УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЖЕСТКОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ

2.1. Цель работы

Изучение влияния жесткости системы СПИД на точность формы и размеров детали после механической обработки.

2.2. Задачи работы

Сравнение различных схем обработки;

Определение характера погрешностей формы, получаемых при этих схемах.

2.3. Подготовка к проведению исследования

Изучить общие теоретические сведения, изложенные в начале второго раздела.

Исследование влияния жесткости системы СПИД на точность обработки производится путем экспериментального точения цилиндрического валика при двух различных схемах закрепления – консольном и с подпором задним центром (рис.6).

В качестве критерия точности обработки выбрана погрешность диаметра валика.

Рис. 6 - Схема закрепления валика в патроне

Жесткость системы СПИД является величиной переменной по длине закрепленного валика.

Из курса сопротивления материалов известно, что жесткость балки, шарнирно закрепленной на двух концах (эквивалентной закреплению валика в патроне с подпором задним центром), изменяется по закону

 ,                            (9)

а жесткость консольной балки, защемленной на одном конце (эквивалентной консольному закреплению валика), изменяется по закону

 ,                            (10)

где Е – модуль упругости (для стали );

I – момент инерции балки;

l_i – расстояние от места закрепления до точки, в которой определяется жесткость, принимать в пределах: .

Для валика момент инерции подсчитывается по следующей формуле:

мм⁴,                                         (11)

где d₃ – диаметр заготовки, т.е. диаметр валика перед проведением эксперимента, мм.

Соответственно, погрешность обточенного диаметра  на расстоянии l_i от патрона (равную двум погрешностям динамической настройки системы СПИД от изменений жесткости вала), можно определить по формуле:

,                              (12)

где Р_у – радиальная составляющая усилия резания, Н;

j – жесткость вала в рассматриваемом сечении, Н/мм.

Следует отметить, что формулой (12) не учитываются погрешности динамической настройки, обусловленные податливостью инструмента и узлов станка. Однако, величина этих погрешностей относительно мала и постоянна в пределах всего эксперимента. Расчетный диаметр вала в соответствующем сечении

,                               (13)

где  – диаметр вала на расстоянии  от кулачков патрона (с незначительной погрешностью можно принимать ).

Погрешности динамической настройки, обусловленные малой жесткостью обрабатываемого вала, могут быть снижены применением подвижных и неподвижных люнетов.

2.4. Материальное обеспечение работы.

2.4.1. Токарно-винторезный станок.

2.4.2. Вращающийся центр специальный.

2.4.3. Заготовки валиков.

2.4.4. Резец проходной.

2.4.5. Линейка измерительная.

2.4.6. Микрометр 0…25 мм.

2.5. Методика проведения исследования.

2.5.1. Закрепить в трехкулачковом патроне 1 валик, обеспечив его вылет от кулачков патрона на величину 80 120 мм (рис.6).

2.5.2. Ослабить винты 3 специального заднего центра, обеспечив свободное движение вкладышу 2.

2.5.3. Направить вкладыш 2 в центровое отверстие валика, слегка поджать валик, вращая маховичок задней бабки, затянуть винты 3. Такая установка гарантирует компенсацию биения центрового отверстия в валике.

2.5.4. Подготовить валик к эксперименту. Для этого проточить его с минимальной подачей и глубиной резания, чтобы устранить полученное при закреплении биение. Полученный диаметр d₃ является диаметром заготовки для дальнейшего эксперимента.

2.5.5. Установить на станке режимы резания в пределах: ;

2.5.6. Установить глубину резания  и проточить валик на всю длину.

2.5.7. Разметить (мелом или карандашом) всю проточенную длину вала, нанеся 5 рисок на примерно равных расстояниях. Измерить линейкой расстояния до этих рисок от кулачков патрона и занести их в журнал в порядке возрастания.

2.5.8. Измерить микрометром фактический диаметр валика в каждом сечении и записать в журнал. Результаты предъявить преподавателю и получить разрешение на проведение второй части работы.

2.5.9. Отвести пиноль задней бабки и повторить п.п.2.6.5-2.6.8. при тех же режимах.

2.5.10. Определить жесткость вала в каждом сечении по формулам (9),(10).

2.5.11. Определить погрешность обработки (формула 12) и расчетный диаметр вала (формула 13) при обеих схемах закрепления вала.

2.5.12. Схематически изобразить форму обработанного валика при точении с задним центром и без него.

2.6. Содержание выводов.

2.6.1. Указать, при какой схеме закрепления имеют место меньшие погрешности и объяснить причины этого.

2.6.2. Объяснить причины отличия расчетных значений диаметров от фактических.

2.6.3. Установить связь между изменением жесткости по длине вала и погрешностями обработки.

2.7. Контрольные вопросы

2.7.1. Что называется жесткостью?

2.7.2. В каких единицах измеряется жесткость?

2.7.3. Как влияет жесткость системы СПИД на точность обтачиваемого диаметра?

2.7.4. Как зависит жесткость вала от его длины?

2.7.5. Как зависит жесткость вала от его диаметра?

2.7.6. Как зависит жесткость системы от схемы закрепления вала?