Режущий инструмент: Лабораторный практикум. Ч.2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение «Оренбургский государственный университет»

Кафедра металлообрабатывающих станков и комплексов

И.П. НИКИТИНА

РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ЧАСТЬ 2

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом Государственного образовательного учреждения «Оренбургский государственный университет»

Оренбург 2002

ББК 34.63 Н 62 УДК 621.919.2(07)

1 Лабораторная работа №7. Геометрические параметры и конструкции фрез Цель работы: Цель работы заключается в изучении геометрии и конструкции фрез, освоении методики их заточки и измерении геометрических параметров. Порядок выполнения работы: Необходимо предварительно ознакомиться с основными элементами и геометрическими параметрами фрез; изучить приборы, которые используются при измерении фрез; измерить геометрические и конструктивные элементы фрезы; ознакомиться с типовыми конструкциями фрез; изучить и произвести заточку фрезы; обработать экспериментальные данные и результаты вписать в протокол (форма № 7). Типы фрез: Фрезы применяются на фрезерных станках общего и специального назначения при выполнении следующих работ: обработке плоскостей; прорезке пазов; разрезке металла на части; обработке фасонных поверхностей. По конструкции режущих зубьев фрезы делятся на две группы: с острозаточенными зубьями и с затылованными зубьями. Особенностью фрез с остроконечной формой зубьев является то, что задняя поверхность у них имеет форму плоскости; заточка производится по задней поверхности. Фрезы с затылованной формой зубьев затачивают по передней поверхности. После переточек затылованные фрезы сохраняют постоянный фасонный профиль режущих кромок.Для фрез простейшего типа, которые обрабатывают плоские поверхности, выбирают острозаточенную форму зубьев, а для фасонных—затылованную форму зубьев. К группе фрез с острозаточенной формой зубьев относят цилиндрические, торцовые, угловые, дисковые, концевые, а также фасонные фрезы. В группу фрез с затылованной формой зубьев включают выпуклые и вогнутые фасонные фрезы, дисковые модульные, червячные модульные и шлицевые, резьбовые фрезы. Типы фрез: - цилиндрическая фреза (рисунок 1), предназначена для обработки плоскостей. Схема работы цилиндрической фрезы на фрезерном станке общего назначения показана на рисунке 2. Фреза 1, насажанная на оправку и удерживаемая на ней при помощи шпонки, вращается вокруг своей оси, а обрабатываемая деталь 2 перемещается поступательно. В процессе резания фреза снимает за один проход слой металла толщиной t (мм), называемый глубиной резания. Цилиндрическая фреза представляет собой 2

цилиндрическое тело с винтовыми канавками для схода стружки, прорезанными на образующей поверхности, и зубьями, имеющими режущие кромки (рисунок 1). Винтовая форма режущих зубьев цилиндрической фрезы

L1

d

D

d

1

L1

N N

N-N f

L

обеспечивает им плавность в работе, уменьшает удары и вибрации. Наклон зуба определяется углом ω между осью фрезы и проекцией, касательной к винтовой линии. Рисунок 1 – Цилиндрическая фреза Рисунок 2 - Схема работы цилиндрической фрезы торцовые фрезы, предназначена для обработки плоскости. Цельная торцовая фреза изображена на рисунке 3. У рассматриваемой фрезы N- N

γ

δ

β

α M -M

β1

ϕ ω

ϕ1

M N

N

γ1

α1

M

Рисунок 3 – Торцовая цельная фреза 3

режущие кромки 1 являются главными режущими кромками, а кромки 2 — вспомогательными. Сборная твердосплавная торцовая фреза изображена на рисунке 4. Схема работы торцовой фрезы на фрезерном станке общего назначения показана на рисунке 4.

γ

Б

δ

β

N No

λ

No -No

γ

α

Б A

N-N

N1

ϕ 1

N1

ϕ α N ϕo

o

A

α

No

o

β1

N- N

1

1

γ

1

1

Рисунок 4 - Сборная твердосплавная торцовая фреза - концевые фрезы, предназначена для обработки пазов и уступов. У концевых фрез (рисунок 5) главные режущие кромки расположены на цилиндрической поверхности, вспомогательные - на торцовой. Стружку снимают зубья, расположенные на цилиндрической части фрезы, торцовые же зубья зачищают обработанную поверхность

А Б

А

Б А-А

Рисунок 5 – Концевая фреза 4

Б-Б

- дисковые фрезы, предназначены для обработки пазов и уступов. Дисковые фрезы разделяют на односторонние (рисунок 6 а), двухсторонние (рисунок 6 б), трехсторонние (рисунок 6 в) и двухсторонние разнонаправленные (рисунок 6 г).

Б Б

γ γ α Б

Б

α

ϕ ϕ

α Б Б

γ

α

ω

А

γ А

ϕ ϕ

Рисунок 6 - Дисковые фрезы - фасонные фрезы, предназначены для обработки фасонных поверхностей. Рисунок 7 - Фасонные фрезы

5

Фасонные фрезы с затылованными зубьями изображены на рисунке 7 а и б: первая - с выпуклым профилем, вторая – с вогнутым профилем. - угловые фрезы, предназначены для обработки угловых пазов и наклонных плоскостей. Угловые фрезы разделяют на одноугловые (рисунок 8 а) и двухугловые (рисунок 8 б). ω

α N

N

C

N C

N

ω

γ

ω

NC N

α NC

C

N

γ

C

Рисунок 8 - Угловые фрезы Геометрические параметры, конструктивные элементы фрез и их измерение: Для измерения геометрических и конструктивных элементов фрезы используют следующий измерительный инструмент: измерительную линейку, универсальный угломер, маятниковый угломер, угломер Бабчиницера, штангенциркуль. Диаметр D (мм) фрезы измеряют штангенциркулем. Ширину В насадных фрез и длины L, L1, L2, L3 концевой фрезы (мм) измерительной линейкой. Геометрические параметры цилиндрической фрезы показаны на рисунке 1, торцовой фрезы - на рисунке 3, концевой фрезы - на рисунке 5, угловой фрезы – на рисунке 8, дисковой фрезы - на рисунке 6. Способы измерения геометрических параметров одинаковы для всех типов фрез, за исключением сборной твердосплавной фрезы (рисунок 4), у которой ножи по конструкции и геометрии напоминают резцы.

6

Главные передний γ и задний α углы измеряются в главной секущей плоскости, т.е. в плоскости NN, перпендикулярной к главной режущей кромке в рассматриваемой точке. На рисунке 9 а показано измерение главного заднего угла α с помощью угломера Бабчиницера. Установлен следующий порядок измерения: 1) угломер накладывают на лезвия двух соседних зубьев 1 и 2 так, чтобы режущее лезвие измеряемого зуба 1 упиралось в вершину угла, составленного измерительной плоскостью планки 6 и планки 3, торцовая часть угломера была перпендикулярна к оси фрезы, а планка 7 базировалась на зубе 2; 2) поворачивают сектор 4 угломера до совмещения измерительной плоскости планки 3 с задней поверхностью зуба фрезы; 3) отсчитывают по градусной шкале сектора 4 значение главного заднего угла; оно соответствует дуге между штрихом 0 ° на градусной шкале 4 и одним из штрихов на шкале 5, соответствующим числу зубьев фрезы z. 4) Например, для зубьев фрезы z = 18 главный задний угол α = 26°.

