|
Следовательно, приближенно количество образуемой теплоты в единицу времени, (Дж/с),
Q = Pzv, Где Pz в H, v в м/с. Тепловой баланс процесса резания (рис. 2.11) можно записать в виде:
Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 = q 1 + q 2 + q 3 + q 4 , где Q 1 - Q 4 – теплота, полученная соответственно в результате деформации срезаемого слоя, трения по передней поверхности, трения по задней поверхности и деформации поверхностного слоя заготовки; q 1 - q 4 – теплота, отводимая соответственно стружкой, резцом, заготовкой и окружающей средой.
Р и с. 2.11. Составляющие Р и с. 2.12. Изотермы токарного резца и стружки теплового баланса процесса при обтачивании стали. резания.
Приведенное на рис. 2.12 распределение температур в зоне деформации между резцом и стружкой и изотермы получены профессором А.Н. Резниковым для случая обработки стали ШХ15 на режиме v = 1,33 м/с, t = 0,1 мм, s = 0,5 мм/об.
2.1. 7. Изнашивание и стойкость режущих инструментов.
2.1.7.1. Закономерности и виды износа инструментов. Режущие инструменты в процессе работы изнашиваются по причине значительного трения, высоких температур режущего клина и высоких давлений на его передней и задней поверхностях. Различают три вида износа: только по задней поверхности, только по передней поверхности и по обеим поверхностям одновременно (рис. 2.13).
а б в Р и с. 2.13. Виды износа инструмента: а - по задней поверхности; б - по передней поверхности; в - по обеим поверхностям.
Износ инструментов по задней поверхности является определяющим и подчиняется определенной закономерности изнашивания деталей машин (рис. 2.14). Здесь можно отметить следующие зоны работы резца: I - зону приработки; II- зону нормального или рабочего износа; III- зону интенсивного износа; IV - зону катастрофического износа или разрушения.
Р и с. 2.14. Общая закономерность изнашивания деталей машин.
Изнашивание вызывается различными явлениями, происходящими при резании. Ряд гипотез объясняет этот процесс как абразивный, адгезионный, диффузионный, окислительный или усталостный вид изнашивания.
2.1.7.2. Критерии износа инструментов. Момент, когда инструмент следует затачивать, определяется его затуплением. Для определения этого момента наиболее удобен критерий износа по задней поверхности h з, полно отражающий процесс изнашивания. Период работы резца от заточки до заточки с некоторым износом hз обозначим Тi. Тогда суммарный период службы инструмента ∑T = niTi, где ni -число переточек до полной амортизации режущей части инструмента, (рис.2.13, в). Понятно, что суммарный период работы инструмента зависит от hз. Допустимые величины hз приведены в нормативах. При необходимости hз пересчитывают на hp через tgα. При чистовой обработке применяют технологический критерий износа, который определяется резким увеличением шероховатости обрабатываемой поверхности, потерей выдерживаемого размера, возникновением вибраций системы СПИД, нагревом детали и др.
2.1.7.3.Смазывающе-охлаждающие среды (СОС, в том числе СОЖ), и подвод их в зону резания. Износ инструмента тесно связан с температурой в зоне резания. Правильное изменение среды, в которой происходит деформирование срезаемого слоя, снижает температуру в зоне резания, улучшает качество обработки и дает экономический эффект. От качества СОС зависит интенсивность протекания тепловых, химических и других процессов. СОС, применяемые при обработке резанием, не должны оказывать вредного физиологического воздействия на оператора (пары, запах, дымление СОС, раздражение кожи и т.п.), вредного действия на материал заготовки и на станок (коррозия и др.). Основные действия СОС в зоне резания - это охлаждающее, смазывающее и снижающее прочность на сдвиг обрабатываемого материала. СОС (СОЖ) могут подводиться в зону обработки по трем направлениям (рис.2.15) непосредственно в зону деформации А, по передней поверхности Б, по задней поверхности В. Охлаждение может выполняться поливом СОЖ, подачей ее под давлением 3-4 МПа, туманом (под давлением 2,5 МПа), газом. Р и с. 2.15. Направление подвода СОС (СОЖ).
