Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Февраля 2013 в 14:12, курсовая работа
На большинстве машиностроительных заводов трудоемкость обработки резанием составляет 45—60% от общей трудоемкости изготовления машин и поэтому совершенствование технологии резания металлов является актуальной народнохозяйственной задачей. Изучение закономерностей явлений, связанных с резанием металлов, конструкцией режущих инструментов и металлорежущих станков, необходимо не только для сознательного управления процессами резания, но и для проектирования более совершенных технологических процессов изготовления деталей машин и приборов.
Далее выбирают подачу, также стремясь принять ее возможно большей с учетом технологических ограничений: чистоты обработанной поверхности, прочности и жесткости заготовки и инструмента.
Далее при принятых глубине резания и подаче, заданной стойкости и прочих условиях резания определяют скорость резания по расчетным эмпирическим формулам. По полученному значению скорости резания определяют необходимое число оборотов шпинделя станка.
1.4. Пути совершенствования процессов резания
Увеличение скорости резания. Производительность процесса резания зависит прежде всего от режима резания, т. е. скорости резания, подачи, глубины резания. Увеличение глубины резания ограничено припуском на обработку, который по мере совершенствования заготовительных операций непрерывно уменьшается.
Увеличение подачи ограничено требованиями к точности формы и размеров изделия, чистоты обработанной поверхности.
С увеличением скорости резания точность формы и чистота обработанной поверхности улучшаются, но резко снижается стойкость инструмента.
Чтобы стойкость инструмента оставалась неизменной при увеличении скорости резания, используют, прежде всего, современные, износостойкие материалы, применяют режущий инструмент с рациональной геометрией, а также эффективные смазывающе-охлаждающие жидкости.
Использование твердосплавных, минералокерамических и алмазных инструментов позволяет значительно увеличивать скорости резания, а тем самым и производительность процесса обработки.
Форма режущей части инструмента не только обеспечивает его механическую прочность, теплостойкость, но и влияет на условия процесса резания: степень пластической деформации срезаемого слоя, количество образующейся теплоты, условия ее отвода, силы резания. Указанные факторы часто оказывают противоречивое действие на процесс резания. Так, уменьшение переднего угла делает режущую часть резца более массивной, но, с другой стороны, увеличивает силы резания, так как затрудняется процесс образования стружки, выделяется большое количество теплоты, интенсивность износа резца возрастает, стойкость снижается. Увеличение переднего угла облегчает процесс резания, но ухудшает условия отвода тепла, уменьшает прочность его режущей части, стойкость резца также уменьшается.
Несколько иначе влияет на стойкость режущего инструмента главный угол в плане j, с его увеличением, стойкость значительно снижается. Так, если у резца увеличить главный угол в плане от 30 до 60°, стойкость его уменьшается приблизительно в пять раз (для твердосплавных инструментов).
Однако работа с малыми углами в плане возможна только при достаточно жесткой системе станок—инструмент—деталь, так как с уменьшением этого угла возрастают силы Рz и Ру, изгибающие резец и заготовку, повышается вероятность возникновения вибраций.
Рекомендации по выбору оптимальной марки материала инструмента и геометрии инструмента можно найти в справочниках.
Повышение чистоты обработанной поверхности. Причиной образования шероховатостей на обработанной поверхности является, прежде всего, сложное относительное движение инструмента и заготовки, а также наличие углов в плане у режущего инструмента. В результате на обработанной поверхности остаются неровности, величина и форма которых зависят от условий резания.
Для того чтобы с ростом подачи высота шероховатостей не увеличивалась, необходимо либо увеличивать радиус закругления вершины резца, либо уменьшать углы резца в плане.
В практике применяют резцы с большими радиусами закругления или углами в плане, равными нулю.
При сравнительно
жесткой системе станок—
Применение широких резцов с j== 0° при окончательной обработке прокатных валков на Уралмашзаводе позволило увеличить подачу в 10—20 раз.
Улучшение обрабатываемости сталей и сплавов. Увеличение рабочих параметров машин (давлений, температур, скоростей) привело к появлению новых конструкционных материалов, нержавеющих, жаропрочных сталей и сплавов и др. Обработка резанием многих из этих материалов весьма затруднительна.
