Методические указания по выполнению самостоятельной работы студентов по дисциплине МДК.04.01. Технология обработки заготовок и деталей на токарных станках

Министерство образования и науки Самарской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Жигулевский государственный колледж»

Методические указания

по выполнению самостоятельной работы

студентов

по дисциплине МДК.04.01. Технология обработки заготовок и деталей на токарных станках

для студентов II курса

Специальность: 151901Технология машиностроения

2012 год

УТВЕРЖДЕНО

на заседании НМК

Протокол № ____

от ___________ 201__г.

Настоящие методические указания содержат краткий теоретический материал, необходимый для выполнения внеаудиторной самостоятельной работы студентов. Сборник позволяет не только организовать ее, но и более эффективно работать с учебной литературой, критически осмысливать прочитанный и изученный материал. В пособии также предложены методические рекомендации по самостоятельной работе.

Предназначено для студентов II курса специальности 151901 Технология машиностроения

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания разработаны для студентов II курса, обучающихся по специальности 151901 Технология машиностроения, и написаны в соответствии с рабочей программой дисциплины «МДК.04.01. Технология обработки заготовок и деталей на токарных станках».

Целью методических указаний является оказание студентам методической помощи при подготовке к занятиям по дисциплине «МДК.04.01. Технология обработки заготовок и деталей на токарных станках».  Главное назначение пособия – привить вкус к вдумчивой и творческой работе с учебниками и дополнительной литературой. Умение студентов думать способствует формированию материалистического мировоззрения, компетентного подхода к решению практических задач, формирует профессиональные навыки, что необходимо человеку в процессе всей его жизнедеятельности.

Методические указания состоят из краткого теоретического материала, знакомство с которым поможет студентам приобрести необходимые знания, умения и навыки:

·   систематически, добросовестно и осознанно работать над конспектами с привлечение дополнительных источников;

·   умение решать производственные задачи, которые расширяют и углубляют знания, полученные из лекционного курса и учебников.

В методических указаниях приведены рекомендации по выполнению работы.

Задания для выполнения внеаудиторных самостоятельных работ выделяются преподавателям после изучения соответствующих тем. Сроки и время исполнения конкретизируется преподавателем и регламентируется календарно-тематическим планом изучаемой дисциплины.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОФОРМЛЕНИЮ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Основным видом внеаудиторной самостоятельной работы является выполнение конспекта.

Конспект (в переводе с латинского означает «обзор», «изложение») – краткое последовательное изложение содержания книги, статьи, произведения. Конспект отражает не только основные положения текста, но и связь между ними, а также краткое обоснование или конкретизацию основных положений. Конспект – синтезирующая форма записи, она может включать в себя и план, и выписки, и тезисы.

Для выполнения самостоятельной работы рекомендуется выполнять тематический конспект. Тематический конспект – это конспект ответа на поставленный вопрос или конспект учебного материала по определенной теме.

Этапы конспектирования:

1.      Внимательно прочтите текст.

2.      Выделите главную идею и озаглавьте текст.

3.      Разделите материал на части, выделите главную мысль каждой части.

4.      Запишите название смысловых частей в форме плана в левом рабочем поле конспекта.

5.      Прочтите текст во второй раз.

6.      Сформулируйте тезисы конспекта и запишите их в центральном поле конспекта. Помните, что тезисы – это мысли, содержащие главную информацию о содержании смысловых частей. Они не должны быть многословными.

7.      Определите ключевые понятия, которые необходимо включить в конспект.

8.      Визуализируйте конспект:

- напишите источник конспектирования (название, автор);

- разделите станицу на три части в соотношении. Левая часть - это рабочее поле плана,  центральная - поле тезисов, правая – поле конспекта;

- главные идеи помечайте специальными знаками на рабочем поле (например: !, ?, * и т.п.)  или выделяйте шрифтом, или подчеркиванием;

- в конце конспекта сделайте вывод, к которому вы пришли, проработав текст.

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ВЫПОЛНЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Выполненная самостоятельная работа оценивается в баллах:

Критерии оценки конспекта:

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ И ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Виды стружек

Процесс резания (стружкообразования) является сложным физическим процессом, сопровождающимся большим тепловыделением, деформацией металла, износом режущего инструмента и наростообразованием на резце. Знание закономерностей процесса резания и сопровождающих его явлений позволяет рационально управлять этим процессом и изготовлять детали более качественно, производительно и экономично.

Впервые классификация стружки была предложена И.А. Тиме, все виды стружки были разделены по внешнему виду и строению на три основных группы (рис.1): сливные (непрерывные), скалывания (элементные) и надлома.

