Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МЕДНОГОРСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: «Процессы формообразования»

ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ:

151031 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования»

2011

Содержание

1. Пояснительная записка…………………………………………………..3

2. Общие указания…………………………………………………………Варианты контрольной работы………………………………………….6 4. Задание 4 ……………………………………………………….............15

5. Перечень рекомендуемой литературы …………………………………16

6. Методика решения задач ……………………………………………… 19

7. Пример ответа на вопрос контрольной работы……………………….Экзаменационные вопросы ………………………………………..........37

9. Приложение …………………………………………………………… 41

Пояснительная записка

Цели и задачи контрольной работы: проверить и оценить знания студентов, полученные при самостоятельном изучении курса.

Для выполнения контрольной работы студент должен изучить ниже перечисленные разделы курса; знать виды основных производств машиностроительного предприятия, непосредственно связанные с механообрабатывающим производством. Знать назначение, технологические возможности, общее устройство применяемого в этих производствах оборудования. Студент должен изучить критерии выбор, виды заготовок; отличительные особенности, режущий инструмент, оборудование, возможности, преимущества и недостатки разных видов заготовительных производств; область применения, виды операций, оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки; возможности и оборудование сварочного производства.

Это даст возможность студенту правильно составлять технологические процессы механической обработки деталей, разбираться в выборе режущего инструмента, режимов резания и оборудования при ремонте оборудования.

Разделы курса, по которым выполняется контрольная работа

Раздел 1 Технологические методы производства заготовок

Тема 1.1 Технологические процессы в машиностроении

Тема 1.2 Основы литейного производства

Тема 1.3 Технология обработки давлением

Тема 1.4 Технология производства заготовок сваркой

Тема 1.5 Технология производства неразъемных соединений.

Раздел 2 Методы механической обработки поверхностей деталей машин

Тема 2.1 Предварительная обработка заготовок

Тема 2.2 Обработка металлов резанием

Раздел 3 Виды обработки металлов резанием. Металлорежущие инструменты и станки

Тема 3.1 Металлорежущие станки

Тема 3.2 Токарная обработка, применяемые станки и инструменты

Тема 3.3 Строгание и долбление, применяемый инструмент и станки

Тема 3.4 Сверление, зенкерование и развертывание, применяемый инструмент и станки

Тема 3.5 Фрезерование, применяемый инструмент и станки

Тема 3.6 Зубонарезание, резьбонарезание, применяемые инструменты и станки

Тема 3.7 Протягивание, применяемый инструмент и станки

Тема 3.8 Шлифование, применяемый инструмент и станки

Раздел 4 Изготовление типовых деталей на станках

Тема 4.1 Обработка наружных поверхностей вращения

Тема 4.2 Обработка внутренних поверхностей вращения

Тема 4.3 Обработка плоскостей, пазов, фасонных поверхностей

Тема 4.4 Обработка резьбовых и зубчатых поверхностей

Особое внимание при изучении курса следует уделить связи вышеперечисленных производств с механообработкой.

Каждый вариант контрольной содержит три вопроса из разных разделов курса и задачу. Ответы на вопросы должны содержать необходимые схемы операций, режущего инструмента и оборудования с соответствующими пояснениями, примеры кинематических схем станков, схемы обработки.

Общие указания

Студент-заочник должен выполнить одну контрольную работу и предъявить её до начала экзаменационной сессии. Студенты, не выполнившие контрольную работу в срок и не получившие по ней зачета, к экзамену по дисциплине не допускаются.

Номер варианта контрольной работы соответствует номеру студента по зачетной книжке (две последние цифры). Контрольная работа, выполненная не по своему варианту или выполненная небрежно, не рецензируется и не зачитывается.

Работу следует выполнять чётким разборчивым почерком или на компьютере на листах формата А4. Записи следует делать без сокращений. Схемы процессов и оборудования обязательно должны быть изображены в работе. Схемы необходимо сопровождать соответствующими пояснениями. Рисунки выполнять с помощью чертёжных принадлежностей. Содержание задания следует переписывать полностью. Страницы работы должны быть пронумерованы, иметь свободные поля для замечаний преподавателя. Должны быть приведены все необходимые пояснения.

В конце работы необходимо привести список использованной литературы.

К методическим указаниям приложен пример ответа на вопрос контрольной работы, методика решения задач и справочные материалы.

Варианты контрольной работы

Вариант 1

1. Производственный и технологический процесс. Структура технологического процесса. Виды технологических процессов.

2. Классификация станков по степени универсальности. Группы и типы станков по системе ЭНИИМС. Значение букв и цифр в марках станков.

3. Процесс протягивания, его особенности и область применения. Класси­фикация протяжек, элементы конструкции и геометрические параметры протяжек.

4. Задача 4.1 а)

Вариант 2

1. Виды технологической документации. Правила оформления технологических документов.

2. Основные направления автоматизации металлорежущих станков. Авто­матические поточные линии, обрабатывающие центры.

3. Схемы протягивания. Прошивка, ее отличие от протяжки. Нормирова­ние работ при протягивании.

4. Задача 4.2 а)

Вариант 3

1.  Классификация способов изготовления отливок. Изготовление отливок в песчаных формах.

2.  Движения в станках: главные, вспомогательные. Передачи в станках. Кинематические схемы станков.

3. Процесс шлифования, его особенности и область применения. Характеристика абразивного инструмента, классификация абразивных материалов.

4. Задача 4.3 а)

Вариант 4

1.  Понятие об изготовлении отливок специальными спосо­бами литья в оболочковых формах и по выплавляемым моделям,

2. Кинематические схемы станков, кинематические цепи. Настройка кинематической цепи. Паспортные данные станков.

3. Основные виды шлифования, режим резания при плоском шлифовании.

Процесс хонингования.

4. Задача 4.4 а)

Вариант 5

1. Понятие об изготовлении отливок специальными спосо­бами литья в металли­ческих формах (кокилях), центробежным литьем, литьем под давлением.

2. Процесс токарной обработки. Виды и конструкция резцов для токарной обработки. Основные элементы резца.

