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

27956. Самооценка и уровень притязаний как структурные элементы личности 18.81 KB
  Самооценка и уровень притязаний как структурные элементы личности. САМООЦЕНКА ценность значимость которой индивид наделяет себя в целом и отдельные стороны своей личности деятельности поведения. Самооценка выполняет регуляторную и защитную функции влияя на поведение деятельность и развитие личности ее взаимоотношения с другими людьми.
27957. Бихевиоризм и его значение в изучении поведения. Самообучающаяся и саморазвивающаяся организация как альтернатива традиционной модели организации 26.75 KB
  Самообучающаяся и саморазвивающаяся организация как альтернатива традиционной модели организации. Тогда здесь справедливы все требования предъявляемые к психологу работающему в области развития организации: психолог проектирует ситуацию в школе с целью обеспечить оптимальное выполнение ею своих функций. Самообучающаяся и саморазвивающаяся организация как альтернатива традиционной модели организации. САМООБУЧАЮЩАЯСЯ ОРГАНИЗАЦИЯ термин используемый в организационной теории для обозначения: 1 одной из моделей организации...
27958. Целостный подход в психологии. Основные направления современных социально-психологических прикладных исследований 21.38 KB
  ЦЕЛОСТНЫЙ ПОДХОД в психологии — совокупность принципов изучения психики, сознания и поведения как целостных феноменов. Разрабатывался с начала XX в., главным образом в школах целостной психологии, как антитеза господствовавшему ранее в психологической науке элементаристскому подходу (признает первичность элементов (частей) над целым, источник развития объектов
27959. Наблюдение и эксперимент. Классификация видов наблюдения и эксперимента 30.91 KB
  Эмпирические и теоретические предпосылки возникновения социальной психологии. Так в дифференциальной психологии и психологии личности эмпирические зависимости большей частью имеют статус корреляций т. в психологии заключается в том что исследователь зачастую оказывается включенным в ситуацию общения с обследуемым лицом испытуемым и может невольно повлиять на его поведение. Эмпирические и теоретические предпосылки возникновения социальной психологии.
27960. Деятельность, действие, операции. Комплекс возможностей образовательной среды как интегративный критерий её качества 24.13 KB
  Леонтьев Основные положения теории деятельности 1.Действия человека предметны; они реализуют социальные производственные и культурные цели принцип предметности человеческой деятельности и принцип ее социальной обусловленности. Психологическая теория деятельности начала разрабатываться в 20х начале 30х гг. Но главное состояло в том что авторы теории деятельности взяли на вооружение философию диалектического материализма теорию К.
27961. Соотношение внешней и внутренней деятельности 20.64 KB
  Соотношение внешней и внутренней деятельности. Интериоризацией называют как известно переход в результате которого внешние по своей форме процессы с внешними же вещественными предметами преобразуются в процессы протекающие в умственном плане в плане сознания; при этом они подвергаются специфической трансформации обобщаются вербализуются сокращаются и главное становятся способными к дальнейшему развитию которое переходит границы возможностей...
27962. Этапы развития психики в филогенезе: сенсорная психика, перцептивная психика, стадия интеллекта 26.14 KB
  Этапы развития психики в филогенезе: сенсорная психика перцептивная психика стадия интеллекта. Проблема возникновения психики в эволюции. С самого начала существует устойчивая связь психики ребёнка и психики матери.
27963. Функции и эмпирические характеристики сознания 344.54 KB
  Роль референтной группы в процессе социализации на различных онтогенетических этапах становления личности. Роль референтной группы в процессе социализации на различных онтогенетических этапах становления личности. Данная группа – стандарт система отсчета для оценки себя и других служит ориентиром на разных этапах социализации ребёнка. В начале 70х годов ролевая концепция социализации функциональный подход которую отстаивают и активно развивают представители так называемой гуманитарной педагогики : Р.
27964. Системный подход к решению психофизиологической проблемы 26.99 KB
  идеи о функциональном единстве мозга и его связи с поведением и психикой начали возникать более 100 лет назад. В конце прошлого века в основном в русле клинической неврологии стали высказываться идеи о единстве функционирования частей мозга и связи этого единства с умственными возможностями человека. Он стойко придерживался взгляда что в коре мозга нет такого поля которое бы не принимало участия в осуществлении интеллектуальных функций [2]. Микросистемы сопоставимы с отдельными структурными образованиями мозга.