Рисунок 1 типы стружек

При обработке металлов средней твердости с очень малой скоростью резания образуется элементная стружка (рис. 1, а), она состоит из отдельных деформированных элементов не связанных между собой. Обеспечение образования короткой, легко удаляемой стружки особенно важно при высоких режимах резания, когда в единицу времени образуется большой объем стружки и необходимо обеспечить безостановочную работу оборудования и безопасность оператора.

Стружка скалывания (рис.1, б) состоит из отдельных элементов, связанных друг с другом и имеет пилообразную поверхность. Внутренняя поверхность такой стружки (обращенная к резцу) гладкая, а внешняя сторона ступенчатая. Такая стружка образуется при обработке твердой стали и некоторых видов латуни с малыми скоростями резания и большими подачами. С изменением условий резания стружка скалывания может перейти в сливную и наоборот.

Сливная стружка (рис.1, в) образуется при резании пластических металлов (например, мягкой стали, латуни, алюминия) с высокими скоростями резания и малыми подачами при температуре 400- 500°С. Так как обрабатывается пластичный металл, то отдельные элементы не отделяются друг от друга и стружка сходит с резца в виде ленты, завивающейся в спираль. Образованию сливной стружки способствуют уменьшение угла резания (при оптимальном значении переднего угла) и высокое качество смазочно-охлаждающей жидкости.

Стружка надлома (рис.1, г) образуется при резании малопластичных материалов (чугуна, бронзы) и состоит из отдельных кусочков неправильной формы.

Срез, ширина, толщина, площадь среза

Вследствие остаточной деформации стружки, происходящей в процессе ее образования, ширина и особенно толщина ее получаются больше размеров b и a на рисунке 2. Длина стружки оказывается меньше соответственного размера обрабатываемого участка поверхности детали. Поэтому площадь ƒ, заштрихованная на рисунке 2 и называемая срезом, не отражает поперечного сечения стружки, снимаемой в этом случае.

Срезом называется поперечное сечение слоя металла, снимаемого при данной глубине резания и подаче. Размеры среза характеризуются его толщиной и шириной.

Рисунок 2 Площадь среза

Толщиной среза а называется расстояние между положениями режущей кромки резца до и после одного оборота детали, измеренное по перпендикуляру к режущей кромке. Толщина среза измеряется в миллиметрах  (мм).

Шириной среза b называется расстояние между крайними точками работающей части режущей кромки резца. Ширина среза измеряется в миллиметрах (мм).

Четырехугольник, заштрихованный на рисунке 2, изображает площадь среза.

Площадь среза ƒ равна произведению подачи на глубину резания. Площадь среза измеряется в мм² и определяется по формуле

ƒ = S*t,

где S - подача на один оборот, мм;

t - глубина резания, мм.

Если, например, обтачивание детали производится при подаче 0,2 мм/об и глубине резания 4 мм, то площадь среза равна

f=S*t=0,2*0,4=0,8 мм²

Рекомендуется составить краткий конспект по теме.

Охлаждающие жидкости: состав, назначение, область применения

Смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС) являются обязательным элементом большинства технологических процессов обработки материалов резанием и давлением. Точение, фрезерование, сверление, шлифование и другие процессы обработки резанием сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов, неметаллических конструкционных материалов, штамповка и прокатка металлов характеризуются большими статическими и динамическими нагрузками, высокими температурами, воздействием обрабатываемого материала на режущий инструмент, штамповочное и прокатное оборудование. 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.

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) обычно сложные многокомпонентные системы, предназначенные в основном для смазки и охлаждения металлообрабатывающих инструментов и деталей, что способствует снижению износа инструментов и повышению точности обработанных деталей (в процессе обработки материалов СОЖ выполняют, кроме того, ряд других функций: вымывают абразивную пыль и стружку, защищают обработанные детали, инструмент и оборудование от коррозии, улучшают санитарно-гигиенические условия работы).

В зависимости от состава различают три группы СОЖ. Чистые минеральные масла или масла с противоизносными и противозадирными присадками жиров, органических соединений серы, хлора, фосфора; часто к ним добавляют также антикоррозионные, антиокислительные и антипенные присадки в количестве 5—50%. Водные эмульсии минеральных масел, которые получают на месте потребления разбавлением водой эмульсолов, состоящих из 40—80% минерального масла и 20—60% эмульгаторов, связующих веществ, ингибиторов коррозии, антивспенивателей, бактерицидов. Водные растворы поверхностно-активных веществ и низкомолекулярных полимеров, которые, аналогично эмульсолам, получают из концентратов, содержащих 40—60% поверхностно-активных веществ, полимеров, ингибиторов коррозии, антивспенивателей, бактерицидов и 40—60% воды. Концентрация рабочих эмульсий и растворов зависит от условий применения и обычно составляет 2—10%. СОЖ получают компаундированием (смешением) базовой основы с присадками.

