Требования к выполнению контрольной работы

В соответствии с учебным планом по разделу «Обработка конструкционных материалов резанием» студенты выполняют контрольную работу в третьем семестре.

В контрольной работе студенты должны ответить на вопросы и решить практические задачи по расчетам параметров процесса резания при изготовлении деталей (обработке поверхностей).

Вариант индивидуального задания на контрольную работу, состоящий из пяти вопросов, выдается преподавателем или выбирается самим студентом по таблице (приложение А) согласно номеру зачетной книжки (по двум последним цифрам).

Контрольная работа выполняется в отдельной ученической тетради объемом 12 листов. Все страницы должны быть пронумерованы, на них должны быть отчеркнуты поля шириной 30 мм (для замечаний рецензента).

Допускается работу выполнять на листах формата А4, текст печатать на принтере ПЭВМ через 1,5 интервал на одной стороне листа белой бумаги шрифтом 14. В этом случае титульный лист оформляется по образцу (приложение Б).

При выполнении контрольной работы должен быть записан текст вопроса и в скобках указан его номер согласно перечню (приложение А). Допускается выделение вопроса подчеркиванием, например,

«Вопрос №1. (3). На эскизе токарного резца показать главные углы (α, β, γ, φ, λ), дать им определение, указать их примерные числовые значения для обработки стали».

Все ответы должны быть краткими по форме, но достаточно полными и точными по содержанию. Работа пишется четко, грамотно, разборчивым почерком. При необходимости ответы иллюстрируются рисунками, схемами и графиками.

Иллюстрации

Иллюстрации могут выполняться как непосредственно в тетради, так и на отдельных листах вручную с помощью чертежных приборов, либо путем калькирования или применения копировальных устройств и вклеиваться в соответствующее место текста. Иллюстрации должны иметь сквозную нумерацию. Все иллюстрации именуются рисунками. Иллюстрации при необходимости могут иметь наименование и пояснительные данные (подрисуночный текст). Слово «Рисунок» не допускается сокращать. Оно и наименование рисунка помещают после пояснительных данных, например:

Рисунок 1 – Схемы поверхностей, движений и глубины резания:

а) при точении; б) при строгании

Иллюстрации могут быть расположены по тексту возможно ближе к соответствующим разделам текста, либо на отдельных листах. Иллюстрации должны быть размещены так, чтобы их можно было рассматривать без поворота страницы, либо с поворотом по часовой стрелке на 90⁰. При ссылках на иллюстрации следует писать: «… в соответствии с рисунком 2 …». Можно ссылки на иллюстрации давать с сокращённым словом «смотри», например, «… (см. рисунок 4)».

Формулы и расчеты

Формулы следует выделять из текста свободными строками: до и после каждой формулы должно быть оставлено не менее одной свободной строки. Формулы в тексте нумеруют арабскими цифрами по порядку. Номер указывают в круглых скобках с правой стороны на уровне формулы. Если формула не умещается в одну строку, она должна быть перенесена после какого-либо знака арифметического действия, как то: «+»; «–»; «·»; «:»; «=», на следующей строке знак повторяется. Значения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, должны быть приведены непосредственно под формулой. Значение каждого символа записывают с новой строки в той последовательности, в которой они приведены в формуле. Первая строка расшифровки должна начинаться со слова «где» без двоеточия после него, например:

σ = P / F, (1)

где σ – напряжение, МПа;

Р – нагрузка, Н;

F – площадь поперечного сечения, м².

В формулу подставляются числовые значения, полученные по результатам предыдущих расчетов и (или) справочные данные. При ответе на вопросы 41…60 нужно использовать данные, приведенные в приложении В.

Ссылки на использованную литературу

Ссылки на использованный литературный источник в тексте работы осуществляются указанием его порядкового номера по списку литературы, заключенного в квадратные скобки, например: «[1]».

Сам список использованной литературы составляется в алфавитном порядке либо в порядке появления ссылок в тексте и размещается в конце работы.

