Основы технологии приборостроения (лаб.практ

роховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами ее рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной.

Для количественной оценки и нормирования шероховатости поверхности предусмотрено шесть параметров шероховатости поверхности (рис. 3.3):

Ra = 1 ∫x y(x) dx , l 0

где l – базовая длина;

Рис. 3.3. Параметры шероховатости поверхности

Ra ≈ 1 ∑n yi ,

n i=1

где n – число выбранных точек профиля по базовой длине;

где k – количество нулей профиля; l0 длина отрезка средней линии в пределах базовой длины, ограниченная первым и последним нечетным пересечением профиля со средней линией;

где N – число максимумов профиля. Таким образом, можно выделить:

•три высотных (Ra – среднее арифметическое отклонение профиля; Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам; Rmax – наибольшая высота профиля);

•два шаговых (S – средний шаг неровностей профиля по вершинам; Sm – средний шаг неровностей профиля по средней линии);

•один параметр опорной линии длины профиля (tср). Основными параметрами шероховатости с учетом эксплуата-

ционных свойств поверхности являются высотные параметры Rz и Ra. При их нормировании в первую очередь следует применять предпочтительные значения, указанные в табл. 3.2 для Ra и в табл. 3.3 для Rz и Rmax. Эти значения получили наибольшее применение в международной практике. Им соответствуют номинальные значения шероховатости образцов сравнения.

Т а б л и ц а 3.2

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra по ГОСТ 2789–73, мкм

– предпочтительное значение

41

Т а б л и ц а 3.3

Высота неровности профиля по десяти точкам Rz и наибольшая высота неровностей профиля Rmax – по ГОСТ 2789–73, мкм

– предпочтительное значение

Оптический прибор светового сечения МИС-11 позволяет из-

мерить параметры Rz и Rmax от 0,8 до 80 мкм.

При измерении параметров шероховатости в поле изображения прибора одна из нитей перекрестия должна быть установлена параллельно общему направлению профиля, другая – параллельно направлению неровностей. Параметры шероховатости определяют в пределах базовой длины.

Для нахождения значения параметра Rz измеряют ординаты пяти точек наибольших максимумов профиляhimax и пяти наибольших минимумов профиля himin в делениях барабана микрометра.

Значение Rz (в мкм) находят по формуле

Обозначения шероховатости на чертежах регламентирует ГОСТ 2.309–73.

В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается, применяется знак

42

.

Если поверхность должна быть образована удалением слоя материала, например фрезерованием, точением и т.д., применяют знак

.

Для поверхностей, полученных без удаления слоя материала, например литьем, ковкой, объемной штамповкой и т.п., применяют знак

.

Значение параметра шероховатости проставляют в обозначении шероховатости параметра Ra без символа, а для остальных параметров – после соответствующего символа.

Структура обозначения шероховатости поверхности приведена на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Структура обозначения шероховатости поверхности: 1 – поверхность, 2 – место указания параметров шероховатости, 3 – знак, 4 – место указания вида обработки, 5 – полка знака, 6 – место указания базовой длины, 7 – место условного обозначения направления неровностей

Порядок выполнения работы

43

1.Прослушать вводный инструктаж по технике безопасности при работе в механической мастерской и внимательно изучить правила безопасности работы на токарном станке.

2.Изучить процесс токарной обработки, поясняющие его плакаты, а также конструктивные особенности.

3.Изучить раздел «Необходимые теоретические сведения», получить исходные данные у преподавателя (ширина резания В, мм; глубина резания t, мм; вид и марка обрабатываемого материала).

4.Рассчитать режимы точения, используя справочник по определению режимов резания:

•определить стойкость резца Тm в минутах машинной работы;

•определить скорость резания v и поправочные коэффици-

енты: k1, зависящий от размеров обработки, k2, зависящий от обрабатываемого материала, k3, зависящий от стойкости и материала инструмента;

•рассчитать число оборотов шпинделя в минуту по формуле скорости резания:

v= π1000D nф ;

•уточнить число оборотов по паспорту станка, выбрав ближайшее меньшее − nф;

•рассчитать фактическую скорость резания, используя данные табл. 3.4.

Та б л и ц а 3.4

•определить поправочные коэффициенты на скорость резания, используя данные табл. 3.5.

•определить рекомендуемую подачу: для D < 500 мм

для конструкционных сталей:

См = 0,008; y = 1,4; x = 0,3; z = 0,35; u = 0,7;

для черновой стадии обработки CRA = 400; для получистовой стадии обработки CRA = 256; для чистовой стадии обработки CRA = 131; для отделочной стадии обработки CRA = 0,75.

5.Произвести торцевое точение образца при каждой из заданных подач, считая скорость вращения шпинделя постоянной (выполняется лаборантом).

6.Оценить шероховатость обработанных поверхностей на микроскопе МИС-11:

•включить микроскоп;

•установить образец на рабочем столике микроскопа таким образом, чтобы исследуемая поверхность находилась в поле зрения;

•произвести настройку микроскопа, добиваясь четкого изображения световой полоски на исследуемой поверхности;

•измерить величину микронеровностей и произвести соответствующие расчеты.

7.Построить экспериментальный график зависимости шероховатости от подачи.

8.Оформить отчет по выполненной работе (см. приложе-

ние 3.1).

ПР И Л О Ж Е Н И Е 3.1

45

Лаборатория № 2 Отчет по лабораторной работе № 3

«Исследование процесса торцевого точения»

1.Задание

2.Исходные данные

Обрабатываемый материал (наименование, марка, предел прочности кг/мм2, твердость HB, кг/мм2).

