструментам, работающим по этому способу, относят червячные шлицевые фрезы (рис. 7-1), фрезы с удлиненным зубом (рис. 7-2, а), фрезы определенной установки (рис. 7-2, б), фрезы-улитки (рис. 7-2, в).
Графическое построение производится в отчете в масштабе 10:1. На листе отчета Б (рис. 7-7, а) проводят начальную окружность и строят профиль детали От точки d0 профиля с начальной окружностью откладывают по дуге начальной окружности равные дуги d0d1 = d1d2. Через полученные точки проводят радиусы Od0, Od1 …
На листе кальки К (рис. 7-7, б) проводят канальную прямую и на ней откладывают точки l0, l1 на расстояниях, равных длинам дуг, отложенным на начальной окружности детали, т. е. d0d1 = d1d2 …= l0l1 = l1l2 …
Через полученные точки проводят прямые l0, f0, l1,f1 – перпендикулярные к начальной прямой. Накладывают кальку К на чертеж Б так, чтобы начальная прямая в точке l0 коснулась начальной окружности в точке d0, прямая f0l0 совместилась с соответствующим радиусом детали Оd0, В этом положении копируют с бумаги на кальку профиль детали. Затем точку l1 начальной прямой совмещают с соответствующей ей точкой d1 начальной окружности и прямую f1l1 с радиусом Оd1 и снова копируют на кальку профиль (рис. 7-7, е). Проведенное построение соответствует обкатке начальной прямой фрезы по начальной окружности детали. Общая огибающая к полученным на кальке последовательным положениям профиля детали определяет профиль зуба фрезы.
Сравнение профиля боковой стороны зуба рейки с профилем червячной шлицевой фрезы. Боковая сторона профиля червячной шлицевой фрезы, полученного расчетным или графическим методом, в силу допущения в теории зацепления имеет значительные погрешности, устраняемые технологическим путем.
Сравнение боковой стороны профиля (получаемого графически при допущении, что фреза – набор реек) с действительным профилем червячной шлицевой фрезы позволяет судить о величине отклонений в профилях. Оно производится на проекторе при 10-кратном увеличении, принципиальная схема которого дана на рис. 7-8.
Измеряемый предмет – червячная шлицевая фреза – устанавливается на предметном столе 10 в положении, обеспечивающем получение на экране 8 проекции нормального сечения 11. На экране закрепляют чертеж профиля боковой стороны зуба рейки, построенного графическим методом, добиваясь совмещения профиля зуба рейки с проекцией боковой стороны зуба фрезы в нормальном сечении. Погрешность боковой стороны профиля выражается величиной А, измеряемой в направлении нормали к профилю в данной точке. Результаты измерения заносятся в протокол отчета. Отложив по оси абсцисс величину погрешности профиля Δх, а по оси ординат – соответствующую данной точке высоту профиля hх (рис. 7-9 и 7-10), получаем график погрешностей боковой стороны профиля по высоте зуба червячной шлицевой фрезы.
Нарезание шлицевых валиков наружного и внутреннего центрирования. Обработка шлиц валиков наружного и внутреннего центрирования производится на шлице-фрезерном станке типа 534С завода «Комсомолец», 5618А и т.п., червячными шлицевыми фрезами соответствующих профилей. Шлицы нарезаются на заготовках – втулках высотой 10 мм диаметром 53 мм (внутреннее центрирование шлицевого соединения) и 58 мм (наружное центрирование). Режимы обработки, кроме других факторов, зависят от применяемого оборудования. Ориентировочный режим резания может быть: скорость резания υ = 22 м/мин; подача на зуб Sz = 0,66 мм.
Затем производится замер профиля шлица нарезанных валиков и построение графиков отклонений действительного профиля боковой стороны шлиц валиков наружного и внутреннего центрирования от теоретического. Результаты замеров и построенные графики отражаются в отчете.
Точность профиля боковой стороны шлица нарезанных валиков. Точность профиля выступа шлицевого валика зависит от метода обработки, способа определения профиля инструмента, сочности изготовления и установки инструмента при работе и т. п.
При расчете и конструировании червячных зубчатых фрез последняя рассматривается как набор зубчатых реек, сцепляемых со шлицевым валиком. Следовательно, профиль зуба червячной фрезы определяется как профиль зуба рейки, а не как профиль поверхности основного червяка. Такое допущение вызывает ошибку в форме профиля нарезаемого шлица, выражающуюся в отклонении от прямолинейности боковой стороны профиля – Δd (рис. 7-11). Если величина отклонения Δd выходит за пределы допуска на изготовление шлицевого валика, то технология изготовления червячной шлицевой фрезы предусматривает необходимое изменение боковой стороны профиля в процессе шлифования.
