1829
.pdfе р и я в н у т р и в у з о в с к и х СибАДИм е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И
М н стерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
« ибирск й государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)» Кафедра «Эксплуатац я серв с транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве»
С.В. Мельник, Л. . Шапошникова
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И РЕМОНТА ТРАНСПОРТНЫХ И ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ОБОРУДОВ НИЯ: ТЕХНОЛОГИЯ
И ОРГАНИЗАЦИЯ ВОССТ НОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СБОРОЧНЫХ Е ИН Ц
Методические указания к лабораторным работам
2-е изд., деривативное
Омск ▪ 2018
|
|
_____________________________ |
|||
|
|
ск – 2018 |
|
||
УДК 621.86:629.113.004.5 |
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, |
||||
причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция |
|||||
ББК 39.91 |
|
||||
|
маркировке не подлежит. |
_____________________________ |
|||
М48 |
|
|
|
|
|
|
|
Рецензент |
|
||
|
д-р техн. наук, проф. Н.С. Галдин (СибАДИ) |
||||
СибАДИ |
|||||
Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в |
|||||
качестве метод ческих указаний. |
|
|
|||
Мельн к, Сергей Владимирович. |
|
||||
М48 Основы |
технологии производства и ремонта транспортных и |
||||
транспортно-технолог ческих машин и оборудования: технология и |
|||||
орган зац я |
восстановления |
деталей |
и сборочных единиц |
||
[Электронный ресурс] : методические указания к лабораторным работам / |
|||||
С.В. Мельн к, |
Л.А. Шапошникова. – (Серия внутривузовских методических |
||||
указан й С бАДИ). – Электрон. дан. |
– Омск : |
СибАДИ, 2018. – URL: |
http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа:
для автор зованных пользователей.
Изложена методика выполнения лабораторных работ, порядок их выполнения.
Имеют интерактивное оглавление в виде закладок. Предназначены для обучающихся всех форм бакалавриата по на-
правлениям подготовки «Наземные транспортно-технологические комплексы», «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» специалистов по направлению «Наземные транспортнотехнологические средства».
Подготовлены на кафедре «Эксплуатация и сервис транспортнотехнологических машин и комплексов в строительстве».
Текстовое (символьное) издание (320 КБ)
Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске;
программа для чтения pdf-файлов: Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader
Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова Издание 2-е, деривативное. Дата подписания к использованию 06.07.2018
Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018
|
|
Лабораторная работа № 1 |
|
|
|
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ И ПОДАТЛИВОСТИ |
|||
ТОКАРНОГО СТАНКА ДИНАМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ |
||||
|
|
Цель работы – практическое освоение динамического метода |
||
определения жесткости и податливости токарного станка в произ- |
||||
водственных услов ях. |
|
|
||
|
|
Для определен я жесткости и податливости системы «шпин- |
||
дель – задняя бабка – суппорт токарного станка» динамическим ме- |
||||
тодом [5] про звод м обточку за один проход стальных колец раз- |
||||
С |
|
|
||
|
|
д аметра, установленных на жесткой центровой оправке |
||
(рис.1.1). |
|
|
||
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
личного |
|
|
||
|
|
бА |
n |
|
Di |
5 |
|||
|
||||
|
|
|
||
|
|
|
S |
|
|
Рис.1.1. Схема обработки колецДпри определении жесткости станка: |
|||
|
|
1 – оправка; 2 – комплект колец; 3 – втулка; 4 – гайка; 5 – резец |
||
|
|
Обработку комплекта колец производим за один проход уста- |
||
новленного на размер резца. При этом толщина снимаемой стружки |
||||
с каждого кольца будет различной, поэтому изменяется усилие реза- |
||||
|
|
|
И |
|
ния, а следовательно, и упругое отжатие резца при переходе от об- |
||||
работанного кольца к следующему. Таким образом, диаметры колец |
||||
отличаются как до обработки (прил.1), так и после нее будут не- |
||||
сколько отличаться друг от друга. |
|
|
||
|
|
Произведя замеры диаметров колец до и после обтачивания, |
||
можно для каждой соседней пары колец определить уточнение |
3
i |
|
i |
, |
(1.1) |
|
|
|||||
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
где i = Di – Di+1 − разность диаметров соседних колец до обточки;i = di – di+1 – разность диаметров соседних колец после обточки; i – порядковый номер кольца.