Применяются СОЖ главным образом при обработке металлов резанием, обработке металлов давлением, при обработке пластмассы и металлокерамики. В каждом отдельном случае выбор СОЖ определяется видом и режимом обработки, составом и свойствами инструментального и обрабатываемого материалов, требованиями к качеству обработанной поверхности, способом подачи жидкости и др. Масляные СОЖ, благодаря их высоким смазочным свойствам, широко применяют при тяжёлых режимах обработки (низкие скорости, большие глубины резания); водные СОЖ с учётом их охлаждающих свойств используют главным образом для высокоскоростной обработки.

Рекомендуемые марки СОЖ при обработке различных материалов на различных операциях отражены в таблице 1.

Рекомендуется составить краткий конспект по теме.

Интернет ресурсы:

http://www.luidor.by/surfacemeh_sog.html

http://www.spbtdms.ru/soz/

Таблица 1 Рекомендуемые марки СОЖ при обработке различных материалов на различных операциях

Продолжение таблицы 1

Износ и стойкость инструмента

Износ режущего инструмента значительно отличается от износа деталей машин, поскольку зона резания, в которой работает инструмент, характеризуется высокой химической чистотой трущихся поверхностей, высокими температурой и давлением в зоне контакта. Механизм износа инструмента при резании металлов сложен и включает в себя абразивный, адгезионный и диффузионный износ. Удельное влияние каждого из них зависит от свойств материала, инструмента и детали и условий обработки (прежде всего скорости резания).

Абразивный износ инструмента заключается в следующем: стружка внедряется в рабочую поверхность инструмента и путем микроцарапаний удаляет металл с этой поверхности. Интенсивность абразивного износа повышается при снижении скорости резания.

Адгезионный износ инструмента происходит в результате схватывания или прилипания трущихся поверхностей и последующего отрыва мельчайших частиц материала инструмента. Результатом этого износа, происходящего при температуре ниже 900⁰ С, являются кратеры на рабочих поверхностях инструмента, образующие при слиянии лунки. Адгезионный износ уменьшается при повышении твердости инструмента.

Диффузионный износ инструмента, происходящий при температуре 900-1200⁰ С, является результатом взаимного растворения металла детали и материала инструмента. Активность процесса растворения повышается при повышении температуры контактного слоя, т. е. при возрастании скорости резания. Поэтому диффузионный износ можно рассматривать как один из видов химического износа, приводящего к изменению химического состава и физико-химических свойств поверхностных слоев инструмента и снижающего его износостойкость.

Чем выше механические свойства обрабатываемого материала и содержание в нем углерода, хрома, вольфрама, титана, молибдена, тем интенсивней износ инструмента. Наибольшее влияние на интенсивность износа оказывает скорость резания, меньшее - подача и глубина резания. Как правило, инструмент изнашивается по задней и передней поверхностям. За критерий износа обычно принимают допустимый износ из по задней поверхности инструмента (рис.3, а), где h_з - износ по задней поверхности, h_р - радиальный износ, h_л - глубина лунки, r - радиус скругления. Например, для твердосплавных резцов при черновой обработке h_з=1,0-1,4 мм для стали и h_з=0,8-l,0 мм для чугуна, а при чистовой обработке h_з=0,4-0,6 мм для стали и h_з=0,6-0,8 мм для чугуна.

Рисунок 3 Износ резца

Преобладающий износ по задней поверхности обычно наблюдается при обработке с низкими скоростями резания сталей с малой (не более 0,15. мм) толщиной среза, а также при обработке чугуна. Преобладающий износ по передней поверхности резца наблюдается при большом давлении и при высокой температуре в зоне резания. Такие условия возникают при обработке с высокими скоростями резания и без охлаждения стали с большой (более 0,5 мм) толщиной среза: При износе резца по передней поверхности на последней образуется лунка (рис. 3, б), ширина и глубина которой непрерывно увеличиваются. При этом ширина перемычки между лункой и режущей кромкой непрерывно уменьшается, и когда перемычка исчезает, наступает полный или катастрофический износ (рис.3, в). На практике инструмент изнашивается по задней и передней поверхностям одновременно и при этом увеличивается радиус r скругления режущей кромки (рис.3, г). Преобладание одного из этих видов износа над другими зависит от режима обработки.

Рисунок 4 Износ сверла

Геометрические формы износа сверла показаны на рисунке 4, где h_з - износ по задней поверхности, h_л - износ по ленточке, h_п - износ по передней поверхности, h_ц - износ цилиндрического участка, h_к - износ конического участка.