3. Методы электрохимической обработки металлов. Электрохимическое полирование и шлифование.

4. Задача 4.5 а)

Вариант 6

1. Холодная и горячая деформация. Пластичность металлов и сопротивле­ние деформированию. Назначение нагрева перед обработкой давлением. Понятие о температурном интервале обработки давлением.

2. Процесс токарной обработки. Виды и конструкция резцов для токарной обработки. Основные элементы резца.

3. Методы лучевой обработки: электронным и световым лучом.

4. Задача 4.6 а)

Вариант 7

1. Классификация видов обработки давлением. Прокатка. Понятие о технологическом процес­се прокатки. Продукция прокатного производства.

2. Конструкции резцов в зависимости от их назначения и видов обработки. Расширение номенклатуры резцов за счет оснащения отдельными пласти­нами. Способы крепления пластин к державкам резца.

3. Конструктивные формы валов. Технические требования, предъявляемые к валам. Подготовка заготовок валов к механической обработке.

4. Задача 4.7 а)

Вариант 8

1. Волочение, исходные заготовки и готовая продукция. Сущность ковки. Основные операции, инструмент. Понятие о технологиче­ском процессе ковки.

2. Основные показатели резания: глубина резания, подача, скорость реза­ния. Износ резцов, стойкость резца, критерии износа резца.

3. Типовой технологический процесс обработки ступенчатого и гладкого вала.

4. Задача 4.1 б)

Вариант 9

1. Горячая объёмная штамповка, понятие о технологи­ческом процессе горячей объёмной штамповки.

2. Процесс строгания. Геометрия строгальных резцов.

3. Характеристика отверстий по способу их обработки. Требования, предъявляемые к отверстиям.

4. Задача 4.2 б)

Вариант 10

1. Основы сварочного производства. Применение сварки в машиностроении. Сварка плавлением: ручная дуговая сварка, полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом.

2. Процесс долбления. Геометрия долбежных резцов.

3. Типовой технологический процесс изготов­ления втулок.

4. Задача 4.3 б)

Вариант 11

1. Основы сварочного производства. Применение сварки в машиностроении. Сварка плавлением: электрошлаковая сварка, сварка в среде защитных газов.

2. Режимы резания при строгании и долблении, их особенности. Опреде­ление силы и мощности резания при строгании и долблении. Нормирование строгальных работ. Техника безопасности.

3. Основные требования, предъявляемые к плоскостным деталям. Выбор метода обработки плоских поверхностей.

4. Задача 4.4 б)

Вариант 12

1. Основы сварочного производства. Применение сварки в машиностроении. Сварка давлением: контактная электрическая сварка, стыковая контактная сварка, точечная, шовная, конденсаторная сварка.

2. Процесс сверления, зенкерования и развертывания. Основные движения, особенности процессов.

3. Типовой технологический про­цесс изготовления корпусных деталей.

4. Задача 4.5 б)

Вариант 13

1. Основы сварочного производства. Применение сварки в машиностроении. Сварка трением, холодная сварка.

2. Элементы конструкций сверл, геометрические параметры.

3. Требования, предъявляемые к зубчатым колесам и резьбовым поверхно­стям. Выбор метода обработки зубчатой поверхности. Выбор метода обработ­ки резьбовой поверхности.

4. Задача 4.6 б)

Вариант 14

1.  Пайка деталей. Применение паяния в маши­ностроении. Виды припоев, флюсов. Технология пая­ния.

2.  Элементы конструкций зенкеров и развер­ток, геометрические параметры.

3. Типовой технологический процесс изготовления зубчатых колес.

4. Задача 4.7 б)

Вариант 15

1. Склеивание деталей. Применение склеивания в маши­ностроении. Разновидности клея. Технология склеивания.

2. Особенности элементов конструкции осевых ин­струментов: сверла, развертки и зенкера. Силы, действующие на сверло, крутящий момент.

3. Токарные станки: винторезные, револьверные, принцип их работы. Общие сведения о станках, назначение и область их применения, рассмотрение кинематики данных станков.

4. Задача 4.1 в)

Вариант 16

1.  Разновидности предварительной обработки заготовок. Технология рубки, правки, время, затрачиваемое на выполнение заготовительных
операций рубки и правки.

2. Последова­тельность расчета режимов резания при сверлении, зенкеровании и развер­тывании.

3. Токарные станки: лобовые и карусельные, принцип их работы. Общие сведения о станках, назначение и область их применения, рассмотрение кинематики данных станков.

4. Задача 4.2 в)

Вариант 17

1. Разновидности предварительной обработки заготовок. Технология обдирки прутков, разрезания прутков, центрования; время, затрачиваемое на выполнение данных операций.

2. Процесс фрезерования. Назначение, разновидности, конструкция фрез. Особенности процесса фрезерования.

3. Токарные станки: винторезные, автоматы и полуавтоматы, принцип их работы. Общие сведения о станках, назначение и область их применения, рассмотрение кинематики данных станков.

4. Задача 4.3 в)

Вариант 18

1. Физические основы процесса резания. Деформация металла в процессе резания, процесс образования стружки, типы стружки.

2. Процесс фрезерования. Геометрические параметры цилиндрических фрез. Особенности процесса фрезерования.

3. Разновидности строгальных и долбежных станков, их кинематика. Ос­новные узлы и кинематическая схема.

4. Задача 4.4 в)

Вариант 19

1. Явления наростообразования, причины возникновения нароста на резце. Наклеп и усадка стружки.

2. Процесс фрезерования. Геометрические параметры торцевых фрез. Особенности процесса фрезерования.

3. Разновидности сверлильных и расточных станков. Назначение, характе­ристика, основные узлы, кинематическая схема, выполняемые работы.

4. Задача 4.5 в)

Вариант 20

1. Силы резания, тепловыделение при резании. Работа, совершаемая при резании. Источники образования тепла. Мощность, затрачиваемая при резании.

2. Схемы резания при фрезеровании. Силы, действующие на фрезу. Особенности торцового фрезерования. Нормирование фрезерных работ.