Затем определяем среднее значение уточнения
n
i
|
|
i 1 |
|
, |
(1.2) |
||
|
|
|
|||||
уточнение |
n |
|
|
|
|||
где n – кол чество пар соседних колец, установленных на оправке, |
|||||||
Сдля 20 колец n |
удет равно 19. |
|
|||||
Определ в |
|
|
, находим жесткость |
токарного станка |
|||
(j), как с стемы «шп ндель - задняя бабка - суппорт» (Н/мм) по |
|||||||
б |
|
||||||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
j 10 'C |
p |
S0.75 |
, |
(1.3) |
где ─ коэфф ц ент, характеризующий отношение Py / Pz и зависящий от угла заточки резца, состояния режущей кромки, режимов резания, твердости оАра атываемого материала и других факторов
(прил.2); Cp – коэффициент, зависящий от угла резания и механиче-
ских свойств о ра атываемого материала (прил.3); S – продольная
подача резца (мм /об); - среднее значение уточнения.
Величина, обратная жесткости, |
называется податливостью |
|
технологической системы ( ) |
Д |
|
«шпиндель - задняя бабка - суппорт» |
||
(мкм/Н): |
|
|
= 1/ j 1000, |
(1.4) |
|
|
|
И |
где j- жесткость системы, Н/мм.
Значение податливости токарных станков нормальной точности лежит в пределах 0,0334…0,0550 мкм/Н.
Порядок выполнения работы
1. Осуществить наладку токарного станка, установить оправку с комплектом колец из стали с пределом прочности 650 МПа, (диаметры колец до обработки приведены в прил. 1). Закрепить проходной резец в резцедержателе, установить режимы точения: глубина резания по наименьшему кольцу t=0,25 мм: подача S=0,26 мм/об: скорость резания V=60 м/мин.
2. Диаметры колец до обтачивания Di занести в таблицу 1.1. (в соответствии с вариантом, прил.1).
4
|
|
|
|
|
|
|
Определение уточнения |
Таблица 1.1. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Номер |
|
|
|
|
|
Размеры колец |
|
|
Уточ- |
|||||
|
кольца |
|
|
Di |
|
|
i=Di-Di+1 |
|
di |
|
i=di - di+1 |
|
нение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
занести |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
3. |
Про звести обтач |
вание колец за один проход. |
|
|
|||||||||||
4. |
Измер ть д аметры колец после обтачивания (di) и результаты |
||||||||||||||
|
|
|
в табл. 1.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
бА |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||||||
|
|
|
Рис.1.2. Измерение диаметра колец с помощью микрометра |
|
|
||||||||||
5. |
Вычислить разницу соседних колец до обтачивания ( i), а также |
||||||||||||||
|
после обтачивания ( i),результаты расчетов занести в табл. 1.1. |
|
|
||||||||||||
6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||
Определить уточнение для каждой соседней пары колец |
( i), а |
||||||||||||||
|
затем рассчитать среднее значение уточнения ( ), результаты зане- |
||||||||||||||
|
сти в табл. 1.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
7. |
Вычислить жесткость (j) и податливость ( ) станка. |
|
|
||||||||||||
8. |
Проанализировать полученные результаты, |
сделать выводы о |
точности токарной обработки на данном станке. 9. Составить отчет.
Контрольные вопросы
1.Что называется жесткостью и податливостью системы?
2.От каких факторов зависит величина радиальной составляющей силы резания?
3.В каких единицах измеряется жесткость и податливость?
4.Почему данный метод называется «динамический»?
