Богодухов С.И., Бондаренко Е.В., Проскурин А.Д. и др. Материаловедение и технологические процессы машиностроительного производства. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

391

где l

- длина обрабатываемой поверхности;

- величина подвода;

- величина перебега.

35.2.4 Вертикально - сверлильный станок мод. 2H135

Существуют следующие типы сверлильных станков: настольно - свер-

лильные станки: вертикально-сверлильные мод.2Н118, 2Н135, 2А125, 2А150,

радиально-сверлильные мод. 2А53, 2А56, горизонтально-сверлильные и др.

Вертикально-сверлильные станки, позволяющие выполнять все виды

сверлильных работ, составляют основную часть парка сверлильных станков.

На рисунке 35.2 представлен вертикально-сверлильный станок мод.

2Н135.

Рисунок 35.2 - Вертикально-сверлильный станок мод. 2Н135

На фундаментной плите 1 смонтирована колонна 2 коробчатой фор-

мы, на передней стороне которой имеются вертикальные направляющие для

перемещения сверлильной (шпиндельной) бабки 4 и стола 7. Внутри колон-

ны размещается противовес для уравновешивания шпиндельной бабки, в ко-

торой размещены механизмы главного движения и подачи шпинделя 6.

Шпиндель можно перемещать с рабочей и ускоренной подачей механически

или вручную с помощью штурвала 5. Стол 7, на котором устанавливают при-

способления и деталь, перемещают по направляющим колонны вручную с

помощью винтового механизма вращением рукоятки 8. В плите размещают

бак для эмульсии, которую подают в зону обработки помпой 3.

392

Техническая характеристика:

1) наибольший диаметр сверления 35 мм;

2) наибольший ход шпинделя 250 мм;

3) расстояние от конца шпинделя до стола:

4) наименьшее 30 мм, наибольшее 750 мм;

5) ход стола 300 мм;

6) пределы частот вращения шпинделя 31,5 — 1400 мин

-1

;

7) пределы подач шпинделя 0,1 — 0,6 мм/об;

8) масса 1200 кг.

Главное движение — вращение шпинделя (рисунок 35.2) осуществля-

ется от электродвигателя (N = 4 кВт, n = 1450 об/мин). График частот вра-

щения шпинделя приведен на рисунке 35.3.

Рисунок 35.3 - График частот вращения шпинделя

Уравнение кинематического баланса цепи главного движения для наи-

большей частоты вращения шпинделя имеет вид

1400

1450

−

=⋅⋅⋅⋅⋅ мин

Изменение направления вращения шпинделя осуществляют реверсир-

ванием электродвигателя. Движение подачи передается от блока шестерен

шпинделя на реечную шестерню, которая зацепляется с рейкой гильзы

шпинделя.

35.3 Порядок выполнения работы

Работа выполняется на вертикально-сверлильном станке.

393

35.3.1 Ознакомление со станком и режущим инструментом

1) определить основные узлы (сборочные единицы); рассмотреть меха-

низм вращательного движения подачи, обращая внимание на то, как движе-

ния от электродвигателя передается к коробке скоростей, шпинделю и ко-

робке подач;

2) установить различные скорости вращения шпинделя, и различные

величины подач, при каждой установке пустить и остановить станок;

3) выяснить назначение и способы применения различных приспособ-

лений для сверления (прижимных планок, угольников, машинных тисков,

струбцин, кондукторов, переходных втулок, сверлильных патронов и др.);

4) изучить конструктивные особенности имеющихся в наличии сверл,

разверток, зенкеров, метчиков.

35.3.2 Подготовка станка к работе и сверление

1) ознакомиться с чертежами детали;

2) произвести разметку заготовки (при сверлении без кондуктора) за-

крепить заготовку в тиски, на призме или на столе станка;

3) установить и закрепить на станке режущий инструмент;

4) определить режимы резания и настроить станок на заданный режим;

5) с помощью ручной подачи осторожно подвести инструмент к заго-

товке, установить необходимую глубину сверления. Включить станок, про-

извести пробное сверление;

6) после выполнения всего объема работ станок выключить, снять об-

работанную деталь и инструмент;

7) протереть и смазать станок.

35.4 Содержание отчёта

35.4.1 Цель работы.

35.4.2 Сущность процесса сверления.

35.4.3 Схема сверления заданной детали.

35.4.4 Скорость резания, основное время при сверлении.

35.4.5 Размер сверла и полученного отверстия.

35.5 Контрольные вопросы

35.5.1 Какие типы сверлильных станков вы знаете?

35.5.2 Виды работ, выполняемых на сверлильных станках.

