Лабораторная работа №1. Расчет параметров алмазного выглаживания

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Современные технологии»

для студентов направления 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»,

всех форм обучения

Сарапул

Кафедра «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»

Составитель ст. преподаватель Лунин Денис Анатольевич

Методические указания составлены на основании государственного образовательного стандарта высшего образования и утверждены на заседании кафедры

Протокол №10 от 01 сентября 2016 г.

Современные технологии: Метод указания к выполнения лабораторных работ по дисциплине «Современные технологии»/ Составитель Лунин Д.А.- Сарапул, 2016 – 17с.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа №1. Расчет параметров алмазного выглаживания. 3

Лабораторная работа №2. Расчет режимов резания при шевинговании зубьев дисковым шевером 5

Лабораторная работа №3. Расчет режимов поверхностного дорнования. 10

Лабораторная работа №4. Расчет сил, действующих на накатник при накатывании зубьев. 13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 16

Лабораторная работа №1. Расчет параметров алмазного выглаживания

Цель работы: Научиться рассчитывать режимы алмазного выглаживания.

Ход работы:

1. Рассчитать усилилие при выглаживании
2. Оформить отчет
3. Защитить отчет по лабораторной работе

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ АЛМАЗНОГО ВЫГЛАЖИВАНИЯ

Для обработки деталей с высокой точностью и малой шероховатостью поверхности применяют алмазное выглаживание, с помощью которого достигается шероховатость поверхности Rа=0,1 мкм. В качестве инструмента при алмазном выглаживании применяют державку, в которой закрепляют в оправе кристалл алмаза или синтетического сверхтвердого материала массой 0,5-1,0 карата. Алмазное выглаживание осуществляют, как правило, за один проход, так как увеличение числа проходов не изменяет существенно шероховатость поверхности упрочняемой детали.

Алмазное выглаживание сопровождается смятием гребешков микронеровностей и появлением наклепа на обрабатываемой поверхности вследствие скольжения по ней алмазного инструмента под определенным давлением. Поверхности, обработанные алмазным выглаживанием, обладают высокой износоустойчивостью при образовании пар трения и высокой усталостной прочностью. Особо важно значение этого процесса при изготовлении подвижных пар гидроуплотнений. В этом случае металлическая деталь гидроуплотнения не подвергается традиционной термической обработке для повышения твердости, поскольку необходимая твердость поверхности обеспечивается алмазным выглаживанием сырой заготовки.

Рабочая поверхность алмаза имеет форму полусферы и отличается высоким качеством. Жестко закрепленная в резцедержателе державка с алмазом при поперечном движении суппорта подводится к вращающейся детали. При дальнейшем движении суппорта в поперечном направлении создается небольшой натяг. Затем при равномерной продольной подаче суппорта алмаз перемещается вдоль обрабатываемой поверхности детали.

Усилие прижатия инструмента к детали также имеет большое значение. При усилии меньше оптимального микронеровности сглаживаются не полностью, а при большем поверхностный слой перенаклепывается и разрушается.

Алмазный инструмент представляет собой кристаллический алмаз, закрепленный в специальной державке и отшлифованный по сфере с радиусом 0,6—4,0 мм. Отклонения выглаживания в положении алмазного инструмента при выглаживании фиксируется индикаторной головкой. На точность обработки алмазное выглаживание влияет слабо. Шероховатость поверхности в результате процесса может снизиться на 2-3 класса с доведением ее до 0,16-0,025 мкм. На качество поверхности в основном влияют усилие выглаживания и подача. Микротвердость поверхности повышается на 50—60%.

Инструмент для выглаживания состоит из наконечника с алмазом и державки. Державка при работе крепится на суппорте станка или в пиноли задней бабки. Нагружающие механизмы державок имеют упругие эле­менты (пружины), обеспечивающие непрерыв­ный контакт алмаза с обрабатываемой поверхностью и примерно одинаковое усилие выглаживания.

Скорость алмазного выглаживания принимается в зависимости от материала обрабатываемой заготовки. Так, для цветных сплавов и мягких сталей она принимается в пределах 10—80 м/мин, для закаленных сталей 200—250 м/мин. Алмазным выглаживанием обрабатывают заготовки из черных и цветных металлов, предварительно обработанных шлифованием, тонким точением и другими методами, обеспечивающими заданную точность. Из-за не­стабильности качества выглаживанием не обрабатывают детали со значительными от­клонениями формы в поперечном сечении или неравномерной твердостью поверхности (раз­брос значений твердости не более 4—5 единиц по Роквеллу). Выглаживание можно выполнять на универсальных и специальных станках.

В процессе выглаживания поверхностей в месте контакта деформирующего элемента и обрабатываемой детали возникают значи­тельные контактные напряжения. При опреде­ленном усилии выглаживания происходит пла­стическая деформация поверхностного слоя, в результате чего сминаются микронеровности и изменяются физико-механические свойства поверхностного слоя. Выглаживанием могут обрабатываться наружные и внутренние по­верхности вращения (цилиндрической, сфери­ческой и другой формы), торцовые поверхно­сти на токарных, карусельных, сверлильных, расточных и других станках.

Алмаз обладает анизотропными свойства­ми, свойства его неодинаковы по раз­личным кристаллографическим осям; это оказывает влияние, в частности, на износо­стойкость алмаза при выглаживании. Поэтому при креплении алмаза его ориентируют по ри­ске, которую наносят на корпусе наконечника в направлении скорости. Риска определяет по­ложение, при котором износ будет происхо­дить в направлении наибольшей твердости алмаза.

Алмазное выглажива­ние проводится копирующим инструментом. Поэтому отклонения формы в продольном и поперечном сечениях изменяются незначи­тельно, а размер детали (за счет смятия ис­ходных микронеровностей) — на 1-15 мкм. Точность обработки при этом может несколько снизиться. В связи с этим целесообразно на предшествующем переходе обеспечивать точ­ность размеров на 20—30% выше заданной для окончательно обработанной детали.

Качество обработанной поверхности суще­ственно зависит от режимов выглаживания — усилия выглаживания и подачи. Число прохо­дов и скорость выглаживания влияют на шероховатость и микротвердость обработан­ной поверхности в меньшей степени. При правильно подобранных режимах вы­глаживания микронеровности на поверхности могут быть уменьшены в несколько раз (Ra = 0,1 ÷ 0,05 мкм), микротвердость увели­чивается на 5—60% (глубина наклепанного слоя до 400 мкм). На выглаженной поверхности возникают значительные остаточные напряжения сжатия. Так, например, величина наибольших оста­точных напряжений для образцов из стали 45 после нормализации равна 200—350 МПа, а после закалки - 700 - 1000 МПа.

Детали с поверхностью, обработанной ал­мазным выглаживанием, обладают хорошими эксплуатационными качествами: высокой из­носостойкостью и усталостной прочностью.

Параметрами выглаживания, влияющими на шероховатость являются: сила выглаживания, подача и радиус рабочей части инструмента. При увеличении силы до определенного значения шероховатость уменьшается.

Оптимально значение силы при выглаживании:

для закаленных сталей:

(1)

для материалов невысокой и средней твердости:

(2)

HV – твердость, обрабатываемой поверхности по Виккерсу; D – диаметр, обрабатываемой поверхности, мм.; R – радиус рабочей части алмаза, мм.

Сила выглаживания большая 200-250Н. для деталей из высокопрочных материалов и большая 100-150Н. для деталей из материалов средней твердости, как правило, нецелесообразна.

Таблица 1 – Исходные данные