Определение величины погрешности Δd производится последовательными замерами ширины шлица валика, нарезанного данной червячной фрезой.
На большом инструментальном микроскопе замеряется ширина шлиц нарезанных валиков. Замеры производятся в нескольких секущих плоскостях I, II и т д. (рис. 7-11). Количество последних выбирается в зависимости от размеров шлица. Результаты измерений заносятся в протокол отчета. По данным протокола строятся графики погрешностей формы боковой стороны по высоте шлица (рис. 7-12 и 7-13).
Оборудование, приборы, инструменты, необходимые для выполнения работы.
1. Шлицефрезерный станок 534С 1
2. Проектор 1
3. Большой инструментальный микроскоп 1
4. Червячные шлицевые фрезы соответствующих профилей:
для валиков наружного центрирования 1
для валиков внутреннего центрирования 1
5. Заготовки из стали 45 диаметром 53 мм, высотой 10 мм 1
диаметром 53 мм, высотой 10 мм 1
Содержание отчёта
Отчёт по лабораторной работе №6 должен включать в себя:
1. Описание инструментов, применяемых при нарезании шлиц валиков наружного и внутреннего центрирования.
2. Эскизы нарезаемых шлицевых валиков.
3. Данные об оборудовании.
4. Графическое построение профиля боковой стороны зуба рейки и сравнение его с действительным профилем зуба червячной фрезы (для валиков наружного центрирования).
5. Графическое построение профиля боковой стороны зуба рейки и сравнение его с действительным профилем зуба червячной фрезы (для валиков внутреннего центрирования).
6. Протокол.
|
Фреза без усиков |
|
|
h1 |
|
|
Δ1 |
|
|
Δa1 |
|
|
Фреза с усиками |
|
|
h2 |
|
|
Δ2 |
|
|
Δa2 |
7. Графики отклонения боковой стороны профиля червячной шдицевой фрезы от расчётного профиля зуба рейки.
8. Графики отклонений действительного профиля боковой стороны шлиц валиков наружного и внутреннего центрирования от теоретического.
РАБОТА 7. ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ
Цель работы
Ознакомиться с методом электроискровой обработки и получить навыки выбора режимов и электродных материалов для упрочнения рабочих поверхностей режущего инструмента.
Содержание работы
Ознакомиться с основными понятиями.
Провести эксперимент по определению влияния энергетических режимов установки на толщину наплавленного слоя.
Подготовить электроды и модельные образцы.
Нанести покрытия на заданных режимах обработки.
С использованием измерительного инструмента определить толщину нанесенных покрытий, результаты занести в табл. 1.
Таблица 1. Протокол эксперимента
|
Установка для электроискровой обработки |
Условный энергетический режим |
Толщина нанесенного слоя, мм при времени обработки |
||
|
τ* |
3τ |
5τ |
||
*τ - минимальное время обработки заданной площади образца до достижения сплошности покрытия не менее 98%.
Сделать выводы.
Провести работу по упрочнению рабочих поверхностей режущего инструмента на выбранных режимах. Заполнить табл. 2.
Таблица 2. Технологическая карта упрочнения рабочих поверхностей инструмента
|
Эскиз рабочей части инструмента |
Материал инструмента |
Упрочняемые поверхности |
Время обработки |
Режимы обработки |
Составить отчет о работе, включающий: наименование и цель работы; сведения о причинах снижения стойкости режущего инструмента, методе электроискровой обработки, генераторах, электродных материалах и поверхностях, подлежащих упрочнению; результаты исследования влияния энергетических режимов установки на толщину наплавленного слоя, технологическую карту упрочнения рабочих поверхностей инструмента.
Порядок и методика выполнения работы
1. Основные причины снижения стойкости режущего инструмента
Изнашивание инструмента при резании происходит в результате трения стружки о переднюю поверхность лезвия инструмента и задних поверхностей лезвия о поверхности заготовки. Трение происходит при больших контактных давлениях и высоких температурах.
Механизм изнашивания режущего инструмента при механической обработке конструкционных материалов очень сложен. Здесь имеют место абразивный, адгезионный, диффузионный и окислительный процессы.
Абразивное изнашивание происходит в результате сцарапывания микроскопических объемов материала инструмента твердыми структурными составляющими материала обрабатываемой заготовки.