3. Фрезерные станки. Их назначение и область применения. Горизонталь­но-фрезерные, вертикально-фрезерные, продольно-фрезерные, карусельно-фрезерные, копировально-фрезерные станки. Движения в станках. Основ­ные узлы и кинематические схемы.

4. Задача 4.6 в)

Вариант 21

1. Скорость и факторы, влияющие на скорость резания. Определение оптимальной скорости при помощи формул и таблиц.

2. Методы нарезания зубчатых поверхностей. Зубонарезные инструменты, работающие по методу копирования: дисковые и концевые модульные фре­зы, головки для контурного долбления, область их применения.

3. Делительные головки, их виды и устройство. Настройка делительной головки на различные виды работ.

4. Задача 4.7 в)

Вариант 22

1. Нормирование станочных работ. Определение времени, затрачиваемого на обработку детали.

2. Методы нарезания зубчатых поверхностей. Зубонарез­ные инструменты, работающие по методу обкатки. Инструменты для наре­зания цилиндрических колес: зуборезные гребенки, червячные модульные фрезы, зуборезные долбяки, шеверы.

3. Зубообрабатывающие и резьбообрабатывающие станки. Их классифика­ция. Зубофрезерный станок, зубошевинговальный станок. Резьбофрезерный станок.

4. Задача 4.1 г)

Вариант 23

1. Технологию и способы литья специальным способом. Достоинства каждого вида специального литья и его область применения.

2. Инструменты для нарезания кониче­ских колес: парные строгальные резцы, парные фрезы, резцовые головки. Инструменты для обработки червячных колес: червячные фрезы, червяч­ные шеверы. Основные сведения о зубонакатывании.

3. Назначение и типы протяжных станков, их применение. Кинематика, гидропривод и принцип действия протяжного горизонтального станка.

4. Задача 4.2 г)

Вариант 24

1. Разновидности обработки давлением. Процесс прокатки, волочения, ковки, прессования, штамповки.

2. Процесс резьбонарезания. Способы образования резьбы и резьбонарез­ные инструменты: метчики и плашки, машинно-ручные метчики, ручные метчики, гаечные метчики, резьбонарезные резцы и гребенки, гребенчатые фрезы, шлифовальные круги.

3. Шлифовальные станки, их классификация. Плоскошлифовальные, круглошлифовальные, бесцентрово-шлифовальные, внутришлифовальные стан­ки, их основные узлы, назначение, гидрокинематическая схема станков. Основные узлы, принцип работы.

4. Задача 4.3 г)

Вариант 25

1. Виды сварных соединений в зависимости от свариваемых деталей. Способы сварки в зависимости от свариваемых материалов.

2. Элементы режима резания при зубонарезании и резьбонарезании. Об­щие сведения о резьбонакатывании.

3. Доводочные станки. Движения в станках. Устройство хонинговальных головок. Притирочные станки, работа на них. Сущность суперфиниширо­вания.

4. Задача 4.4 г)

Задание 4

4.1 Определите скорость, мощность резания и основное время при токарной обработке за один рабочий ход вала из конструкционной стали (σв) диаметром d и длиной l. Условия обработки: глубина резания t, подача s. Обработка производится резцом с пластинкой твердого сплава (быстрорежущей стали), с главным углом в плане φ и стойкостью Т (мин). Приведите схему обработки с обозначением на ней всех элементов режима резания.

А. σв= 850 МПа, d = 50 мм, l = 300 мм, t = 2,5 мм, s = 0,23 мм/об, φ = 30°,

Т = 40 мин. Резец с пластинкой твердого сплава Т14К8. Станок 1К62.

Б. σв= 600 МПа, d = 60 мм, l = 400 мм, t = 3,2 мм, s = 0,3 мм/об, φ = 45°,

Т = 45 мин. Резец с пластинкой твердого сплава Т5К10. Станок 1В62Г.

В. σв= 750 МПа, d = 100 мм, l = 450 мм, t = 2,1 мм, s = 0,4 мм/об, φ = 60°,

Т = 60 мин. Резец с пластинкой твердого сплава Т30К4. Станок 1А62.

Г. σв= 700 МПа, d = 80 мм, l = 450 мм, t = 2,5 мм, s = 0,25 мм/об, φ = 30°,

Т = 45 мин. Резец с пластинкой из быстрорежущей стали. Станок 1В62Г.

4.2 Определите скорость, мощность резания и основное время при токарной обработке за один рабочий ход вала из серого чугуна твердостью НВ диаметром d и длиной l. Условия обработки: глубина резания t, подача s. Обработка производится резцом с пластинкой твердого сплава, с главным углом в плане φ и стойкостью Т. Приведите схему обработки с обозначением на ней всех элементов режима резания.

А. НВ = 170, d = 50 мм, l = 300 мм, t = 2 мм, s = 0,23 мм/об, φ = 60°,

Т = 30 мин. Резец с пластинкой твердого сплава ВК4. Станок 1А62.

Б. НВ = 180, d = 60 мм, l = 350 мм, t = 3,5 мм, s = 0,33 мм/об, φ = 45°,

Т = 40 мин. Резец с пластинкой твердого сплава ВК8. Станок 1А62Б.

В. НВ = 190, d = 70 мм, l = 400 мм, t = 2,5 мм, s = 0,4 мм/об, φ = 30°,

Т = 45 мин. Резец с пластинкой твердого сплава ВК6. Станок 1А62Г.

Г. НВ = 200, d = 80 мм, l = 500 мм, t = 2,8 мм, s = 0,25 мм/об, φ = 60°,

Т = 55 мин. Резец с пластинкой твердого сплава ВК4. Станок 16К20.

4.3 Определите основное время и скорость резания при фрезеровании плиты длиной l за несколько рабочих ходов i цилиндрической фрезой диаметром dфр со скоростью движения подачи Vs (мм/мин), глубиной резания t и частотой вращения фрезы п. Приведите схему обработки с обозначением не ней всех элементов резания.

