Исследование и оптимизация режимов обработки алмазным инструментом плоских поверхностей металлических деталей
|
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………..7
1.1 Актуальность работы…………………………………………………………………8
1.2 Основные требования, предъявляемые к качеству металлической детали с плоскими поверхностями и методы их контроля…………………………………………11
1.2.1 Макрогеометрия детали и ее поверхности……………………………………….13
1.2.2 Микрогеометрия поверхности…………………………………………………….15
1.2.3 Чистота поверхности детали……………………………………………………...27
1.2.4 Физико-механические свойства поверхностного слоя………………………….30
1.3 Формирование параметров качества поверхности деталей при их обработке…35
1.3.1 Шероховатость и чистота поверхности………………………………………….37
1.3.2 Деформационное упрочнение…………………………………………………….41
1.3.3 Остаточные напряжения…………………………………………………………..41
1.3.4 Пути улучшения качества поверхностного слоя деталей приборов и машин…43
1.4 Влияние качества поверхности металлических деталей, достигаемого в процессе обработки на их эксплуатационные свойства………………………………………….44
1.4.1 Влияние качества поверхности на износостойкость металлических деталей машин и приборов………………………………………………………………………….48
1.4.2 Влияние качества поверхности на усталостную прочность деталей…………...55
1.4.3 Влияние качества поверхности на коррозионную стойкость деталей…………60
1.4.4 Влияние качества поверхности на оптические свойства детали……………….61
1.5 Существующие виды механической обработки плоских поверхностей металлических деталей…………………………………………………………………………...62
1.5.1 Тонкое точение…………………………………………………………………….63
1.5.2 Обработка поверхности свободным абразивом………………………………….64
1.5.2.1 Шлифующие абразивы…………………………………………………………..66
1.5.2.2 Полирующие абразивы………………………………………………………….88
1.5.3 Обработка связанным абразивным инструментом………………………………93
1.5.3.1 Ленточное шлифование…………………………………………………………93
1.5.3.2 Обработка плоских поверхностей абразивным кругом прямого профиля…96
1.5.3.2.1 Связка абразивного инструмента и ее основные типы…………………...100
1.5.3.2.2 Структура связанного абразивного инструмента…………………………..103
1.5.3.3 Обработка плоских металлических поверхностей связанным алмазным таблеточным инструментом………………………………………………………………….104
1.5.3.3.1 Связка и ее функциональное значение в процессе обработки…………….107
1.5.3.3.2 СОЖ и ее функциональное значение в процессе обработки………………108
1.5.3.3.3 Процесс образования поверхности и силы резания при обработке связанным алмазным инструментом…………………………………………………………110
2 СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ………………………………………………………….112
2.1 Оборудование……………………………………………………………………….112
2.2 Инструмент и оснастка…………………………………………………………….116
2.3 Методика проведения исследования……………………………………………...117
2.4 Обрабатываемые материалы и их свойства………………………………………124
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ………………………………………………...125
3.1 Результаты исследований обработки стали 4Х18Н2М…………………………..125
3.2 Результаты исследований обработки стали Ст45………………………………...135
3.3 Результаты исследований обработки титана……………………………………..147
3.4 Результаты исследований обработки циркония………………………………….152
3.5 Результаты исследований обработки стекла БК-7………………………………..158
3.6 Общий анализ результатов исследований………………………………………...161
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ……………………………………...164
4.1 Анализ опасных и вредных факторов при проведении исследований………….164
4.2 Разработка технических мер безопасности при проведении исследований……170
4.2.1 Расчет общего освещения………………………………………………………..172
4.3 Экологическая оценка проведения исследований и разработка мер по охране природы…………………………………………………………………………………174
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ……………………………177
5.1 Актуальность темы и новизна проекта……………………………………………177
5.2 Расчет сметы затрат по элементам затрат………………………………………...178
5.2.1 Расчет затрат на покупные изделия……………………………………………..178
5.2.2 Расчет затрат на заработную плату исполнителей……………………………..179
5.2.3 Расчет затрат на электроэнергию………………………………………………..180
