Головні розділи; Історичні данні ; Контакти; Фізичні явища; властивості металів ; поняття про метрологию; Тест.
Мета посібника: Розширення і поглиблення знань учнів, відповідає програмі дисципліни “Спеціальна технологія” , що вивчається при підготовці верстатників широкого профілю у професійнотехнічних училищах машинобудівного напрямку. Завдання: вчити працювати учнів з інформаційнокомунікаційними технологіям , які є додатковим засобом отримання необхідної інформації, досліджуючи проблему токарної обробки.
Електроний посібник
Тема: Відомості про токарну обробку. Автор: Божко І.О. викладач ПТУ-2
З предмета : Спецтехнологія верстатників широкого профілю.
Суть обробки металів різанням 1
Нарізування різьби
Розділи
6
Обробка отворів
2
5
Токарні різці , їх класифікація
3
Приладдя до верстатів
4 Обробка зовнішніх поверхонь
Суть обробки металів різанням Основні робочі рухи
Припуски на обробку
Загальні відомості про верстати
Елементи режимів різання
Типи токарних верстатів
Основні вузли токарних верстатів Повернення до гол овного меню
Сутність токарної обробки
Токарна обробка - різновид обробки матеріалов різанням, при якій з поверхні заготовки зрізують зайвий шар металу (так званий припуск).Залежно від зрізуваного припуску розрізняють чорнову й чистову обробку . Для забеспечення процесу різання на токарному верстаті мають здійснюватися два рухи:головнийобертання заготовки та рух подачі- поступальний рух різця, якмй створює умови для безперервного врізування в нові шари металу. (видео 5)
Повернення до головного меню
Процес різання це - виготовлення виробу, методом зняття шару металу
Повернення до голо вного меню
Процес різання виконується на верстаті
Ріжучим інструментом
Повернення до г оловного меню
Загальні відомості про токарний верстат Токарний верстат, оснащений спеціальним пристроєм для нарізування різьби,називають токарно-гвинторізним , або універсальним. Розглянемо головні частини й вузли верстата. (додаток1)
Повернення до голо вного меню
Органи керування токарним верстатом 16К20
Повернення до го ловного меню
Основні частини верстата
Повернення до головного меню
Супорт верстата
Повернення до головного мен ю
Будова задньої бабки
Повернення до головного мен ю
Коробка подач становить механізм , який передає обертання від шпинделя до ходового вала або ходового гвинта. Вона слугує для зміни швидкості руху подачі супорта. Обертальний рух до коробки передач передається від шпинделя через реверсивний механізм (трензель) і гітару зі змінними зубчастими колесами. Гітара призначена для настроювання верстата на різні кроки нарізуваної різьби. Задня бабка слугує для підтримування кінців довгих заготовок у процесі обробки , а також для закріплювання й подавання стержневих інструментів.(додаток 3) Для закріплення заготовок на шпинделі токарного верстата застосовують затискні пристрої : патрони, планшайби, центри, люнети, оправки тощо.
Повернення до головного меню
Режими різання при точінні
Глибина різання t ,мм – це товщина шару металу , що зрізується за один робочий хід різця. t=D-d/2 Подача s ,мм/об – це переміщення різальної кромки інструмента в напрямі руху подачі за один оберт заготовки. Швидкість різання v, м/хв – шлях,пройдений найвіддаленішою від осі обертання точкою поверхні різання відносно різальної кромки різця за одиницю часу. V=п D n/ 1000 . Частота обертання шпинделя n ,об/хв розраховується по формулі: n=1000 V/ пD Повернення до головного меню
Режими різання
Повернення до головного мен ю
Типи токарних верстатів
Залежно від маси токарні верстати поділяють на легкі – масою до 1т , середні – до 10т, великі – 1030 т , особливо важкі , або унікальні – понад 100т. За ступенем точності верстати поділяють на п'ять класів: нормальної точності Н, підвищеної точності П, високої точності В, особливо високої точності А й особливо точні С. За цільовим призначенням розрізняють токарні верстати базові , або токарно-гвинторізні , що мають ходовий гвинт для нарізання різьби ; токарно-центрові; операційні , які використовуються для виконання нескладних операцій ; токарні верстати з числовим програмним керуванням; спеціальні. Повернення до головного меню
Припуск на обробку
Спосіб виготовлення заготовки залежить від конструктивних вимог до деталі та виду виробництва , де дістають заготовку. Бажано , щоб форма заготовки якомога менше відрізнялась від форми готової деталі. Припуск на обробку ( товщина зрізуваного шару ) має бути достатнім для вироблення деталі заданих форми й розмірів. Так, надто малий припуск може призвести до браку ( на поверхні деталі залишається “чорнота” – необроблена ділянка ) , а великий до зайвих витрат металу та підвищення трудомісткості обробки , Оптимальний припуск визначають за довідниками. Повернення до голов ного меню
Токарні різці , їх класифікація Основні кути різця
Елементи головки різця
Основні елементи
Геометрія різця
Кути різця
Заточка інструменту
Спрацювання
Верстат
Контроль Правила геометрії ТБ різця
Повернення до головного меню
Загальна характеристика різців Різець є головним інструментом токаря. Лезо має форму клина , що є найпростішим засобом збільшення прикладеного зусилля та виконання роботи різання.
Повернення до голов ного меню
Елементи токарного різця
Головка різця має наступні елементи
Геометрія різця
Головні кути різця γ - передній кут α - головний задній кут β – кут загострення δ – кут різання
Кути різця в плані - головний кут в плані 1 – допоміжний кут в плані
Токарні різці класифікуються
По конструкції
По напряму подачі
По виду обробки
По матеріалу ріжучої частини
За призначенням
Повернення до головного меню
По конструкції головки різця
За призначенням різці поділяються на: Прохідні Підрізні Прорізні і відрізні Розточувальні Канавочні Різьбові Фасочні Радіусні Повернення д о головного меню
Фасонні
Схеми обробки поверхонь заготовок на токарно – гвинторізному верстаті Повернення до головного меню
Різець прохідний прямий
Застосовуються для обробки зовнішніх циліндричних поверхонь
Різець прохідний відігнутий
Ці різці працюють як прохідні з повздовжнім рухом подачі і як підрізні з поперечним рухом подачі
Прохідний упорний різець
Для одночасної обробки циліндричної поверхні і торцевої площин застосовують прохідні упорні різці
Токарні підрізні різці
Застосовують для підрізання торців заготівок. Вони працюють з поперечним рухом подачі інструменту по напрямку до центра або від центра заготівки
Розточувальні різці
Використовуються для розточування отворів, попередньо просвердлених або отриманих штамповкою
Відрізні різці
Відрізні різці використовують для: розрізання заготовок на частки; відрізання оброблених заготовок; для проточування канавок.
Фасонні різці Фасонні різці застосовують для обробки коротких фасонних поверхонь з довжиною обробляємої поверхні до30-40мм.
Різьбовий різець
Різьбові різці служать для нарізання зовнішньої і внутрішньої різьби любого профілю: прямокутного, трикутного, трапецеїдального. Вони поділяються на стержневі, круглі, призматичні.
По напрямку руху різці поділяються на:
По призначенню різці поділяються Для чорнової обробки. Для чистової обробки. Для точної обробки.
По матеріалу ріжучої частини
різці поділяються: З швидкоріжучої сталі. З твердих сплавів. З мінералокерамічними пластинами і алмазами.
По конструкції головки різці поділяються на
Прямі (рис. а) Відігнуті (рис. б) Зогнуті (рис. в) Відтягнуті (рис. г)
По конструкції:
Суцільні ( виконані з одного металу) й складені: мають державку (з конструкційної сталі) та робочу частину (з інструментального матеріалу), яку до державки приварюють або припаюють чи механічно притискують. (додаток)
Фасочні та радіусні різці.
Стержневі фасонні різці: складного профілю радіусний канавковий зовнішній галтель ний внутрішній галтельний
Повернення до головного меню
Спрацювання різців Внаслідок тертя стружки об передню поверхню різця , а головної задньої поверхні різця – об заготовку робоча частина різця спрацьовується. Працювати таким різцем неможливо , оскільки при цьому знижується продуктивність праці, точність і якість обробки. Спрацьований різець переточують.
Спрацювання різців і їх заточування Внаслідок тертя стружки об передню поверхню різця, а головної задньої поверхні – об заготовку ,робоча частина різця спрацьовується. Спрацьований різець переточують. Для заточування різців використовують точильно-шліфувальний верстат. (додаток) Спочатку заточують головку й допоміжну задню поверхню, потім – передню поверхню.
ЗАТОЧУВАННЯ ВIДРІЗНОГО РIЗЦЯ ПЕРИФЕРІЄЮ ПЛОСКОГО КРУГА
ПРИСТРІЙ ДЛЯ АЛМАЗНОГО ДОВЕДЕННЯ
Повернення до голов ного меню
Точильно-шліфувальний верстат
Для заточування різців використовують точильношліфувальний верстат. Спочатку заточують головку й допоміжну задню поверхню , потім – передню поверхню. На перетині головної й допоміжної різальних кромок роблять фаску або заокруглення .(відео)
Правила техніки безпеки при роботі на заточувальному верстаті.