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабораторная работа № 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЖЕСТКОСТИ СИСТЕМЫ СПИД |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
НА ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ |
|
|
|
|
|
|
||||
С |
изучение методики аналитической и экспери- |
|||||||||||||||
|
|
|
Цель работы – |
|||||||||||||
ментальной оценки погрешностей обработки, вызываемых упругими |
||||||||||||||||
деформациями технологической системы под влиянием силы реза- |
||||||||||||||||
ния [5,8]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Для оценки точности получаемого размера при токарной обра- |
|||||||||||||
ки |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ботке детали можно определить погрешность формы в продольном |
||||||||||||||||
сечен |
|
от упруг х деформаций системы СПИД опытным путем и |
||||||||||||||
анал |
т ческ м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Для определен я погрешности опытным путем произведем об- |
|||||||||||||
|
|
|
|
бА |
|
|
|
|
|
|
||||||
тач ван е дл нномерной заготовки за один проход в размер Dн. При |
||||||||||||||||
этом заготовка закрепляется в трехкулачковом патроне и поджима- |
||||||||||||||||
ется конусом задней |
а станка (рис. 2.1). |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L=1000 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
4 |
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dн |
Д |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
2 |
|
И |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.1. Схема токарной обработки длинномерного вала: 1−вал; 2– токарный патрон; 3 −резец; 4 – задняя бабка
После проточки произведем замеры диаметра вала через каждые 100 мм, начиная от начала обработки заготовки. На каждом измеряемом участке определяем погрешность обработки (отклонение от номинального размера), мм:
Di =Di – Dн , |
(2.1) |
6
где Di – диаметр вала в i-м сечении; Dн – номинальный диаметр вала. По полученным данным определим погрешность обработки по
радиусу в этих же сечениях (мм):
yi = Di / 2, |
(2.2) |
С |
|
где Di – погрешность обработки в i-м сечении. |
|
Для определения погрешности от упругих деформаций в каж- |
|
дом сечен вала при токарной обработке аналитическим путем рас- |
считаем сначала податливость системы СПИД, i, через 100 мм при |
||||||||
шпинделястанка; з. – податливость задней бабки станка; L – длина |
||||||||
каждом положен |
|
резца, мкм/Н: |
|
|
|
|
|
|
i = супп + |
(L x)2 + з. ( |
x |
)2 + |
109(L x)2 x2 |
, |
(2.3) |
||
|
|
L |
|
L |
3EI L |
|
|
|
где супп – податл |
|
вость суппорта станка; шп. – податливость |
|
|||||
заготовки, мм; x – расстояние от торца заготовки до точки приложе- |
||||||||
ния с лы резан я, |
А |
|
|
|||||
мм; E – модуль упругости системы, Па, |
|
|||||||
E = 2,1 1011; I – момент инерции сечения вала, мм4, I = d4 / 64; d – |
||||||||
диаметр деталибпосле о ра отки, мм. |
|
|
|
|||||
Для облегчения вычисления податливости в каждом сечении |
||||||||
|
|
Д |
||||||
вала, значения коэффициентов при различных соотношениях |
х и L |
|||||||
приведены в прил. 4. Также примем, что податливости суппорта, |
||||||||
шпинделя и задней бабки станка будут условно равны. |
|
|||||||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
супп = шп = з.б = / 3. |
|
|
|
|
|
(2.4) |
||
Затем определим аналитическим методом погрешность обра- |
||||||||
ботки вала от упругих деформаций в каждом сечении вала: |
|
|||||||
yi = Pу i, |
|
|
|
|
|
(2.5) |
||
где Py – радиальная составляющая силы резания Н, |
|
|
||||||
|
|
Py = 10 Cp t S0,75 |
И, |
|||||
значения коэффициентов и Сp |
приведены в прил.2 и 3, а глубина |
резания t и подача S определяются заданием;
Проанализируем полученные результаты по эксперименту и аналитическому расчету и сделаем выводы о зависимости точности обработки вала от податливости системы СПИД. Для наглядности анализа построим графики зависимостей y = f (x).