а б Рисунок 9 - Измерение главного заднего угла α При измерении главного переднего угла γ (рисунок 9 б) соблюдают такую последовательность: 1) на лезвия двух соседних зубьев накладывают угломер так, чтобы режущее лезвие измеряемого зуба упиралось в вершину угла, составленного измерительной плоскостью планки 1 и планки 2, торцовая часть угломера была перпендикулярна к оси фрезы, а планка 5 базировалась на последующем зубе;

7

2) поворачивают сектор 4 угломера до совмещения измерительной плоскости планки 1 с передней поверхностью зуба фрезы; 3) отсчитывают по градусной шкале сектора 4 значение переднего угла; оно соответствует дуге между штрихом 0 ° на градусной шкале 4 и одним из штрихов на шкале 3, соответствующим числу зубьев фрезы (шкала 4 - шкала числа зубьев измеряемых фрез). 4) Например, для зубьев фрезы z = 18 главный передний угол γ = 10°. Вспомогательные передний γ 1 и задний α 1 углы рассматриваются в торцовой плоскости, а, именно, в секущей плоскости, перпендикулярной к вспомогательной режущей кромке в рассматриваемой точке. Измерение вспомогательного заднего угла α 1 осуществляют с помощью маятникового угломера. Вспомогательный передний γ 1 угол измеряется аналогично углу подъема винтовых зубьев ω и, следовательно, равен ему. Угол подъема винтовых зубьев ω (град.) находят непосредственным измерением его по следу винтовой линии фрезы на плоскость. Винтовую линию фрезы развертывают методом накатки через копировальную бумагу. Угол наклона главной режущей кромки λ (град.) измеряется аналогично углу подъема винтовых зубьев ω и, следовательно, равен ему. Шаг винтовой линии Н (мм) является важным элементом фрезы, определяемый по формуле: Н= π Dctg ω

(1)

где D - диаметр фрезы, мм; ω - угол подъема винтовых зубьев, град. Угол резания фрезы в главной секущей плоскости определяют по формуле: δ =90 ° - γ (2) Главный угол заострения в главной секущей плоскости определяют по формуле: β =90-( α + γ ) (3) Вспомогательный угол заострения в секущей перпендикулярной к вспомогательной режущей кромке: - измеряют с помощью универсального угломера; - определяют по формуле:

β1 =90-( γ 1 + α 1 )

8

плоскости,

(4)

Форма № 7 - Протокол лабораторной работы №7 Номер опыта Тип фрезы Материал фрезы Твердость фрезы Диаметр D фрезы, мм Число зубьев z фрезы Длина рабочей части L1, мм Длина шейки L2, мм Длина хвостовой части L3, мм Общая длина фрезы L, мм Ширина B фрезы, мм Угол наклона винтовой линии ω , град. Шаг винтовой линий Н, мм Главный задний угол α , град. Главный передний угол γ , град. Главный угол заострения β , град. Угол резания δ , град. Вспомогательный задний угол α 1 , град. Вспомогательный передний угол γ 1 , град. Вспомогательный угол заострения β1 , град. Угол наклона главной режущей кромки λ ,град. Главный угол в плане ϕ, град. Вспомогательный угол в плане ϕ1, град.

9

2 Лабораторная работа №8. Исследование конструкций метчиков Цель работы: Заключается в изучении геометрии и конструкций метчиков, измерении геометрических параметров и освоении методики их заточки. Порядок выполнения работы: Ознакомиться с основными понятиями об элементах метчика; изучить приборы, которые используют при измерении метчика; измерить геометрические и конструктивные элементы метчика; ознакомиться с типовыми конструкциями метчиков; изучить заточной станок и произвести заточку метчика; обработать экспериментальные данные и результаты вписать в протокол (форма № 8). Конструктивные элементы и геометрические параметры метчиков: Метчики (рисунок 10) применяют для нарезания внутренней резьбы вручную или на станках. Рабочая часть L метчика состоит из заборной L1 и калибрующей L2 частей. Заборная часть L1 по длине содержит от 1,5 до 5 ниток резьбы метчика; она является режущей частью. Калибрующая часть L2 направляет метчик в отверстии и зачищает резьбу, образованную режущей частью метчика. Хвостовик L3 метчика заканчивается квадратом L4. Угол конуса заборной части 2 ϕ . Для уменьшения трения, а также устранения заклинивания метчика в отверстии калибрующую часть снабжают углом обратного конуса ϕ 1. Расстояние между одноименными точками двух соседних ниток резьбы называют шагом резьбы t (мм).

L1

L2 ϕ1

L3

ϕ

L

t

L4

Рисунок 10 – Метчик ручной На рисунке 11 показаны основные геометрические параметры метчика.

10

Передний угол при вершине γ измеряют в плоскости, перпендикулярной к оси метчика. Величина переднего угла зависит от назначения метчика и свойств обрабатываемого материала.

Рисунок 11 - Геометрические параметры метчика. Задний угол при вершине α образуется путем затылования только по наружному диаметру. Метчики для особо ответственных резьб шлифуют и затыловывают, т. е. получают задний угол по всему профилю режущей и калибрующей частей. Задний угол измеряют в плоскости, перпендикулярной к оси метчика, в зависимости от назначения и свойств обрабатываемого материала. Величину затылования K, необходимую для образования заднего угла при вершине α , определяют по формуле: K=[( π d)/z]tg α

(5)

где d – наружный диаметр метчика, мм; z - число зубьев метчика. Профиль канавок играет существенную роль в нормальной работе метчика, от него зависит размещение срезанной стружки, прочность метчика и образование необходимого переднего угла. Основными элементами канавки являются глубина канавки Нк и угол канавки υ . Угол подъема винтовых канавок ω (рисунок 12) у метчика является одновременно углом продольного наклона режущих кромок. При левой винтовой канавке (рисунок 12 а) стружка выходит вперед, что важно при нарезании сквозных отверстий; при правой винтовой канавке (рисунок 12 б) стружка отводится назад, что необходимо при нарезании глухих резьб. На рисунке 10 показан метчик с ω =0 ο .

11

а б Рисунок12 - Угол подъема винтовых канавок ω Угол наклона режущей кромки к оси λ : для метчиков ω ≠ 0 ο - λ = ω ; для метчиков ω =0 ο - λ = 0ο (стружка остается в канавке) или λ < 0 ο (стружка направляется вперед).

Рисунок 13 - Угол наклона режущей кромки к оси λ Измерение метчика: Для измерения геометрических и конструктивных элементов метчика используют следующий измерительный инструмент: измерительную линейку, универсальный угломер, угломер Бабчиницера, штангенциркуль, специальную установку. При измерении длины рабочей части L, заборной части L1, направляющей части L2 и хвостовика L3 пользуются штангенциркулем или измерительной линейкой. Наружный диаметр d измеряют микрометром. Шаг резьбы t - резьбомером или штангенциркулем. Угол заборной части 2 ϕ измеряют универсальным угломером. Угол подъема стружечных канавок ω методом накатки, так же как и у фрез. Глубину канавки Нк (мм) измеряют штангенциркулем. Угол канавки υ (град.) измеряют универсальным угломером. Передний угол γ измеряют угломером Бабчиницера, так же как и у фрез. Для определения заднего угла α у метчиков используют установку, состоящую из плиты 5, центров 4 и делительной головки 1 (рисунок 14). Метчик 3 закрепляют в центрах 4. Делительная головка 1 дает возможность определить угол поворота метчика ψ , соответствующий дуге a и падению затылка b0. Величину b0 определяют с помощью индикатора 2, а дугу окружности а вычисляют по формуле: а = [( π d)/360] ψ где d - наружный диаметр метчика, мм; ψ - угол поворота метчика, отсчитываемый на делительной головке, град. 12

(6)

Из рассмотрения выпрямленного треугольника ∠ mhp имеем: tg α =b0/a

(7)

следовательно, величина заднего угла при вершине α определяется по формуле:

α = arctg[(b 0 360) /( πdψ )]

(8)

Рисунок 14 - Определение заднего угла α Угол резания метчика определяют по формуле:

δ =90 ° - γ

(9)

Угол заострения определяют по формуле:

β =90-( α + γ )

(10)

Угол наклона режущей кромки λ измеряют универсальным угломером. Угол обратной конусности ϕ1 определяют по формуле:

ϕ 1 = arctg[(d − d' ) /( 2 × L' )]

(11)

где d и d`- наружные диаметры метчика, замеренные на расстоянии L` друг от друга, мм Типы метчиков: 13

- машинно-ручной метчик для нарезания резьбы диаметром более 5,5 мм показан на рисунке 15; - ручной метчик с винтовой канавкой (рисунок 16). Угол подъема винтовой канавки делают от 30 до 45°; - калибровочный метчик применяют для окончательной обработки или зачистки крупных резьб; их изготовляют как хвостовыми (рисунок 17 а), так и насадными (рисунок 17 б); - гаечный метчик изготовляют с прямым (рисунок 18 а) и изогнутым - (рисунок 18 б) хвостовиками; - машинный метчик с утолщенным хвостовиком показан на рисунке 19; - плашечный метчик для предварительного нарезания резьбы в плашках показан на рисунке 20; - маточный метчик для окончательной обработки резьбы в плашках показан на рисунке 21.

