Оборудование рабочего места

Станок – токарный, модель 1К62

Схема установки для проведения измерений показана на рис.5.1.

Рис.5.1. Установка для определения коэффициента жёсткости токарного станка:

1,7 – индикаторы перемещения; 2 – суппорт; 3,4 – гайки регулирования нагрузки;

5 – динамометр кольцевой; 6 – шпиндель; 8 - оправка; 9 – передняя бабка станка.

Нагрузку, имитирующую радиальную составляющую силы резания (Р_у), создают вращением гаек (3) и (4). Величина силы регистрируется с помощью кольцевого динамометра (5).

Перемещения узлов в направлении действия силы (Р) измеряют индикаторами (1) и (7), установленными на станине станка.

Методика проведения работы

Общие положения

Сущность статического метода определения коэффициента жёсткости сводится к следующему. Узлы неработающего станка нагружают силой (Р), имитирующей радиальную составляющую силы резания (Р_у). Одновременно измеряют перемещения узла в направлении и по линии действия этой силы.

Величину нагрузки плавно повышают до (Р_max) через определённые интервалы, регистрируя при этом перемещения узла (У). Затем производят разгрузку узла до Р =0 с одновременной регистрацией перемещения (У). Цикл «нагрузка – разгрузка» повторяют.

Коэффициент жёсткости определяют по нагрузочной кривой, полученной при вторичном цикле нагружения. Для оценки величины зазоров в узле, изменяют направление действия силы (Р) и дважды выполняют цикл «нагрузка – разгрузка» с регистрацией параметров (Р) и (У).

По результатам измерений строят графики зависимостей У=f(Р). Пример построения показан на рис.5.2. Величина (S) (расстояние между точками А+ и А-) характеризует суммарный зазор в обследуемом узле.

Для оценки коэффициента жёсткости вторичные нагружающие ветви спрямляют. Тангенс угла наклона прямой будет характеризовать среднее значение коэффициента жёсткости узла.

tg α = j = ΔP/ ΔУ = (P_в - P_а) / (У_в - У_а), (5.1)

где j - коэффициент жёсткости обследуемого узла, Н/мм; α - угол наклона прямой, построенной по вторичной нагружающей ветви, град; ΔP, ΔУ - изменение величины силы (Р) и перемещения (У); Р_а, Р_в, У_а, У_в –величина нагрузок и перемещений в точках А и В.

Полученные значения коэффициента жёсткости (j) сравнивают c нормативными величинами [ j ] для оборудования, находящегося в эксплуатации. Результаты дают возможность сделать заключение о направлениях повышения коэффициента жёсткости (при необходимости) или о возможностях использования обследованного оборудования.

а) Проверить правильность монтажа установки согласно схемы рис.5.1. Освободить гайки (3) и (4).

Установить стрелки индикаторов в нулевое положение при натяге 0,5…. 2,0 мм.

Нагрузить систему, закручивая гайку (4). Величину нагрузки изменять ступенчато с интервалом 300 Н (шесть делений на индикаторе динамометра 5) до Р_max =1800 Н. Одновременно регистрировать показания индикаторов перемещения. Разгрузку произвести в обратной последовательности.

б) Провести вторично нагрузку и разгрузку системы, не изменяя положения индикаторов (аналогично п. а).

в) Освободить гайку (4) и с помощью гайки (3) провести нагрузку и разгрузку системы в обратном направлении два раза (аналогично п. а).

г) Результаты измерений занести в таблицу 5.1 и построить графики У=f(Р) (рис.5.3; рис.5.4). Определить среднее значение коэффициента жёсткости шпиндельного узла (передняя бабка) и суппорта по формуле (5.1) [6].

Рис.5.2. Пример построения нагрузочной характеристики.

Анализ результатов

а) Сравните полученные результаты с нормативными (около 25000 Н/мм для станков, находящихся в эксплуатации).

б) Сравните коэффициент жёсткости шпиндельного узла (передняя бабка) и суппорта.

Объясните причину различий в величине коэффициента жёсткости.

Таблица 5.1.

Результаты измерений. Положительная нагрузка

№ п/п	Показания динамометра, дел.	Сила Р, кН	Смещения узлов станка, мкм (показания индикатора перемещения)
			Передняя бабка (индикатор 7)				Суппорт (индикатор 1)
			Нагрузка		Разгрузка		Нагрузка		Разгрузка
			1 цикл	2 цикл	1 цикл	2 цикл	1 цикл	2 цикл	1 цикл	2 цикл
1	0	0
2	6	0,3
3	12	0,6
4	18	0,9
5	24	1,2
6	30	1,5
7	36	1,8

Продолжение таблицы 5.1.

Отрицательная нагрузка

№ п/п	Показания динамометра, дел.	Сила Р, кН	Смещения узлов станка, мкм (показания индикатора перемещения)
			Передняя бабка (индикатор 7)				Суппорт (индикатор 1)
			Нагрузка		Разгрузк а		Нагрузка		Разгрузка
			1 цикл	2 цикл	1 цикл	2 цикл	1 цикл	2 цикл	1 цикл	2 цикл
1	0	0
2	6	0,3
3	12	0,6
4	18	0,9
5	24	1,2
6	30	1,5
7	36	1,8