12592

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ТОЧЕНИЯ И АЛМАЗНОГО ВЫГЛАЖИВАНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ТОЧЕНИЯ И АЛМАЗНОГО ВЫГЛАЖИВАНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине Основы технологии машиностроения для студентов обучающихся по направлению 552900 Технология оборудование и автома...

Русский

2013-05-02

191 KB

71 чел.

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ТОЧЕНИЯ И АЛМАЗНОГО ВЫГЛАЖИВАНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Основы технологии машиностроения» для студентов, обучающихся по направлению 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»

Влияние режимов точения и алмазного выглаживания на шероховатость поверхности

Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Основы технологии машиностроения» для студентов, обучающихся по направлению 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств».- Томск: Изд. ТПУ, 2004.- 11с.

Эксплуатационные свойства деталей машин и приборов в значительной степени определяются качеством их поверхности. Оно характеризуется шероховатостью, волнистостью и совокупностью физико-химических свойств поверхностного слоя.

Шероховатость, определяемая как совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине [1], является одним из важнейших показателей качества поверхности. Несмотря на относительно малые размеры неровностей, составляющие шероховатость, они оказывают существенное влияние на самые разнообразные эксплуатационные свойства деталей и их сопряжений: трение и износ; контактные деформации; концентрацию напряжений и усталостную прочность; коррозионную стойкость; прочность прессовых соединений; вибрационную активность; электроконтактное сопротивление; прочность и качество покрытий, а также на многие другие свойства [2]. Поэтому нормирование и технологическое обеспечение требуемой шероховатости поверхностей деталей являются весьма ответственными задачами в машиностроении.

Шероховатость поверхности детали (заготовки) определяется совокупностью применяемых при обработке технологических методов и режимов. В основном формирование шероховатости поверхности деталей происходит при окончательной обработке. Однако в ряде случаев в силу явлений технологической наследственности наблюдается существенное влияние предшествующих операций.

Шероховатость поверхности при обработке резанием зависит от многих факторов: режимов обработки, геометрии инструмента и его износа, структуры и свойств материалов детали и инструмента, условий охлаждения и смазки, жесткости технологической системы и др. Изменяя условия резания, можно управлять качеством поверхностного слоя. Вместе с тем возможности достижения оптимальных по условиям эксплуатации параметров качества поверхности деталей при обработке резанием являются ограниченными, поэтому возникает необходимость применения других методов обработки.

Одним из наиболее простых и эффективных путей повышения качества поверхностей деталей является обработка методами поверхностного пластического деформирования, среди которых важная роль принадлежит алмазному выглаживанию [3, 4].

В качестве инструмента при выглаживании используются наконечники из природного или синтетического алмаза (рис.1) с рабочей поверхностью в виде сферы, цилиндра или конуса. Выглаживание по кинематике (рис.2) в большинстве случаев аналогично токарной обработке. Процесс протекает в условиях трения скольжения. При определенной силе поджатия алмаза к обрабатываемой поверхности в зоне контакта развиваются пластические деформации. При этом происходит интенсивное сглаживание исходной шероховатости, повышается твердость поверхностного слоя, в нем формируются благоприятные остаточные напряжения сжатия.

Рис 1. Алмазный выглаживатель  Рис.2 Схемы выглаживания:

      а – цилиндра, б – плоскости

Исключительно высокая твердость алмаза (в шесть раз большая, чем у твердых сплавов) и низкий коэффициент трения (0,03...0,12) дают возможность обрабатывать почти все металлы, поддающиеся пластической деформации, в том числе закаленные стали [3, 4]. Малая величина радиуса выглаживателя (0,5...4мм) обуславливает небольшую силу выглаживания (от 50 до 300Н), что позволяет производить обработку маложестких деталей.

Алмазное выглаживание применяется после точения или шлифования. В результате обработки выглаживанием обеспечивается уменьшение шероховатости в 2...6 раз, увеличение несущей способности поверхности до 10 раз, упрочнение поверхностного слоя на 20...200%.

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Целью работы является изучение влияния скорости резания и подачи на шероховатость поверхности при продольном точении, а также изучение полученной шероховатости при последующем алмазном выглаживании.

Обработка производится на токарно-винторезном станке. В качестве образцов используется набор колец из стали с твердостью HB 150...250, устанавливаемых на жесткой оправке (рис.3).