35.5.3 Что включает в себя кинематическая схема станка?

35.5.4 Виды режущего инструмента, используемого на сверлильных

станках.

394

35.5.5 Какие виды движения сообщаются режущему инструменту при

сверлении, при нарезании резьбы метчиком?

35.5.6 Какими характеристиками определяется режим резания при

сверлении?

35.5.7 От чего зависит выбор скорости резания?

35.5.8 Какие приспособления применяются при работе на сверлильных

станках?

35.5.9 Какие приспособления используют для закрепления заготовок?

35.5.10 Для чего применяются кондукторы и кондукторные втулки?

395

36 Лабораторная работа № 36

Обработка заготовок на шлифовальных станках

36.1 Цель работы

36.1.1 Изучить устройство и назначение шлифовального станка и эле-

менты режимов резания при шлифовании.

36.1.2 Ознакомиться с технологией обработки заготовок на шлифоваль-

ных станках и видами абразивного инструмента.

36.2 Общие сведения

36.2.1 Cущность процесса шлифования

Шлифование – метод обработки материалов резанием при помощи аб-

разивных инструментов, режущими элементами которых являются зерна аб-

разивных материалов, обладающие высокой твердостью, теплостойкостью и

острыми кромками. Абразивные зерна расположены в шлифовальном круге

беспорядочно и их удерживает связующий материал. При вращении шлифо-

вального круга выступающие абразивные зерна срезают с заготовок своими

кромками очень тонкий слой металла. Благодаря малому сечению среза и вы-

сокой скорости вращения круга шлифование обеспечивает высокую точность

обработки.

Шлифовальные станки обеспечивают точность обработки 6-7-го квали-

тета и шероховатость обрабатываемой поверхности Rа = 1,25-0,32 мкм

(обычное шлифование), Rа = 0,38-0,08 мкм (точное шлифование) и Rа = 0,08

– 0,02 мкм (отделочное шлифование). По классификатору группа шлифо-

вальных станков обозначена цифрой 3 (первая цифра в обозначении модели).

Вторая цифра указывает тип станка: например, 1 - круглошлифовальные (мо-

дель 3161); 2 – внутришлифовальные станки (модель 3228); 6 – заточные

(модель 364); 7 – плоскошлифовальные с прямоугольным (модель 371) и

круглым (модель 3756) столом.

36.2.2 Абразивные материалы и инструменты

К абразивным инструментам относятся шлифовальные круги, сегменты

и бруски. Абразивный инструмент характеризуется формой и размерами, аб-

разивным материалом, зернистостью, твердостью и структурой (строением).

К естественным абразивным материалам относятся алмаз, корунд (80-

95 % Al

, остальное примеси), наждак (20 – 60 % Al

), кварц (SiO

Наибольшее применение находят синтетические абразивные материа-

лы: электрокорунды нормальный (92 – 95 % Al

), белый (96 – 99 % Al

хромистый (с примесями хромистых соединений), титанистый (содержит 2 %

396

TiO

), монокорунд (Al

), карбид кремния (карборунд): зеленый (96 – 99 %

SiС), черный (95 – 98 % SiC), карбид бора (В

С).

Электрокорунды применяют при обработке пластичных материалов

(сталь, чугун, бронза и т.д.) Зеленый карбид кремния применяют при заточке

твердосплавного инструмента, черный – при обработке серого чугуна,

алюминиевых сплавов.

Связующие материалы бывают: неорганические (керамическая, магне-

зиальная, силикатная связки), органические (бакелитовая и вулканитовая

связки), металлические. Керамические связки являются смесями огнеупор-

ной глины, полевого шпата, кварца, мела и других составляющих.

Шлифовальные круги на керамической связке имеют высокую проч-

ность, огнеупорны, обладают химической стойкостью. Их недостатком явля-

ется хрупкость.

Бакелитовая связка представляет собой искусственную смолу, полу-

ченную из карболовой кислоты и формалина. Круги на бакелитовой связке

прочны, эластичны и могут работать при больших окружных скоростях (до

50 м/с). При температурах 180 - 200 °С прочность связки уменьшается.

Вулканитовая связка состоит из 70 % каучука и 30 % серы. Круги на

вулканитовой связке могут работать при больших окружных скоростях (до

70 м/с), они прочны, эластичны. Круги обладают большей, чем круги на ба-

келитовой связке упругостью и используются для отрезки и прорезки. Недос-

татком их является низкая теплостойкость (150 - 200 °С), поэтому при работе

требуется обильное охлаждение.

Металлические связки изготовляют из сплавов меди, олова, цинка,

алюминия, никеля и используют в основном для алмазных инструментов.

