Билет № 18.

1. Технико-экономические показатели и критерии работоспособности металлорежущих станков.

Металлорежущие станки являются основным видом оборудования машиностроительных заводов.

Наиболее эффективный способ увеличения объёма промышленной продукции и повышения экономического эффекта - увеличение полезной отдачи. Полезная отдача выражается стоимостью продукции, выполняемой машиной в единицу времени. Полезная отдача зависит от производительности машин, т. е. от числа операций, ею выполняемых в единицу времени, и от стоимости операций.

Машине должна быть придана наибольшая возможная производительность, согласованная с реальными требованиями производства и перспективами его развития. Рабочие органы машины следует рассчитывать на максимальный объем операций с соответствующим выбором её кинематики, мощности и надёжности.

Главными способами повышения производительности машин являются: увеличение числа одновременно осуществляемых операций; увеличение числа одновременно обрабатываемых изделий; сокращение длительности технологического цикла; автоматизация технологического процесса.

Увеличение отдачи является комплексной задачей, решение которой во многом зависит от правильности эксплуатации.

Наибольшая производительность может быть достигнута при работе с большими подачами и высокими скоростями резания. Скорость резания более активно влияет на износ резцов, чем подача; поэтому при обдирочных операциях, когда к шероховатости обработанной поверхности и точности обработки не предъявляется высоких требований, а объём срезаемого материала значителен, повышение производительности достигается в основной работой с большими подачами при сохранении одной и той же стойкости резцов. При чистовых операциях к качеству обработанной поверхности предъявляются высокие требования, которые не могут быть удовлетворены при обработке с большими подачами. Здесь наиболее целесообразная обработка с большими скоростями резания, позволяющими получить высокий класс чистоты обработанной поверхности и незначительную деформацию поверхностного слоя детали.

Основные критерии работоспособности станков - производительность и точность обработки.

Деформация и напряжения при резании

При внедрении инструмента в заготовку возникает область деформированного материала. Деформации распространяются впереди инструмента, в деталь и в стружку. Размеры деформированной области и характер стружкообразования зависят от свойств обрабатываемого материала и условий резания.

Условно, во всём деформированном объеме можно выделить несколько зон, имеющих различные характеристики напряжённо-деформированного состояния материала:

• Первая зона - наиболее удалённая от режущей части инструмента – зона упругих и малых пластических деформаций. Здесь зёрна металла слегка вытягиваются и поворачиваются Напряжения достигают величины предела текучести.

• Вторая зона - зона наибольшей интенсивности деформации. Зёрна металла максимально удлиняются, сжимаются, поворачиваются и перемещаются. В контактной области происходит дополнительное деформирование вследствие торможения материала при трении о переднюю и заднюю поверхности инструмента.

• Третья зона - полностью отдеформированный материал, переходящий в стружку. Приращения деформации не происходят, величины деформаций достигают максимальных значений.

• Четвёртая зона - поверхностный слой обработанной детали Напряжённо-деформированное состояние в нём возникает вследствие перетекания деформированного материала из первой зоны, дополнительного смятия материала округлённой режущей кромкой и деформирование его силами трения при контактировании с задней поверхностью инструмента. После снятия нагрузки, когда материал перестаёт соприкасаться с задней поверхностью, поверхностный слой детали испытывает упругое восстановление.

Силы. При внедрении в материал режущего инструмента на его переднюю и заднюю поверхности действуют нормальные силы N₁, N₂ и силы трения F₁, F₂. Считая клин абсолютно жёстким телом, можно после сложения всех сил получить общую равнодействующую силу Р, являющейся силой сопротивления резанию. Для удобства расчета технологических параметров процесса резания силу Р раскладывают на составляющие: , где Р_x - осевая составляющая (действует на механизм движения подач); Р_y - радиальная составляющая (отгибающая), Р_z - главная (тангенциальная)составляющая. Под действием сил происходит деформирование и разрушение обрабатываемого материала.

При обработке металлов резанием, когда стружка подвергается пластической деформации со значительной скоростью, сопротивление резанию, очевидно, тем больше, чем выше вязкость обрабатываемого металла и чем более он способен к наклёпу.

Работа, затрачиваемая на снятие стружки, идёт на упругую и пластическую деформацию стружки, трение стружки и поверхности резания о резец, отрыв стружки. Количественно эта работа в основном зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, определяющих его прочность. (A_peз=P_zv).

Мощность: N_peз = N_pz+N_py+N_px; N_py+N_px = 1-2% от N_pz => N_peз = N_pz = P_zv/(60·102) кВт; N_эд = N_рез/_станка.

Типы режущих инструментов и их выбор в зависимости от параметров технологического процесса

Резцы применяют для черновой, чистовой и тонкой обработки на токарных, револьверных, карусельных, расточных станках, токарных автоматах и полуавтоматах и на других станках специального назначения. Токарные резцы классифицируют: 1) по материалу, из которого изготовлена режущая часть – углеродистые, быстрорежущие, твердосплавные, минералокерамические и алмазные; 2) по расположению главной режущей кромки - резцы правые и левые; 3) по форме головки - резцы прямые, отогнутые, изогнутые, оттянутые; 4) по характеру выполняемых операций - черновые и чистовые; 5) по назначению - проходные, подрезные, отрезные, расточные, фасонные.

Фрезерование является широко распространённым процессом резания материалов, применяемым для обработки плоских и фасонных поверхностей. Фреза - многозубый режущий инструмент, выполненный в виде тела вращения, на образующей поверхности или на торце которого расположены режущие кромки.

Сверление - это один из наиболее распространённых способов получения глухих и сквозных цилиндрических отверстий в сплошном материале, когда требования к точности не выходят за пределы 4-5-го классов. Если необходимо получить отверстие более высокой точности, то после сверления применяют зенкерование (3-4-го класса точности) и развёртывание (в пределах 2-го класса точности и выше).