Формообразование со снятием стружки. Строгание, фрезерование

Представлены результаты исследования характеристик режущего инструмента, модифицированного воздействием низкотемпературной плазмы, позволившие определить условия для его наиболее эффективного практического использования.

Рассматривается стойкость режущего инструмента, качество обработанной поверхности и температура в зоне резания при точении хромистой стали с применением охлаждения вихревым ионизатором.

Приведены математические модели процессов обжима и раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств.

Исследуется процесс упрочнения дереворежущих инструментов с формированием на их рабочих поверхностях функциональных покрытий методом электроискровой обработки (ЭИО). Оценивается качество поверхностного слоя (микротвердость) на кромке лезвий ленточных пил с применением метода определения динамической микротвердости

Рассматривается процесс формирования шероховатости деталей, поверхности которых образуют закрытые зоны при объемной обработке. Исследовано влияние геометрических характеристик рабочего тела на обрабатываемость труднодоступных зон. Проведены экспериментальные исследования равномерности центробежно-планетарной обработки сложнопрофильных деталей.

Рассматривается моделирование теплопередачи в системах со сложными граничными условиями. Приведены примеры моделей, разработанные авторами, со статическими и динамическими граничными условиями, выполненные с помощью современных средств моделирования, а также их влияние на прочностные параметры изделий.

Рассмотрены цель, задача, содержание домашнего задания и требования к его оформлению. Приведены методические указания к выполнению задания и рассмотрен пример его решения, даны справочные материалы.

Использование абразивных кругов из сферокорунда позволяет повысить производительность процесса шлифования древесины, а также расширить область применения жесткого абразивного инструмента за счет снижения его засаливания и ликвидации прижогов обработанной поверхности. Проведенные исследования выявили следующие преимущества перед шлифовальной шкуркой использования для шлифования древесины абразивных кругов: высокую точность обработки, получение требуемого качества обработанной поверхности, высокую стойкость инструмента и его низкую стоимость. Произведен силовой анализ процесса микрорезания зерном сферокорунда в зависимости от степени его износа. Показано, что снятие стружки зерном сферокорунда возможно только при его определенном состоянии – обнажении режущих стенок. Также получены теоретические зависимости сил при микрорезании от всех основных условий процесса шлифования древесины и древесных материалов: характеристик круга, режимных показателей обрабатываемого материала и связанных с ним факторов. Проанализированы особенности процесса стружкообразования, условия самозатачивания кругов из сферокорунда. Установлено, что наибольшее влияние на толщину стружки, срезаемую одним зерном сферокорунда, оказывает зернистость, влияние других характеристик внутреннего объемного строения инструмента: содержания зерна и связки – менее значительное. В зависимости от обрабатываемого материала необходимо применять абразивный инструмент соответствующих характеристик: зернистости, твердости, структуры; при этом использовать сферокорунд, имеющий оптимальные физико-механические свойства, в частности толщину стенки зерна, которая во многом определяет его разрушающую нагрузку. Глубина шлифования и скорость подачи оказывают решающее влияние на показатели процесса шлифования древесины и древесных материалов абразивными кругами из сферокорунда. Увеличение глубины шлифования и скорости подачи приводит к росту сил резания, шероховатости шлифованной поверхности, к снижению длины шлифования за период стойкости круга и коэффициента шлифования. При фиксированных глубине шлифования и скорости подачи для улучшения показателей процесса шлифования древесины и древесных материалов необходимо увеличивать скорость резания.

Приведены результаты теоретических исследований предельных возможностей формоизменения на первой операции изотермической комбинированной вытяжки цилиндрических деталей из анизотропных высокопрочных материалов на радиальной матрице в режиме ползучести

Шпиндельный узел современного станка является наиболее ответственной подсистемой в системе обеспечения качества обрабатываемых поверхностей. Процессы возникновения дефектов в опорах шпинделя существенно опережают начало изменения точностных характеристик оборудования, оказывающих большое влияние на качество деталей.

Приведены результаты теоретических исследований предельных возможностей формоизменения при изотермической вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в условиях ползуче-пластического течения.

Рассмотрены основные каналы диссипации энергии в условиях трения и резания материалов. На основании известных экспериментальных данных показано, что не вся выделившаяся в этих процессах энергия расходуется собственно на процесс изнашивания с образованием частиц износа. Для расчёта характеристик трения и износа используется новый подход.

