67. Вибрация при резании.

Вследствие нежесткости элементов технологической системы СПИД (станок–приспособление–инструмент–деталь) всегда возникают колебания инструмента относительно заготовки, которые называют вибрациями при резании. Вибрации отрицательно влияют на процесс резания: снижают качество обработанной поверхности.

усиливается динамический характер силы резания, а нагрузки на движущиеся детали и сборочные единицы станка усиливаются в десятки раз – особенно в условиях резонанса, когда частота собственных колебаний системы СПИД совпадает с частотой колебаний при обработке резанием

резко снижается стойкость инструмента, особенно с пластинками из твердых сплавов.

возникает шум, утомляюще действующий на окружающих людей, и производительность труда снижается.

Основные меры борьбы с вибрациями:

повышение жесткости технологической системы,

уменьшение массы колебательных систем,

применение виброгасителей (динамических, гидравлических, упругих), подбор оптимальных режимов резания и геометрии режущего инструмента. Однако при обработке труднообрабатываемых материалов вибрации играют положительную роль. Для обработки таких материалов применяют вибрационное резание. Сущность вибрационного резания состоит в том, что в процессе обработки создаются искусственные колебания инструмента с регулируемой частотой и заданной амплитудой в определенном направлении. Источники колебаний – механические вибраторы или высокочастотные генераторы. Частоту колебаний задают от 200 до 20000 Гц, амплитуду колебаний – от 0,02 до 0,002 мм. Колебания задают по направлению подачи или по направлению скорости резания. Вибрационное резание по сравнению с обычным имеет следующие преимущества:

обеспечивает устойчивое дробление стружки на отдельные элементы

снижает сопротивление металла деформированию

снижает эффективную мощность резания

при вибрационном резании не образуется нарост на режущем инструменте.

Однако в некоторых случаях стойкость инструмента несколько снижается. Вибрационное резание применяют при точении, сверлении, нарезании резьбы плашками и метчиками, шлифовании, фрезеровании и др.

66. Тепловые процессы при резании. Классификация и назначение смазочно-охлаждающих средств. При резании вся механическая работа превращается в тепловую энергию. Количество теплоты Q, выделяющееся при резании в единицу времени (тепловая мощность), Образующееся в зоне резания тепло распределяется между заготовкой, стружкой, режущим инструментом и окружающей средой. Причинами образования теплоты являются упругопластическое деформирование в зоне стружкообразования, трение стружки о переднюю поверхность инструмента, трение задних поверхностей инструмента о заготовку. По данным многих исследований, количество теплоты, отводимое стружкой, составляет (25-85)% всей выделяющейся теплоты, заготовкой (10-50)%, режущим инструментом (2-8)%. Количественное распределение теплоты зависит главным образом от скорости резания (рис.4). С увеличением скорости резания отводимое стружкой тепло увеличивается, а заготовкой, инструментом, окружающей средой – уменьшается. Увеличение подачи S повышает температуру в зоне резания, но менее интенсивно, чем при увеличении скорости резания V. Еще меньшее влияние на температуру оказывает глубина резания t. Влияние геометрии резца: 1.С увеличением угла резания и угла в плане температура в зоне резания возрастает. 2.С увеличением радиуса закругления при вершине температура в зоне резания уменьшается. Теплообразование отрицательно влияет на процесс обработки. Обработка должна производится без перегрева режущего инструмента. Так для работы инструмента из углеродистой стали температура в зоне резания не должна превышать (200-250)^оС, из быстрорежущей стали (550-600)^оС, инструментом, оснащенным твердыми сплавами – (800-1000)^оС, а минералокерамикой –(1000-1200)^оС; абразивными материалами –(1800-2000)^оС. Нагрев инструмента выше указанных температур вызывает структурные превращения в материале, из которого инструмент изготовлен, снижение его твердости и потерю его режущих способностей. Также происходит изменение геометрических размеров инструмента, что влияет на точность размеров и геометрическую форму обработанных поверхностей. Нагрев заготовки вызывает изменение ее геометрических размеров. Вследствие жесткого закрепления заготовки на станке она начинает деформироваться. А это приведет к снижению точности обработки. Для уменьшения отрицательного влияния теплоты на процесс резания обработку следует вести в условиях применения смазочно-охлаждающих сред (СОЖ). Смазочно-охлаждающие технологические средства В этих условиях основное назначение СОТС - уменьшить температуру, силовые параметры обработки и износ режущего инструмента, штампов и валков, обеспечить удовлетворительное качество обработанной поверхности. Помимо этого СОТС должны отвечать гигиеническим, экологическим и другим требованиям, обладать комплексом антикоррозионных, моющих, антимикробных и других эксплуатационных свойств. Применение СОТС при обработке металлов резанием и давлением позволяет увеличить производительность оборудования, повысить точность обработанных поверхностей и снизить их шероховатость, уменьшить брак, улучшить условия труда и в ряде случаев сократить число технологических операций. (газообразные, жидкие, твердые, пластичные)

