Лабораторная работа №1. Определение коэффициента жесткости токарного станка при обработке в центрах
При выполнении работы следует руководствоваться общими правилами техники безопасности
жүктеу/скачать 4,39 Mb.
|
| При выполнении работы следует руководствоваться общими правилами техники безопасности
1.1 Краткие теоретические сведения Погрешности, возникающие в результате упругих деформаций системы СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь), могут достигать 80% от суммарной погрешности обработки. Деформации системы СПИД складываются из деформаций отдельных составляющих системы, контактных деформаций стыковых поверхностей, а также деформаций соединительных узлов и деталей. Эти деформации звеньев системы происходит в направлении действия сил и как следствие вызывает изменение взаимного расположения режущего инструмента и обрабатываемой заготовки, что приводит к возникновению погрешности обработки. Наиболее существенное влияние на размер обрабатываемой заготовки оказывает перемещение в направлении нормали к обрабатываемой поверхности, т. е. под действием составляющей силы Ру. Способность системы СПИД оказывать сопротивление действию силы Ру характеризует её жёсткость. Жёсткость станка можно определить статическим методом, т. е. нагружением узлов неработающего станка, и производственным методом - испытанием под нагрузкой работающего станка. Статический метод заключается в постепенном нагружении узлов станка силами, воспроизводящими действие силы резания с одновременным измерением возникающих при этом деформации (перемещений). Рисунок 1.2 – Диаграмма нагрузки - перемещения Перемещение узлов станка измеряются в направлении действия силы Ру нормальной к обрабатываемой поверхности, так как эти перемещения имеют основное значение, хотя на деформацию системы в этом направлении оказывают некоторое влияние и составляющие силы Рх и Ру. Определенный при этом коэффициент жесткости может только приближенно характеризовать упругие свойства системы СПИД, но он не отражает действительных условий работы станка. При определении жесткости системы СПИД в производственных условиях узлы станка нагружают ступенчато с постоянно возрастающей нагрузкой одновременным измерением величины перемещения узлов станка в направлении, нормальном к обрабатываемой поверхности. Разгрузку производят в обратном порядке и также с измерением величины перемещения. По полученным результатам испытания строят диаграммы нагрузка-перемещение (рисунок 1.2), откладывая по оси ординат значения нагрузки Ру , а по оси абсцисс величины перемещения; при этом разгрузочные данные не будут совпадать с нагрузочными. Отрезок уо характеризует остаточную деформацию. Для определения средней жёсткости нагружающую кривую выпрямляют так, чтобы сумма площадей, ограниченных ломанной линией и прямой, с обеих сторон прямой АС была бы одинакова, тогда тангенс угла наклона этой прямой будет характеризировать среднюю жёсткость узла где - значения нагрузки и перемещений в точках А и В. При определении жёсткости путём измерения длин необходимо учитывать масштабы, а именно где lp- значение ординаты нагрузки, мм; lу - значение абсциссы перемещения, мм; МР - масштаб нагрузки; МУ - масштаб перемещения. При производственном методе испытания жёсткости заготовка обрабатывается с переменной глубиной резания, для этого удобно использовать заготовку с наличием эксцентриситета. Глубина резания за пол-оборота заготовки изменяется при этом от tмин до tмакс, что вызывает соответственно изменение силы Ру, а следовательно, и упругие деформации системы СПИД с перемещением от умин до умакс. Радиальная составляющая Ру может быть также выражена через тангенциальную составляющую Рz . где - коэффициент, характеризующий отношение = 0,4 и зависящий от геометрии резца, состояния режущей кромки и механических свойств обрабатываемого материала. Зная, что где С - коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала и угла резания (приложение 14), численно равный значению РZ при подаче s=1 мм/об; можно определить Ру: Но тогда или Так как tмакс-tмин=1 - биение заготовки до обработки, а умакс-умин=2 - биение заготовки после обработки, то, подставляя эти значения, получаем формулу в окончательном виде Таким образом, определение жёсткости станка производственным методом в этом случае практически сводится к измерению биения заготовки до и после обработки. На токарном станке суммарное перемещение инструмента относительно обрабатываемой заготовки, установленной в центрах, складывается из перемещений передней бабки (шпинделя с поводковым центром), суппорта и задней бабки. При перемещении точки приложения нагрузки по длине обрабатываемой заготовки изменяется и величина суммарного перемещения узлов станка, а следовательно, и величина коэффициента жесткости станка. По принятой в технологии машиностроения методике и терминологии при нагружении узлов станка силой, действующей в направлении одной составляющей силы резания, определяется не жёсткость, а коэффициент жёсткости и соответственно и коэффициент податливости (величина, обратная жёсткости, выраженная в мкм/кГ ). Рисунок 1.3 – Кольцевой диаметр с индикатором Для определения коэффициента жёсткости в этой работе применяется кольцевой динамометр (рисунок 1.3), представляющий собой стальное кольцо; внутри кольца установлен индикатор с ценой деления 0,01 мм = 14 кГ, который служит для измерения упругих деформаций кольца; величина их пропорциональных прилагаемый к кольцу нагрузки. Поэтому, протарировав соответственно динамометр, можно по величине его деформации судить о величине прилагаемой нагрузки. Расчёт кольцевого динамометра производится по формуле где f - величина деформации (сжатия кольца), мм; P - прилагаемая нагрузка, кГ; r - средний радиус, равный ; Jx - момент инерции, равный ; d - ширина кольца, мм; h - толщина кольца, равная ; E - модуль упругости, кГ∕мм. Определение коэффициента жесткости токарного станка при обработке в центрах осуществляется при нагружении силой, воспроизводящей действие одной составляющей силы резания Ру в радиальном направлении. Величина суммарного коэффициента жёсткости, а следовательно, и суммарного коэффициента податливости по длине обработки является величиной переменной, так как при перемещении точки приложения нагрузки по длине обрабатываемой заготовки изменяется и величина суммарного перемещения узлов станка. Обозначив длину обрабатываемой заготовки через l и координату зон резания через х, можно определить суммарное значение коэффициента податливости сум в зависимости от положения по длине обрабатываемой заготовки: где суп, п.б, з.б. - коэффициенты податливости суппорта, передней бабки, задней бабки. Для определения среднего значения суммарного коэффициента жёсткости или податливости применяют, что т. е. при положении резца средней длины обрабатываемой заготовки, тогда жүктеу/скачать 4,39 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|