 |
Жесткость токарных станков
|
|
|
|
| Высота центров, мм | |||||
| Жесткость станка, Н/мм | |||||
| Средняя жесткость узлов, Н/мм |
Жесткость новых станков несколько выше. Наибольшее влияние на жесткость станка оказывает суппорт, т.к. он имеет большое число стыков, в том числе подвижных. Жесткость шпиндельного узла (передней бабки) зависит от способа посадки патрона на шпиндель. Посадка на резьбовой конец снижает его жесткость, а фланцевая посадка увеличивает ее. Обычно жесткость шпиндельного узла значительно больше жесткости суппорта. При патронных работах жесткость передней бабки и станка в целом намного ниже, чем в центрах.
Жесткость задней бабки в значительной степени зависит от вылета пиноли, качества центрового гнезда, центра (жесткого, вращающегося).
Методика выполнения лабораторной работы
При выполнении лабораторной работы используется:
1) токарный станок 1К62 (для получения характерных зависимостей применяется станок, долго находившийся в эксплуатации);
2) заготовка с тремя наваренными дисками, имеющими ступени для получения неравномерного припуска;
3) токарный проходной резец К.01.4979.000-02 Т15К6 ТУ 2-035-892-82.
Выполнение лабораторной работы производится в следующей последовательности:
1) измерить диаметры ступеней заготовки до обработки D1, D2; данные занесите в таблицу отчета;
2) последовательно проточить диски при трех положениях суппорта. Режимы обработки: скорость резания V = 50 - 60 м/мин, продольная подача S = 0,2– 0,3 мм/об, глубина резания при обработке ступени меньшего диаметра D1 t = 0,5 мм;
3) измерить диаметры ступеней заготовки после обработки данные занести в таблицу отчета;
4) пользуясь зависимостью (2.7) определить жесткость токарного станка для трех положений суппорта: у передней бабки - 
, в середине - 
, у задней бабки - 
;
|
|
|
5) определить податливость станка для трех положений суппорта: 
, 
, 
;
6) определить податливость и жесткость отдельных элементов станка, пользуясь зависимостями (2.8),(2.9), (2.10);
7) сделать вывод по работе.
Отчет по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе № 2 должен содержать следующие разделы:
1) наименование и цель работы;
2) эскиз обрабатываемой заготовки;
3) режимы обработки;
4) таблица с данными замеров и расчетов (таблица 2.2);
Таблица 2.2
Данные замеров заготовок и результаты расчетов
| Положение суппорта | D1, мм | D2, мм | d1, мм | d2, мм | jст, Н/мм | ωст, мм/Н |
| У передней бабки | ||||||
| В середине | ||||||
| У задней бабки |
5) определение жесткости отдельных узлов станка;
6) выводы по работе.
Вопросы для самопроверки
2.5.1 Что такое жесткость технологической системы?
2.5.2 Какими методами определяется жесткость?
2.5.3 Каков механизм влияния жесткости на точность обработки?
2.5.4 В чем состоит сущность определения жесткости технологической системы производственным методом?
2.5.5 От чего зависит погрешность заготовки с переменным припуском после обработки?
2.5.6 Как уменьшить влияние податливости на точность?
Лабораторная работа № 3
Исследование влияния жесткости заготовки
На точность обработки
Цель работы
Изучить влияние жесткости заготовки на точность обработки. Освоить методику определения погрешностей формы нежесткого вала. Выявить мероприятия, направленные на уменьшение погрешностей обработки, обусловленных малой жесткостью заготовки.
Общие положения
Под действием сил, действующих в процессе обработки, в технологической системе (ТС) возникают упругие деформации. Они складываются из деформаций всех элементов ТС, в том числе и деформаций обрабатываемой заготовки.
|
|
|
Если жесткость заготовки невелика, то погрешности обработки в основном определяются деформациями заготовки. Деформации заготовки возникают под действием сил закрепления или под действием сил резания. В тех случаях, когда жесткость заготовки переменна по длине, образуется погрешность формы обработанной поверхности.
При обработке нежесткого вала происходит изменение положения его оси под действием составляющих силы резания (рис. 3.1).
 |
Рис. 3.1. Изменение положения оси нежесткого вала
Величины прогибов вала в вертикальном f 1 и горизонтальном f 2 направлении при положении инструмента в середине заготовки
(3.1)
(3.2)
где Pz, Py - тангенциальная и радиальная сила резания, Н;
l – длина вала, мм;
E – модуль упругости материала заготовки, E = 2×104, МПа;
J – момент инерции вала, J = 0,05 d 4, мм4 (d – диметр вала до обработки, мм).
Составляющие силы резания при точении
, (3.3)
, (3.4)
где 
- коэффициенты, зависящие от механических свойств обрабатываемого материала;
t – глубина резания, мм;
S – подача, мм/об;
V – скорость резания, м/мин;
– поправочные коэффициенты для измененных условий обработки;
xp, yp, zp - показатели степени, определяющие влияние на силу резания глубины, подачи и скорости соответственно.
При обработке заготовки вала наименьшие деформации будут получены при положении инструмента около опор, наибольшие – в середине. Радиус обработанной заготовки в среднем сечении с учетом суммарного прогиба заготовки из рис. 3.1 составит
, (3.5)
где r – расчетный диаметр вала без учета прогиба.
, (3.6)
Расчетное значение погрешности формы вала, полученное в результате обработки определяется
. (3.7)
Фактическая погрешность составит:
, (3.8)
где 
- максимальный и минимальный действительный диаметр вала.
Для уменьшения погрешностей формы обработанной поверхности, обусловленных малой жесткостью заготовки необходимо:
− применять дополнительные опоры, увеличивающие жесткость ТС (люнеты на токарных станках, различные подводимые опоры при обработке на фрезерных станках);
− уменьшить силы резания за счет уменьшения глубины резания, подачи, изменения геометрических параметров режущего инструмента;
|
|
|
− применять обработку с изменяемой по определенному закону подачей (рис. 3.2а) или глубиной резания (рис. 3.2б) (это можно реализовать только при использовании оборудования с ЧПУ). На участках с меньшей жесткостью величина подачи должна быть уменьшена до значений, обеспечивающих постоянство упругих деформаций заготовки. Глубину резания возможно изменять за счет изменения траектории движения инструмента.
Рис. 3.2 – Уменьшение погрешностей формы при обработке нежесткой заготовки
а) закон изменения подачи; б) закон изменения траектории
|
|
|