5.2.4 Расчет затрат на амортизацию оборудования…………………………………..180
5.2.5 Расчет затрат на прочие дополнительные расходы…………………………….181
5.3 Определение экономической эффективности и технико-экономических показа-телей проекта…………………………………………………………………………...182
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………183
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………………..184
ПРИЛОЖЕНИЕ А………………………………………………………………………186
ПРИЛОЖЕНИЕ Б………………………………………………………………………187
ПРИЛОЖЕНИЕ В………………………………………………………………………188
ПРИЛОЖЕНИЕ Г………………………………………………………………………189
ПРИЛОЖЕНИЕ Д……………………………………………………………………...190
ПРИЛОЖЕНИЕ Е………………………………………………………………………191
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж……………………………………………………………………...192
ПРИЛОЖЕНИЕ И………………………………………………………………………193
ПРИЛОЖЕНИЕ К………………………………………………………………………194
ПРИЛОЖЕНИЕ Л………………………………………………………………………195
ПРИЛОЖЕНИЕ М……………………………………………………………………...196
ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
БЖД+.docx
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ +.docx
ЭКОНОМИКА+.docx
1.1 Актуальность работы…………………………………………………………………8
1.2 Основные требования, предъявляемые к качеству металлической детали с плоскими поверхностями и методы их контроля…………………………………………11
1.2.1 Макрогеометрия детали и ее поверхности……………………………………….13
1.2.2 Микрогеометрия поверхности…………………………………………………….15
1.2.3 Чистота поверхности детали……………………………………………………...27
1.2.4 Физико-механические свойства поверхностного слоя………………………….30
1.3 Формирование параметров качества поверхности деталей при их обработке…35
1.3.1 Шероховатость и чистота поверхности………………………………………….37
1.3.2 Деформационное упрочнение…………………………………………………….41
1.3.3 Остаточные напряжения…………………………………………………………..41
1.3.4 Пути улучшения качества поверхностного слоя деталей приборов и машин…43
1.4 Влияние качества поверхности металлических деталей, достигаемого в процессе обработки на их эксплуатационные свойства………………………………………….44
1.4.1 Влияние качества поверхности на износостойкость металлических деталей машин и приборов………………………………………………………………………….48
1.4.2 Влияние качества поверхности на усталостную прочность деталей…………...55
1.4.3 Влияние качества поверхности на коррозионную стойкость деталей…………60
1.4.4 Влияние качества поверхности на оптические свойства детали……………….61
1.5 Существующие виды механической обработки плоских поверхностей металлических деталей…………………………………………………………………………...62
1.5.1 Тонкое точение…………………………………………………………………….63
1.5.2 Обработка поверхности свободным абразивом………………………………….64
1.5.2.1 Шлифующие абразивы…………………………………………………………..66
1.5.2.2 Полирующие абразивы………………………………………………………….88
1.5.3 Обработка связанным абразивным инструментом………………………………93
1.5.3.1 Ленточное шлифование…………………………………………………………93
1.5.3.2 Обработка плоских поверхностей абразивным кругом прямого профиля…96
1.5.3.2.1 Связка абразивного инструмента и ее основные типы…………………...100
1.5.3.2.2 Структура связанного абразивного инструмента…………………………..103
1.5.3.3 Обработка плоских металлических поверхностей связанным алмазным таблеточным инструментом………………………………………………………………….104
1.5.3.3.1 Связка и ее функциональное значение в процессе обработки…………….107
1.5.3.3.2 СОЖ и ее функциональное значение в процессе обработки………………108
1.5.3.3.3 Процесс образования поверхности и силы резания при обработке связанным алмазным инструментом…………………………………………………………110
2 СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ………………………………………………………….112
2.1 Оборудование……………………………………………………………………….112
2.2 Инструмент и оснастка…………………………………………………………….116
2.3 Методика проведения исследования……………………………………………...117
2.4 Обрабатываемые материалы и их свойства………………………………………124
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ………………………………………………...125
3.1 Результаты исследований обработки стали 4Х18Н2М…………………………..125
3.2 Результаты исследований обработки стали Ст45………………………………...135
3.3 Результаты исследований обработки титана……………………………………..147
3.4 Результаты исследований обработки циркония………………………………….152
3.5 Результаты исследований обработки стекла БК-7………………………………..158
