17

МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний технічний університет

“Харківський політехнічний інститут”

Кафедра „Інтегровані технології машинобудування ім. М.Ф. Семка”

Контрольна робота

з курсу

«Вступ до спеціальності»

Група мш-11 б

Студент Ракитський Є.В.

Підпис ПІБ

№ залікової книжки 11\020

№ варіанта 7

Викладач Наконечний М.Ф.

Підпис ПІБ

ХАРКIВ – 2011

Завдання за номером варіанта №7:

№ Вар-та	Модель верстата	Технологічна операція	Марка інструментального матеріалу
7	1М63БФ101	Проточування зовнішньої циліндричної канавки	Бєлбор (композит 02)

Зміст Стор.

Вступ. Наукові напрями і навчальні спеціалізації кафедри „Інтегровані технології машинобудування ім. М.Ф. Семка” за фахом «Технологія машинобудування» 3

1. Основні групи інструментальних матеріалів (матеріалів, з яких виготовляють різальні інструменти), хімічний склад та фізико-механічні властивості надтвердого інструментального матеріалу марки «Композит 02» 7

2. Характеристика властивостей конструкційних матеріалів (матеріалів, з яких виготовляють деталі) для ефективної токарної обробки яких варто застосовувати різці з надтвердого інструментального матеріалу марки «Композит 02» 8

3. Основні групи металорізальних верстатів (навести класифікацію згідно з ГОСТ), їх призначення 9

4. Ескіз загального виду токарно-гвинторізного верстата моделі 1М63БФ101, його призначення, ескізи основних технологічних операцій (видів обробки), технічні (паспортні) дані верстата 9

5. Мета та ескіз технологічної операції «Проточування зовнішньої циліндричної канавки» 10

6. Необхідні рухи виконавчих органів верстата при виконанні технологічної операції «Проточування зовнішньої циліндричної канавки», елементи режиму різання, послідовність призначання елементів режиму різання 10

7. Розрахунок значення коефіцієнта (коефіцієнт – К) продуктивності різання верстата моделі 1М63БФ101 11

8. Розрахунок значення коефіцієнта (коефіцієнт – К₂) швидкісних можливостей верстата моделі 1М63БФ101 11

Висновок про доцільність використання різального інструменту з надтвердого матеріалу марки «Композит 02» на токарному верстаті моделі 1М63БФ101 12

Список використаних літературних джерел 12

Вступ. Наукові напрями і навчальні спеціалізації кафедри „Інтегровані технології машинобудування ім. М.Ф. Семка” за фахом «Технологія машинобудування»

Кафедра «Интегрированные технологии машиностроения» (ранее – «Резание материалов и режущие инструменты»), является одной из ведущих кафедр в нашем университете и в стране. Ее научная школа широко известна в мире и связана с именами таких выдающихся деятелей науки и высшей школы, как К.А. Зворыкин, В.С. Кнаббе, В.Э. Тир, А.В. Панкин, Н.И. Резников, Д.С. Катков, М.Ф. Семко, В.Ф. Казаков, С.Г. Редько, С.А. Воробьев, В.И. Дрожжин, Н.К. Беззубенко, Б.А. Перепелица, М.Д. Узунян, А.И. Грабченко, А.Я. Мовшович и ряд других. Среди воспитанников – немало выдающихся руководителей промышленности [2, стр.6].

Запросы производства приводят Н.И. Резникова к решению начать в середине 30-х годов преподавание курса „Учение о резании металлов” как самостоятельной дисциплины, а вскоре – также самостоятельного курса „Проектирование и производство режущего инструмента”. Основой первого из них стал учебник Н.И. Резникова «Теория резания металлов», изданный в 1934 году [2, стр. 26].

Аспирант М.Ф. Семко сформулировал и экспериментально подтвердил положение о существовании таких значений температур резания, в пределах которых обрабатываемость металла наилучшая. В 1935 г. на заседании Ученого совета ХММИ молодой ученый защитил диссертацию на тему „Теплота резания и стойкость инструмента”. В июне 1937 г. ему присуждена научная степень кандидата технических наук. В том же году по материалам диссертационного исследования издана монография «Теплота різання і стійкість інструменту». Таким образом, на кафедре резания впервые в СССР были заложены основы нового самостоятельного научного направления – теплофизики процессов резания [2, стр. 27].

В 60-е годы темы кандидатских диссертаций были связаны с проблемами, над которыми работала кафедра в то время – резание минералокерамическим инструментом и обработка пластмасс [2, стр. 26].

В 70-х проблемой в материалообработке становится изучение физики процесса резания инструментами из синтетических алмазов, которые только что синтезировали в Подмосковном институте физики высоких давлений под руководством академика Л.Ф.Верещагина (в прошлом – харьковчанина) [2, стр. 39].

