УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КАЧЕСТВА ИСХОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ВЫГЛАЖИВАНИИ

5.1. Цель работы

Практически ознакомиться с процессом выглаживания твердосплавным инструментом стальных деталей.

Научить определять c помощью экспериментальных исследований оптимальные параметры обработки, обеспечивающие наименьшую шероховатость обработанной поверхности.

5.2. Техника 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 обработке левой ступени образца, расположенной у патрона.

Все правила техники безопасности подлежат безусловному выполнению.

5.3.Подготовка к проведению работы

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

Выглаживание твердосплавным или алмазным инструментом является одним из методов упрочняюще-калибрующей обработки. В отличие от методов обкатывания роликами или шариками, где используются принцип качения инструмента, при выглаживании применяется принцип скольжения инструмента по предварительно обработанной поверхности. Особенностью твердосплавного выглаживания является применение твердого сплава в качестве инструментального материала. Твердый сплав в отличие от алмазного инструмента обладает следующими преимуществами: высокая прочность при сравнительно высокой твердости, что позволяет использовать его при обработке прерывистых поверхностей с ударной нагрузкой; простота заточки и эксплуатации.

Твердосплавным выглаживанием можно обрабатывать почти все применяющиеся в промышленности металлы, сплавы, поддающиеся холодной пластической деформации, как в сыром, так и в закаленном состоянии. Выглаживанием можно обрабатывать также детали различной геометрической формы - наружные цилиндрические, внутренние цилиндрические, плоские, торцевые и фасонные.

Протекание процесса выглаживания и его результат зависят от технологических параметров процесса; высоты и формы исходной шероховатости обрабатываемой поверхности.

Напряженное состояние пластически деформируемой поверхности определяется величиной сил, приложенных к выглаживающему инструменту. Сила выглаживания - основной параметр процесса, влияющий на результаты обработки. Экспериментальное определение сил показало, что наибольшей по величине является радиальная составляющая Р_у. Рекомендуемые усилия выглаживания находятся в пределах Р_у= 450-1500 Н.

Шероховатость предварительной обработки также оказывает значительное влияние на шероховатость выглаженной поверхности.

Подача при выглаживании для инструментов с размерами выглаживающей площадки 1×0,5 мм рекомендуется в пределах 0,17-0,34 мм/об.

Скорость выглаживания практически не оказывает влияния на качество обрабатываемой поверхности, а выбирается из условия высокой производительности при отсутствии вибраций.

Рекомендуемые скорости пря выглаживании 150-250 м/мин.

Экспериментальные исследования показали, что сглаживание микронеровностей происходит не за счет сдвигания металла в направлении подачи выглаживающего элемента, а за счет снятия неровностей под действием радиальной составляющей усилия выглаживания P_у, в результате которого металл микровыступов растекается в обе стороны от места контакта в смежные впадины.

Смазка оказывает благотворное влияние на процесс выглаживания. Эксперименты показали, что при выглаживании чугунных деталей наилучшие результаты дает 5 % раствор эмульсии; а при обработке стали - индустриальное масло.

В настоящее время в промышленности используется выглаживющий инструмент, работающий по упругой или жесткой схеме. При упругой схеме необходимое усилие выглаживания создается тарированной пружиной. Погрешности формы не исправляются. В случае работы по жесткой схеме усилие выглаживания определяется величиной натяга, между обрабатываемой поверхностью и выглаживающим элементом. Под натягом в данном случае понимают величину внедрения инструмента в обрабатываемую поверхность (в мм).

Погрешности формы в этом случае уменьшаются.

Независимо от схемы  выглаживания рабочий элемент твердосплавного выглаживающего инструмента имеет геометрию, показанную на рис.17.

Рис. 17 - Геометрия рабочего элемента гладилки

5.4. Материальное обеспечение работы

5.4.1. Токарно-винторезный станок.

5.4.2. Образцы для исследований (рис. 15). Заготовки выполняются в виде валиков.

5.4.3. Упругий твердосплавной выглаживающий инструмент с пластинками из твердого сплава Т15К6 (рис.18).

5.4.4. .Двойной микроскоп МИС-11

5.4.5. Призмы установочные.

5.4.6. Штангенциркуль.

5.4.7. Тарировочный график к динамометрическому устройству инструмента.

Упругий выглаживающий инструмент (гладилка) по конструкции и принципу работы аналогичен накатнику и отличается лишь тем, что в державке 2 устанавливается выглаживающий элемент 5.

Рис. 18 - Упругий инструмент для выглаживания (гладилка)

5.5. Методика проведения исследования.

5.5.1. Установить образец в патроне токарно-винторезного станка и подпереть задним центром.

5.5.2. Обточить наружные поверхности исследуемого образца при следующих режимах: υ= 60-80 м/мин; s = 0,35-0,4 мм/об; t = 0,5 мм.

5.5.3. Установить в резцедержателе гладилку. Вершина выглаживающей пластинки должна находиться на высоте оси центров станка.

5.5.4. Выгладить 4-5 ступеней заготовки с разными усилиями выглаживания: 500,700,900,1100 и 1300 Н. Скорость и подача выглаживания постоянны и выбираются υ = 100-150 м/мин, s = 0,15-0,2 мм/об. Усилие выглаживания устанавливается поперечным перемещением суппорта станка до необходимого показания индикатора.

5.5.5. Выгладить 4 ступени с усилием 900 Н и скоростью υ = 100-150 м/мин с разными подачами:

s₁ = 0,15-0,25 мм/об;

s₂ = 0,3-0,4 мм/об;

s₃ = 0,5-0,6 мм/об;

s₄ = 0,7-0,8 мм/об.

5.5.6. Снять образец, измерить высоту микронеровностей на микроскопе МИС-11. Данные измерения занести в журнал.

5.5.7. Установить новый образец и проточить со скоростью υ = 60-80 м/мин и глубиной резания t = 0,5 мм при различных подачах:

s₁ = 0,08-0,12 мм/об;

s₂ = 0,15-0,2 мм/об;

s₃ = 0,25-0,35 мм/об;

s₄ = 0,4-0,5 мм/об;

s₄ =0,6-0,8 мм/об.

При каждом значении подача проточить по 2 ступени.

5.5.8. Из каждой пары одинаковых ступеней выгладить по одной ступени с усилием Р_у = 900 Н; скоростью υ = 100-150 м/мин и подачей s = 0,15-0,2 мм/об.

Ступени, оставленные невыглаженными, необходимы для контроля исходной шероховатости.

5.5.9. Повторить п.5.5.6.

5.5.10. На основе полученных результатов и их обработки построить графики функций .

5.6. Содержание выводов

5.6.1. Указать, как влияет, увеличение усилия выглаживания, подачи и шероховатости предварительно обработанной поверхности на шероховатость выглаженной поверхности.

5.6.2.  Установить, на сколько изменяется шероховатость поверхности при выглаживании с оптимальными режимами.

5.7. Контрольные вопросы

5.7.1. В чем принципиальное отличие выглаживания от накатывания поверхностей?

5.7.2. Каковы преимущества твердосплавного выглаживающего инструмента перед алмазным?

5.7.3. Какие факторы оказывают влияние на качество поверхности, обработанной выглаживанием?

5.7.4. Каковы особенности упругой и жесткой схем выглаживания?

5.7.5. Описать устройство и работу упругой гладилки.

5.7.6. Какова цель данной работы?

5.7.7. Каков характер течения металла микронеровностей при выглаживании?