Перед заточуванням треба переконатися , чи всі механізми верстата справні , чи є захисний щиток і чи справний він , чи правильний напрям обертання круга (круг має обертатися на різець) Слід перевірити правильність установки підручника : зазор між робочою поверхнею круга і підручником має не перевищувати 3 мм. Переставляти підручник допускається тільки після повної зупинки круга :забороняється працювати без підручника і без огорожі круга; Перед заточуванням слід закрити зону заточування захисним прозорим екраном або надіти захисні окуляри.
Повернення до головного меню
Контроль геометрії різця
Геометрію різця контролюють за допомогою спеціальних шаблонів , універсальних або спеціальних кутомірів.
Контроль геометрії різця за допомогою шаблонів
а-ручного б- закріпленого в стояку
Кутоміри.
Приладдя до верстатів і їх призначення Трикулачковий Самоцентрувальний патрон Цанговий патрон
Самозатискний повідковий патрон Повідкова оправка Обертовий центр
Закріплення в центрах Жорсткий центр Повернення до головного м еню
Трикулачковий самоцентрувальний патрон Заготовки невеликої довжини прикріплюють до шпинделя верстата за допомогою спеціального затискного пристрою – самоцентрувального патрона . Патрон має три кулачки , котрі одночасно сходяться до центра або розходяться від нього , забезпечуючи точне центрування заготовки та її надійне закріплення. Заготовки великих діаметрів закріплюють у перевернутих кулачках. У цьому разі уступи кулачків створюють надійний упор заготовки
Цанговий патрон
Для закріплення заготовок за попередньо оброблену поверхню застосовують цангові патрони. Цанга 3 стискається при накручуванні гайки 4 на різьбу циліндричної ділянки корпусу 2 патрона, внутрішня робоча поверхня цанги при цьому затискає заготовку.
Закріплення в центрах
Заготовки валів ,довжина яких перевищує діаметр у п'ять разів і більше , як правило , обробляють , встановлюючи їх торцевими центровими отворами на центри верстата. Передній центр закріплюють у шпинделі , а задній - у пінолі задньої бабки. Можливе закріплення заготовки одним кінцем у патроні , а другим – на задньому центрі.
Жорсткий центр Жорсткий центр використовують при порівняно невеликій частоті обертання шпинделя . Для зменшення тертя у циліндричну частину отвору заготовки вводять густе мастило , яке від нагрівання розм'якшується й змащує головку центра. Аби зменшити спрацьовування , головку центра оснащують твердим сплавом.
Повідкова оправка
Широко застосовується також повідкова оправка, яка затягує заготовку в обертання зубцями , що розташовані на робочому торці. Заготовка притискується до зубців центром задньої бабки.
Обертовий центр
При високій частоті обертання шпинделя застосовують обертовий задній центр. Шпиндель центра встановлюють у підшипники : осьове навантаження сприймають упорний підшипник 3 і задній голчастий підшипник 7, а радіальне – радіальний підшипник 2. Кришка 1 вкручується в корпус 4 і упирається в торець зовнішнього кільця радіального підшипника , що дає змогу регулювати зазор. Фетрові ущільнювачі в кришці захищають підшипники від забруднення й не дають мастилу витікати.
Самозатискний повідковий патрон
Більш раціональною є передача обертального руху від шпинделя на заготовку повідковим самозатискним патроном з ексцентриковими кулачками. Наявність “плаваючого” кільця 2 , на якому розташовані осі 4 кулачків 3 , дає змогу закріплювати заготовку з нерівною зовнішньою поверхнею.
Токарний хомутик.
Для передачі обертання від шпинделя до заготовки , встановленої в центрах , слугують повідкові пристрої. Найпростіший із них – токарний хомутик. Обертаючись разом зі шпинделем планшайба 1 повідком затягує за собою в обертання хомутик 3 , а разом із ним – установлену в центрах заготовку .
Самозатискний повідковий хомутик Надівання та зняття хомутика відбирає багато
часу , тому раціональніше використовувати самозатискний повідковий хомутик. Основною деталлю хомутика є кільце 1 і поводок 4 з робочою рифленою поверхнею, виконаною за спіраллю Архімеда. Кільце надягають на зацентровану заготовку , яку встановлюють у центри. Пружина 3 підтискує робочу поверхню повідка до заготовки.
Повідковий центр
При напівчистовій обробці валиків діаметром до 30 мм за поводок править рифлений центр “йорж”
Зворотні центра
Валики діаметром до 15 мм можна закріплювати в зворотних центрах : на заготовках заздалегідь проточують торцеві конуси під кутом 60°.
Плаваючий центр
Щоб забезпечити ідентичність , довжин східців на всіх деталях партії, застосовують передній плаваючий центр. В осьовому отворі оправки3 , яка встановлюється в конічній розточці шпинделя , вільно переміщується центр 5 , підтиснутий пружиною 2.Зусилля підтискування регулюють гвинтом 1 , а гвинт 6 виконує роль шпонки. Заготовка , підтиснута заднім центром, упирається в торець оправки.
Обробка зовнішніх поверхонь інструмент
геометрія
Організація робочого міста
Порядок роботи
Прорізання канавок Підрізання торців
лімб
Конічні і фасонні поверхні Повернення до головного меню
Загальні відомості про деталі із зовнішніми циліндричними поверхнями
Деталі машин:вали, зубчасті колеса, осі, пальці, штоки, поршні, мають зовнішні циліндричні поверхні, які повинні відповідати таким вимогам: Прямолінійність твірної; Циліндричність Округленість Співвісність (додаток)
Повернення до головного мен ю
Обточування зовнішніх поверхонь і підрізування торців.
Для обробки зовнішніх поверхонь використовують прохідні різці. Перед початком обробки заготовки токар вивчає креслення деталі та обміряє заготовку , щоб продумати , який шар металу треба зрізати й за скільки робочих ходів ( проходів). Різець встановлюють на потрібну глибину різання за допомогою лімба – кільця з поділками ,закріпленого на кінці гвинта поперечних полозків супорта. Щоб дістати потрібний діаметр деталі , застосовують метод пробних проходів. Торець можна підрізувати упорним різцем поперечною подачею з установленням головної різальної кромки під невеликим кутом (5˚-10 ˚) до торцевої поверхні. (додаток) (відео)
Повернення до головног о меню
По виду обробки відрізняють чорнові та чистові різці. Залежно від зрізування припуску розрізняють чорнову й чистову обробку. Для чорнових проходів застосовують різці з радіусом заокруглення вершини R=0,5…1 мм, а напівчистових R= 1,5…1 мм; адже чим більший радіус при вершині , тим чистішою буде оброблена поверхня (меншою буде висота залишкових нерівностей ) Для чистового точіння доцільно використовувати різці з радіусом заокруглення R= 3…5мм. Твердосплавні різці для обробки чавуну мають гостру кромку , а для обробки сталі на кромці різця виконують вузьку фаску .
Загальні відомості про деталі із зовнішніми циліндричними поверхнями
Похибки форми циліндричних поверхонь
Виточування (прорізування) зовнішніх канавок і відрізування
Канавки на зовнішній циліндричній поверхні виточують прорізними (канавковими) різцями , а відрізують – відрізними різцями відносно напряму поперечної подачі, довжини витягнутої головки в яких більша, ніж у прорізних. Відрізний різець слугує для відрізування готової деталі від заготовки або для розрізування заготовки на частини. (відео)
Повернення до головного ме ню
Геометрія різців для обточування зовнішніх поверхонь і підрізування торців.
Конічні та фасонні поверхні
Елементи конічних поверхонь. Способи обробки конічних поверхонь Застосування широкого різця Обробка при повернутих верхніх полозках супорта. Обробка конічних поверхонь способом поперечного зміщення заднього центра Основні види браку під час обробки конічних поверхонь їх причини і запобіжні заходи Фасонні поверхні Обробка фасонних поверхонь способом поєднання двох подач Обробка фасонних поверхонь за копіром. Обробка фасонних поверхонь фасонними різцями
Обробка конічних і фасонних поверхонь на токарному верстаті
Типові деталі з конічними поверхнями: а-конічне зубчасте колесо; б- конічна зенківка; в- центр токарного верстата; г-перехідна втулка
Попередня обробка заготовки фасонної деталі.
Елементи конічних поверхонь: Конічні поверхні характеризуються: - великим D і малим d діаметрами; - довжиною конуса l; - кутом конуса 2α; - кутом похилу конуса α; - похилом П; - конусністю
Кут конуса 2 α - це кут між двома твірними, що лежать в одній площині, яка проходить через вісь. Кут похилу конуса α – це кут між віссю і твірною конуса. Похил П – це тангенс кута уклону (tg α= (D-d)/ 2l Конусність або подвійний похил К=2П=(D-d)/l
Способи обробки конічних поверхонь
Для виготовлення конічної поверхні необхідно, щоб під час обертання заготовки вершина різця переміщувалася не паралельно , а під деяким кутом до осі центрів . Цей кут повинен дорівнювати куту уклону конуса α. Вершину різця під кутом до осі заготовки можна переміщувати одним з таких способів:
Застосуванням широкого різця; Поворотом верхньої частини супорта; Зміщенням задньої бабки; За допомогою конусної лінійки.
Застосування широкого різця
Зовнішні і внутрішні конічні поверхні довжиною до 20 мм обробляють широким різцем , в якого головний кут у плані дорівнює куту уклону конічної поверхні. Для установлення різця застосовують установочний шаблон.
