Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Отчет по лабораторной работе

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Отчет по лабораторной работе № 1 должен содержать следующие разделы:

1) наименование и цель работы;

2) схемы базирования заготовок в установочных приспособлениях;

3) классификация баз;

Разделы 2, 3 оформить в виде таблицы (см. таблицу 1.1).

4) выводы по работе.

Таблица 1.1

Схемы базирования и классификация баз

Заготовка, приспособление	Схема базирования	Классификация баз
по назначению	по лишаемым степеням свободы	по характеру проявления
Базирование призматической заготовки по трем плоскостям
Вал в трехкулачковом самоцентрирующем патроне
Вал в центрах
Диск в трехкулачковом самоцентрирующем патроне
Втулка на гладкой оправке
Втулка на разжимной оправке
Вал в призме

Вопросы для самопроверки

1.5.1 Какие задачи решаются с помощью теории базирования?

1.5.2 Что такое базирование?

1.5.3 Сколько связей необходимо наложить на заготовку или изделие, чтобы определить их положение?

1.5.4 Что такое база?

1.5.5 Как разделяются базы по назначению?

1.5.6 В чем состоит отличие основных конструкторских баз от вспомогательных?

1.5.7 Как разделяются базы по лишаемым степеням свободы?

1.5.8 Как разделяются базы по характеру проявления?

1.5.9 В какой последовательности решается задача по выявлению схемы базирования?

Лабораторная работа №2

Определение жесткости токарного станка

Производственным методом

Цель работы

Изучить понятие жесткости технологической системы. Освоить методику определения жесткости оборудования производственным методом. Выявить мероприятия, направленные на уменьшение погрешностей обработки, обусловленных податливостью технологической системы.

Общие положения

Под действием сил, действующих в процессе обработки, в технологической системе (ТС) возникают упругие деформации. Они складываются из деформаций базовых деталей системы, деформаций стыков, а так же деформаций соединительных деталей (болты, клинья и др.). Наибольшее влияние на величину упругих деформаций системы оказывают деформации стыков и соединительных деталей.

Способность упругой системы оказывать сопротивление действию сил, стремящихся ее деформировать, характеризует ее жесткость. Оценка жесткости производится по отношению приращения нагрузки к получаемому при этом приращению упругого отжатия:

(2.1)

где D P - приращение нагрузки, Н;

D y - приращение упругого отжатия, мм.

В некоторых случаях удобнее использовать величину, обратную жесткости, и получившую название податливости ТС.

, (2.2)

В результате действия упругих деформаций происходит изменение размеров станка, приспособления, инструмента, заготовки, являющихся составляющими звеньями размерной цепи ТС. Это, в свою очередь, приводит и к изменению замыкающего звена данной размерной цепи – размера, получаемого

при обработке. Механизм возникновения погрешностей, обусловленных податливостью ТС, представлен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Механизм возникновения погрешностей, обусловленных податливостью ТС

Для уменьшения погрешностей обработки, связанных с конечной жесткостью конкретной ТС, необходимо либо уменьшать колебания сил резания Δ P, либо увеличивать жесткость j.

Сила резания Р зависит параметров обработки и определяется:

, (2.3)

где C_p - коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала;

t – глубина резания (припуск на обработку);

S – подача;

V – скорость резания;

k – поправочный коэффициент;

x_p, y_p, z_p - показатели степени, определяющие влияние на силу резания глубины, подачи и скорости соответственно.

Для уменьшения колебаний сил резания необходимо:

− уменьшить колебания механических свойств обрабатываемого материала за счет стабилизирующей термообработки;

− уменьшить колебания припуска за счет применения более точных заготовок и разделения обработки на стадии – черновую, чистовую, отделочную.

Для повышения жесткости ТС необходимо:

− уменьшать количества звеньев и стыков ТС;

− повышать контактную жесткости деталей;

− создавать предварительный натяг в ТС;

− использовать для изготовления базовых деталей станков материалы высокой и сверхвысокой жесткости (например, искусственный гранит);

Уменьшение погрешностей из-за упругих деформаций ТС производится также путем управления процессом обработки. При этом используются следующие мероприятия:

− применение систем автоматического регулирования для стабилизации упругих отжатий;

− статическая настройка станков с учетом упругих отжатий;

− выравнивание жесткости технологической системы по длине хода инструмента;

− изменение величины подачи на длине рабочего хода;

− корректировка траектории движения режущего инструмента на станках с ЧПУ за счет предыскажения управляющей программы.

Величина сил является случайной величиной, зависящей от параметров обработки, по случайному закону изменяются и упругие деформации. Поэтому погрешность обработки, определяемая действием упругих деформаций, также случайная величина. Упругие деформации технологической системы в ряде случаев являются определяющими с точки зрения точности обработки, так как погрешности, обусловленные ими, могут достигать 20 - 80 % от суммарной погрешности изготовления. Кроме того, жесткость технологической системы оказывает большое влияние на виброустойчивость системы и на производительность механической обработки.

