Резание металлов: Методические указания по выполнению учебно-исследовательских лабораторных работ

Федеральное агентство по образованию Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В. В. Куйбышева)

РЕЗАНИЕ МЕТАЛЛОВ Методические указания по выполнению учебно-исследовательских лабораторных работ для студентов специальности 151 001 «Технология машиностроения»

Владивосток 2006

Одобрено научно-методическим советом университета ББК 621 Р34 Резание металлов: метод. указания / сост. Б. В. Леонтьев. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006. – 28 с. Методические указания содержат инструкции по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Резание металлов», даны сведения по составлению отчетов; в приложениях даны инструкции по работе с инструментами и приспособлениями, используемыми на лабораторных занятиях. Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 151 001 «Технология машиностроения». Печатается с оригинал-макета, подготовленного автором

 Б. В. Леонтьев, 2006 2

 ДВГТУ, изд-во ДВГТУ, 2006

3

СОДЕРЖАНИЕ

Введение............................................................... 4 1. Лабораторная работа №1 «Расчет режимов резания».....................

5

2. Лабораторная работа №2 «Определение зависимости усилия резания от скорости посредством измерения усадки стружки».................7 3. Лабораторные работы №3, №4 на тему: «Исследование вибраций при резании металлов и методов их устранения специальными средствами» .....................................................10 — Подготовка экспериментальной установки к опытам и типовые операции при проведении экспериментов.......................10 Экспериментальная

— часть. ........................................

14

4. Лабораторная работа № 3 «Гашение низкочастотных вибраций специальными ми»........................................14

средства-

5. Лабораторная работа № 4 «Гашение высококочастотных вибраций специальными ми»....................................16

средства-

6. Приложение 1. Работа с универсальным угломером для измерения геометрических параметров цов.............................18

рез-

7. Приложение 2. .............20

Работа

со

штангенциркулем...............

8. Приложение 3. Виброгасители ударного действия конструкций Рыжкова Д. И. и Кодратьева А. С. и упругий резец-виброгаситель конструкции Леонтьева В.................................22

4

Б.

9. Приложение 4. 1.........................................

Виброграф

ВР-

25

10. Приложение 4. Протокол испытаний станка 1К62 на вибрации..........27 11. Список ры. ...................................................

5

литерату28

ВВЕДЕНИЕ Учебная дисциплина «Резание металлов» является базовой по отношению к технологическим (и в определенной степени организационно-экономическим) дисциплинам, формирующими специальность инженера-машиностроителя. Без знания основных положений этого курса невозможно изучать металлорежущие инструменты и станки, а также технологию машиностроения. Курс « Резание металлов» включает в себя комплекс вопросов по основным понятиям и теоретическим основам науки о резании металлов (кинематика и физика резания, характеристика и свойства инструментальных материалов, геометрические параметры режущей части инструментов, типы резцов, процесс стружкообразования, явления нароста и наклепа, силы и мощность резания, тепловые процессы при резании, вибрации при резании металлов и методы их устранения). Цель лабораторной работы №1 - научить студентов ( в зависимости от конкретных условий обработки) выбирать инструментальные материалы; назначать геометрические параметры для металлорежущих инструментов; рассчитывать режимы резания; рассчитывать мощность резания; подобрать модель металлорежущего станка. Цели лабораторной работы №2 – во-первых, научить студентов определять коэффициент усадки, являющийся весьма характерным параметром процесса резания металлов (усадка является показателем усилий резания, коэффициента трения на передней грани, температуры резания и др.); – во-вторых, научить студентов проводить оперативные научные эксперименты в цеховых условиях без привлечения сложной и дорогой исследовательской аппаратуры. Поскольку при резании металлов самыми неуправляемыми причинами отказов являются вибрации – как низкочастотные, так и высокочастотные (вследствие непредсказуемости возникновения и трудностей устранения), то учебно-исследовательские лабораторные работы №3 и №4 посвящены изучению этого явления. Цели лабораторных работ №3 и №4 – во-первых, научить студентов определять, имеем мы дело с вынужденными вибрациями или автоколебаниями; – во-вторых, научить студентов проводить оперативные научные эксперименты в цеховых условиях; – в-третьих, научить методам борьбы с вибрациями и продемонстрировать в действии средства для устранения вибраций системы СПИД как низкой, так и высокой частоты. Лабораторные работы №3 и №4 построены на базе научных исследовний кафедр технологии машиностроения ДВГТУ и ЛПИ.