Адгезионное изнашивание является результатом действия значительных сил молекулярного сцепления между материалом заготовки и инструмента, вызывающих при их относительном перемещении вырывание части материала с поверхности режущего инструмента.
Диффузионное изнашивание является результатом взаимного растворения обрабатываемого материала и материала инструмента. При этом происходит диффузия не молекул химического соединения, а отдельных элементов этого соединения, например углерода, кобальта, титана или вольфрама.
Окислительное изнашивание происходит в связи с коррозией металлов в условиях активного охлаждения зоны резания и газонасыщения; происходит разрушение поверхностных слоев путем образования оксидов и растравливания зерен в сочетании с царапанием и истиранием.
При обработке резанием в результате изнашивания на передней поверхности инструмента образуется лунка длиной l и глубиной 8, а на задней поверхности - площадка высотой h. В зависимости от условий обработки и свойств материала может преобладать износ по передней или по задней поверхностям.
Исследования по упрочнению рабочих поверхностей инструментов показали, что указанным требованиям, в условиях ремонтного производства, в наибольшей степени отвечает метод электроискрового упрочнения.
2. Сущность метода электроискровой обработки
Метод электроискровой обработки (ЭИО) [10] разработан в 40-е года советскими учеными Лазаренко Б.Р. и Лазаренко Н.И. и является разновидностью электрофизических способов обработки.
Процесс ЭИО металлических поверхностей основан на использовании действия импульсного электрического разряда, проходящего между электродами в газовой среде. Сущность его состоит в том, что при искровом разряде в газовой среде происходит преимущественное разрушение (эрозия) материала электрода -анода и перенос продуктов эрозии на поверхность детали - катод. При этом на поверхности детали образуется новый слой, которому, в зависимости от параметров искрового разряда, состава электродного материала и материала поверхности детали, состава газовой среды, режимов вибрации электровибратора можно придать требуемые свойства.
К особенностям метода следует отнести локальность обработки, высокую прочность сцепления нанесенного материала с основой, отсутствие нагрева детали, возможность использования любых токопроводящих материалов, отсутствие необходимости специальной предварительной подготовки поверхности. Рельеф поверхности после ЭИО одинаков во всех направлениях, имеет выпукло-вогнутый характер и представляет собой совокупность плавно соединяющихся выступов, близких по форме к шаровым сегментам. Поверхность с таким рельефом обладает высокой несущей способностью.
3. Генераторы импульсного тока и напряжения
Генераторы импульсного тока и напряжения предназначены для электроискрового упрочнения режущих инструментов и технологической оснастки, повышения износостойкости и восстановления размеров изношенных деталей машин. Установки переносные, настольного типа, состоят из тиристорно-транзисторного генератора и ручного электромагнитного вибратора.
В табл. 3 приведены технические параметры ряда установок типа «Элитрон» применяемых для электроискровой обработки, а также некоторые характеристики наносимых с помощью этих установок покрытий.
Таблица 3. Установки для электроискровой обработки с ручным электродом - инструментом
|
Параметр |
Элитрон-14 |
Элитрон-15 |
Элитрон-16 |
Элитрон-17 |
Элитрон-22БМ |
Элитрон-52Б |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Потребляемая мощность, кВт/ч |
0,33 |
0,20 |
0,25 |
0,40 |
0,30 |
4,5 |
|
Напряжение питаемой сети, В |
220 |
|||||
|
Частота вибрации электрода, Гц |
400; 600 |
100 |
300 |
100 |
100 |
100 |
|
Частота импульсов, Гц |
100 |
50; 100 |
800 |
300; 600 |
100-350 |
100 |
|
Рабочий ток, А |
до 1,5 |
до 1,5 |
до 1,5 |
до 2,0 |
0,3-3,8 |
0,5-80 |
|
Количество энергетических режимов |
12 |
4 |
5 |
4 |
6 |
12 |
|
Габаритные размеры генератора, мм |
455×320×170 |
250×100×200 |
420×240×170 |
370×350×200 |
430×250×170 |
650×600×1100 |
|
Масса генератора, кг |
25 |
6 |
14 |
14 |
17 |
150 |
|
Толщина покрытия Т15К6 на сталь 45, мм |
0,005-0,03 |
0,005-0,02 |
0,005-0,03 |
0,005-0,03 |
0,01-0,08 |
0,01-0,50 |
|
Высота неровностей профиля покрытия Ra, мкм |
1,6-10,0 |
2,0-9,0 |
2,0-10,0 |
2,5-10,0 |
2,5-16,0 |
2,5-45,0 |
|
Максимальная производительность см2/мин |
3,0 |
2,5 |
4,0 |
3,0 |
4,0 |
10,0 |
Рисунок 1. Универсальная установка «Элитрон-21Б»
Универсальная установка «Элитрон-21Б» (рис. 5.1) предназначена для упрочнения режущих кромок деревообрабатывающих и металлорежущих инструментов и штамповой оснастки, а также для восстановления размеров изношенных деталей с износами до 0,05 мм. Установка состоит из генератора, предназначенного для создания рабочих импульсов тока и напряжения, электромагнитного вибровозбудителя, обеспечивающего коммутацию разрядной сети вибрирующим электродом и кабеля для соединения генератора с деталью.