68. Качество обработанной поверхности. Геометрически и физико-механические параметры качества. Качество обработанной поверхности определяется шероховатостью и волнистостью, а также физико-механическими! характеристиками поверхностного слоя. Под шероховатостью поверхности понимают совокупность микронеровностей (с относительно малыми шагами), находящихся на данной поверхности и рассматриваемых на определенной (базовой) длине. Волнистость (волнообразное искривление поверхности) — совокупность периодических, более или менее регулярно повторяющихся и близких по размеру чередующихся возвышений и впадин (рис. 5.1). Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями геометрической формы (конусность, овальность и т. п.) и шероховатостью поверхности. Границу между различными порядками отклонений устанавливают по значению отношений шага L к высоте неровностей R. При  отклонения относят к шероховатости поверхности, при  - к волнистости и при  - к отклонению формы. Физико-механические свойства поверхностного слоя определяются структурой, твердостью, остаточными напряжениями, характером изменения свойств по глубине.

69. точность обработки. Пути повышения точности. Качество обработки деталей машин определяется двумя критериями: точностью обработки и шероховатостью обработанных поверхностей. Под точностью обработки понимают степень соответствия изготовленной детали заданным размерам и форме. В большинстве случаев форма деталей определяется комбинацией известных геометрических тел: цилиндрических, конических, плоскостей и т. д. Можно установить следующие основные критерии соответствия детали заданным требованиям: точность формы, т. е. степень соответствия отдельных поверхностей детали тем геометрическим телам, с которыми они отождествляются; точность размеров поверхностей детали; точность взаимного расположения поверхностей. Погрешность - Отклонение параметров реальных поверхностей детали от заданных на чертеже ещё называется погрешностью В результате несоответствия действительных движений заготовки и инструмента движениям, предусмотренным кинематической схемой станка, возникает погрешность обработки. В состав погрешности обработки входят: погрешность работы станка, возникающая вследствие неточности кинематической схемы станка и его отдельных узлов;  погрешность настройки, возникающая от неправильности взаимного расположения инструмента и заготовки, а также от неточности регулировки упоров и остановов. Точность обработки на металлорежущих станках можно обеспечить методами 1) промеров и пробных проходов, 2) предварительной настройки станка с применением мерных инструментов и приспособлений, 3) автоматического контроля и подналадки инструмента (станка).

70. Время и производительность обработки. Пути повышения производительности— одна из важных задач, стоящих перед социалистической промышленностью, решение которой должно быть неразрывно связано с уменьшением себестоимости и снижением трудоемкости выпускаемых изделий. Основными путями повышения производительности труда и уменьшения себестоимости изделий являются: повышение уровня комплексной автоматизации и механизации технологических процессов; создание новых, более совершенных и технологических конструкций машин; расширение применения станков-автоматов и полуавтоматов, а также станков с программным управлением; увеличение числа автоматических линий и заводов-автоматов; повышение режимов резания за счет улучшения старых и создания новых конструкций режущих инструментов, применения твердосплавных, минералокерамических и алмазных инструментов; получение заготовок пластической деформацией (штамповкой, высадкой, выдавливанием, накатыванием и др.), точным литьем, профильным прокатом и другими прогрессивными методами;

71. износ и стойкость инструмента. В процессе резания возникает трение стружки о переднюю поверхность, обрабатываемой детали о заднюю поверхность инструмента. В результате инструмент изнашивается и теряет режущую способность. Различают три основных вида износа: износ по передней поверхности, износ по задней поверхности и износ по передней и задней поверхностям. Износ по передней поверхности имеет место при черновой обработке инструментами из быстрорежущей стали . Износ по задней поверхности встречается у инструментов, срезающих тонкие стружки, т. е. при чистовой обработке, а также при обработке хрупких и твердых материалов. Наиболее часто встречается одновременный износ и по передней, и по задней поверхности. Предельно допустимая величина износа называется критерием износа или критерием затупления. Для каждого инструмента и вида обработки критерии износа даются в специальных таблицах. Например, допускаемая величина износа при обработке стали для токарных резцов с пластинками твердого сплава 0,8— I мм, для резцов из быстрорежущей стали и при работе с охлаждением 1,5—2 мм. По достижении предельно допустимой величины износа инструмент необходимо снять и отправить на переточку. Производительность труда тем выше, чем меньше время, затрачиваемое на обработку одной детали, так называемое штучное время. Оно складывается нз основного, вспомогательного времени, времени на обслуживание, а также на отдых и естественные надобности. Вспомогательное, или ручное, время затрачивается на установку и снятие детали, подвод и отвод инструмента, управление станком. Время на обслуживание включает затраты времени, отнесенные к одной детали, на смену инструмента, подготовку и уборку станка и др Сокращение этих составляющих штучного времени за счет механизации и автоматизации вспомогательных движений и работ дает значительный резерв для повышения производительности.

