УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ И ГЕОМЕТРИИ ИНСТРУМЕНТА НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ТОЧЕНИИ

3.1. Цель работы

Исследовать влияние подачи S, скорости резания V и главного угла в плане φ на шероховатость обработанной поверхности при точении.

Получить навыки проведения работ исследовательского характера и научиться анализировать и обобщать полученные опытные данные.

3.2. Техника безопасности

Перед проведением работы необходимо изучить правила техники безопасности.

При выполнении данной работы следует обратить особое внимание на соблюдение следующих требований:

1. Надежно закреплять обрабатываемую деталь на станке;

2. Перед включением станка убедиться в том, что пуск его никому не угрожает опасностью;

3. Быть особенно внимательным при обтачивании левой ступени образца, расположенной у патрона.

Все правила техники безопасности подлежат безусловному выполнению.

3.3. Подготовка к проведению работы

Предварительно необходимо изучить общие теоретические сведения, изложенные в начале третьего раздела.

Качество поверхности деталей машин, шероховатость, при обработке металлов резанием зависит от ряда факторов: режимов резания; физико-механических свойств обрабатываемого материала; геометрии рабочей части режущего инструмента и степени его затупления; материала режущего инструмента; вида обработки; наличия смазывающе-охлаждающей жидкости; жесткости системы СПИД.

При обработке деталей резцом за один оборот изделия резец перемещается на величину подачи. При этом на обработанной поверхности остается часть металла, не снятая резцом и образующая остаточный гребешок. Высота и форма остаточных гребешков определяется, помимо величины подачи, формой режущего инструмента (рис.12) - величиной углов в плане φ и φ₁ и радиусом закругления вершины.

Рис. 12 - Образование остаточных гребешков при точении

Влияние подачи на размеры шероховатости связано не только с указанными выше геометрическими причинами, но также в значительной степени обусловлено пластическими и упругими деформациями в поверхностном слое.

Скорость резания также является одним из существенных факторов, влияющих на шероховатость поверхности при точении. Малые скорости резания углеродистых конструкционных сталей (менее 20 м/мин) вызывают сравнительно небольшие температуры и способствуют образованию элементной стружки без заметных деформаций верхнего слоя обработанной поверхности. Неровности на обработанной поверхности незначительны.

С увеличением скорости резания до 20-40 м/мин выделение тепла увеличивается до такой степени, что обрабатываемый металл приваривается к передней грани резца, образуя нарост. В связи с этим возрастает шероховатость обработанной поверхности.

При дальнейшем повышении скорости резания выделение тепла ещё более увеличивается, нарост размягчается и уносится стружкой.

При точении углеродистых сталей со скоростью более 60-70 м/мин образование нароста не наблюдается, что способствует повышению качества поверхности.

В случае обработки хрупких материалов (например чугуна) наряду со срезом отдельных частиц металла происходит их сдвиг и беспорядочное хрупкое откалывание от основной массы металла, увеличивающее шероховатость поверхности. Повышение скорости резания, уменьшает откалывание частиц и обрабатываемая поверхность становится, более гладкой.

Глубина резания влияет на величину шероховатости незначительно. Как установлено наблюдениями многочисленных исследователей, при обычном точении это влияние совершенно ничтожно и практически может не приниматься во внимание.

3.4. Материальное обеспечение работы

3.4.1. Станок токарно-винторезный.

3.4.2. Исследуемые образцы (рис.13) - 3 шт.

3.4.3. Комплект проходных резцов с разными значениями угла в плане - 5 шт.

3.4.4. Угломер.

3.4.5. Штангенциркуль.

3.4.6. Образцы сравнения шероховатости поверхности, точение

R_z = 80 ÷ 3,3 мкм

3.4.7. Двойной микроскоп МИС-11.

3.5. Методика проведения исследования

3.5.1. На токарном станке под наблюдением лаборанта резцом с углом в плане φ = 45° при постоянной скорости резания (V = 30 - 40 м/мин) и глубине резания (t = 0,5 - 1,0 мм), но с различными величинами подач:

S₁ = 0,08 - 0,12 мм/об;

S₂ = 0,15 - 0,25 мм/об;

S₃ = 0,3 - 0,4 мм/об;

S₄ = 0,5 - 0,6 мм/об;

S₅ = 0,7 - 0,8 мм/об;

протачивается пять участков поверхности образца №1.

3.5.2. При постоянном значении подача (S = 0,1 - 0,2 мм/об), глубины резания (t = 0,5 - 0,1 мм) и главного угла в плане (φ = 45°), но с различными скоростями резания:

V₁ = 8 - 12 м/мин;

V₂ = 15 - 25 м/мин;

V₃ = 35 - 45 м/мин;

V₄ = 70 - 80 м/мин;

V₅ = 100 - 110 м/мин;

протачивается пять участков поверхности образца № 2.

3.5.3. При постоянном значении подачи (S = 0,1 - 0,2 мм/об), глубины (t = 0,5 - 10 мм) и скорости резания (V = 30 - 40 м/мин), но резцами с различными значениями угла в плане:

φ₁ = 0 - 5°;

φ₂ = 5 - 20°;

φ₃ = 20 - 40°;

φ₄ = 40 - 70°;

φ₅ = 70 - 90°;

протачивается пять участков поверхности образца.

Рис.13 - Исследуемый образец

Для назначения скоростей резания и чисел оборотов, при обработке можно пользоваться номограммой на рис.14.

3.5.4. На двойном микроскопе МИС-11 по изложенной методике измерить высоту поперечных неровностей R_z (в 5-ти точках на каждом кольце), занести данные измерений в таблицу журнала лабораторных работ. Определить среднюю высоту неровностей R_z для каждого кольца.

3.5.5. По данным измерения шероховатости поверхности образцов, обработанных при различных режимах резания и геометрии инструмента, построить графики зависимостей. , , .

3.6. Содержание выводов

3.6.1. Определить визуально, какие шероховатости - продольные или поперечные - имеют больше размеры при точении.

3.6.2. Указать как влияет на шероховатость поверхности увеличение:

подача;

скорости резаная;

главного угла резца в плане.

Рис. 14 - Номограмма для определения чисел оборотов

3.6.3. Оценить сравнением теоретическую и экспериментальную зависимости величины неровностей от подачи.

3.7. Контрольные вопросы

3.7.1. Чем характеризуется качество поверхностей деталей машин?

3.7.2, Параметры для оценки шероховатости по ГОСТ 2789-73?

3.7.3. На каком действии основано измерение шероховатости поверхности с помощью двойного микроскопа МИС-11?

3.7.4. Как производится измерение высоты неровностей с помощью двойного микроскопа МИС-11?

3.7.5. В чем заключается цель и задачи работы?

3.7.6. Какие приборы, инструменты и оборудование используются в работе?

3.7.7. Физическая сущность зависимости шероховатости от подачи?

3.7.8. Физическая сущность зависимости шероховатости от скорости резания?

3.7.9. Физическая сущность зависимости шероховатости от главного угла в плане?