Обробка конічних поверхонь широким різцем:
а – зовнішньої поверхні; б – внутрішньої поверхні; в – установлення різця за шаблоном. Шаблон прикладають до заготовки , а до його похилої робочої поверхні підводять різець, потім шаблон прибирають і різець підводять до заготовки
Обробка при повернутих верхніх полозках супорта. а - обточування зовнішньої поверхні;
б – розточування внутрішньої поверхні
Поворотну плиту супорта разом з верхніми полозками переміщують відносно поперечних полозків , ослабивши гайки гвинтів кріплення плити. Кут повороту контролюють за поділками на плиті . Під час обробки сряжувальних конічних поверхонь вала і втулки застосовують розточувальний різець з головкою , зігнутою вправо від стержня , а шпинделю надають зворотного обертання. Положення поворотної плити в цьому разі не змінюється.
Обробка конічних поверхонь способом поперечного зміщення заднього центра
Довгі зовнішні конічні поверхні (з кутом уклону до 10˚) обробляють способом зміщення корпуса задньої бабки відносно її плити. Заготовка, установлена в центрі, обертається за допомогою повідкової планшайби і хомутика. Корпус задньої бабки зміщується у поперечному напрямі так , щоб вісь заготовки була розміщена під кутом α до осі центрів.
У процесі вмикання подачі каретки супорта різець , переміщуючись паралельно осі шпинделя , обточуватиме конічну поверхню. Зміщення корпусу задньої бабки Н визначається як Н=L sin α Відомо , що для малих кутів синус практично дорівнює тангенсу. Допускається зміщення корпусу задньої бабки на ± 15 мм. Величину зміщення корпусу задньої бабки відносно плити контролюють за поділками на торці плити або за допомогою лімба поперечної подачі.
Основні види браку під час обробки конічних поверхонь їх причини і запобіжні заходи
Фасонні поверхні
Фасонною називають поверхню,утворену обертанням криволінійної твірної навколо осі. Фасонні поверхні контролюють шаблонами. Контур вимірювальної поверхні шаблона відповідає контрольованому профілю. Контроль ведуть «на просвіт»
Обробка фасонних поверхонь способом поєднання двох подач.
контролюють за кресленням;
контролюють за еталонною деталлю.
Маючі певні навички, періодично контролюючи оброблювану деталь шаблоном , токар досить точно може виточити фасонну рукоятку, кулю та інші фасонні деталі. Спочатку заготовку обробляють прохідним різцем, надаючи їй форми , близької до заданої. Спосіб обробки поєднанням двох ручних подач непродуктивний і його застосовують при одиничному виготовленні деталей.
Обробка фасонних поверхонь На плиті пристрою закріплюють копір 1 з за копіром. фасонним пазом , у
якому є ролик 2, зв'язаний з тягою 3 супорта. Як і під час обробки конусів , гайку поперечного супорта від'єднують від гвинта. Під час повздовжньої подачі каретки поперечна подача супорта відбуватиметься внаслідок руху ролика вздовж паза копіра , і різець відтворить на заготовці профіль копіра , установленого на лінійці.
Обробка фасонних поверхонь фасонними різцями. 1- складного профілю 2-радіусний канавковий 3-зовнішній галтельний 4-внутрішній галтельний
Короткі фасонні поверхні довжиною до 60 мм у серійному і масовому виробництві обробляють фасонними різцями. Профіль різальної кромки фасонного різця відповідає профілю оброблюваної поверхні.
Фасонний різець підводять до заготовки плавно з подачею 0,02-0,1 мм/об , причому під кінець проходу подачу зменшують. Щоб дістати малу шорсткість поверхні,швидкість різання під час точіння фасонними різцями не повинна перевищувати 30 м/хв. Сучасні токарні верстати оснащують гідравлічним копіювальним супортом , який доцільно застосовувати для обробки партій , що складаються більш як 30 деталей.
Організація робочого міста верстатника
Робочим місцем називається частина виробничої площі цеху, на якій розміщується один або кілька верстатників і обслуговувана ними одиниця технологічного устаткування (верстат), а також оснастка і предмети виробництва. (додаток)
Повернення до головного меню
Організація робочого місця верстатника широкого профілю.
Робочим місцем називається частина виробничої площі цеху, на якій розміщується один або кілька операторів – верстатників і обслуговувана ними одиниця технологічного устаткування (верстат), а також оснастка і (на обмежений час) предмети виробництва. Планування робочого місця токаря залежить від габаритних розмірів і призначення верстата, розмірів і маси оброблювальних заготовок, а також типу виробництва. В умовах одиничного та серійного виробництва, коли оброблюються різноманітні заготовки, на робочому місці встановлюють інструментальну шафу і стелаж. Заготовки і деталі укладають на стелажі (причому великі на його нижній полиці). Якщо в обробці короткі деталі, які закріплюють у патроні правою рукою, стелаж установлюють праворуч від токаря.
Правила безпеки при роботі на токарному Під верстаті час роботи:
захищати очі від стружки захисним екраном або ж окулярами чи щитком, прикривати патрон запобіжним щитком (у деяких верстатах при відкинутому щитку шпиндель не вмикається); не працювати на верстаті в рукавичках; якщо палець забинтовано – поверх бинта надіти гумовий чохлик; витирати руки чистим ганчір'ям, не користуватися для цього матеріалом для протирання верстата, слідкувати, щоб охолоджувальна рідина чи масло не потрапила на решітку або підлогу в зоні робочого місця; при виявленні витікання масла з картерів верстата негайно викликати слюсаря; не спиратися на верстат під час його роботи; при роботі з жорстким заднім центром своєчасно заповнювати мастилом центрові отвори заготовок; періодично перевіряти, чи не відходить задній центр; не розсовувати кулачки патрона до виходу їх із корпуса; у кулачковому патроні без підтримки центром задньої бабки закріплювати лише короткі заготовки, довгі ж – підтримувати центром задньої бабки; міцно закріплювати оброблювані заготовки на верстаті (в патроні, центрах чи на оправці); не нарощувати рукоятки ключа для закріплення заготовок у патроні (для закріплювання заготовки у патроні користуватися “самовідхідним” ключем); не застосовувати підкладок між зівом ключа і гранями гайки; правильно й надійно закріплювати інструмент; при встановленні різця застосовувати мінімальну кількість підкладок; не прибирати стружку від працюючого верстата, а лише після його зупинки видаляти гачком і щіткою; не відрізати пруток при великому вильоті зі шпинделя; кінець прутка, що виступає, огороджувати трубчастим кожухом з неробочого боку шпинделя; не виконувати ніяких вимірювань універсальним вимірювальним інструментом чи калібрами на ходу верстата. (додаток) Повернення до головного меню
Утворення наросту
.
Методи випробовування механічних властивостей металів
При різання пластичних металів на передній поверхні різця поблизу різальної кромки утворюється “бугорок” металу, що “приварився” до передньої поверхні. Це так званий наріст. Причиною його виникнення є деякі пригальмування поверхневого шару стружки при сходженні по передній поверхні різця. Наріст визначається високою твердістю,оскільки, нагріваючись , а потім охолоджуючись , загартовується , а також значно ущільнюється Усунути причини наросту можна таким чином: Роботою у певній зоні швидкостей різання; Доведенням або поліруванням передньої поверхні різця Застосуванням змащувально-охолоджувальної рідини. Найінтенсивніше наріст утворюється при швидкості різання , що становить 7…80 м/хв.
Підрізування торця
Контроль діаметра заготовки (деталі).
Для контролю точності діаметрів зовнішніх циліндричних поверхонь застосовують різні вимірювальні інструменти. Контроль з точністю до 0,1 мм здійснюють штангенциркулем ШЦ-1 , а з точністю 0,5 – штангенциркулем ШЦ-11.Для вимірювання з точністю до 0,01 мм використовують мікрометри з границями вимірювання 0…25; 25…50; 50…75 і т.д. Точне вимірювання зовнішніх поверхонь ( до 0,01мм) виконують також індикаторною скобою котру заздалегідь настроюють на номінальний розмір за вимірювальними плитками. Під час вимірювання стрілка на шкалі індикатора показує відхилення від номінального розміру. а- штангенциркулем б- мікрометром в- індикаторною скобою г- калібром-скобою
Обробка циліндричних отворів свердлення
розточування зенкерування
розгортання
Повернення до головного меню
Свердлення
Отвори в суцільному металі утворюють свердленням. Саме свердлення забезпечує точність розміру до 12 квалітету та шорсткість до 3-4 класів. Основним інструментом є спіральне (гвинтове ) свердло. Воно складається з робочої частини , шийки й хвостовика. Торець свердла , на якому розташовані дві різальні кромки , називають різальною частиною. Робочу частину свердла виготовляють із інструментальної сталі ,а шийку й хвостовик – із конструкційної; обидві частини з'єднуються зварюванням.
Свердло, кут між різальними кромками якого 2φ=118…120°, призначено для обробки сталі та чавуну.
Схема заточування свердла на свердлозаточувальному верстаті.
На робочій частині свердла є два спіральних пера , з'єднаних перемичкою. По зовнішній поверхні шліфуються вузенькі напрямні стрічки. Між перами розташовані спіральні канавки. Канавки слугують для підведення змащувальноохолоджувальної рідини до різальних кромок і відведення стружки з отвору. Кут нахилу гвинтових канавок до осі свердла ώ= 20 ..30°.
Свердлення отворів на токарному верстаті.
