Исследование сил резания, возникающих при точении, фрезеровании, сверлении

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

Темник исследовательских работ для участников группы «Научные кадры будущего»

по научному направлению «Машиностроительные технологии»

Место проведения исследования: кафедра «Инструментальная техника и технологии»,

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Научный руководитель:

доцент Виноградов Дмитрий Вячеславович,

кандидат технических наук,

кафедра «Инструментальная техника и технологии»;

1.	Разработка компьютерных моделей режущих инструментов: - для определения статических геометрических параметров резцов, сверл, фрез; - для определения кинематических геометрических параметров резцов, сверл, фрез.
	^ Краткая аннотация::	Знакомство с литературными источниками по теории резания и проектированию режущих инструментов, разработка параметрической твердотельной модели инструмента, разработка компьютерных моделей для определения геометрических параметров инструментов.
2.	Исследование сил резания, возникающих при точении, фрезеровании, сверлении: - изучение изменения сил и температуры при изменении параметров режима резания (скорости резания, подачи, глубины резания) и условий обработки; - получение эмпирической зависимости силы и температуры резания от изучаемых параметров.
	^ Краткая аннотация::	Знакомство с литературными источниками по теории резания и основам измерения сил и температур при резании, проведение измерений сил и температуры при различных параметрах режима резания и условиях обработки, расчет параметров эмпирической зависимости
3.	Разработка приборов и программного обеспечения: - для измерения сил, возникающих при резании; - для измерения температур, возникающих при резании.
	^ Краткая аннотация::	Знакомство с литературными источниками по теории резания и основам измерения сил и температур в технике, разработка и изготовление приборов для измерения сил и температур, разработка программного обеспечения измерительного устройства, проведение пробных измерений.
4.	Исследование силы трения при использовании различных смазочных материалов.
	^ Краткая аннотация::	Знакомство с литературными источниками по теории резания, проведение экспериментальных исследований изменения силы трения при использовании различных смазочных сред, расчет параметров эмпирической зависимости силы трения.
5.	Исследование охлаждающей способности различных сред.
	^ Краткая аннотация::	Знакомство с литературными источниками по теплопередаче, проведение экспериментальных исследований изменения температуры резания при использовании различных охлаждающих сред, расчет параметров эмпирической зависимости.
6.	Изучение новых технологий обработки резанием различных материалов: - трохоидальное фрезерование; - плунжерное фрезерование; - точение гранных поверхностей; - твердое точение; -сверхскоростное резание; - технологии быстрого удаления материала; - технологии применения сверхтвердых инструментальных материалов (алмазы, кубический нитрид бора, фуллерен); - производительная обработка с ударами.
	^ Краткая аннотация::	Знакомство с литературными источниками на выставках, в Интернете, проведение теоретических и экспериментальных исследований разработка рекомендаций по применению метода.
7.	Поисковые исследования.
	^ Краткая аннотация::	Разработка тем по интересам учащихся: разработка моделей, макетов, теории; проведение экспериментов.
8.	Поисковые проекты.
	^ Краткая аннотация::	Разработка проектов по интересам учащихся: конструирование устройств, механизмов, приборов различного назначения; изготовление опытного образца (макета, модели); натурные испытания.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Специализированная научно-исследовательская подготовка группы «Научные кадры будущего»

ПРОГРАММА специализированного курса научно-исследовательской подготовки

на 2011 год по Направлению: «Машиностроительные технологии»

МАСТЕР-КЛАСС: «Машиностроительные технологии»

Место прохождения подготовки: кафедра

«Инструментальная техника и технологии»

Руководитель направления:

Виноградов Дмитрий Вячеславович,

кандидат технических наук,

доцент кафедры «Инструментальная техника и технологии»

МГТУ им. Н.Э. Баумана

^

Возраст обучающихся – 6-9 класс

Срок реализации программы – 2011 год

г. Москва, 2011г.

Пятый цикл занятий

11-15 апреля 2011, г. Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана

^ Пояснительная записка

Цель мастер-класса – расширить представление школьников о современных машиностроительных технологиях.