Зернистость шлифовального круга выбирают в зависимости от свойств

обрабатываемого материала, шероховатости поверхности и точности. Круги

с относительно более крупным зерном применяют при черновом шлифова-

нии, когда требуется большая производительность и при обработке вязких

материалов во избежание «засаливания» шлифовального круга.

Твердость абразивного инструмента характеризует сопротивляемость

связки вырыванию абразивных зерен с поверхности под действием внешних

сил. При равномерном вырывании зерен по всей поверхности круга на место

выпавших зерен в процесс резания вступят новые острые зерна, таким обра-

зом, произойдет самозатачивание инструмента. Если твердость круга излиш-

не высока, то сила резания не может вырвать зерно из связки. В этом случае

происходит «засаливание» круга, что приводит к резкому ухудшению каче-

ства обработанной поверхности. Засаливания следует избегать правильным

выбором характеристики круга.

Под структурой абразивного инструмента понимают соотношение ме-

жду абразивными зернами, связкой и порами. Различают три группы струк-

тур:

плотная, номера 0 - 3, содержит абразивных зерен (по объему)

62 - 56 %;

397

- средняя, номера 4 - 8, зерен 54 - 48 %;

- открытая, номера 9 - 12, зерен 44 – 38 %.

Круги со структурами № 4 и № 5 применяют для наружного круглого

шлифования; № 6 – для внутреннего шлифования; № 7 и № 8 – для плоского

шлифования.

Выпускаемые промышленностью абразивные инструменты маркируют

на нерабочих поверхностях. В маркировке указывают форму инструмента,

абразивный материал и его зернистость, твердость, номер структуры, связку,

класс круга. Особо указывается максимальная окружная скорость. Например,

маркировка круга следующая: ПП 15А25НС17К1А 35 м/с.

ПП – плоский круг прямого профиля,

15А – маркировка материала, электрокорунд нормальный,

25 – зернистость,

Н – индекс зернистости,

С1 – твердость круга средняя,

7 – номер структуры,

К1 – связка керамическая,

А – класс круга,

35 м/с – допустимая окружная скорость.

Пример 1: Условное обозначение круга типа 1 наружным диаметром

500 мм, высотой 50 мм, диаметром посадочного отверстия 305 мм, из белого

электрокорунда марки 24А, зернистости 16 Н, степени твердости С2, номе-

ром структуры 7, на керамической связке КПГ с рабочей скоростью 35 м/с,

класс точности А, 1-го класса неуравновешенности: 1 500x50x305

24А16НС27КПГ 35 м/с.

Пример 2: Условное обозначение круга типа 1 наружным диаметром

400 мм, высотой 4 мм, диаметром посадочного отверстия 32 мм, из нормаль-

ного электрокорунда марки 14А, зернистости 63Н, со звуковым индексом 41,

на бакелитовой связке (Б), с упрочняющими элементами (У) с рабочей скоро-

стью 80 м/с, 2-го класса неуравновешенности для резки металла: 1400x4x32

14А63Н41БУ 80 м/с.

36.2.3 Виды шлифования

В зависимости от расположения и формы обрабатываемой поверхности

заготовки шлифование подразделяют на следующие виды: наружное, когда

обрабатывается наружная поверхность заготовки; внутреннее, когда обраба-

тывается внутренняя поверхность заготовки; плоское, когда обрабатывается

плоская поверхность; профильное, когда обрабатывается поверхность, обра-

зующая которой представляет собой кривую или ломаную линию.

Шлифование поверхности вращения называют круглым шлифованием,

сферической поверхности- сферошлифованием, боковых поверхностей зубь-

ев зубчатых колёс- зубошлифованием, боковых сторон и впадин профиля

резьбы- резьбошлифованием, шлицевых поверхностей- шлицешлифованием.

398

Главным движением резания при шлифовании является вращение

шлифовального круга, определяющее скорость главного движения резания v,

м/с. Движение подачи определяется способом шлифования и формой шли-

фуемой поверхности.

Скорость резания при шлифовании составляет: 25-35 м/с (обычное

шлифование), 35-60 м/с (скоростное шлифование) и свыше 60 м/с высоко-

скоростное шлифование. При шлифовании скорость резания значительно

превосходит скорость подачи.

При круглом наружном шлифовании заготовка получает вращение со

скоростью круговой подачи v

, возвратно-поступательное движение с про-

дольной подачей S

пр

, а шлифовальный круг — периодическое поперечное

движение подачи S

(рисунок 36.1 а).