6

Лабораторная работа №1 «Расчет режимов резания» В первой части лабораторной работы №1 бригада студентов производит технологические расчеты для одного из вариантов токарной обработки детали вращения различными типами токарных резцов. Для токарной обработки варианты обрабатываемых поверхностей показаны на рис. 1. Во второй части лабораторной работы №1 бригада студентов производит технологические расчеты для одного из вариантов фрезерной обработки плоскости, паза или углового паза различными типами фрез. Типовые варианты обработки фрезерованием показаны на рис. 2. Цели работы: 1. Освоение методики назначения характеристик режущего инструмента, выбора инструментальных материалов ( исходя из заданных условий обработки и характеристик обрабатываемого материала). 2. Проведение расчетов режимов резания (или их назначение). Порядок выполнения работы Бригада студентов получает у преподавателя задание: произвести подбор металлорежущего инструмента и расчет параметров резания для одного из вариантов обработки — в зависимости от вида обрабатываемой поверхности, способа обработки (рис. 1, рис. 2), а также от материала обрабатываемой детали. По результатам расчетов выбрать модель металлорежущего станка. При работе использовать рекомендации справочной литературы [6, 7, 8]. 1. Следует подобрать режущий инструмент (тип и вид, размеры, геометрические параметры). 2. Назначить материал режущей части (инструментальный материал). 3. Назначить период стойкости инструмента. 4. Выбрать — глубину резания, — подачу в зависимости от заданной шероховатости поверхности. 5. Выбрать (предварительно) тип и модель металлорежущего станка – токарно-винторезного [7, с. 7, 52] и фрезерного [7, с. 52]. 6. Рассчитать — скорость резания v [7, с. 265, 282]. С учетом величины заданного диаметра Di определить необходимое число оборотов n шпинделя станка:

n=

v 1000 , πD 7

согласно которому следует подобрать фактическое число оборотов (ближайшее к рассчитанному, имеющееся у станка). 7. Далее необходимо скорректировать заданную скорость резания по выбранному числу оборотов, рассчитав ее по формуле:

n=

v 1000 . πD

Рис. 1. Схема обрабатываемой детали на токарном станке

Рис. 2. Типовые варианты обработки фрезерованием: а) цилиндрической фрезой; б) схема для встречного цилиндрического фрезерования; в) схема для попутного цилиндрического фрезерования; г) торцовой фрезой; д) дисковой фрезой; е) концевой фрезой; ж) угловой фрезой

8. Рассчитать — усилие резания (составляющие усилия Py и Pz) [7, с. 271, 282] и мощность [7, с. 271, 290], необходимую для осуществления обработки (используя значения фактической скорости, которую обеспечивает станок). 9. Проверить возможность осуществления заданных условий резания по мощности станка и прочности механизма подачи. Если необходимо — изменить предварительно выбранную модель станка.

8

Лабораторная работа № 2 «Определение зависимости усилия резания от скорости посредством измерения усадки стружки» Цель работы: Освоение техники определения усадки стружки одним из трех методов. Слой металла, превращающийся в процессе резания в стружку, претерпевает пластическую деформацию. Мерой деформации снимаемого слоя является усадка и наклеп стружки. Усадка стружки. Длина стружки всегда меньше длины пути, пройденного резцом при снятии этой стружки ( рис. 3). Степень уменьшения длины стружки характериРис. 3. Усадка стружки зует коэффициент усадки ξ — отношение длины пути (l0), проходимого резцом при снятии стружки, к длине стружки (lстр) [1, 2, 5]:

ξ=

l0 l стр

.

(1)

Величина коэффициента усадки при обработке сталей колеблется чаще всего от 2 до 5 [1, 2]. Усадка стружки может быть отправным пунктом для определения усилий резания, для определения коэффициента трения на передней грани, температуры резания при определении обрабатываемости металлов. Таким образом, изучение усадки стружки исключительно важно. Усадка выражает укорачивание длины снимаемого слоя или его утолщение. Усадку стружки принято определять следующим образом: а) отношением пути, пройденного резцом ( l0) к соответствующей длине стружки (lстр) по приведенной выше формуле; б) отношением площади поперечного сечения стружки ( Fстр) к площади снимаемого слоя (F0) в виде

ξn =

Fстр F0

где ξn — поперечная усадка стружки; 9

,

в) отношением объемов (весов) одной и той же длины стружки и снимаемого слоя (весовой метод) в виде G ξn = , g lстр F0 где G — вес стружки, имеющей длину lстр; g — удельный вес обрабатываемого материала. Принимая равенство объемов стружки и снимаемого слоя, получим: ξn = ξl = ξ. Результаты определения усадки приведенными методами не дают значительного расхождения. Если резание производится при больших отношениях подачи к глубине резания и большом радиусе закругления вершины резца, то под F0 нужно подразумевать не номинальное сечение снимаемого слоя, а фактическое его сечение. При режимах резания, когда происходит образование нароста на резце, определение усадки по второму методу не будет достоверным, так как изменение нароста в каждый момент резания вызывает существенное изменение поперечного сечения стружки. В этом случае правильнее определять усадку по третьему методу, который дает усредненное значение усадки. Определение усадки при точении, фрезеровании, шлифовании и других операциях, где требуется точное определение поперечного сечения стружки или точное определение объёма стружки, является довольно трудоемкой операцией. В этом случае эффективно определение усадки с помощью мензурки (объемный метод). Порядок выполнения работы Бригада студентов получает у преподавателя задание. Для данного типа и вида режущего инструмента, вида обработки, а также материала обрабатываемой детали задается три режима резания ( как правило, глубина и подача постоянны, скорость переменна). 1. У выданного (учебным мастером) резца надлежит замерить геометрические параметры: передний угол γ, задний угол α, угол в плане ϕ, угол наклона главной режущей кромки λ, радиус при вершине резца r. (Измерения углов проводить с помощью угломера, радиус с помощью радиусомера — приложение 1). 2. У заготовки штангенциркулем ( приложение 2) измеряется обрабатываемый диаметр D1 (рис. 4), по заданной скорости резания v определяется потребное число оборотов шпинделя станка n:

10

v 1000 , πD согласно которому следует подобрать фактическое число оборотов ( ближайшее, имеющееся у станка). Далее необходимо скорректировать заданную скорость резания по выбранному числу оборотов, рассчитав ее по формуле πDn v= . 1000 3. Рассчитать по справочнику [7, с. 271] составляющие усилия резания Py и Pz и построить график в координатах: скорость резания — составляющие усилия резания. n=

Рис. 4. Схема установки для проведения опытов по определению усадки стружки

Установив на станке рассчитанные обороты, следует последовательно провести три опыта по определению усадки стружки, изменяя обороты шпинделя станка. Опыты заключаются в следующем ( рис. 4): установив число оборотов, глубину резания и подачу, обточить заготовку с продольной прорезью до получения хотя бы одной цельной сливной стружки. (Продольный паз на заготовке обусловит отсечение стружки после прохождения одного оборота заготовки — за вычетом ширины паза). Подождав, пока стружка остынет, следует измерить ее длину проволокой, записав величину lстр в мм. 5. Закончив экспериментальную часть работы, разобрать опытную установку, сдать оснастку и инструмент преподавателю или учебному мастеру, прибрать станок. 6. По определенному ранее значению D1 вычислить длину окружности заготовки, т. е. определить путь резания l0. По формуле (1) рассчитать коэффициент усадки. На построенный ранее график ( скорость резания — составляющие усилия резания) нанести значения коэффициентов усадки стружки. 5. Проанализировав результаты, сделать соответствующие выводы. 4.

11

Лабораторные работы №3, №4 «Исследование вибраций при резании металлов и методов их устранения специальными средствами» Методические указания по подготовке к проведению работ сведены в раздел " Подготовка экспериментальной установки к опытам и типовые операции при проведении экспериментов". Подготовка экспериментальной установки к опытам и типовые операции при проведении экспериментов ВНИМАНИЕ! Ввиду возможности получения вибраций значительной интенсивности закрепление заготовки и резца следует производить с особой тщательностью. Работать следует в защитных очках и при закрытом защитном щитке станка. 1. Закрепить консольную оправку с заготовкой в трехкулачковом патроне при максимально возможном вылете x (рис. 5). 2. Провести измерения размеров заготовки и вылета консоли согласно схеме рис. 6, занести данные в таблицу протокола испытаний ( приложение 5 табл. 1).

Рис. 6. Схема для расчета объема заготовки

Рис. 5. Схема установки заготовки

3. Замерить геометрические параметры резца универсальным угломером (приложение 1) и занести данные в таблицу протокола испытаний (приложение 5, табл. 1). 4. Определить величину массы заготовки в килограммах. (Массой оправки можно пренебречь). Для этого промерить диаметр Di и ширину hi каждого пояска заготовки (рис. 6) и определить объем каждого пояска по формуле Vi

=

π hi Di2 [мм3], 4

12

затем, умножив суммарный объем заготовки на удельную плотность материала ρ (ρст.45 =7,814 г/см3 = 0,00000781 кг/мм3), получить массу заготовки в кг: n

m = ∑ vi ρ [кг]. 1

5. Определить жесткость системы заготовка-шпиндель опытным и ( или) расчетным путем (по указанию преподавателя). Методика определения жесткости системы шпиндель-заготовка расчетным путем состоит — на первом этапе — в вычислении податливости (т.е. величины, обратной жесткости) по формуле x + x 1000 x 3 + wзаг. − шп. = wп.б. 0 , x0 3EI где wзаг.-шп. - податливость передней бабки у среза кулачков патрона в мкм/кг; x0 - расстояние от среза кулачков патрона до "полюса поворота" шпинделя при приложении силы резания в мм (рис. 5); x - расстояние от среза кулачков патрона до точки приложения силы резания в мм; E - модуль упругости материала заготовки в кг/мм2; I ≈ 0,05 d4 − момент инерции сечения вала в мм4. Для станка 1К62 можно принять x0 = 100 мм, wП. Б. = 2,3 мкм/кг; для стали Е = 2 ⋅104 кг/мм2. Рассчитав величину податливости w в мкм/кг, следует перевести её в жесткость по формуле j = 1000/w [кг/мм]. 6. Определить собственную частоту колебаний узла заготовка-шпиндель по формуле j ω f = = m [гц или 1/c], 2π 2π

где ω - угловая частота колебаний в рад/сек; π - число Пифагора; j - жесткость системы в н/м; m - колеблющаяся масса (масса заготовки) в кг. Перевод значения жесткости из единиц, используемых в технологии машиностроения (кг/мм), в систему СИ, производится по формуле j [н/м] = j [кг/мм] ⋅ 9,8 ⋅ 1000. 7. Установить и закрепить резец в резцедержателе токарного станка, добившись, чтобы вершина режущей пластины была расположена строго на линии центров станка, а правая грань оправки резца - плотно прижата к внутренней грани резцедержателя. При этом установить вылет резца Lр = 20...30 мм при сечении оправки H × B = 25 × 40 мм. 13