Під час свердлення на токарному верстаті свердло ,закріплене в пінолі задньої бабки , подають до деталі , що кріпиться в патроні , вручну обертанням маховичка. Для верстата 16К20 максимальний діаметр свердлення по сталі становить 25 мм , по чавуну -28мм. Для свердлення глибоких отворів застосовують особливі свердла : однокромкові ,”гарматні” ,шнекові та чотиристрічкові.
Зенкерування
Просвердлені отвори або отвори і відливках чи поковках зенкерують,досягаючи при цьому точності обробки до 9 квалітету та ступеня шорсткості поверхні 6 класу. Інструмент для зенкерування – зенкер не виправляє осі отвору. Розрізняють зенкери хвостові й насадні , суцільні й складені , швидкорізальні й твердосплавні, а за кількістю працюючих пер – три – та чотириперові. У практиці часто використовують комбінований інструмент – свердло-зенкер. Зенкери закріплюють за допомогою конічного хвостовика в пінолі задньої бабки або в державці, що додається до різцетримача.
Режими різання при зенкеруванні.
Подача для зенкерів зі швидкорізальної сталі 0,3..1,2 мм/об, для твердосплавних – 0,4..1,5 ММ/ОБ;
ШВИДКІСТЬ РІЗАННЯ ПРИ ЦЬОМУ СТАНОВИТЬ ВІДПОВІДНО 25..35 ТА
60..200М/ХВ.
Розгортання Для тонкої чистової обробки отворів застосовують багатолезові розмірні інструменти – розвертки, що забезпечують точність 6-10 квалітетів та шорсткість 8-9 класів. Розрізняють розвертки:слюсарні (ручні) й верстатні ( машинні), хвостові та насадні , суцільні й складані.
Режими різання при розгортанні
Подача при розгортанні має в два-три рази перевищувати подачу при свердленні отвору такого самого діаметра , а швидкість різання має бути в два-три рази меншою . Величина подачі не впливає на шорсткість оброблюваного отвору , оскільки шорсткість залежить від стану кромки на калібрувальній частині.
Розточування
Поширена токарна операція – розточування – виконується для збільшення діаметра й забезпечення високої точності розміру заздалегідь просвердлених отворів або отворів , утворених під час лиття чи кування заготовок. Розточування – це найбільш універсальний спосіб обробки отворів , оскільки не вимагає спеціальних інструментів. Розточуванням досягається точність до 8-10 квалітетів і шорсткість 6 класу , причому положення осі отвору можна поправити. Розточувальні різці бувають прохідні (для наскрізних отворів) та упорні ( для глухих отворів). Розточувальні різці закріплюють у різцетримачі паралельно осі заготовки. Щоб головка різця “вписувалася” в оброблюваний отвір , заданий кут розточувального різця беруть більшим , ніж у різця для зовнішнього точіння. ( ɑ=12…16°)
Розточувальні різці
Розточувальний різець з механічним кріпленням трикромкової непереточуваної пластини з твердого сплаву.
Універсальна розточувальна державка до токарного верстата.
Розточування внутрішніх канавок
Контроль отворів
Нарізання різьби на токарних верстатах Елементи різьби
Нарізування плашками
Контроль різьби Нарізування мітчиками
Повернення до
Загальні відомості про різьби
Різьба призначена для з'єднування деталей між собою (кріпильна) і для передавання руху. Різьба утворюється поєднанням обертального та поступального рухів якогонебудь профілю відносно осі
Процес виготовлення різьби
Класифікація різьб за формою профілю.
За формою профілю розрізняють трикутні, прямокутні, трапецоїдні, упорні, напівколові різьби. а - трикутна б - трапецоїдна в - прямокутна г - упорна д - кругла
Класифікація різьб
За напрямком витків різьби бувають праві і ліві. Розрізняють також однота багатозаходні різьби. Багатозаходні мають кілька витків: на торці деталі з такою різьбою помітна кілька рівномірно розташованих гвинтових канавок і виступів
Елементи різьби
Крок різьби Р Кут підйому різьби Кут профілю έ Глибина профілю t Середній діаметр dc
Елементи різьби
Кроком різьби називається відстань між однойменними точками двох сусідніх витків, яку вимірюють паралельно осі різьби. Кутом підйому різьби називається кут між напрямком витка й площиною , перпендикулярною до осі циліндра. Кут профілю έ – це кут між бічними сторонами профілю , який вимірюють в осьовому перерізі. Глибина профілю визначається як половина різниці між зовнішнім і внутрішнім діаметрами. Середній діаметр – це відстань між двома протилежними паралельними бічними сторонами профілю різьби,виміряна перпендикулярно до її осі.
Метрична різьба
Основним типом різьби, яку застосовують для різьбових з'єднань, є метрична різьба. Вона має трикутний профіль з плоско зрізаними вершинами; кут профілю дорівнює 60°;діаметр і крок вимірюють у міліметрах.
Різьба з крупним та дрібним
кроком.
Залежно від призначення різьбового з'єднання використовують 6 видів метричних різьб: Основну і дрібну(від першої до п'ятої), які відрізняються між собою розмірами кроку та іншими елементами. У крупних різьб зі зростанням діаметра збільшується також її крок (найбільший крок такої різьби 6мм). Дрібні різьби мають крок,що не залежить від діаметра: на деталях великого діаметра може бути нарізана різьба з дрібним кроком.
Позначення метричної різьби на кресленнях
На кресленнях метричну різьбу позначають буквою М (метрична) і цифрами (розмір діаметра різьби), а потім зазначають клас точності різьби (наприклад ,М36-8h); якщо різьба ліва, то поряд з полем допуску зазначають: ліва (Л). Для основної різьби крок часто не ставлять.
Ступінь точності та поля допусків для різьби.
Залежно від точності середнього діаметра метрична різьба має чотири ступеня точності для гвинтів (4,6,7,8) і чотири ступеня точності для гайок (4,5,6,7). Залежно від призначення різьби на її елементи передбачено різні поля допусків:h, e,q ,d – для болтів; H ,G- для гайок.
Дюймова різьба Дюймова різьба має трикутний профіль з кутом 55 °, її діаметр вимірюють у частках дюйма (1 дюйм=25,4 мм), а замість кроку зазначають кількість ниток на довжині в 1 дюйм. Дюймову різьбу застосовують тільки під час ремонту імпортних машин з відповідними різьбовими з'єднаннями.
Трубна різьба
Трубна різьба, як і дюймова, має профіль 55 °. Її застосовують переважно в газових і водопровідних трубах, а також у муфтах , призначених для щільного з'єднання цих труб
Контроль різьби. Поняття про метрологію
Нарізування зовнішньої різьби плашками
Нарізування внутрішньої різьби мітчиками
Мітчики і плашки, їх конструкція та застосування
Зовнішню різьбу нарізують плашками, різьбонарізними головками, різьбовими різцями, гребінками, дисковими та груповими різьбовими фрезами, одно- та багатонитковими шліфувальними кругами, а також отримують накочуванням. Круглі плашки, призначені для обробки різьби невисокої точності, виготовляють розрізними (з можливістю регулювання за діаметром) і нерозрізними з інструментальних і швидкорізальних сталей.
Мітчик являє собою гвинт, оснащений поздовжніми прямими та гвинтовими канавками, що утворюють різальні кромки. Мітчик працює при двох одночасних рухах: обертовому (мітчика або заготовки) та поступальному (уздовж осі мітчика). Мітчики поділяються на ручні, гайкові, машинні, плашкові, калібрувальні, регульовані та самовідкривні.
Мітчики виготовляють переважно з прямими, а іноді з гвинтовими канавками. У разі нарізування різьби вручну вся робота розподіляється між двома або трьома мітчиками. Повний профіль різьби має тільки чистовий мітчик. Машинно-ручні мітчики виготовляють як одинарними, так і в комплекті (з 2 шт.). Круглі плашки заточують по передній поверхні пер і по затилковій поверхні забірного конуса. Заточування по передній поверхні здійснюють на спеціальних верстатах. Шліфувальний круг, що обертається зі швидкістю 1500 об/хв, уводиться в отвір плашки та отримує прямолінійне та зворотно-поступальний рух уверх і вниз уздовж осі шпинделя круга. При заточуванні по задній поверхні плашка, затиснена в цанговий патрон, при обертанні шпинделя верстата здійснює разом із ним затилкові рухи завдяки змінному кулачку. На супорті верстата закріплений шпиндель з невеликим шліфувальним кругом, який підводиться до плашки і затилує задню поверхню забірного конуса з установленою величиною К затилування.
Конструкція мітчика
Робоча частина мітчика, тобто вся нарізана частина, поділяється на різальну (забірну) та калібруючу. Забірною частиною називається передня конусна частина мітчика, що служить для чорнового нарізування різьби. Калібруюча частина служить для зачищення різьби. Хвостова частина являє собою стрижень для закріплення мітчика в патроні або воротку; квадрат служить для передачі крутного моменту.
До
елементів, що визначають конструкцію мітчика, належать канавки для розташування стружки, різальні пера, серцевина. До геометричних елементів належать: передній кут γ; задній кут α; кут φ забірного конуса та кут нахилу гвинтових канавок.
Мітчики заточують по передній і задній поверхнях забірного конуса. Для заточування по передній поверхні мітчик закріплюють у центрах і підводять до тарілчастого та дискового круга. Для забезпечення переднього кута γ необхідно розташувати торцеву поверхню круга відносно центрів зі зсувом. Заточування по забірній частині виробляють на спеціальних верстатах або пристроях.