Для сверл из быстрорежущей стали h_з=0,5-1,2 мм для чугуна и h_з<1,1 мм для стали, а для сверл, оснащенных пластинами из твердого сплава, h_з=0,4-1,3 мм для чугуна и стали. Большие значения износа допустимы для сверл большего диаметра. Износ сверла по задней поверхности у периферийной части режущей кромки является наиболее распространенным и возникает вследствие увеличения температуры в зоне резания. Износ перемычки сверла наиболее часто возникает при обработке твердых материалов или при высокой скорости резания. Износ сверла по передней поверхности наиболее значителен при глубоком сверлении. Износ участка ленточки, примыкающего к режущей части сверла, зависит от величины деформаций, увода сверла и других факторов. При чистовой обработке деталей за технологический критерий износа инструмента принимают допустимый износ, при превышении которого точность получаемых размеров и шероховатость обработанной поверхности не удовлетворяют заданным (по техническим требованиям). Так, технологическим критерием износа мерных инструментов для обработки отверстий (например, разверток) является износ по задней поверхности, при котором обрабатываемое отверстие не укладывается в заданный допуск по размеру или по качеству поверхности.

Стойкость инструмента характеризуется его способностью без переточки длительное время обрабатывать заготовки в соответствии с техническими требованиями. Величина стойкости определяется временем непосредственной работы инструмента (исключая время перерывов) от переточки до переточки; это время называется периодом стойкости инструмента или стойкостью инструмента. Наибольшее влияние на стойкость инструмента оказывает скорость резания. Так, повышение скорости резания на 50% снижает стойкость инструмента примерно на 75%, в то время как аналогичное увеличение подачи снижает стойкость на 60%.

Стойкостью резца называется период времени, в течение которого износ резца по задней поверхности достигает установленной величины. Стойкость резца выражается в минутах (мин). Стойкость резца должна быть различной для разных случаев работы. Чем меньше стойкость резца, тем чаще производится его переточка, вследствие чего резец сравнительно быстро становится негодным для дальнейшего использования. С другой стороны, увеличение стойкости резца, которого можно достигнуть лишь понижением скорости резания, подачи и глубины резания, вызывает уменьшение производительности станка. Поэтому назначение стойкости резца является сложным вопросом и осуществляется с учетом многих условий.

Так, например, чем сложнее форма резца, т. е. чем выше стоимость изготовления, тем больше должна быть его стойкость. При назначении стойкости резца в некоторых случаях следует принимать во внимание стоимость его материала и изготовления. Очевидно также, что стойкость резцов, используемых при работе на настроенном станке, когда замена каждого затупившегося резца отнимает много времени, должна быть выше, чем при обычной работе. Если заточка резцов в данных условиях централизована и снабжение ими рабочих организовано хорошо, можно назначать меньшую стойкость резца по сравнению с той, которую должны иметь резцы, используемые при плохо организованной заточке.

Рекомендуется составить краткий конспект по теме.

Жесткость и вибрации при токарной обработке

При токарной обработке деталей необходимо считаться с жесткостью станка (в основном суппорта, передней и задней бабок), приспособления, резца или другого режущего инструмента, а также обрабатываемой детали или, как говорят, с жесткостью упругой системы станок - приспособление - инструмент - деталь, а еще короче - с жесткостью системы СПИД.

Рисунок 5 Пример недостаточной жесткости системы СПИД

Пример такой системы в нагруженном состоянии схематически показан на рисунке 5, на котором линия 00 изображает ось ненагруженного станка. Под действием сил резания передний центр станка смещен (отжат) от своего нормального положения на величину h₁, а задний — на величину h_z. Под действием той же силы деталь прогнулась, причем стрелка прогиба детали составляет величину h₃, а суппорт отжат на величину h₄.

Отклонения (отжимы), получающиеся вследствие недостаточной жесткости отдельных составляющих системы СПИД, всегда имеют место, причем величины каждого из них в отдельных случаях различны. Если величина всех отклонений ничтожна, форма детали, а также размеры обрабатываемых поверхностей и шероховатость их получаются соответствующими предъявляемым к ним требованиям. Если жесткость нескольких или хотя бы одной из составляющих рассматриваемой системы недостаточна, получаются неудовлетворительные результаты обработки и возникают вибрации, препятствующие нормальному резанию; станок, как говорят, «дробит». Очевидно, что при небольшой силе резания недостаточная жесткость системы СПИД сказывается в меньшей мере, чем при большой нагрузке.