3.6 Общий анализ результатов исследований………………………………………...161
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ……………………………………...164
4.1 Анализ опасных и вредных факторов при проведении исследований………….164
4.2 Разработка технических мер безопасности при проведении исследований……170
4.2.1 Расчет общего освещения………………………………………………………..172
4.3 Экологическая оценка проведения исследований и разработка мер по охране природы…………………………………………………………………………………174
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ……………………………177
5.1 Актуальность темы и новизна проекта……………………………………………177
5.2 Расчет сметы затрат по элементам затрат………………………………………...178
5.2.1 Расчет затрат на покупные изделия……………………………………………..178
5.2.2 Расчет затрат на заработную плату исполнителей……………………………..179
5.2.3 Расчет затрат на электроэнергию………………………………………………..180
5.2.4 Расчет затрат на амортизацию оборудования…………………………………..180
5.2.5 Расчет затрат на прочие дополнительные расходы…………………………….181
5.3 Определение экономической эффективности и технико-экономических показа-телей проекта…………………………………………………………………………...182
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………183
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………………..184
ПРИЛОЖЕНИЕ А………………………………………………………………………186
ПРИЛОЖЕНИЕ Б………………………………………………………………………187
ПРИЛОЖЕНИЕ В………………………………………………………………………188
ПРИЛОЖЕНИЕ Г………………………………………………………………………189
ПРИЛОЖЕНИЕ Д……………………………………………………………………...190
ПРИЛОЖЕНИЕ Е………………………………………………………………………191
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж……………………………………………………………………...192
ПРИЛОЖЕНИЕ И………………………………………………………………………193
ПРИЛОЖЕНИЕ К………………………………………………………………………194
ПРИЛОЖЕНИЕ Л………………………………………………………………………195
ПРИЛОЖЕНИЕ М……………………………………………………………………...196
ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
БЖД+.docx
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ +.docx
ЭКОНОМИКА+.docx
Актуальность работы связана с постоянно растущими требованиями к производительности при сохранении качества металлических деталей, а также вызвана необходимостью разработки и исследования принципиально новой высокоэффективной технологии точной механической обработки стали, титана, циркония для оптического приборостроения с помощью связанного алмазно-абразивного инструмента.
Дипломный проект состоит из графической части и пояснительной записки, включающей 5 разделов.
Во введении необходимо рассмотреть существующие методы механической обра-ботки металлических материалов, охарактеризовать показатели качества поверхности, которые необходимо получить в процессе обработки, проанализировать влияние этих показателей на эксплуатационные свойства деталей, дать описание абразивных материалов, применяемых в процессе обработки [1-11].
В специальном разделе должна быть рассмотрена методика проведения исследований, дано описание применяемого оборудования, представлена конструкция оснастки и алмазного инструмента[12-13].
В исследовательском разделе нужно подобрать оптимальные режимы обработки различных металлов при помощи связанного алмазного инструмента с целью получения наилучшего качества обработки и высокой производительности. В этом разделе также нужно получить данные износостойкости алмазного инструмента, сделать выводы о влиянии механических свойств обрабатываемого материала на полученные результаты, выполнить исследования влияния зернистости алмазного инструмента на качество, производительность и стабильность обработки, провести сравнение работы алмазного инструмента на металлах с его работой на стекле[2,3,5,6,10].
В разделе “Безопасность жизнедеятельности” необходимо проанализировать опасные и вредные факторы, возникающие при проведении исследований, а также разработать технические меры безопасности, позволяющие снизить или устранить их воздействие на человека. Кроме анализа опасных и вредных факторов, необходимо дать экологическую оценку проведения исследований, предусмотреть меры по охране природы[14-23].
В организационно-экономическом разделе необходимо рассчитать смету затрат на проведение процесса обработки, определить его основные технико-экономические показатели[24].
