Материаловедение и технологическая конструкция материалов

При полировании деталь сильно нагревается и удлиняется. Поэтому, когда она поджата центром, надо периодически проверять, насколько туго он зажат, и, если требуется, немного ослабить.

Режим работы. Для получения лучшей чистоты поверхности число оборотов детали должно быть возможно большим. При окончательном полировании поверхность детали рекомендуется слегка смазать маслом или натереть шкурку мелом.

Виды токарных станков.

1. Токарно-винторезный станок.

Токарно-винторезный станок модели 1К62 (к примеру) служит для токарной обработки методом точения наружных поверхностей и торцов деталей с помощью резцов, а также сверление отверстий в деталях с центральной осью вращения, зенкерование, развертывание, тонкого растачивания отверстий, нарезания всех видов наружных и внутренних резьб с помощью резцов - метчиков и плашек.

Станок используется в единичном и мелкосерийном производствах, т.к. он широкоуниверсальный.

Основными узлами принятого в качестве примера станка 1К62 являются:

Рис. 10 Основные узлы токарно - винторезного станка.

Обработка деталей на токарных станках:

1- передняя бабка, в которой расположен шпиндель, коробка скоростей.

2 - суппорт, состоящий из фартука впереди, нижних продольных салазок (продольная подача), среднепоперечных салазок (поперечная подача), верхнеповоротных салазок (угловая подача), резцедержателя.

3- задняя бабка, состоит из продольных салазок, корпуса и выдвигаемой пиноли.

4- горизонтальная станина на двух тумбах, внутри передней тумбы двигатель привода главного движения, в задней- двигатель ускоренных подач суппорта, между тумбами - металлическое корыто для сбора стружки.

5- коробка подач, служит для изменения величин подач суппорта.

Метод работы: деталь крепится в центрах или в патроне и от шпинделя получает главное вращательное движение. Режущий инструмент - резец крепится в резцедержателе и получает движение продольной, поперечной и угловой подач. Хвостовые инструменты (сверла, зенкеры, метчики, развертки) крепятся в пиноли задней бабки и получают движение осевой подачи.

Особенности конструкции токарно-программных станков и особенности их применения.

Конструктивно, программные и универсальные станки имеют те же узлы, но вместо механических приводов с ручным переключением подач и скоростей в этих станках стоят электроприводы с изменением скорости и подачи плавно, непрерывно по командам ЧПУ.

Назначение программных станков: токарная обработка точных диаметральных и линейных размеров, завязанных между собой жесткими требованиями цилиндричности, допусков перпендикулярности торцов коси деталей. Применяют в единичном и в серийном производствах.

В карусельных станках для обеспечения безопасности обслуживания ось шпинделя вертикальна, а базовая плоскость планшайбы - горизонтальна.

Карусельные станки бывают:

1) одностоечные;

2) двухстоечные.

Токарно-карусельные станки. Относятся к классу средних и тяжелых станков, которые служат для обработки деталей диаметром от 500 мм и выше, массой более 50 - 100 кг.

Рис. 11 Общий вид токарно - карусельного станка.

Токарные станки серийного производства.

Они отличаются от универсальных тем, что на них обрабатывают заготовки штампованные, литые, т.е. весь припуск можно снимать за один проход одного инструмента. Конструктивно у них имеется переднепоперечный суппорт и задний револьверный суппорт.

Токарно - револьверные станки позволяют резко увеличить производительность при обработки сложных деталей, требующих большого количества инструментов в серийном производстве.

Задание 7

Метод светолучевой и электро - лучевой обработки.

Светолучевая обработка основана на воздействии на поверхность заготовки сфокусированного электромагнитного излучения (света), энергия которого, преобразуясь в рабочей зоне в теплоту, вызывает нагрев, плавление, испарение и ионизацию паров обрабатываемого материала.

Применение света для обработки стало возможным после создания оптических квантовых генераторов - лазеров. Рабочий диапазон длин волн производственных лазеров - 0,3-300 мкм, плотность потока энергии Р ~10'6 Вт/м2 не имеет равных среди других видов лучевой обработки. С помощью лазера осуществляют следующие процессы: размерную обработку, резку, закалку, наплавку, легирование, сварку.

Существуют твердотелые, газовые и полупроводниковые лазеры. Для механической обработки используют твердотелые лазеры, рабочим элементом которых является рубиновый стержень, состоящий из оксида алюминия, активированного 0,05% хрома. Они работают в импульсном режиме, генерируя импульсы когерентного монохроматического красного цвета. Применяют также газовые лазеры, которые могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах.

Работа оптических квантовых генераторов основана на принципе стимулированного генерирования светового излучения. При включении пускового устройства лазера электрическая энергия, запасенная в батарее конденсаторов, преобразуется в световую энергию импульсной лампы. Свет лампы отражателями корпуса фокусируется на рубиновый стержень, в результате чего атомы хрома приходят в возбужденное состояние. Взаимодействие фотонов с возбужденными атомами дает лавинообразные потоки фотонов в различных направлениях. Наличие у стержня торцовых зеркальных поверхностей приводит к тому, что при многократном отражении усиливаются свободные колебания в направлении его оси вследствие стимулирования возбужденными атомами. Спустя 0,5 мс более половины атомов хрома приходят в возбужденное состояние, и система становится неустойчивой. Вся запасенная в стержне энергия резко одновременно высвобождается, и кристалл испускает яркий красный свет. Лучи света имеют высокую направленность, расходимость обычно не превышает 0,1°. Системой оптических линз луч фокусируется на поверхности обрабатываемой заготовки.

