Обработка резанием в целом. Шлифование. Дробление. Измельчение.Распиловка. Токарная обработка. Сверление (Слесарное дело - см. 682/683)

В учебном пособии рассмотрены вопросы, посвященные изучению научных основ и закономерностей процесса резания. Содержатся сведения по выбору и определению геометрических параметров инструментов, приспособлений и методов расчета режимов резания при обработке деталей на разнообразных металлорежущих станках с учетом кинематики процесса резания, схем срезания припуска, динамических параметров и износа инструмента, мощности, энергозатрат и основного технологического времени. Описаны основные способы обработки металлических конструкционных материалов резанием.

.

.

.

Изложены теоретические основы методов, рекомендованных для использования при расчете режимных параметров различных видов лезвийной одно- и многоинструментной обработки. Приведены решения типовых задач оптимизации.

Изложены основные теоретические сведения, основы расчета и проектирования машин и оборудования; дано описание конструкций машин и оборудования, принципа их действия; предложен выбор и расчет технологических линий и комплексов оборудования.

Во второй части учебного пособия рассмотрены вопросы устройства и применения металлорежущих станков, классификации, выбора и применения приспособлений по группам станков, обработки заготовок на металлорежущих станках лезвийным инструментом, а также технологии обработки некоторых типовых деталей. Учебное пособие рассчитано на студентов высших технических учебных заведений. Кроме того, оно может быть полезно учащимся колледжей и лицеев, изучающих механическую обработку металлов.

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

Рассмотрены конструкции переналаживаемых приспособлений для станков с числовым программным управлением, приведено их подробное описание.

.

На основе анализа теоретических сведений по технологическим процессам и оборудованию деревоперерабатывающих производств рассмотрены современные технологии сепарации неоднородных смесей при переработке древесных материалов.

.

Представлено исследование температуры поверхности заготовки при шлифовании. Методические указания рекомендованы студентам-бакалаврам, обучающимся по направлению 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» для выполнения лабораторной работы по учебной дисциплине «Тепловые процессы в технологических системах».

Приведены результаты теоретического моделирования, расчетов и экспериментальных исследований процесса резания при точении заготовок из конструкционных сталей сборными твердосплавными резцами, а также металлооптических элементов резцами из природных монокристаллических алмазов. Дано описание геометрических параметров инструмента, параметров сечения срезаемого слоя и характеристик резания.

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.

Приведено описание методики ускоренного определения стойкостных зависимостей при точении. Методические указания рекомендованы студентам-бакалаврам, обучающимся по направлению 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» для выполнения лабораторной работе по учебной дисциплине «Тепловые процессы в технологических системах».

В учебном пособии изложены материалы общей взаимосвязи явлений в процессе резания металлов. Приведены строение и деформация стружки, влияние скорости деформации на напряжения в процессе резания металлов. Освещены вопросы тепловых процессов в зоне резания по литературным источникам, а также на основе результатов исследований авторов по определению условий максимальной работоспособности режущих элементов из инструментальных твердых сплавов.

Изложены основные сведения о процессах, происходящих в зоне резания при токарной обработке, о видах смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и их функциональных действиях, способах подачи СОЖ в зону резания и очистки и продления срока их службы. Приведены способ расчета и измерения температуры в зоне резания, расчет рационального диаметра сопла для подачи СОЖ, методы оценки степени биопоражения СОЖ. Описан расчет напряжений, деформаций и температуры в зоне резания с охлаждением СОЖ, подаваемой различными способами, с помощью пакета твердотельного моделирования SolidWorks.

Рассмотрены основы единой геометрии режущих инструментов, физических явлений, сопровождающих процесс резания материалов. Описаны основные процессы обработки материалов и их кинематика, а также принципиальные конструкции инструментов для их осуществления.

В учебном пособии рассмотрено основное дробильное оборудование, применяемое для фракционной подготовки различных материалов на предприятиях черной металлургии. Дано описание конструкции, принципа действия, приведены классификация и расчет основных конструктивно-технологических и энергосиловых параметров дробильных машин.