Дипломный проект состоит из графической части и пояснительной записки, включающей 5 разделов.
Во введении необходимо рассмотреть существующие методы механической обра-ботки металлических материалов, охарактеризовать показатели качества поверхности, которые необходимо получить в процессе обработки, проанализировать влияние этих показателей на эксплуатационные свойства деталей, дать описание абразивных материалов, применяемых в процессе обработки [1-11].
В специальном разделе должна быть рассмотрена методика проведения исследований, дано описание применяемого оборудования, представлена конструкция оснастки и алмазного инструмента[12-13].
В исследовательском разделе нужно подобрать оптимальные режимы обработки различных металлов при помощи связанного алмазного инструмента с целью получения наилучшего качества обработки и высокой производительности. В этом разделе также нужно получить данные износостойкости алмазного инструмента, сделать выводы о влиянии механических свойств обрабатываемого материала на полученные результаты, выполнить исследования влияния зернистости алмазного инструмента на качество, производительность и стабильность обработки, провести сравнение работы алмазного инструмента на металлах с его работой на стекле[2,3,5,6,10].
В разделе “Безопасность жизнедеятельности” необходимо проанализировать опасные и вредные факторы, возникающие при проведении исследований, а также разработать технические меры безопасности, позволяющие снизить или устранить их воздействие на человека. Кроме анализа опасных и вредных факторов, необходимо дать экологическую оценку проведения исследований, предусмотреть меры по охране природы[14-23].
В организационно-экономическом разделе необходимо рассчитать смету затрат на проведение процесса обработки, определить его основные технико-экономические показатели[24].
В результате исследований, проведенных в дипломной работе, были получены данные по износостойкости алмазного инструмента, подобраны оптимальные режимы работы следующих типов инструментов: РТ200Р1, РТ100Р1, РТ50Р1, РТ20Р1, РТ10Р1, РТ5Р1, РРТ5 на таких материалах, как сталь 4Х18Н2М, сталь Ст45, титан, цирконий. Проведено сравнение работы связанного алмазного инструмента на металлах с его работой на стекле. Сделаны выводы о влиянии механических свойств обрабатываемых материалов на полученные результаты. Дан анализ влияния зернистости алмазного инструмента на качество, производительность и стабильность обработки.
В специальном разделе рассмотрена методика проведения исследований, а также приведена конструкция связанного алмазного инструмента, представлены приме-няемое оборудование и оснастка. Даны формулы, по которым осуществлялся расчет результатов исследований.
В разделе “Безопасность жизнедеятельности” дан анализ опасных и вредных факторов, возникающих при проведении исследований. Выделены наиболее опасные и вредные факторы, были предприняты меры, позволяющие снизить, а также устранить их воздействие. В частности, в работе был проведен расчет общего освещения, позволяющий правильно его организовать в пределах рабочего помещения. В связи с тем, что негативное воздействие на окружающую среду при проведении исследований связано с ее загрязнением через систему сточных вод и вентиляционные выбросы в атмосферу, были предусмотрены меры по защите гидросферы и атмосферы.
В организационно-экономическом разделе рассчитана смета затрат на проведение процесса обработки, определены его основные технико-экономические показатели.
В специальном разделе рассмотрена методика проведения исследований, а также приведена конструкция связанного алмазного инструмента, представлены приме-няемое оборудование и оснастка. Даны формулы, по которым осуществлялся расчет результатов исследований.
В разделе “Безопасность жизнедеятельности” дан анализ опасных и вредных факторов, возникающих при проведении исследований. Выделены наиболее опасные и вредные факторы, были предприняты меры, позволяющие снизить, а также устранить их воздействие. В частности, в работе был проведен расчет общего освещения, позволяющий правильно его организовать в пределах рабочего помещения. В связи с тем, что негативное воздействие на окружающую среду при проведении исследований связано с ее загрязнением через систему сточных вод и вентиляционные выбросы в атмосферу, были предусмотрены меры по защите гидросферы и атмосферы.
В организационно-экономическом разделе рассчитана смета затрат на проведение процесса обработки, определены его основные технико-экономические показатели.