А. l = 350 мм, i = 1, dфр. = 80 мм, Vs = 22,4 мм/мин, t = 3 мм, n = 50 мин-1;

Б. l = 400 мм, i = 2, dфр. = 90 мм, Vs = 31,5 мм/мин, t = 4 мм, n = 71 мин-1;

В. l = 480 мм, i = 3, dфр. = 100 мм, Vs = 45 мм/мин, t = 5 мм, n = 100 мин-1;

Г. l = 450 мм, i = 4, dфр. = 110 мм, Vs = 63 мм/мин, t = 5 мм, n = 140 мин-1;

4.4 Определите основное время и скорость резания при фрезеровании плиты длиной l за несколько рабочих ходов i цилиндрической фрезой диаметром dфр с подачей sо, глубиной резания t и частотой вращения фрезы n. Приведите схему обработки с обозначением на ней всех элементов режима резания.

А. l = 200 мм, i = 1, dфр. = 90 мм, sо = 0,45 мм/об, t = 4 мм, n = 50 мин-1;

Б. l = 350 мм, i = 2, dфр. = 120 мм, sо = 0,44 мм/об, t = 3 мм, n = 71 мин-1;

В. l = 260 мм, i = 3, dфр. = 100 мм, sо = 0,63 мм/об, t = 4 мм, n = 100 мин-1;

Г. l = 280 мм, i = 1, dфр. = 100 мм, sо = 0,9 мм/об, t = 4 мм, n = 100 мин-1;

4.5 Определите основное время и скорость резания при фрезеровании плиты длиной l за несколько рабочих ходов i цилиндрической фрезой диаметром dфр и числом зубьев z. Условия обработки: подача на 1 зуб фрезы sz частота вращения фрезы п, глубина резания t. Приведите схему обработки с обозначением не ней всех элементов резания.

А. l = 200 мм, i = 1, dфр. = 80 мм, z = 8, sz =0,05 мм/зуб, t =3 мм, n =50 мин-1;

Б. l = 300 мм, i = 2, dфр. = 90 мм, z=10, sz =0,06 мм/зуб, t =4 мм, n =71 мин-1;

В. l = 400 мм, i =3, dфр.= 100 мм, z=12, sz =0,07 мм/зуб, t =5 мм, n =100мин-1;

Г. l =350 мм, i =4, dфр. =110 мм, z=14, sz =0,08 мм/зуб, t =3 мм, n =140 мин-1;

4.6 Определите скорость резания и основное время при сквозном сверлении на вертикально-сверлильном станке (модель) плиты толщиной h из серого чугуна твердостью НВ сверлом диаметром dсв, изготовленным из стали Р9 и стойкостью Т мин. Подача s мм/об. Приведите схему обработки с обозначением на ней всех элементов режима резания.

А. h = 30 мм, НВ = 170, dсв = 16 мм, Т = 30 мин, s = 0,2 мм/об,

станок 2Н135;

Б. h = 48 мм, НВ = 180, dсв = 18 мм, Т = 30 мин, s = 0,28 мм/об,

станок 2Н135;

В. h = 50 мм, НВ = 190, dсв = 26 мм, Т = 40 мин, s = 0,4 мм/об,

станок 2Н135;

Г. h = 60 мм, НВ = 200, dсв = 35 мм, Т = 45 мин, s = 0,56 мм/об,

станок 2Н135;

4.7 Определите скорость резания и основное время при сверлении сквозного отверстия в стальной заготовке σв глубиной h. Условия обработки: диаметр сверла dсв подача s; стойкость сверла из быстрорежущей стали Т. Приведите схему обработки с обозначением не ней всех элементов резания.

А. σв = 700 МПа, h = 40 мм, dсв = 22 мм, Т = 25 мин, s = 1,12 мм/об;

станок 2Н135;

Б. σв = 750 МПа, h = 50 мм, dсв = 25 мм, Т = 25 мин, s = 0,4 мм/об;

станок 2Н135;

В. σв = 800 МПа, h = 55 мм, dсв = 28 мм, Т = 30 мин, s = 0,56 мм/об;

станок 2Н135;

Г. σв = 850 МПа, h = 65 мм, dсв = 35 мм, Т = 40 мин, s = 0,8 мм/об;

Перечень рекомендуемой литературы

1. Данилевский машиностроения: Учебник для техникумов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М., Высшая шко­ла, 1984. – 416 с.

2. , , Суворова резанием, металлорежущий инструмент и станки. - М: Машиностроение, 1980.

3. , Осипов задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. М.: Машиностроение, 1984.

4. Черепахин обработки материалов: учебник для студ. Учреждений средн. Проф. Образования /А. А Черепахин.- 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 272 с.

5. Механическая обработка материалов/, , и др.: Учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1981. – 263с.

6. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Кн.2. – М.: КолосС, 2006. – 312 с.

7. , Байкалова конструкционных материалов. Примеры решения задач для контрольных работ. Методические рекомендации. - М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2010. – 22 с.

Методика решения задач

4.1 Условия обработки:

σв = 900 МПа, d = 90 мм, l = 500 мм, t = 1,8 мм, s = 0,2 мм/об, ϕ = 45°, T = 50 мин. Резец с пластинкой твердого сплава T30K4. Станок 1А62.

Решение.

Решение.

Скорость резания определяем по формуле:

Так как n в условии не задается, расчетную скорость резания определяем по эмпирической формуле:

где Cv – коэффициент, зависящий от условий обработки, по табл. 1 приложения: Cv = 420; x = 0,15; y = 0,20; m = 0,20;

Kv – общий поправочный коэффициент,

Kv = Kмv ⋅ Knv ⋅ Kuv ⋅ Kφv ⋅ Kφ1v ⋅ Krv ⋅ Kqv ⋅ Kov,

где Kмv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала,

по табл. 2 для стали:

где Kr – коэффициент, по табл. 3 Kr = 1;

nv – показатель степени, по табл. 3 nv = 1;

Knv – поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, по табл. 4 принимаем Knv = 1;

Kuv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала, по табл. 5 для Т30К4 Kuv = 1,4.