Для выполнения контрольной работы №2 рекомендуется литература:

1. Воробьев В.Н., Веселовский Н.Н. Технология конструкционных материалов и материаловедение: Методические указания. – Балашиха: ВСХИЗО, 1988. – 95 с.

2. Горбунов Б.И. Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки. – М.: Машиностроение, 1981. – 287 с.: ил.

3. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. – М.: Металлургия, 1993. – 446 с.

4. Материаловедение и технология конструкционных материалов / Под ред. В.Б. Арзамасова, А.А. Черепахина. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 448 с.

5. Материаловедение и технология металлов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / Под ред. Г.П. Фетисова. – М.: Оникс, 2008. – 624 с.

6. Некрасов С.С. Обработка материалов резанием. – М.: Колос, 1997. – 320 с.

7. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства: Учебник для вузов. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1976. – 560 с.: ил.

8. Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки / Под ред. проф. П.Г. Петрухи. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1974. – 616 с.

9. Стандарт предприятия СТП ВГСХА 2-07. Проекты (работы) курсовые и дипломные. Общие требования к оформлению. – Киров: Вятская ГСХА, 2007. – 66 с.: ил.

10. Технология конструкционных материалов: Учебник для вузов / Под общ. ред. А.М. Дальского. – М.: Машиностроение, 2005. – 592 с.

11. Черепахин А.А., Кузнецов В.А. Технология конструкционных материалов: Обработка резанием. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 228 с.

Вопросы для контрольной работы №2

Обработка конструкционных материалов резанием

1. Привести схемы основных видов обработки металлов резанием (точения, сверления, строгания, фрезерования, шлифования). Обозначить элементы режима резания (V, S, t) и дать им определение для каждого вида обработки.

2. На схемах точения, сверления, строгания, фрезерования, шлифования показать обрабатываемую, обработанную поверхность и поверхность резания.

3. На эскизе токарного резца показать главные углы (α, β, γ, φ, λ), дать им определение, указать их примерные числовые значения.

4. Кратко описать материалы для изготовления металлорежущих инструментов: углеродистые, легированные, быстрорежущие стали, металлокерамические твердые сплавы, минеральную керамику, алмаз, гексанит, эльбор (основные марки, химический состав, область применения).

5. Описать требования к металлорежущему инструменту (механическая прочность, износостойкость, твердость, теплостойкость, минимальная склонность к слипанию (наростообразованию)).

6. Привести эскизы видов стружек (сливная, скалывания, надлома). При каких условиях получается каждый вид стружки?

7. Написать уравнение теплового баланса процесса резания и пояснить его. Как распределяется тепло между стружкой, заготовкой, резцом и окружающей средой? Привести схему.

8. Описать виды износа инструмента: абразивный, адгезионный, окислительный (химический), электродиффузионный. Привести рисунки.

9. Привести эскизы износа инструментов (резца, сверла, зуба фрезы). Какие факторы и как влияют на интенсивность изнашивания инструментов?

10. Привести схемы способов подвода в зону резания смазочно-охлаждающей жидкости и дать краткую характеристику каждого способа.

11. Описать критерии оценки шероховатости обработанной поверхности по ГОСТ 25142-82.

12. Что понимается под шероховатостью поверхности (ГОСТ 25142-82)? Привести и пояснить графические зависимости шероховатости поверхности от элементов режима резания (V, S, t).

13. Описать, какие факторы и как влияют на силу резания при точении. Привести графические зависимости.

14. Описать порядок расчета мощности и крутящего момента резания при точении.

15. Дать понятие стойкости инструмента. Описать, какие факторы и как влияют на стойкость инструмента. Привести графические зависимости.

16. Дать понятие скорости резания. Описать, какие факторы и как влияют на скорость резания, привести графические зависимости.

17. Привести формулу для расчета скорости резания при точении. Описать, как будет меняться скорость резания при изменении подачи, глубины резания, стойкости инструмента.

18. Кратко описать пути увеличения производительности работы при токарной обработке (точении).