Инструмент (тип, материал, параметры).

Режим резания: глубина резания, подача, частота вращения шпинделя, скорость резания.

3.Схема обработки

4.Расчет режимов точения

5.Результаты измерений Rz

6.График Rz = f(S)

7.Выводы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Цель работы – изучить на практике процесс электроискровой обработки деталей, исследовать влияние некоторых параметров процесса на его производительность и точность.

Необходимые теоретические сведения

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) объединяет группу методов, основанных на изменении формы, размеров, качества поверхностного слоя заготовки – разрушения поверхности электродов в результате электрической эрозии при прохождении между ними электрических разрядов. В процессах ЭЭО материал заготовки в

46

зоне обработки плавится и (или) испаряется и удаляется в жидком и (или) парообразном состоянии.

Для осуществления процесса ЭЭО инструмент-электрод и обрабатываемую заготовку включают в цепь электрического колебательного контура, преобразующего непрерывный постоянный ток в полярные импульсы требуемой мощности и частоты. Основная (прямая) схема ЭЭО предусматривает соединение заготовки с плюсом (+) и инструмента с минусом (−). Во время разряда происходит разрушение поверхности заготовки и инструмента, при этом процесс эрозии имеет ярко выраженный полярный эффект, который приводит к преимущественному разрушению заготовки.

Во всех случаях электрический разряд происходит в жидкой среде (масло, керосин, этиловый спирт и его водный раствор), которая способствует удалению продуктов разрушения от обрабатываемых поверхностей.

К основным видам ЭЭО относятся электроискровая (ЭИО), электроимпульсная (ЭИМ) и электроконтактная (ЭКО) обработки.

Электроискровая обработка характеризуется короткой длительностью импульсов (10-5...10-7 с), сравнительно небольшой их энергией, обычно прямой полярностью подключения электродов (заготовка − (+), электрод − (−)), отсутствием механического касания электродов между собой. Этот метод применяется преимущественно в качестве окончательной чистовой обработки.

Электроимпульсная обработка − разновидность ЭЭО, для ко-

торой типичны повышенная длительность импульсов (10-4...10-1 с), повышенная энергия импульсов и обратная полярность подключения электродов (заготовка − (−), электрод − (+)), а также отсутствие их механического контакта. При этой обработке достигается более высокая производительность, чем при ЭИО, но вместе с тем и более низкое качество поверхности, поэтому ЭИМ используется для предварительной обработки.

Электроконтактная обработка − также разновидность ЭЭО,

но существенно отличающаяся по характеру явлений, протекающих между электродами, которые в течение определенных промежутков времени находятся в соприкосновении друг с другом. Теплота, расплавляющая и (или) испаряющая металл, лишь частично возникает за счет прохождения электрического разряда. Определенная доля теплоты вводится при прохождении тока через сопротивление контакта. Часть теплоты возникает в результате трения.

47

Электроэрозионная обрабатываемость материалов определяется критерием Палаткина:

Рэ = Cρλtпл2 ,

где С − удельная массовая теплоемкость, кал/г °С; ρ − плотность, г/см3; λ − теплопроводность, кал/(с см °С); tпл – температура

плавления.

Электроэрозионная обрабатываемость типовых материалов приведена в табл. 4.1

Производительность ЭЭО определяется следующими факторами:

•обрабатываемостью данного материала этим методом (с учетом критерия Р);

•режимами обработки: электрическими (энергия, длительность и частота действия импульса); механическими (кинематика обработки, режимы подачи жидкости);

•свойствами межэлектродной среды (электропроводность, вязкость, насыщенность газами и парами).

Точность обработки при ЭЭО зависит от качества изготовления электрода, его положения относительно заготовки, формирования межэлектродного зазора, способа и скорости удаления продуктов эрозии.

При ЭЭО физико-механические свойства поверхностных слоев изменяются вследствие термического воздействия и электродинамических явлений. На поверхности образуются микротрещины. Глубина дефектного слоя зависит от энергии импульсов (Дж) и составляет 0,01...0,03 мм.

Схема электроискровой обработки представлена на рис. 4.1.

48

В генераторе импульсов конденсатор С заряжается в контуре через резистор R от источника постоянного тока напряжением 100...200 В. Когда напряжение на электродах 1 и 3, образующих разрядный контур, достигает пробойного, образуется канал проводимости, через который осуществляется разряд энергии, накопленной конденсатором. При этом продолжительность импульса составляет 20...200 мкс.

Sb – величина

вертикальной подачи электрода-инструмента

Рис. 4.1. Схема электроискровой размерной обработки: 1 − электрод-инструмент, 2 − ванна, 3 − заготовка, 4 − диэлектрик, 5 − кронштейн

В зависимости от количества энергии, расходуемой в импульсе, которая зависит от емкости конденсатора, режим обработки делят на жесткий, средний и мягкий. Жесткий режим, характеризующийся повышенной производительностью, пониженной точностью и увеличением шероховатости обрабатываемой поверхности, используется для предварительной обработки. Мягкий режим позволяет получать размеры с точностью до 2 мкм при шероховатости поверхно-

сти 0,15...0,60 мкм.

Обработку ведут в ваннах, заполненных диэлектрической жидкостью, которая охлаждает электроды и продукты их разрушения, локализует их выбросы, а также уменьшает величину боковых разрядов между электродами, что повышает точность обработки электрода-заготовки.

Чтобы усилить эффект разрушения для равномерного удаления металла, электроды (инструмент и заготовку) помещают в

49