8. По указанию преподавателя установить подачу s мм/об и число оборотов шпинделя n об/мин. (Начальные значения можно взять: s = 14 мм/об и v = 100 м/мин). При заданной скорости число оборотов устанавливается ближайшим к расчетному, определяемому по формуле: v 1000 n= , πD где v - скорость резания в м/мин, D - обрабатываемый диаметр заготовки в мм. 9. Найти " вибрационную" глубину резания tвибр. Для этого, установив глубину t = 0,5 мм, проточить участок заготовки длиной 2...3 мм. Не обнаружив вибраций - повторить токарный переход при t = 1 мм, t = 1,5 мм и т. д. - до возникновения вибраций. (При появлении вибраций низкой частоты возникает глухой шум, рука на рукоятке станка ощущает дрожание, на поверхности резания появляется характерная рябь). После того, как вибрации возникли, повторите переход при глубине, превышающей tвибр на 0,5...1 мм (согласовать с преподавателем). ВНИМАНИЕ! Для того чтобы не срезать волны ( следы вибраций) на поверхности резания, выход из процесса резания следует производить так: рукоять выключения подачи подать вправо в нейтральную позицию), левой рукой резко отвести резец в поперечном направлении (в направлении y) вращением маховичка поперечной подачи против часовой стрелки. После этого можно отключить вращение шпинделя и выключить электродвигатель.

Рис. 7. Схема определения высоты волны

10. Определить на поверхности резания высоту виброволны ( двойную амплитуду колебаний), которая представляет собой размах H = 2 A — и длину волны l. Высоту волны определяют согласно схеме, показанной на рисунке 7: медленно проворачивая заготовку вручную, снимают максимальные и минимальные показания индикатора. (Высота волны равняется разности максимального и минимального показаний). Для определения величины амплитуды в направлении y ( в мкм), следует произвести пересчет: H Ay = n sin ϕ , 2 14

где Hn - высота волны, измеренная по нормали к поверхности резания (рис. 7); ϕ - угол между нормалью к поверхности резания и осью y, равный главному углу в плане резца. Длину волны измеряют штангенциркулем со всей возможной тщательностью. Для получения достоверных результатов следует снимать по несколько замеров (как при измерении H, так и l) в разных местах заготовки; за истинные значения следует принимать средние арифметические значения отдельных результатов. 11. Определить форму виброволны, т.е. выяснить какая из полуволн (врезания или отхода резца) является крутой, а какая пологой. Эскиз профиля волны привести в отчете. 12. Определить собственную частоту автоколебаний по формуле: 1000 v f= , 60 l где v - скорость резания в м/мин; l - длина волны в мм. Сравнить фактическую частоту автоколебаний с рассчитанной ранее собственной частотой колебательной системы.

15

Экспериментальная часть Лабораторная работа № 3 «Гашение низкочастотных вибраций специальными средствами» Цель работы: изучить использование специальных средств гашения вибраций (низкой частоты) и оценить их эффективность [4]. В работах используются: — специальная оправка с заготовкой; — правый проходной токарный резец (обычный); — правый проходной токарный резец с механическим креплением режущего блока; — правый проходной токарный резец с механическим креплением режущего блока с разрезом оправки (упругий); — пружинный (упругий) сборный резец конструкции Леонтьева Б.В.; — тангенциальный упругий резец; — рычажный плавающий виброгаситель конструкции Рыжкова Д. И.; — специальный резцедержатель; — штангенциркуль; — магнитная индикаторная стойка с индикаторными головками ( с ценой деления 0,01; 0,005; или 0,001 мм); — угломер для измерения геометрических параметров резца; — механический виброграф ВР-1; — молоток. 3.1. Порядок выполнения работы с рычажным плавающим регулируемым виброгасителем конструкции Рыжкова Д.И 1. Провести начальную подготовку согласно разделу: "Подготовка экспериментальной установки к опытам и типовые операции при проведении эксперимента", установив обычный проходной токарный резец. 2. Рассчитать собственную частоту колебаний системы заготовкашпиндель, а также измерить частоту колебаний системы вибрографом ВР-1. 3. Произвести поиск виброопасной зоны режима резания. 4. Обнаружив вибрации, произвести замеры амплитуды и длины волны — и определить фактическую частоту автоколебаний. 5. Установить на резцедержатель рычажный плавающий регулируемый виброгаситель конструкции Рыжкова Д.И. (приложение 3, рис. 14, 15), отрегулировать его. Цель регулировки состоит в том, чтобы угол между линией, соединяющей центр заготовки и центр опорного шарикоподшипника, и координатной осью z имел величину порядка 30° (рис. 14). 6. Провести точение при найденном ранее "вибрационном" режиме резания, произвести замеры амплитуды и длины волны, оценить эффект виброгашения. 16