19. Дать понятие основному (машинному) времени. Привести формулу для его расчета при точении и пояснить ее, приведя схему продольного точения.

20. Дать понятие штучного времени. Из каких элементов оно состоит? Как можно уменьшить штучное время?

21. Дать определение понятиям: передаточное отношение, передача. Привести схемы основных передач, применяемых в станках, и написать, чему равны их передаточные отношения.

22. Что такое привод станка? Каковы преимущества привода с бесступенчатым регулированием частоты вращения по сравнению с приводом, имеющим ступенчатое регулирование? Привести схемы этих приводов станков и пояснить их работу.

23. Нарисовать кинематическую схему главного движения токарно-винторезного станка модели 1К62 и определить по ней минимальную частоту вращения шпинделя.

24. Описать законы построения ряда частот вращения шпинделя станка и ряда подач.

25. Нарисовать кинематическую схему главного движения вертикально-сверлильного станка и по ней подсчитать максимальную частоту вращения шпинделя. Привести рисунки основных видов инструментов для обработки отверстий и описать область применения каждого из них. Указать точность и шероховатость обработанной поверхности после каждого инструмента.

26. Нарисовать кинематическую схему главного движения широкоуниверсального фрезерного станка. Определить по ней максимальную частоту вращения шпинделя.

27. На схеме строгания заготовки показать скорость резания, глубину резания, подачу и дать им определение. Привести схему строгального резца и показать на ней главные углы (γ, β, α). Указать материал лезвий резцов, применяемых при строгании.

28. Нарисовать гидрокинематическую схему поперечно-строгального станка и кратко описать работу гидропривода при рабочем ходе главного движения (строгании заготовки).

29. Назначение и область применения обработки заготовок протяжками. Указать достигаемую точность обработки и шероховатости поверхности. На схеме протяжки указать ее составные части, на схеме зуба протяжки – его главные углы. Дать им определение.

30. Нарисовать и пояснить схемы двух методов нарезания зубчатых колес – копирования и обкатки.

31. Дать эскиз цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями и обозначить главные углы зуба фрезы. Указать преимущества цилиндрических фрез с винтовыми (спиральными) зубьями.

32. Кратко описать основные типы шлифовальных станков, указав схематически обработку поверхностей заготовок на этих станках. Какая точность обработки и шероховатость поверхности достигается при обработке заготовок на шлифовальных станках? Что такое зернистость шлифовального круга, как обозначается зернистость шлифовальных кругов согласно ГОСТ? Как следует выбирать круги по зернистости?

33. Нарисовать схему бесцентрового шлифования и объяснить по ней, как осуществляется продольная подача заготовки на станке. Какие круги (твердые или мягкие) применяются при шлифовании закаленной стали или меди и почему?

34. Кратко описать устройство и работу круглошлифовального станка. Привести пример маркировки шлифовального круга, объяснив значение букв и цифр в этой маркировке.

35. Привести схемы способов шлифования деталей на круглошлифовальном станке с указанием характера движения обрабатываемой детали, шлифовального круга. Указать на схемах скорости резания и подачи, дать их размерности.

36. Перечислить виды отделочных операций при обработке металлов резанием, указать их назначение и оборудование, применяемое для выполнения этих операций. Дать характеристику шероховатости и точности обработанной поверхности при хонинговании.

37. Указать назначение и область применения токарно-револьверных станков; перечислить достоинства этих станков по сравнению с токарно-винторезными. Изобразить схематически обработку какой-либо заготовки на токарно-револьверном станке с использованием в револьверной головке 5…6 инструментов.

38. Привести кинематическую схему вертикально-сверлильного станка. Определить по ней минимальную частоту вращения шпинделя. Привести рисунки инструментов, применяемых при сверлении и зенкеровании.

39. Кратко описать устройство и работу радиально-сверлильного станка. По кинематической схеме станка (ее следует вычертить) подсчитать максимальную частоту вращения шпинделя.