Задачи мастер-класса:

обучить современным технологиям, применяемым в машиностроении;
вызвать практический интерес к машиностроительным технологиям;
дать начальные знания и методы проведения исследований, необходимые для выполнения самостоятельных исследований в области технологий;
развить творческий потенциал школьника, направить его на решение технических задач;
обучить применению полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни;
развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения инженерных задач и выполнения экспериментальных исследований, способности к самостоятельному приобретению новых знаний.

Пятый цикл занятий посвящен изучению таких технологических процессов обработки материалов, как сварка, послойное прототипирование, нанотехнологии. Особое внимание будет уделено рассмотрению тесной взаимосвязи и взаимовлиянию технологии обработки, станка (обрабатывающей машины) и инструментов. Занятия проводятся с целью привития практического интереса к предмету инженерного дела.

Учащиеся примут участие в просмотре видеофильмов по машиностроительным технологиям и в их обсуждении.

^ В результате изучения машиностроительных технологий в рамках мастер-класса

ученик должен знать:

современные методы сварки различных материалов области их применения, достоинства и недостатки;
технологии и разновидности послойного прототипирования, области их применения, достоинства и недостатки;
наноматериалы и нанотехнологии, современные технологии получения наноматериалов, перспективы нанотехнологий;
основные элементы реализации машиностроительных технологий – станки, инструменты и технологические процессы.

Ученик должен уметь:

самостоятельно определять основные элементы машиностроительных технологий – станки, инструменты и технологические процессы;
различать способы сварки;
различать методы прототипирования;
проводить самостоятельный поиск информации с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета), ее обработку и представление в разных формах (словесно, с помощью графиков, рисунков и структурных схем);
использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни.

^ II. Рабочая программа пятого цикла занятий:

№ п/п	Название темы	Форма проведения
		Объем курса (в акад. часах)	В том числе:
		Объем курса (в акад. часах)	Теоретические занятия (в акад. часах)	Практические занятия (в акад. часах)	Индивидуальная работа (в акад. часах)
1.	Вводная лекция. Место технологии в современном мире	1	лекция №1 – 1ч.
2.	Сварка – древний и молодой технологический процесс.	7	лекция №2 – 5ч.	Просмотр видеофильмов по технологиям обработки материалов. Обсуждение.– 2ч.
3.	Технологии прототипирования. Их роль и значение в современной технологии	4	лекция №3 – 2ч.		научные консультации по темам исследовательских работ слушателей – 2ч.
4.	Наноматериалы и нанотехнологии. Реальность и фантастика	4	лекция №4 – 2ч.		научные консультации по темам исследовательских работ слушателей – 2ч.
5.	Три "кита" современной обработка материалов резанием: технология, станки, инструменты. Их взаимосвязь и взаимовлияние.	4	лекция №5 – 2ч.	Просмотр видеофильмов по технологиям обработки материалов. Обсуждение.– 2ч.
	Итого:	20

^ III. Краткое содержание программы:

Тема 1. «Место технологии в современном мире» (1 акад. час).

Технологии обработки – основа жизни современного человека. Появление технологических процессов совпадает с появлением человека. Древнейшие технологические процессы. Развитие технологий от древних до современных. Все, что окружает современного человека – это продукт современных технологий обработки материалов. Из чего состоит и как делают компьютер (телевизор, автомобиль, космический корабль, газонокосилку и другие предметы быта и производства).

Тема 2 «Сварка – древний и молодой технологический процесс» (7 акад. часов).

Истории технологий сварки. Основоположники сварки в мире и России. Физические основы сварки. Основные виды сварки. Техника и оборудование для сварки. Построение технологического процесса сварки. Перспективные методы сварки – сварка биологических тканей, сварка разнородных материалов, сварка в недоступных местах. Контроль сварных соединений. Перспективные методы контроля (ультразвуковой контроль).

Тема 3. «Технологии прототипирования. Их роль и значение в современной технологии» (4 акад. часа).

Основные методы прототипирования: метод избирательной полимеризации жидкости под действием лазерного (ультрафиолетового) излучения, метод нанесения склеиваемого (свариваемого, спекаемого) порошка, метод склеивания слоев, вырезаных их бумаги, метод горячего экструдирования. Применяемые материалы и оборудование. Область применения отдельных методов прототипирования: изготовление медицинских имплатов, отработка конструкции машины, отработка технологии изготовления детали, моделирование процессов)

Тема 4. «Наноматериалы и нанотехнологии. Реальность и фантастика» (4 акад. часов).