3.2. Порядок выполнения работы с пружинным (упругим) сборным резцом конструкции Леонтьева Б.В. 1. Установить пружинный ( упругий) сборный резец ( приложение 3 рис.18) в штатный резцедержатель станка. Провести точение на тех же режимах, при которых возникали (интенсивные) вибрации при работе базовым резцом. Произвести замеры амплитуды и длины волны, оценить эффект виброгашения. При малом эффекте устранения вибраций настроить резец, по возможности выдерживая соотношение:

j jзаг. = рез. , mзаг. mгол. рез. где mзаг. и mгол.резц. - массы заготовки и головки резца соответственно; jзаг. и j гол.резц. - жёсткости заготовки и головки резца соответственно. Для настройки резца следует заменить пружину резца ( например, спиральную на пакет тарельчатых пружин или на стержневую пружину), а также изменить массу головки, добавляя ( или снимая) грузы. ( При необходимости следует провести испытание пружинного резца на жёсткость и определить массу головки резца). Повторить опыт с настроенным резцом. 3.3. Порядок выполнения работы с радиальным упругим резцом 1. Установить токарный проходной резец с механическим креплением режущего блока и провести точение для проверки наличия и интенсивности вибраций. Произвести замеры амплитуды и длины волны. 2. Установить такой же резец, но с П-образным разрезом оправки с тем же вылетом Lр. Провести точение на тех же режимах, при которых возникали (интенсивные) вибрации при работе базовым резцом. Произвести замеры амплитуды и длины волны, оценить эффект виброгашения. 3.4. Порядок выполнения работы с тангенциальным упругим резцом 1. Установить на станке специальный резцедержатель, сняв штатный. Закрепить в вертикальном пазу тангенциальный резец с надрезанной сзади оправкой. Провести точение на тех же режимах, при которых возникали (интенсивные) вибрации при работе базовым резцом. Произвести замеры амплитуды и длины волны, оценить эффект виброгашения. 2. Закончив работу, разобрать экспериментальную установку, сдать оснастку и инструмент преподавателю или учебному мастеру, прибрать станок. Содержание отчёта 1. Протокол испытаний (приложение 5, табл. 1). 2. Графики полученных зависимостей. 3. Выводы и заключения, предложения. 17

Лабораторная работа № 4 «Гашение высококочастотных вибраций специальными средствами» Цель работы: изучить использование специальных средств гашения вибраций (высокой частоты) и оценить их эффективность. В работах используются: — специальная оправка с заготовкой; — правый проходной токарный резец (обычный); — виброгасители Кондратьева А. С.; — виброгаситель Рыжкова Д. И.; — накладка-виброгаситель; — домкратик; — магнитная индикаторная стойка с индикаторными головками (с ценой деления 0,01; 0,005; или 0,001 мм); — угломер для измерения геометрических параметров резца; — механический виброграф ВР-1; — молоток. Порядок выполнения работы 1. Провести начальную подготовку согласно разделу “Подготовка экспериментальной установки к опытам и типовые операции при проведении эксперимента”. В отличие от опытов с низкочастотными вибрациями заготовку следует установить таким образом, чтобы ее массивная часть была расположена вплотную к кулачкам патрона. 2. Установить и закрепить резец в резцедержателе токарного станка, добившись, чтобы вершина режущей пластины была расположена строго на линии центров станка, а правая грань оправки резца — плотно прижата к внутренней грани резцедержателя. При этом установить вылет резца увеличенным Lр = 40...60 мм при сечении оправки H × B = 25 × 40 мм. (Величину вылета резца согласовать с преподавателем). 3. Произвести поиск виброопасной зоны режима резания. 4. Обнаружив вибрации, произвести замеры амплитуды и длины волны. Определить форму виброволны, т. е. выяснить, какая из полуволн (врезания или отхода резца) является крутой, а какая пологой [3, с. 209…211]. Эскиз профиля волны привести в отчете — и определить фактическую частоту автоколебаний с помощью механического вибрографа ВР-1 или по методике, изложенной в разделе “Подготовка экспериментальной установки к опытам и типовые операции при проведении экспериментов”. 5. Установить на резец виброгаситель Рыжкова Д. И. (согласно рис. 13). 6. Провести точение при найденном ранее "вибрационном" режиме резания, произвести замеры амплитуды и длины волны, оценить эффект виброгашения. 18

7. Установить на резец виброгаситель Кондратьева А.С. ( согласно рис. 16) и провести опыт по изложенной выше методике. 8. Установить под резец домкратик ( подводимую опору) таким образом, чтобы нижней частью последний упирался в суппорт. Создать натяг вращением гайки. Провести опыт по изложенной выше методике. 9. Установить сверху на резец накладку с винтом. Закрепить систему резец-накладка болтами резцедержателя. Отжать накладку, ввинчивая в нее винт. Провести опыт по изложенной выше методике. 10. Закончив работу, разобрать экспериментальную установку, сдать оснастку и инструмент преподавателю или учебному мастеру, прибрать станок. Содержание отчёта 1. Протокол испытаний (приложение 5, табл. 1). 2. Графики полученных зависимостей. 3. Выводы и заключения, предложения.