Учебное пособие содержит более 100 вариантов задач для самостоятельной работы студентов по дисциплине «Учебно-технологический практикум» (УТП), а также примеры их решения и необходимые справочные материалы. Технологические задачи, помещенные в пособии, охватывают все темы курса и имеют исключительно практическую направленность, так как привязаны к действующему промышленному оборудованию, на котором проходят обучение студенты в лаборатории механической обработки резанием. Сборник задач предназначен для использования совместно с учебным пособием «Практическая технология» (М.: Изд-во МТГУ им. Н.Э. Баумана, 2007) и рабочей тетрадью по УТП (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010). Учебное пособие «Сборник задач для самостоятельной работы по дисциплине “Учебно-технологический практикум”» полностью соответствует утвержденной в программе учебно-методического комплекса по дисциплине «Технология конструкционных материалов» и содержанию практических занятий, которые преподаватели кафедры проводят в лаборатории механической обработки резанием МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Экономичное разделение сортового проката на точные качественные заготовки возможно путем широкого внедрения в производство высокопроизводительной безотходной отрезки заготовок сдвигом в штампах и на сортовых ножницах.

Представлены результаты исследования влияния вибраций под произвольным углом к направлению резания. При анализе трения между стружкой и передней поверхностью резца использовалась модель изменения силы резания при наличии механической вибрации под некоторыми углами к направлению движения. Показано, что при умеренно высоких частотах вибрации возможно значительное сокращение силы резания.

В каналах пластинчато-ребристых и трубчато-пластинчатых теплообменных поверхностей при определенных условиях реализуется процесс рациональной интенсификации конвективного теплообмена (РИКТ), при котором рост теплоотдачи Nu/Nuгл опережает рост или равен росту общих потерь давления ξ/ξгл по отношению к соответствующим характеристикам гладкого канала при идентичных геометрии профилей поперечных сечений каналов и режимах течения. РИКТ достигается в круглых каналах – трубах с поперечными канавками на наружной стороне и плавно очерченными выступами внутри [1], в некруглых каналах пластинчато-ребристых рассеченных теплообменных поверхностей за счет генерации вихрей при обтекании лобовой поверхности торцов ребер с острыми кромками [2–4], в некруглых каналах трубчато-пластинчатых с выступами и канавками теплообменных поверхностей, в которых перед сужением и расширением в потоке также периодически генерируются пристенные вихри [5, 6].

Рассмотрена теоретическая модель расчёта температуры на рабочих поверхностях инструмента с фасонным профилем режущего лезвия. Получены аналитические зависимости для оценки температурного состояния передней поверхности резца (зуба фрезы) с эллиптическим профилем в нормальных сечениях.

Приведены основные уравнения и соотношения для анализа напряженного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения операции раздачи анизотропной трубной заготовки коническим пуансоном. Установлено влияние геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности, нормальной анизотропии механических свойств на исследуемые параметры процесса.

Приведены результаты теоретических исследований напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения операции раздачи трубной заготовки, обладающей цилиндрической анизотропией механических свойств, коническим пуансоном.

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований силовых режимов ротационной вытяжки с утонением стенки коническими роликами трубных заготовок из анизотропного материала с учетом локального очага деформации и объемного характера напряженного и деформированного состояний материала в пластической области.

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей процесса вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных высокопрочных материалов в режиме ползучести.

Разработана математическая модель процесса паровой конверсии метана в микроканальном термохимическом реакторе, описывающая прямоточный реактор с микроканальными реакционными элементами. Реакционные элементы представляют собой трубы с цилиндрической катализаторной вставкой. Зазор кольцевого канала — 600 мкм. Основу модели составляют дифференциальные уравнения первого порядка для описания движения парогазовой смеси и дымовых газов и балансовые уравнения для описания условий теплообмена на стенках реакционного элемента. Учтены неравновесный характер протекания химических реакций, а также изменение теплофизических свойств движущихся сред по длине канала. Контроль потоков излучения проводился при помощи электротепловой аналогии. Определение парциальных давлений компонентов по длине реакционного элемента осуществлялось при помощи гидравлического расчета. Математическая модель проверена путем сопоставления с экспериментальными данными, полученными на аналогичной установке. Установлена высокая сходимость с результатами экспериментов. На основе численного эксперимента выведена зависимость процента конверсии природного газа от длины реакционного элемента и размера кольцевого зазора канала. Получены профили скоростей и коэффициента теплоотдачи в реакционном канале, подтверждающие ламинарный режим теплообмена. Отличия в результатах для микроканального и обычного реакторов обусловлены существенным уменьшением диаметра канала, которое приводит к увеличению отношения площади поверхности теплообмена к объему прокачиваемой жидкости, что в свою очередь должно приводить к быстрому нарастанию температуры потока и, следовательно, росту скорости физико-химических превращений по длине РЭ. Другим обстоятельством является увеличение перепада давления по длине каналов, что меняет давление смеси и парциальные давления ее компонентов. По результатам проведенного моделирования видно, что модель, построенная на трехстадийной реакции паровой конверсии метана и одномерной задаче теплообмена, показывает хорошее совпадение с экспериментальными данными. Подтверждено, что применение микроканального термохимического реактора позволяет уменьшить массогабаритные характеристики установки по сравнению с традиционными химическими реакторами

Приведены методики исследования характеристик типовой технологической оснастки, используемой в технологических процессах изготовления изделий машиностроения. Даны указания по выполнению лабораторных работ и составлению отчетов.