Терминология и классификация. История появления наноматериалов и нанотехнологий. Научно-технические основы нанотехнологий. Миниатюризация. Связь размеров структур с их функциональностью. Нанобиотехнология. Стандартные методы нанотехнологий. Современные достижения в этой области. Перспективы развития. Опасности и этические аспекты развития нанотехнологий.

Тема 5. «Три "кита" современной обработка материалов резанием: технология, станки, инструменты. Их взаимосвязь и взаимовлияние» (4 акад. часа).

Взаимосвязь станков, технологии и инструментов на протяжении развития человеческого общества. Неразрывность станков, технологии и инструментов.

Особенности современных станков. Новые и перспективные конструкции: станки без подшипников, сверхскоростные станки, сверхточные станки, сверхмощные станки, "умные" станки. Использование новых конструкционных материалов.

Особенности современных инструментов Использование новых инструментальных материалов: алмазов, кубического нитрида бора, минералокерамики. Ускоренное повышение скорости обработки. Сочетание несочетаемого в инструментальных материалах.

IV. Литература

Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE).- Изд-во "Питер", 2005.- 560 с.
Геворкян В.Г.- Основы сварочного дела.- М.: Высшая школа, 1985.- 168 с.
Кузнецов Е.В. Как делают трубы.- М.: Металлургия, 1987.- 96 с.
Ламан Н.К. Развитие техники обработки металлов давлением с древнейших времен до наших дней.- М.: Наука, 1989.- 236 с.
Хартманн У. Очарование нанотехнологии.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.- 173 с.

седьмой цикл занятий

24-28 октября 2011, г. Москва

^ I. Пояснительная записка

Цель мастер-класса – расширить представление школьников о современных машиностроительных технологиях.

Задачи мастер-класса:

обучить современным технологиям, применяемым в машиностроении;
вызвать практический интерес к машиностроительным технологиям;
дать начальные знания и методы проведения исследований, необходимые для выполнения самостоятельных исследований в области технологий;
развить творческий потенциал школьника, направить его на решение технических задач;
обучить применению полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни;
развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения инженерных задач и выполнения экспериментальных исследований, способности к самостоятельному приобретению новых знаний;

Осенний цикл занятий посвящен изучению технологий литья, обработки давлением, нетрадиционным способам обработки конструкционных материалов, а также технологиям измерения. Особое внимание будет уделено маршрутной технологии изготовления различных деталей и технологической наследственности – влиянию предыдущих технологических процессов на последующие. Будет показано, что при всей широте вариативности построения технологического процесса последовательность операций изготовления детали часто является однозначной.

На занятиях будут обсуждаться способы получения поверхностей деталей машин (отверстий, наружных цилиндрических, призм и т.д.), анализироваться достоинства и недостатки технологических методов их получения. В качестве наглядных пособий используются видеоматериалы различных "обрабатывающих" фирм и телеканала Дискавери.

^ В результате изучения машиностроительных технологий в рамках мастер-класса

ученик должен знать:

методы литья, основы технологического процесса получения стали из руды, современные прогрессивные методы литья различных материалов (стали, полимеров);
технологии и разновидности обработки материалов давлением (штамповка, ковка, прокатка), области их применения, достоинства и недостатки;
основы методов метрологии, основные способы контроля деталей машин, наноизмерения, современные приборы и методы измерений;
некоторые "нетрадиционные " технологии обработки: электроэрозионная, ультразвуковая, лазерная, гидроабразивная обработка;
технологический маршрут обработки, технологическая наследственность.

Ученик должен уметь:

самостоятельно выстраивать технологический машрут изготовления простейших деталей;
различать способы литья;
различать методы обработки давлением;
различать измерительные инструменты;
использовать измерительные инструменты;
проводить самостоятельный поиск информации с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета), ее обработку и представление в разных формах (словесно, с помощью графиков, рисунков и структурных схем);
использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни.