Посвящено основам обработки газотермических покрытий резанием. Содержит общие сведения о составе, конструкционных и технологических свойствах напыленных покрытий, об особенностях обработки покрытий, полученных разными способами напыления. Рассмотрены основы их обработки резанием, технологии реновации, основанные на использовании газотермических покрытий, инновационные технологии обработки металлокомпозитов. Приведены необходимые справочные материалы по режимам резания. Большое внимание уделено новым и перспективным методам обработки. Все разделы пособия содержат контрольные вопросы и словарь специальных технических терминов.

Создание АРМ технолога с использованием технологии баз данных. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Представлена краткая история развития станкостроения; изложены методы образования поверхностей, параметры движений, кинематические связи в металлорежущих станках. Рассмотрены принципы работы универсальных зубообрабатывающих, зубофрезерных, зубострогальных и других станков.

Приведены сведения о конструкции, кинематике и элементах наладки автоматизированного токарно- револьверного станка модели 1П326.

.

В монографии рассмотрены современные представления о работоспособности инструмента, определяемой его напряженно-деформированным состоянием. Использован метод лазерной интерферометрии для исследования распределения напряжений деформаций и температур в режущей части инструмента при различных видах резания. Показано распределение деформаций напряжений и температур в режущих элементах инструмента при различных схемах их нагружения. Приведены полученные с использованием метода лазерного сканирования данные о разрушении режущих лезвий инструмента при обработке жаропрочных сталей и сплавов, используемых при изготовлении деталей авиадвигателей. Дана оценка прочностной надежности режущего инструмента при его нагружении силовыми и температурными контактными нагрузками в процессе резания.

Основное содержание настоящего учебного пособия – назначение, технические характеристики, кинематические схемы и устройство металлорежущих станков, используемых при подготовке по курсу «Оборудование машиностроительного производства». Учебный материал, представленный в пособии, позволяет студентам приобрести практический опыт проведения структурно-кинематического анализа, настройки параметров исполнительных движений станка и наладки технологического оборудования на различные виды работ.

Основное содержание настоящего учебного пособия – назначение, технические характеристики, кинематические схемы и устройство металлорежущих станков, используемых при выполнении работ по курсу «Оборудование машиностроительного производства». Учебный материал, представленный в пособии, позволяет студентам приобрести практический опыт проведения структурно-кинематического анализа, настройки параметров исполнительных движений станка и наладки технологического оборудования на различные виды работ.

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.

Приводятся полученные теоретически и подтвержденные экспериментально результаты исследований начальной жесткости вальцованных полосовых нерастянутых пил. Разработана математическая модель, позволяющая производить расчет начальной жесткости полосовых нерастянутых пил в целях обоснования расстояния между направляющими и параметров пил, обеспечивающих точное пиление древесины. Для проверки справедливости допущений, принятых при выполнении теоретических исследований, проведены эксперименты. Осуществлен анализ результатов исследований и сделаны следующие выводы: теоретические и экспериментальные значения начальной жесткости вальцованных полосовых пил практически совпадают (разница не более 2 %); жесткость вальцованной пилы при использовании теоретических данных превышает жесткость невальцованной пилы более чем на 80 %. Согласно технологическим режимам РПИ 6.1-00 «Подготовка рамных пил», для обеспечения требуемой точности пиления древесины начальная жесткость полосовой пилы должна быть не менее 60…70 Н/мм. Полученные результаты позволяют определить основные параметры нерастянутых полосовых пил, обеспечивающих это условие. Для цитирования: Прокофьев Г.Ф., Тюрин А.М., Кабакова М.Ю., Коваленко О.Л. Определение начальной жесткости вальцованных полосовых нерастянутых пил // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 143–150. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-143-150
The paper presents the results of studies of the initial stiffness of rolled strip unstretched saws; theoretically obtained and experimentally confirmed. A mathematical model, that allows calculating the initial stiffness of unstretched strip saws, has been developed in order to justify the distance between the guides and the saw parameters for precise sawing. Experiments were performed for verifying the validity of the assumptions made in carrying out the theoretical research. The analysis of the research results and the following conclusions are made: theoretical and experimental values of the initial stiffness of rolled strip saws practically coincide (the difference does not exceed 2 %); the stiffness of the rolled saw according to the theoretical data exceeds the stiffness of the non-rolled saw by more than 80 %. According to the technological modes of RPI 6.1-00 “Preparation of Frame Saws” to ensure the required accuracy of wood sawing, the initial stiffness of the strip saw should be at least 60–70 N/mm. The obtained results allow us to determine the main parameters of unstretched strip saws providing this condition. For citation: Prokofiev G.F., Tyurin A.M., Kabakova M.Yu., Kovalenko O.L. Determination of the Initial Stiffness of Unstretched Rolled Strip Saws. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 3, pp. 143–150. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-143-150