В аэродинамической трубе выполнено тщательно спланированное систематическое экспериментальное исследование влияния на теплоаэродинамические характеристики изменения значений основных геометрических параметров прямоугольных каналов пластинчато-ребристых теплообменных поверхностей с высоким значением степени оребрения (ϕ = 14). Рекомендованы критериальные и графические зависимости для расчета теплоотдачи и аэродинамического сопротивления теплообменников. Предложен графический метод определения и наблюдения непрерывного изменения значений текущих оценок рациональной (энергосберегающей) интенсификации конвективного теплообмена и необходимых при конструировании теплообменников параметров рассеченных каналов в пределах всей области реализации процессов энергосберегающей интенсификации. Доказана возможность уменьшения практически до 2,78 раза объема, массы и длины по ходу воздуха сердцевин теплообменников с рассеченными каналами вместо гладких.

Предложена математическая модель образования наплыва при ротационной вытяжке с утонением коническими роликами трубных заготовок из изотропного и анизотропного материалов.

Рассмотрена технология получения и применения синтетических смол для склеивания древесины. Описаны клеи на основе карбамидо-, феноло-, резорцино-, меламиноформальдегидных смол, широко используемые в деревообрабатывающей промышленности. Приведены марки, рецептура и свойства смол. Описаны способы приготовления клеев горячего и холодного отверждения, влияние различных модифицирующих добавок на свойства клеящих смол. Даны условия применения клеев, позволяющие получить водостойкую продукцию повышенного качества.

Рабочая тетрадь содержит задания к практическим работам учебно-технологического практикума и последовательность их выполнения. Тетрадь служит студентам для самостоятельного решения задач, связанных с выбором метода и вида обработки для формообразования различных поверхностей деталей машин, вида и типа режущего инструмента, разработкой схем обработки, наладкой металлорежущего оборудования и др. Все задания составлены применительно к действующему промышленному оборудованию лаборатории механической обработки резанием.

Развитие деревянного домостроения сдерживается из-за недостатка станков для обработки круглых сортиментов и получения заготовок высокого качества. Целью работы является разработка станков для изготовления заготовок круглых сортиментов высокого качества в виде цилиндров и бруса, которые используются в деревянном домостроении. При-ведены конструкции станков для обработки круглых сортиментов, позволяющие получать такие заготовки. Обработка круглых сортиментов производится фрезами, перемещающимися вдоль оси бревна. Получение заготовок в виде цилиндров и многогранных призм обеспечивается с помощью различных фрез соответствующего профиля и поворота бревна на определенный угол после каждого прохода фрезы. На станках также возможна установка круглых пил вместо фрез, что дает возможность получать доски и брус и расширяет их конструктивные возможности. Для повышения качества обработанных бревен предложена усовершенствованная конструкция станка, в котором имеется устройство, позволяющее выполнять в бревнах продольные пазы, вводить в них жидкий быстрозатвердевающий клей, маскирующий полученные пазы. Это способствует снижению остаточных напряжений и уменьшает опасность растрескивания бревна. Формирование паза осуществляется с помощью сборной фрезы, производящей одновременно обработку бревна. Количество пропилов и их глубина зависят от диаметра бревна. В статье приведена таблица для определения количества и глубины пропилов. Другое устройство обеспечивает упаковку бревна в пленку, что позволяет защитить бревно от загрязнения, изолирует клей от вытекания и сохраняет исходную влажность бревна. Мощность электродвигателей для фрезерования составляет 5,0…10,0 кВт, мощность мотор-редуктора механизма подачи – 1,0…2,0 кВт, мощность мотор-редуктора для поворота бревна – 0,5… 1,0 кВт. Суммарная максимальная мощность составляет 13,0 кВт, что меньше чем у серийных аналогичных станков. Предложенная конструкция позволяет получать сортименты высокого качества без трещин и растрескиваний через несколько лет после изготовления. Новая разработка защищена патентами на изобретения.

