Инженерно-прикладная графика

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Костанайский государственный университет

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

Контрольная работа

«Инженерно-прикладная графика»

Костанай 2012

Задание 1. На эскизе прямозубой цилиндрической фрезы покажите главные углы (a, в,г). Дайте им определения и приведите их значения

Процесс образования стружки при фрезеровании сопровождается теми же явлениями, что и процесс стружкообразования при точении (деформации, тепловыделение, наростообразование, износ инструмента и др.), с аналогичными причинами их возникновения. Однако процесс фрезерования имеет и некоторые особенности.

При точении резец, однажды врезавшись в обрабатываемый металл, находится под постоянным воздействием примерно одинакового сечения стружки вдоль всей длины обработки. При фрезеровании же зуб за один оборот фрезы находится под воздействием стружки относительно малое время. Большую часть оборота он проходит по воздуху, не производя процесса резания. При этом зуб охлаждается, что положительно сказывается на его стойкости. Для продолжения процесса стружкообразования вдоль всей длины заготовки зуб должен вновь врезаться в срезаемый слой, что сопровождается ударом о его режущую кромку; ударная нагрузка приводит к снижению стойкости зуба фрезы и в отдельных случаях - к его полному разрушению.

Рис. 3.1 Изменение площади поперечного сечения среза вдоль дуги контакта прямозубой фрезы

Кроме того, при встречном цилиндрическом фрезеровании (рис. 3.1) зуб фрезы должен начинать резание с малой (нулевой) толщины, чего, однако, вследствие наличия радиуса округления между передней и задней поверхностями, он сделать не может. Вместо начала резания в точке K (рис. 3.2) зуб начнет стружкообразование только в некоторой точке М, где толщина среза будет равна примерно радиусу округления. На участке же KМ зуб скользит по упрочненной поверхности резания, образованной впереди идущим зубом, что вызывает большое трение и износ по задней поверхности.

Рис. 3.2 Врезание зуба при встречном цилиндрическом фрезеровании

Но и после начала стружкообразования в точке М зуб фрезы находится в иных условиях, чем резец, так как толщина среза по мере продвижения зуба фрезы под стружкой все время будет увеличиваться и достигнет своего наибольшего значения а_mах перед выходом зуба (рис. 3.1, а и 3.3, а). Наряду с изменением толщины среза у фрезы с винтовыми зубьями будет переменной и ширина среза (рис. 3.3, б).

Рис. 3.3 Элементы режима резания и среза при работе цилиндрической фрезой: а - с прямым зубом; б - с винтовым зубом

Периодичность работы зуба фрезы, переменная толщина и ширина среза (а следовательно, и переменная площадь поперечного сечения среза), а также непостоянное число зубьев, одновременно находящихся в работе, вызывают переменное значение сил, моментов и мощности, необходимых для осуществления процесса стружкообразования, и усложняют процесс фрезерования по сравнению со всеми другими методами обработки металлов резанием, рассмотренными выше.

Элементы режима резания при цилиндрическом фрезеровании

Так как главное движение -- вращение фрезы, то скорость резания определяется по формуле:

V= [м/мин],

где D - диаметр фрезы в мм;

n - число оборотов фрезы в минуту.

Подача - величина поступательного перемещения между заготовкой и фрезой при вращении последней. У обычных фрезерных станков подача может происходить в горизонтальной (горизонтальная подача) и в вертикальной (вертикальная подача) плоскостях.

При фрезеровании различают три размерности подачи: подача на один зуб фрезы - S_z в мм/зуб - подача на зуб; подача на один оборот фрезы - S в мм/об - оборотная подача; подача за 1 мин - S_м в мм/мин - минутная подача. Между указанными подачами существует следующая зависимость:

S_z == или S_м = S·n ,

где z -- число зубьев фрезы.

Глубина резания t и ширина фрезерования B показаны на рис. 3.1, 3.3 и 3.6, а (В_фр на этих рисунках - ширина фрезы). Глубиной резания t является слой материала, удаляемого с детали.