Рисунок 15 - Машинно-ручной метчик

Рисунок 16 - Ручной метчик

а б Рисунок 17 - Калибровочный метчик

а

б 14

Рисунок 18 - Гаечный метчик

Рисунок 19 - Машинный метчик

Рисунок 20 - Плашечный метчик

Рисунок 21 - Маточный метчик

Форма № 8 - Протокол лабораторной работы №8 Номер опыта Наименование инструмента Материал метчика Твердость Наружный диаметр d, мм Длина рабочей части L,мм Длина режущей части L1, мм Длина калибрующей части L2, мм Длина хвостовой части L3, мм Шаг резьбы t, мм Число зубьев z

15

Передний угол при вершине γ , град. Задний угол при вершине α , град. Угол заострения β , град. Угол резания δ , град. Угол заборной части 2 ϕ , град. Угол наклона канавок ω , град. Угол наклона главной режущей кромки λ , град. Угол обратного конуса ϕ1 , град. Глубина канавки Нк , мм Угол канавки υ , град.

3 Лабораторная работа №9. Геометрические параметры и конструкция червячных модульных фрез Цель работы: Заключается в изучении геометрии и конструкции червячных модульных фрез, и измерении геометрических параметров. Порядок выполнения работы: Для выполнения работы необходимо: предварительно ознакомиться с основными элементами и геометрическими параметрами червячных модульных фрез; изучить приборы, которые используются при измерении червячных модульных фрез; измерить геометрические и конструктивные элементы червячной модульной фрезы; ознакомиться с типовыми конструкциями червячных модульных фрез; обработать экспериментальные данные и результаты вписать в протокол (форма № 9). Конструктивные элементы и геометрические параметры червячных модульных фрез: Червячная модульная фреза предназначается для нарезания на специальных зубофрезерных станках цилиндрических зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями, червячных колес и конических колес с криволинейными зубьями.

16

Схема обработки зубчатого колеса с прямыми зубьями червячной фрезой показана на рисунке 22. Червячную фрезу 1 закрепляют на оправке; ось ее должна быть установлена под углом ϕ по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси обрабатываемой детали 2. Фреза имеет вращательное движение вокруг своей оси и поступательное вдоль оси детали. Деталь, закрепленная на столе станка, имеет только вращательное движение вокруг своей оси, строго согласованное с вращением червячной фрезы.

Рисунок 22 - Схема обработки зубчатого колеса Червячная модульная фреза представляет собой червяк, у которого прорезаны под некоторым углом к оси ω канавки для схода стружки и для образования режущих кромок (рисунок 23). Она характеризуется следующими параметрами:

Рисунок 23 - Червячная модульная фреза - модулем m; 17

углом зацепления α 0 ; наружным диаметром De; внутренним диаметром Di; делительным диаметром Dt; высотой головки h1; высотой ножки h2; - высотой зуба h; - углом подъема винтовой канавки ω ; - шагом в нормальном сечении tn; - толщиной зуба в нормальном сечении Sn (рисунок 24)

-

Рисунок 24 - Определение толщины зуба в нормальном сечении Червячная модульная фреза принадлежит к группе фрез с затылованным зубом, т.е. у нее режущий зуб по задней поверхности очерчен по архимедовой спирали (рисунок 25 а), обеспечивающей постоянство профиля режущих кромок после переточки.

Рисунок 25 - Геометрические параметры червячной модульной фрезы 18

Зуб червячной фрезы имеет три режущих кромки — одну при вершине аа и две боковые аb (рисунок 25 в). Задний угол α , для режущей кромки при вершине аа, определяется как угол между касательной линией к окружности фрезы и касательной к задней поверхности (рисунок 25 а). Передний угол γ определяется как угол между передней поверхностью и радиальным направлением, проходящим через вершину зуба. Для чистовых фрез обычно угол γ =0°. Задний угол α б , для боковых режущих кромок аb, определяется из развертки на плоскость делительного цилиндра диаметра Dt (рисунок 25 б). Значение заднего бокового угла определяется по формуле:

tgα б = tgα × tgα o

(12)

где α - задний угол режущей кромки при вершине, град;

α o - угол зацепления, град ( α o =20 ° ). У затылованного зуба фрезы различают также величину затылования К, которую определяют из выпрямленного треугольника аmn (рисунок 25 г): K = [( π D e ) / z )] tg α

(13)

где De - наружный диаметр фрезы, мм; z - число зубьев фрезы; α - задний угол режущей кромки при вершине, град.

Измерение червячной модульной фрезы: При измерении геометрических и конструктивных параметров червячной модульной фрезы придерживаются следующего порядка: Модуль фрезы m, угол зацепления α o , а также материал, из которого изготовлена фреза, обозначены на торце фрезы. Наружный диаметр фрезы De измеряют штангенциркулем. Высота головки h1 - расстояние от окружности выступов до начальной окружности; высота ножки h2 - расстояние от начальной окружности до окружности впадин. Высоту головки h1 зуба принимают равной высоте ножки h2 нарезаемого зуба и определяют по формуле: h1 = h2 = 1,25m

(14)

Высота зуба h - это расстояние от окружности выступов до окружности впадин и равна сумме высот h1 головки и h2 ножки: 19

h = h1 + h2 = 2.5m

(15)

Шаг tn в нормальном сечении определяют по формуле:

tn = π m

(16)

где m - модуль зацепления. Толщину зуба Sn в нормальном сечении измеряют специальным зубомером (рисунок 24). Для этого вертикальный упор 1 зубомера устанавливают на высоте головки зуба, равной 1,25m. Боковые ножки 2 зубомера замеряют толщину зуба Sn. Ширину фрезы H измеряют измерительной линейкой. Задний угол α режущей кромки при вершине определяют с помощью индикатора, для чего используют установку, состоящую из плиты, стойки и делительной головки (рисунок 26). Фрезу 3 закрепляют на оправке 4. Делительная головка 1 дает возможность определить угол поворота фрезы ψ , соответствующий дуге a и падению затылка bo. Величину bo определяют с помощью индикатора 2, а дугу окружности a вычисляют по формуле:

а = [( π De)/360] ψ

(17)

где De - наружный диаметр фрезы, мм; ψ - угол поворота фрезы, отсчитываемый на делительной головке, град.

Рисунок 26 – Определение заднего угла α 20

Из рассмотрения выпрямленного треугольника ∠ mhp имеем:

tg α = b0/a

(18)

следовательно величина заднего угла при вершине α определяется по формуле:

α = arctg[(b 0 360) /( πD e ψ )]

(19)

Задние углы боковых режущих кромок α б подсчитывают по формуле (12). Угол резания фрезы определяют по формуле:

δ =90 ° - γ

(20)

Угол заострения определяют по формуле:

β = 90 - ( α + γ )

(21)

Ho (рисунок 27) измеряют Глубину стружечной канавки штангенциркулем. Радиус закругления стружечной канавки г (рисунок 27) определяют по формуле: r = Ho - (K + h)

(22)

где K - величина затылования, которую находят по формуле 13; h - высота зуба, мм; Ho - глубина стружечной канавки, мм.