Конструкція плашки
Елементи, що забезпечують процес різання: передній кут γ та кут λ; різальні пера; стружкові отвори; забірний конус з кутом φ; Н — ширина плашки; кількість пер; величина затилування забірної частини; задній кут α. Елементи, пов’язані з розмірами отримуваної різьби: діаметр різьби (зовнішній, внутрішній і середній); кут профілю, крок різьби. Елементи, що забезпечують закріпленість плашки на верстаті та у плашкотримачі: зовнішній діаметр D плашки; перемички; паз для розтискного гвинта; гнізда для кріпильних гвинтів; гнізда для регулювальних гвинтів. Нарізування різьби супроводжується відокремлюванням значної кількості стружки, тому стружкові отвори мають бути великими.
Нарізання різьби різцем Нарізні різці та гребінки
Налагодження верстата
Способи нарізування Трапецоїдна та прямокутна різьба Швидкісне нарізування Багатозахідні різьби
Повернення до головного меню
Налагодження верстата 16К20 для нарізування різьби різцем
Для нарізування різьби із заданим кроком Р обертання шпинделя токарно-гвинторізного верстата пов'язують з обертанням ходового гвинта кінематичним ланцюгом таким чино , щоб за один оберт деталі зміщення супорта дорівнювало кроку різьби Р. Сучасні токарно-гвинторізні верстати настроюють на нарізання різьби з будь-яким кроком за допомогою постійних наборів змінних зубчастих коліс гітари та певних варіантів зачеплення шестерень коробок подач. На гітарі верстата 16К20 для нарізування метричної та дюймової різьби установлюють зубчасті колеса. Потрібний крок різьби встановлюють перемиканням відповідних механізмів коробки подач рукоятками , розміщеними на її передній стінці.
Нарізні гребінки,спеціальні оправки з поворотною головкою
державка з поворотною головкою для нарізного різця
Наскрізні різьби ( з вільним виходом різця ) доцільно нарізати нарізними гребінками. Гребінка складається ніби з низки нарізних різців , причому на різальній частині висота їх плавно зростає , а на калібрувальній – постійна. Різьбу нарізають за один робочий хід гребінки. Найбільш раціональними є призматичні й дискові конструкції гребінок , які переточують по передній поверхні. Для економії інструментальної сталі , спрощення процесу переточування інструмента та скорочення часу на його заміну застосовують призматичні і дискові нарізні різці , які переточуються тільки по передній поверхні.
Способи нарізування різьби різцями
Діаметр стержня й отвору під різьбу залежить від оброблюваного матеріалу і кроку різьби. Його беруть за довідником. Нарізний різець слід установлювати точно по центру заготовки. Різьбу нарізують за кілька робочих ходів; після кожного ходу різець виводять із канавки , супорт повертають у вихідне положення і знову починають робочий хід. Кількість робочих ходів і глибина врізування для кожного робочого ходу залежить від кроку різьби і матеріалу різця. Врізування перед кожним робочим ходом виконують за межами заготовки перпендикулярно до осі різьби. Ліва різьба нарізується при обертанні ходового гвинта у напрямі , протилежному напряму обертання шпинделя. Конічну різьбу можна нарізати , приєднуючи поперечні полозки супорта до лінійки копіювального пристрою, яку встановлено на необхідний кут похилу конуса. Глибину різання визначають за кількістю робочих ходів. Для останніх ходів рекомендують брати 0,1-0,2мм.Подача дорівнює кроку різьби. Швидкість різання при нарізуванні на сталі(швидкоріжучими різцями) 20-35м\хв, чавуну 10-15 ; при обробці твердосплавними різцями відповідно 100-150 і 40-60 м\хв. Для чистових ходів швидкість збільшується у 1,5 разів.
Нарізування різьби різцями
Трапецоїдна та прямокутна різьба Нарізування різьби для передачі руху: а-трапецоїдної двома різцями;б трапецоїдної трьома різцями,в- прямокутної трьома різцями ,г- прямокутні двома різцями
Різьби , призначені для передачі руху , як правило , мають трапецоїдні та прямокутні профілі. Трапецоїдні упорні й прямокутні різьби з кроком 3мм нарізують різцями відповідного профілю за кілька робочих ходів так само, як і трикутні. Трапецоїдні різьби великого кроку спочатку нарізують широким різцем на глибину 0,25h Прямокутну різьбу нарізують двома прорізними різцями :чорновим і чистовим
Швидкісне нарізування
Багатозахідні різьби
Виготовлення різьби
Тестування.
Повернення до головного меню
Література
Г.М.Стискін “ Технологія токарної обробки К.: Либідь ,1998 (1) П.С.Лернер “ Токарна і фрезерна справа ” Київ “ Освіта ” 1993 (2) В.Л.Косовский “Справочник молодого фрезеровщика “М.1992(3) П.М.Денежній “ Токарное дело ” М.Вісшая школа 1972 (4) В.И.Анухин “ Допуски и посадки”Санкт-Петербург 2001 (5) Б.Г.Зайцев “ Справочник молодого токаря ”М.Высшая школа ,1979 (3)
Готові вироби
кріплення за отвір
різці з механічними пластинами зверху і піджим за отвір
кріплення гвинтом
комбіноване кріплення
кріплення підвищеної жорсткості
Контакти
49083 м . Дніпропетровськ
вул. Новоселівська ,27
телефон: 35-81-45, 371-55-84,371-53-12 Факс: 23-41-97 Сайт в Internet: ptu2. dp.ua
Методи випробовування механічних властивостей металів
Механічні властивості металів (міцність, пружність, пластичність, в'язкість), як і інших металів, є вихідними даними при проектуванні та створенні різних машин, механізмів і споруд. Методи визначення механічних властивостей металів поділяють на такі групи: статичні, коли навантаження зростає повільно і плавно (випробування на розтяг, стиск, згин, крутіння, твердість); динамічні, коли навантаження зростає з великою швидкістю (випробування на ударний згин); циклічні, коли навантаження багаторазово змінюється (випробування на втому); технологічні — для оцінки поведінки металу при обробці тиском (випробування на згин, перегин, видавлювання).
Випробування на розтяг (ГОСТ 1497—84) проводяться на стандартних зразках круглого або прямокутного перерізу. При розтязі зразок деформується під дією навантаження, яке плавно зростає до моменту його розривання. Під час випробування зразка знімають діаграму розтягу (рис. 1.36, а), яка фіксує залежність між силою Р, що діє на зразок, і викликаною нею деформацією Δl (Δl — абсолютне видовження).
Рис. 1.36. Діаграма розтягу низьковуглецевої сталі (а) і залежність між напруженням і відносним видовженням (б)
В'язкість (внутрішнє тертя) — здатність металу поглинати енергію зовнішніх сил при пластичній деформації і руйнуванні (визначають величиною дотичної сили, прикладеної до одиниці площі шару металу, який підлягає зсуву). Пластичність — здатність твердих тіл необернено деформуватися під дією зовнішніх сил. При випробуванні на розтяг визначають: σв — границю міцності, МН/м2 (кг/мм2): де Рb — найбільше навантаження; F0 — початкова площа перерізу зразка; σпц — границю пропорційності, МН/м2 (кг/мм2): де Pпц — навантаження, що відповідає границі пропорційності; σпр — границю пружності, МН/м2 (кг/мм2):
де Рпр — навантаження, що відповідає границі пружності (при σпр залишкова деформація відповідає 0,05—0,005 % початкової довжини); σт — границю пружності, МН/м2 (кг/мм2): де Рт— навантаження, що відповідає границі плинності, Н; δ — відносне видовження, %, де l0 — довжина зразка до розривання, м; l1 — довжина зразка після розривання, м; ψ — відносне звуження, %: де F0 — площа перерізу до розривання, м2; F — площа перерізу після розривання, м2.
Випробовування на твердість. Твердість — це опір матеріалу проникненню в нього іншого, твердішого тіла. З усіх видів механічного випробування визначення твердості є найпоширенішим. Випробовування за Брінеллем (ГОСТ 9012—83), проводяться шляхом вдавлювання в метал сталевої кульки. У результаті на поверхні металу утворюється сферичний відбиток (рис. 1.37, а). Твердість за Брінеллем визначається за формулою де P — навантаження на метал, Н; D — діаметр кульки, м; d — діаметр відбитка, м. Чим твердіший метал, тим менша площа відбитка. Діаметр кульки і навантаження встановлюють залежно від металу, який досліджують, його твердості та товщини. При випробуванні сталі та чавуну вибирають D = 10 мм і P = 30 кН (3000 кгс), при випробуванні міді та її сплавів D = 10 мм і P = 10 кН (1000 кгс), а при випробуванні дуже м'яких металів (Аl, бабітів та ін.) D =10 мм і P = 2,5 кН (250 кгс). При випробуванні зразків товщиною менше 6 мм вибирають кульки з меншим діаметром — 5 і 2,5 мм. На практиці користуються таблицею переведення площі відбитка у число твердості.