Углом контакта фрезы называется центральный угол, соответствующий дуге соприкосновения фрезы с заготовкой, измеряемой в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы. Из рис.3.3, а следует, что:

=.

Толщина среза а есть переменное расстояние между двумя последовательными поверхностями резания (образованными режущими кромками двух смежных зубьев фрезы), измеренное в направлении, нормальном к первоначальной поверхности резания в рассматриваемой точке, т. е. толщина среза измеряется в радиальном направлении (см. рис. 3.3, а) и переменна на протяжении всей дуги соприкосновения фрезы с заготовкой.

У цилиндрической фрезы с прямым зубом (рис. 3.3, а) толщина среза постоянна вдоль всей длины зуба (для некоторого мгновенного положения зуба) и может быть определена из треугольника кпр, если принять линию пр за прямую:

?п = ?р·cos(90° - ) = ?р·sin или а = ,

где - мгновенный угол контакта, или угол, соответствующий данному положению зуба фрезы.

При входе зуба (положение I) толщина среза равна нулю. При выходе зуба (положение IV) толщина среза соответствует полному углу контакта , имеет наибольшее значение и определится так: a_max= .

Зуб прямозубой фрезы входит в обрабатываемую заготовку и выходит из нее сразу по всей ширине В (см. рис. 3.3, а), и его положение в каждый данный момент определяется углом . Зуб же винтозубой фрезы входит в заготовку постепенно (см. развертку на рис. 3.3, б), достигает максимального соприкосновения с ней (когда он перекрывает всю ее ширину В) и затем постепенно выходит из нее. Мгновенное положение зуба в этом случае характеризуется двумя углами: углом входа ₁ и углом выхода ₂ .

Для положения IV: угол входа =, а угол выхода = (KF=K?F). Для положения I: . Для положения II: угол входа , а угол выхода . Для положения VI: угол входа , а угол выхода (KE=дуге KE).

Толщина среза для винтозубой фрезы подсчитывается по той же формуле, что и для прямозубой фрезы. Но эта толщина будет переменной как вдоль всей длины дуги контакта, так и вдоль всей длины активной части зуба (рис. 3.3, б).

Для положения IV толщина среза на входе: а₁ = ; толщина среза на выходе: а₂ = ; максимальная толщина среза: а_max = .

Ширина среза b измеряется вдоль режущей кромки и представляет собой длину соприкосновения зуба фрезы с заготовкой. Для прямозубой фрезы b = В. Для фрезы с винтовым зубом ширина среза для каждого зуба переменна.

Для определения суммарной площади поперечного сечения среза необходимо знать число зубьев, одновременно находящихся в работе и мгновенный угол контакта для каждого зуба (см. рис. 3.4).



Рис. 3.4 Суммарная площадь поперечного сечения среза

Для прямозубой фрезы число зубьев, одновременно находящихся в работе:

,

где - полный угол контакта;

- угол между двумя соседними зубьями.

Если 1<m<2, то одновременно в работе находятся максимум два зуба; если 2<m<3, то в работе одновременно находятся максимум три зуба и т.д.

Если учесть, что:

,

то число зубьев, одновременно находящихся в работе, будет зависеть от соотношения t/D, от диаметра фреза и числа ее зубьев. Чем больше t и z и меньше D, тем больше m . Для вполне конкретной фрезы, с заданными D и z, число зубьев, одновременно находящихся в работе, зависит только от глубины резания t.

Для фрезы с винтовым зубом число зубьев, одновременно находящихся в работе, может быть определено графически (см. рис. 3.3, б). Для этого в масштабе вычерчиваются фреза и заготовка и дается развертка поверхности резания. Под известным углом подъема зуба фрезы (угол ) проводятся лучи на расстоянии торцового шага h=рD/z, начиная с положения II .Число таких лучей, попавших в зону развернутой поверхности резания, и будет числом зубьев, одновременно находящихся в работе. На рис. 3.3, б число зубьев одновременно находящихся в работе, равно шести (т = 6).