72. Классификация металлорежущих станков. Существует большое разнообразие типов и моделей металлорежущих станков. Они различаются по виду технологических процессов, осуществляемых на данном станке, типу применяемых инструментов, степени чистоты обрабатываемой поверхности, конструктивным особенностям, степени автоматизации, числу важнейших рабочих органов станка.По виду обработки и виду режущего инструмента станки напиваются токарными, сверлильными, фрезерными, шлифовальными и т. д.В зависимости от чистоты обработанной поверхности станки делят на обдирочные, чистовые, отделочные, доводочные, а по конструктивным особенностям — на горизонтальные, вертикальные (сверлильные, фрезерные, протяжные вертикальные и горизонтальные). По степени автоматизации станки делят на автоматы, полуавтоматы, станки с программным управлением.По числу рабочих органов станка (шпинделей, суппортов) различают сверлильные одношпиндельные, сверлильные многошпиндельные, токарные односуппортные, многосуппортные и т. п.Все металлорежущие станки в зависимости от специализации делят на следующие три группы: Универсальные, применяемые для обработки различных по форме и размерам поверхностей на деталях многих наименовании. Универсальные станки используются в штучном и отчасти в мелкосерийном производствах и в ремонтных цехах. Специализированные, применяемые для обработки различных поверхностей на деталях одного наименования или немногих наименований, сходных по конфигурации, но различных размеров, например ступенчатых валиков, колес подшипников качения, шкивов и т. п. Специализированные станки используются главным образом в серийном производстве. Специальные, применяемые для обработки одних деталей, как, например, обточки шеек коленчатых валов, для обточки фасонного профиля реборд вагонных колес и т. п.Кроме этого, в зависимости от веса и размеров станки классифицируют на: легкие станки, применяемые для обработки деталей приборов, часов, швейных машин; средние станки весом до 10 т, применяющиеся главным образом в среднем машиностроении; крупные станки весом от 10 до 30 т (за исключением внутри-шлифовальных, шлифовально-притирочных и зубообрабатывающих, для которых предельный вес составлят 20 т); тяжелые станки весом от 30 до 100 т и особо тяжелые или уникальные (свыше 100 т). Нумерация металлорежущих станков производится по системе, предложенной экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС).

73. Технологический процесс и его элементы. Технологическим процессом называется часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства, т. е. по изменению размеров, формы, свойств материалов, контроля и перемещения заготовки. Совокупность научно и практически обоснованных методов и приемов, применяемых для превращения материалов в готовую продукцию данного производства, называется технологией этого производства. Технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, характеризуемую постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой и соединяемых при сборке. Когда изменится режим резания или режущий инструмент, начинается следующий переход. Например, сверление отверстия Ø 9 мм у втулки (рис. 3.1, б) —первый переход (выполняется сверлом), а снятие фаски 2X60° (рис. 3.1, е) —второй переход (выполняется зенкером). Вспомогательный переход — законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка заготовки, смена инструмента и т. д. Изменение только одного из перечисленных элементов (обрабатываемой поверхности, инструмента или режима резания) определяет новый переход. Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов. Под рабочим ходом понимают законченную часть технологического перехода, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки. Вспомогательный ход — законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода. Позицией называется каждое фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.