Метод Брінелля не рекомендовано застосовувати для металів твердістю понад Н 450 (4500 МПа), оскільки кулька може деформуватися, що спотворить результати випробувань. Випробування за Роквеллом (ГОСТ 9013—83). Здійснюють шляхом вдавлювання в метал алмазного конуса (α = 120°) або сталевої кульки (D = 1,588 мм або 1/16", рис. 1.37, б). Прилад Роквелла має три шкали — В, С і А. Алмазний конус застосовують для випробування твердих матеріалів (шкали С і А), а кульку — для випробування м'яких матеріалів (шкала В). Конус і кульку вдавлюють двома послідовними навантаженнями: попереднє Р0 і загальне Р: Р = Р0+ Р1, де Р1 — основне навантаження. Попереднє навантаження Р0 = 100 Н (10 кгс). Основне навантаження складає 900 Н (90 кгс) для шкали В; 1400 Н (140 кгс) для шкали С і 500 Н (50 кгс) для шкали А.
Рис. 1.37. Схема визначення твердості: а — за Брінеллем; б — за Рoквеллом; в — за Віккерсом Твердість за Роквеллом вимірюють в умовних одиницях. За одиницю твердості приймають величину, що відповідає осьовому переміщенню наконечника на відстань 0,002 мм. Твердість за Роквеллом обчислюють у такий спосіб: НR = 100 – e (шкали А і С); НR = 130 – e (шкала В). Величину e визначають за формулою: , де h — глибина проникнення в метал наконечника під дією загального навантаження Р (Р =Р0+ Р1); h0 — глибина проникнення наконечника під дією попереднього навантаження Р0. Залежно від шкали твердість за Роквеллом позначають НRВ, НRС, НRА.
Випробування за Віккерсом (ГОСТ 2999—83). В основу методу покладено вдалювання в поверхню (шліфовану чи навіть поліровану), що підлягає випробуванню, чотиригранної алмазної піраміди (α = 136°) (рис. 1.37, в). Метод використовують для визначення твердості деталей малої товщини і тонких поверхневих шарів, які мають високу твердість. Твердість за Віккерсом: де Р — навантаження на піраміду, Н; d — середнє арифметичне двох діагоналей відбитка, виміряних після зняття навантаження, м. Число твердості за Віккерсом визначають за спеціальними таблицями по діагоналі відбитка d. При вимірюванні твердості застосовують навантаження від 10 до 500 Н.
Мікротвердість (ГОСТ 9450—84). Принцип визначення мікротвердості такий самий, що і за Віккерсом, згідно зі співвідношенням: Метод застосовують для визначення мікротвердості виробів дрібних розмірів і окремих складових сплавів. Прилад для вимірювання мікротвердості — це механізм вдавлювання алмазної піраміди та металографічний мікроскоп. Зразки для вимірювань мають бути підготовані так само ретельно, як мікрошліфи.
Рис. 1.38. Випробовування на твердість
Випробовування на ударну в'язкість. Для випробовування на удар виготовляють спеціальні зразки з надрізом, які потім руйнують на маятниковому копрі (рис. 1.39). Загальний запас енергії маятника витрачатиметься на руйнування зразка і на підйом маятника після його руйнування. Тому якщо із загального запасу енергії маятника вилучити частину, яка припадає на підйом (зліт) після руйнування зразка, дістанемо роботу руйнування зразка: K = Р(h1 – h2) або K = Рl(соs β – соs α), Дж (кг·м), де P — маса маятника, Н (кг); h1 — висота підйому центра маси маятника до удару, м; h2 — висота зльоту маятника після удару, м; l — довжина маятника, м; α, β — кути підйому маятника відповідно до руйнування зразка і після нього.
Рис. 1.39. Випробовування на ударну в'язкість: 1 — маятник; 2 — ніж маятника; 3 — опори
Ударну в'язкість, тобто роботу, витрачену на руйнування зразка і віднесену до поперечного перерізу зразка у місці надрізу, визначають за формулою: , МДж/м2 (кг·м/см2), де F — площа поперечного перерізу в місці надрізу зразка, м2 (см2). Для визначення KС користуються спеціальними таблицями, в яких для кожного кута β зазначена величина роботи удару K. При цьому F = 0,8 · 10-4 м2. Для позначення ударної в'язкості додають і третю букву, що вказує на вид надрізу на зразку: U, V, Т. Запис KСU означає ударну в'язкість зразка з U-подібним надрізом, KСV — з V-подібним надрізом, а KСТ — із тріщиною (рис. 1.40).
Рис. 1.40. Види надрізів на зразках для випробування на ударну в'язкості: а — U-подібний надріз (KCU); б — V-подібний надріз (KСV); в — надріз із тріщиною
Випробування на утомлюваність (ГОСТ 2860—84). Руйнування металу під дією повторних або знакозмінних напружень називають утомлюваністю металу. При руйнуванні металу внаслідок втоми на повітрі злам складається з двох зон: перша зона має гладку притерту поверхню (зона втоми), друга — зона долому, в крихких металів вона має грубокристалічну будову, а у в'язких — волокнисту. При випробовуванні на втому визначають границю втоми (витривалості), тобто те найбільше напруження, яке може витримати метал (зразок) без руйнування задане число циклів. Найпоширенішим методом випробовування на втому є випробовування на згин при обертанні (рис. 1.41).
Рис. 1.41. Схема випробовування на згин при обертанні: 1 — зразок; Р — навантаження; Мвиг — вигинаючий момент
Проба на згин (рис. 1.42) у холодному та гарячому станах — для визначення здатності металу витримувати заданий загин; розміри зразків — довжина l = 5а +150 мм, ширина b = 2а (але не менш ніж 10мм), де а — товщина матеріалу.
Рис. 1.42. Технологічна проба на згин: а — зразок до випробовування; б — загин до певного кута; в — загин до паралельності сторін; г — загин до стикання сторін
Проба на перегин передбачає оцінку здатності металу витримувати повторний згин і застосовується для дроту та прутків діаметром 0,8 —7 мм зі смугового та листового матеріалу товщиною до 55 мм. Зразки згинають перемінно праворуч та ліворуч на 90° з рівномірною — близько 60 перегинів за хвилину — швидкістю до руйнування зразка. Проба на видавлювання (рис. 1.43) — для визначення здатності металу до холодного штампування та витягання тонкого листового матеріалу. Полягає у продавлюванні пуансоном листового матеріалу, затиснутого між матрицею та затискачем. Характеристикою пластичності металу є глибина видавлювання ямки, що відповідає появі першої тріщини.
Рис. 1.43. Випробовування на видавлювання: 1 — лист; h — міра здатності матеріалу до витягу
Проба на навивання дроту діаметром d ≤ 6 мм. Випробовування полягає у навиванні 5—6 щільно прилеглих по гвинтовій лінії витків на циліндр заданого діаметра. Здійснюється тільки в холодному стані. Дріт після навивань не повинен мати пошкоджень. Проба на іскру використовується при необхідності визначення марки сталі за відсутністю спеціального обладнання та маркування
Рис. 1.44. Технологічні проби: а — згинання; б — перегинання; в — осаджування; г — навивання; д — видавлювання; е — проба сталі на іскру
Поняття про метрологію
Вимірювання є одним із шляхів пізнання природи людиною, що поєднує теорію з практичною діяльністю людини. Вони є основою наукових знань, служать для обліку матеріальних ресурсів, забезпечення потрібної якості продукції, взаємозамінності деталей і вузлів, вдосконалення технології, автоматизації виробництва, стандартизації, охорони здоров'я і забезпечення безпеки праці і для багатьох інших галузей людської діяльності. Вимірювання кількісно характеризують оточуючий матеріальний світ, розкриваючи діючі в природі закономірності. Про це дуже образно сказав основоположник вітчизняної метрології Дмитро Іванович Менделєєв: «Наука починається… з тих пір, як починають вимірювати». Відомим є аналогічне висловлювання й основоположника англійської метрології Томсона: «Кожна річ відома лише тією мірою, якою її можна виміряти». З цим перегукується і думка відомого російського вченого Б. Я. Якобі, сформульована понад 100 років назад: «Мистецтво вимірювання є потужною зброєю, створеною людським розумом для проникнення в закони природи і підкорення її сил нашому пануванню».
Під вимірювальною технікою в широкому значенні цих слів розуміють як усі технічні засоби, за допомогою яких виконують вимірювання, так і техніку проведення вимірювань. У всьому світі щоденно здійснюються сотні, тисячі мільярдів вимірювань. В інтересах кожної країни, у взаєминах між країнами необхідно, щоб результати вимірювань однакових величин, отримані в різних місцях і за допомогою різних вимірювальних засобів, були б відтворювані на рівні потрібної точності. У першу чергу, для цього необхідна одноманітність одиниць фізичних величин і мір, що здійснюють речовинне їх відтворення. Забезпечення високого ступеня одноманітності засобів вимірювання є однією з умов забезпечення відтворюваності результатів вимірювань. Питаннями теорії та практики забезпечення однаковості вимірювань займається метрологія. Метрологія являє собою науку про вимірювання, про методи і засоби, забезпечення їх однаковості, про способи досягнення потрібної точності.
Метрологія служить теоретичною основою вимірювальної техніки. І чим більше розвивається вимірювальна техніка, тим більшого значення набуває метрологія, яка створює і вдосконалює теоретичні основи вимірювань, узагальнює практичний досвід у галузі вимірювань і спрямовує розвиток вимірювальної техніки. Для того щоб дізнатися результат обробки деталі, визначити, який при цьому отримано розмір і чи відповідає він вимогам креслення, необхідно виміряти цю деталь (рис. 4.1). Вимірювання — це знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів. Вимірюванням ще називають пізнавальний процес, у якому спеціальним засобом є величина об'єкта вимірювання.