Жесткий абразивный инструмент из сферокорунда эффективен для шлифования древесины и древесных материалов. Использование абразивных кругов из сферокорунда позволяет повысить производительность процесса шлифования древесины, а также расширить область применения жесткого абразивного инструмента за счет снижения засаливания инструмента и ликвидации прижогов обработанной поверхности. Для обоснования рациональных условий применения абразивных кругов из сферокорунда необходимо определить зависимости, связывающие поверхностные геометрические параметры круга, которые непосредственно влияют на резание, с регламентированными рецептурой объемными характеристиками: зернистостью, содержанием абразивного зерна и связки. Они позволяют оценить характер и степень влияния инструментальных факторов на расстояние между режущими элементами рабочей поверхности круга из сферокорунда. Расстояние между абразивными зернами на поверхности круга в абсолютном большинстве возможных соотношений объемных характеристик превышает расстояние между стенками абразивного зерна. Наибольшее влияние на поверхностные геометрические параметры оказывает размер абразивных зерен. С его увеличением растут поверхностные геометрические размеры и – очень резко – расстояние между абразивными зернами на поверхности круга. Вторым по степени влияния является координата глубины профиля, она во многом определяет соотношение расстояний между зернами и между стенками зерна. Относительное содержание зерен и связки в круге оказывает меньшее влияние на поверхностные характеристики, чем размер зерна и глубина профиля. С их повышением происходит незначительное уменьшение расстояния между зернами на поверхности круга, на расстояние между стенками абразивного зерна они не оказывают влияния. При изготовлении абразивного инструмента регламентируются характеристики внутреннего объемного строения – зернистость, содержание зерна и связки. А при шлифовании непосредственное участие в работе принимает периферийная поверхность круга, его рельеф. Для описания рельефа круга из сферокорунда необходимо установить связь объемных характеристик с его поверхностными геометрическими параметрами, которые необходимы для определения всех основных показателей процесса шлифования.

В данной методической разработке приведены схемы металлорежущих станков и применяемого для обработки на них инструмента. Дано краткое описание конструкций, основных движений и принцип работы.

В качестве параметра контроля и прогнозирования работоспособности круглопильного оборудования предлагается использовать температуру нагрева дереворежущих круглых пил. В реальных условиях процесса лесопиления температуру режущего инструмента указанного типа станков можно измерять методом инфракрасного теплового контроля. Основной проблемой этого метода является высокая вероятность появления методической погрешности измерения, величина которой при определенных условиях делает его непригодным. Поэтому целью проведенного исследования являлось установление способа компенсации методической погрешности, снижающего разницу между инструментальной и фактической температурами до минимальных значений. Методическая погрешность при дистанционном измерении температуры радиационными пирометрами определяется точностью учета коэффициента теплового излучения объекта. Значение коэффициента теплового излучения зависит от многочисленных факторов, основные из которых – материал и температура объекта, а также температура окружающего пространства. При выполнении теоретических изысканий было установлено, что в справочных и методических источниках отсутст-вуют достоверные сведения о величине и характере изменения коэффициента излуче-ния инструментальных низколегированных сталей, применяемых для корпусов пил. Поэтому было принято решение о проведении эксперимента с использованием метода тепловой стимуляции. В результате эксперимента было установлено, что коэффициент теплового излучения корпусов круглых пил снижается при увеличении температуры нагрева от +30 до +100 оС и повышается при увеличении температуры рабочего пространства пил от +10 до +20 оС. Коэффициент теплового излучения для указанных температурных диапазонов при измерении пирометрами частичного излучения в спектре 8…14 мкм изменяется от 0,20 до 0,34. В ходе регрессионного анализа ре-зультатов эксперимента были установлены аналитические зависимости коэффициента теплового излучения от температуры нагрева и воздушной среды в зоне инфракрасного контроля для круглых пил, изготовленных из инструментальных сталей марок 9ХФ и 80CrV2. Применение регрессионных уравнений позволяет компенсировать методическую погрешность при радиационном температурном контроле на уровне, не превышающем 5 %. Они могут быть использованы при настройке пирометров частичного излучения для производства измерений.

