Отчет по лабораторной работе №1

Вариант №1

на тему: Сверление, зенкерование, развертывание отверстий и нарезание резьбы на радиально-сверлильном станке

по дисциплине: Технология конструкционных материалов

Санкт-Петербург

2015г.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1 Цель работы: знания технологических методов обработки отверстий и видов осевых режущих инструментов, устройства и назначения радиально–сверлильного станка, умения выбирать режущий инструмент в зависимости от заданной точности диаметра отверстия и шероховатости его поверхности, устанавливать на станке режимы сверления, зенкерования и развертывания.

1.2 Изготовление отверстий является распространенным видом механической обработки, выполняемым на сверлильных, расточных и токарных станках. К технологическим методам обработки отверстий относят сверление, зенкерование, развертывание, зенкерование и нарезание резьбы метчиками (рисунок 1.1).

Сверление – операция получения глухих и сквозных отверстий в сплошном материале сверлами различных типов. Наиболее часто с этой целью применяют спиральные сверла, которые позволяют сверлить отверстия в диапазоне диаметров от 0,25 до 80 мм (рис. 1.20, а). Точность просверленных отверстий в связи с малой жесткостью инструмента, значительными осевыми силами резания и неуравновешенностью радиальных сил не высока и соответствует 12–14 квалитетам точности. Высота микронеровностей профиля обработанной поверхности отверстия превышает значения Rа 6,3 мкм. С использованием сверла можно увеличить диаметр уже имеющегося отверстия. Такой вид обработки называют рассверливанием (рисунок 1.2, б).

Зенкерование — метод обработки предварительно просверленного, штампованного или литого отверстия зенкером в целях достижения более правильной геометрической формы отверстия, прямолинейности оси, повышения точности и снижения шероховатости поверхности (рисунок 1.2, в). Зенкерование обеспечивает 10–12 квалитеты точности обработки отверстия и шероховатость поверхности по параметру Ra в пределах 1,25–12,5 мкм. Этот технологический метод может быть использован для окончательной обработки или для получистовой обработки отверстия перед развертыванием.

Рисунок 1.2 - Схемы сверления (а), рассверливания (б), зенкерования (в),

развертывания (г) и нарезания резьбы (д)

Развертывание применяют для дальнейшего повышения точности и уменьшения шероховатости обработанных отверстий (рис. 1.20, г). Этот метод относят к чистовым методам обработки. Развертывание обеспечивает возможность получения 6–9 квалитетов точности и высоты неровностей профиля обработанной поверхности по параметру Ra до 0,32 мкм.

2 РЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

Спиральное сверло (рисунок 2.1, а) состоит из рабочей части l₁, шейки l₂, хвостовика l₃ и лапки l₄. Рабочую часть сверла подразделяют на режущую l₅, несущую главные режущие кромки инструмента 3, 4, и на направляющую часть l ₆. Сверло имеет два режущих лезвия (пера), поверхности которых 5 и 6 являются винтовыми поверхностями стружечных канавок 7 и 8. По этим поверхностям, называемыми передними, в процессе сверления движется стружка.

Рисунок 2.1 - Инструменты для обработки отверстий: а – спиральное сверло с коническим хвостовиком; б – хвостовой зенкер; в – хвостовая машинная развертка; г – метчик

На направляющей части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточки 1 и 2, обеспечивающие направление движения сверла при резании. Пересечение перьев сверла формирует его вершину в виде поперечной режущей кромки 9.

Хвостовик l₃ необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка l₄, расположенная в конце хвостовика, служит упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

Зенкер. По своей конструкции зенкеры бывают цельными и сборными, насадными и хвостовыми. На рисунке 2.1, б изображен цельный хвостовой зенкер. Основными его элементами являются рабочая часть l₁, состоящая в свою очередь из режущей l₅ и калибрующей l₆ частей, шейка l₂, хвостовик l₃ и лапка l₄.

Хвостовой зенкер в отличие от спирального сверла имеет три или четыре режущих зуба с режущими кромками, расположенными на режущей части, и не содержит поперечной кромки.

Увеличение точности обработки, достигаемое зенкером, обеспечивается его большей, чем у сверла, жесткостью и меньшей глубиной резания.

Развертка – инструмент для чистовой обработки отверстий. Основное отличие развертки (рисунок 2.1, в) от зенкера заключается в том, что она имеет большее число режущих зубьев (6–14), которые, срезая небольшие слои материала, обеспечивают повышенный по отношению к обработке зенкером квалитет точности отверстия.

