Министерство образования Республики Беларусь

УО «ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к учебно-исследовательской лабораторной работе

«Жесткость технологической системы ЗИПС и ее влияние на точность обработки»

по дисциплине «Технология машиностроения»

для студентов специальности 36 01 01 «Технология машиностроения»

Новополоцк 2003

УДК 621

Одобрены и рекомендованы к изданию методической комиссией машиностроительного факультета.

Кафедра технологии машиностроения.

Составители: В.И.Абрамов, канд. техн. наук, доцент.

Б.П.Чемисов, канд. техн. наук, профессор.

В.И.Семенов, канд. техн. наук, доцент.

Рецензенты: И.Т.Сычев, канд. техн. наук, доцент.

Е.М.Найденышев, канд. техн. наук, доцент.

 Полоцкий государственный университет 2003

I. Цель работы

Исследовать влияние жесткости технологической системы: заготовка – инструмент – приспособление – станок (ЗИПС) на точность выполняемого размера и формы поверхностей заготовок при механической обработке.

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При обработке заготовок на металлорежущем оборудовании возникают силы (закрепления заготовки, инерционные, резания и др.), стремящиеся деформировать упругие элементы технологической системы ЗИПС. Способность упругой системы оказывать сопротивление действию сил, стремящихся ее деформировать, характеризуется ее жесткостью. Перемещение звеньев упругой системы происходит в направлении действия силы, изменяющей взаимное расположение режущей кромки инструмента и обрабатываемой поверхности заготовки, что приводит к возникновению погрешностей обработки.

Упругие деформации системы ЗИПС в ряде случаев являются определяющими с точки зрения точности обработки, так как погрешности, обусловленные ими, могут достигать 20…80% от суммарной погрешности изготовления детали. Наиболее существенное влияние на точность выполняемого размера обрабатываемой заготовки оказывают перемещение звеньев системы ЗИПС в направлении по нормам к обрабатываемой поверхности под действием силы резания. Эти перемещения, в основном, обусловлены действием нормальной составляющей силы резания.

Жесткость можно определить по формуле:

(1),

где Р_y – составляющая силы резания, направленная по нормали к обрабатываемой поверхности;

Y – смещение режущей кромки инструмента относительно заготовки в том же направлении.

При расчетах иногда применяют величину, обратную жесткости – податливость:

(2).

Величина упругих перемещений в системе Y_c при обработке заготовок на токарном станке зависит от перемещений узлов станка Y_ст, режущего инструмента Y_u, обрабатываемой заготовки Y_з и приспособления Y_пр, т.е.

(3).

Так как жесткость инструмента в радиальном направлении несоизмеримо велика по сравнению с жесткостью других элементов системы, то деформацию инструмента при расчетах можно не учитывать. Если при проведении испытаний использовать заготовку, жесткость которой также значительно превышает жесткость станка (этому условию отвечают заготовки в виде цилиндрического вала с соотношением , то деформацию заготовки тоже можно исключить из рассмотрения. При применении жестких заготовок и резца деформацию системы следует относить к станку и приспособлениям.

В технологии машиностроения существует ряд методов экспериментального определения жесткости системы и отдельных ее элементов. В настоящей лабораторной работе определение жесткости системы производится по способу изменения упругих отжатий при изменении глубины резания.

Сущность способа следующая. Заготовка, представляющая собой жесткий ступенчатый валик устанавливается в трехкулачковом патроне токарного станка с поджатием задним центром (рис.1).

Станок настраивается на заданные режимы резания по меньшему диаметру заготовки. При точении с продольной подачей в месте перепада диаметра заготовки происходит изменение глубины резания, вследствие чего изменяется радиальная составляющая силы резания на величину Р_y и возрастают упругие отжатия в системе ЗИПС на величину У. Для данного случая жесткость упругой системы может быть определена следующим образом:

. (4).

Рис. 1. Схема обработки ступенчатого вала для определения

Жесткости системы ЗИПС.

Если считать, что составляющая силы резания Р_у линейно зависит от глубины резания t, то изменение этой составляющей силы резания Р_у(Н) может быть определено по формуле:

(5),

где и - радиальные составляющие сил резания при точении соответственно с глубинами резания t₂ и t₁ на большем и меньшем диаметрах обработки;

С_р – коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала и условий резания (см. табл. 1);

₂ и ₁ – коэффициенты, характеризующие отношение и и зависящие от геометрии резца, состояния режущей кромки, режимов резания (соответственно при глубинах резания t₂ и t₁) и механических свойств обрабатываемого материала;

S – продольная подача, мм/об.

При обработке конструкционной стали проходным резцом, оснащенным пластинкой твердого сплава Т15К6 (геометрия заточки -      r=1 мм), некоторые значения коэффициента  могут быть определены по таблице 2.

Для удобства расчетов величины S^0,75 приведены в таблице 3.

Таблица 1.

Значение коэффициента С_р при обработке конструкционных сталей

Предел прочности в, МПа	Твердость		Cр
	НВ	НRВ или НRС
		НRВ
350	103	55,2	144
450	133	73,5	155
550	163	83,5	165
650	190	90,6	180
750	220	96,6	193
		НRВ
850	250	22,1	205

Таблица 2.