.

.

.

.

В методических указаниях рассмотрены функции и режимы работы устройства числового программного управления, изложены особенности формата управляющей программы (УП). Подробно разобран пример разработки УП обработки вала. Описаны особенности разработки управляющей программы при перемещении инструмента по дуге окружности. Разобраны примеры программирования круговой интерполяции.

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований закономерностей движения перерабатываемого сыпучего материала в вибрационном аппарате непрерывного действия, которые позволили определить оптимальные параметры вибрации из условий максимальной скорости циркуляции загрузки.

Техника в современном мире должна соответствовать требованиям интенсификации производства: приемлемая для потребителя цена, высокое качество, минимальная себестоимость. Кроме этого, она должна обладать патентной чистотой. Качество техники характеризуется производительностью, энергозатратами, надежностью, эргономичностью, эстетичностью, экологичностью, безопасностью, ремонтопригодностью, возможностью утилизации, а также высокими экономическими показателями (экономическим эффектом, рентабельностью, сроком окупаемости). Себестоимость включает затраты на персонал, проведение прикладных научных исследований, патентный поиск и проверку патентной чистоты, на материалы, сырье и комплектующие, энергию, изготовление и сборку изделия, содержание помещений и эксплуатацию техно-логического оборудования, реализацию изделия. Патентная чистота – юридическое свойство объекта техники, заключается в том, что его можно использовать в данной стране без опасности нарушения действующих на ее территории патентов исключительного права, принадлежащих третьим лицам. Конструкторам современной техники при создании новых лесопильных станков, соответствующих перечисленным выше требованиям, следует применять и современные методы конструирования. В статье рассмотрены примеры использования этих методов при совершенствовании лесопильного оборудования.
Modern equipment must comply with the production intensification requirements: price acceptable to consumer, high quality and low prime cost. Patent clearance factor is also important. Quality of equipment can be described by its efficiency, economic performance (economical effect, cost effectiveness, payoff period), power consumption, reliability, ergonomics, aesthetic qualities, environmental compliance, exploitation safety, maintainability and possibility of recycling. Prime cost includes personnel costs, carrying out applied researches, testing of patent clearance and patent search, raw materials and supplements, energy, manufacturing and assembling, maintenance and operation of technological equipment, product sales. Patent clearance is a legal property of a technological item. This means its ability to be freely used in the country without infringement of patents. Saw machine designers should use modern design methods to meet the requirements mentioned above. The article describes the examples of using these methods for development the sawmill equipment.

В монографии на основе известных конструкций и результатов исследований предложены принципы проектирования вибрационных смесителей, обеспечивающих приготовление перспективных строительных материалов с необходимыми физико-химическими характеристиками.

Изложены основы физического механизма комбинированного метода резания с опережающим пластическим деформированием (ОПД). Приведены сведения о его технологических возможностях, области рационального применения, методика аналитического расчета оптимальных режимов обработки с учетом решаемых технологических задач, а также указания по проектированию технологической оснастки для практической реализации резания с ОПД. Рассмотрены особенности применения метода и его эффективность в условиях реновации. Представлен справочный материал для оценки показателей эффективности резания с ОПД.

В учебном пособии представлены основы обработки резанием полимерных композиционных материалов (ПКМ). Оно содержит сведения о составе и конструкционных свойствах композиционных материалов (КМ), технологических методах получения заготовок изделий из КМ, физических основах обработки ПКМ резанием, технологиях обработки и реновации изделий из ПКМ, инновационных технологиях обработки КМ, а также справочные материалы, необходимые при выборе режимов резания. Особое внимание уделено новым и перспективным методам обработки. Учебное пособие разработано в полном соответствии с программой дисциплины «Перспективные технологии реновации».