Установка обеспечивает три режима по ёмкости: 10, 20 и 30 мкФ и семь режимов по напряжению: 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100 В. Среднее значение зарядного тока изменяется в диапазоне от 1,0 до 2,3 А.
Частота вибрации электрода изменяется в диапазоне не менее чем от 100 до 1000 Гц, а частота следования импульсов на накопительных конденсаторах в диапазоне не менее чем от 50 до 500 Гц. Следовательно, после каждого электрического разряда происходит один удар по обрабатываемой поверхности, что позволяет проковывать перенесённый материал.
Многолетний опыт эксплуатации установки «Элитрон-21Б» в условиях ремонтных предприятий показал, что работа при частотах вибрации электрода выше 500 Гц приводит к быстрому отказу зарядного контура. В связи с этим изменена электрическая схема управления вибровозбудителем с тем, чтобы максимальная частота вибрации электрода не превышала 500 Гц.
Новые калиброванные частотные характеристики установки «Элитрон-21Б» (положение ручки потенциометра «FREQUENCE») приведены в табл. 5.4.
Таблица 5.4. Частотные характеристики генератора «Элитрон-21Б»
|
Положение ручки Частота, Гц |
1 40 |
2 45 |
3 50 |
4 60 |
5 70 |
6 80 |
7 115 |
8 175 |
9 350 |
10 500 |
4. Электродные материалы
Одним из факторов, определяющих эффективность процесса ЭИО, является выбор материала электрода, который должен обладать достаточной прочностью при изгибе, хорошей электропроводностью, максимальной электроэрозией, способствующей наибольшему переносу материала на упрочненную поверхность, и содержать в своем составе компоненты, необходимые для получения упрочненного слоя с заданными физико-химическими и механическими свойствами. Наиболее часто применяемые электродные материалы приведены в табл. 5.
Таблица 5. Электродные материалы, применяемые для электроискровой обработки режущего инструмента
|
Материал электрода |
Твердость HRC |
Характеристика эксплуатационных свойств |
Назначение |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
ВК3 |
89 |
Высокая износостойкость и повышенная скорость резания для вольфрамовой группы. Умеренная прочность и сопротивляемость ударам |
Упрочнение: - резцов для чистового и получистового точения при непрерывном резании; - резьбовых резцов; - разверток; - деталей машин, работающих без ударных нагрузок |
|
ВК6-ОМ |
90 |
Высокие показатели износостойкости и эксплуатационной прочности |
Упрочнение: - резцов для чернового точения; - фрез для чернового и чистового фрезерования; - сверл; - зенкеров; - деталей машин |
|
ВК8 |
87 |
Более высокая эксплуатационная прочность, но меньшая износостойкость, чем у ВК6-ОМ |
Упрочнение: - резцов для чернового точения; - фрез для чернового фрезерования; - штампового инструмента; - сверл; - зенкеров; - бурового инструмента; - деталей машин |
|
ВК15 |
85 |
Высокая эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам. Износостойкость ниже, чем у ВК8 |
Упрочнение: - инструмента ударного для бурения горных пород; - деталей машин |
|
ВК20 |
80 |
Эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам выше, а износостойкость ниже, чем у ВК15 |
Упрочнение: - быстроизнашивающихся деталей машин; - штампового инструмента |
|
Т30К4 |
66 |
Наивысшая для титановольфрамовых сплавов износостойкость при пониженной эксплуатационной прочности |
Упрочнение: - резцов для чистового точения; - сверл; - деталей машин |
|
Т15К6 |
79 |
Эксплуатационная прочность выше, а износостойкость ниже, чем у Т30К4 |
Упрочнение: - резцов для чернового и чистового точения при непрерывном резании; - резцов для чистового точения; - фрез для чернового фрезерования; - сверл; - зенкеров; - протяжек; - деталей машин |
|
Т5К10 |
85 |
Эксплуатационная прочность выше, а износостойкость ниже, чем у Т15К6 |
Упрочнение: - резцов для чернового точения при непрерывном и прерывистом резании; - резцов для чистового - фрез для чистового - сверл; - зенкеров; - деталей машин |
|
Графит |
-- |
Повышение износостойкости и твердости поверхности |
Упрочнение: - металлорежущего и деревообрабатывающего инструмента изготовленного из быстрорежущей или углеродистой инструментальной стали |
*Обработка поверхности графитовым электродом не образует покрытия, а диффузионно обогащает ее своими составными элементами, изменяя физико-механические свойства.