Профессор М.Ф. Семко с коллективом кафедры после тщательного изучения состояния вопроса принимает важное, судьбоносное решение о переходе кафедры на новое направление в научно-исследовательской работе – физика процессов резания сверхтвердыми инструментами [2, стр. 39].

Исторически сложилось так, что до 1980 года кафедра, тогда под названием «Резание материалов и режущие инструменты» не имела статуса специальной, т.е. не была выпускающей [2, стр. 51].

Она вела целый ряд фундаментальных дисциплин – «Резание материалов», «Режущий инструмент», «Технология изготовления режущего инструмента», «Основы научных исследований», обеспечивающих подготовку инженеров по специальности 0501 «Технология машиностроения», металлорежущие станки и инструменты», а также на всех механических факультетах преподавала дисциплину «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения». Несколько позже кафедре было поручено чтение лекций по информатике для студентов I и II курсов всего машиностроительного факультета [2, стр. 52].

Начало 80-х годов прошлого века для кафедры стало знаковым – состоялось несколько защит докторских диссертаций.

В.И. Дрожжин представил работу «Физические особенности закономерности процесса резания слоистых пластмасс» (1982 г.). Затем состоялись защиты докторских диссертаций Б.А. Перепелицы «Разработка теории формообразования и проектирования режущих инструментов на основе многопараметрических отображений» (1982 г.), М.Д. Узуняна «Повышение эффективности алмазного шлифования твердых сплавов путем прогнозирования и стабилизации работоспособности кругов» (1989 г.).

Исследование комбинированных процессов шлифования с введением в зону резания дополнительной электрической энергии стали основой создания принципиально нового способа обработки – алмазно-искрового шлифования. В этом направлении под руководством М.Д. Узуняна и Н.К. Беззубенко получены новые научные положения о путях повышения производительности обработки труднообрабатываемых материалов алмазно-искровым шлифованием в условиях автоматизированного производства. На этой основе создана гамма принципиально новых шлифовальных станков – заточные: 3В624, 3629Р, 3Е667РФ1 и др.; круглошлифовальные: 3К12Р, 3У12ВРФ11, ВТ-82; внутришлифовальные: 3К227ВР, 3М227ВЭРФ2; плоскошлифовальный ОШ-226. Станки были созданы совместно с Экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков. В дальнейшем выпуск этих станков освоили заводы Витебска, Вильнюса, Ленинакана, Мукачева, Саратова. От реализации 400 станков модели 3В642 в 1984–1990 гг. получен годовой экономический эффект свыше 1,7 млн. долларов США [2, стр. 52].

Успешно развивается в рамках научной школы лезвийная обработка сверхтвердыми поликристаллическими материалами. Начатые в 60-е годы Зубарем В.П. и Крюковым В.К. исследования в этом направлении продолжены представителями научной школы Н.В. Верезубом, А.Г. Тимчуком, аспирантом – Яношем Кундраком (Венгрия). В результате выполненных работ разработаны новые инструменты и конструкции инструментальных пластин, которые значительно повышали производительность, качество и коррозионную стойкость обработанных поверхностей и эксплуатационные показатели изделий.

Яношем Кундраком, преподавателем Мишкольцкого университета, защищена докторская диссертация, в которой научно обоснована замена в некоторых случаях операции шлифования на точение или фрезерование без потери качества обработанной поверхности [2, стр. 53].

Таким образом, результаты научной деятельности сотрудников кафедры и материально-техническая база Проблемной научно-исследовательской лаборатории «Физики резания сверхтвердыми инструментами» им. М.Ф. Семко создали (впервые в СССР) предпосылки для качественной подготовки инженеров по специализации «Сверхтвердые инструменты и процессы обработки» в рамках специальности 0501 «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты».

Преодолев бюрократические сложности в системе Министерства высшего и среднего специального образования СССР, при энергичной поддержке приемника М.Ф. Семко ректора Н.Ф. Киркача (личный визит в Москву к первому заместителю министра) удается открыть в 1984 году подготовку инженеров по специализации «Сверхтвердые инструменты и процессы обработки» в рамках специальности 0501 «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» [2, стр. 52].

Кафедра обрела статус выпускающей. Увеличилось число читаемых курсов, подготовленных на базе научных исследований Отраслевой и Проблемной лабораторий. Эта тенденция совершенствования подготовки специалистов через открытие новых современных специализаций в подготовке инженеров стала характерной для кафедры в дальнейшем:

в 1996 году – «Высокие технологии в машиностроении»,

в 1998 году – «Менеджмент и маркетинг высоких технологий»,

в 2003 – «Интегрированные генеративные технологии в машиностроении».

