6. Рекомендуемая литература.

1. Основы технологии машиностроения. Под ред. В.С. Корсакова. Изд. 3-е перераб. и доп. Учебник для вузов. М.: Машиностроение 1977.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой, Мещерякова – 4-е изд. Перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1986, 656с.

Лабораторная работа №8 Определение жёсткости технологической системы и изучение её влияния на погрешности формы деталей при обработке на токарном станке

1. Теоретические положения

Станок, приспособление, обрабатываемая заготовка и режущий инструмент представляют собой замкнутую упругую систему деформации, которой в процессе обработки вызывают появление системати­ческих и случайных погрешностей детали. Величина деформаций (пе­ремещений) зависит как от силы резания, так и от жесткости эле­ментов.

Жесткостью j технологической системы называется способность этой системы оказывать сопротивление действию деформирующих ее сил. Жесткость определяется отношением действующей силы к деформа­ции, вызываемой этой силой. На упругие перемещения наибольшее влияние оказывает составляющая силы резания, направленная по нормали к обрабатываемой поверхности.

Жесткость какого-либо элемента системы, (например, шпиндельного узла станка) определяется как отношение радиальной составляющей силы резания к смещению «у» данного элемента по норманн к обрабатываемой поверхности:

(1)

Упругие свойства системы или элемента характеризуются так же податливостью , которая является величиной обратной жест­кости:

(2)

Рис. 1. Упругие отжатия технологической системы

При нахождении резца у правого вала вся составляющая силы резания передается на заднюю бабку и резец, вызывая упругие перемещения и (рис. 1). Подача резца при обработке к левому торцу уменьшает отжатие задней бабки, но вызывает появление отжатий передней бабки и заготовки . В связи с тем, что упругие отжатия элементов станка (кроме отжатия суппорта и инструмента) изменяются по длине обработки заготовки её диаметр, а следовательно, и форма оказывается различными по длине, что обуславливает появление систематических погрешностей.

Действительный радиус обработки детали будет больше настроечной величины (см. рис. 2)

(3)

Погрешность обработки за счёт упругих отжатий

(4)

Так как , то

(5)

где - эмпирические коэффициенты;

- подача (мм/об)

- глубина резания (мм)

- твёрдость

- жёсткость элементов станка.

В процессе обработки сила резания изменяется из-за непостоянства размеров (допуска) заготовок в партии, неодинаковости механических свойств материала заготовок и прогрессирующего затупления инструмента. Кроме этого, при установившемся режиме обработки сила резания скачкообразно изменяется от некоторого максимального до минимального значения, обусловленного характером стружкообразования. Амплитуда колебаний силы резания может достигнуть 0,1 ее номинальной величин. Точка приложения силы резания в процессе обработки изменяется, что вызывает изменение жесткости деталей. Нестабильность силы резания, за счет колебания величин , и (см. форм. 5) приводит к неравномерности упругих отжатий элементов в системы и вызывает появление случайных погрешностей формы поверх­ностей деталей и изменение размеров заготовок в партии. Следова­тельно, точность обработанных поверхностей деталей будет зависеть от жесткости технологической системы.

Пульсирующий характер силы резания и неоднородная жесткость элементов технологической системы в различных сечениях и направле­ниях предопределяют шероховатость обработанной поверхности, ухудшают работу режущего инструментов. В случае совпадения собственной частоты колебаний технологической системы с частотой колебания при обработке резанием, возникает явление резонанса, при котором амплитуда колебаний резко возрастает. Для смещения зоны резонанса в диапазон более высоких скоростей резания и уменьшения амплитуды колебаний необходимо повышать жесткость технологической системы. Увеличение жесткости повышает наряду с точностью и производительность обработки.