Энергия светового импульса лазера обычно невелика и составляет 20-100 Дж, но она выделяется в миллионные доли секунды и сосредотачивается в луче диаметром около 0,01 мм. В фокусе диаметр светового луча составляет всего несколько микрометров, что обеспечивает температуру около 6000-8000°С. В результате поверхностный слой материала заготовки, находящийся в фокусе, мгновенно расплавляется и испаряется. Основными характеристиками лазерного излучения являются мощность (Вт), длина волны (0,4-10,6 мкм), длительность (мс) и форма импульсов, расходимость пучка.

Рис. 12 Типовая структурная схема лазерной установки с твердотельным лазером: 1 - зарядное устройство: 2 - емкостный накопитель; 3 - система управления; 4 - блок поджига; 5 - лазерная головка; 6 - система охлаждения; 7 - система стабилизации энергии излучения; 8 - датчик энергии излучения; 9 - оптическая система; 10 - сфокусированный луч лазера; 11 - обрабатываемая заготовка; 12 - координатный стол; 13 - система программного управления.

Метод позволяет осуществлять: прецизионную резку тонколистовых металлов с точностью не хуже 20 мкм и неметаллических материалов; изготовление прокладок, разжимных колец, клапанных пластин, плоских пружин из самых разнообразных материалов; нанесение произвольных растровых или векторных изображений на металлические и неметаллические заготовки; разметку поверхности изделий перед обработкой.

Так же можно перфорировать практически любые материалы; упрочнять поверхности и режущие кромки инструмента и готовых деталей, в том числе и с помощью микролегирования, обрабатывать фрезы, шестерни, валы, поверхности скольжения, режущие кромки инструментов, выполненных из инструментальных сталей и сплавов.

Электронно-лучевая обработка основана на превращении кинетической энергии пучка электронов в тепловую. Тепловая энергия выделяется при столкновении быстродвижущихся электронов с обрабатываемым материалом. Плотность тепловой энергии при этом составляет до 106…107 Вт/см?, а диаметры электронных пучков 0,5…500 мкм. Высокая плотность энергии сфокусированного электронного луча позволяет осуществлять размерную обработку детали вследствие расплавления и испарения материала с узколокального участка. В оборудование для электронно-лучевой обработки входят обычно электронная пушка, вакуумная камера с вакуумной системой и источник питания с аппаратурой управления процессом. В электронной пушке производится генерирование электронов, формирование их в пучки и разгон до высоких скоростей. При размерной обработке заготовок установка работает в импульсном режиме, что обеспечивает локальный нагрев заготовки. В зоне обработки температура достигает 6000?С, а на расстоянии 1 мкм от кромки луча она не превышает 300?С. Продолжительность импульсов и интервалы между ними подбирают такими, чтобы за один цикл успел нагреться и испариться металл только под лучом, а теплота не успела распространиться по объему заготовки. Длительность импульсов 10-4…10-6с, а частота - 50…6000 Гц. Технологические характеристики электронно-лучевой обработки определяются во многом возможностями оборудования, энергетическими параметрами электронного пучка и свойствами обрабатываемого материала.

Скорость съема материала электронным лучом на черновых режимах достигает 20…30 мм?/мин, а на чистовых - 1…2 мм?/мин; точность обработки находится в пределах 5…20 мкм. Этим методом можно получить отверстия диаметром 1…10 мкм, прорезать пазы, резать металл, изготавливать тонкие сетки из фольги, обрабатывать подшипниковые камни часов, сопла для прядения, осуществлять сварку, наплавку, термическую обработку металлов и сплавов и др. К основным преимуществам электронно-лучевой обработке следует отнести:

· возможность широкого регулирования режимов и тонкого управления тепловыми процессами;

· пригодность для обработки металлических и неметаллических материалов;

· высокий коэффициент полезного действия (до 98%);

· возможность автоматизации процесса.

Кроме того, возможность сканирования электронного луча позволяет использовать этот вид обработки для изготовления фасонных щелей и пазов в труднообрабатываемых материалах (рубин, керамика, кварц, тантал, цирконий, вольфрам и др).

Рис. 13 Принципиальная схема устройства для электронно-лучевой обработки материалов: 1 - заготовка; 2 - плавление материала; 3 - электронный пучок; 1 - анод; 5 - катод; 6 - эммитер; 7 - вакуумная камера; 8 - электронная пушка; 9 - магнитная линза; 10 - отклоняющие магнитные катушки; 11 - пары и капли вещества; 12 - нагретый материал.

Наиболее перспективно применение электронно-лучевой обработки в области технологии радио- и микроэлектроники. Основными недостатками электронно-лучевой технологии являются: необходимость защиты от рентгеновского излучения, относительно высокая стоимость и сложность оборудования и необходимость глубокого вакуума.

Размещено на Allbest.ru