Развертки подразделяют на машинные и ручные. Последние предназначены для обработки отверстий вручную. Машинные развертки по способу установки на станке делят на хвостовые и насадные, по конструкции рабочей части – на цельные и сборные. Конструктивными элементами хвостовой развертки являются рабочая часть l₁, шейка l₂, хвостовик l₃ и лапка l₄. На рабочей части, также как у сверла и зенкера, выделяют режущую l₅ и калибрующую l₆ части.

Метчик (рисунок 2.1, г) применяют для нарезания внутренних резьб. Метчик представляет собой винт с прорезанными прямыми или винтовыми канавками, образующими режущие кромки. Метчики бывают ручными и машинными. На рисунке 2.1, г изображен ручной метчик, предназначенный для ручного нарезания резьбы. Рабочая часть метчика l₁ имеет режущую l₅ и калибрующую l₂ части. Вращение ручного метчика осуществляют вручную с помощью приспособления – воротка, надеваемого на квадрат l₄ хвостовика l₃. Машинный метчик в отличие от ручного имеет конический хвостовик с лапкой по типу аналогичных элементов спирального сверла, хвостовых зенкера и развертки. Вращение его осуществляется передачей крутящего момента от шпинделя станка через хвостовик с помощью сил трения.

3 УСТРОЙСТВО И НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ РАДИАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА.

Радиально-сверлильные станки предназначены для выполнения всех видов сверлильных работ на заготовках в условиях единичного и мелкосерийного производств. Станки этого типа характеризуются тем, что совмещение оси обрабатываемого отверстия и режущего инструмента осуществляют перемещением шпинделя станка с инструментом относительно неподвижно закрепленной заготовки. Для этого станок имеет подвижную шпиндельную бабку, в которой закрепляют инструмент, а также механизмы, обеспечивающие вращение и движение подачи шпинделя.

На рисунке 3.1 представлен общий вид радиально-сверлильного станка. Станок имеет фундаментную плиту 1 с закрепленной на ней колонной 2. На колонну надета поворотная гильза 3, с которой соединена траверса 4. По горизонтальным направляющим траверсы перемещают шпиндельную головку 6, в которой расположены коробка скоростей и коробка подач. Главное движение резания и движение подачи на станке реализуются соответственно вращением и осевым перемещением шпинделя 10. Источником этих движений служит электродвигатель 7. Шпиндель станка может получать 18 различных частот вращения в пределах от 37,5 до 1900 об/мин и шесть значений подач в пределах от 0,1 до 1 мм/об. Для изменения расположения шпинделя с инструментом относительно заготовки узлам станка придают установочные движения. К таким движениям относят: поворот траверсы 4 относительно оси колонны 3, подъем и опускание траверсы с помощью электродвигателя 5 и ходового винта 11, радиальные перемещения шпиндельной головки 6 вдоль траверсы. Автоматическое выключение движения подачи при достижении инструментом заданной глубины обрабатываемого отверстия осуществляется механизмом 9. До начала обработки этот механизм настраивают на заданную глубину отверстия рукояткой Р₈. Для этого нужно выполнить следующие действия:

– подвести рукояткой Р₁₁ режущий инструмент до касания с заготовкой;

– освободить поворотом рукоятки Р₈ против часовой стрелки кольцо механизма (лимб) с рисками;

– повернуть лимб до совпадения деления шкалы лимба, соответствующего заданной глубине отверстия, с неподвижной риской, нанесенной на корпусе шпиндельной бабки станка;

– закрепить лимб поворотом рукоятки Р₈ по часовой стрелке.

Рисунок 3.1 – Радиально-сверлильный станок

4 ВЫБОР РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ОТВЕРСТИЙ

Обработка отверстия на сверлильных станках совершается в результате двух движений: вращения инструмента вокруг его оси D _г (главное движение резания) и осевого перемещения инструмента D_s (движение подачи).

Элементами режима резания при обработке отверстия являются:

– скорость главного движения резания ϑ, м/мин, вычисляемая по

формуле:

ϑ = p×D×n/1000, (4.1)

где D – диаметр инструмента (сверла, зенкера, развертки), мм;

n – частота вращения шпинделя, об/мин.

– S_о – подача за один оборот заготовки, мм/об – величина перемещения инструмента за один оборот:

S_о = S_z × z, (4.2)

где S_z – подача инструмента за время его поворота на одно режущее лезвие (зуб) инструмента, мм/зуб;

z – число режущих лезвий.

При нарезании резьбы S_о = S_р,

где S_р – шаг нарезаемой резьбы.

– глубина резания t, мм: при сверлении глубина резания равна половине диаметра сверла t = D/ 2; при рассверливании, зенкеровании, развертывании

t = (D – d) / 2, (4.3)

где D и d – диаметры обработанного и обрабатываемого отверстий соответственно.