Существует несколько методов определения жесткости технологических систем или их отдельных элементов. Основными являются следующие методы:

1) статический (испытания на неработающем станке);

2) производственный (испытания при обработке заготовки);

3) динамический (испытания при действии периодических возмущающих воздействий).

Сущность статического метода определения жесткости заключается в том, что узлы станка с помощью специальных приспособлений нагружают силой, воспроизводящей действие силы резания, и при этом измеряют перемещение отдельных узлов станка. Перемещения узлов станка измеряются в направлении, нормальном к обрабатываемой поверхности, так как эти перемещения имеют основное значение и определяют погрешность обработки, обусловленную упругими деформациями технологической системы.

Принципиальная схема определения перемещения одной детали узла относительно другой под действием прикладываемой силы (по К. В. Вотинову) показана на рис. 2.2.

По мере увеличения массы груза, подвешенного на тросе, возрастает сила Р, приложенная к концу шпинделя коробки скоростей. По показаниям индикатора, расположенного против точки приложения силы Р по направлению ее действия, судят о перемещении конца шпинделя относительно станины станка. Полученные данные в виде точек наносят на график (рис. 2.3) и получают нагрузочную ветвь характеристики жесткости узла. Затем, уменьшая нагрузку, строят разгрузочную ветвь. Площадь образовавшейся петли гистерезиса представляет собой работу, затраченную на преодоление сил трения, контактных деформаций и т. п.

Рис. 2.3. Изменение упругих отжатий в зависимости от силы

Рассмотренный выше статический метод определения жесткости станков имеет существенные недостатки: он сложен и трудоемок. Кроме того, жесткость станка, определяемая в статическом состоянии, лишь приблизительно характеризует упругие перемещения станка в процессе работы.

Производственный метод испытания жесткости станков основан на том, что при обработке заготовки с неравномерным припуском изменяющаяся глубина резания, отклонение формы заготовки копируется на обработанной поверхности. Степень копирования тем больше, чем меньше жесткость технологической системы. Для исключения влияния жесткости других элементов ТС (приспособления, инструмента, заготовки) они должны иметь высокую жесткость.

Рассмотрим этот случай на примере определения жесткости токарного станка. Для обработки используется заготовка с неравномерным припуском (рис. 2.4). При обработке малой ступени заготовки глубина резания – t₁; нормальная составляющая силы резания - P_y ₁; соответствующее этой силе перемещение – y₁. При обработке большей ступени заготовки эти величины соответственно равны: t₂; P_y ₂; y₂.

Рис. 2.4. Определение жесткости токарного станка производственным методом

Жесткость станка с учетом выражения (2.1) составит:

Приращение радиальной силы резания

Разность упругих перемещений при обработке малой и большой ступени из рис. 2.4 равна

где d₂, d₁ – диаметры заготовки после обработки.

С учетом выражений для P_y,Δ _y жесткость станка

. (2.4)

При обработке конструкционной стали резцами из твердого сплава, имеющими главный угол в плане j = 45°, передний угол γ =10°, угол наклона главной режущей кромки λ = 0°, радиус при вершине r = 2 мм, коэффициенты принимают следующие значения: = 2383; = 0,9; =0,6; = −0,3; =1.

Жесткость станка в этом случае, Н/мм

где S – продольная подача, мм/об;

V – скорость резания, м/мин;

t – глубина резания, мм.

Входящее в формулу отношение разности глубин резания к разности диаметров после обработки характеризует увеличение точности, полученное в результате обработки. Очевидно, что при большей жесткости станка это отношение больше. То есть получение большей точности возможно за счет увеличения жесткости ТС. Увеличение жесткости также способствует повышению производительности обработки, так как при высокой жесткости ТС требуемая точность может быть получена при меньшем числе технологических переходов.

Жесткость токарного станка, в основном, определяется жесткостью трех его элементов: жесткостью передней бабки, задней бабки и суппорта. В зависимости от положения суппорта по длине заготовки влияние жесткости этих элементов различно. Это приводит к тому, что жесткость станка зависит от координаты положения суппорта, x (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Координата положения инструмента

Значение суммарной податливости и жесткости станка в зависимости от жесткости отдельных элементов станка и координаты положения инструмента

(2.6)

(2.7)

где ω_суп, ω_зб, ω_пб - податливость суппорта, задней бабки, передней бабки;

j_суп, j_зб, j_пб - жесткость суппорта, задней бабки, передней бабки;

Экспериментально определив жесткость станка для нескольких положений инструмента, с помощью выражений (2.6), (2.7) можно рассчитать жесткость отдельных элементов станка. Податливость станка при трех положениях суппорта: у передней бабки - , (x = l); в среднем положении - , (x = l /2); у задней бабки - , (x = 0).