Глубинное круглое шлифование осуществляют при установке круга на

глубину припуска t с односторонним продольным движением подачи S

пр

;

пoперечное движение подачи отсутствует (рисунок 36.1 б).

Врезное шлифование осуществляют по всей ступени заготовки с не-

прерывным поперечным движением подачи круга (рисунок 36.1 в).

Аналогично наружному шлифованию осуществляют внутреннее шли-

фование: продольное (рисунок 36.1 г).

При плоском шлифовании деталь получает возвратно-поступательное

движение подачи S, шлифовальный круг — периодическое поперечное дви-

жение подачи S

и после съема припуска по всей длине детали, периодиче-

ское вертикальное перемещение S

на глубину t припуска (рисунок 36.1 е).

Плоскошлифовальные станки с круглым столом имеют круговую подачу S

детали и периодическую вертикальную подачу S

, круга.

На специальных торцошлифовальных станках применяют глубинный

метод шлифования. Торцовые круги устанавливают с двух сторон детали на

глубину припуска, а детали-кольца получают непрерывное движение подачи

S по направляющим линейкам (рисунок 36.1 и). По мере увеличения размера

по ширине детали круги правят и периодически сближают в направлении S

При хонинговании отверстий в неподвижных деталях (рисунок 36.1 к) абра-

зивные бруски получают возвратно-поступательное движение со скоростью

, а деталь - вращение со скоростью v

. Бруски поджимают к детали с посто-

янной силой. Соизмерность скоростей обеспечивает перекрёстную сетку тра-

екторий абразивных зёрен. Съём припуска осуществляется за счёт принуди-

тельного раздвижения брусков в радиальном направлении S

Абразивную обработку, при которой инструмент и заготовка соверша-

ют вращательное, возвратно-поступательное, осциллирующее или другое

сложное движение со скоростями одного и того же порядка, называют до-

водкой. Основными видами доводки являются притирка, хонингование, су-

перфиниширование.

Абразивную обработку, служащую только для уменьшения шерохова-

тости обрабатываемой поверхности, называют полированием. Шлифование

рабочей части лезвийного режущего инструмента называют затачиванием.

399

Отделочные виды абразивной обработки характеризуются соизмеримо-

стью скоростей вращательного и поступательного движений инструмента и

детали.

а) наружное круглое, б) шаговое, в) врезное, г) внутреннее напроход,

е) плоское шлифование периферией, ж) торцом круга, к) хонингование

Рисунок 36.1 - Виды шлифования

36.2.4 Режимы резания при шлифовании

Элементами резания при плоском шлифовании являются скорость ре-

зания, подача и глубина резания.

Скорость резания

, м/с, равна окружной скорости периферии шлифо-

вального круга

400

601000 ⋅

⋅⋅

ΚΚ

где n

– частота вращения круга, мин

1−

;

– наружный диаметр круга, мм.

При плоском шлифовании назначают продольную подачу D

Sпр

, м/c,

поперечную подачу D

Sп

, мм/ход стола, вертикальное движение подачи или

движение подачи на глубину D

, мм.

Продольная и поперечная подачи осуществляются перемещением обра-

батываемой детали относительно круга, подача на глубину – перемещением

круга в момент реверсирования поперечной подачи.

Глубина резания, мм, – толщина снимаемого слоя металла за один про-

ход шлифовального круга. Глубина резания при плоском шлифовании совпа-

дает с величиной подачи на глубину.

Оптимальные режимы резания выбирают по справочной литературе.

36.2.5 Плоскошлифовальный станок модели 3Г71

Имеет прямоугольный стол и горизонтальный шпиндель, предназна-

ченный для чернового и чистового шлифования плоскостей периферией кру-

га.

Основные механизмы плоскошлифовального станка: привод вращения

шлифовального круга, представляющий собой электродвигатель, располо-

женный соосно со шпинделем круга, привод продольной, поперечной и вер-

тикальной подач.

Продольное перемещение станка осуществляется гидравлическим при-

водом, шток которого соединен непосредственно со столом. Скорость про-

дольного перемещения имеет бесступенчатое регулирование.

От гидропривода выполняются также прерывистые движения попереч-

ной подачи и подачи на глубину.

Техническая характеристика станка 3Г71:

- частота вращения шлифовального круга, мин

1−

- 2700

- диаметр шлифовального круга, мм - 250

- ширина шлифовального круга, мм - 25

- скорость перемещения (продольного) стола,

м/с (м/мин) - 0,083 - 0,33 (5 - 20)

- поперечная подача за каждый ход стола, мм - 0,2 - 4

- предел вертикальной подачи шлифовального круга, мм:

ручная - 0,01

- рабочая поверхность стола, мм - 630х200