Аналитически число зубьев, одновременно находящихся в работе, для фрезы с винтовым зубом может быть подсчитано по формуле:

.

Чем больше t, z, B, и меньше D (при прочих одинаковых условиях), тем больше число зубьев, одновременно находящихся в работе.

Суммарная площадь поперечного сечения среза для фрезы с винтовым зубом:

[мм² ].

Задание 2. Опишите классификации станков по универсальности и по точности обработки

Металлорежущий станок -- это технологическая машина, предназначенная для обработки материалов резанием с целью получения деталей заданной формы и размеров (с требуемыми точностью и качеством обработанной поверхности). На станках обрабатывают заготовки не только из металла, но и из других материалов, поэтому термин «металлорежущий станок» является условным.

Станки классифицируют по различным признакам, основные из которых приведены ниже.

По виду выполняемых работ металлорежущие станки (в соответствии с классификацией ЭНИМСа) распределены по девяти группам, каждая из которых подразделяется на девять типов, объединенных общими технологическими признаками и конструктивными особенностями.

Моделям станков, выпускаемых серийно, присваивают цифровое или цифробуквенное обозначение. Как правило, обозначение состоит из трех-четырех цифр и одной-двух букв. фрезерование станок точение резание

Первая цифра -- это номер группы, к которой относится станок, вторая -- номер типа станка, третья и четвертая характеризуют один из главных параметров станка или обрабатываемой на нем детали (например, высоту центров, диаметр прутка, размеры стола и т.п.). Буква после первой или второй цифры указывает, что станок модернизирован, буква, стоящая после цифр, обозначает модификацию (видоизменение) базовой модели станка. Например, модель 7А36 означает: 7 -- строгально-протяжная группа, 3 -- поперечно-строгальный, 6 -- максимальная длина обрабатываемой детали 600 мм, буква А указывает на модернизацию станка базовой модели 736.

Если буква стоит в конце обозначения модели, то она указывает на класс точности станка, например 16К20П -- это станок повышенного класса точности; нормальный класс точности в наименовании модели не указывается.

В моделях станков с ЧПУ последние два знака -- буква Ф с цифрой (1 -- станок с цифровой индикацией и предварительным набором координат; 2-е позиционной системой управления; 3 -- с контурной системой управления; 4 -- с комбинированной системой управления для позиционной и контурной обработки). Например, зубофрезерный полуавтомат с комбинированной системой ЧПУ -- модель 53А20Ф4, вертикально-фрезерный станок с крестовым столом и устройством цифровой индикации -- модель 6560Ф1.

В конце обозначения модели станков с цикловыми системами управления ставят букву Ц, а с оперативной системой управления -- букву Т. Например: токарный многорезцово-копировальный полуавтомат с цикловым программным управлением -- модель 1713Ц; токарный станок с оперативной системой управления -- модель 16К20Т1.

Наличие в станке инструментального магазина отображается в обозначении модели буквой М; например, сверлильный станок с позиционной системой программного управления повышенной точности с инструментальным магазином -- модель 2350ПМФ2.

По степени универсальности станки подразделяют на универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные станки предназначены для обработки деталей широкой номенклатуры в индивидуальном и мелкосерийном производствах. Для этих станков характерен широкий диапазон регулирования скоростей и подач. К универсальным станкам относятся токарные, токарно-винторезные, токарно-револьверные, сверлильные, фрезерные, строгальные и др. (как с ручным управлением, так и с ЧПУ).

Специализированные станки используют для обработки деталей одного наименования, но разных размеров. К ним относятся станки для обработки труб, муфт, коленчатых валов, а также зубо- и резьбообрабатывающие, токарно-затыловочные и др. Для специализированных станков характерна быстрая переналадка сменных устройств и приспособлений; они применяются в серийном и крупносерийном производствах.

Специальные станки служат для обработки детали одного наименования и размера; их применяют в крупносерийном и массовом производствах.

