МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

ЖУРНАЛ практических и лабораторных работ

по курсу «Технология конструкционных

материалов»

Часть 2

Студент…………………………………

Группа…………………………………..

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МАДИ)

Кафедра «Технология конструкционных материалов»

Утверждаю Зав. кафедрой профессор _____________ Л.Г. Петрова «____» __________ 2018 г.

ЖУРНАЛ практических и лабораторных работ

по курсу «Технология конструкционных

материалов»

Часть 2

МОСКВА МАДИ 2018

УДК 620.22 ББК 30.3

Ж921

Составители: Безрук В.Б., Кудряшов Б.А.

Ж921 Журнал практических и лабораторных работ по курсу «Тех-

нология конструкционных материалов». В 2 ч. Ч. 2 / сост.: В.Б. Безрук, Б.А. Кудряшов. – М.: МАДИ, 2018. – 36 с.

УДК 620.22 ББК 30.3

___________________________________________________________

Составители: БЕЗРУК Валерий Борисович

КУДРЯШОВ Борис Александрович

ЖУРНАЛ практических и лабораторных работ

по курсу «Технология конструкционных

материалов»

Часть 2

Редактор Н.В. Шашина

Редакционно-издательский отдел МАДИ. E-mail: rio@madi.ru

Подписано в печать 15.06.2018 г. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 2,25. Тираж 800 экз. Заказ . Бесплатно.

МАДИ, Москва, 125319, Ленинградский пр-т, 64.

© МАДИ, 2018

3

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

ВЫБОР РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И РАСЧЕТ РЕЖИМА ОБРАБОТКИ ПРИ НАРЕЗАНИИ

ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС НА ЗУБОФРЕЗЕРНОМ ПОЛУАВТОМАТЕ 53А30П 1.1. Основные технические характеристики станка:

• наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм .................. • наибольший угол наклона зубьев β, град. ....................................... • наибольшая ширина венца нарезаемых колес, мм:

прямозубых .................................................................................. винтозубых при β = 60 ................................................................

• наибольшие размеры устанавливаемых фрез, мм: диаметр ........................................................................................ длина ............................................................................................

• диапазон частоты вращения шпинделя, об/мин ............................. • диапазон величины осевой подачи, мм/об ...................................... • мощность главного привода, кВт:

при n = 1500 об/мин .................................................................... при n = 3000 об/мин ....................................................................

1.2. Технические данные выбранной фрезы:

• наименование ..................................................................................... • класс точности .................................................................................... • основные размеры фрезы:

диаметр, мм ................................................................................. длина, мм ..................................................................................... угол подъема винтовой линии, град .........................................

• материал фрезы ................................................................................. • направление зубьев ........................................................................... • стойкость фрезы, мин ........................................................................

1.3. Данные о нарезаемом зубчатом колесе

Вид колеса

Материал, твёрдость

Вид зубона-резания

Модуль m, мм

Число зубьев

Z

Ширина венца B, мм

4

1.4. Протокол определения режима резания 1.4.1. Выбор числа проходов и назначение глубины резания i = t = 1.4.2. Расчет осевой подачи

