- •Последовательность выполнения работы
- •Исходные данные и результаты определения жесткости узлов станка
- •Исходные данные для построения диаграммы «сила перемещение» при нагружении и разгрузке системы
- •Содержание отчета
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Задание
- •Содержание отчета
- •Содержание отчета
- •Последовательность выполнения работы
- •Результаты работы
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ТОКАРНОГО СТАНКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ МЕТОДОМ
Цель работы
1. Ознакомиться с производственным методом определения жесткости.
2. Определить суммарную жесткость передней бабки и суппорта, задней бабки и суппорта, построить диаграмму «нагрузка-перемещение».
Общие указания
Перед выполнением работы необходимо усвоить, что жесткость системы – способность системы противодействию деформирующих ее сил.
Жесткость технологической системы определяется отношением нормальной составляющей силы резания Ру к суммарному смещению лезвия режущего инструмента У относительно нормали к этой поверхности, то есть
j = Pу/У
Жесткость системы оказывает большая влияние на точность и производительность механической обработки. Технологическая система под действием усилия резания деформируется, вследствие чего происходит искажение формы и размеров обрабатываемой заготовки. Высокая жесткость системы обеспечивает устойчивую безвибрационную обработку заготовки на интенсивных режимах резания.
Общая жесткость технологической системы зависит от жесткости составляющих ее звеньев (станка, приспособления, заготовки и инструмента). Наибольшую сложность представляет определение жесткости станка. Из-за отсутствия точной теории расчета жесткость станка определяется опытным путем.
Производственный метод определения жесткости станка основан на обработке заготовки с переменной глубиной резания и на некоторых расчетах. При этом берется весьма жесткая заготовка, деформациями которой можно пренебречь по сравнению с деформациями станка. Деформации режущего инструмента в расчетах не учитываются, так как жесткость резца в радиальном направлении несоизмеримо велика по сравнению с жесткостью станка.
В настоящей работе определение жесткости токарного станка производится методом обтачивания колец, установленных на эксцентричной цилиндрической поверхности оправки. Величина эксцентриситета оправки е = 2 мм. Местоположение колец по длине валика устанавливается дистанционными втулками, а их крепление на валике осуществляется гайками. При точении кольца удерживаются от поворота шпонками (рис.1.1).
Рис.1.1. Оправка с кольцами
Определение суммарной жесткости передней бабки и суппорта производится по результатам измерения левого кольца. Среднее кольцо служит для определения суммарной жесткости станка в середине обрабатываемой заготовки, а правое кольцо - суппорта и задней бабки. Метод эксцентричного обтачивания дает возможность определить не только жесткость отдельных узлов станка, но и проследить изменение упругих деформаций этих узлов в процессе обработки заготовки. Для этого служат диаграммы "нагрузка-перемещение".
Определение жесткости сводится к определению силы и деформации ею вызываемой. Значение нормальной составляющей силы резания может быть определено по формуле:
Ру = 10-4 Ср S0?75 t, кН, (1.2)
где - коэффициент, характеризующий отношение радиальной составляющей силы резания к тангенциальной составляющей силы резания, зависящий от геометрии инструмента;
Ср - коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала и геометрии инструмента, кН (Ср кгс/мм2 104 Ср кН/м2);
S – подача, мм/об;
t – глубина резания, мм.
В процессе обтачивания кольца, расположенного эксцентрично по отношению к оси вращения глубина резания за один оборот изменяется (рис. 1.2,а), что вызывает изменение силы резания. После обработки кольцо также будет иметь некоторую величину эксцентриситета, возникающего вследствие разницы в значениях отжатий, обусловленных разными силами резания при разной глубине резания.
Рис.1.2. Схема измерения биения среднего кольца:
а - до обработки; б - после обработки; I - теоретическая траектория движения точки поверхности при обработке; 2 - фактическая траектория движения точки поверхности при обработке (форма обработанной заготовки)
Отношение = исх.заг / обр.заг., показывающее во сколько раз в результате обработки уменьшилась неточность исходной заготовки, называется уточнением. При неизменных условиях обработки (геометрии инструмента, режиме резания, материале заготовки и т.д.) уточнение полностью характеризует жесткость технологической системы, которая может быть определена по формуле:
j = Cp S0,75 , кн/м, (1.3.)
Последовательность выполнения работы
1. Установить собранную оправку в центрах токарного станка согласно рис.1.1.
2. Установить на суппорте токарного станка магнитную стойку с индикатором так, чтобы измерительный наконечник индикатора расположился перпендикулярно к обрабатываемой поверхности.
3. Поворачивая оправку, установить по индикатору положения минимального радиуса на каждом кольце и отметить его мелом.
4. Определить величину биения каждого кольца до обработки (исходная заготовка) как разность между наибольшим и наименьшим показаниями индикатора. Результаты измерений занести в табл.1.1.
5. Принять за начало отсчета положение минимального радиуса, разметить среднее кольцо на 8 равных частей.
6. Измерить биение среднего кольца в 8 размеченных точках (рис. 1.2, а), Измерение произвести за один оборот оправки по направлению вращения шпинделя. Результаты измерения занести в табл.1.2.
7. Снять магнитную стойку с индикатором и закрепить в резцедержателе' резец с нормальным вылетом.
8. Обточить последовательно все три кольца, удалив эксцентриситеты припуск за один рабочий ход и установив минимальную глубину резания tmin 0 ,2 мм (остальные режимы резания задаются преподавателем).
9. Установить магнитную стойку с индикатором так, как указано в п.2.
10.Измерить индикатором максимальное бдение всех трех колец после обработки обр.заг.. Результаты измерений занести в тзбл.1.1.
11.Установить наконечник индикатора на нулевой отметке размеченного кольца и измерить его биение в тех же 8 точках (аналогично п.6). Результаты измерений занести в табл.1.2.
12.Принимал биение кольца равным его погрешности (2е = обр.заг.) и пользуясь данными табл. 1.1, определить по формуле (1.3) жесткость станка для трех положений, соответствующих трем кольцам оправки ( = 0,3. Ср = 2,6 106 кн/м2), и результаты внести в табл. 1.1.
13. Пользуясь данными тадл. 1.2, определить по формуле (1.2) нормальную составляющую силы резания для каждой из 8 размеченных точек.
14. Построить диаграмму «сила – перемещение» при нагружении и разгрузке системы в координатах «нормальная составляющая силы резания Ру – суммарное смещение лезвия инструмента относительно обрабатываемой поверхности».
15. Составить отчет.
Таблица 1.1.
Исходные данные и результаты определения жесткости узлов станка
Кольцо у передней бабки станка |
Кольцо в середине оправки |
Кольцо у задней бабки станка |
|||||||||
Биение исходной заготовки оисх.заг. |
Биение после обработки,обр.заг, мм |
Уточнение |
Жесткость j кН/м |
Биение исходной заготовки исх.заг. мм |
Биение после обработки,обр.заг, мм |
Уточнение |
Жесткость j кН/м |
Биение исходной заготовки оисх.заг. |
Биение после обработки,обр.заг, мм |
Уточнение |
Жесткость j кН/м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.2.