Контрольная работа по «Инженерным основам современных технологий»

МИнистерство образования и науки российской федерации пензенской государственный технологический

университет 

 

 

  

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине

«Инженерные основы современных технологий » 

 

 

 

 

                                                   Выполнил студент группы 12ЭМ3БЗ

                                                  Лылин.А.Ю

                                                  Проверил профессор кафедры

                                                 «Технология машиностроения»

                                                  Волков В.В 

 

 

  

 

2015  

 

 

  

 

 

 

Содержание.

Введение

1.Основные элементы и механизмы станков. Направляющие станков.

2.Рычажные,пружинные и эксцентриковые зажимные механизмы.

3.Режущий инструмент для нарезания зубьев

4.Качество поверхности деталей машины.

Шероховатость и волнистость  поверхности.

6.Заключение.

7.Литература. 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

 

 В начале XIX в. в России родилась новая наука - технология. В основу ее легли достигнутые в XVIII в. успехи по взаимозаменяемости узлов при изготовлении и сборке оружия. Положения этой науки сформулировал академик В.М. Севергин, на десятки лет опередив западных машиностроителей.

В 1870 г. русский профессор И.А. Тиме положил начало науке обработки металлов. Он раскрыл сущность процесса резания, объяснил характер образования и усадки стружки, дал формулу для подсчета действующих сил. Спустя шесть лет его соотечественник, профессор артиллерийской академии А.В. Гадолин, исходя из оптимальной скорости резания, предложил геометрический ряд коробок скоростей, ныне принятый во всем мире. Уже будучи академиком, он обосновал общую теорию упругости и сопротивления материалов, дал расчет многослойных артиллерийских стволов и труб на прочность, разработал курс технологии механической обработки металлов и дерева.

К началу 90-х годов наше станкостроение являлось самым мощным в мире по количеству выпускаемых станков. Потребности отечественной промышленности удовлетворялись полностью. Советские станки конкурировали на мировом рынке.

Развитие вычислительной техники создало предпосылки к созданию систем числового программного управления, разработки станков с автоматической сменой инструмента, станков с ЧПУ, автоматических линий, роботизированных комплексов, гибких производственных систем (ГПС).

Современное производство характеризуется быстрой сменой продукции. Для ее изготовления требуются быстропереналаживае- мые, гибкие производственные системы. Основой таких систем являются многооперационные станки с автоматическими устройствами для заготовок и автоматической сменой инструмента.

Несколько таких многооперационных станков объединяют в автоматические участки, управляемые ЭВМ. Один из таких участков - АСК-10, являющийся гибкой производственной системой, состоит из шести многооперационных станков, координатно-разметочной и измерительной машины, автоматизированной транспортно-складской системы. Участок включает отделения, где заранее комплектуются оснастка и инструменты. Управляет участком вычислительный комплекс, передающий команды на малые вычислительные машины. ЭВМ не только задает программу действий участку и контролирует ее исполнение, но ведет оперативное планирование обрабатываемых деталей и задает оптимальную маршрутную технологию. Образец заводов будущего - гибкий автоматизированный комплекс АСК-20 для обработки широкой номенклатуры корпусных деталей, изготовлен в Ивановском станкостроительном производственном объединении имени 50-летия СССР.

 

 

2. Основные элементы и механизмы станков

Металлорежущие станки представляют собой сложные машины, каждый элемент которых имеет определенное функциональное назначение и конструктивное оформление. В зависимости от вида (типа станка) конструкция узлов может отличаться.Однако вне зависимости от типа, по назначению, можно выделить основные элементы станков, которые всегда присутствуют,

Пространственное взаимное расположение режущего инструмента и заготовки обеспечивается несущей системой станка.

Несущая система - это совокупность базовых узлов, расположенных между инструментом и заготовкой. К базовым узлам относят, например для фрезерно-расточного станка:

•корпусные детали (станины, основания, стойки, колонны, корпуса шпиндельных бабок и т.д.);

•каретки, суппорта;

•ползуны;

•траверсы.