21

Рисунок 27 - Конструктивные параметры зуба червячной модульной фрезы

Внутренний диаметр фрезы Di определяют по формуле:

Di = De - 2h

(23)

Делительный диаметр фрезы Dt определяют по формуле:

Dt = De - 2h1 = Di + 2h2

22

(24)

Форма № 9 - Протокол лабораторной работы №9 Номер опыта Наименование инструмента Материал Твердость HRC Диаметр наружный De, мм Делительный диаметр Dt, мм Внутренний диаметр Di,, мм Ширина H, мм Число зубьев z Шаг tn, мм Высота зуба h, мм Высота головки h1, мм Высота ножки h2, мм Толщина зуба Sn , мм Глубина стружечной канавки Ho, мм Радиус закругления стружечной канавки г, мм Величина затылования К, мм Передний угол при вершине γ , град. Задний угол при вершине α , град. Угол заострения β , град. Угол резания δ , град. Задний угол боковых режущих кромок α б , мм Угол подъема винтовой канавки ω , град.

23

4 Лабораторная работа №10. Геометрические параметры и конструкции зуборезных долбяков Цель работы: Заключается в изучении геометрии и конструкции зуборезных долбяков, и измерении геометрических параметров. Порядок выполнения работы: Для выполнения работы необходимо: предварительно ознакомиться с основными элементами и геометрическими параметрами зуборезных долбяков; изучить приборы, которые используются при измерении зуборезных долбяков; измерить геометрические и конструктивные элементы зуборезного долбяка; ознакомиться с типовыми конструкциями зуборезных долбяков; обработать экспериментальные данные и результаты вписать в протокол (форма № 10). Конструктивные элементы и геометрические параметры зуборезных долбяков: Зуборезные долбяки применяют для нарезания прямозубых, косозубых и шевронных колес на специальных зубодолбежных станках. По методу крепления зуборезных долбяков на станке различают: дисковые (рисунок 28 а), чашечные (рисунок 28 б), втулочные (рисунок 28 в) и хвостовые (рисунок 28 г) долбяки.

а

б

в

г

Рисунок 28 – Зуборезные долбяки Схема работы прямозубого долбяка при нарезании прямозубого колеса показанана рисунке 29. Деталь 1 закрепляют на столе станка и она получает вращательное движение, а долбяк 2 имеет, кроме вращательного, также возвратно-поступательное движение. При движении долбяка вниз 24

совершается рабочий ход, при движении вверх — холостой ход. Рисунок 29 - Схема работы прямозубого долбяка Долбяк представляет собой зубчатое колесо конической формы (рисунок 30). Такую форму придают ему для того, чтобы обеспечить режущим кромкам положительные задние углы. Зуб долбяка имеет три режущие кромки: одну при вершине 1 и две боковые 2, очерченные по эвольвенте.

25

β

αб

γб

N

α

δ

N-N

γ

N d

t

h2

2 1

h1

h

2

Рисунок 30 – Конструктивные параметры долбяка У долбяка различают передние и задние углы для вершинной и боковых режущих кромок. Углы α и γ являются соответственно задним и передним углами при вершине, здесь они рассматриваются в диаметральной плоскости долбяка. Углы α б и γ б являются задним и передним углами боковой режущей кромки; они рассматриваются в плоскости NN. проходящей через точку Р на делительной окружности и являющейся касательной к основной окружности диаметром Do. - модулем m; - углом зацепления α 0 ; - наружным диаметром De; - внутренним диаметром Di; - делительным диаметром Dt; - высотой головки h1; - высотой ножки h2; - высотой зуба h; - углом наклона зуба ω ; - шагом t; - толщиной зуба по делительной окружности S (рисунок 31)

26

Измерение зуборезного долбяка: При измерении геометрических и конструктивных параметров зуборезного долбяка придерживаются следующего порядка: Модуль m и угол зацепления α o долбяка, а также материал, из которого изготовлен долбяк, обозначены на торце. Наружный диаметр De долбяка измеряют штангенциркулем. Ширину рабочей части В, длину ступицы Lст, длину шейки Lш и хвостовика Lхв - измерительной линейкой. Высоту головки h1 зуба принимают равной высоте ножки h2 нарезаемого зуба и определяют по формуле: h1 = h2 = 1,25m

(25)

Высота зуба h определяется по формуле:

h = h1 + h2 = 2.5m

(26)

Шаг t рассчитывают по делительной окружности:

t= ( πD t )/z

(27)

где z - число зубьев; Dt - делительный диаметр (см. формулу 28), мм. Делительный диаметр фрезы Dt определяют по формуле:

Dt = De - 2h1 = Di + 2h2

(28)

Внутренний диаметр фрезы Di определяют по формуле:

Di = De - 2h

(29)

Толщину зуба S измеряют по делительной окружности специальным зубомером (рисунок 31) .

27

Рисунок 31 - Измерение толщины зуба S Как видно из чертежа, зубомером можно измерять толщину зуба долбяка не по дуге делительной окружности S, а по хорде А, но тогда измерение приведет к ошибке. Для исправления этой ошибки устанавливают верхний упор зубомера 1 по вертикальной шкале на высоту:

h`1=h1k

(30)

где h1 - высота головки зуба, мм; k - поправочный коэффициент, выбираемый в зависимости от числа зубьев долбяка. Значение коэффициента k выбирают по таблице 1. Таблица 1

Передний угол γ и задний угол α для вершинной режущей кромки измеряют настольным угломером (рисунок 32 а, б) или маятниковым угломером (аналогичным образом). а Рисунок 32 -

б Измерение переднего и заднего углов при вершине

Задний угол α б для боковых режущих кромок 2 определяется по формуле:

tgα б = tgα × tgα o

28

(рисунок 30)

(31)

где α - задний угол режущей кромки при вершине, град;

α o - угол зацепления, град ( α o =20 ° ). Угол резания фрезы определяют по формуле:

δ =90 ° - γ

(32)

Угол заострения определяют по формуле:

β = 90 - ( α + γ )

(33)

Угол наклона зуба ω (у прямозубого долбяка ω =0 ο , у косозубого долбяка ω ≠ 0 ο) измеряют универсальным угломером.

Форма № 10 - Протокол лабораторной работы №10 Номер опыта Наименование инструмента Материал Твердость HRC Диаметр наружный De, мм Делительный диаметр Dt, мм Внутренний диаметр Di,, мм Ширина B, мм Длина ступицы Lст, мм Длина шейки Lш, мм Длина хвостовика Lхв, мм Число зубьев z Шаг t, мм Высота зуба h, мм 29

Высота головки h1, мм Высота ножки h2, мм Толщина зуба S, мм Передний угол при вершине γ , град. Задний угол при вершине α , град. Угол заострения β , град. Угол резания δ , град. Задний угол боковых режущих кромок α б , мм Угол наклона зуба ω , град.

5 Лабораторная работа №11. Геометрические параметры и конструкция резьбонарезных плашек Цель работы: Заключается в изучении геометрии и конструкций резьбонарезных круглых плашек, измерении геометрических параметров и освоении методики их заточки. Порядок выполнения работы: Ознакомиться с основными понятиями об элементах резьбонарезных круглых плашек; изучить приборы, которые используют при измерении резьбонарезных круглых плашек; измерить геометрические и конструктивные элементы резьбонарезных круглых плашек; изусить заточной станок и произвести заточку плашки; обработать экспериментальные данные и результаты вписать в протокол (форма № 11). Конструктивные элементы и геометрические параметры резьбонарезных круглых плашек : Круглые плашки предназначаются для нарезания наружных резьб. По типу нарезаемой резьбы плашки подразделяются на плашки: для метрической резьбы; для круглой резьбы; для конической резьбы и др.