Рис. 4.1. Вимірювання деталі штангенциркулем після обробки
Вимірювати почали здавна, і з кожним роком значення вимірювань підвищувалося. Людство далеко пішло в техніці вимірювання. Користуючись сучасними методами, вчені точно вимірюють властивості речей і явищ. Ці вимірювання є одним із засобів опанування природою, підкорення її нашим потребам.
Старі засоби вимірювань (палиця, тінь, мотузка, камінь, рис. 4.2) замінилися новими
Засіб, за допомогою якого виконують вимірювання, так і називають — засіб вимірювання, він має нормовані метрологічні властивості. Значення величини, яке виявили вимірюванням, називають результатом вимірювання. Засоби вимірювання — це пристрої, здатні у процесі вимірювання виявити числове значення величини вимірюваного розміру. Засоби вимірювання здавна прийнято поділяти на три основні види: міри, вимірювальні інструменти й вимірювальні пристрої
Міри
Міри — це засоби вимірювання, речовинно відтворюючі фізичну величину заданого розміру. Міри поділяють на однозначні і багатозначні. Однозначна міра відтворює величину одного розміру. Наприклад, плоскопаралельна міра довжини 10 мм (рис. 4.3) відтворює один лінійний розмір між її площинами, що дорівнює 10 мм; кутова міра — кутова плитка 15° (рис. 4.4) відтворює один кутовий розмір між площинами, який становить 15°.
Рис. 4.3. Кінцева міра довжини. Номінальна довжина КМД: а — довжина основи; b — ширина основи
Рис. 4.4. Кутові міри-плитки: а — з гострою вершиною; б — зі зрізаною вершиною; в — чотирикутна плитка
Багатозначна міра відтворює ряд однойменних величин різного розміру. Наприклад, лінійка зразкова відтворює своїми поділками багато лінійних розмірів на своїй шкалі. Кутовий лімб відтворює багато кутових розмірів на своїй шкалі. Отже, міра відтворює величини, значення яких пов'язані з прийнятою одиницею цієї величини певним відомим співвідношенням. Міра — це основа вимірювань.
Вимірювальні інструменти й вимірювальні пристрої
Вимірювальні інструменти й вимірювальні пристрої — це засоби вимірювання, здатні виробляти показання — числову вимірювальну інформацію — у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем. Ці показання виробляються у прийнятих одиницях вимірювання. Спочатку одиниці фізичних величин обиралися довільно, без певного зв'язку одна з одною, що спричиняло великі труднощі. Значну кількість довільних одиниць однієї і тієї самої величини ускладнювало порівняння результатів вимірювань, здійснених різними спостерігачами. У кожній країні, а іноді навіть у кожному місті створювалися свої одиниці. Переведення одних одиниць в інші було дуже складним і призводило до істотного зниження точності результатів вимірювань. Окрім зазначеного розмаїття одиниць, яке можна назвати «територіальним», існувало розмаїття одиниць, застосовуваних у різних галузях науки, техніки, промисловості тощо.
Наявність низки систем одиниць вимірювання фізичних величин і велика кількість позасистемних одиниць, незручності, які виникають на практиці у зв'язку з перерахунками під час переходу від однієї системи до іншої, викликали необхідність створення єдиної універсальної системи одиниць, яка б охоплювала всі галузі науки і техніки і була б прийнята в міжнародному масштабі. У 1960 р. XI Генеральна конференція щодо мір і вагів прийняла нову систему, назвавши її Міжнародна система одиниць (System International) із скороченим позначенням «SI», українською «СІ». У 1963 р. було введено ГОСТ 9867—61 «Международная система единиц», згідно з яким СІ була визнана переважною. На сьогодні введено в дію Держстандартом єдиний державний стандарт — ГОСТ 8.417—81 «ГСИ. Единицы физических величин», що охоплює галузі науки і техніки і заснований на Міжнародній системі одиниць.
Потреба в єдиній Міжнародній системі одиниць настільки значна, а переваги її такі переконливі, що ця система упродовж короткого часу набула широкого міжнародного визнання і поширення. Міжнародна організація зі стандартизації (ІСО) прийняла у своїх рекомендаціях з одиниць Міжнародну систему одиниць. Організація об'єднаних націй з освіти, науки і культури (ЮНЕСКО) закликала всі країни — члени організації — прийняти Міжнародну систему одиниць. Міжнародна організація законодавчої метрології (МОЗМ) рекомендувала державам — членам організації — ввести Міжнародну систему одиниць у законодавчому порядку і градуювати в одиницях СІ всі вимірювальні пристрої.
Міжнародна система одиниць увійшла в рекомендації з одиниць Міжнародної спілки чистої та прикладної фізики, Міжнародної електротехнічної комісії, Міжнародної газової спілки й інших міжнародних організацій. Для вимірювання лінійних розмірів у системі СИ прийняті такі одиниці вимірювань: метр (м), міліметр (мм), мікрометр (мкм). Для вимірювання кутових розмірів — градус (°), хвилина ('), секунда (").
Рис. 4.5. Прийоми вимірювань металевою лінійкою
У разі різних діаметрів отворів (рис. 4.5б) лінійкою вимірюється відстань ek між найближчими точками отворів і до неї додається сума розмірів радіусів великого й малого отворів. Кронциркуль. Кронциркуль служить для вимірювання розмірів зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей (рис. 4.6, 4.7).
Рис. 4.7. Вимірювання внутрішніх розмірів деталі кронциркулем
Криволінійна форма ніжок із загнутими всередину кінцями дозволяє зручно вимірювати діаметри поверхонь обертання (рис. 4.8, б).
Рис. 4.8. Прийоми вимірювань кронциркулем і нутроміром
Нутромір. Нутромір застосовують переважно для вимірювання розмірів внутрішніх поверхонь. Ніжки нутроміра прямі з відігнутими зовні кінцями (рис. 4.8, б, в). При користуванні кронциркулем і нутроміром у жодному разі не виконувати вимірювання із зусиллям: інструмент має проходити вимірювані місця вільно під дією власної ваги. На рис. 4.8, б показано вимірювання кронциркулем діаметра циліндричної частини деталі, а нутроміром — діаметра отвору в основі цієї деталі. Лінійкою визначають розміри основи деталі. Значення виміряних кронциркулем і нутроміром величин визначають шляхом перенесення їх на лінійку (рис. 4.8, а, в).
Вимірювання деталей кронциркулем, нутроміром і лінійкою не дають великої точності. Точність вимірювання цими інструментами при певному досвіді сягає 0,5 мм (рис. 4.9).
Багато деталей мають криволінійні обриси. У таких випадках форму і розміри контуру цих деталей можна визначити вимірюванням координат його точок за допомогою рейсмуса. Під час вимірювання координат точок рейсмус і вимірювану деталь установлюють на гладкій рівній поверхні (розмічальній плиті). Пересуваючи стрижень рейсмуса по лінійці вгору або донизу і приводячи його гострий кінець у зіткнення з якоюсь точкою кривої, можна визначити координати цієї точки. Узявши за початок координат нульову поділку лінійки-рейсмуса, можна за її шкалою знайти координати Б1, Б2, Б3, а за шкалою стрижня — координати А1, А2, А3. Точніше координати точок можуть бути визначені за допомогою штангенрейсмуса, який обладнаний ноніусом (рис. 4.10).
Рис. 4.10. Штангенрейсмус
Штангенциркуль ШЦ-І (рис. 4.11, а). Штангенциркулем називають засіб для вимірювання лінійних розмірів, заснований на штанзі 3, на якій нанесено шкалу з ціною поділки 1 мм. Штангою 3 пересувається рамка 6 із допоміжною шкалоюноніусом 5. Штангенциркуль обладнаний губками для зовнішніх вимірювань 7 і для внутрішніх вимірювань 1, а також затиском 2. До рамки 6 прикріплено лінійку глибиноміра 4. Рис. 4.11. Штангенциркуль ШЦ-І: а — вимірювання елементів деталей штангенциркулем ШЦ-І; б — розмір вимірювальної величини 18 мм; в — розмір вимірювальної величини 18,2 мм; г — розмір вимірювальної величини 18,4 мм; 1 — губки для внутрішніх вимірювань; 2 — затиск; 3 — штанга; 4 — лінійка глибиноміра; 5 — шкала-ноніус; 6 — рамка; 7 — губки для зовнішніх вимірювань
Ноніус 7 (рис. 4.11, б) служить допоміжною шкалою, яка дозволяє відлічувати частки поділки шкали штанги. Він наноситься на скошеній поверхні рамки або від подільної пластинки, закріпленої у вікні рамки. Ноніус має десять рівних поділок 9 мм, тобто кожна поділка ноніуса менше поділки штанги на 0,1 мм. При зіткнутих губках нульові поділки штанги і ноніуса збігаються. При вимірюванні зовнішнього діаметра циліндричної деталі (рис. 4.11) вона дещо затискається губками 8, рамка з ноніусом закріплюється на шкалі гвинтом 2, а за шкалами штанги і ноніуса виконується обчислення. При діаметрі деталі, що дорівнює 18 мм, нульова поділка ноніуса точно збігається з вісімнадцятою поділкою штанги (рис. 4.11 б).