40. Описать сущность высокопроизводительной обработки металлов на токарных станках (скоростное и силовое резание). Дать эскизы применяемых резцов при этих видах обработки, указав их особенности.

41[*]. Определить основное (машинное) время при сквозном сверлении плиты толщиной l = 50 мм, если диаметр сверла D = 20 мм, частота вращения сверла n = 250 мин ^-1 и подача сверла S = 0,4 мм/об. На схеме сверления показать элементы режима резания (V, S, t).

42*. Определить эффективную мощность при продольном наружном точении конструкционной стали σ_в = 750 Н/мм², при подаче S = 0,21 мм/об., глубине резания t = 2,7 мм. Точение ведется резцом, оснащенным пластинкой твердого сплава Т15К6; период стойкости резца T = 90 мин.

43*. Определить силу Р_zпри наружном продольном точении стали σ_в = 750 Н/мм², при глубине резания t = 3 мм и подаче S = 0,18 мм/об.; обработка ведется со скоростью 200 м/мин. Найти эффективную мощность для выполнения указанного точения.

44. Требуется нарезать на горизонтально-фрезерном станке, имеющем делительную головку с характеристикой N = 40, цилиндрическое зубчатое колесо с прямыми зубьями и числом зубьев z = 19. Изобразить кинематическую схему делительной головки с установленной на ней заготовкой, а на шпинделе станка – фрезой. Указать тип фрезы и описать методику нарезания зубьев колеса.

45*. Определить необходимую мощность электродвигателя токарного станка при следующих условиях обработки заготовки из конструкционной стали: глубина резания t = 3 мм, подача S = 1,1 мм/об., диаметр заготовки до обточки D = 200 мм, частота вращения шпинделя – 120 мин^-1, кпд станка η = 0,80. Привести схему обработки с обозначением на ней элементов режима резания (V, S, t).

46*. Определить основное (машинное) время при фрезеровании в два прохода плоскости длиной l = 400 мм цилиндрической фрезой диаметром 90 мм с подачей S = 16,3 мм/мин, глубиной резания t = 4 мм и частотой вращения фрезы n= 25 мин^-1. Изобразить схему обработки.

47*. Определить составляющие силы резания Р_z, Р_x и Р_y при обработке валика из конструкционной стали на токарном станке, с глубиной резания t = 3 мм, подачей S = 0,3 мм/об., со скоростью резания V = 200 м/мин. Определить мощность электродвигателя для данной обработки, приняв кпд станка η = 0,80.

48. Требуется нарезать на универсально-фрезерном станке с помощью делительной головки цилиндрическое зубчатое колесо с прямыми зубьями и числом зубьев z = 38. Характеристика головки N = 40. Нарисовать кинематическую схему делительной головки, кратко описать ее настройку.

49*. Определить (дав расчет), достаточна ли мощность электродвигателя 8 кВт для продольного точения заготовки с диаметром до обработки 50 мм, если обточка будет производиться со скоростью резания 120 м/мин, а главная составляющая силы резания Р_z равна 2800 Н; кпд станка равен 0,80.

50*. Привести схему разложения силы резания Р при точении на составляющие Р_z, Р_x и Р_y,объяснив их действие на заготовку. Определить величину этих составляющих при обточке валика из конструкционной стали марки 45 при глубине резания t = 3 мм и подаче S = 0,4 мм/об.

51*. Определить скорость резания для сверла из стали Р18 и основное (машинное) время при сверлении глухого отверстия в чугуне твердостью 200НВ, если заданный период стойкости сверла Т = 30 мин. Диаметр сверла 16 мм, подача S = 0,33 мм/об. Глубина сверления сплошной заготовки 30мм. Привести схему сверления.

52*. Определить основное (машинное) время при фрезеровании плиты длиной 200мм цилиндрической фрезой с подачей на 1 оборот фрезы S₀ = 0,4 мм/об. Частота вращения фрезы n = 50 мин^-1. Диаметр фрезы D_ф = 100 мм, глубина резания t = 20 мм. Привести схему фрезерования.