Многочисленными опытами установлено, что жесткость станка зависит не столько от жесткости его деталей, сколько от тщательности сборки и регулировки его узлов. Например, детали суппорта некоторых станков, сами по себе достаточно жесткие, при недостаточно качественной сборке образуют нежесткую сборочную единицу - суппорт. Недостаточная жесткость суппорта может быть следствием и других причин: неправильной регулировки клиньев, расположенных между направляющими продольных и поперечных салазок суппорта; непрямолинейности вследствие износа этих направляющих и т. д. В результате действия всех этих причин происходит так называемый отжим суппорта, а, следовательно, и резца.

Примерно те же причины могут вызвать и недостаточную жесткость приспособления - 3, 4 или 2-кулачкового патрона или специального приспособления. На их жесткость также влияют качество сборки и износ.

Отжим режущего инструмента в разных случаях обработки деталей на станках также может быть более или менее значительным и различно отражающимся на форме и размерах обрабатываемых деталей. Причины отжима резца - выбор малого сечения его при большой длине свешивающейся части, недостаточно прочное закрепление и т. д.

Жесткость детали обусловливается ее размерами и конструктивными особенностями. Однако существует ряд способов, обеспечивающих возможность резко повысить жесткость обрабатываемой детали в процессе обработки.

Примеры таких способов - использование заднего центра при обработке даже не очень длинных деталей, применение люнетов при обтачивании очень длинных и тонких деталей и т. д.

В процессе обработки да одном и том же станке одной и той же детали жесткость системы СПИД может изменяться.

В процессе обработки силы резания непостоянны ввиду переменного (например, вследствие изменяющейся глубины резания при обдирке отливки) сечения снимаемой стружки и неравномерной твердости материала обрабатываемой детали. Они увеличиваются также по мере затупления резца. Очевидно, что с увеличением сил резания увеличивается отжим суппорта. При неравномерном износе, например направляющих поперечных салазок суппорта, величина отжима будет различной при разных положениях этих салазок.

Недостаточная жесткость задней бабки в большей мере заметна в начале, а передней - в конце обработки вала. Недостаточная жесткость детали, установленной в центрах, сказывается в наибольшей степени, когда резец снимает стружку в середине ее. Недостаточная жесткость резца особенно ощущается в моменты возникновения наибольших усилий резания.

Рисунок 6 Форма нежесткого вала (а), обработанного в центрах токарного станка с жесткими бабками; жесткого вала (б), обработанного на станке с нежесткими бабками; нежесткого вала (в), обработанного в патроне без поддержки задним центром

Предположим, что в центрах токарного станка с жесткими бабками (передней и задней) обрабатывается вал. Под действием сил резания вал будет, очевидно, прогибаться (как бы отходить от резца), причем величина этого прогиба будет наибольшей, когда резец будет снимать стружку в середине длины вала. В результате этого диаметр вала в среднем сечении получится больше, чем у его концов. Вал будет иметь бочкообразную форму, показанную на рисунке 6, а в увеличенном виде. Значение величины прогиба, а следовательно, отступления от цилиндричности вала зависят от его размеров, размеров снимаемой стружки, углов резца, формы его передней поверхности и других условий. Форма жесткого вала, обработанного на станке с нежесткими бабками, показана на рисунке 6, б. Если обрабатываемый вал закреплен в патроне и не поддерживается задним центром, форма его получается подобно изображенной на рисунке 6, в. Такая форма вала получается вследствие его недостаточной жесткости, недостаточной жесткости патрона или передней бабки станка или от одновременного действия этих причин.

Здесь же следует отметить возможность искажения формы обрабатываемой поверхности, получающейся при закреплении детали на станке, что часто наблюдается при обработке тонкостенных деталей. Предположим, например, что стальное упругое кольцо (рис. 7, а) для обработки внутренней поверхности закреплено в трехкулачковом патроне. Под действием зажимного усилия (кулачков патрона) кольцо это примет форму, показанную (преувеличенно) на рисунке 7, б. После обработки внутренняя поверхность кольца будет иметь цилиндрическую форму (рис. 7, в). Однако после того как кулачки патрона будут отжаты, кольцо, как говорят, «спружинит», наружная поверхность его станет цилиндрической, а внутренняя, только что обработанная, может оказаться очень далекой от той формы (рис. 7, г), которую она имела, пока кольцо было зажато в кулачках.

Рисунок 7 Изменение формы стального кольца при закреплении его в трехкулачковом патроне: до обработки внутренней поверхности (а); после закрепления в патроне (б); после растачивания (в); после снятия со станка (г)

Вибрации, возникающие при обработке деталей на токарных станках, приводят к нарушению правильности работы станка, к преждевременному износу инструмента, к повышению шероховатости обработанной поверхности и образованию на ней волн с большим шагом (волнистость).

Вибрации возникают вследствие одной или нескольких причин; главнейшие из них перечислены ниже.