На основе экспериментальных исследований приводится анализ существующей технологии производства шлифовальных и полировальных абразивных кругов на вулканитовой связке. Рассмотрены новые способы прессования заготовок абразивных кругов, имеющие промышленное освоение, позволяющие исключить такие виды брака, как расслоение, разноплотность, разнопрочность, неоднородность структуры, и повысить эффективность производства

Имеют место два подхода к исследованию колебаний в механических системах. Один основан на предположении, что возмущение от источника мгновенно распространяется по всей системе, т.е. скорость импульса бесконечно большая. Такой подход позволяет достаточно точно определять частоту и формы собственных колебаний системы, но расчет вынужденных колебаний и демпфирования не всегда отражает действительное состояние системы. Другой подход базируется на волновой теории колебаний, учитывающей конечную скорость распространения импульсов, наличие бегущих, отраженных и стоячих волн, определяющих динамическую нагрузку механической системы, и позволяющий целенаправленно определять инерционно-жесткостные и диссипативные параметры демпферов, как частично, так и полностью поглощающих энергию колебаний

Проведены иследования напряженно-деформированного состояния, силовых режимов и предельных возможностей формообразования при вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей из двухслойных анизотропных заготовок в конических матрицах. На основе результатов исследований разработан новый технологический процесс изготовления баллонов высокого давления

Показано, что наличие покрытий на краях лунки и задней поверхности инструмента изменяет термо-ЭДС (ТЭДС), измеряемую методом естественной термопары, на величину не более 0,3–0,7%.

Методические указания содержат вопросы технико-экономического обоснования и оценки эффективности инвестиционных проектов при конструировании режущего инструмента, разработки или совершенствования технологического процесса его изготовления, методики расчета системы экономических показателей проектируемого (модернизируемого) режущего инструмента и технологического процесса его изготовления.

Рабочая тетрадь содержит задания к практическим работам учебно- технологического практикума и последовательность их выполнения. Тетрадь служит студентам для самостоятельного решения задач, связанных с выбором метода и вида обработки для формообразования различных поверхностей деталей машин, вида и типа режущего инструмента, разработкой схем обработки, наладкой металлорежущего оборудования и др. Все задания составлены применительно к действующему промышленному оборудованию лаборатории механической обработки резанием. Рабочая тетрадь предназначена для совместного использования с учебными пособиями «Практическая технология» (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007) и «Сборник задач для самостоятельной работы по дисциплине “Практика — Учебно-технологическая”» (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012). По тематике и объему работ она полностью соответствует утвержденной программе учебно-методического комплекса по дисциплине «Технология конструкционных материалов» и содержанию практических занятий, которые преподаватели кафедры проводят в лаборатории механической обработки резанием МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены направления лазерной обработки, часто встречающиеся в машиностроении — гравировка, прецизионная резка, сварка миниатюрных изделий.

В пособии изложены общие принципы и теоретические основы проектирования режущего инструмента, предназначенного для изготовления поверхностей сложной формы: зубчатых колес, деталей шлицевых соединений и др. Рассмотрены вопросы назначения целесообразных углов режущих лезвий, оптимизации геометрических и точностных параметров сложнопрофильных инструментов. Даны подробные алгоритмы проектирования ряда инструментов и примеры их реализации. Может использоваться при написании магистерских диссертаций по направлению подготовки 151900 "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств", по образовательным программам "Технология автоматизированного машиностроения", "Автоматизированные станочные системы и мехатронные технологии", а также инженерами машиностроительных производств.

Рассмотрены особенности деформирования материалов при обработке давлением по методу холодной штамповки. Приведены возможные конструктивные схемы и расчетные формулы, необходимые для выбора или проектирования технологической оснастки и приспособлений при производстве электронной аппаратуры.

Изложены основы группового метода изготовления изделий. Рассмотрены особенности и приведены примеры проектирования групповых операций для различных видов оборудования. Большое внимание уделено моделированию процессов наладки и переналадки станков, а также автоматизации группирования операций. Изложены основные положения нового направления в технологии – модульной технологии, основанной на представлении детали как совокупности поверхностей, выполняющих определенные функции в изделии, и разработке соответствующих модулей технологического обеспечения их формирования при изготовлении.

Приведены эскизы машиностроительных деталей и рассмотрены примеры решения технологических задач по разработке конструкции и технологии получения заготовок (отливок, поковок, штампованных оболочек и т. п.) и способов механической обработки заготовок.

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований процесса резания и изнашивания твердосплавных и алмазных резцов. Раскрыты признаки и количественные соотношения износа. Разработана расчетная модель скорости изнашивания резцов из твердого сплава и нитрида бора при обработке заготовок из конструкционных сталей. Приведены свойства кристаллов природных алмазов и особенности изнашивания резцов при обработке металлооптических поверхностей.

В пособии изложены основные аспекты технологических расчетов листовой штамповки. Приведена последовательность проектирования технологических процессов изготовления листоштампованных деталей и конструирования штампов. Дано краткое изложение основных сведений о разделительных и формоизменяющих операциях листовой штамповки, а также включены задания для практических занятий и тестовые вопросы для самостоятельной работы.