Kφ1, Krv, Kqv – поправочные коэффициенты, учитывающие влияние параметров резца (φ – главный угол в плане, φ1 – вспомогательный угол в плане, r – радиус при вершине резца, q – сечение державки),

Kφ1, Krv и Kqv – учитываются только для резцов из быстрорежущей стали:

по табл. 6 Kφv = 1;

Kov – поправочный коэффициент, учитывающий вид обработки,

по табл. 7 Kov = 1.

Тогда Kv =0,83 ⋅ 1 ⋅ 1,14 ∙ 1∙ 1 = 1,16.

Рассчитываем расчетную скорость резания и частоту вращения заготовки:

По паспорту станка 1А62 (табл. 14) принимаем nд = 800 мин−1, тогда действительная скорость:

Мощность резания равна

где Pz – сила резания, H.

Pz = 9,81 ⋅ Cp ⋅ tx ⋅ sy ⋅ vn ⋅ Kp,

где Cp – коэффициент, зависящий от условий обработки, по табл. 8 Cp = 300 и показатели степени: x = 1,0; y = 0,75; n = - 0,15;

Kp – общий поправочный коэффициент,

Kp = Kмp ⋅ Kφ ⋅ Kγp ⋅ Kλp ⋅ Krp,

где Kмp – поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала,

по табл. 9

по табл. 10 Kφp = 1; Kγp = 1 при γ = 10°; Kλp = 1,0;

тогда Kp = 1,14 ⋅ 1 ⋅ 1 ∙ 1 = 1,14

Pz = 9,81 ⋅ 300 ⋅ 1,81 ⋅ 0,20,75 ⋅ 2710 ⋅ 1,14 = 756 H

Основное время:

где L – длина рабочего хода резца, мм;

L = l + l1 + l2;

принимаем l1 = l2 = 2 мм; L = 500 + 2 + 2 = 454 мм,

Схема обработки приведена на рис. 1.10. стр.15 [6]

4.2 Условия обработки:

HB = 200, d = 90 мм, l = 300 мм, t = 2,2 мм, s = 0,25 мм/об, ϕ = 45°, T = 50 мин.

Резец с пластинкой твердого сплава BK8. Станок 16K20.

Последовательность выполнения такая же, как в задаче №1.

где Cv – коэффициент, зависящий от условий обработки, по табл. 1 приложения: Cv = 292; x = 0,15; y = 0,20; m = 0,20;

Kv – общий поправочный коэффициент,

Kv = Kмv ⋅ Knv ⋅ Kuv ⋅ Kφv ⋅ Kov,

где Kмv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала,

по табл. 2 для стали:

nv – показатель степени, по табл. 3 nv = 1;

Knv – поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, по табл. 4 принимаем Knv = 1;

Kuv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала, по табл. 5 для ВК8 Kuv = 0,74.

по табл. 6 Kφv = 1;

Kov – поправочный коэффициент, учитывающий вид обработки,

по табл. 7 Kov = 1.

Тогда Kv =0,93 ⋅ 1 ⋅ 0,74 ∙ 1∙ 1 = 0,69.

Рассчитываем расчетную скорость резания и частоту вращения заготовки:

По паспорту станка 16К20 (табл. 14) принимаем nд = 400 мин−1, тогда действительная скорость:

Мощность резания равна

где Pz – сила резания, H.

Pz = 9,81 ⋅ Cp ⋅ tx ⋅ sy ⋅ vn ⋅ Kp,

где Cp – коэффициент, зависящий от условий обработки, по табл. 8 Cp = 92 и показатели степени: x = 1,0; y = 0,75; n = 0;

Kp – общий поправочный коэффициент,

Kp = Kмp ⋅ Kφ ⋅ Kγp ⋅ Kλp ⋅ Krp,

где Kмp – поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала,

по табл. 9

по табл. 10 Kφp = 1; Kγp = 1 при γ = 10°; Kλp = 1,0 при λ=0о;

тогда Kp = 1,02 ⋅ 1 ⋅ 1 ∙ 1 = 1,02

Pz = 9,81 ⋅ 92 ⋅ 2,21 ⋅ 0,250,75 ⋅ 1130 ⋅ 1,02 = 756 H

Основное время:

где L – длина рабочего хода резца, мм;

L = l + l1 + l2;

принимаем l1 = l2 = 2 мм; L = 300 + 2 + 2 = 304 мм,

Схема обработки приведена на рис. 1.10. стр. [6]

4.3 Условия обработки:

l = 420 мм, i = 2, dфр = 100 мм, vs = 80 мм/мин, t = 6 мм, n = 160 мин−1.

Решение:

Основное время определяется по формуле :

где L – общая длина прохода фрезы, мин;

i – число рабочих ходов;

vs – скорость движения подачи, мм/мин;

l – длина обрабатываемой поверхности заготовки, мм;

l1 – длина врезания фрезы, мин;

при цилиндрическом фрезеровании :

l2 – длина перебега фрезы, мм, принимаем l2 = 4 мм; (l2 =1…5 мм).

Скорость резания при фрезеровании:

Схема обработки приведена на рис. 4.30, стр.121 [6].

4.4 Условия обработки:

l = 400 мм, i = 3, dфр = 90 мм, sо = 0,5 мин/об, t = 9 мм, n = 118 мин−1.

Решение.

Основное время определяется по формуле

где L – общая длина прохода фрезы, мин;

i – число рабочих ходов;

vs – скорость движения подачи, мм/мин;

l – длина обрабатываемой поверхности заготовки, мм;

l1 – длина врезания фрезы, мин; при цилиндрическом фрезеровании:

l2 – длина перебега фрезы, мм, принимаем l2 = 5 мм.

Скорость резания при фрезеровании:

Схема обработки приведена на рис. 4.30, стр.121 [6].

4.5 Условия обработки:

l = 320 мм, i = 2, dфр = 100 мм, z = 10, sz = 0,08 мин/зуб, t = 3,5 мм, n=125мин−1.

Решение:

Скорость резания при фрезеровании:

Основ ное время определяется по формуле :

где L – общая длина прохода фрезы, мин;

i – число рабочих ходов;

vs – скорость движения подачи, мм/мин;

l – длина обрабатываемой поверхности заготовки, мм;

l1 – длина врезания фрезы, мин;

при цилиндрическом фрезеровании :

l2 – длина перебега фрезы, мм, принимаем l2 = 2,6 мм; (l2 =1…5 мм).