.

Во втором томе монографии изложены принципы выбора областей эффективного использования резцов из сверхтвёрдых материалов (СТМ) при тонком точении жаропрочных сплавов и сталей с учётом величин тепло-физической характеристики (коэффициента теплопроводности) и характеристики прочности (предела прочности на растяжение) выбираемой марки инструментального СТМ (отечественного или зарубежного), то есть реализуется системный термомеханический подход при выборе марки СТМ для тонкого точения жаропрочных сплавов и сталей. Приведена разработанная методология расчёта динамической прочности режущих частей инструментов из СТМ методом конечных элементов при тонком точении жаропрочных сплавов на станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах и гибких производственных модулях (ГПМ) на оптимальных экономических режимах резания. В качестве экономического критерия оптимальности при обработке на станках с ЧПУ принята наибольшая экономическая эффективность обработки поверхности детали (прибыль), как наиболее рациональный, по нашему мнению, критерий экономической оптимальности при данных условиях обработки.

Представлены результаты исследований по получению сорбционных, керамических и вяжущих материалов из модифицированных природных алюмосиликатов и магнезиальных силикатов. Предназначена для специалистов учебных, научных и производственных организаций, занимающихся изучением минерального нерудного сырья и разработкой технологий получения на его основе материалов различного назначения. Может быть полезна студентам и аспирантам, обучающимся по программам, связанными с химической технологией тугоплавких неметаллических и силикатных материалов, а также преподавателям вузов.

В учебном пособии изложена методика расчета и назначения режимов обработки металлов точением, фрезерованием и шлифованием.

Для плоских изделий применяются бесконтактные и контактные методы контроля плоскостности. При проведении бесконтактного контроля используют оптические системы. Контактный контроль поверхности подразумевает применение механических систем измерения или специальных преобразователей физических величин материала. Контактные методы, основанные на исследовании физических параметров материала, позволяют контролировать потерю плоской формы равновесия объекта и изменение остаточных напряжений. Образующиеся остаточные напряжения имеют наибольшее значение в области периферии диска из-за повышенного нагрева данной зоны пилы. Отклонение от плоскостности диска вследствие потери им плоской формы равновесия носит несимметричный характер. Нами предлагается применять метод акустической тензометрии для контроля плоскостности плоских круглых пил. Суть метода акустической тензометрии заключается в изменении скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале при изменении величины остаточных напряжений. Предлагаемый способ подразумевает разбиение диска на кольцевые зоны с их последующим сканированием в окружном направлении. Отклонения кольцевой зоны от плоскостности характеризуются наличием деформации в сканируемой зоне и сравниваются с нулевыми показателями не эксплуатируемой ранее пилы. Представленная в работе экспериментальная установка предназначена для контроля плоскостности круглых пил методом акустической тензометрии и прямого измерения с помощью индикатора часового типа. Дополнительно перед проведением эксперимента контролируемые пилы подвергались химическому анализу для подтверждения соответствия заявленной марки стали у всех пил. Для возбуждения ультразвуковых колебаний на контролируемом участке использовался пьезоэлектрический преобразователь DA-501 с рабочей частотой 5 МГц, измерения проводились эхо-методом. В результате предварительного опыта было установлено, что полученные экспериментальные данные имеют нормальное распределение. Проведение основного эксперимента опиралось на полный факторный план с тремя варьируемыми параметрами, на основании результатов которого была принята теоретическая зависимость и доказана возможность использования данного метода для контроля плоскостности круглых пил.

Представлены классификация и обозначения смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), используемых при обработке резанием металлов. Рассмотрены функциональные и эксплуатационные свойства, состав, области применения основных видов СОТС (жидких, твердых, газообразных и пластичных). Особое внимание уделено водным и масляным смазочно-охлаждающим жидкостям. Даны рекомендации по выбору СОТС.

В учебном электронном издании рассматриваются оборудование машиностроительного производства, металлорежущие станки, кинематика резания. Овладение методиками синтеза и анализа кинематических схем, точностных расчётов станка является важным вопросом подготовки специалистов-машиностроителей.