Подача табличная

TO,S мм/об

Коэффициент учета условий

Нормативная подача HO,S мм/об

Фактическая подача ФО ,S мм/об MSK SKβ

1.4.3. Расчет скорости резания

Ско-рость резания таблич-ная

T,V м/мин

Коэффициент учета условий

Нормативная Частота враще-ния

фрезы станка

CФ ,n

об/мин

Фактиче-ская ско-рость ре-зания

Ф,V м/мин

скорость резания

H,V м/мин

частота враще-ния

фрезы HФ,n

об/мин mK ν Kων Kβν iK ν

H

Фn = ФV =

5

1.4.4. Проверка мощности резания

Мощ-ность резания таблич-ная ,NN кВт

Коэффициент учета условия

Мощ-ность ре-зания норма-тивная

H,N кВт

КПД станка

η

Потреб-ная мощ-ность станка

,nN кВт

Паспорт-ная мощ-ность станка

C,N кВт mNK NKω NKβ iNK

1.4.5. Расчет основного технологического времени

0T = 1.5. Схема наладки станка

6

1.6. Настройка полуавтомата 53АЗОП 1.6.1. Настройка частоты вращения фрезы

Ф,n об/мин

ЭД,n об/мин

Положе-ние руко-ятки

Диаметр шкивов, мм

Длина ремня, мм

Эффективная мощность привода,

кВт

1.6.2. Настройка гитары деления

Сменные зубчатые колеса Число заходов фрезы

Число нарезае-мых зубьев

a b c d k z

Расчет делI = 1.6.3. Настройка осевой подачи

ФО ,S

мм/об Положение рукояток Передаточное

число перебора подач → ⇒

Работу принял ____________________________________________

7

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ НА ВЕЛИЧИНУ СОСТАВЛЯЮЩИХ СИЛЫ РЕЗАНИЯ

2.1. Схема экспериментальной установки 2.2. Механические свойства обрабатываемого материала

Наименование и марка

обрабатывае-мого материала

Предел прочности

при растяженииB,σ МПа

Твердость по Бринеллю, НВ

Плотность ρ, г/см3

2.3. Характеристики резца

Тип резца Марка материала режущей части

Углы резца, ° γ α ϕ λ

8

2.4. Данные эксперимента №

опы

та Диаметр

заготов-ки до

прохода d0, мм

Режимы резания Показания

приборов, мА Величины составляю-щих силы резания, Н

Глуби-на ре-зания t, мм

Подача S, мм/об

Частота вращенияn, об/мин

Ско-рость резанияV, м/с Px Pу Pz Px Py Pz

, , ( )x y zP f t= 1

2 3 4 5

, , ( )x y zP f S= 6

7 8 9 10

, , ( )x y zP f V= 11

12 13 14 15

9

2.5. Графическая обработка результатов эксперимента

0,1 0,12 0,14 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80,91,0 1,21,2 1,41,6 2

1 1,2 1,4 2 2,5 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 20

0,1 0,12 0,14 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80,91,0 1,21,2 1,41,6 2

1,6 3,5

V, м/сt, ммS,

мм/об

PZ, H

10

2.6. Определение коэффициентов 2.7. Полученная экспериментальная зависимость 2.8. Выводы Работу принял ____________________________________________

11

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ 3.1. Сверла 3.1.1. Эскиз спирального сверла с названием его основных частей

3.1.2. Результаты измерения сверла

• диаметр сверла Cd =

• длина хвостовика Xl =

• угол наклона поперечной кромки Ψ =

• длина рабочей части Pl =

• длина режущей части PЧl =

• главный угол в плане 2ϕ =

3.1.3. Эскизы изнашивания спиральных сверл а) при работе по стали б) при работе по чугуну

Ψ =d c =

2 = ϕ

12

3.2. Зенкеры 3.2.1. Эскиз зенкера с названием его основных частей

ϕ

3.2.2. Результаты измерения зенкера

• диаметр зенкера Зd =

• длина рабочей части Pl =

• длина режущей части PЧl =

• длина хвостовика Xl =

• главный угол в плане ϕ =

• передний угол γ =

• задний угол α = 3.2.3. Эскизы изнашивания зенкера а) при обработке стали б) при обработке чугуна

13

3.3. Развертки 3.3.1. Эскиз ручной развертки с указанием основных частей

AБ

lНlрч lк lок

A

БdP

AБ Б

2ϕ

A

γ =

α =

f

3.3.2. Результаты измерения развертки

• диаметр развертки Pd =

• длина режущей части PЧl =

• длина калибрующей части Kl =

• главный угол в плане ϕ =

• передний угол γ =

• задний угол α =

3.3.3. Эскиз изнашивания разверток

14

3.4. Фрезы 3.4.1. Эскиз торцевой насадной фрезы с указанием основных частей 3.4.2. Результаты измерения фрезы