В обозначение специализированных и специальных станков перед номером модели вводят индекс завода-изготовителя из одной или двух букв. Так, Егорьевский станкостроительный завод имеет индекс ЕЗ, Московское станкостроительное ОАО «Красный пролетарий» -- МК, например специализированный токарный станок для обработки дисков памяти ЭВМ -- модель МК 65-11.

По степени точности обработки станки делят на пять классов:

Н -- нормальной точности; к этому классу относится большинство универсальных станков;

П -- повышенной точности; станки данного класса изготовляют на базе станков нормальной точности, но требования к точности обработки ответственных деталей станка, качеству сборки и регулирования значительно выше;

В -- высокой точности, достигаемой благодаря использованию специальной конструкции отдельных узлов, высоких требований к точности изготовления деталей, качеству сборки и регулирования станка в целом;

А -- особо высокой точности; для этих станков предъявляются еще более жесткие требования, чем для станков класса В;

С -- особо точные, или мастер-станки, на них изготовляют детали для станков классов точности В и А.

Станки классов точности В, А и С называют прецизионными (от фр. precision -- точность). Эти станки желательно эксплуатировать в термоконстантных цехах, температура и влажность в которых регулируется автоматически.

В зависимости от массы станки подразделяют на легкие -- массой до 1 т, средние -- до 10-ти тяжелые -- свыше 10 т. В свою очередь тяжелые станки делят на крупные (до 30 т), собственно тяжелые (до 100 т) и уникальные (свыше 100 т).

По степени автоматизации различают станки с ручным управлением, полуавтоматы и автоматы. В станках с ручным управлением пуск и останов станка, переключение скоростей и подач, подвод и отвод инструментов, загрузку станка заготовками и разгрузку обработанных деталей и другие вспомогательные операции выполняет рабочий.

Полуавтомат -- станок, работающий по автоматическому циклу, для повторения которого требуется вмешательство рабочего. Так, рабочий вручную устанавливает на станок заготовку и снимает обработанную деталь, после чего включает станок для повторения цикла. (Под циклом понимают промежуток времени от начала до конца периодически повторяющейся операции независимо от числа одновременно обрабатываемых заготовок.)

В автомате все рабочие и вспомогательные движения, необходимые для выполнения цикла технологической операции, осуществляются без участия рабочего, который лишь наблюдает за тем, как функционирует станок, контролирует качество обработки и при необходимости подналаживает станок, т.е. регулирует его для восстановления достигнутых при первоначальной наладке точности взаимного расположения инструмента и заготовки, а также качества обрабатываемой детали.

По расположению шпинделя станки делят на горизонтальные, вертикальные и наклонные.

По степени концентрации операций станки подразделяют на одно- и многопозиционные. Концентрация операции -- это возможность одновременной обработки на станке различных поверхностей заготовки многими инструментами. На однопозиционных многоинструментальных станках несколько режущих инструментов одновременно обрабатывают различные поверхности одной заготовки, на многопозиционных одновременно обрабатывают от двух и более заготовок.

Задание 3. Определите величину смещения задней бабки токарного станка для обработки конической поверхности длиной 150 мм, и углом конусности 1,5 градуса

Обработка наружных конусов при смещенной задней бабке

Сущность способа обработки наружных конусов при смещенной задней бабке. Если мы передвинем корпус задней бабки по основной плите ее на некоторую величину S в сторону токаря, то получим положение заднего центра, показанное на рис. 150, а сплошными линиями.

Пунктирными линиями показан задний центр в среднем положении (ось центра совпадает с центровой линией станка). Линия 00 изображает центровую линию станка, а линия АА -- путь вершины резца при его продольной подаче. При вращении детали, закрепленной в центрах станка, и перемещении резца по указанной на фигуре стрелке резец срежет с детали часть материала (заштрихованную). В результате деталь получится конической. Вершина конуса обращена к задней бабке станка.