7
Порядок выполнения работы
1. Осуществить наладку токарного станка. Установить заготовку из стали с пределом прочности 650 МПа, длиной L=1000 мм, назначить режимы резания: S=0,21 мм/об; t до 1 мм; V=60 м/мин
и проточить за один проход для получения вала с номинальным диаметром Dн.
|
|
|
|
|
|
Вар анты номинальных диаметров валов |
|
|
Таблица 2.1 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ном наль- |
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
ный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
6 |
|
|
|||||||
|
|
(мм) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dн |
|
|
|
31,18 |
31,20 |
|
31,10 |
|
31,15 |
|
31,17 |
|
31,13 |
|
|
|||
|
|
диаметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2. Измер ть д аметр вала, Di, через каждые 100 мм и результаты |
||||||||||||||||||
|
занести в |
|
. 2.2 в результаты эксперимента. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
табл |
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
||||||||||
|
|
|
|
Определение погрешности от упругих деформаций |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Расст. от на- |
|
|
Результаты эксперимента |
Результаты расчета |
|||||||||||||||
|
чала заготов- |
|
|
Di м) |
|
|
yi мм |
|
i,(мкм/Н) |
|
|
|
yi (мм) |
|
||||||
|
ки до |
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
измеряемого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
участка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|||||||||||
|
|
3. Рассчитать погрешность обработки по радиусу yi |
в каждом се- |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
чении и результат занести в табл. 2.2.
Рис.2.1. Измерение диаметра вала по сечениям
8
4. |
Определить расчетным путем по формуле (2.3) податливость |
|
системы в каждом сечении вала i и результаты занести в табл. 2.2. |
||
5. |
По формуле (2.5) рассчитать погрешность обработки вала и |
|
занести в табл. 2.2. |
|
|
6. |
Построить графики изменения погрешности обработки от уп- |
|
С |
|
|
ругих деформаций по длине обрабатываемого вала. |
||
7. |
Проанализировать полученные результаты, сделать выводы о |
|
точности обработки и предложить варианты повышения точности |
||
при токарной обработке валов. |
||
8. |
остав ть отчет. |
|
вости |
||
|
|
Контрольные вопросы |
1. |
Какую заготовку вала называют «нежесткой»? |
|||
2. |
|
обра |
||
Как повл яет на форму длинномерной заготовки увеличенное |
||||
значен е податл |
задней а ки станка? |
|||
3. |
В какой точке дл нномерной заготовки максимальная податли- |
|||
вость? |
|
|
|
|
4. |
Как ми технолог ческими способами можно повысить точность |
|||
токарной |
|
А |
||
отки валов? |
||||
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
И |
9
|
|
|
Лабораторная работа № 3 |
|||
|
ИССЛЕДОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ |
|||||
|
ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ |
|||||
Цель работы – изучение характерных особенностей микро- |
||||||
рельефа поверхности детали, обработанной заданным технологиче- |
||||||
ским методом, и практическое освоение методики определения вы- |
||||||
сотных |
шаговых параметров шероховатости поверхности. |
|||||
овокупность неровностей поверхностей с относительно ма- |
||||||
лыми шагами на базовой длине называется шероховатостью поверх- |
||||||
ности по |
25142-82 и обозначается на чертежах по ГОСТ 2.309- |
|||||
ГОСТ |
|
|
|
|
|
|
73. Характер шероховатости поверхности, возникающей при меха- |
||||||
|
обра отке, зависит от многих факторов : скорости резания, |
|||||
подачи режущего |
нструмента, физико - механических свойств ма- |
|||||
тер алов заготовки |
|
|
резца, углов заточки резца, метода обработки, |
|||
т.д.[4,7] Шероховатость поверхности характеризуется двумя |
||||||
нической |
|
|
||||
группами параметров, при помощи которых производится количест- |
||||||
венная оценка м кропрофиля, при этом все измерения проводятся в |
||||||
пределах |
длины L) (рис. 3.1). |
|||||
базовой |
||||||
|
|
Si |
|
|
Линия выступов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
А |
|||||
|
|
Ypi |
|
|
|
bi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rmax |
|
|
|
|
Yvi |
|
Д |
Smi |
|
|
|
|
Линия впадин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.1. Схема микропрофиля поверхности для расчета |
|||||
|
|
|
|
параметров шероховатости |
10