30

Рисунок 33 – Круглая резьбонарезная плашка К основным конструктивным элементам круглых плашек относятся (рисунок 33, 34): - режущая часть l1 , мм; - калибрующая часть l2, мм; - шаг Р, мм ; - наружный диаметр d, мм; - внутренний диаметр d1, мм; - число стружечных отверстий; - диаметр стружечных отверстий dо, мм; - ширина пера В, мм; - наружный диаметр D, мм; - ширина плашки Н, мм; - ширина перемычки е, мм; - ширина просвета Н1, мм; - элементы крепления.

31

Рисунок 34 – Режущая часть плашки Режущая часть выполняет основную работу по удалению металла из впадины резьбы. Плашки имеют две режущие части с каждого ее торца длиной l1, что обеспечивает увеличение срока ее службы. Угол конуса заборной части 2 ϕ . Угол конуса ϕ и длина режущей части l1 зависят от материала заготовки. Режущую часть плашек затачивают по передней и задней поверхностям. Главный передний угол γ (рисунок 33) задают на внутреннем диаметре резьбы и назначают в зависимости от материала детали. Две формы передней поверхности показаны на рисунке 35. - криволинейная форма (рисунок 35 а) образована поверхностью просверленного стружечного отверстия и затем заточена шлифовальным кругом а

32

б

Рисунок 35 – Формы передней поверхности плашки - прямолинейная форма (рисунок 35 б) образована поверхностью просверленного стружечного отверстия и затем заточена фрезой или напильником Главный задний угол α (рисунок 33) на режущей части задают также по внутреннему диаметру. Угол α определяется величиной затылования:

K=[( π d1)/z]tg α

(34)

где d1 – внутренний диаметр плашки, мм; z - числ перьев (отверстий) плашки. Длина калибрующей части плашки lк. По калибрующей части плашки не затылуются, и вспомогательный задний угол α 1 =0 ο . Вспомогательный передний угол γ 1 соответствует главному переднему углу γ , в силу специфики заточки. Длина рабочей части определяет ширину плашки Н.

H = 2l1+l2

(35)

Наружный диаметр плашки D определяется внутренним диаметром резьбы d1, диаметром стружечных отверстий dо и в ширина перемычки е, определяющей прочность корпуса плашки (рисунок 33):

D=d1 +2dо +2e

(36)

Число перьев (стружечных отверстий) в зависимости от диаметра резьбы d = 1-80 мм принимается z =3-12. Угол наклона режущей кромки к оси λ (рисунок 36) оказывает влияние на направление схода стружки. При λ = 0ο (рисунок 36 а) стружка остается в канавке, при λ < 0 ο (рисунок 36 б) плашка направляет стружку вперед.

33

а

б

Рисунок 36 – Угол наклона режущей кромки к оси

Измерение плашки: Для измерения геометрических и конструктивных элементов плашки используют следующий измерительный инструмент: измерительную линейку, универсальный угломер, штангенциркуль. Наружный диаметр D, диаметр стружечных отверстий dо, ширина пера В, ширина перемычки е, ширина просвета Н1, ширина плашки Н – штангенциркулем или измерительной линейкой. Шаг резьбы Р - обозначен на торце плашки или измеряют резьбомером, штангенциркулем. Длина режущей части l1 - измерительной линейкой. Длина калибрующей части l2 определяется по формуле: l2 = H - 2l1

(37)

Наружный диаметр d обозначен на торце плашки. Внутренний диаметр d1 - штангенциркулем или измерительной линейкой. Угол конуса ϕ измеряют универсальным угломером. Главный передний угол γ определяется графическим путем и рассматривается между лучом ОВ1 (точка В1 лежит на внутреннем диаметре резьбы d1 плашки (см. рисунок 35) и касательной к передней поверхности, восстановленной из точки В1. Главный задний угол α плашки определяется в плоскости, перпендикулярной оси плашки, задний угол α N (см. рисунок 33) - в плоскости перпендикулярной образующей заборного конуса. Между углами α и α N существует зависимость:

α N=arctg(tg α ∗ cos ϕ )

(38)

Для расчетов обычно принимают α =6 ο Угол резания плашки определяют по формуле:

δ =90 ° - γ

(39)

Угол заострения определяют по формуле:

β = 90 - ( α + γ )

(40)

Угол наклона режущей кромки к оси λ измеряют универсальным угломером. 34

Элементы крепления плашек: Плашки закрепляются или в воротке (при ручной работе), или в патроне. Для крепления плашки на ее наружной поверхности выполняют три (рисунок5) или четыре конических углубления (рисунок1). Нижние гнезда с углом конуса 60° выполнены под установочный винт 1. Верхние гнезда с углом 90° поджимные, они смещены от оси на величину 0,5-2 мм для лучшего закрепления плашки винтами 2 и 3. У новых плашек вверху делается паз, перемычка которого разрезается после двух-трех переточек (под винт 4). Поджимные гнезда после удаления перемычки позволяют с помощью винтов 2, 3, 4 регулировать диаметр нарезаемой резьбы.

Рисунок 37 – Крепление плашки Форма №11 - Протокол лабораторной работы №11 Номер опыта Наименование инструмента Материал Твердость Наружный диаметр d, мм Внутренний диаметр d1, мм Ширина H,мм Длина режущей части l1, мм Длина калибрующей части l2, мм

35

Шаг резьбы P, мм Число стружечных отверстий Главный передний угол γ , град. Главный задний угол α , град. Угол заострения β , град. Угол резания δ , град. Угол заборной части 2 ϕ , град. Угол наклона главной режущей кромки λ , град. Диаметр стружечных отверстий dо, мм Ширина пера В, мм; Наружный диаметр D, мм; Ширина перемычки е, мм Ширина просвета Н1, мм;

6 Лабораторная работа №12. Исследование конструкций абразивных кругов Цель работы: Заключается в изучении конструкций абразивных кругов, измерении конструктивных и геометрических параметров. Порядок выполнения работы: Ознакомиться с основными характеристиками абразивных кругов, изучить приборы, которые используют при измерении абразивных кругов; измерить геометрические и конструктивные элементы абразивных кругов; произвести расшифровку маркировки абразивного круга, обработать экспериментальные данные и результаты вписать в протокол (форма № 12). Сделать вывод для каких работ предназначен абразивный круг. Абразивный круг: представляет собой пористое твердое тело, состоящее из зерен абразивного материала, сцементированных друг с другом с помощью специальных связующих веществ. Наиболее часто шлифовальные круги представляют собой тела вращения, имеющие различные размеры и 36

профили в осевом сечении (рисунок 38). Профили: ГОСТ 2424-83 регламентирует выпуск 22 профилей шлифовальных кругов диаметром 3—1000 мм, толщиной 0,5—200 мм. На рисунке1 приведены некоторые наиболее характерные типовые формы абразивных кругов. Кроме стандартных форм кругов, применяется большое количество нестандартных. Их применение объясняется специфическими потребностями отдельных видов производства. Круги плоские прямого профиля ПП: имеют наиболее широкое и разнообразное применение, они используются для круглого наружного, внутреннего бесцентрового и плоского шлифования периферией круга, а также для заточки инструментов, резьбо-, шлице-, зубошлифования. Круги плоские прямого профиля с прямой выточкой ПВ (с одной стороны) и ПВД (с двух сторон): применяют в тех случаях, когда зажимные фланцы могут помешать подводке круга к зоне шлифования, для их размещения предусматриваются выточки. Т.е. применение то же, что и у кругов ПП, а также возможность подрезки торцов, буртиков, уступов. Круги плоские прямого профиля с конической выточкой ПВК (с одной стороны) и ПВДК (с двух сторон): конические выточки у кругов служат для того, чтобы уменьшить площадь соприкосновения боковой поверхности круга с заготовкой при шлифовании буртиков и фланцев на круглошлифовальном станке, что уменьшает тепловыделение и улучшает отвод стружки. Область применения аналогична кругам ПВ и ПВД. Круги-диски Д: предназначены для различных отрезных и прорезных работ и шлифования глубоких пазов. Они имеют при довольно значительных диаметрах весьма малую толщину. Круги-кольца 1К и 2К: -1К применяют для плоского шлифования торцом круга деталей, имеющих небольшую площадь контакта с кругом. Они крепятся к планшайбе станка с помощью цементирующих веществ. -2К применяют для плоского шлифования торцом круга деталей когда желательно более прочное крепление. Крепление тонких кругов-колец ненадежно.