Якщо діаметр деталі дорівнює 18,2 мм, то нульову поділку ноніуса буде зсунуто вправо від вісімнадцятої поділки штанги на 0,2 мм, а отже, друга поділка ноніуса збігається із двадцятою поділкою штанги (рис. 4.11, в). При величині діаметра деталі 18,4 мм четверта поділка збігається з двадцять другою поділкою штанги (рис. 4.11, г). Таким чином, щоб установити розмір вимірюваної величини, необхідно визначити за лінійкою штанги ціле число міліметрів, а за ноніусом число десятих часток міліметрів. Десятих часток міліметрів буде стільки, скільки можна відрахувати поділок ноніуса від його нульового штриха до його найближчого штриха, що збігається з яким-небудь штрихом штанги (рис. 4.12).
Рис. 4.12. Розмір, отриманий при вимірюванні штангенциркулем, дорівнює 67,18 мм Вимірювання діаметра отвору виконується за допомогою вимірювальних губок 1 (рис. 4.11, 4.13).
Рис. 4.13. Вимірювання отвору деталі
У пазу зі зворотного боку штанги 5 розташована вузька лінійка глибиноміра 6, жорстко з'єднана з рамкою 3. При зімкнутому положенні губок торець глибиноміра збігається з торцем штанги. При вимірюванні глибини отвору або уступу в деталі торець штанги упирається в торець деталі, а глибиномір за допомогою рамки пересувається до упора в дно отвору або границю уступу. Розмір виміряної глибини визначається за поділками штанги і ноніуса (рис. 4.14
Рис. 4.14. Вимірювання розміру глибини деталі
Мікрометр гладкий (рис. 4.15). Основою мікрометра є скоба 1, а передавальним (перетворювальним) пристроєм служить гвинтова пара, що складається з мікрометричного гвинта 3 і мікрометричної гайки, закріпленої всередині стебла 5, які часто називають мікропарою. У скобу 1 запресовані п'ятка 2 і стебло 5. Вимірювана деталь охоплюється вимірювальними поверхнями мікрогвинта 3 і п'ятки 2. Барабан 6 приєднаний до мікрогвинта 3 корпусом тріскачки 7. Для наближення мікрогвинта 3 до п'ятки 2 його обертають за барабан або за тріскачку 8 за годинниковою стрілкою (від себе), а для видалення мікрогвинта від п'ятки його обертають проти годинникової стрілки (на себе). Закріплюють мікрогвинт у потрібному положенні стопором 4.
Рис. 4.15. Мікрометр гладкий: 1 — скоба; 2 — п'ята; 3 — мікрометричний гвинт; 4 — стопор; 5 — стебло; 6 — барабан; 7 — корпус тріскачки; 8 — тріскачка
При щільному зіткненні вимірювальних поверхонь мікрометра з поверхнею вимірюваної деталі тріскачка прокручується з легким тріском, при цьому обмежується вимірювальне зусилля мікрометра. Результат вимірювання розміру мікрометром відраховується як сума відліків за шкалою стебла 5 і барабана 6. Слід пам'ятати, що ціна поділки шкали стебла становить 0,5 мм, а шкали барабана — 0,01 мм. Крок різі мікропари (мікрогвинт і мікрогайка) Р = 0,5 мм. Кількість поділок барабана — 50. Якщо зрушити барабан на одну поділку його шкали, то торець мікрогвинта переміститься відносно п'ятки на 0,01 мм, оскільки 0,5 мм : 50 = 0,01 мм. Показання за шкалами гладкого мікрометра відлічують у такому порядку: спочатку за шкалою стебла 5 читають значення штриха, найближчого до торця скоса барабана 6 (на рис. 4.16 — це число 15,00 мм). Далі за шкалою барабана читають значення штриха, найближчого до поздовжнього штриха стебла (на рис. 3.3, б — це число 0,20 мм). Додавши обидва значення, отримують показання мікрометра (на рис. 4.16 — це значення 15,20 мм).
Рис. 4.16. Відлік показань за шкалами гладкого мікрометра Діапазони вимірювання гладкого мікрометра: від 0...25 мм; 25...50 мм тощо до 275...300 мм, далі 300...400; 400...500 і 500...600 мм.
До мікрометрів із нижньою границею понад 25 мм додають встановлювальні міри для перевірки нульового положення. Мікрометри з верхньою границею понад 300 мм мають змінну або пересувну п'ятку для збільшення діапазону вимірювань до 50 мм .
Рис. 4.17. Мікрометри типу МК Для підвищення зручності і прискорення відліку показання мікрометра випускаються накладні пристрої з точністю 0,01 мм, такі як комбінований мікрометр гладкий (дюйм/метр) із цифровою індикацією й електронний мікрометр з комп'ютером і принтером (рис. 4.18).
Рис. 4.18 Накладні пристрої для вимірювань із точністю 0,01 мм: а — електронний мікрометр з принтером; б — комбінований мікрометр гладкий з цифровою індикацією
Індикатор годинникового типу. Індикатор годинникового типу з ціною поділки 0,01 мм з пересуванням вимірювального стрижня паралельно шкалі призначений для відносних вимірювань зовнішніх розмірів, відхилень форми і розташування поверхонь (рис. 4.19). Він є також показуючим пристроєм індикаторної скоби, індикаторного глибиноміра й індикаторного нутроміра. На лицьовому боці циферблата індикатора є дві стрілки і дві шкали; велика стрілка 1 над оцифрованою круглою шкалою 2 і мала стрілка 4 над відліковою шкалою 5. Кругова шкала має ціну поділки 0,01 мм, а мала шкала — 1 мм. Пересування вимірювального стрижня 6 на 1 мм викликає поворот стрілки 1 на 100 поділок (один повний оберт), а стрілки 4 на одну поділку. Шкала 2 індикатора разом із обідком при установці шкали на нульову поділку повертається відносно великої стрілки 1 і фіксується стопором 3.
Рис. 4.19. Індикатор годинникового типу: 1 — велика стрілка; 2 — шкала індикатора; 3 — стопор; 4 — стрілка; 5 — відлікова шкала; 6 — вимірювальний Конструкція індикатора годинникового типу стрижень
являє собою вимірювальну головку з поздовжнім пересуванням наконечника (рис. 4.20). Основою індикатора є корпус, усередині якого змонтовано перетворювальний механізм — рейковозубчаста передача. Крізь корпус проходить вимірювальний стрижень 2 із наконечником 1. На стрижні нарізано рейку. Рухи вимірювального стрижня-рейки 2 передаються зубчастими колесами — рейковим 8, передавальним 6 і трибкою 4 основній стрілці 5, величина повороту якої відлічується за круглою шкалою — циферблатом. Для установки на «0» кругла шкала повертається обідком. Кругла шкала індикатора годинникового типу складається зі 100 поділок, ціна кожної поділки — 0,01 мм. Це означає, що при пересуванні вимірювального наконечника на 0,01 мм стрілка індикатора перейде на одну поділку шкали.
Рис. 4.20. Пристрій індикатора годинникового типу: 1 — наконечник; 2 — вимірювальний стриженьрейка; 3 — гільза; 4 — трибка; 5 — стрілка; 6 — передавальне зубчасте колесо; 7 — стрілка; 8 — зубчасте рейкове колесо; 9 — пружина; 10 — зубчасте колесо; 11 — пружинний волосок
Загальна структура засобів вимірювань. Конструкція переважної більшості засобів вимірювання складається з послідовно розташованих елементів і пристроїв, кожен з яких у цій послідовності виконує певне завдання під час вимірювання. Для того щоб у подальшому у процесі вивчення засобів вимірювання було легше уявити їх дію, розглянемо стисло ці пристрої та їх призначення (ГОСТ 16263—70). Основа вимірювального засобу — це конструктивний елемент, на базі якого змонтовано всі елементи даного діючого засобу вимірювання. Наприклад, штанга штангенциркуля (рис. 4.21), скоба мікрометра (рис. 4.22), корпус індикатора годинникового типу (рис. 4.23).
Рис. 4.21. Штанга штангенциркуля Рис. 4.22. Скоба мікрометра
Рис. 4.23. Корпус індикатора годинникового типу
Сприймальний елемент — це частина засобу вимірювання, яка здійснює його зіткнення з об'єктом вимірювання і сприймає величину цього об'єкта, наприклад вимірювальні губки штангенциркуля, вимірювальний наконечник індикатора .Частину сприймального елемента, яка безпосередньо торкається поверхні об'єкта, іноді називають чутливим елементом
Шкала індикатора і стрілка
Рис. Цифрове табло пристрою
Параметри і характеристики засобів вимірювання. Шкала — це ряд позначок (штрихів або точок) і проставлених біля них чисел, положення і значення яких відповідає ряду послідовних розмірів. Довжина (інтервал) поділки шкали — відстань між серединами (осями) двох сусідніх позначок шкали, найпоширеніші інтервали — 0,5 і 1 мм. Ціна поділки шкали — це різниця значень величини, відповідних двом сусіднім позначкам шкали. Іншими словами, величина пересування сприймального пристрою засобу вимірювання, яка викликає пересування покажчика на одну поділку шкали. Найпоширеніші ціни поділок — 0,1; 0,2; 0,5 мкм; 1; 2; 5 мкм; 0,01; 1 мм. Приклад. Якщо наконечник індикатора годинникового типу перемістити на 0,01 мм, то стрілка зсунеться на одну поділку кругової шкали, отже, ціна поділки складає 0,01 мм .
Показання індикатора під час вимірювань
Показання засобу вимірювання — це значення величини, визначене за відліковим пристроєм після вимірювання заданого об'єкта. Показання завжди складається від добутку числа поділок шкали і відліку і ціни поділки даної шкали.