Методы исследования жесткости и податливости технологической системы СПИД

В соответствии с существующими техническими условиями (ТУ) приемочные испытания новых и отремонтированных станков, а также их пе­риодическая проверка включают в себя кроме прочих испытания на жест­кость.

Для определения жесткости технологической системы СПИД чаще всего применяется два метода: статический и динамический или производ­ственный. Сущность статического метода определения жесткости заклю­чается в том, что узлы станка с помощью специального приспособления и динамометра нагружают силой, воспроизводящей направление действия силы резания и одновременно измеряют перемещение отдельных элемен­тов узлов станка.

Производственный или динамический метод основан на принципе об­работки заготовок с неравномерным припуском (переменной глубиной ре­зания). Он применим к станкам различного типа и не требует специальных дорогостоящих устройств. Существует три разновидности этого метода: сту­пенчатого резания; обработки гладких заготовок; прямой и обратной пода­чи.

Сущность метода ступенчатого резания заключается в следующем. Имеется весьма жесткая заготовка, такая, что ее деформациями можно пренебречь по сравнению с деформациями станка. Обрабатывают два ко­ротких участка заготовки с различной глубиной резания (t₁ > t₂) (рис. 4.2). При этом другие элементы режима резания (V, S) остаются неизменными.

После этого оба участка обрабатывают за один проход резца. Вслед­ствие разных значений величин отжатия инструмента y₁ и у₂ на поверхно­сти заготовки образуется уступ. Величина этого уступа тем больше, чем больше разница диаметров участков заготовки, учитываемая как ее по­грешность, т.е.

. (4.2)

Погрешность обработанной детали Δ у определится как разность отжатий по радиусу по результатам измерений диаметров d₁ и d₂ ступеней, полученных после обтачивания заготовки.

В производственных условиях чаще всего применяют метод, осно­ванный на ступенчатом резании специальных оправок известной жестко­сти. Для проведения опытов необходимо иметь две оправки (рис. 4.3), же­сткость которых известна и достигается при их изготовлении путем вы­держивая требований по точности и качеству поверхностей. Обработка ступенчатых поверхностей оправок ведут на одних и тех же режимах реза­ния.

При прочих равных условиях обработки образцов на двух оправках, с достаточной степенью точности, величины радиальных составляющих сил резания можно приравнять, т.е. P_y1 = Р_y2. В этом случае справедлива сле­дующая пропорция

, (4.3)

где Δ у₁, Δ у₂ - соответственно приращение величин упругого отжатая инструмента; J₁, J₂ - жесткость технологической системы при обработке разных оправок.

Учитывая то, что жесткость инструмента и приспособления при ис­пытаниях остается неизменной, можно записать, что

(4.4)

где J_С - жесткость станка; J_d1, J_d2 - жесткость оправок.

Используя выражение (4.3), получим

, откуда (4.5)

Таким образом, данный метод позволяет определить непосредствен­но жуткость станка. Для определения жесткости всей технологической системы СПИД в производственных условиях используется метод обра­ботки гладких заготовок. Сущность метода заключается в следующем.

Поверхность закрепленной в патроне заготовки подвергают предва­рительной чистовой обработке и замеряют с точностью до 0,01 мм ее диа­метр. Затем вплотную к поверхности подводят вершину резца и по лимбу станка устанавливают произвольную глубину резания t₃ (рис. 4.4). Включив подачу, проводят обработку участка заготовки, после чего точным из­мерением находят величину упругого отжатия инструмента у.

Очевидно, что у = t₃ – t_Ф, a t₃ = 0,5(d₁ – d₃); t_Ф = 0,5(d₁ – d₂), тогда y = 0,5(d₂ - d₃), d_B=d₁ - 2t_З.

где d₁ - диаметр заготовки до обработки; d₂ - диаметр заготовки по­сле обработки; d₃ – мнимый диаметр, который может быть получен при аб­солютно жесткой системе.

Жесткость технологической системы определяется зависимостью

,

где С_Ру - коэффициент, зависящий от материала обрабатываемой за­готовки и условий механической обработки; S^x - величина продольной по­дачи; НВ - твердость обрабатываемого материала по Бринеллю; х,п - пока­затели степени.

Рис. 4.4. Реализация метода обработки гладких заготовок