37

Рисунок 38 – Шлифовальные круги Круги чашечные цилиндрические ЧЦ и конические ЧК: применяют с целью более прочного крепления, закрепляемые на шпинделе с помощью зажимных фланцев. Кругами ЧЦ и ЧК пользуются для заточки инструментов. Круги формы ЧК употребляют также для плоского шлифования труднодоступных мест, например, ласточкиных хвостов направляющих станин и т. п. Круги тарельчатые 1Т; 2Т; ЗТ: применяют в случаях еще более резкого ограничения свободного пространства в зоне шлифования на кругах. Кругами Т пользуются для заточки и доводки перелдних граней зубьев фрез, заточки червячных фрез, шлифования зубьев долбяков. Круги плоские конического профиля 2П (двусторонним), ЗП (односторонним), 4П (односторонним): применяют в случаях еще более резкого ограничения свободного пространства в зоне шлифования на кругах. Кругами 2П, 3П, и 4П пользуются заточки многолезвийных инструментов, шлифования зубьев шестерен, резьбошлифования. Круги угловые плоские УП (УП1-УП14) предназначены для круглого врезного шлифования, когда оси круга и детали непараллельны, их изготавливают на керамической связке диаметрами 400 – 974 мм. Круги фасонные плоские ФП (ФП1-ФП10) предназначены для фасонного врезного шлифования деталей, их изготавливают на керамической связке диаметрами 335 – 750 мм. Круги специальные ПН, С, ПР показаны на рисунке 39. 38

ПН

С

ПР

Рисунок 39 - Круги специальные Характеристики: основными характеристиками являются: - абразивный материал; - зернистость; - связка; - твердость; - структура; - класс точности; - класс дисбаланса (неуравновешенности); - абразивная способность

абразивных

кругов

Абразивные материалы для изготовления кругов применяются в виде зерен. Они должны обладать высокой твердостью, иметь хорошую теплоустойчивость, а при своем затуплении хорошо дробиться и образовывать новые острые лезвия. Все абразивные материалы делятся на две группы: естественные и искусственные. К естественным абразивным материалам относятся корунд и наждак, состоящие из А2О3 и примесей. Широкого применения они не получили из-за низких качественных характеристик. Из искусственных абразивных материалов наиболее широкое применение получили: электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз, кубический нитрид бора. Электрокорунд представляет собой кристаллическую окись алюминия А2О3, являющуюся очищенным продуктом плавки глинозема (бокситов). Различают несколько видов электрокорунда: нормальный, белый, хромистый, хромотитанистый, титанистый, циркониевый и монокорунд. Электрокорунд н о р м а л ь н ы й получил наибольшее применение. Его выпускают следующих марок: 12А, 13А, 14А, 15А и 16А с содержанием А2О3 92—95%. Применяется электрокорунд нормальный при черновом, получистовом и чистовом шлифовании стальных заготовок. Электрокорунд б е л ы й выпускают следующих марок: 22А, 23А, 24А и 25А с содержанием А2О3 98—99 % и на 30—40% превосходит по качеству электрокорунд нормальный, так как включает меньше примесей. Он 39

применяется при шлифовании закаленных сталей, труднообрабатываемых сталей и сплавов, скоростном шлифовании, доводке инструментов из быстрорежущей стали. Электрокорунд х р о м и с т ы й получается при плавке в электропечах глинозема с добавлением хромистой руды. Зерна его имеют розовую окраску. Содержание А2О3 не менее 97% и Сг2О3 до 2%. Его выпускают следующих марок: 32А, 33А и 34А. Большое постоянство физикомеханических свойств и высокая вязкость зерен электрокорунда хромистого создают предпосылки для применения его при напряженных режимах шлифования углеродистых и конструкционных сталей в закаленном и незакаленном состояниях, а также для доводки и отделки. Электрокорунд т и т а н и с т ы й получается при плавке в электропечах глинозема с добавлением соединений титана. Выплавленный материал подвергается дроблению и рассеву. Содержание А2О3 не менее 97%, ТiO2—не менее 2%. Большое постоянство физико-механических свойств и высокая вязкость зерен электрокорунда титанистого создают предпосылки для применения его при скоростном шлифовании углеродистых и конструкционных сталей, а также для высокоточных работ и доводочных операций. Его выпускают марки: 37А. Электрокорунд ц и р к о н и е в ы й наряду с окисью алюминия содержит окись циркония. Он имеет высокую прочность и применяется, в основном, для обдирочном шлифовании стальных заготовок при высоких скоростях и подачах. Его выпускают марки: 38А. М о н о к о р у н д отличается высокой прочностью и более высокими режущими свойствами. Он содержит 97—98% А2О3. Применяется при шлифовании и заточки труднообрабатываемых сталей и сплавов. Его выпускают следующих марок: 43А, 44А и 45А. К а р б и д к р е м н и я представляет собой химическое соединение кремния с углеродом 51С. Он изготовляется путем спекания в электропечах кварцевого песка с углеродом в виде кокса и выпускается двух видов: черный (53С, 54С, 55С) и зеленый (62С, 63С, 64С). В черном карборунде содержится 95—98%, в зеленом - 98—99% SiС. Более качественным, но и дорогим является зеленый карбид кремния. Применяется он для заточки и доводки титанового и танталового твердосплавного инструмента, шлифовании заготовок и чугуна, алюминия, меди, гранита, мрамора. Черный карбид кремния хрупок и применяется для обработки материалов с низким пределом прочности (чугуна, бронзы), вязких металлов и сплавов (мягкой латуни, алюминия, меди), вольфрамовых твердых сплавов, а также для обработки таких неметаллических материалов, как кожа, стекло, мрамор. Карбид бора (КБ) обладает чрезвычайно высокой твердостью, близкой к твердости алмаза. Применяется для шлифовании, заточки и доводки твердосплавного инструмента, так как обеспечивает минимальный радиус округления режущего лезвия до 6—10 мкм (электрокорунд обеспечивает этот радиус до 15 мкм), чугунов, а также при обработке весьма твердых материалов, как, например, рубина, корунда, кварца и т.д. 40

Под зернистостью абразивных материалов понимают размеры зерен абразивных материалов. По своим размерам (по крупности) они делятся по номерам: 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16, 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М28, М20, М14,М10,М7,М5. По ГОСТ 3647-80 по величине зерна абразивные материалы делятся на следующие группы: шлифзерно - 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16; шлифпорошки - 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3; микропорошки - М63, М50, М40, М28, М20, М14; тонкие микропорошки - М10, М7, М5, М3, М2, М1. Зернистость шлифзерна и шлифпорошков определяется размером стороны ячейки контрольного сита (в сотых долях миллиметра). Шлифзерно 200 при просеивании остается на сите с сеткой, у которой номинальный размер стороны ячейки в свету равен 2000 мкм; 160 — на сите с ячейкой 1600 мкм; 5 — на сите с ячейкой 50 мкм и т. д. Зернистость микропорошков определяется размером зерен основной фракции в микрометрах, например, М40—от 40 до 28 мкм, М28 — от 28 до 20, М5 — от 5 до 3 мкм. Исходя из практики шлифования для абразивных кругов: - для чернового шлифования заготовок, отливок, поковок, штамповок применяют круги зернистостью 125 – 80; - для плоского шлифования торцом круга, заточки резцов, отрезки и правке абразивного инструмента - круги зернистостью 80 – 50; - для окончательного шлифования, заточки режущих инструментов круги зернистостью 63 – 25; - для чистового шлифования, обработки фасонных поверхностей, заточки мелких инструментов, шлифовании хрупких материалов круги зернистостью 32 – 16; - для отделочного шлифования, доводки твердых сплавов, доводки режущего инструмента, предварительного хонингования, заточки тонких лезвий - круги зернистостью 12 – 6; - для отделочного шлифования металлов, стекла, мрамора и т.п., резьбошлифовании, чистовом хонинговании - круги зернистостью 6 – М50; - для суперфиниширования, окончательного хонингования, доводки измерительных поверхностей калибров, резьбошлифовании изделий с мелким шагом - круги зернистость М40 и меньше. В зависимости от процентного содержания зерен основной фракции зернистость подразделяют на четыре индекса: В - с высоким содержанием 55-60%; П - с повышенным содержанием 45-55%; Н - с нормальным содержанием 40-45%; Д - с допустимым содержанием 37-41%. 41

Исходя из практики шлифования для абразивных кругов рекомендуются: П – для кругов класса АА, А и Б; кругов диаметром до 300 мм; Н – для кругов диаметром свыше 300 мм, кругов класса А и Б,кругов для заточных операций и кругов для обработки неметаллических материалов; Д – для кругов на органической связке, кругов класса Б.