Сместив корпус бабки на величину S в направлении от токаря, получим положение заднего центра, показанное на рис. 150, б сплошными линиями. Пунктирными линиями и в этом случае показан задний центр, установленный в среднем положении. Если заставить деталь вращаться, а резцу сообщить продольную подачу, то вершина его, перемещаясь по прямой ВВ, срежет с детали часть материала, заштрихованную на рис. 150, б. В результате деталь получится конической. Вершина конуса обращена к передней бабке. Из всего сказанного следует.

На токарном станке можно обрабатывать конические детали, смещая со среднего положения корпус задней бабки. Если при этом бабка смещена в сторону токаря, конус получится с вершиной, обращенной к задней бабке. Если же корпус бабки смещен от токаря, то получится конус с вершиной, обращенной к передней бабке.

В дальнейшем вместо выражения «смещение корпуса задней бабки» говорится для краткости «смещение задней бабки».

Определение величины смещения задней бабки при обработке конусов. Величина смещения задней бабки при обработке конической части детали находится по одной из следующих формул:

S =L/l D-d/2

S = Ltga; (6)

S = L/2 K (7)

В этих формулах: 5 -- величина смещения задней бабки в мм; L -- длина детали, часть которой есть конус, в мм; l -- длина конической части детали в мм; D -- большой диаметр конуса в мм; d -- меньший диаметр конуса в мм; а -- угол уклона конуса в град; К -- конусность.

Задача. Определить величину смещения задней бабки при обработке детали, длина которой равна 150 мм, а угол конусности 1,5°. По формуле (6) находим

S = Ltga = 150tg1,5.

По таблице тангенсов находим tg 1,5° = 0,0261, поэтому S = 150*0,0261 = 3,915=3,9 мм.

Ответ: величина смещения задней бабки - 3,9мм.

Задание 5. Дайте понятие основному (машинному) времени. Приведите формулы для его расчета при точении и поясните ее, приведя схему продольного точения

Основным (технологическим) называется время, в течение которого непосредственно осуществляется изменение размеров, формы и качества поверхностного слоя заготовки или взаимного расположения отдельных частей сборочной единицы и их крепление и т.д.

При обработке на станках основное время фо для каждого технологического перехода определяют по формуле

,

где: L - расчетная длина перемещения инструмента, мм;

lвр - величина врезания инструмента (рис. 2.1, а), мм;

l - длина обрабатываемой поверхности, мм;

lп - величина перебега (схода) инструмента, мм;

l' - суммарная длина пробных рабочих ходов, мм;

i - число рабочих ходов в данном технологическом переходе;

sм - минутная подача инструмента, мм/мин: sм = nso;

n - частота вращения (шпинделя, фрезы и т.д.), мин -1;

sо - подача на один оборот (детали, фрезы и т.д.), мм/об.

Величину lвр определяют из геометрических соотношений. Например, при сверлении (рис. 2.1, б) lap = 0,3dc (где dc - диаметр сверла, мм), при фрезеровании паза (рис. 2.1, в) (где dф - диаметр фрезы; t - глубина паза, мм). Длину l принимают по чертежу заготовки. Значения n и so выбирают по нормативам или рассчитывают. Схема для расчета фо при шлифовании (фрезеровании) поверхности шириной В приведена на рис. 2.1, г.

Рис. 2.1. Схемы точения (а), сверления (б), фрезерования (в) и торцового шлифования (фрезерования) (г)

Другие формулы для определения основного времени хо применительно к различным видам механической обработки приводятся в технологических справочниках и руководствах по техническому нормированию.

Расчёт основного машинного времени при обработке точением.

Общее уравнение для определения основного машинного времени th:

th Основное машинное время [мин]

L Общее перемещение инструмента [мм] (уравн. 9.6)

i Число резов

f Подача [мм/об]

n Частота вращения [об/мин]

Основное машинное время при продольном точении

Рис 9.5 Врезание, перебег и общее перемещение при продольном обтачивании цилиндрической поверхности.

Для общего перемещения L в данном случае действительно следующее:

l Длина заготовки [мм]

la Врезание [мм] (уравн. 9.7)

lu Длина перебега [мм]

Действительно:

Размещено на Allbest.ru