• диаметр фрезы Фd =

• число режущих зубьев Z =

• главный угол в плане ϕ =

• главный передний угол γ =

• главный задний угол α =

γ =

α =

A

A

Б Б

d =ф

ϕ =

Б Б-

15

3.4.3. Эскиз изнашивания зубьев фрезы 3.5. Зуборезные долбяки 3.5.1. Эскиз дискового прямозубого долбяка

α =

d =H

H =

16

3.5.2. Результаты измерения долбяка

• наружный диаметр Hd =

• высота долбяка Н =

• число режущих зубьев Z =

• главный передний угол γ =

• главный задний угол α =

3.6. Зуборезные фрезы 3.6.1. Эскиз червячной модульной фрезы 3.6.2. Результаты измерения фрезы

• наружный диаметр eD =

• диаметр отверстия под оправку d =

• длина фрезы L =

• главный передний угол γ =

• главный задний угол α =

• число стружкоотводящих канавок Kn =

• угол подъёма винтовой линии λg =

De

L =

d

α γλg

17

3.7. Протяжки 3.7.1. Эскиз круглой внутренней протяжки

α

γ

lH 2 3 4 5 6 lX

lp

tp tK

H

f

γ

α

Передняяповерхность

Задняяповерхность

3.7.2. Результаты измерения протяжки

• длина протяжки Pl =

• длина хвостовика Xl =

• длина передней направляющей части Hl =

• количество режущих зубьев PZ =

• количество калибрующих зубьев KZ =

• подъем на зуб режущих зубьев ZS =

• передний угол режущих зубьев γ =

• задний угол режущих зубьев α =

Работу принял ____________________________________________

18

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

АНАЛИЗ КИНЕМАТИКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ Наименование и модель станка ................................................................. 4.1. Определение числа ступеней регулирования коробки скоростей

m = 4.2. Составление уравнения кинематического баланса

nШП = 4.3. Построение графика изменения частот вращения по валам при-

вода главного движения – страница 19 4.4. Расчет частот вращения валов – страницы 20–21 4.5. Определение диапазона регулирования ,nR знаменателя ряда

частот вращения ϕ и относительной потери скорости А

nR = ϕ = А = Работу принял ____________________________________________

19

4.3. График изменения частот вращения по валам

I II III IV V VI VII VIII 3150

2500

2000

1600

1200

1000

800

630

500

400

315

250

200

160

125

100

80

64

50

40

32

26

20

16

12,5

10

20

4.4. Расчёт частот вращения валов Ступени

Номер вала

I II III IV

ЭДn i1–2 nII i2–3 nIII i3–4 nIV

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

21

4.4. Расчёт частот вращения валов (продолжение)

Номер вала

V VI VII VIII

i4–5 nV i5–6 nVI i6–7 nVII i7–8 nVIII

22

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

5.1. Принципиальная схема электроэрозионной обработки 5.2. Исходные данные и данные эксперимента

Вариант №

Мате-риал за-готовки

З,ρ г/см3

Матери-ал инст-румента медь

и,ρ г/см3

Время обработки

t, мин

Емкость накопитель-ного кон-денсатора

C, мкФ

Масса заготов-ки до Мздо, г

Масса инстру-мента доМидо, г

после Мзпосле, г

после Мипосле, г

5.3. Схема экспериментального стенда

23

5.4. Расчет параметров обработки 5.4.1. Напряжение электрического разряда, В:

текущее значение iU = средняя величина срU =

5.4.2. Частота следования импульсов, Гц:

текущее значение if = средняя величина срf =

5.4.3. Энергия электрического разряда, Дж

W = 5.4.4. Производительность обработки по массе, г/мин

QM = 5.4.5. Объемная производительность обработки, мм3/мин

Q = 5.4.6. Относительный износ инструмента, %

γ =

24

5.5. Расчет машинного времени прошивки отверстия 5.5.1. Исходные данные

№ варианта

Форма отверстия

А, мм

В, мм

Толщина пластины,

мм

Материал пластины

5.5.2. Схема формы отверстия в пластине 5.5.3. Машинное время прошивки отверстия, мин

T = Работу принял ____________________________________________

25

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6

РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ТОКАРНОГО СТАНКА С ЧПУ

6.1. Упрощенная структурная схема системы ЧПУ Н221 М 6.2. Схема применения системы ТИГРАС для разработки управляю-