19

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 РАБОТА С УНИВЕРСАЛЬНЫМ УГЛОМЕРОМ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЦОВ

Рис. 8. Схема измерения основных углов токарного резца (на виде в плане измерительное устройство повернуто на пол-оборота); а) - измерение угла в плане; б) - измерение переднего угла; в) - измерение заднего угла. 1 - корпус угломера; 2 - измерительное устройство; 3 - стойка; 4 - "флажок" - измеритель углов; 5 - измеряемый резец; 6 - упорная планка; 7 - подвижная плита; 8 - стопор подвижной плиты

Измерения углов резца следует начинать с главного угла в плане ϕ (показанный на рис. 8а). Резец устанавливают на подвижную плиту 7 и прижимают к упорной планке 6. Измерение производят, прижимая к главной режущей кромке резца линейный срез сектора (с угловой шкалой 180°). Риска на выступе, перекрывающем угловую шкалу, показывает угол ϕ в градусах. Для измерения переднего угла γ и заднего угла α измерительное устройство 2 следует повернуть на стойке 3, таким образом, чтобы у головки резца оказался “ флажок” 4 ( и соответствующий ему сектор с угловой шкалой 90°) – рис. 8 б. Для случая, показанного на рис.8 (ϕ = 45 °), поворот следует осуществить на 135°, т. е. так, чтобы “флажок” 4 располагался в плоскости, нормальной к передней и задней граням резца. Чтобы резец оказался в позиции, удобной для измерения, его нужно переместить в горизонтальной плоскости, передвижением подвижной плиты 7.

20

На рис. 9 показана принципиальная схема настройки угломера для измерения переднего и заднего углов ( вид сверху). Из рисунка видно, что измерительное устройство повернуто, а плита 7 с резцом передвинута в противоположную сторону (по сравнению со схемой рис. 8а).

Рис. 9. Схема измерения переднего угла и заднего угла (вид в плане)

Суть самого измерения ясна из рисунков 8б и 8в – флажок 4 прижимается одной поверхностью к передней грани резца (для измерения γ) и другой – к задней грани (для измерения α), а отсчет производят по шкале сектора с угловой шкалой 90°.

21

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 РАБОТА СО ШТАНГЕНЦИРКУЛЕМ. Штангенциркули (рис. 10, 11) состоят из Т-образной (у ШЦ-II и Г- образной (у ШЦ-I) штанги (на которую нанесена основная миллиметровая шкала); по ней движется рамка с дополнительной шкалой (нониусом). Выступы у рамки и у штанги симметричны и составляют пару измерительных губок.

Рис. 10. Штангенциркуль ШЦ – I

Длинными губками штангенциркуля ШЦ-I измеряют валы, а короткими — отверстия, пазы и другие внутренние размеры. Для измерений глубин (например, пазов) у штангенциркуля ШЦ-I есть тонкая рейка, связанная с подвижной рамкой. При измерении глубины рейка выходит за пределы штанги, а показания снимаются так же, как и при измерении диаметров.

Рис. 11. Штангенциркуль ШЦ-I I

Штангенциркулем ШЦ-II измеряют как валы, так и отверстия длинными губками; (валы измеряют внутренними плоскостями, а отверстия - наружными 22

поверхностями губок). При измерении отверстия к размеру, считанному по шкалам, следует добавить размер толщины губок ( у неизношенного инструмента — это 10 мм). Более короткие острозаточенные губки обоих рассмотренных типов штангенциркулей служат для вычерчивания окружностей при разметке (поэтому инструмент и называется циркулем). У инструмента ШЦ-I короткими губками также промеряются диаметры отверстий. Нониус штангенциркуля - это устройство, представляющее собой дополнительную шкалу, установленную на подвижной рамке и служащую для отсчета показаний в десятых (сотых) долях миллиметра.

Рис. 12. Нониус с ценой деления 0,05 мм и пример отсчета по нониусу

У штангенциркуля ШЦ-I нониусная шкала выполняется так, что ее 10 делений охватывают 19 мм. Одно деление нониуса составляет 19/10=1,9 мм, т. е. оно на 0,1 мм меньше целого мм. У штангенциркуля ШЦ-II (рис. 12) 39 делений шкалы нониуса охватывают 40 мм, поэтому цена деления ШЦ-II: 0,05 мм. Пример отсчета по нониусу приведен на рисунке 12. Левый штрих нониусной шкалы показывает размер (39 + ∆) мм. Таким образом, число целых миллиметров равно 39. Добавку определяют так: ищут штрих нониусной шкалы, совпадающий со штрихом основной миллиметровой шкалы. На рисунке 12 это седьмой штрих (он помечен крестиком). Следовательно, добавка составляет 7 · 0,05 = 0,035 мм. Общий размер: 39 + 0,035 = 39,035 мм.

23

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ВИБРОГАСИТЕЛИ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ КОНСТРУКЦИЙ ТОКАРЕЙНОВАТОРОВ РЫЖКОВА Д.И. И КОДРАТЬЕВА А.С. И УПРУГИЙ РЕЗЕЦВИБРОГАСИТЕЛЬ КОНСТРУКЦИИ ЛЕОНТЬЕВА Б.В. Конструкция виброгасящего узла Рыжкова Д.И.