1. Колебания, передаваемые от других вибрирующих станков и машин через грунт, металлические конструкции междуэтажных перекрытий и т. д. Методы борьбы с такими вибрациями: усиление фундаментов и перекрытий, установка упругих прокладок и т. п.

2. Колебания, вызываемые небалансированностью (неуравновешенностью) частей станка, патрона или обрабатываемой детали.

Средство борьбы с вибрациями такого типа - балансировка вращающихся частей как самого станка и патрона, так и балансировка закрепляемой на станке заготовки, если она создает неуравновешенность всей вращающейся системы, с помощью дополнительных грузов.

3. Колебания, вызываемые дефектами передач станков. Неправильно нарезанные или плохо собранные зубчатые передачи в станке вызывают возникновение периодических сил, передающихся на подшипники и направляющие станка, а поэтому могут при известных условиях быть причиной появления вибраций. Таким же образом действуют некачественные сшивки ремней. Средства борьбы с вибрациями этого рода заключаются в устранении дефектов, подобных перечисленным.

4. Колебания, вызываемые прерывистым характером процесса резания. Во многих случаях метод обработки сам по себе обусловливает колебания сил резания, например, когда обрабатываемая поверхность имеет перерывы. Следствием работы по такой поверхности чаще всего являются отдельные толчки, но при регулярном чередовании обрабатываемых участков и перерывов возможно возникновение вибраций. Влияние прерывистости обрабатываемой поверхности на возникновение вибраций должно устраняться в каждом конкретном случае путем искусственного увеличения жесткости обрабатываемой детали.

5. Собственные колебания при обтачивании, растачивании и т. д. При обтачивании уравновешенной детали, при работе на вполне исправном станке могут возникать сильнейшие вибрации, причем даже при самом внимательном рассмотрении явления не удается обнаружить присутствия каких-либо внешних причин, в частности перечисленных выше. Такие вибрации называются собственными колебаниями (вибрациями) процесса резания.

Частота (число колебаний в секунду) в основном зависит от жесткости системы СПИД. Чем жестче система, тем выше частота колебаний, т. е. меньше вибрации.

Интенсивность (сила) вибраций, измеряемая высотой волн (неровностей) на обработанной поверхности, зависит от ряда причин.

1. Повышение скорости резания сначала вызывает интенсивность вибраций, достигающих наибольшего значения при скорости, обычно находящейся в границах 80-150 м/мин, а затем при дальнейшем увеличении скорости вибрации убывают. Следовательно, условия скоростного резания более благоприятны с точки зрения предупреждения возникновения вибраций.

2. Увеличение ширины среза (глубины резания при обычном продольном обтачивании) вызывает усиление (интенсивность) вибраций.

3. Увеличение толщины среза (подачи) оказывает противоположное действие. 

При увеличении толщины стружки  интенсивность колебаний несколько уменьшается. Однако влияние изменения толщины среза значительно слабее влияния изменения его ширины.

4. Резцы с малыми углами в плане, позволяющие работать с большими подачами при повышенных скоростях резания, часто не могут применяться только вследствие возникающих при их использовании вибраций.

5. С возрастанием переднего угла (т. е. при уменьшении угла резания) интенсивность вибраций уменьшается. Резцы с отрицательными передними углами более склонны вызывать вибрации, чем резцы с положительными углами.

Собственные колебания (вибрации) в процессе резания на токарном станке можно предупредить следующими способами.

1. Повышением жесткости составляющих системы СПИД: например, уменьшением вылета пиноли задней бабки, уменьшением вылета резца, затягиванием клиньев поперечного суппорта, при работе на налаженном станке без поперечной подачи, зажимом каретки, при работе только с поперечной подачей, наложением груза на поперечный суппорт и др. Во многих случаях, лишь уменьшая вылет пиноли задней бабки и регулируя степень нажатия заднего центра, удается устранить вибрации.

2. Выбором рациональных режимов резания, резанием на высоких скоростях (или, что менее желательно, на низких) или увеличением подачи.

3. Рациональным выбором резца и правильной его заточкой: применением больших углов в плане, увеличением переднего угла или введением фаски по передней грани при отрицательных передних углах, а также специальной заточкой резца (введением фасок, галтелей и пр.)

4. Тщательным балансированием приспособления с зажатой в нем деталью.

Нередко, особенно в условиях работы на скоростях 120- 150 м/мин, никакие из указанных выше средств не приводят к уничтожению вибраций. В таких случаях следует прибегать к применению специальных приборов - виброгасителей.

Рекомендуется составить краткий конспект по теме.