щей программы

26

6.3. Формат управляющей программы для СЧПУ Н221 М 6.4. Эскиз обрабатываемой заготовки с размерами в системе коорди-

нат станка

27

6.5. Программы для заданного фрагмента обработки заготовки Работу принял ____________________________________________

28

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРУ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

7.1. Принципиальная схема экспериментальной установки 7.2. Механические свойства обрабатываемого материала

Наименование и марка обра-батываемого материала

Предел прочности

при растяженииσB, МПа

Твердость по Бринеллю,

НВ

Плотность ρ, г/см3

7.3. Характеристика резца

Тип резца

Марка материала режущей части

Углы резца, °

γ α ϕ λ

29

7.4. Результаты эксперимента

№ опыта

Диаметр заготовки

,D мм

Режимы резания Показания вольтметра,

мВ

Температура резания

,θ °С ,t мм ,S мм/об ,n об/мин V, м/c

( )f tθ =

1

2 3 4 5

( )f sθ =

6

7 8 9 10

( )f Vθ = 11

12 13 14 15

30

7.5. Графическая обработка результатов эксперимента

0,1 0,12 0,14 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80,91,0 1,21,2 1,41,6 2

1 1,2 1,4 2 2,5 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 20

0,1 0,12 0,14 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80,91,0 1,21,2 1,41,6 2

1,6 3,5

V, м/сt, ммS,

мм/об

31

7.6. Определение коэффициентов 7.7. Полученная экспериментальная зависимость 7.8. Выводы Работу принял ____________________________________________

32

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №8

ВЫБОР РЕЗЦА И РАСЧЕТ РЕЖИМА ОБРАБОТКИ ПРИ ТОЧЕНИИ 8.1. Исходные данные

Материал заготовки

Вид заготовки

Вид обработки

Технологиче-ская система

Размеры, мм

l D d

8.2. Выбор резца

Основные характеристики резца

Тип резца

Материал режущей части

Длина резца, мм

Сечение державки ВхН, мм

Передний угол γ, °

Задний угол α, °

Главный угол в плане ϕ, °

Угол наклона главной режущей кромки λ, °

Стойкость резца ,T мин = Показатель относительной стойкости m = 8.3. Расчёт параметров режима точения

33

8.4. Схема обработки 8.5. Эскиз резца с сечением по главной секущей плоскости Работу принял ____________________________________________

34

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №9

ВЫБОР ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА И РАСЧЕТ РЕЖИМА КРУГЛОГО НАРУЖНОГО ШЛИФОВАНИЯ

ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН 9.1. Исходные данные

Материал заготовки

Вид шлифования

,aR мкм

Размеры, мм

D d 1l 2l h

9.2. Выбор шлифовального круга 9.3. Эскиз выбранного шлифовального круга с обозначениями харак-

теристик

35

9.4. Схема обработки 9.5. Расчет параметров шлифования Работу принял ____________________________________________

36

СОДЕРЖАНИЕ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 ВЫБОР РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И РАСЧЕТ РЕЖИМА ОБРАБОТКИ ПРИ НАРЕЗАНИИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС НА ЗУБОФРЕЗЕРНОМ ПОЛУАВТОМАТЕ 53А30П .................................................. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ НА ВЕЛИЧИНУ СОСТАВЛЯЮЩИХ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ............................................. 7

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ ................ 11

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4 АНАЛИЗ КИНЕМАТИКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ .................................... 18

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ................................................................. 22

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6 РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ТОКАРНОГО СТАНКА С ЧПУ ......................................................................... 25

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРУ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ ..................................................... 28

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №8 ВЫБОР РЕЗЦА И РАСЧЕТ РЕЖИМА ОБРАБОТКИ ПРИ ТОЧЕНИИ ................... 32

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №9 ВЫБОР ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА И РАСЧЕТ РЕЖИМА КРУГЛОГО НАРУЖНОГО ШЛИФОВАНИЯ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН ................................................. 34