^ II. Рабочая программа седьмого цикла занятий:

№ п/п	Название темы	Форма проведения
		Объем курса (в акад. часах)	В том числе:
		Объем курса (в акад. часах)	Теоретические занятия (в акад. часах)	Практические занятия (в акад. часах)	Индивидуальная работа (в акад. часах)
1.	Технологии литья: от руды до машины	4	лекция №1 – 2ч.	Просмотр видеофильмов. Обсуждение.– 2ч.
2.	Обработка давлением и штамповка	4	лекция №3 – 2ч.	Просмотр видеофильмов. Обсуждение.– 2ч.
3.	Метрология – наука о неточности	4	лекция №4 – 2ч.		консультации по темам исследовательских работ– 2ч.
4.	Нетрадиционные технологии обработки	4	лекция №2 – 2ч.		консультации по темам исследовательских работ– 2ч.
5.	Технологический маршрут – путь получения желаемых свойств детали.	4	лекция №5 – 2ч.	Разработка технологических маршрутов обработки различных деталей.– 2ч.
	Итого:	20

^ III. Краткое содержание программы:

Тема 1. «Технологии литья: от руды до машины» (4 акад. часа).

Основы технологии литья. История развития литья. Методы литья: литье в "землю", литье в кокиль, литье по выплавляемым моделям, центробежное литье, непрерывная разливка. Основы технологического процесса получения стали из руды. Современные способы литья различных материалов (стали, полимеров, пищевых продуктов) и их использование в быту и в различных производствах. Технологии литья некоторых изделий (пластиковая посуда, двигатель, корпус компьютера)

Тема 2. «Обработка давлением и штамповка» (4 акад. часа).

Прокатка, штамповка и кузня – основы массового производства изделий бытового назначения. Технологические методы обработки давлением: штамповка объемная и листовая, горячая и листовая, прокатка. Осадка, высадка, прошивка, раскатка. Инструменты для обработки давлением: штампы. Оборудование для обработки давлением: прессы, молоты, прокатные станы. Технологии изготовления некоторых изделий методами обработки давлением (детали ноутбука, детали автомобиля, детали мебели). Описание процесса обработки давлением – сложная научная задача. Компьютерное моделирование процесса деформации материала.

Тема 3. «Метрология – наука о неточности» (4 акад. часа).

Метрология древняя и молодая. Точность – залог качества. Способы измерения деталей машин. Приборы для измерений: штангенциркуль, микрометр, микроскоп, угломер. Точность измерений. Наноизмерения. Приборы и методы наноизмерений. Применение наноизмерений.

Качество изделий. Оценка качества. Способы и методы прогнозирования работоспособности машин.

Тема 4. «Нетрадиционные технологии обработка» (4 акад. часа).

Традиционные "нетрадиционные" технологии. Электроэрозионная обработка. Ультразвуковая обработка. Водо-абразивная, лазерная и плазменная резка. Достоинства и недостатки технологий. Области их применения.

"Нетрадиционные" технологии. Резка водой. Обработка ракетными двигателями. Полирование скорлупой орехов. Штамповка взрывом. Свет и звук как режущие инструменты. Достоинства и недостатки технологий. Области их применения.

Тема 5. «Технологический маршрут – путь получения желаемых свойств детали» (4 акад. часа).

Технологический маршрут как рецепт "приготовления" изделия. Вариативность технологии. Разный технологический маршрут – одна деталь. Влияние технологического маршрута на свойства и качество детали и изделия. Технологическая наследственность. Изменение технологии при увеличении количества выпускаемых изделий. Отличие "массовой" технологии от "единичной".

Технологические маршруты изготовления простейших предметов бытового назначения: стул, стол, ложка, вилка.

IV. Литература:

Шихельман Г.Л. Занимательная технология машиностроения.- М.: Машиностроение, 1987.- 176 с.
Плохоцкий З. Что такое лазер / Пер. с польского Э.Т.Брука-Левинсона.- Мн.: Высшая школа, 1987.- 207 с.
Голованов Л.В. Соперники резца.- М.: Машиностроение, 1973.- 144 с.
Евдокимов В.Д., Полевой С.Н. Моя профессия – инструментальщик.- М.: Машиностроение, 1985.- 160 с.
Алмазные инструменты в машиностроении.- Л.: Лениздат, 1965.- 262 с.

Blog

Исследование сил резания, возникающих при точении, фрезеровании, сверлении

Содержание

Возраст обучающихся – 6-9 класс

Срок реализации программы – 2011 год