К основным элементам и механизмам станка относятся:

•корпусные детали;

•подвижные рабочие органы станков (столы, суппорты, ползуны, шпиндельные суппорты и бабки, шпиндельные гильзы, скалки);

•шпиндельные узлы, планшайбы и поворотные столы;

• револьверные головки, многопозиционные столы, барабаны, агрегатные головки;

•приводы главного движения и движения подач;

•системы смазки и охлаждения;

системы и механизмы ручного и автоматического управления.

 

 

 

Направляющие станков

Направляющие служат для обеспечения прямолинейного и кругового перемещения подвижных узлов станка, обеспечиваяправильностьтраекториидвижениязаготовкиилидеталиидлявосприятия внешних сил.

Направляющие должны обеспечивать прямолинейность и точность перемещения узлов, поэтому к ним предъявляются высокие требования:

первоначальная  точность изготовления,

долговечность(сохранение точности в течение заданного срока),высокая

высокая износостойкость,

  высокая жесткость,

высокие демпфирующие свойства, малые силы трения,

простота конструкции,

возможность  обеспечения  регулирования зазора-натяга.

В металлорежущих станках применяются направляющие: скольжения,

качения,

комбинированные,

жидкостного трения,

аэростатические.

Точность направляющих обеспечивается  технологией  их обработки  а длительное сохранение точности—правильным выбором материала, конструкции условии эксплуатации.

Направляющие скольжения. Применяются следующие конструкции направляющих скольжения, треугольные симметричные, треугольные несимметричны е: прямоугольные и остроугольные (ласточкин хвост).

 Регулирование зазоров в направляющих скольжения производится     клиньями,    прокладками ,передвижными планками

Направляющие скольжения имеют низкую точность установочных перемещений, большие силы трения и повышенный износ.

 Непосредственный контакт сопряженных поверхностей в

 направляющих трения скольжения предъявляет высокие требования к

выбору материала. Материал во многом влияет на износостойкость направляющих и определяет плавность движения узлов. Для исключения явления схватывания пapy трения комплектуют из разнородных материалов. Чугунные направляющие из cepoгo чугуна, выполненные за одно целое с базовой деталью (станиной), просты и дешевы, но не обеспечивают долговечности. Для повышения износостойкости их подвергают закалке до твердостиHRC,48...53 или покрывают хромом (при слоехроматолщиной25...50 мкм обеспечивается твердость до HRCц 68. . , 72), а также производит напыление на рабочие поверхности направляющих слoя молибдена или сплава с содержанием хрома. Для исключения схватывания покрывают одну из пар сопряжения, как правило неподвижную.

Стальные направляющие выполняются в виде отдельных планок, которые крепятся к базовым деталям. Для стальных накладных направляющих применяют малоуглеродистые стали (сталь 20,20X,20XtIM) с последующей цементацией и закалкой до твердости HRC

60. . .65, азотируемые стали 40ХФ, З0ХН2МА  с глубиной азотирова-

Ния 0,5ммизакалкойдотвердостиHV800...1000.

Цветные сплавы типа бронз БрОФ10-1, Бр.АМц9-2,цинковыйсплав ЦАМ 10-5 в паре со стальными и чугунными направляющими обладают высокой износостойкостью, исключают задиры. Однако из за высокой стоимости они применяются редко и используются только в тяжелые станках.

Для снижения коэффициента трения и повышения  демпфирования в направляющих скольжения находят применениепластмассы(фторопласт,композиционныематериалынаосновеэпоксидныхсмолс присадками дисульфида молибдена, графита), которые обладают хорошими   характеристиками   трения.   Однако   такие направляющие Имеют низкую износостойкость при абразивном загрязнении незначительную жесткость.

Направляющие качения. В высокоточных станках, а так же в станках с числовым программным управлением (ЧПУ)применяют направляющие качения.

В этих направляющих трение качения обеспечивается свободным перекатыванием шариков или роликов между движущимися поверхностями либoустановкой тел качения на фиксированные оси

Наибольшее распространение получили направляющие со свободным перекатыванием тел качения. Так обеспечивают более высокуюжесткость,точностьдвиженияиприменяютихвстанкахсмалойвеличиной хода перемещаемого узла из-за отставания тел качениям направляющие с циркуляцией потока шариковыми роликовых возвратом.