Способы закрепления заготовок деталей

Способ установки и закрепления заготовок на станке выбирают в зависимости от их размеров, жесткости и требуемой точности обработки. При <4 (где L - длина обрабатываемой заготовки, D - ее диаметр) заготовки закрепляют в патроне, при 4<<10 - в центрах или в патроне с поджимом задним центром, при >10 - в центрах или в патроне и центре задней бабки и с поддержкой люнетом.

Самой распространенной является установка обрабатываемой заготовки в центрах станка. Заготовку обрабатывают в центрах, если необходимо обеспечить концентричность обрабатываемых поверхностей при переустановке заготовки на станке, если последующая обработка выполняется на шлифовальном станке и тоже в центрах и если это предусмотрено технологией обработки.

Заготовки устанавливают в центрах с помощью токарных оправок.

При установке длинных заготовок в качестве второй опоры используют задний центр. Предварительно закрепленную в патроне заготовку поджимают задним центром, а затем окончательно зажимают кулачками патрона. Такой способ установки обеспечивает повышенную жесткость крепления заготовки и применяется преимущественно при черновой обработке.

Рекомендуется составить краткий конспект по теме. Конспект должен содержать наименование способа закрепления заготовок и соответствующий эскиз. Материал для конспекта можно найти на сайтах:

- http://delta-grup.ru/bibliot/4/27.htm

- http://www.sibevrika.ru/stankoinstrumenta10.html

- http://turner.narod.ru/dir1/posoba5.htm

Обтачивание гладких цилиндрических поверхностей заготовки

в трехкулачковом патроне с ручной подачей резца

Технология обтачивания гладких цилиндрических поверхностей заготовки в трехкулачковом патроне с ручной подачей резца:

1.  Выполнить условия безопасного проведения работ на станке. При данном виде обработки обратить внимание на то, чтобы халат был хорошо пригнан и застегнут, волосы убраны под головной убор. Для удаления стружки необходимо иметь специальный крючок, для предохранения глаз от попадания в них сходящей и отлетающей стружки использовать защитные очки или экран, устанавливаемый на каретке суппорта станка.

2.  Включить механизм вращения шпинделя.

3.  Установить резец на требуемую глубину резания. Требуемую глубину резания (мм), на которую следует подать резец, и число рабочих ходов определить согласно размерам на чертеже и размерам заготовки.

4.  Обточить поверхность заготовки на длину 3-5 мм с ручной подачей резца. Ручная подача резца осуществляется равномерным вращением маховичка фартука против часовой стрелки.

5.  Отвести резец от заготовки и переместить его в исходное положение. Выключить станок, измерить диаметр обточенной части заготовки штангенциркулем. Если полученный диаметр больше требуемого, то подсчитать, на сколько делений лимба поперечной подачи нужно подать резец, чтобы получить требуемый диаметр. Выполнить второй рабочий ход и вновь измерить диаметр обработанной поверхности. При получении требуемого диаметра обработку заготовки вести на заданной длине с ручной подачей резца.

6.  Включить станок, переместить резец на врезание ручной продольной подачей и обточить гладкую цилиндрическую поверхность на заданную длину. Вращать маховичок с перехватом рук до окончания обтачивания на заданную длину гладкой цилиндрической поверхности заготовки. По окончании обтачивания резец отвести от обрабатываемой поверхности поперечной подачей на себя и продольной подачей вправо возвратить в исходное рабочее положение.

7.  Выключить станок и электродвигатель.

8.  Закончить выполнение задания. Открепить и снять заготовку и резец, убрать станок и привести в порядок рабочее место.

Рекомендуется составить краткий конспект по теме.

Обтачивание гладких цилиндрических поверхностей заготовки

в трехкулачковом патроне с поперечной подачей резца

Для обтачивания торцовых поверхностей применяют подрезные резцы (рис.9). При обработке торцовых поверхностей заготовки закрепляют теми же способами, что и при обработке наружных цилиндрических поверхностей. При закреплении в патроне вылет заготовки должен быть минимальным. Для подрезки торца заготовки при закреплении ее с поджимом задним центром используют специальный срезанный опорный неподвижный центр.

Рисунок 9 Подрезание торцов резцами: а) прямым проходным; б) отогнутым проходным; в) проходным упорным; г) подрезным

Необходимо разработать последовательность обтачивания гладких цилиндрических поверхностей заготовки в трехкулачковом патроне с поперечной подачей резца (аналогично предыдущей теме).

Установка резцов на размер диаметра и заданную длину ступени по упорам

При обработке на токарных станках партии деталей ступенчатой формы (ступенчатые валики), длины отдельных ступеней которых должны быть постоянными, для сокращения времени на измерение длины применяют продольный упор, ограничивающий перемещение резца, и лимб продольной подачи.