Схема обработки приведена на рис. 4.30, стр.121 [6]..

4.6 Условия обработки:

h = 55 мм, HB = 220, dcв = 32 мм, t = 35 мин, s = 0,28 мм/об. Станок 2H135.

Решение.

Скорость резания определяем по формуле :

где Cv – коэффициент, зависящий от условий обработки; по табл. 11 –

Cv = 14,7; значения показателей степеней q = 0,25; y = 0,55; m = 0,125.

Kv – общий поправочный коэффициент;

,

где поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико - механических свойств обрабатываемого материала; по табл. 2 и 12:

по табл. 5: по табл.13 : , по табл. 6: ,

Тогда Kv = 0,82 ⋅ 1 ⋅ 1⋅ 1 = 1.

Уточняем np по паспорту станка 2H135 (табл. 7): nд = 355 мин−1.

Определяем действительную скорость резания:

Основное время при сверлении равно:

где l – глубина сверления, мм, l = h = 55 мм;

l1 – величина врезания, мм, при нормальной заточке

l1 ≈ 0,3D = 0,3 ⋅ 32 = 9,6 мм;

l2 – перебег инструмента, мм; l2 =1…3 мм, принимаем l2 = 2 мм.

Схема приведена на рис. 4.21а, стр.112 [6].

4.7 Условия обработки:

σв = 650 МПа, h = 60 мм, dcв = 30 мм, T = 50 мин, s = 0,4 мм/об.

Станок 2H150.

Решение.

Скорость резания определяем по формуле :

где Cv – коэффициент, зависящий от условий обработки; по табл. 1 –

Cv = 9,8;

по табл. 11 q = 0,40; y = 0,50; m = 0,20.

Kv – общий поправочный коэффициент;

,

где поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико - механических свойств обрабатываемого материала; по табл. 2 и 12:

по табл. 5: по табл. 13 : , по табл. 4:

Тогда Kv = 1,14 ∙1 ∙ 1 ∙ 1 = 1,14.

Уточняем np по паспорту станка 2H135 (табл. 14): nд = 350 мин−1.

Основное время при сверлении равно:

где l – глубина сверления, мм, l = h = 60 мм;

l1 – величина врезания, мм, при нормальной заточке

l1 ≈ 0,3D = 0,3 ⋅ 60 = 18 мм;

l2 – перебег инструмента, мм, принимаем l2 = 3 мм.

Схема приведена на рис. 4.21а, стр.112 [6].

Пример ответа на вопрос

Охарактеризовать сущность и особенности магнитоимпульсной обработки металлов, основные операции.

Ответ.

Сущность и особенности магнитоимпульсной обработки металлов.

Магнитоимпульсная обработка металлов — электро­физический метод импульсного пластического деформирования металлов и сплавов, основанный на непосредственном преобразо­вании электрической энергии в механическую работу. Необходи­мые для осуществления механической деформации металлических заготовок усилия могут возникать в результате взаимодействия проводника (заготовки) с переменным магнитным полем, двух проводников с током, проводника с быстро уменьшающимся магнитным полем.

Наиболее распространен первый вариант магнитоимпульсной обработки. На рис. 1 показана принципиальная схема его осу­ществления. Батарея конденсаторов 3 (накопитель) заряжается постоянным током повышенного напряжения через выпрямитель 2 от сети переменного тока 1. По окончании зарядки батарея 3 с помощью коммутирующего устройства 4 (разрядник) замыкается на катушку 5 (индуктор) и быстро разряжаясь, создает вокруг витков индуктора мощный импульс переменного магнитного поля, которое, в свою очередь, индуктирует (наводит) в металлической заготовке 6 вихревые токи. Длительность и форма импульса разрядного тока при разряде батареи конденсаторов на цепь установки и соответственно длительность и форма импульса магнитного поля определяются основными параметрами разряд­ного контура, а именно индуктивностью L активным сопротивле­нием R и емкостью С.

Напряжение токов в заготовке пропорционально скорости изменения поля, а направление противоположно направлению разрядного тока в индукторе. Эти токи весьма быстро экранируют поле на поверхности заготовки, и маг­нитное поле между индуктором и заготовкой производит силь­ное давление как на заготовку, так и на индуктор.

На рис. 2 а, б, в показаны варианты распределения маг­нитного потока в рабочем витке при электромагнитном формо­образовании.

На рис. 2 а представлено распространение силовых ли­ний 5 импульсного магнитного поля, возникающего вокруг витка 3 при прохождении че­рез последний импульса тока в момент замыкания ключа I, разряжающего конденсатор 2 через виток.

При помещении внутрь вит­ка цилиндра 4, изготовленного из диэлектрика, силовые линии проходят через него беспрепят­ственно, не совершая никакой работы.

При помещении внутрь вит­ка проводящего цилиндра 6 на поверхности последнего возни­кают вихревые токи, концен­трирующие магнитное поле в пространстве между витком и цилиндром. Энергия этого поля при отсутствии уравновешиваю­щего давления изнутри ци­линдра уходит на механическое деформирование стенок.

В случае необходимости пе­рераспределения поля и созда­ния местной деформации в про­странство между витком и ци­линдром-заготовкой вводят металлические концентраторы 7 (пре­образователи поля), создающие в заготовке 8 участки высокого давления (рис. 2, в).

Импульсное магнитное поле вокруг индуктора создается обычно разрядом через него батареи конденсаторов, заряженной при высоком напряжении. Энергия, запасенная в батарее конденсаторов, при разряде преобразуется в энергию магнитного поля.

С увеличением силы тока I увеличивается давление P, созда­ваемое магнитным полем. При соответствующих параметрах токового импульса и других факторов процесса это давление может механически деформировать заготовку или побудить ее пере­меститься по направлению к формообразующему инструменту, чтобы пластически деформироваться, приняв требуемую форму. Скорости деформирования в таких условиях велики и достигают сотен метров в секунду, а усилия достаточны для осуществления пластической деформации или среза многих металлов и сплавов при толщинах, доходящих до 10 мм, иногда выше.

