 |
Методика выполнения лабораторной работы
|
|
|
|
При выполнении лабораторной работы используется:
1) токарный станок 1К62 (для получения характерных зависимостей применяется станок, долго находившийся в эксплуатации);
2) цилиндрическая заготовка диаметром 20 – 30 мм, длиной 500 – 600 мм;
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 заготовки до обработки в трех сечениях (у переднего центра, в середине, у заднего центра), определить среднее значение и принять его за действительный диаметр заготовки, d;
2) точить заготовку вала по всей длине; режимы обработки: скорость резания V = 50 - 60 м/мин, продольная подача S = 0,1 мм/об, глубина резания t = 0,5 мм;
3) измерить диаметры заготовки в трех сечениях после обработки;
4) определить фактическое отклонение формы вала по выражению (3.8);
5) определить расчетный радиус вала в среднем сечении по формуле (3.5);
6) определить расчетное отклонение формы вала по выражению (3.7);
7) сопоставить фактическое и расчетное отклонение формы вала;
8) сделать вывод по работе.
Отчет по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе № 3 должен содержать следующие разделы:
1) наименование и цель работы;
2) эскиз обрабатываемой заготовки;
3) режимы обработки;
4) диаметры заготовки, среднее значение диаметра заготовки;
5) диаметры вала в трех сечениях после обработки;
Таблица 3.1
Экспериментальные данные
| Сечение вала | Диаметр до обработки, мм | Диаметр после обработки, мм |
| У передней бабки | ||
| В середине | ||
| У задней бабки |
6) расчетный диаметр вала в среднем сечении;
7) фактическое и расчетное отклонение формы вала
|
|
|
8) выводы по работе.
Вопросы для самопроверки
3.5.1 По какой причине появляется погрешность формы длинного нежесткого вала при токарной обработке?
3.5.2 Как определить расчетный размер вала в среднем сечении?
3.5.3 Как уменьшить погрешность формы вала?
3.5.4 В чем состоит сущность уменьшения погрешности формы при обработке на оборудовании с ЧПУ?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Исследование зависимости температурных
Деформаций токарного резца от пути резания
Цель работы
Изучить зависимость температурных деформаций инструмента от пути резания. Освоить методику определения температурных деформаций. Выявить мероприятия, направленные на уменьшение погрешностей обработки, обусловленных температурными деформациями элементов технологической системы.
Общие положения
В процессе обработки большая часть работы сил резания переходит в тепло. Теплота, образовавшаяся в процессе резания, действует на элементы технологической системы (ТС), часть ее рассеивается в окружающей среде. Другими источниками тепла являются электродвигатели, гидроаппаратура. Под действием теплоты в ТС происходят температурные деформации. Изменение размеров элементов ТС, являющихся составляющими звеньями размерной цепи ТС, приводит к изменению замыкающего звена – размера детали. Таким образом, температурные факторы, действующие в процессе обработки, оказывают влияние не только на стойкость инструмента, но и на точность.
Несмотря на то, что количество теплоты воспринимаемое инструментом составляет от 3 до 5 % от общего количества теплоты, выделяемой в процессе резания, температура режущего лезвия составляет 1000 – 1200 градусов. Вклад температурных деформаций инструмента в погрешность обработки достаточно велик. Особенно важно учитывать температурные деформации при чистовой и отделочной обработке, поскольку в этом случае они соизмеримы с допусками на изготовление деталей. Зависимость температурных деформаций от времени работы или от пути резания не линейна. В начале работы температура инструмента и его тепловые деформации возрастают быстро, затем скорость изменения деформаций уменьшается, и с наступлением теплового равновесия они стабилизируются и становятся равными ξ c (рис. 4.1).
|
|
|
 |
Рис. 4.1. Изменение температурных деформаций резца
Аналитически процесс изменения размеров резца под действием температурных деформаций в зависимости от времени работы τ имеет вид
, (4.1)
где ξ c - температурные деформации, соответствующие тепловому равновесию, мкм;
T – постоянная для данных условий величина, определяемая массой резца и теплофизическими свойствами материала резца, мин.
Максимальное удлинение резца с пластинкой твердого сплава при работе с режимами резания, соответствующими чистовой обработке без охлаждения, определяется по эмпирической формуле
, мкм
где С – постоянная;
L – вылет резца, мм;
F – площадь сечения резца, мм2;
σв - предел прочности обрабатываемого материала, Мпа;
t - глубина резания, мм;
S – продольная подача, мм/об;
V – скорость резания, м/мин.
При t ≤ 1 мм; S ≤ 0,2 мм/об; V =100 − 200 м/мин; С = 0,45.
Для уменьшения погрешности обработки, обусловленной температурными деформациями в ТС необходимо:
− применять оптимальные режимы обработки, способствующие уменьшению температуры в зоне резания;
− уменьшать температуру в зоне резания за счет изменения геометрических параметров режущего инструмента;
− уменьшать вылет инструмента и увеличивать его сечение, это позволяет улучшить отвод тепла;
− применять смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ);
− применять в особых случаях (при точной обработке ответственных деталей) термоконстантные помещения, температура в которых поддерживается в пределах 20 ± 0,5 градусов Цельсия;
− производить предварительный прогрев ТС с целью стабилизации температуры;
− осуществлять местный нагрев или охлаждение элементов ТС для выравнивания температурных полей;
− организовать ритмичную (циклическую) работу оборудования, позволяющую уменьшить диапазон изменения температуры.
|
|
|
В лабораторной работе величина теплового удлинения резца в зависимости от пути резания определяется путем фиксации величины его укорочения при остывании.
В формировании погрешности обработки участвуют не только температурные деформации инструмента, но и деформации прочих элементов ТС.
В частности, под действием температуры происходит смещение шпиндельных узлов. При этом температурные деформации шпинделей определяются, в основном, теплом, выделяющимся при работе подшипников и зубчатых передач. Температурные деформации элементов ТС оказывают наибольшее влияние на точность обработки при шлифовании. Так через полтора часа работы шпиндели бесцентровошлифовальных станков смещались на 0,10 – 0,13 мм, шпиндели круглошлифовальных - на 0,05 – 0,06 мм.
При обработке тонкостенных заготовок из-за ухудшенных условий отвода тепла происходят существенные температурные деформации заготовок.
Это приводит к искажению формы заготовки в продольном сечении, рис. 4.2. Величина температурных деформаций заготовки в некоторых случаях составляет 0,004 – 0,012 мм.
 |
Рис. 4.2 – Искажение формы детали в продольном сечении из-за температурных деформаций заготовки
|
|
|