Использование продольного упора. На рисунке 10 показан продольный упор. Он закрепляется болтами на передней направляющей станины; место закрепления упора зависит от длины обтачиваемого участка детали.

Рисунок 10. Продольный упор

При наличии на станке продольного упора можно обрабатывать цилиндрические поверхности с уступами без предварительной разметки; при этом, например, ступенчатые валики обтачиваются за одну установку значительно быстрее, чем без упора. Достигается это укладкой между упором и суппортом ограничителя длины (мерной плитки), соответствующего по длине ступени валика.

Пример обтачивания ступенчатого валика при помощи упора и мерных плиток 2 и 3 показан на рисунке 11. Ступень а обтачивается до тех пор, пока суппорт не упрется в мерную плитку 3. Сняв эту плитку, можно обтачивать следующую ступень валика длиной а₂ до момента, когда суппорт упрется в плитку 2, и, наконец, сняв плитку 2, протачивают ступень а₃. Как только суппорт дойдет до упора, выключают продольную подачу.

Рисунок 11. Обтачивание цилиндрических поверхностей с уступами при помощи продольного упора и ограничителей длины

Продольный упор ограничивает продольное перемещение суппорта. Упор закрепляют болтами на передней направляющей станины, обеспечивая определенную длину перемещения суппорта. Как только суппорт дойдет до упора, от перегрузки автоматически выключается продольная подача. При обтачивании ступенчатого вала вместо постоянного упора применяют мерные прутки или плиты и многопозиционные упоры, меняя которые можно обеспечить обработку каждой ступени валика на требуемую длину и диаметр.

Применять жесткие упоры можно только на станках с автоматическим выключением подачи при перегрузке. Если станок такого устройства не имеет, то обтачивать по упору можно лишь при условии заблаговременного выключения механической подачи и доведения суппорта до упора вручную, иначе поломка станка неизбежна.

На рисунке 12 показан многопозиционный продольный упор для обработки ступенчатых деталей в серийном производстве. Для обтачивания очередной ступени заготовки на заданную длину диск 4 с установленными на нем винтами 6 поворачивают по ходу часовой стрелки на четверть оборота. Для выдерживания заданных размеров диаметров применяют поперечные упоры, устанавливаемые на поперечные нижние салазки суппорта станка.

Рисунок 12 Продольный многопозиционный упор: 1 - упор; 2 - крепежные болты; 3 - винт упора; 4 - диск поворотный; 5 - барабан; 6 - винты упорные мерные; 7 - регулировочная головка винта

Использование поперечного упора. Точные по размеру диаметров детали можно обтачивать с помощью лимба винта поперечной подачи и штангенциркуля.

Однако такой способ обработки отнимает много времени на установку резца на нужный размер, на точное измерение диаметров и может быть использован лишь при изготовлении небольшого количества деталей.

Для сокращения времени, затрачиваемого на измерение диаметров при обработке партии деталей, на некоторых токарных станках используют поперечные упоры.

Один из таких упоров показан на рисунке 13. Упор состоит из двух частей. Неподвижную часть 4 устанавливают на каретке и закрепляют болтами 3, упорный штифт 5 неподвижен. Подвижный упор 2 устанавливают и закрепляют болтами 1 на нижней части суппорта. Винт 6 устанавливают точно на требуемый размер детали. Конец винта 6, упираясь в штифт 5, предопределяет требуемый размер детали.

Рисунок 13. Поперечный упор

Помещая между штифтом 5 и винтом 6 мерные плитки, можно обтачивать детали со ступенями различных диаметров.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основные источники:

1.    Алексеев В.С. Токарные работы Москва,: Инфра-М,2007.-365с.

2.    Богдасарова Т.А. Токарь-универсал Москва,: АКАДЕМА, издательский центр «Академия», 2007.-286с.

3.    Денежный П.М., Стискин Г.М., Тхор И.Е. Токарное дело. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1972. — 304 с:

4.    Оглоблин А.Н. Основы токарного дела.: Л. Машиностроение, 1967. -385 с.

5.    Фещенко, В. Н. Токарная обработка: Учебник/В. Н. Фещенко, Р. X. Махмутов. — 6-е изд., стер. — М.: Высшая школа, 2005. — 303 с:

Дополнительные источники:

1.    Вереина Л.И. Справочник токаря Москва,: АКАДЕМА, 2004.-446с.

2.    Нефедов Н.А. Практическое обучение в машиностроении Москва.: Высшая школа.,1984.-268с.

3.    Махалько А.М. Контроль станочных и слесарных работ М.: Высшая школа, 1986. — 272 с:

Интернет-ресурсы:

1.                  Электронный ресурс «Основы токарного дела» Форма доступа: ttp://www.tehinfor.ru/s_3/oglavlenie.html