Для облегчения процесса резания прежде всего применяют термическую обработку — отжиг или отпуск. Однако этот метод улучшения обрабатываемости не всегда удобен.
Более радикальным средством является выбор оптимальной марки материала инструмента. Так, при обработке жаропрочных сталей большой эффект был достигнут за счет использования кобальтовых быстрорежущих сталей и танталотитановых твердых сплавов.
Значительное влияние на улучшение обрабатываемости оказывает выбор оптимального сочетания элементов геометрии инструмента, параметров режима резания, применение более современных смазывающе-охлаждающих жидкостей, способов их подвода в зону резания.
В последние годы для улучшения обрабатываемости используют микролегирование. В обрабатываемый материал добавляют десятые доли процента редкоземельных элементов, таких как селен, теллур.
Обрабатываемость прочных сталей можно улучшить дополнительным подогревом зоны резания. При этом облегчается процесс пластической деформации, улучшаются условия трения на режущих поверхностях инструмента.
Чаще всего используют электрические методы подогрева: индукционный — токами высокой или промышленной частоты, электроконтактный и др.
В случае электроконтактного подогрева к заготовке и инструменту подводят переменный ток низкого напряжения и большой силы (до 50—100 А на 1 мм длины режущего лезвия). Локальный подогрев металла перед режущим лезвием инструмента на небольшую глубину особенно удобен при чистовой обработке, так как он не изменяет свойств металла.
При предварительной черновой обработке применяют подогрев газовой горелкой, плазменной струёй. В последнем случае металл не только подогревается, но и частично выплавляется и выдувается из зоны резания.
ГЛАВА 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ
2.1. Классификация металлорежущих станков
Металлорежущие станки делят на группы в зависимости от вида технологических операций, выполняемых на них.
Принята система, по которой все станки разделены на девять групп: 1) токарные; 2) сверлильные и расточные; 3) шлифовальные, полировальные и доводочные; 4) комбинированные; 5) зубо- и резьбообрабатывающие; 6) фрезерные; 7) строгальные, долбежные и протяжные; 8) разрезные и 9) разные.
В обозначении модели станка первая цифра обозначает номер группы в той последовательности, как они перечислены. Так, токарные станки имеют в обозначении модели первую цифру 1, а фрезерные 6.
Каждая группа станков разделена на девять типов, каждый из которых объединяет станки по их назначению, степени автоматизации, компоновке, например вертикально-сверлильные, радиально-сверлильные, горизонтально-расточные.
Вторая цифра модели станка обозначает номер типа.
Следующие две или одна цифра обозначают одну из технических характеристик станка.
Буква после первой цифры или в конце обозначения модели указывает на модернизацию или модификацию базовой модели станка. Так, например, модель 1К62 означает, что это токарно-винторезный станок с высотой центров 200 мм, модернизированный.
2.2. Приводы станков
Приводом станка называют механизм, который передает движение от электродвигателя к исполнительным органам станка. Различают приводы главного движения, движения подачи и вспомогательных движений.
В металлорежущих станках главное движение передается от электродвигателя с помощью коробки скоростей, позволяющей изменять числа оборотов шпинделя или двойных ходов стола.
Как правило, коробки скоростей обеспечивают ступенчатое регулирование чисел оборотов.
В некоторых случаях находят применение приводы бесступенчатого регулирования: фрикционные, электрические, гидравлические. Они позволяют установить любое заданное число оборотов шпинделя станка в определенных пределах.
Привод подачи, как правило, осуществляется от какого-либо звена главного движения, а иногда (фрезерные станки) от отдельного электродвигателя.
Изменение величины и направления подачи осуществляются с помощью коробки подач, сменных зубчатых колес, реверсивных механизмов.
2.3. Кинематическая схема и передачи станков
Кинематические цепи станка служат для передачи и преобразования движений и состоят из отдельных звеньев кинематических пар (винта с гайкой, рейки с зубчатым колесом и т. д.).