Значения элементов режима резания назначают в зависимости от марки обрабатываемого материала, вида технологической обработки, материала режущей части инструмента, требований к обрабатываемому отверстию. При этом обычно пользуются справочными таблицами, номограммами или проводят расчеты по формулам теории резания.

На изучаемом радиально–сверлильном станке значения частоты вращения шпинделя и подачу при сверлении, зенкеровании, развертывании и нарезании резьбы выбирают с помощью специального устройства (рисунок 4.1) следующим образом.

Рисунок 4.1 - Устройство для определения режима резания

Диск 1 устройства устанавливают так, чтобы стрелка «А» находилась против заданного диаметра инструмента или ближайшего его значения. В колонке «Материал детали» находят материал обрабатываемой заготовки, а в секторе «Скорость резания» по этому материалу выбирают для нужного метода обработки рекомендуемую скорость резания. Значение скорости резания при зенкеровании выбирают по сектору, содержащему данные по этому параметру режима резания для сверления.

На шкале V подвижной части диска 1 находят выбранную скорость резания, а напротив численного значения этой скорости – необходимую частоту вращения шпинделя n, об/мин и соответствующие положения рукояток Р₄, Р₅ и Р₁₂.

Подачу S ₀ определяют по табличке устройства «Подача» S, мм/об на окружности, соответствующей расположению заданного материала и диаметру инструмента. Устанавливают выбранное значение подачи рукояткой 2.

5 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

В лабораторной работе предусмотрено проведение эксперимента, по результатам которого можно оценить точность и качество отверстий в обработанной заготовке после сверления, зенкерования и развертывания. Для обеспечения возможности визуального осмотра обработанных поверхностей и упрощения измерения параметров шероховатости отверстий заготовка изготавливается из двух образцов 1 и 2 (рисунок 6.1). При установке на станок эти образцы жестко скрепляют между собой с помощью двух струбцин 3. Удерживаемую струбцинами заготовку закрепляют в машинных тисках на столе станка.

Рисунок 6.1 - Заготовка для проведения эксперимента

Первое отверстие в заготовке–образце (позиция 4, рисунок 6.1) получают сверлением, второе (позиция 5) – сверлением и зенкерованием. Третье отверстие (позиция 6) сверлят, а затем зенкеруют и развертывают.

По окончании обработки заготовку со струбцинами снимают со станка, очищают отверстия от стружки и грязи и измеряют нутромером полученные диаметры.

Нутромер является измерительным прибором относительного измерения. Перед экспериментом его настраивают «на ноль» по отверстию эталонном кольце с известным значением диаметра отверстия D_э. Диаметр контролируемого отверстия на образце D_к вычисляют по формуле:

D_к = D_э + C, (1.14)

где С – показание на шкале нутромера, зафиксированное при измерении

контролируемого отверстия.

D_к =

Погрешностью обработки ∆ будем считать разность между диаметром D кконтролируемого отверстия и диаметром последнего использованного при обработке отверстия инструмента D_и:

∆ = D_к – D_и, (1.15)

∆ =

Достигнутый при обработке квалитет точности диаметра отверстия

можно определить, сопоставив значение вычисленной погрешности с табличными значениями допустимых отклонений отверстий (таблица 6.1).

Допускаемые отклонения размеров отверстий диаметром 10–18 мм.

Таблица 6.1 – Значения допустимых отклонений отверстий

Диаметры инструментов D и измеряют на специальном приспособлении. Оценку шероховатости поверхностей полученных отверстий осуществляют измерением на профилометре – профилографе высоты шероховатости поверхности по параметру Ra, предварительно более тщательно очистив поверхности отверстий. Все результаты измерений заносят в таблице 6.2.

Таблица 6.2 – Результаты эксперимента

Диаграммы достигнутых квалитетов точности обработки и шероховатости обработанных поверхностей при различных видах обработки:

6 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Таблица 5.1 – Индивидуальное задание

5.1 Расчет, необходимый для наладки станка на обработку детали

5.1.1 Скорость главного движения резания ϑ, м/мин, вычисляемая по формуле

ϑ = p×D×n/1000, (5.1)

ϑ = 3,14×3,6×1200/1000 = 13,5 м/мин.

5.1.2 Подача за один оборот заготовки, мм/об, вычисляют по формуле

S_о = S_z × z,(5.2)

S_о = 0,4×1 = 0,4мм/об.

5.1.3 Глубину резания t, мм вычисляют по формуле:

t = D/ 2, (5.3)

t = 36/2 = 18 мм.

Вывод: в ходе работы были получены знания об основных узлах радиально – сверлильного станка, о его назначении, о режущем инструменте и приспособлениях, применяемых на нем; так же были получены навыки работы на радиально – сверлильном станке и навыки выполнения расчетов параметров режима сверления.

Поиск по сайту: