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

25321. Кора больших полушарий головного мозга 27.5 KB
  Ритмы электроэнцефалограммы. Альфаритм это ритмические колебания потенциала почти синусоидальной формы частотой 8 13 в секунду с амплитудой до 50 мкв. Альфаритм отчетливо выражен если испытуемый человек находится в условиях физического и умственного покоя лежа или сидя в удобном кресле с расслабленной мускулатурой и закрытыми глазами при отсутствии внешних раздражений. Многие исследователи считают что существует две области коры в которых альфаритм имеет наибольшую амплитуду и характеризуется большим постоянством: одна из них...
25322. Физиологическое значение коры больших полушарий 30 KB
  Пирамидные нейроны осуществляют эфферентную функцию коры преимущественно через пирамидный тракт и внутрикорковые процессы взаимодействия между удаленными друг от друга нейронами. Наиболее крупные пирамидные клетки гигантские пирамиды Беца находятся в передней центральной извилине моторной зоне коры. Функциональной единицей коры является вертикальная колонка взаимосвязанных нейронов.
25323. Структурно-функциональные особенности вегетативной НС 31 KB
  Вегетативной нервной системой называют совокупность эфферентных нервных клеток спинного и головного мозга а также клеток особых узлов ганглиев иннервирующих внутренние органы. Эфферентные пути симпатической нервной системы начинаются в грудном и поясничном отделах спинного мозга от нейронов его боковых рогов. Эфферентные пути парасимпатической нервной системы начинаются в головном мозге от некоторых ядер среднего и продолговатого мозга и в спинном мозге от нейронов крестцового отдел а. ФУНКЦИИ СИМПАТИЧЕСКОЙ НС С участием симпатической...
25324. Механизм образования и значение условных рефлексов 37 KB
  запах мяса для слюнного рефлекса и искусственные на посторонние сигналы например запах мяты; 2 наличные и следовые на условный сигнал непосредственно предшествующий безусловному подкреплению и на его следовое влияние; положительные с активным проявлением ответной реакции и отрицательные с ее торможением; 4 условные рефлексы на время при ритмической подаче условных сигналов ответная реакция появляется через заданный интервал даже при отсутствии очередного сигнала; 5 условные рефлексы первого порядка на один предшествующий...
25325. Высшая нервная деятельность 31 KB
  Синтетическая деятельность коры полушарий большого мозга обеспечивает объединение сигналов поступающих от различных анализаторов от органов чувств от функциональных центров нервной системы. Такая синтетическая деятельность мозга человека возможна благодаря многочисленным и разнообразным ассоциативным связям между различными отделами центральной нервной системы. Типы нервной системы Нервные реакции в организме у разных людей отличаются по силе подвижности и уравновешенности. На основании этих трех признаков в первую очередь силы нервных...
25326. Первая и вторая сигнальные системы 44 KB
  И у человека вырабатываются условные рефлексы на различные сигналы внешнего мира или внутреннего состояния организма если только различные раздражения экстеро или интерорецепторов сочетаются с какимилибо раздражениями вызывающими безусловные или условные рефлексы. И у человека при соответствующих условиях возникает внешнее безусловное или внутреннее условное торможение. И у человека наблюдается иррадиация и концентрация возбуждения и торможения индукция динамическая стереотипия и другие характерные проявления условнорефлекторной...
25327. Типы высшей нервной деятельности 36.5 KB
  Современное представление об анализаторах как сложных многоуровневых системах передающих информацию от рецепторов к коре и включающих регулирующие влияния коры на рецепторы и нижележащие центры привело к появлению более общего понятия сенсорные системы. 0036 Рецепторы и их свойства Рецепторами называются специальные образования преобразующие энергию внешнего раздражения в специфическую энергию нервного импульса. Все рецепторы по воспринимаемой среде делятся на экстерорецепторы принимающие раздражения из внешней среды рецепторы органов...
25328. Кожная рецепция 24 KB
  Ее рецепторы представляют собой свободные нервные окончания и сложные образования тельца Мейснера тельца Пачини в которых нервные окончания заключены в специальную капсулу. Это механорецепторы реагирующие на растяжение давление и вибрацию. При температуре кожи 3137С эти рецепторы почти неактивны. Ниже этой границы холодовые рецепторы активизируются пропорционально падению температуры затем их активность падает и совсем прекращается при 12 С.
25329. Интеро- и проприорецепция 30.5 KB
  Все эти рецепторы представляют собой механорецепторы специфическим раздражителем которых является их растяжение. Сухожильные рецепторы оплетают тонкие сухожильные волокна окруженные капсулой. Таким образом в отличие от мышечных веретен сухожильные рецепторы информируют нервные центры о степени напряжения мышц и скорости его развития.