Форма электродов влияет на стабильность результатов ЭИО. Наиболее оптимальным и универсальным является стержневой электрод круглого сечения диаметром 1…3 мм. Рекомендуется также применять и электроды прямоугольной формы (2×2; 3×3; 3×4 мм). При заданном электрическом режиме, уменьшение площади поперечного сечения электрода позволяет увеличивать плотность технологического тока.
5. Поверхности, подлежащие упрочнению
Поверхности, подлежащие электроискровой обработке, определяются экспериментально. В табл. 6 представлены обрабатываемые поверхности и зоны упрочнения для различных режущих инструментов.
Таблица 6. Поверхности инструмента подлежащие электроискровой обработке
|
Инструмент |
Обрабатываемые поверхности |
|
Сверло спиральное Ø 5-20 мм |
Задняя поверхность вдоль режущей кромки на ширину 2-3 мм; ленточка по всей ширине на длине 15-30 мм |
|
Резцы токарные и строгальные |
Передняя поверхность вдоль главной режущей кромки на ширину 3-12 мм; главная задняя поверхность вдоль главной режущей кромки на ширину 3-12 мм; вспомогательная задняя поверхность вдоль вспомогательной режущей кромки на ширину 3-12 мм |
|
Сверло спиральное Ø 20-100 мм |
Передняя поверхность вдоль режущей кромки на ширину 3-6 мм; задняя поверхность вдоль режущей кромки на ширину 3-6 мм; ленточка по всей ширине на длине 30-40 мм |
|
Развертка Ø 12-50 мм |
Передняя поверхность по всей длине на 0,5 высоты зуба; ленточка по всей ширине на длине режущей части |
|
Метчик |
Передняя поверхность по всей длине на 2 высоты зуба; задняя на заходной части по всей ширине |
|
Плашка |
Передняя поверхность по всей длине на 2 высоты зуба; задняя на заходной части по всей ширине |
|
Фреза концевая |
Передняя поверхность вдоль режущей кромки на 0,5 высоты зуба; ленточка по всей ширине на всей длине |
|
Пила сегментная |
Передняя поверхность вдоль режущей кромки на ширину 4-5 мм; задняя поверхность вдоль режущей кромки на ширину 4-5 мм; боковая – уголок 4-5 мм |
|
Нож гильотинный |
Передняя поверхность вдоль режущей кромки на ширину 4-6 мм; задняя поверхность вдоль режущей кромки на ширину 4-6 мм |
Упрочняющей обработке в пробивных и вырубных штампах подлежат участки торцовых и боковых поверхностей рабочих частей (рис. 2), причем у вырубных штампов боковые поверхности матриц 1 и торцовые или боковые поверхности пуансонов 2 (рис. 2, а, б); у пробивных штампов боковые поверхности пуансонов 2 и торцовые поверхности матриц 1 (рис. 2, в).
При электроискровой обработке для устранения пережога и охрупчивания режущей кромки рекомендуется использовать специальные стальные образцы плотно прилегающие к режущей кромки. В случае упрочнения одной поверхности следует подтачивать инструмент по не упрочненной поверхности на ширину 0,2…0,4 мм.
а, б - вырубной штамп; в - пробивной штамп; Sz – величина технологического зазора
Рис. 2. Поверхности упрочнения вырубных и пробивных штампов
Контрольные вопросы
1. Какие процессы имеют место при изнашивании режущего инструмента?
2. Сущность метода электроискровой обработки.
3. Какими особенностями обладает метод электроискровой обработки?
4. Основные модели электроискровых установок. Назначение установки «Элитрон - 21Б». Режимы установки.
5. Основные марки электродных материалов применяемых для упрочнения режущих инструментов.
6. В чем особенность упрочнения режущего инструмента графитовым электродом?
7. Покажите поверхности режущих инструментов подлежащих электроискровому упрочнению.
8. Какие технологические приемы применяются для устранения пережога и охрупчивания режущих кромок инструмента при электроискровой обработке?