Технология конструкционных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего Профессионального Образования

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра "Ремонт машин и технология металлов"

Контрольная работа

Технология конструкционных материалов

Выполнил Ламбин А.В.

Иркутск 2013

План

1. Колебание при резании металлов (Вынужденные и автоколебания). Влияние колебания на износ инструмента, станка, шероховатость поверхности, точность обработки. Уменьшение колебания

2. Схемы основных видов обработки металлов (точение, сверление, строгание, фрезерование, шлифование). Элементы режима резания (V, S, t) для каждого вида обработки

3. Материалы для изготовления режущих инструментов для обработки металлов резанием. Основные требования к этим материалам

1. Колебание при резании металлов (Вынужденные и автоколебания). Влияние колебания на износ инструмента, станка, шероховатость поверхности, точность обработки. Уменьшение колебания

При резании появляются вынужденные колебания и автоколебания.

Вынужденные колебания возникают в результате действия внешней возбуждающей силы. Примерами могут служить вибрации вследствие дисбаланса частей станка или вращающейся обрабатываемой заготовки, пульсации жидкости в трубопроводе в станках с гидроприводом и др. Меры борьбы с вынужденными колебаниями - это устранение причин, вызывающих возбуждающую силу.

Автоколебания - это незатухающие колебания систем, которые сами являются источниками этих колебаний, причем амплитуда и период колебаний определяются свойствами самой системы.

Автоколебания могут появляться при обработке уравновешенной заготовки на исправном станке. Для возникновения автоколебаний необходим возбудитель, т. е. первоначальный толчок. При наличии возбудителя сила резания, постоянная при устойчивом резании, превращается в переменную силу, которая поддерживает колебательное движение. Сила резания может быть переменной вследствие площади среза или изменения углов инструмента в процессе резания, или того и другого вместе. металл сверление шлифование

При работе с относительно низкими скоростями резания возникают низкочастотные колебания (до 300 Гц). Частота этих колебаний близка к частоте собственных колебаний обрабатываемой заготовки. В этом случае обработанная поверхность имеет грубую волнистость. При работе с высокими скоростями резания появляются высокочастотные колебания (до 6000 Гц), частота которых совпадает с частотой собственных колебаний резца и на обработанной поверхности создается мелкая рябь.

Низкочастотные колебания почти не влияют на стойкость быстрорежущих и твердосплавных резцов, а высокочастотные - снижают стойкость твердосплавных резцов (до пяти раз). Это объясняется ударным характером силы резания, вызывающей мелкие выкрашивания твердого сплава.

Автоколебания при резании еще недостаточно изучены. Предполагается, что причинами возникновения автоколебаний могут быть явления наклепа, нароста, переменная скорость движения стружки и др.

Как известно, пластической деформации подвергаются слои металла, лежащие впереди резца и под ним. При первоначальном врезании резец углубляется в металл, затем, вследствие наклепа металла, прилегающего к стружке, он, внедряясь в более твердый металл, отталкивается. В результате этого изменяется толщина среза и сила резания. Во время выхода резца из металла, т. е. в начале отталкивания обрабатываемой детали от резца, сила резания больше силы резания при внедрении резца в металл (точка В). Таким образом, сила резания - величина переменная, а поэтому она способствует поддержанию колебаний.

Схема врезания и отталкивания резца при колебаниях.

Влияние явления наклепа на автоколебания подтверждается тем, что вибрации тем интенсивнее, чем большую склонность к наклепу имеет обрабатываемый металл. Наиболее сильные вибрации возникают при обработке пластичных сталей и значительно слабее - при обработке чугуна. Явление нароста также может оказать влияние на вибрации. При нестабильном наросте угол резания изменяется вследствие периодических его срывов, что приводит к переменному значению силы резания. В результате исследованиями установлено, что в один и тот же промежуток времени число срывов нароста равно числу колебаний силы резания.

Вибрация лезвия режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности является дополнительным источником увеличения шероховатости. Чем больше амплитуда колебаний, тем больше шероховатость. Поэтому на новых хорошо отлаженных станках, установленных на массивных фундаментальных плитах и виброопорах можно получить минимальную шероховатость.

2. Схемы основных видов обработки металлов (точение, сверление, строгание, фрезерование, шлифование). Элементы режима резания (V, S, t) для каждого вида обработки

1. Точение

2. Сверление

3. Строгание

4. фрезерование

5. шлифование

S - подача

V - скорость t - глубина реза

V1 - скорость вращения шлифовального круга

V2 - скорость вращения заготовки

3. Материалы для изготовления режущих инструментов для обработки металлов резанием. Основные требования к этим материалам

При работе на режущих кромках резца возникает высокое давление, а также высокая температура (600--800° и выше). Трение задней поверхности резца о поверхность резания и стружки о переднюю поверхность резца вызывает более или менее быстрый износ его рабочих поверхностей. Вследствие износа форма режущей части изменяется и резец по истечении некоторого времени становится негодным для дальнейшей работы; такой резец должен быть снят со станка и переточен. Для увеличения срока службы резца без переточки необходимо, чтобы его материал хорошо сопротивлялся износу при высокой температуре. Кроме того, материал резца должен быть достаточно прочным, чтобы без разрушения выдерживать высокие давления, возникающие при резании. Поэтому к материалу резцов предъявляются следующие основные требования - твердость при высокой температуре, хорошая износостойкость и прочность.