Если скорость нарастания поля невелика, а длительность импульса значительна, то магнитное поле может проникнуть за заготовку и вызвать противодавление (создать «магнитную по­душку»), ослабив результирующее давление (Рх) на заготовку

Чтобы предотвратить образование «магнитной подушки» и создаваемого ею противодавления, необходимо, чтобы длительность импульса магнитного поля не превышала времени, необходимого для деформирования заготовки.

При обжатии трубчатой заготовки на металлической оправке это время не должно быть меньше времени проникновения поля за стенку трубы.

При неметаллической оправке допускается меньшая скорость деформирования, так как для возникновения противодавления требуется время; магнитный поток должен проникнуть через стенку трубы и заполнить ее внутреннее поперечное сечение,

При деформировании заготовок по варианту магнитно-им­пульсной обработки силами притяжения к индуктору (быстро уменьшающимся магнитным полем индуктора) необходимо вна­чале создать медленное нарастание поля, чтобы индуктируемые (вихревые) токи были недостаточны и не препятствовали проник­новению поля через заготовки. При этом давление отталкивания заготовки от индуктора невелико и она не деформируется. После того как поле за заготовкой достигло необходимой на­пряженности, его быстро уменьшают, что приводит к возникно­вению в заготовке сильных индуктированных токов, экрани­рующих поле внутри заготовки. Взаимодействие индуктиро­ванных токов с полем, проникшим за заготовку, приводит к возникновению электродинамических сил, направленных к ин­дуктору и деформирующих заготовку в этом направлении.

Основные операции магнитоимпульсной обработки металлов.

Магнитоимпульсная обработка материалов обладает рядом существенных технологических достоинств. К ним относятся: отсутствие движущихся и трущихся частей в установках; легкость управления и регулирования мощностью; компактность устано­вок, несложность ухода, высокая надежность, возможность встраивать их в поточные линии; высокая производительность; устранение необходимости в мощных, громоздких прессах, молотах и прочих машинах при выполнении ряда технологических опера­ций; улучшение условий работы и снижение вероятности травма­тизма; возможность проведения различных операций формоизме­нения заготовок с использованием лишь одного формующего инструмента (либо матрица, либо пуансон), так как функции второго выполняет поле; снижение стоимости инструмента благо­даря возможности его выполнения из дешевых материалов; отно­сительная универсальность применяемых индукторов; возможность изготовлять детали сложных форм, получение которых обычными методами затруднительно; относительная несложность механиза­ции и автоматизации операций обработки; возможность деформи­рования высокопрочных металлов и сплавов с предварительным нагревом их в вакууме или в среде инертных газов; улучшенные условия техники безопасности по сравнению с другими методами обработки давлением.

К недостаткам и ограничениям метода относятся сравнительно невысокий к. п.д. процесса из-за потерь на нагрев и рассеяние; затруднительность обработки заготовок с отверстиями и пазами, мешающими протеканию тока; недостаточная долго­вечность индукторов при работе с полями высокой напряженности; низкая эффективность обработки материалов низкой элек­тропроводности; затрудни­тельность выполнения опе­раций глубокой вытяжки из-за инерционности про­цесса; сложность обра­ботки заготовок больших толщин; шум при раз­резке и т. д.

Области применения электромагнитного формо­образования весьма разно­образны и охватывают преимущественно операции обработки давлением при обработке тонкостенных металлических заготовок любых форм (разваль­цовка, опрессовка, выдавли­вание гофров, раздача труб, чеканка, штамповка и др.). Та­ковы, например, операции опрессовки кабельных наконечни­ков, обжатия тонкостенных ме­таллических труб с образова­нием резьбы, напрессовки метал­лических колпачков на фарфо­ровые изоляторы, изготовления многогранных торцовых ключей из цилиндрических заготовок, соединения деталей напрессовкой соединительных колец, соединение металлических деталей с неметаллическими, сборки узлов и изделий, напрессовки втулок на тросы и др.

Принципиальные схемы проведения этих операций представлены ниже на рисунках.

Рисунок 3 – Обжим труб диаметром до 50мм с толщиной стенок 3мм на профильных стержнях: 1 – стержень, 2 – соленоид

Рисунок 4 – Соединение концов труб: 1 – 3 – трубы, 2 – соленоид

Рисунок 5 – Соединение труб муфтами: 1 – трубы; 2 – соленоид; 3 – муфта

Рисунок 6 – опрессовка головок на фарфоровые изоляторы разрядников: 1 - шаблон; 2 – кольцевой алюминиевый концентратор; 3 – положение борта головки после прессования; 4 – резиновая прокладка; 5 – фарфоровый изолятор; 6 – головка из нержавеющей стали

Рисунок 7 – Операции электромагнитного формообразования: 1, 4, 8 – заготовки; 2, 3, 7 – витки-преобразователи поля; 9 – матрица-преобразователь поля

Технология обработки материалов

Экзаменационные вопросы

1.  Содержание дисциплины «Технология обработки материалов». Перспективы развития машиностроения, станкостроения и инструментальной промышленности.

2.  Производственный и технологический процесс. Структура технологического процесса, Виды технологических процессов.

3.  Виды технологической документации. Правила оформления технологических документов.

4.  Литейное производство, этапы получения отливок. Классификация способов получения отливок.

5.  Литье в песчаные формы.

6.  Литье в оболочковые формы. Литье по выплавляемым моделям.

7.  Литье в многоразовые формы.

8.  Технология обработки давлением. Холодная и горячая деформация. Пластичность металлов сопротивление деформированию. Понятие о температурном интервале обработки давлением.

9.  Классификация видов обработки давлением. Прокатка. Продукция прокатного производства.

10.  Ковка. Штамповка.

11.  Основы сварочного производства. Применение сварки в машиностроении.

12.  Сварка плавлением: ручная дуговая сварка, полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом.

13.  Сварка плавлением: электрошлаковая сварка, в среде защитных газов.

14.  Сварка давлением: контактная электросварка, стыковая контактная сварка, точечная.