Рис.13. Устройство виброгасителя и схема крепления его на резце при гашении высокочастотных вибраций: 1 - элемент, в который ввёртывается виброгаситель; 2 - корпус; 3 - крышка; 4 - пружина.

Виброгаситель способен гасить вибрации как низкой, так и высокой частот. Собственно виброгасящая конструкция показана на рисунке 13. При использовании виброгасителя следует обратить внимание на следующее: крышка 3 должна быть полностью навёрнута на корпус 2 ( как показано на рисунке 13); корпус 2 должен ввёртываться в элемент конструкции 1 свободно, от руки, чтобы в резьбовом соединении был зазор. Зазор обеспечивается сжатием пружины 4.

Энергия вибрирующего элемента системы ( например, системы СПИД) поглощается виброгасителем, во-первых, соударением корпуса 2 с элементом системы 1 (при незатянутом соединении пары 1 — 2), во-вторых, соударением крышки 3 с корпусом 2. Поскольку, по крайней мере, крышка — колеблется с запаздыванием по фазе, близким к π (по отношению к колеблющемуся элементу системы) — виброгашение является эффективным. Рычажный плавающий регулируемый виброгаситель Рычажный плавающий регулируемый виброгаситель предназначен для гашения вибраций низкой частоты токарного станка. (Однако этот виброгаситель с успехом применяется и для устранения колебаний оправки горизонтально-фрезерного станка). Вид и схема установки виброгасителя на токарном станке показаны на рисунках 14 и 15. Виброгасящая конструкция плавающего виброгасителя ( рис. 14) представляет собой виброгаситель ударного действия, описанный выше. (Он может быть заменён просто грузом, однако в обоих случаях — виброгаситель или груз — должны быть ввёрнуты легко, от руки).

24

Рис. 15. Вариант установки виброгасителя при короткой заготовке большого диаметра (вид в плане): 1 - патрон; 2 - оправка с заготовкой; 3 - рычажный плавающий регулируемый виброгаситель; 4 – резцедержатель

Рис. 14. Рычажный плавающий регулируемый виброгаситель: 1 - корпус; 2 - опорный ролик (шарикоподшипник); 3 - виброгасящая часть ударного действия; 4 - ось ролика; 5 ось корпуса; 6 - державка; 7 - гайка оси ролика

Настройка рычажного плавающего виброгасителя состоит в том, чтобы, освободив резьбу оси 4, переместить последнюю таким образом (зафиксировав в дальнейшем гайкой 7), чтобы угол между осью z и линией, соединяющей ось заготовки и точку касания заготовки роликом 2, составил ( по рекомендациям Д. И. Рыжкова) 30° (рис. 14), т. е. чтобы ролик 2 располагался в плоскости колебаний заготовки. В случае, если настройка оказалась неточной ( эффект виброгашения мал), следует скорректировать положение оси 4, передвинув её в корпусе прибора в ту или другую сторону. Виброгасители Кондратьева А. С. Виброгасители Кондратьева А.С. являются модификациями виброгасителя Рыжкова Д. И. По литературным данным виброгаситель Кондратьева А.С. высоко эффективен при ввинчивании его в резец снизу со стороны опорной плоскости оправки (рис. 16). На рисунке 16 показано, что виброгаситель представляет собой стержень, одним концом ввинченный в оправку резца (или приваренный к ней); на другом конце прутка навинчены две гайки, между которыми зажата резиновая прокладка. На рис. 17 показаны разновидности виброгасителя КондратьеваА. С.: на одном из них резиновая прокладка заменена пружиной, у другого между пружиной и гайкой помещен груз (что превращает его в виброгаситель ударного действия). 25

Рис. 17. Разновидности виброгасителя Кондратьева А.С.: 1 - гайки, 2 - шток, 3- пружина, 4 - груз

Рис. 16. 1- гайки, 2 - шток, 3- резиновая прокладка

Пружинный сборный резец-виброгаситель Леонтьева Б.В. Упругий резец представляет собой сборную конструкцию, состоящую из корпуса 4 (рис. 18), шарнирно соединенную с головкой резца 2. В корпусе располагается пружина, жесткость которой регулируется поджимом шпильки ( положение последней фиксируется контргайкой 6). В пазу массивной головки 2 сборного резца Рис. 18. Пружинный сборный резецвиброгаситель: 1- резец стандартный (сменный), 2 крепится двумя болтами 3 – головка с регулируемой массой, 3 - болт крепстандартный резец 1. Масса голения стандартного резца, 4 – корпус, 5 – сменловки может быть увеличена ная пружина, 6 - узел регулирования жесткости путем присоединения к ней мепружины таллических дисков. В свою очередь, спиральную пружину можно заменить упругим стержнем, пакетом тарельчатых пружин и пр., что позволяет варьировать жесткость в широких пределах. Таким образом, сборный резец позволяет регулировать его динамические параметры – массу и жесткость. А это, в свою очередь, позволяет изменять собственную частоту колебаний резца.

26

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ВИБРОГРАФ ВР-1 Механический виброграф ВР-1 ( рис. 19) предназначен для определения ключевых характеристик вибраций: амплитуды и частоты. Преимущества прибора состоят в том, что он позволяет оперативно произвести замеры колебаний любой машины, поскольку является компактным и автономным, т. е. не требующим длительной установки и отладки дорогой и сложной исследовательской аппаратуры.

