Методические указания для студентов всех форм обучения специальностей 151001-Технология машиностроения, 150404-Металлургические машины и оборудование (стр. 6 из 7)

Испытания резцов проводились на токарно-винторезном станке 16К20. В качестве критерия оценки стойкости инструмента был выбран относительный поверхностный износ (показать указкой фотографию установки для проведения испытаний и схему замера износа на плакате № 9).

Для выбора модели процесса точения использован метод математического планирования эксперимента 1-го порядка, и применен полный факторный эксперимент 2. Это позволяет варьировать каждым из факторов на двух уровнях, отличающихся от основного на величину шага варьирования. В качестве параметра оптимизации принята стойкость. Затем для каждой конструкции резца был выбран план эксперимента с указанием сочетания уровней факторов в каждом эксперименте (показать указкой план эксперимента на плакате № 10).

Результаты испытаний заносились в таблицу-матрицу и на их основе были построены графики износа инструмента в зависимости от длины пути резца и от режимов резания. Как видно из представленных зависимостей, отображенных на плакатах № 11, 12, 13 (показать указкой графики на плакатах № 11, 12, 13) особенностью применения клеёных режущих инструментов является (перечислить). Так, например, на плакате № 12 приводится зависимость, которая объясняется…

Кроме выявления износа инструмента с минералокерамикой целью работы было выяснить, какие температуры возникают в клеевом шве инструмента в процессе точения. Нахождение температуры осуществлялось с помощью искусственной термопары, фотографии которой показаны на плакате № 14, сваренной конденсаторной сваркой из хромеля и копеля. Съём данных производился при помощи шлейфового осциллографа на светочувствительную бумагу (показать схему съёма данных на плакате № 14). Тарировка термопары осуществлялась в термошкафу при Т = 50 °С, Т = 100°С и Т = 150 °С. После получения данных в процессе опытов по тарировочному графику определяли температуру, возникшую в процессе точения при различных режимах резания.

Таким образом, на основе проведенных исследований и полученных результатов можно сделать выводы:

1. Используемые в процессе исследований клеи № 1 и 2 хорошо выдерживают нагрузку как механическую, так и температурную. Во время испытаний при различных режимах резания клеи надежно удерживают пластинку.

2. В процессе точения пластинкой ВОК-60 температура, возникшая в клеевом шве, невысока. Это объясняется низкой теплопроводностью минералокерамики.

3. Клеи № 1 и 2 показали высокую надежность при высоких температурах, ибо при заточке инструмента возникают температуры порядка 600…900 °С.

4. Физико-механические свойства клеев, позволяют применять клеевые соединения во многих видах инструментов, не испытывающих значительных силовых и тепловых нагрузок при их изготовлении и эксплуатации, например разверток, зенковок, зенкеров, фрез, протяжек и т.д.

По результатам исследовательской было опубликовано 2 статьи и подана одна заявка на изобретение. Работа представлялась на городскую выставку студенческого творчества и отмечена дипломом I степени и денежной премией.

Доклад закончен.

Вариант № 5.

Совершенствование продукции машиностроения затруднено без применения новых прогрессивных технологических процессов, позволяющих повысить ресурс и надёжность, обеспечить работоспособность деталей и узлов в самых жестких условиях эксплуатации, при высоких температурах и в агрессивных средах, действии динамических и контактных нагрузок. Этим вызваны расширение применения процессов упрочняющих технологий в ведущих отраслях машиностроения и широкие исследования, проводимые в этой области.

Выпускная квалификационная работа выполнялась в лабораториях НТИ (ф) УГТУ-УПИ. Основная цель проекта – замена абразивной обработки поверхностей на поверхностное пластическое деформирование. Была поставлена задача о выявлении закономерностей между параметрами шероховатости: высотой микронеровностей, их среднего шага, относительной опорной поверхности и режимами ультразвукового раскатывания.

Для проведения исследований использовались детали типа «Кольцо», изготовленные из титана марки ВТ 1-0 (показать деталь на плакате № 1).

Важное значение в машиностроении имеют сплавы на основе титана с высокими прочностью, жаропрочностью, жаростойкостью и коррозионной стойкостью, чем чистый титан.

Для ультразвукового поверхностного пластического деформирования внутренней поверхности детали типа «Кольцо» использовалось приспособление специальной конструкции (показать приспособление на плакате № 2). Общий вид установки для ультразвукового раскатывания показан на плакатах № 3 и 4 (показать указкой плакаты № 3 и 4).