15.  Сварка трением, холодная сварка.

16.  Пайка и склеивание деталей, виды припоев, флюсов. Разновидности клея. Технология паяния и склеивания.

17.  Предварительная обработка заготовок. Рубка, правка, обдирка, разрезание прутков, центрование.

18.  Физические основы процесса резания. Деформация металла в процессе резания, процесс образования стружки, типы стружки.

19.  Явления наростообразования, причины возникновения нароста на резце. Наклеп и усадка стружки.

20.  Силы резания, тепловыделение при резании. Работа, совершаемая при резании. Источники образования тепла. Мощность, затрачиваемая при резании.

21.  Скорость и факторы, влияющие на скорость резания. Определение оптимальной скорости при помощи формул и таблиц.

22.  Нормирование станочных работ. Определение времени, затрачиваемого на обработку детали.

23.  Классификация металлорежущих станков. Значение букв и цифр в марках станков.

24.  Движения в станках: главные, вспомогательные. Передачи в станках. Кинематические схемы станков. Настройка кинематической цепи.

25.  Процесс токарной обработки. Виды и конструкция резцов.

26.  Основные элементы резца. Поверхности обрабатываемой резцом заготовки. Углы резца.

27.  Конструкции резцов в зависимости от их назначения и видов обработки.

28.  Основные показатели резания: глубина резания, подача, скорость резания.

29.  Износ резцов, стойкость резца, критерии износа резца.

30.  Токарные станки, назначение, область их применения.

31.  Процесс строгания и долбления. Геометрия строгальных и долбежных резцов.

32.  Режимы резания при строгании и долблении. Определение силы и мощности резания при строгании и долблении. Техника безопасности.

33.  Разновидности строгальных и долбежных станков, их кинематика.

34.  Процесс сверления, зенкерования и развертывания. Основные движения, особенности процессов.

35.  Элементы конструкций сверл, зенкеров и разверток, геометрические параметры.

36.  Силы, действующие на сверло, крутящий момент. Последовательность расчета режимов резания при сверлении.

37.  Разновидности сверлильных и расточных станков. Назначение, характеристика, основные узлы, кинематическая схема, выполняемые работы.

38.  Процесс фрезерования. Назначение, разновидности, конструкция и геометрические параметры фрез.

39.  Особенности процесса фрезерования. Схемы резания при фрезеровании. Силы, действующие на фрезу.

40.  Особенности торцевого фрезерования. Нормирование фрезерных работ.

41.  Фрезерные станки. Их назначение, область применения. Основные узлы и кинематические схемы.

42.  Делительные головки, их виды и устройство. Настройка делительной головки на различные виды работ.

43.  Методы нарезания зубчатых поверхностей. Зубонарезные инструменты, работающие по методу копирования: дисковые и концевые модульные фрезы, головки для контурного долбления, область их применения.

44.  Зубонарезные инструменты, работающие по методу обкатки. Инструменты для нарезания цилиндрических колес: зуборезные гребенки, червячные модульные фрезы, зуборезные долбяки, шеверы.

45.  Инструменты для нарезания конических колес: парные строгальные резцы, парные фрезы, резцовые головки.

46.  Инструменты для обработки червячных колес: червячные фрезы, червячные шеверы. Общие сведения о зубонакатывании.

47.  Процесс резьбонерезания. Способы нарезания резьбы и резьбонарезные инструменты.

48.  Зубообрабатывающие и резьбообрабатывающие станки. Их классификация.

49.  Элементы режима резания при резьбонарезании зубонарезании.

50.  Процесс протягивания, его особенности и область применения. Классификация протяжек.

51.  Элементы конструкции и геометрические параметры протяжек.

52.  Схемы протягивания. Прошивка, ее отличие от протяжки. Нормирование работ при протягивании.

53.  Назначение и типы протяжных станков, их применение.

54.  Процесс шлифования, его особенности и область применения. Характеристика абразивного инструмента.

55.  Шлифовальные станки, их классификация. Доводочные станки.

56.  Основные направления автоматизации металлорежущих станков. Автоматические поточные линии, обрабатывающие центры.

57.  Методы электрохимической обработки металлов, методы лучевой обработки.

58.  Обработка наружных поверхностей вращения.

59.  Обработка внутренних поверхностей вращения.

60.  Обработка плоских пазов, фасонных поверхностей.

Приложение

Справочные таблицы для решения задач

Таблица 1 - Значения коэффициента и показателей степени

в формулах скорости резания при точении

Таблица 2 - Поправочный коэффициент Кмv, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

Примечания:

1. σв и НВ – фактические параметры, характеризующие обрабатываемый материал, для которого рассчитывается скорость резания.

2. Коэффициент Кr и показатель степени nv см. в табл. 3 и 12.

Таблица 3 - Значение коэффициента Кr и показатели степени nv в формуле для расчета коэффициента обрабатываемости Кмv

Таблица 4 – Поправочный коэффициент Кnv, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания

Таблица 5 – Поправочный коэффициент Киv, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания

Таблица 6 - Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние параметров резца на скорость резания

Таблица 7 - Поправочный коэффициент Коv, учитывающий влияние вида обработки на скорость резания

Таблица 8 - Значения коэффициента и показателей степени в формулах составляющих силы резания при точении

Таблица 9 - Поправочный коэффициент Кмр для стали и чугуна, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости

Таблица 10 - Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при точении стали и чугуна

Таблица 11 – Значения коэффициента Cv и показателей степени

в формуле скорости резания при сверлении

Примечание.

1. Для сверл из быстрорежущей стали рассчитанные по приведенным данным скорости резания действительны при двойной заточке и подточенной перемычке.

2. При одинарной заточке сверл из быстрорежущей стали рассчитанную скорость резания следует уменьшать, умножая ее на коэффициент K3v = 0,75.

Таблица 12 – Значения коэффициента Kr и показатели степени nv в формуле по таблице 2 для расчета коэффициента обрабатываемости стали Kмv

Таблица 13 – Поправочный коэффициент Kℓv, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания

Таблица 14 – Паспортные данные станков