Рис. 19. Устройство вибрографа ВР-1: 1 – рукоятка пуска пружинного привода; 2 - рукоятка завода пружинного привода; 3 – кулачок; 4 – контакты; 5 – крышка отсека батареи; 6 – рукоятка включения отметчика времени; 7, 8 – гнезда для подключения внешнего источника питания; 9 – центробежный регулятор; 10 – якорь электрического реле; 11 – электрическое реле; 12 – винт крепления механизма в корпусе; 13 – катушка с лентой; 14 – винт крепления и регулирования пружины контактного щупа; 15 – двуплечий рычаг-перо; 16 – рычаг регулирования силы прижима пера; 17 – перо отметчика времени; 18 – корпус щупа с направляющей втулкой; 19 –контактный щуп

Состав вибрографа – передающий рычажный механизм, лентопротяжный механизм и отметчик времени. Передающий рычажный механизм – это контактный стержень (щуп) 19, который передает колебательное движение (полученное от измеряемого объекта) на малое плечо рычага-пера 15. (Возврат щупа в исходное положение осуществляется пружиной, расположенной в направляющей трубке 18 и прикрепленной одним концом к втулке винтами 14). Рычаг 27

16 при повороте (и отпущенном винте) регулирует силу прижима пера к бумаге. Ролики лентопротяжного механизма приводятся в движение пружинным приводом с центробежным регулятором 9. Пуск и остановка осуществляется рукояткой 1. Завод пружинного привода осуществляется рукояткой 2. При нажатии на рукоятку 1 восковая лента протягивается с катушки 13 (со скоростью около 40 мм/мин) над столиком под пером и пропускается из прибора через окно в корпусе. Отметчик времени производит отметки времени на краю бумаги с интервалом в 1 сек. (посредством электрического реле 11 и якоря с пером 17). Реле срабатывает при замыкании кулачком 3 контактов 4 ( кулачок получает вращение от лентопротяжного механизма). Контакты 4 запитываются от батареи 5 при повороте рукоятки 6. ( Штепсельные гнезда 7 и 8 служат для подключения внешнего источника питания, заменяющего батареи 5). В корпусе механизм вибрографа закрепляется винтами 12. При измерении вибраций вращающихся деталей (для предохранения щупа от силы трения) на трубку 18 надевается насадка с плоской пружиной, в которую упирается щуп 19.

28

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Таблица 1 Протокол испытаний станка 1К62 на вибрации. Лабораторная работа №___ на тему:_______________________________________________________________ № № се- опы рии та 1

2

1.1

1.2

1.3

1

1.4

Станок и схема установки

Резец

3

4

Станок модели 1К62 Тип резца: инв. №________ _________; оправка J =__________[кг/мм]. Заготовка: B×H=__[мм]; m =_____[кг]; α°=____; Di =_____[мм]; γ°=____; ϕ°=______; hi=_______ [мм]; λ°=______; x =_____[мм]. Схема установки: r =____ [мм]; Lр=___[мм].

Режим резания

Постоянные параметры

Перемен ный параметр

5

6

7

D =______ [мм]; n =____[об/мин]; v =____ [м/мин]; s =____ [мм/об]; t =______ [мм].

1.5

1.6

…

2.1

2

—″—″—″—

—″—″—

—″—″—″—

—″—″—″—

—″—″—

—″—″—″—

2.2

…

3.1

3

3.2

…

29

Результаты опытов 8

А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =__[_рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек] А = ___[мкм]; f =______[гц]; ω =___[рад/сек]

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов: Учебник для машиностроительных и приборостроительных вузов. - М.: Высш. шк., 1985.304 с., ил. 2. Филоненко С. Н. Резание металлов: Учебник. - К.: Высш. шк., 1975. 3. Комиссаров В. И., Леонтьев В. И. Точность, производительность и надежность в системе проектирования технологических процессов. - М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.: илС. 204...214. - (Б-ка технолога). 4. Бармин Б. П. Вибрации и режимы резания. - М.: Машиностроение, 1972. - 72 с.: ил. 5. Борисов Б. Я. Лабораторный практикум по резанию металлов. - М.: Машгиз, 1963. - 80 с.: ил. 6. Зайцев В. Г., Завгороднев П. И., Шевченко А. С. Справочник молодого токаря.: Для проф.- техн. учебных заведений. - Изд. 2- е, испр. и доп. - М.: Высш. шк., 1977. - 368 с.: ил. 7. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4- е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.: ил. 8. Краткий справочник металлиста / Под общ. ред. П. Н. Орлова, Е. А. Скороходова. - 3- е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. 906 с.: ил.

Резание металлов Методические указания Составитель Б. В. Леонтьев Корректор Н. Гибизова Техн. редактор Н. М. Белохонова Подписано в печать . Формат 60×84/16 Усл. печ. л. 1,63 Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ . Издательство ДВГТУ, 690950, Владивосток, Пушкинская 10 Типография издательства ДВГТУ, 690950, Владивосток, Пушкинская 10 30