53*. Определить скорость резания и основное (машинное) время при токарной обработке за один проход гладкого стального (σ_в = 750 Н/мм²) валика диаметром 50 мм и длиной 300 мм. Условия обработки: глубина резания t = 2 мм, подача S = 0,2 мм/об. Главный угол в плане резца φ = 45°. Привести схему обработки.

54*. Определить скорость резания и основное (машинное) время при точении за один проход гладкого стального вала длиной 400 мм и диаметром 50 мм с пределом прочности σ_в = 600 Н/мм² резцом с пластинкой твердого сплава. Условия: глубина резания t = 3 мм, подача S = 0,3 мм/об., главный угол в плане резца φ = 45°. Привести схему обработки.

55*. Определить скорость резания и основное (машинное) время при точении гладкого валика диаметром 100 мм и длиной 500 мм из стали 40Х (σ_в = 750 Н/мм²). Обработка производится за один проход (i = 1) резцом с пластинкой твердого сплава Т15К6. Глубина резания t = 2 мм и подача S = 0,4 мм/об., главный угол в плане резца φ = 45°. Привести схему обработки.

56*. Определить главную составляющую силы резания Р_z, скорость резания и эффективную мощность резания, затрачиваемую при точении стали, имеющей предел прочности 600 Н/мм². Условия: глубина резания t = 4 мм, подача S = 0,7 мм/об.

57*. Определить скорость резания и основное (машинное)время при сверлении сквозного отверстия глубиной 70 мм в чугунной заготовке. Диаметр сверла равен 20 мм, подача S = 0,2 мм/об. Твердость чугуна 200 НВ; периодстойкости сверла Т = 30 мин. Привести схему сверления.

58*. Определить скорость резания и основное (машинное) время при фрезеровании плиты длиной 300 мм цилиндрической прямозубой фрезой с подачей на 1 зуб S_z = 0,05 мм. Частота вращения фрезы n = 100 мин ^-1. Диаметр фрезы 100 мм, глубина резания t = 5 мм. Число зубьев фрезы z = 10. Привести схему фрезерования.

59*. Определить скорость резания и основное (машинное) время при сверлении сквозного отверстия глубиной 100 мм в чугунной заготовке. Диаметр сверла равен 20 мм, подача S = 0,3 мм/об., твердость чугуна 200 НВ; стойкость сверла Т = 30 мин. Привести схему сверления.

60*. Определить основное (машинное) время при строгании поверхности, ширина которой 200 мм. Поперечная подача за двойной ход S_п = 0,3 мм/дв.ход, число двойных ходов резца п_х = 60 в минуту, глубина строгания t = 3 мм, главный угол в плане резца φ = 45°. Строгание поверхности производится за один проход (i = 1). Привести схему строгания.

61. На эскизе токарного резца показать углы в плане (φ, ε, φ₁), дать им определение.

62. На эскизе сверла показать главные углы (α, β, γ),дать им определение, указать их примерные числовые значения.

63. На эскизе прямозубой фрезы показать главные углы зуба фрезы (α, β, γ). Дать им определение, указать их примерные числовые значения.

64. На эскизе протяжки показать главные углы зуба протяжки (α, β, γ),нарисовав зуб протяжки в увеличенном виде; дать им определение, указать их примерные числовые значения.

65. Описать явление наклепа при резании пластичных металлов. На схеме строгания заготовки показать зону наклепа.

66. Как влияет поверхностно-пластическое деформирование (ППД) детали на ее износостойкость?

67. Описать колебания при резании металлов (вынужденные и автоколебания). Как влияют колебания на износ инструмента, станка, шероховатость поверхности, точность обработки. Как уменьшить колебания?

68. Что понимается под стойкостью инструмента? Зависимость стойкости от скорости резания, влияние на точность обработки. Способы повышения стойкости.

69. Дать понятие основному (машинному) времени при сверлении. Привести формулу для его расчета и пояснить ее, приведя схему сверления сплошной заготовки насквозь.