2.1.8. Скорость резания и стойкость инструментов. Стойкостью инструмента называется его способность сохранять в рабочем состоянии свои контактные поверхности и режущие кромки. Эта способность оценивается периодом стойкости Т, т.е. временем работы инструмента от заточки до переточки. Выбор периода стойкости является важной практической проблемой, особенно в условиях автоматизированного производства, так как от этого зависят экономические показатели обработки резанием:
V = C / T m. Увеличение скорости ведет к резкому уменьшению стойкости, однако в каждом случае нужен конкретный экономический анализ возможного выигрыша в производительности: CV V = —————— KV. T m tx o s y o
Эта формула зависимости скорости от параметров резания, приведенная в справочниках, справедлива при определенных условиях резания. Для учета изменения условий вводятся коэффициенты k1, k2, k 3 и т.д.:
CV = C k1 k2 k3 … ki .
Эти коэффициенты и характеризуют фактические условия работы, например: k1 -группу обрабатываемого материала; k2 - состояние обрабатываемого материала (нормализованная, горячекатаная сталь и др.); k3 - состояние поверхности заготовки (окалина, корка и др.); k4 - марку материала инструмента; k5 - форму передней поверхности; k6 - величину φ - главного угла в плане; k7 - величину φ1 - вспомогательного угла в плане; k8 - радиус при вершине резца; k9 - сечение резца; k10 - смазывающе-охлаждающую среду; k11 -износ инструмента и т. д. Следует учитывать, что по вышеприведенным формулам определяется скорость, допустимая режущей частью инструмента vp. Этой скорости будет соответствовать расчетная частота вращения n p:
1000 vp np = ————. πDзаг На станке при ступенчатом регулировании будет nст ≤ np, и, следовательно, фактическая скорость резания πDзаг nст vф=——————. Эту скорость (в м/мин) и следует записать в технологические документы.
2.1.9. Основные сведения о металлорежущих станках. 2.1.9.1. Классификация и обозначение станков.
Все многообразие станков может быть разделено на следующие группы (предложено ЭНИМС): 1-я группа (около 30%) включает станки, использующие в качестве основного технологического метода точение; 2-я группа (свыше 20%) объединяет сверлильные и расточные станки, т.е. оборудование для обработки отверстий; 3-я группа (более 20%) состоит из шлифовальных станков различного назначения; 4-я группа объединяет комбинированные станки разного назначения; 5-я группа станков позволяет с помощью различных инструментов и различными методами обрабатывать зубья цилиндрических и конических колес (около 6%); 6-я группа металлорежущего оборудования объединяет фрезерные станки (для обработки плоскостей, канавок и т.п.), составляющие почти 15%, станочного парка; 7-я группа включает протяжные, строгальные и долбежные станки с прямолинейным главным рабочим движением (4% станочного парка); 8-я группа объединяет станки для резания проката и других материалов. 9-я группа охватывает станки для осуществления различных процессов: балансировки, правки и т.д. Каждая группа имеет 9 видов станков. Обозначение станка включает 3-4 цифры, при этом первая цифра означает группу, а вторая- тип. Например, в токарной группе типам соответствуют цифры: 1 - одношпиндельным автоматам; 3- револьверным; 5- карусельным и т. п. Последующие цифры характеризуют какой- либо важнейший параметр станка: наибольший диаметр обработки, размеры стола и т.п. При улучшении, изменении конструкции станка ему присваивают новое обозначение, вводя буквы после первой - второй цифры и в конце. Так, в обозначениях 6Т80Г и 6Н80Г буквы Т и Н обозначают станки различных серий, а буква Г - горизонтально- фрезерный станок. Станки, выпускаемые другими отраслями (кроме станкоинструментальной), специализированные станки и др. могут иметь заводское или отраслевое обозначение, не связанное с классификацией ЭНИМС. Станки с ЧПУ имеют в нумерации букву Ф и цифру после нее, означающую принятую систему управления: Ф1 - с цифровой индикацией и преднабором координат; Ф2 - с позиционными системами; ФЗ - с контурными системами; Ф4 - с универсальными системами для позиционной и контурной обработки (например 2Н125Ф2, 1К620ФЗ, ИР500ПМФ4, 1716ПФЗРМ2 и т.п.). Различают станки универсальные, специализированные и специальные в зависимости от номенклатуры обрабатываемых на них заготовок. Станки выполняются пяти классов для обработки заготовок с различной точностью: станки нормальной точности (Н), повышенной (П), высокой (В) и особо высокой (А). Особо точные станки (С) обеспечивают самые высокие требования к точности обработки.