Рис.3. Схема установки заготовок на станке

Точение выполняется твердосплавным проходным резцом без применения смазочно-охлаждающей жидкости. Геометрические параметры режущей части инструмента: =1=450, r= 0,5 мм, =00, = 80, =00.

Выглаживание осуществляется наконечником из искусственного алмаза с радиусом R=3мм, закрепленном в упругой державке (рис.4), по кинематической схеме продольного точения.

Рис.4. Державка для алмазного выглаживания.

Необходимая нормальная сила выглаживания устанавливается по показаниям индикатора, фиксирующего упругие перемещения державки при соприкосновении  алмазного наконечника с обрабатываемой поверхностью. Державкка предварительно тарируется с использованием образцового динамометра. В качестве смазки при выглаживании применяется масло «Индустриальное 20».

ИЗМЕРЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ

Оценка шероховатости поверхности в данной работе производится по параметру Rz – высоте неровностей профиля по десяти точкам. Rz – сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины (рис.5)

,    

где  - высота  - го наибольшего выступа профиля;

       - глубина  - ой впадины профиля.  [1].

Рис.5. Профилограмма поверхности

Для измерения параметра Rz  используется двойной микроскоп МИС-11 (рис.6), который представляет собой совокупность двух микроскопов: проекционного и наблюдательного. Прибор позволяет определять параметры Rz и Rmax в диапазоне от 0,8 до 63 мкм. Измерение высот неровностей основано на принципе «светового сечения», который пояснен на рис. 7.

Свет от лампы 1 через щелевую диафрагму 2 проекционного микроскопа направляется на исследуемый участок поверхности с высотой неровностей h под углом =450. След пересечения поверхности с плоскостью светового потока в виде искривленной линии проектируется с помощью объектива наблюдательного микроскопа 4 на сетку окулярного микромера 5. Угол между осями проекционного и наблюдательного микроскопа составляет 900.

Световое сечение профиля наблюдается через окуляр 6 в увеличенном виде при наличии искажения, которое вызвано тем, что = 450.

Увеличение зависит от применяемых сменных объективов 3 и 4, имеющих одинаковые фокусные расстояния.

Для удобства измерения перекрестие окулярной пластинки перемещается микрометрическим винтом с ценой деления барабана 0,01 мм под углом = 450 к средней линии профиля (рис.8). Поэтому фактическое значение высоты неровностей

,

где B - разность отсчетов по барабану окулярного микромера;

 N - увеличение объективов микроскопа.

1    -стопорный винт;

2,3 - кремальеры;

4 –  колонка;

5 – кронштейн;

6  - стопорный винт;

7  - осветительная лампа;

 8  - гайка;

  9  - регулировочная гайка;

10 - винт;

11 - осветитель;

12 - микрометрический винт;

13 - стопорный винт;

14 - предметный столик;

15 - объективы;

16 - тубус микроскопа;

17 - стопорный винт;

18 – барабан окулярного микромера;

     19 - окуляр     

Рис. 6. Микроскоп МИС - 11

Рис.7. Ход лучей в микроскопе

Рис.8. Поле зрения микроскопа

К прибору прилагается набор сменных объективов, характеристики которых приведены в таблице 1.

           Таблица 1

Шифр

Объектива

Фокусное

расстояние,

мм

Увеличение

объектива,

N

Поле

зрения,

мм

Пределы

измерений,

Rz, мкм

ОС-39

25

5,9

2,00

6,3...62,5

ОС-40

13,5

10,5

1,08

3,2...18,7

ОС-41

8,0

18,0

0,67

1,6...10,0

ОС-42

4,25

34,5

0,33

0,8...3,2

Параметр Rz определяется в следующем порядке. Контролируемую деталь кладут на предметный столик 14 (см. рис.6). Микроскопы устанавливают предварительно на необходимое расстояние от детали, перемещая кронштейн 5 по стойке с помощью гайки 8, фиксация кронштейна осуществляется винтом 6. Затем маховичком 3 кремальеры и винтом 2 механизма тонкой наводки перемещают микроскопы по салазкам, добиваясь четкого изображения световой щели на поверхности детали. Винтом 10 устанавливают изображение щели в середине поля зрения окуляра, а гайкой 9 - ширину щели. Поворотом барабана окулярного микромера 18 вокруг его оси устанавливают горизонтальную линию перекрестия по общему направлению изображения щели. Вращая барабан 18, подводят горизонтальную линию перекрестия до касания ее с вершиной выступа неровности изображения щели. В этом положении делают первый отсчет по окулярному микроскопу. Последовательно совмещая линию с пятью самыми высокими точками выступов профиля (в пределах базовой длины), записывают отсчеты по барабану . Затем визирную линию совмещают с пятью самыми низшими точками впадин профиля, соответственно записывая отсчеты. .