В настоящее время существует много удовлетворяющих этим требованиям инструментальных сталей и сплавов. К ним относятся: углеродистые инструментальные стали, быстрорежущие стали, твердые сплавы и керамические материалы.

Углеродистая инструментальная сталь. Для изготовления режущего инструмента применяют сталь с содержанием углерода от 0,9 до 1,4%. После закалки и отпуска режущий инструмент из этой стали приобретает высокую твердость. Однако, если в процессе резания температура режущей кромки доходит до 200--250°, твердость стали резко падает.

По этой причине углеродистая инструментальная сталь в настоящее время имеет ограниченное применение: из нее изготовляют режущие инструменты, работающие со сравнительно низкой скоростью резания, когда температура в зоне резания достигает небольшой величины. К таким инструментам относятся: плашки, развертки, метчики, напильники, шаберы и др. Резцы из углеродистой инструментальной стали в настоящее время не изготовляют.

Быстрорежущие стали. Быстрорежущие стали содержат большое количество специальных, так называемых легирующих элементов - вольфрама, хрома, ванадия и кобальта, которые придают стали высокие режущие свойства - способность сохранять твердость и износостойкость при нагреве в процессе резания до 600--700°. Резцы из быстрорежущей стали допускают в 2--3 раза большие скорости резания, чем углеродистые резцы.

В настоящее время выпускают следующие марки быстрорежущей стали (ГОСТ 9373--60): Р 18, Р 9, Р 9Ф 5, Р 14Ф 14, Р 18Ф 2, Р 9К 5, Р 9КЮ, Р 10К 5Ф 5 и Р 18К 5Ф 2.

Резцы, изготовленные целиком из быстрорежущей стали, дороги, поэтому в целях экономии быстрорежущей стали пользуются преимущественно резцами с наварными пластинками.

Твердые сплавы. Твердые сплавы характеризуются очень высокой твердостью и хорошей износостойкостью.

Твердые сплавы изготовляются в виде пластин из порошков вольфрама и титана, соединенных с углеродом. Соединение углерода с вольфрамом называется карбидом вольфрама, а с титаном - карбидом титана. В качестве связующего вещества к ним добавляют кобальт. Эту порошкообразную смесь прессуют под большим давлением, получая небольшие пластины, которые затем спекают при температуре около 1500°. Окончательно приготовленные пластины не требуют никакой термической обработки. Пластину припаивают медью к державке резца из углеродистой стали либо прикрепляют к ней при помощи наладок и винтов (механическое крепление пластин).

Основное преимущество твердых сплавов заключается в том, что они хорошо сопротивляются истиранию сходящей стружкой и обрабатываемой деталью и не теряют режущих свойств даже при нагреве до 900--1000°. Благодаря этим свойствам резцы, оснащенные пластинами твердых сплавов, пригодны для обработки самых твердых металлов (твердые стали, в том числе и закаленные) и неметаллических материалов (стекло, фарфор, пластмассы) при скоростях резания, превышающих в 4--6 раз и более скорости резания, допускаемые быстрорежущими резцами.

Недостаток твердых сплавов - повышенная хрупкость.

В настоящее время выпускают две группы твердых сплавов. Основные из них - вольфрамовые (ВК 2, ВКЗ, ВК 4, ВК 6М, ВК 6, ВК 8 и ВК 8М) и титано-вольфрамовые (Т 30К 4, Т 15К 6, Т 14К 8, Т 5К 10). Каждая из этих групп имеет определенную область применения.

Все вольфрамовые сплавы предназначаются для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов, закаленных сталей, нержавеющих сталей и неметаллических материалов (эбонит, фарфор, стекло и т. п.). Для обработки сталей применяют твердые сплавы титано-вольфрамовой группы.

Керамические материалы. В последнее время советскими металлургами созданы дешевые материалы с высокими режущими свойствами, которые во многих случаях заменяют твердые сплавы. Это - керамические материалы (термокорунд), выпускаемые в виде пластин белого цвета, напоминающих мрамор, которые, подобно твердым сплавам, либо припаиваются к державкам резцов, либо крепятся к ним механически. Эти пластины не содержат в себе таких дорогих и дефицитных элементов, как вольфрам, титан и др. Вместе с тем керамические пластины отличаются более высокой твердостью, чем твердые сплавы, и сохраняют твердость при нагреве до 1200°, что дает возможность резать ими металлы с высокими скоростями резания.

Недостатком керамических пластинок является их недостаточная вязкость.

Резцы, оснащенные керамическими пластинками, можно применять при чистовой или получистовой обработке чугуна, бронзы, алюминиевых сплавов и мягких сталей.

Размещено на Allbest.ru