Следуя боле четверть вековой традиции, первое самостоятельное расчетно-графическое задание студента кафедры „Интегрированные технологии машиностроения” им. М.Ф. Семко посвящается знакомству со специализацией «Сверхтвердые инструменты и процессы обработки».

1. Основні групи інструментальних матеріалів (матеріалів, з яких виготовляють різальні інструменти), хімічний склад та фізико-механічні властивості надтвердого інструментального матеріалу марки «Композит 02»

Инструментальные стали разделяют на углеродистые, легированные и быстрорежущие.

Углеродистые инструментальные стали применяют для изготовления инструмента, работающего при малых скоростях резания. Из углеродистой стали марок У9 и У10А изготовляют ножи, ножницы, пилы, из У11, У11А, У12 слесарные метчики, напильники и др.

Легированные инструментальные стали бывают хромистыми (X), хромистокремнистыми (ХС) и хромовольфра-момарганцовистыми (ХВГ) и др.

Цифры в марке стали обозначают состав (в процентах) входящих компонентов. Первая цифра слева от буквы определяет содержание углерода в десятых долях процента. Цифры справа от буквы указывают среднее содержание легирую щего элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента или углеро да близко к 1 %, цифра не ставится.

Из стали марки X изготовляют метчики, плашки, резцы; из стали 9ХС, ХГС — сверла, развертки, метчики и плашки; из стали ХВ4, ХВ5 — сверла, метчики, раз вертки; из стали ХВГ — длинные метчики и развертки, плашки, фасонные резцы.

Быстрорежущие (высоколегированные) стали применяют для изготовления различных инструментов, но чаще сверл, зенкеров, метчиков.

Быстрорежущие стали обозначают буквами и цифрами, например Р9, Р6МЗ и др. Первая Р (рапид) означает, что сталь быстрорежущая. Цифры после нее указывают среднее содержание вольфрама в процентах. Остальные буквы и цифры обозначают то же, что и в марках легированных сталей.

Твердые сплавы деляг на металлокерамические и минералокерамические, их выпускают в виде пластинок разной формы. Инструменты, оснащенные пластинками из твердых сплавов, позволяют применять более высокие скорости резания, чем инструменты из быстрорежущей стали,

Металлокерамические твердые сплавы разделяют на вольфрамовые, титановольфрамовые, титанотанталовольфрамовые.

Поликристаллы на основе синтетического алмаза можно разделить на две разновидности:

1. Синтетические поликристаллические алмазы. Их получают путем воздействия на углеродсодержащее вещество со значительным количеством катализатора одновременно высокого давления и высокой температуры. Плотность таких поликристаллов изменяется в широких пределах, а содержание примесей составляет от 2 до 20% по массе.

2. П оликристаллы, получаемые спеканием порошков кубического нитрида бора (КНБ) с активирующими добавками.

2. Характеристика конструкційних матеріалів (матеріалів, з яких виготовляють деталі) для ефективної токарної обробки яких варто застосовувати різці з надтвердого інструментального матеріалу марки «Композит 02»

Особенности процесса резания лезвийным инструментом на основе КНБ, предопределяются физико-механическими свойствами алмаза: низким коэффициентом трения, высокими значениями тепло- и температуропроводности,, обеспечивающими сравнительно низкие температуры в зоне резания и позволяющими производить обработку на высоких скоростях, достигающих 1000 м/мин; малыми значениями радиуса округления режущих кромок (до р = 0,05... 1,0 мкм); малыми силами резанчя по сравнению с силами при тонком точении резцами из других инструментальных материалов (Р_z меньше в 1,5—3 раза, Р_y — в 3—12 раз); высокой износостойкостью, обеспечивающей размерную стойкость и длительную работу инструмента без подналадок. Однако он уступает синтетическому алмазу, кроме случаев обработки железосодержащих сплавов, поэтому и рекомендуется исключительно для их обработки.

Особенности процесса резания лезвийным инструментом на основе алмаза, предопределяются физико-механическими свойствами алмаза: низким коэффициентом трения, высокими значениями тепло- и температуропроводности,, обеспечивающими сравнительно низкие температуры в зоне резания и позволяющими производить обработку на высоких скоростях, достигающих 1000 м/мин; малыми значениями радиуса округления режущих кромок (до р = 0,05... 1,0 мкм); малыми силами резанчя по сравнению с силами при тонком точении резцами из других инструментальных материалов (Р_z меньше в 1,5—3 раза, Р_y — в 3—12 раз); высокой износостойкостью, обеспечивающей размерную стойкость и длительную работу инструмента без подналадок. Однако он уступает кубическому нитриду бора (КНБ), при обработке железосодержащих сплавов, поэтому и не рекомендуется для их обработки но очень эффективен обработке цветных металлов, пластмасс и других не содержащих железа материалов.