Связка служит для скрепления отдельных абразивных зерен в одно тело. От материала связки в большой степени зависит прочность удержания зерен в шлифовальном круге. В качестве связок применяют: неорганические вещества, органические вещества, синтетические вещества и металлы. Комбинация веществ образует: металлоорганические, металлокерамические и другие виды связок. К неорганическим связкам относятся: керамическая, магнезиальная и силикатная. Керамическая связка (К) получила наиболее широкое применение. Состоит она из кремнезема и глинозема, содержание которых колеблется для различных марок связок от 74 до 86%. Кроме того, в связку входят тальк, жидкое стекло, полевой шпат, кварц и др. Она обладает большой теплостойкостью, водоупорностью, высокой химической стойкостью, обеспечивает высокую производительность и хорошо сохраняет профиль круга. Однако она чувствительна к ударам и изгибающим нагрузкам. Применяется при всех видах шлифования, за исключением прорезки узких пазов и разрезных работ, при допустимой скорости шлифования круга до Vк=35 м/сек. Марки керамических связок: К0, К1, К2, К3, К4, К5, К6, К8, К10, К43. Магнезиальная связка (МГ) представляет собой смесь каустического магнезита и раствора хлористого магния, твердеющую на воздухе,— магнезиальный цемент. Шлифовальные круги на этой связке гигроскопичны и должны храниться в сухом проветриваемом помещении. Круги имеют повышенный износ, нестойкий профиль, допускают Vк не более 20 м/сек, но зато работают с небольшим нагревом обрабатываемой поверхности. Применяется при сухом шлифовании на заточных и зачистных операциях при обработке деталей прямого профиля, не требующих выдерживания точных размеров. Силикатная связка (С) имеет основное связующее вещество растворимое стекло (силикат натрия), а также окись цинка, мел и пластичную глину. Тепловое выделение при шлифовании такими кругами минимальное, а поэтому они применяются на таких операциях, где нагрев обрабатываемых деталей недопустим. Однако прочность этой связки намного ниже, чем керамической, и круги размягчаются от охлаждающей жидкости. Применяется при плоском сухом шлифовании торцом круга, шлифовании особо чувствительных к перегреву деталей, а также в случаях, когда круг имеет большую площадь контакта со шлифуемой деталью. 42

К органическим (естественным) связкам относятся шеллаковые связки. К синтетическим связкам относятся бакелитовая, глифталиевая и вулканитовая. Все органические связки намного прочнее неорганических. Бакелитовая связка (Б), изготовляемая из искусственной фенолформальдегидной смолы, обладает высокой прочностью, твердостью и упругостью. Интенсивность тепловыделения при работе кругами на этой связке низка, однако она обладает пониженным сцеплением с зернами и способна разрушаться под действием щелочных растворов, входящих в состав СОЖ. При температуре, превышающей 250°С разрушается. Применяется при плоском шлифовании; прорезке узких пазов; обдирочных, заточных и отделочных работах; резьбошлифовании при допустимой скорости круга на этой связке 50 м/сек. Марки бакелитовых связок: Б, Б1, Б2, Б3, Б4, БУ, Б125, БП2. Глифталиевая связка (Гф) представляет собой синтетическую смолу из глицерина и фталиевого ангидрида. Применяются круги на глифталиевой связке для чистовых и отделочных операций, так как отличительной их особенностью является повышенная упругость. Вулканитовая связка (В) состоит из каучука и наполнителей (окиси магния и цинка, сажа и др.) и обладает высокой прочностью и эластичностью. При температуре, превышающей 150°С разрушается. Она позволяет изготовлять тонкие круги (до 0,5 мм толщиной) с относительно большим диаметром (до 150 мм). Круги на этой связке могут выдерживать большие удельные давления и получили широкое распространение на чистовых, полировальных и отрезных операциях и особенно в подшипниковой промышленности. Абразивные инструменты на вулканитовой связке делятся на жесткие (при введении серы до 60%), в которых связкой служит эбонит, и гибкие (при содержании серы до 15%), в которых связкой является резина. Жесткие круги (В, В1, В2, В3, В4, В5, СКН) изготовляются самого различного ассортимента: тонкие разрезные диски; круги для скоростного шлифования при Vк=80 м/сек, применяемых для отрезки и прорезки пазов; круги для шлифования и полирования фасонных поверхностей, шлицев, резьб; круги для бесцентрового шлифования. Гибкие круги бывают четырех степеней эластичности: эластичный (1ГК), среднеэластичный (2ГК), малоэластичный (ЗГК) и жесткий (4ГК). Допустимая скорость работы для этих кругов составляет до 18 м/сек. Основным их достоинством является то, что во время работы их рабочий профиль принимает форму обрабатываемой поверхности в силу того, что вулканитовая связка для них берется с низким модулем упругости и относительно большим удлинением при разрыве. Такие круги хорошо зарекомендовали себя при полировании и отделочном шлифовании. Под твердостью кругов понимается способность связки удерживать абразивные зерна от вырывания их с поверхности круга под действием внешних сил, или степень сопротивления связки вырыванию зерен круга из материала связки. По ГОСТ 18118-79* круги по твердости делятся на восемь 43

групп (таблица 2), внутри группы твердость разделяют по номерам, причем большему номеру соответствует большая твердость. Обозначение твердости идет по степени ее возрастания, поэтому круг М тверже круга ВМ. Таблица 2 Твердость абразивного инструмента

ВМ - весьма мягкие М - мягкие СМ - среднемягкие С - средние СТ - среднетвердые Т - твердые ВТ - весьма твердые ЧТ - чрезвычайно твердые

Степень твердости ВМ1, ВМ2 М1, М2, МЗ СМ1, СМ2 С1, С2 СТ1, СТ2, СТЗ Т1, Т2 ВТ1, ВТ2 ЧТ1, ЧТ2, ЧТ3 - ЧТ9

Номер Твердости 0, 1 2, 3, 4 5, 6 7, 8 9, 10, 11 12, 13 14, 15 16, 17,18 - 24

Исходя из практики шлифования, можно выбирать требуемую степень твердости шлифовальных кругов в зависимости от вида работ: ВТ—ЧТ - правка абразивных инструментов; шлифование шариков шарикоподшипников и деталей часовых механизмов; СТ2—Т2 - обдирочные операции, ведущиеся вручную (обработка крупных отливок и поковок); отрезка шлифовальными дисками, прорезка канавок; круглое наружное шлифование методом врезания при необходимости сохранить профиль круга, бесцентровое шлифование ведущими кругами, хонингование отверстий небольших диаметров; С2—СТ2 - предварительное круглое наружное и бесцентровое шлифование сталей (преимущественно незакаленных) и ковкого чугуна; С1—СТ1 - плоское шлифование сегментами и кольцевыми кругами на бакелитовой связке; С2—СТ2 - хонингование и резьбошлифование кругами на бакелитовой связке; профильное шлифование, обработка прерывистых поверхностей; СМ1—С2 - чистовое и комбинированное круглое, наружное, бесцентровое и внутреннее шлифование стали, плоское шлифование периферией круга, резьбошлифование деталей с крупным шагом; С1—С2 - заточка режущих инструментов вручную; СМ1—СМ2 - то же, но с механической или автоматической подачей; М2—СМ2 - плоское шлифование торцом круга; М2—МЗ - заточка и доводка режущего инструмента, оснащенного твердым сплавом, шлифование труднообрабатываемых специальных сплавов.