Величина Rz  определится следующим образом:

.

Поле зрения объектива может оказаться меньше базовой длины, поэтому приходится проводить измерения на нескольких участках. В этом случае число замеренных впадин в каждом поле зрения должно равняться числу замеренных выступов, чтобы устранить погрешности, связанные со смещением базовой линии при перемещении детали.

Погрешности измерений параметра Rz с помощью микроскопа МИС-11 составляют от 7,5 до 24%, возрастая с уменьшением Rz.

В работе наряду с измерением шероховатость поверхности определяется также расчетом.

РАСЧЕТ ВЫСОТЫ НЕРОВНОСТЕЙ

Высота неровностей при точении может быть рассчитана исходя из геометрических соотношений. При точении резцом с радиусом при вершине r (см. рис.9), когда в образовании неровностей участвует только радиусная часть резца (это условие выполняется в данной работе), расчетное значение Rzрасч. определяется по формуле:

.

Рис.9. Схема образования неровностей при точении.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

  1.  Установить оправку с набором колец на токарно-винторезном станке, закрепив ее в патроне и поджав задним центром.
  2.  Установить в резцедержателе проходной резец и державку с алмазным выглаживателем.
  3.  Произвести обточку каждого из колец (предварительно они нумеруются) при соответствующем режиме резания.

При изучении зависимости Rz=f(V) выполнить обработку на 4-х различных скоростях резания в диапазоне от20 до 150 м/мин, приняв постоянными подачу и глубину резания (S=0,1...0,2 мм/об, t=0,5 мм).

При изучении зависимости Rz=f(S) выполнить обработку на 4-х различных подачах в диапазоне от 0,05 до 0,5 мм/об, приняв постоянными глубину и скорость резания (t=0,5 мм и V=100 м/мин)

  1.  Не снимая оправку со станка, произвести алмазное выглаживание обточенных с указанными режимами колец, подвергнув обработке примерно половину длины каждого кольца. Выглаживание выполнить при постоянном режиме: P200 H, S0,05 мм/об, V60 м/мин.
  2.  Снять оправку со станка и на микроскопе МИС-11 определить значение Rz на обточенных и выглаженных участках каждого кольца. Результаты измерений и режимы обработки занести в таблицу 2.

         Таблица 2

образца

Режим резания

Режим выглаживания

V,

м/мин

S,

мм/об

t,

мм

V,

м/мин

S,

мм/об

P,

H

6. Построить графики зависимостей  и , а также график зависимости , где - высота неровностей (полученная при измерении) соответственно после точения и алмазного выглаживания.

7. По вышеприведенной формуле найти расчетные значения высот неровностей после точения . Результаты расчета занести в таблицу 2. Построить графики зависимостей и , совместив их с графиками зависимостей  и .

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

В отчете должно быть приведено:

  1.  Наименование и цель работы.
  2.  Модель и характеристика станка.
  3.  Марка обрабатываемого материала и его механические характеристики.
  4.  Наименование инструмента, его геометрические параметры и материал.
  5.  Эскизы используемой оснастки.
  6.  Данные о микроскопе МИС-11.
  7.  Результаты экспериментов (по форме табл.2)
  8.  Графики полученных зависимостей.
  9.  Выводы.


ЛИТЕРАТУРА

  1.  Никифоров А.Д. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. – М.: Высшая школа, 2000. – 510 с.
  2.  Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхностей. - М.: Машиностроение, 1978.-232 с.
  3.  Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. - М.: Машиностроение, 1978 .-152 с.
  4.  Головань А.Я., Грановский Э.Г., Машков В.Н. Алмазное точение и выглаживание. - М.: Машиностроение, 1976 .-32 с.