Приспособление устанавливалось на стол вертикально-сверлильного станка 2Н125. Ультразвуковые крутильные колебания создавались с помощью двух магнитострикционных преобразователей ПМС15А-18, работающих синхронно, которые закреплены на специальных стойках на плите приспособления. К магнитострикционным преобразователям ПМС15А-18 посредством резьбовых соединений присоединяются волноводы и ступенчатый концентратор. На выходном торце концентратора закреплялось сменное кольцо, на боковой поверхности которого запрессовывались деформирующие элементы – шарики различных диаметров. Материал шариков ШХ15. Для максимального использования энергии ультразвуковых колебаний применялся ступенчатый полуволновой концентратор, рассчитанный таким образом, чтобы деформирующий элемент (шарик), размещенный на боковой поверхности концентратора, находился в пучности колебаний стоячей ультразвуковой волны. На плите приспособления устанавливался микрометр, который упирался в планку, посредством которого определялось статическое усилие прижима деформирующего элемента - шарика. Питание на магнитострикционные преобразователи ПМС15А – 18 подавалось от ультразвукового генератора УЗГ 3-4. Деталь устанавливалась в трехкулачковом патроне специальной конструкции, закрепленном в шпинделе станка (все перечисляемые элементы установки показать на плакатах № 3 и 4).

Перед проведением эксперимента семь колец из титана протравили в 7% растворе серной кислоты для обеспечения чистовой отделки внутренней поверхности. В качестве электрода-инструмента использовали металлическое кольцо из нержавеющей стали, а в качестве изолятора между образцом и инструментом применяли текстолитовое кольцо. Общий вид кассеты для травления и схема травления показаны на плакате № 5. Электрод-инструмент и заготовка помещаются в ванну 1 с электролитом 2. Напряжение и ток подводили к кассете 3 с деталью от источника питания 4 через реостат 5. Фотографии процесса травления показаны на плакате № 5 (все перечисляемые элементы кассеты для травления показать на плакате № 5). Опытным путём были установлены следующие режимы травления: напряжение 16 В, ток 42 А. Сглаживание микронеровностей заготовки происходило за счёт интенсивного растворения вершин гребешков.

В качестве сравнения результатов внутренние поверхности трёх колец были обработаны войлоком, а два кольца остались без обработки.

Перед началом исследований индикатор, по которому определяли величину нагрузки на деформирующий элемент, был протарирован. График торировки показан на плакате № 6 (показать указкой плакат № 6). На плакате № 7 приведены исследуемые технологические режимы (показать указкой плакат № 7). Расчетная амплитуда ультразвуковых крутильных колебаний деформирующего элемента-шарика составляла 60 мкм для всех исследуемых технологических режимов, рабочая частота колебательной системы f = 18 кГц. Варьируемые режимы ультразвукового раскатывания: s – подача образца, n – скорость вращения образца, d – диаметр деформирующего элемента-шарика. P – статическая сила прижима деформирующего элемента - шарика к обрабатываемой поверхности (деформирующие усилие).

В ходе исследовательской работы были выполнены профилограммы до ультразвуковой обработки (УЗО) и после УЗО (показать указкой плакаты № 8 и 9). Параметры шероховатости поверхности – высота микронеровностей

, их средний шаг , относительная опорная поверхность – определялись на профилометре-профилографе мод. 170311 до и после ультразвукового раскатывания; базовая длина 0,8 мм, шаг отсечки 3, горизонтальное увеличение – 100, вертикальное увеличение – 1000.

На плакатах 10, 11, 12 показаны графики изменения параметров шероховатости поверхности, изменения среднего шага и относительной опорной поверхности от различных режимов обработки (показать указкой плакаты № 10, 11, и 12).

Введение крутильных ультразвуковых колебаний в очаг деформации приводит к существенному уменьшению высоты неровностей уже при статической силе прижима Р = 0,35 кг. Это обусловлено возникновением на площадках контакта такого давления, величина которого превышает предел текучести материала. В результате улучшаются условия сглаживания вершин микронеровностей исходной поверхности, и образуется частично регулярный профиль. Дальнейшее повышение статической силы приводит к постепенному росту шероховатости, что является результатом увеличения пластических искажений и формирования при этом нового профиля поверхности с полностью регулярным микрорельефом. При статической силе прижима Р > 1,5 кг появляются микротрещины, происходит разрушение поверхностных слоёв вследствие перенаклёпа (показать график на плакате № 10).

При постоянной статической силе прижима с увеличением диаметра деформирующего элемента шероховатость поверхности снижается, то есть на 1 класс. Это объясняется большой кратностью приложения нагрузки (показать график на плакате № 10).