Экзаменационный билет 29

1. Под обработкой металлов резанием следует понимать такой вид их обработки, при котором заготовка получает требуемую форму и размеры в результате удаления с нее слоев металла в виде стружки.

Обработка металла резанием может быть ручной и механизированной. Ручную обработку объединяют с некоторыми работами монтажного характера под общим наименованием «слесарные работы». Механизированную обработку производят на различных металлорежущих станках и называют станочной обработкой.

Первый в мире станок с супортом был построен при Петре I русским механиком А. К. Нартовым. В Англии станок с супортом был построен приблизительно через 100 лет. Нартов построил станки для обточки орудийных цапф и для удаления прибылей отливок. Другим механиком петровского времени — Батищевым был построен шлифовальный и полировальный станок, применявшийся «для обдирания наружности стволов». В развитии станкостроения большие заслуги принадлежат М. В. Ломоносову, создавшему лобовой станок.

В развитии науки об обработке металлов резанием заслуги русских ученых исключительно велики. Начало теоретическим изысканиям в этой области положено русским исследователем И. А. Тиме в его трудах, опубликованных в России в 1870—1887 гг. и широко известных в переводах за границей. И. А. Тиме является признанным основоположником учения о резании металлов. Свой труд «Сопротивление металлов и дерева резанию» он впервые опубликовал в 1870 г. Продолжателями работ И. А. Тиме являются К. А. Зворыкин и преподаватель Михайловской артиллерийской академии А. А. Брике. Особенно велики заслуги Я. Г. Усачева — выдающегося научного деятеля, вышедшего из народа. Глубокий экспериментатор и ученый-практик, Усачев разработал методы исследования процесса резания, которыми пользуются и в настоящее время, В частности, Я. Г. Усачевым впервые создана термопара для определения температуры режущей кромки резца.

Особенно широкое развитие получили у нас научно-исследовательские работы после Великой Октябрьской революции, в результате чего появились нормативы по различным видам обработки металлов резанием.

Дальнейшее развитие научно-исследовательских работ привело к возникновению скоростного резания, которое впервые в мировой технике было применено в Советском Союзе советскими инженерами в 1936—1938 гг., на несколько лет опередив применение скоростных методов резания за границей и, в частности, в США, где скоростное резание металлов начали применять в 1942 г.

Большие заслуги в деле развития науки об обработке металлов резанием принадлежат советским ученым В. Д. Кузнецову, И. М. Беспрозванному, А. И. Каширину, В. А. Кривоухову, А. М. Розенбергу и др.

Над внедрением скоростных методов резания металлов в настоящее время работают выдающиеся токари Г. С. Борткевич, А. Н. Макаров, Н. В. Угольков, П. Б. Быков и многие другие.

Отечественное станкостроение идет не только по пути количественного роста. Стремление к увеличению производительности процесса резания металла и к снижению себестоимости продукции металлорежущих станков заставляет совершенствовать и конструкции станков, создавать многошпиндельные автоматы, многорезцовые станки, автоматические шлифовальные станки и т. д.; создаются также приспособления, расширяющие применение станков обычного типа; разрабатываются методы внедрения инструмента, изготовляемого из специальных сплавов, обладающих высокими режущими свойствами.

Особенно велика роль советских ученых в создании принципиально новых процессов обработки металлов. Так, например, лауреаты Сталинской премии Б. Р. и Н. И. Лазаренко создали электроискровой способ обработки металлов, при котором прямым воздействием локально направленного тока изделию придается требуемая форма необходимой точности и чистоты. Открытие этого способа значительно расширило возможность обработки закаленных сталей, а также твердых сплавов. Лауреат Сталинской премии Гусев создал анодно-механический способ обработки металлов, основанный на механическом удалении пленки, образующейся под действием электролита и тока на обрабатываемой поверхности детали.

2. Кинематическая наладка станка заключается в согласовании движений исполнительных органов. Методика наладки одинакова для большинства станков и не зависит от их сложности. Для примера рассмотрим наладку токарно-винторезного станка на нарезание резьбы (рис. 1). Чтобы нарезать резьбу на заготовке 1, необходимо сообщить суппорту 3 с резцом 2 продольную подачу вдоль оси заготовки, согласованную с частотой вращения шпинделя 5. Следовательно, нужно рассчитать две кинематические цепи: скоростную (цепь главного движения) и нарезания резьбы. В обоих случаях следует составить уравнения кинематического баланса, связывающие расчетные перемещения конечных элементов кинематической цепи.

Рассмотрим кинематическую цепь главного движения. Шпиндель 5 с заготовкой 1 получает вращение от электродвигателя через ременную передачу и три пары зубчатых колес. Частоту вращения (мин^-1) шпинделя рассчитывают по формуле n_шп=1000v/(πd),

где v - скорость резания, м/мин (выбирается по справочнику режимов резания); d - диаметр заготовки, мм.

Составим уравнение кинематической цепи от электродвигателя к шпинделю при условии, что шпиндель должен вращаться с частотой

где n - частота вращения вала электродвигателя, мин^-1; 0,985 - коэффициент, учитывающий скольжение ремня.

3. Сварка металла: общие сведения

Сварка это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. В настоящее время создано очень много видов сварки (их число приближается к 100). Все известные виды сварки принято классифицировать по основным физическим, техническим и технологическим признакам. По физическим признакам, в зависимости от формы используемой энергии, предусматриваются три класса сварки:

· термическая сварка металлов

· термомеханическая сварка металлов

· механическая сварка металлов

Термический класс включает все виды сварки с использованием тепловой энергии (дуговая сварка, газовая сварка, плазменная сварка и т. д.).
Термомеханический класс объединяет все виды сварки, при которых используются давление и тепловая энергия (контактная сварка, диффузионная сварка)
Механический класс включает виды сварки, осуществляемые механической энергией (холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка взрывом).

Виды сварки классифицируются по следующим техническим признакам:

· по способу защиты металла в зоне сварки (в воздухе, в вакууме, под флюсом, в пене, в защитном газе, с комбинированной защитой);

· по непрерывности процесса (непрерывная, прерывистая);

· по степени механизации (ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая);

· по типу защитного газа (в активных газах, в инертных газах);

· по характеру защиты металла в зоне сварки (со струйной защитой, в контролируемой атмосфере).

Технологические признаки установлены для каждого вида сварки отдельно. Познакомимся с наиболее применяемыми видами сварки и соответствующим оборудованием.