2. 1.9.2. Движения в станках. Формообразование на металлорежущих станках возможно лишь при определенном сочетании взаимных перемещений режущего инструмента и заготовки, обеспечивающем образование стружки. Основную роль при этом играют рабочие движения: резания и подачи. Сочетание рабочих и холостых движений образует цикл, где рабочим движениям соответствуют холостые движения. Движение резания в станках может быть поступательным (строгание, протягивание, долбление и др.) и вращательным (точение, сверление, шлифование, фрезерование и др.), движение подачи - прямолинейным или круговым. Оба рабочих движения в процессе обработки одной заготовки могут быть непрерывными (точение и др.) или прерывистыми, чередующимися с холостыми (строгание, зубодолбление и т. п.) движениями. Специализированные и специальные металлообрабатывающие станки предназначаются для обработки конкретных деталей, размеры и материалы заготовок которых известны, а следовательно, известны необходимые скорости резания и подачи. Что касается универсальных станков, то здесь имеются данные лишь о наибольшей и наименьшей скоростях резания, о наибольшем и наименьшем диаметрах обтачивания (токарный станок) или инструмента (сверлильный, фрезерный станки): 1000 vmax 1000 vmin nmax=————, nmin=————. πDmin πDmax Подсчетом по формулам получаем пределы изменения частоты вращения, которые должен иметь станок. В процессе длительной эксплуатации на универсальном станке обрабатывают заготовки различных размеров из разного материала, поэтому станок должен обеспечить любую требуемую условиями резания частоту вращения шпинделя от nmin до nmax и любую величину подачу от smin до smax.
2.1.9.3. Определение крутящего момента и мощности на шпинделе и электродвигателе привода. Передача мощности от ведущего вала к ведомому сопровождается потерей некоторой ее части в силу вредных сопротивлений (трения, сопротивления среды). Мощность, потребляемая на резание, или эффективная мощность N e всегда меньше мощности электродвигателя Nэ, приводящего в движение шпиндель станка через ряд передач: N е ——— = ηобщ, N э где ηобщ - КПД, учитывающий потери мощности во всей кинематической цепи от двигателя к шпинделю. Между мощностью электродвигателя и крутящим моментом на шпинделе М шп,(Нм), имеется зависимость Nэ Nэ Мшп=9550———— ηобщ = 9550———— ηобщ, i ц n э nшп где Nэ в кВт; n э - частота вращения электродвигателя, об/ мин.
2.1.9.4. Назначение и взаимодействие основных частей и механизмов станка. Каждый металлорежущий станок имеет ряд частей и механизмов, выполняющих определенные функции: закрепление заготовки, выполнение движений резания, подачи, холостых ходов и установочных движений и т. п. В каждом станке имеется привод главного движения, представляющий собой совокупность двигателя, передаточного механизма, связывающего рабочий орган с двигателем, и аппаратуры управления. Передаточный механизм выполняется с использованием ременных, зубчатых, винтовых, реечных и других передач, размещенных в корпусных деталях (бабках, коробках, фартуках и др.) Исполнительным или рабочим органом является шпиндель (обычно пустотелый вал) для закрепления на нем или в нем режущего инструмента (или заготовки) и стол или суппорт для крепления заготовки (или режущего инструмента). Для размещения суппортов, столов, бабок, а также передач и других механизмов станки имеют станину - часть несущей системы станка с направляющими для перемещения других корпусных деталей. Управление механизмами осуществляется различными рукоятками, кнопками и т.п., имеющими блокировку, т. е. устройство, предупреждающее одновременное включение механизмов, совместная работа которых не предусмотрена конструкцией станка. Выбор типа привода зависит от требуемой мощности, назначения станка или механизма и точности обработки. Важными элементами станка являются система смазывания трущихся деталей, ограждающие защитные устройства, обеспечивающие безопасную работу.
2.4.9.5. Приводы главного движения станков. Источником движения в металлорежущих станках является электрический, гидравлический или пневматический двигатель. Современные станки, особенно крупные, имеют несколько двигателей разного типа для приведения в действие различных частей и механизмов. По назначению различают приводы главного движения, подачи, вспомогательных движений, отдельных механизмов (смазки, охлаждения и т.п.). В зависимости от возможности регулирования частоты вращения или скорости перемещения исполнительного органа (стола, шпинделя и т. п.) различают ступенчатый и бесступенчатый приводы. Регулирование параметров движения исполнительного механизма может осуществляться как двигателем привода, так и элементами передаточного механизма (коробкой скоростей или передач, вариатором, многоскоростным двигателем и т.п.). По виду движения исполнительного органа различают приводы вращательного и прямолинейного движения, прерывистого и непрерывного движения и т. д.
Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|