Кинематическая схема станка — это условное изображение кинематических цепей его в плоскости чертежа. На схеме показывают, в какой последовательности расположены кинематические пары, взаимосвязь отдельных элементов и механизмов станка, а также данные об электродвигателе, диаметре шкивов, числах зубьев зубчатых колес и др.
С помощью кинематической схемы можно делать расчеты по, настройке кинематических цепей станка.
Для электрических, гидравлических и пневматических цепей устройств дополнительно составляют электрические, гидравлические и пневматические схемы.
Передачей называется механизм, передающий движение от одного элемента кинематической цепи станка к другому или преобразующий один вид движения в другой. Количественно передача характеризуется передаточным отношением.
Передаточным отношением называется число, показывающее, во, сколько раз число оборотов ведомого вала больше или меньше числа оборотов ведущего вала:
i = n2/n1.
Передаточное отношение можно также выразить через отношение чисел зубьев колес или диаметры шкивов кинематической пары:
i = n2/n1= Z1/Z2 = d1/d2,
где Z1 и d1—число зубьев зубчатого колеса или диаметр шкива ведущего звена;
Z2 и d2 — то же, для ведомого звена.
В металлорежущих станках применяют ременные передачи плоскими и клиновидными ремнями, цепные передачи — цепью и звездочками, зубчатые — цилиндрическими колесами, когда оси их параллельны, и коническими, или винтовыми, если оси их перекрещиваются, и др.
Для получения больших передаточных отношений используют червячные передачи, которые состоят из червяка и червячного колеса. Передаточное отношение червячной передачи равно I = K/Z, (К -— число заходов червяка; Z — число зубьев червячного колеса).
Для преобразования вращательного движения в поступательное применяют реечные, винтовые, кривошипно-шатунные и кулисные передачи и механизмы.
Если число зубьев реечного колеса равно Z и модуль его m мм, то за n оборотов колеса рейка пройдет путь S = pmZn мм.
Для винтовой передачи за n оборотов винта с шагом t мм гайка пройдет путь S == tn мм.
ГЛАВА 3. Методы и устройства для удаления заусенцев
после механической обработки.
Заусенцы в металлообработке образуются при первом соприкосновении режущего инструмента и детали, в течение всей обработки, при разъединении режущего инструмента и детали.
На удаление заусенцев приходится от 1 до 15 % всех производственных затрат, а в некоторых случаях трудоемкость доходит до 30 % трудоемкости изготовления деталей.
Затраты на ручное удаление заусенцев у многих деталей сложной формы равны или даже превышают затраты на всю предыдущую обработку деталей. Учитывая операции зачистки поверхностей, уменьшение шероховатости, удаление окалины, подготовку поверхности с гальванопокрытиями, затраты еще более возрастают и в ряде случаев достигают 75 % всей стоимости.
По зарубежным данным, годовые затраты на зачистку в металлообрабатывающей промышленности США превышает 2,5 млрд долл.
В ряде случаев при выполнении металлорежущих операций имеется возможность предотвращать образование заусенцев, удалять заусенцы на последующих операциях механической обработки, с помощью специальных устройств уменьшать величину заусенцев, что позволяет применять высокопроизводительные методы зачистки.
Проблема зачистки деталей является актуальной для всех машиностроительных отраслей промышленности.
В данной работе рассмотрены некоторые вопросы механизма образования заусенцев, предотвращение и уменьшение заусенцев, приведены методы и оборудование для удаления заусенцев.
Различают четыре основных вида образования заусенцев.
При первом соприкосновении инструмента и детали материал вдавливается и начинает перемещаться в направлении противоположном движению инструмента — образуется заусенец входа.
В процессе механической обработки, когда режущая кромка инструмента выходит за пределы заготовки, стружка не отрезается, а сгибается и образуется завитой заусенец, особенно при обработке вязких металлов.
При отрыве стружки от обрабатываемой поверхности, при многих металлорежущих операциях, чаще всего при торцевом фрезеровании образуются заусенцы отрыва.
При неполном отрезании металла, при любой операции резания, чаще всего при токарной обработке образуются заусенцы среза.