эксцентрично закрепленной заготовки

Методические указания к лабораторной работе №18

Волгоград

2009
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 18

«Определение жесткости токарного станка

производственным методом при обточке

эксцентрично закрепленной заготовки»

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с копированием погрешностей заготовок при токарной обработке и на этой основе с методикой определения жесткости токарного станка производственным методом.

2.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1) Обработка эксцентричной заготовки.

2) Измерение биения заготовки до и после обработки.

3) Определение жесткости токарного станка.

3.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Производственный метод испытания жесткости металлорежущих станков основан на принципе обработки заготовки с неравномерным припуском (переменной глубиной резания). Неравномерный припуск при обработке может быть получен за счет эксцентричного расположения заготовки, ее конусности или ступенчатости. Для испытания жесткости токарных станков удобно использовать эксцентричную заготовку. При обработке эксцентричной заготовки глубина резания за пол оборота заготовки закономерно изменяется от t_min до t _max, что вызывает соответственное изменение силы резаная, а значит и упругих перемещений системы. Величина упругих перемещений системы при обработке детали на токарном станке зависит от жесткости станка, режущего инструмента и обрабатываемой детали, т.е.

(3.1)

Так как жесткость резца в радиальном направлении несоизмеримо велика по сравнению с жесткостью станка и обрабатываемой детали,ее можно не учитывать при расчетах.

Если для проведения испытания использовать заготовку; жесткость которой значительно превышает жесткость станка, то жесткость заготовки также можно исключитьиз расчета, и тогда

(3.2)

Формула для определения жесткости станка при использовании производственного метода, (H/мм):

, (3.3)

Радиальная составляющая силы резания P_y может быть выражена через тангенциальную составляющую силы резания P_z, (Н):

(3.4)

где l_о – коэффициент, характеризующий отношение и зависящий от геометрии резца, состояния режущей кромки и механических свойств обрабатываемого материала – l_о = 0,3.

Определяя P_z по формуле Челюсткина, получим, (Н):

(3.5)

где С_Р – коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала и угла резания (С_Р= 260).

Тогда

(3.6)

или

(3.7)

При обработке эксцентричной заготовки глубина резания изме­няется от t_min до t_max и соответственно изменению глубины реза­ния изменяются и отжатия узлов станка от y_min до y_max.

Тогда

(3.8)

где y_max- y_min = D д – биение детали после обработки (погрешность формы детали) вмм;

t_max - t_min = D з – биение заготовки до обработки (погрешность формы заготовки) в мм.

Введя эти обозначения, получаем:

(3.9)

или

(3.10)

Отношение одноименных погрешностей заготовки (D) и обработанной детали (D д) принято называть "уточнением" (e), тогда

(3.11)

Таким образом, определение жесткости токарного станка производственным методом, путем обработки.эксцентричной.заготовки, практически сводится к измерению биения заготовки до и после обработки. В условиях постоянной жесткости технологической системы погрешнос­ти формы и погрешности взаимного положения поверхностей заготовки копируются на готовой детали в уменьшенном виде. С увеличением жесткости технологической системы и числа проходов режущего инстру­мента конечная погрешность обрабатываемой детали может быть доведе­на до желаемого минимума. В этом заключается использование так назы­ваемого закона копирования первичных погрешностей заготовки в про­цессе механической обработки.

4.ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

На токарно-винторезный станок в центре устанавливается специа­льная оправка 2, на которой закрепляются три кольца 1. Установка позволяет эксцентрично установить кольца и закрепить их болтами 3 (Рис. 4.1). На резцедержателе устанавливается державка с индикаторной головкой.

Для выполнения требований техники безопасности при станке имеются очки, крючок для удаления стружки.

5.МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1) Установить оправку с тремя кольцами, выполненнымииз стали 45 ГОСТ 1050–83, в центрах токарного ставка 1A62.

2) Установить в резцедержателе державку с индикатором. Измеритель­ный наконечник индикатора должен быть расположен в горизонталь­ной плоскости, строго по оси центров станка.

3) Ослабить на оправке торцевые болта и повернуть последовательно все три обрабатываемых кольца так, чтобы биение заготовки было D з = 5 мм. Закрепить болт. Окончательное измерение биения произвести индикатором после закрепления обрабатываемых колец. Показания индикатора занести в табл. 5.1.

4) На средней заготовке (кольцо), поворачивая оправку, установить положение минимального радиуса эксцентричной заготовки против индикатора.

5) Установленный на державке индикатора указатель поворота оправки повернуть так, чтобы его наконечник, находился против поворотно­го градуированного кольца на распорной втулке оправки.