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ТОЧЕНИЯ И АЛМАЗНОГО ВЫГЛАЖИВАНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

Составитель Владимир Федорович Скворцов

Подписано к печати 30.11.2004.

Формат 60х84/16. Бумага писчая № 2.

Плоская печать. Усл.печ.л. .Уч.-изд.л.      .

Тираж 100 экз. Заказ №  . Цена свободная.

ИПФ ТПУ. Лицензия ЛТ № 1 от 18.07.94.

Ротапринт ТПУ. 634034, г. Томск, пр. Ленина,30



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19943. Произведения, созданные в связи с выполнением трудового договора. Возникновение авторских прав и их регистрация 19.4 KB
  Лекция №4 Тема: произведения созданные в связи с выполнением трудового договора. Возникновение авторских прав и их регистрация. Трудовой договор – это соглашение между работником предприятием и работодателем в соответствии с которым работник обязуется выполнить ра
19944. Изобретательство и патентные работы 19.6 KB
  Лекция №5 Тема: изобретательство и патентные работы. Гражданский хозяйственный кодекс подзаконный акт МИН об утверждении правил составление подачи заявки на изобретение и заявки на полезные модели. Изобретение полезная модель – это результат интеллектуальной де
19945. Охрана полезных моделей (ОПМ) 22.96 KB
  Лекция №6 Тема: охрана полезных моделей ОПМ. 1891 год – первый закон об охране полезных моделей в Германии. В качестве полезной модели может быть зарегистрирована любая форма конфигурация или расположение элементов созданного объекта инструмента прибора которые п
19946. Комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления 329.83 KB
  Рассмотреть комплекс испытательных средств для исследования ползучести и состава газообразных продуктов деления, взаимосвязи его систем с облучательными устройствами и испытуемыми образцами. Обратить внимание на унификацию узлов установок, их объединение в облучательное устройство в зависимости от поставленных задач. Представить схему измерений комплекса и его элементы, параметры при испытании топливных композиций. Познакомить слушателей с газовым стендом, спектрометрическим комплексом и электроосадителем.
19947. Технология производства образцов диоксида урана двух партий 141.84 KB
  Изучались образцы диоксида урана двух технологий. Один тип образцов (тип с) по традиционной для реакторов ВВЭР технологии. Другой (тип f) изготовлен во Франции по технологии DCI и исследовался в соответствии с межгосударственной программой. Такие образцы, обладая повышенной пластичностью, предназначены для твэлов реакторов, способных работать в режимах покрытия пиковых нагрузок в электросетях.
19948. Качественные представления о двухстадийном диффузионном переносе ГПД. Обзор физических моделей и их сопоставление 47.3 KB
  Обосновать необходимость разработки двухстадийной диффузионной модели миграции ГПД для объяснения полученных экспериментальных результатов. Представить краткий обзор моделей двухстадийного переноса. Рассмотреть систему диффуравнений, условия однозначности и решение стационарной задачи.
19949. Частные случаи решения задачи и их сопоставление с экспериментальными результатами 41.7 KB
  Рассмотреть частные случаи решения задачи и сопоставить их с экспериментальными результатами. Обосновать дополнительные гипотезы о связях между параметрами переноса и необходимость их введения при решении задачи по восстановлению параметров по экспериментальным данным. Представить методику определения энергий активации и предэкпоненциальных членов коэффициентов диффузии.
19950. Связи между параметрами переноса и влияние на них дополнительных гипотез 57.09 KB
  Рассмотреть связи между параметрами переноса и влияние на них дополнительных гипотез. Представить методику определения предэкпонентных членов коэффициентов диффузии. Обосновать желание использовать дополнительные экспериментальные материалы по выходу ГПД в низкотемпературной области. Предложить модель для описания выхода ГПД при низкой температуре. Поставить и решить соответствующую задачу. Сопоставить расчет с экспериментом.
19951. Предположение о равенстве зернограничных параметров переноса в низкотемпературной и высокотемпературной области для образца с (Топливо ВВЭР) 93.93 KB
  Ввести предположение о равенстве зернограничных параметров переноса в низкотемпературной и высокотемпературной области для образца с (Топливо ВВЭР). Рассмотреть связи (аналитическая и графическая форма) между параметрами переноса и влияние на них указанного выше предположения. Представить численные значения параметров переноса и погрешности их восстановления. Сопоставить полученные результаты с данными других авторов.