Исследование жесткости металлорежущих станков

Существует несколько методов определения жесткости металлорежущих станков или отдельных узлов. Основными являются следующие методы:

1. статический (испытания на неработающем станке);

2. производственный (испытания при обработке заготовки);

3. динамический (испытания в процессе колебаний).

Испытание жесткости станка производственным методом можно выполнить различными способами: 1) при обработке заготовки с переменной глубиной резания (заготовка с наличием эксцентриситета); 2) при обработке ступенчатого валика (рис.2).

Рис.2

При обработке заготовки с наличием эксцентриситета глубина резания за пол-оборота заготовки изменяется от t_min до t_max, что вызывает соответственно изменение силы P_y, следовательно, и упругие деформации системы СПИД с перемещением от Y_min до Y_max. Определение жесткости практически сводится к измерению биения заготовки до и после обработки.

В работе рассматривается производственный метод определения жесткости токарного станка при обработке ступенчатого валика. Для этого заготовку зажимают в патроне с поджатием задним центром или в центрах и на ней протачивают два уступа D₁ и D₂ (D_{2 –} D₁ = 1,5мм) (рис.2). Диаметры обоих уступов точно измеряют, после чего производят обтачивание ступенчатой заготовки с одной установкой резца. При обточке резец настраивается на диаметр D_0­. После обтачивания валик получится также ступенчатым, только с меньшим перепадом между уступами и . Уступ получается в результате того, что при обработке малого диаметра отжим резца будет несколько меньше, чем при обработке большого диаметра. Разность диаметров уступов на заготовке и после обработки может рассматриваться как погрешность заготовки и погрешность после обработки. Учитывая, что

При обработке ступенчатой заготовки глубина резания изменяется от h₁ до h₂ и отжатие узлов станка от у₁ до у₂.

Подставляя значения и в общую формулу жесткости (4), получим:

или

Отношение принято называть уточнением , тогда:

(5)

где – по нормативным материалам; C_p – коэффициент, учитывающий механическое свойство обрабатываемого материала; при обработке алюминия , латуни – и стали –

Определение оптимальной подачи резания

Существенное влияние на точность размеров и формы обрабатываемой детали оказывает жесткость станка. Заданная точность и производительность обработки достигаются при работе на оптимальных режимах резания.

Для расчета оптимальных значений параметров режима резания используют формулу для определения жесткости станка:

Тогда подача, обеспечивающая заданный класс точности, для обтачивания определится из выражения:

, (6)

где уточнение ; – диаметры ступенчатой заготовки; – допуск на размер валика по заданному классу точности.

Порядок проведения работы

1. Определить жестокость токарного станка 1К62 производственным методом при обработке ступенчатого валика.

Для определения жесткости станка изготовлена специальная оправка, позволяющая заменить обработку заготовки обработкой отдельных колец, насаживаемых на оправку по посадке с натягом.

Материал оправки и колец – сталь 45.

Режущий инструмент – резец проходной, материал Р9.

Геометрические параметры резца:

передний угол

задний угол

главный угол в плане

вспомогательный угол в плане

угол наклона главной режущей кромки

радиус закругленной вершины резца

вылет резца из резцедержателя

Определение жесткости станка проводится в следующей последовательности:

1. изучить конструкцию и принцип действия токарного станка 1К62;

2. установить заготовку в трехкулачковый патрон, поджать ее задним центром; установить проходной резец в резцедержателе станка;

3. проточить на заготовке два уступа диаметрами и длина проточки каждого уступа 10-15 мм;

4. измерить обе ступени заготовки микрометром ( и );

5. настроить станок на заданный режим резания: глубина резания подача скорость резания Число оборотов шпинделя станка n подсчитать по формуле

6. включить вращение шпинделя и установить резец на глубину по меньшей ступени ;

7. проточить обе ступени за один проход;

8. после протачивания обеих ступеней выключить станок и вновь промерить (точно) обе ступени и микрометром;

9. по результатам измерений определить жесткость станка по формуле (5).

   2. Определить величину оптимальной подачи , обеспечивающую заданную точность обработки (класс точности задается преподавателем) при жесткости станка , установленной опытом:

1. проточить на заготовке два уступа диаметрами и

2. измерить обе ступени заготовки микрометром;

3. рассчитать уточнение , где – допуск на размер детали по заданному классу точности (таблица «Допуски и посадки валов»);

4. рассчитать значение оптимальной подачи по формуле (6);

5. установить на станке заданное число оборотов n и подачу ;

6. включить вращение шпинделя и установить резец на глубину по меньшей ступени ;

7. проточить обе ступени за один проход;

8. после протачивания обеих ступеней выключить станок и промерить обе ступени и микрометром;

9. проверить условие .