75. Работа выполняемые на токарных и сверлильных станках. Методы обработки конических поверхностей. Токарные станки применяются для обработки преимущественно тел вращения путём снятия с них стружки при точении. Токарный станок - один из древнейших станков, на основе которого создавались станки сверлильной, расточной и др. групп. Токарные станки составляют значительную группу металлорежущих станков, отличаются большим разнообразием. На токарном станке можно выполнять различные виды токарной обработки: обтачивание цилиндрических, конических, фасонных поверхностей, подрезку торцов, отрезку, растачивание, а также сверление и развёртывание отверстий, нарезание резьбы и накатку рифлений, притирку и т.п. Используя специальные приспособления, на токарном станке можно осуществлять фрезерование, шлифование, нарезание зубьев и др. виды обработки. На специализированных токарных станках обрабатывают колёсные пары, муфты, трубы и др. изделия. При обработке валов часто встречаются переходы между поверхностями, имеющие коническую форму. Если длина конуса не превышает 50 мм, то его обработку можно производить врезанием широким резцом. Угол наклона режущей кромки резца в плане должен соответствовать углу наклона конуса на обработанной детали. Резцу сообщают поперечное движение подачи. Следует учитывать, что при обработке конуса резцом с режущей кромкой длиной более 15 мм могут возникнуть вибрации, уровень которых тем выше, чем больше длина обрабатываемой детали, меньше ее диаметр, меньше угол наклона конуса, чем ближе расположен конус к середине детали, чем больше вылет резца и меньше прочность его закрепления. Конические поверхности с большими уклонами можно обрабатывать при повороте верхних салазок суппорта с резцедержателем (рис. 4.32) на угол α, равный углу наклона обрабатываемого конуса. Подача резца производится вручную (рукояткой перемещения верхних салазок), что является недостатком этого метода, поскольку неравномерность ручной подачи приводит к увеличению шероховатости обработанной поверхности. Указанным способом обрабатывают конические поверхности, длина которых соизмерима с длиной хода верхних салазок. Коническую поверхность большой длины с углом α= 8... 10° можно обрабатывать при смещении задней бабки. Для обеспечения одинаковой конусности партии деталей, обрабатываемых этим способом, необходимо, чтобы размеры заготовок и их центровых отверстий имели незначительные отклонения. Поскольку смещение центров станка вызывает износ центровых отверстий заготовок, рекомендуется обработать конические поверхности предварительно, затем исправить центровые отверстия и после этого произвести окончательную чистовую обработку. Для уменьшения разбивки центровых отверстий и износа центров целесообразно последние выполнять со скругленными вершинами.

89. Метчики и плашки. Классификация. геометрия. Заточка. Метчики.

Они предназначены для нарезания и калибрования резьбы в отверстиях. Различают метчики ручные, машинные, гаечные (для нарезания резьбы в гайках) и плашечные (для нарезания и калибрования резьбы в плашках). Ручные метчики поставляются комплектом. Комплект может состоять из 2 и 3 метчиков. Черновые метчики имеют заниженные размеры, а чистовой – полный профиль резьбы. Гаечные метчики выполняют с коротким, длинным и изогнутым хвостовиками. Рабочая часть 1 метчика состоит из заборной 2 и калибрующей 3 частей. Заборная (режущая) часть у ручных черновых метчиков составляет 4 витка, у чистового метчика – 1,5 – 2 витка. У машинных метчиков длина заборной части при нарезании сквозных отверстий составляет 5 – 6 витков, при нарезании глухих отверстий – 2 витка. У гаечных метчиков длина заборной части – 11 – 12 витков. Калибрующая часть служит для зачистки и калибрования резьбы, а также для направления метчика при нарезании. Для уменьшения трения калибрующая часть имеет незначительный обратный конус. Хвостовая часть метчика представляет собой стержень; конец хвостовика у ручных, а иногда и у машинных метчиков имеет форму квадрата. Профиль канавки метчика оказывает влияние на пресс нарезания резьбы и должен способствовать отводу стружки. Широко распространены 3- и 5- канавочные метчики. Передний угол метчика γ = 5 ÷ 10° при обработке стали, 0 ÷ 5° при обработке чугуна и 10÷25° при обработке цветных металлов и сплавов. Задний угол α = 4 ÷ 12°. Обычно метчики изготавливают с прямыми канавками, но для лучшего отвода стружки канавки имеют угол наклона ε = 9 ÷ 15°. Плашки. Их применяют для нарезания и калибрования наружных резьб за один рабочий ход. Наиболее широко используют плашки для нарезания резьб диаметром до 52 мм. Плашка представляет собой закаленную гайку с осевыми отверстиями, образующими режущие кромки. Обычно на плашках имеется от 3 до 6 отверстий для отвода стружки. Толщина плашки выбирается в пределах 8 – 10 витков. Режущая часть плашки выполнена в виде внутреннего конуса. Длина заборной части составляет 2 – 3 витка. Угол 2φ = =40÷60° при нарезании сквозной резьбы и 90° при нарезании резьбы до упора. Передний угол у стандартных плашек γ = 15 ÷ 20°. Задний угол α выполнен только на заборной (режущей) части. У стандартных плашек задний угол α = 6 ÷ 8°. Метчик и плашка отличаются не только типом получаемой резьбы, но и классификацией. Так, плашки могут быть: разрезными;  цельными;  раздвижными (клупповыми).Разрезные плашки, изменяя диаметр нарезаемой резьбы, могут немного подпружинивать. Из-за малой жесткости такой инструмент не дает точной и чистой резьбы. Цельные плашки, хотя и обладают небольшой износостойкостью, все же позволяют получить резьбу высокого качества благодаря высокой жесткости самого инструмента. Раздвижные плашки, состоящие из двух частей, устанавливаются в клуппах (точнее – в специальных направляющих). Также разделяют этот инструмент по форме наружной поверхности:   шестигранные; квадратные; круглые (цилиндрические);  призматические.