44

Предусмотрен выпуск абразивных кругов трех классов точности: АА, А и Б /8/. Круги класса АА имеют наименьшие отклонения от заданных размеров и наименьшую неуравновешенность масс (дисбаланс). Под структурой шлифовального круга понимается его внутреннее строение, т. е. процентное соотношение и взаимное расположение зерен, связки и пор в единице объема круга. Система структур выражается равенством: Vз + Vс + Vп = 100% (41) где Vз - объем абразивных зерен; Vс - объем связки; Vп - объем пор. Основой системы структур является объемное содержание абразивного зерна в инструменте Vз: Номер структуры: 0 1 18 19 20 21

2

3

4

5

6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17

Объемное содержание зерна,% 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20

С повышением номера структуры на единицу объем абразивных зерен уменьшается на 2%. Структуры №0-4 называются закрытыми или плотными (рисунок 40 а), №5-8 - средними (рисунок 40 б), № 9 -12 - открытыми (рисунок 40 в), №13-21 – высокопористые.

1 — зерна абразива; 2 — связка; 3 — поры Рисунок 40 - Структуры шлифовального круга. 45

Исходя из практики шлифования, можно выбирать структуры шлифовальных кругов для различных работ: - круги с мелкими порами (структуры № 3 и 4) - для шлифования твердых и хрупких металлов, высокой чистоты поверхности; при фасонном шлифовании; отрезка. - круги с порами среднего размера (структура № 5 и 6) - для наружного круглого шлифования, бесцентрового шлифования, плоского шлифования переферией круга, заточки инструмента. - круги с крупными порами (структуры № 7 и 8) - для шлифования мягких и вязких металлов; плоского шлифования торцом круга; внутреннего шлифования. - круги с крупными порами (открытые структуры № 9—12) - для скоростного шлифования (здесь уменьшается количество связки по сравнению с обычными кругами); заточки инструмента; резьбошлифование. - высокопористые круги (структуры № 13 –21) – круги прямого профиля больших размеров уменьшенной массы с лучшим охлаждением шлифуемых деталей, лучшим отводом стружки.

Дисбаланс шлифовального круга — следствие неодинаковой плотности материала в массе круга, неправильной формы наружной поверхности, эксцентричности расположения посадочного отверстия по отношению к наружной поверхности круга или эксцентричности установки круга на шпинделе станка и т. д. Дисбаланс является источником вибрации станка, причиной разрыва кругов, ускоренного износа подшипников шпинделя и образования волнистости на обработанной поверхности. Мерой статического дисбаланса служит вес груза, который, сосредоточиваясь в точке периферии круга, противоположной его центру тяжести, перемещает последний на ось вращения круга. За единицу статического дисбаланса принимается величина Е, устраняющая неуравновешенность, вызванную смещением центра тяжести от геометрического центра круга на 0.01 см: E = [0.0377(D2-d2)] / D

(42)

где D – наружный диаметр круга, см; d - внутренний диаметр круга, см; H – высота круга, см. ГОСТ 3060-86 устанавливает четыре класса дисбаланса (неуравновешенности масс) в зависимости от ширины круга, его зернистости и связки: 1кл., 2кл, 3кл., 4кл. Наименьший дисбаланс соответствует классу 1, наибольшая – классу 4. Чем больше дисбаланс, тем большие вибрации возникают при работе круга, при этом ухудшаются качество обработанной поверхности и точность шлифования. Чем меньше круг, тем меньший 46

допускается дисбаланс. В зависимости от класса точности кругов класс дисбаланса (неуравновешенности) должен быть: 1 – для кругов класса АА; 1 и 2 - для класса А; 2 и 3 – для класса Б.

Маркировка шлифовальных кругов необходима для удобства их эксплуатации. Все характеристики шлифовального круга наносятся на его торцовую поверхность в виде обозначений: товарного знака предприятияизготовителя, марки абразивного материала, зернистости с индексом %-ого содержания зерен основной фракции, степени твердости (или номер твердости), марки связки, номера структуры (или объемное содержание зерна в%), класса точности, формы круга, размеров круга (DxHxd), допускаемой окружной скорости, класса дисбаланса (неуравновешенности). В маркировке могут быть опущены некоторые элементы характеристики круга, которые указываются в сопроводительном документе: - на кругах диаметром от 40 мм до 250 мм маркируют: товарный знак предприятия-изготовителя, марку абразивного материала, зернистость, степень твердости, марку связки, номер структуры, класс точности, допускаемую окружную скорость, класс дисбаланса (неуравновешенности); - у кругов диаметром свыше 250 мм указывают товарный знак предприятия-изготовителя, форму круга, размеры круга (DxHxd) и номер маршрутного листа; - маркировку кругов диаметром до 40 мм наносят на упаковке. Пример: МЗШ 16А 40П С2 К 5

АА ПП 250х16х75 35м/с 2

или

МЗШ 16А 40П 8 К 52 клАА ПП 250х16х75 35м/с 2кл МЗШ 16А 40П

- Московский завод шлифизделий; - абразивный материал: электрокорунд нормальный - зернистость с повышенным содержанием зерен основной фракции ; С2 (8) - твердость; К - связка; 5 (52%) - структура; АА (клАА) - класс точности; ПП - форма круга: плоские прямого профиля; 250х16х75 - размеры круга (DxHxd) 35м/с - допускаемая окружная скорость, на которой может работать круг; 2(2кл) - класс дисбаланса (неуравновешенности);

47

Форма № 12 - Протокол лабораторной работы №12 Товарный знак предприятия-изготовителя Марка абразивного материала Зернистость с индексом %-ого содержания зерен основной фракции Степень твердости Марка связки Номер структуры Класс точности Форма круга Допускаемая окружная скорость Класс дисбаланса (неуравновешенности) Наружный диаметр круга D, мм Внутренний диаметр круга d, мм Высота круга Н, мм Высота выточки круга Н1, мм Диаметр выточки круга d1, мм Значение угла ∝, град.

Вывод (для каких работ предназначен абразивный круг)

48

Список использованных источников 1 Семенченко И.И. и др. Проектирование металлорежущих инструментов. -М.: Машгиз, 1963. - 952 с. 2 Сахаров Г.Н. и др. Металлорежущие инструменты. -М.: Машиностроение, 1989. - 328 с. 3 Родин П.Р. Металлорежущие инструменты.-М.:Высшая школа, 1979.439 с. 4 Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.:Машиностроение, 1984. – 272 с. 5 Жигалко Н.И. и др. Проектирование и производство режущих инструментов. - Минск: Высшая школа, 1975.- 400 с. 6 Четвериков С.С. Металлорежущие инструменты . М.:Машиностроение, 1945.- 625 с. 7 Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.:Машиностроение, 1984.- 272 с. 8 Справочник инструментальщика /Под ред. И.А.Ординарцева. М.:Машиностроение, 1987. – 846 с. 9 Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник /Под ред. А.Н. Резникова . -М.:Машиностроение,1977.- 391 с. 10 Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент.-М.:Машиностроение,1967. – 500 с. 11 Гулида Э.Н. Теория резания металлов, металлорежущие станки и инструменты. -Львов:Вища школа, 1976. - 469 с. 12 Резание конструкционных материалов, режущий инструмент и станки. /Под ред. П.Г. Петрухи. -М.:Машиностроение, 1974.- 616 с.

49