6) Не изменяя положения оправки, открепить стопор градуированного кольца и повернуть его на оправке так, чтобы наконечник указателя находился против деления 0 на шкале кольца. В таком положении закрепить стопорный винт кольца.

Таблица 5.1

Место проверки	Биение заготовки D з, мм	Биение после обработки D д, мм	Уточнение e=D з/ D д	Жесткость j, Н/мм
Кольцо у передней бабки станка Кольцо в середине оправки Кольцо у задней бабки станка

7) Поворачивая оправку рукой по направлению вращения шпинделя, измерить биение одного кольца-заготовки в 10 точках (через 36 °) по окружности, пользуясь градуированной шкалой кольца. Результаты измерения занести в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Деление окружности
Биение заготовки, в мм
Нормальная составляющая силы резания, в Н
Биение после обработки, в мм

Примечание 1 кгс = 9,80665 Н.

8) Снять индикатор и закрепить в резцедержателе резец с нормаль­ным вылетом 30-40 мм, оснащенный пластинкой твердого сплава Т15К6 следующей геометрии: передний угол g = 0⁰, задний угол a = 10⁰, угол превышения режущей кромки l = 0⁰, главный угол в плане j = 45⁰, дополнительный угол в плане j₁ = 10 ⁰, радиус закругления вершины резца r = Т мм. Для принятой геометрии резца и марки обрабатываемого материала (сталь 45 ГОСТ 1050–83) принять в расчетах: С_Р = 260, l₀ = 0,3.

9) Проточить последовательно все три кольца, сняв эксцентричный припуск на заготовках (кольцах) в один проход. Минимальная глубина резания (глубина резания на минимальном радиусе эксцентрич­ных колец): t_min = 0,1 – 0,2мм; подача S = 0,2 мм/об; скорость резания V = 60 м/мин.

10)Снять резец и установить в резцедержателе индикатор с держав­кой строго по линии центров станка.

11)Измерить индикатором максимальное биение всех трех колец после обработки D д.

Результаты измерения занести в табл. 5.1.

12)Поворотом оправки установить нулевое деление шкалы проградуированного кольца против наконечника указателя. Индикатор натягом установить на кольце.

13)Измерить на том же кольце биение после обработки в тех же 10 точках (аналогично п.7). Результаты измерения занести в табл. 5.2.

14)Определить жесткость станка в трех положениях по трем кольцам к построить диаграмму нагрузка-перемещение для одного кольца.

6.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1) Наименование работы и ее цель.

2) Наименование станка, модель, характеристика.

3) Данные об измерительных приборах: наименование, цена деления.

4) Обрабатываемый материал и марка пластинки твердого сплава.

5) Режимы резания (t_min, S, V) по известному диаметру колец.

6) Таблицы опытных данных.

7) Рассчитать суммарную жесткость станка в трех положениях согласно табл. 5.2.

8) Рассчитать и занести в табл.5.2 нормальную составляющую силы резания для всех точек.

9) Построить диаграмму нагрузка–перемещение D д = f(P_у) для среднего кольца.

10) Сравнить полученную жесткость станка с допустимыми нормами ГОСТ 18097–72 и сделать заключение о состоянии станка.

11) Выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1) На чем основано определение жесткости станка производственным методом?

2) Достоинства и недостатки производственного метода определения

жесткости станков.

3) Влияние жесткости системы на выбор режима резания.

4) Влияние жесткости системы на производительность обработки.

5) Влияние жесткости системы на точность механической обработки.

6) Может ли жесткость системы быть постоянной величиной?

8. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТБ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 18

1) Выполнять все требования ТБ при работе на токарных станках (см. инструкцию).

2) При закреплении обрабатываемых колец на оправке строго следить, чтобы гаечный ключ плотно подходил под торцевые болты.

3) Устанавливая положение оправки руками, не следует браться за обрабатываемые кольца, чтобы не получить травму руки.

4) При обработке колец одевать очки.

5) Стружку убирать только крючком.

6) При измерении биения колец станок должен быть выключен.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.П. Соколовский. Курс технологии машиностроения. Ч.1.– М: Машгиз, 1947.

2. В.А. Скраган и др. Лабораторные работы по технологии машиностроения.– М: Машиностроение, 1974.

3. В.С. Корсаков. Точностьмеханической обработки.– М: Машгиз, 1961.

4. А.А. Маталин. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов.– Л: Машиностроение, 1970.

Рис.4.1. 1 – обрабатываемое кольцо, 2 – оправка, 3 – крепежные болты,

4 – съемное кольцо, 5 – упорное кольцо, 6 – распорная втулка.