70. Дать понятие основному (машинному) времени при фрезеровании. Привести формулу для его расчета и пояснить ее, приведя схему фрезерования заготовки цилиндрической фрезой.

71. Дать понятие основному (машинному) времени при шлифовании. Привести формулу для его расчета при шлифовании наружной цилиндрической поверхности, приведя схему шлифования заготовки в центрах.

72. Как определить элементы режима резания (скорость резания V, подачу S и глубину резания t) при точении? Показать элементы на схеме точения заготовки.

73. Как определить элементы режима резания: скорость резания V, подачу S и глубину резания t при сверлении сплошной заготовки? Показать элементы на схеме сверления заготовки.

74. Как определить элементы режима резания: скорость резания V, минутную подачу S и глубину резания t при фрезеровании? Показать элементы на схеме фрезерования заготовки цилиндрической прямозубой фрезой.

75. Роль русских, советских ученых и новаторов производства в развитии учения о резании металлов.

76. Значение обработки резанием в практике инженера-механика (особенно инженера-ремонтника) автотракторного производства и производства сельскохозяйственной техники.

77. Кратко изложить основные операции слесарной обработки, применяемые инструмент и приспособления. Привести схемы слесарных операций.

78. Описать явление наростообразования при резании пластичных металлов. Как влияет образование нароста на процесс резания?

79. Изложить назначение и 2-3 метода определения температуры в зоне резания.

80. Привести и пояснить графические зависимости температуры в зоне резания от элементов режима резания (V, S, t).

81. Изложить методы определения шероховатости поверхности.

82. Нарисовать схему разложения силы резания Р на её составляющие Р_z, Р_x, Р_y при точении и пояснить ее. Написать и пояснить формулу для расчета Р_z.

83. Привести и пояснить графические зависимости влияния элементов режима резания (V, S, t)при точении на силу резания.

84. Написать и пояснить формулу для определения скорости резания при точении. Для чего необходимо рассчитывать скорость резания?

85. Изложить пути повышения производительности работы при точении.

86. Изложить критерии оценки обрабатываемости резанием различных материалов.

87. Изложить методику расчета мощности в зоне резания и крутящего момента при точении.

88. Описать классификации станков: по универсальности; точности обработки; размерам и массе; степени автоматизации; ЭНИМСа.

89. Нарисовать принципиальную схему и изложить сущность электроискровой обработки. Указать область применения, производительность и точность обработки.

90. Привести принципиальную схему и изложить сущность анодно-механическойобработки. Указать область применения, производительность и точность обработки.

91. Нарисовать принципиальную схему и описать сущность ультразвуковой обработки. Указать область применения, производительность и точность обработки.

92. Нарисовать принципиальные схемы и изложить сущность обработки материалов лазерами, электронным лучом. Указать область применения.

93. Изложить сущность обработки деталей поверхностным пластическим деформированием (ППД). Указать область применения. Нарисовать и пояснить схему обработки поверхности детали типа «вал» шариками, указав получаемые точность обработки и шероховатость поверхности.

94. Изложить сущность обработки деталей поверхностным пластическим деформированием (ППД). Указать область применения. Нарисовать и пояснить схему обработки поверхности отверстия роликами, указав получаемые точность обработки и шероховатость поверхности.

95. Описать сущность выглаживания как метода обработки деталей пластическим деформированием (ППД). Нарисовать и пояснить схему выглаживания поверхности детали типа «вал», указав получаемые точность обработки и шероховатость поверхности.

96. Описать систему технических уходов и ремонтов (систему ППР) станков.

97. Нарисовать и пояснить 3-4 схемы проверки токарно-винторезного станка на точность.

98. Дать понятия производственного и технологического процессов, операции, перехода, установа.

99. Дать понятия промежуточного и общего припусков на обработку, показав их на схеме. Что следует учитывать при назначении припусков?

100. Описать исходные данные, необходимые для проектирования технологического процесса механической обработки.