Направляющие качения обеспечивают равномерность и плавность перемещения при малых скоростях, высокую точность установочных перемещении.

 

 

 

 

Рисунок 1.21 - Схемы направляющих качения: а - на роликах с закрепленными осями; б - с возвратом тел качения; в - с потоком тел качения

 

Недостатками направляющих качения являются :высокая стоимость,

трудоемкость изготовления,

низкое  демпфирование колебаний,

повышенная чувствительность к загрязнениям.

Материал направляющих качения. Направляющие качения изго-товляются из подшипниковых сталей марок ШХ9, ШХ15 с объемной закалкой рабочих поверхностей до твердости HRCд 60. . . 62.Приме-няются также малоуглеродистые стали 20ХГ, 18ХГТ с цементацией рабочих поверхностей на глубину неменее0,8мм.

 

Гидростатические  направляющие

В крупногабаритных  станках находят применение гидростати-

ческие направляющие, работающие в условиях жидкостного трения.

Для обеспечения жидкостного трения направляющие имеют по всей длине карманы, в которые под давлением подается масло. Масло, растекаясь по площадке направляющих, создает масляную пленку по всей длине контакта и вытекает через зазор h наружу.

По характеру восприятия нагрузки гидростатическиенаправляющиеделятсянанезамкнутыеизамкнутые.Длясозданиянеобходимойжесткостииповышениянадежности в этих направляющих обеспечивается регулирование толщины масляного слоя, а также используются системы подводамасласдросселямипередкаждымкарманомисистемыавтоматического регулирования.

Их достоинство: стабильность толщины масляного слоя, низкий коэффициент трения, плавность движения, высокая чувствительность точных перемещении, почти полное отсутствие износа, нечувствительность к деформациям станины.

Недостатком гидростатических направляющих является сложность системы подачи смазки и необходимость устройствфиксацииузлавпозиции,возможностьутечкимасла,чтоприводиткзагрязнениюрабочегопространства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Эксцентриковые зажимы.

Эксцентрик представляет собой соединение в одной детали двух элементов - круглого диска (рисунок 2.15,д) и плоского односкосого клина. При повороте эксцентрика вокруг оси вращения диска клин входит в зазор между диском и заготовкой и развивает силу зажима Q.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.15- Эксцентриковый зажим: а - схема механизма; б - пример использования эксцентрика в приспособлении;

1 - прихват; 2 - винт; 3 - рукоятка  эксцентрика;

4 - эксцентрик; 5 - корпус приспособления

Рабочая поверхность эксцентриков может быть окружностью (круговые) или спиралью (криволинейные).

Эксцентриковые зажимы являются самыми быстродействующими из всех ручных зажимных механизмов. По быстродействию они сравнимы с пневмозажимами.

.

Недостатками эксцентриковых зажимов являются:

2. малая величина рабочего хода, ограниченная величиной эксцентриситета;
3. повышенная утомляемость рабочего, так как при откреплении заготовки рабочему необходимо прикладывать силу, обусловленную свойством самоторможения эксцентрика;
4. ненадежность зажима при работе инструмента с ударами или вибрациями, так как это может привести к самооткреплению заготовки.

Несмотря на эти недостатки, эксцентриковые зажимы широко используют в приспособлениях (рисунок 2.15,6), особенно в мелкосерийном и среднесерийном производствах.

Эксцентрики рекомендуется изготовлять из стали 20Х с цементацией рабочей поверхности на глубину 0,8... 1,2 мм и закалкой до твердости HRC 5 5... 60.

Для достижения необходимой силы закрепления Q определим наибольший момент на рукоятке эксцентрика

                        R + esinP,

        M=W1 = Q-    _________________   -[tg(a + (p,) + tgcp2],

                     l cos α

 

где W - сила на рукоятке, / - длина рукоятки; a - угол поворота эксцентрика; φ1,φ2,- углы трения.