Визначення залежності температурних деформацій шпіндельного вузла вертикально-фрезерного верстата від часу його роботи і охолодження

7.1. Мета роботи

1. Виявити вплив температурних деформацій шпиндельного вузла вертикально-фрезерного верстата на точність оброблення.

2. Набути практичних навичок при проведенні реальних експериментів.

7.2. Зміст роботи

Під час роботи будь-якого металорізального верстата деяка частина його корисної потужності витрачається на подолання сил тертя, що виникають у рухомих з'єднаннях деталей і вузлів (підшипники, зубчасті передачі, муфти і т. п.).

Унаслідок наявності тертя в місцях рухомого контакту виділяється теплота, яка підвищує температуру окремих деталей і вузлів верстата. Найбільша кількість теплоти тертя виділяється у приводі головного руху верстата, тобто в коробці швидкостей, розташованої, як правило, поблизу шпинделя верстата. З місць утворення теплота передається іншим деталям коробки швидкостей, але нагрівання окремих деталей і вузлів верстата відбувається нерівномірно.

Процес надходження теплоти відбувається одночасно з її розсіюванням в навколишній простір. Однак температура деталей верстата весь час підвищується до настання моменту теплової рівноваги, яка зазвичай настає через кілька годин роботи верстата.

Через температурні деформації деталей і вузлів змінюється їх взаємне розташування в процесі роботи верстата, що в свою чергу призводить до виникнення похибки форми і розміру оброблюваних деталей. Найбільше на точність форми і розміру оброблюваної деталі впливають температурні деформації частин верстата, що відбуваються в напрямку нормалі до оброблюваної поверхні, тому вони зазвичай і є предметом експериментальних досліджень.

Експериментальними дослідженнями температурних деформацій вертикально-фрезерних верстатів установлено, що найбільші температурні деформації в процесі роботи спостерігаються у вузлі шпиндельної головки. У міру його нагрівання відбувається подовження шпинделя, що призводить до зменшення розміру оброблюваної деталі.

Температурні деформації інших вузлів вертикально-фрезерного верстата, наприклад станини, столу і консолі, значно менші й тому, як правило, не роблять помітного впливу на точність оброблюваної деталі.

Метою цієї роботи є дослідження залежності температурних деформацій вузла шпиндельної головки вертикально-фрезерного верстата (при холостому ході) від часу його роботи.

Випробування верстата відбувається на холостому ходу з тих міркувань, що похибки виготовлення мають істотне значення тільки при чистовій обробці, тобто при малих навантаженнях верстата, коли втрати при терті незначно більші, ніж при холостому ході, а випробування верстата при холостому ході значно спрощує проведення роботи.

Слід, однак, мати на увазі, що при роботі верстата з навантаженням унаслідок зростання втрат від тертя температурні деформації вузла шпиндельної бабки будуть великими і будуть проходити більш інтенсивно.

7.3. Порядок виконання роботи

1. Установити і закріпити в шпинделі вертикально-фрезерного верстата торцеву оправку.

2. Установити і закріпити на столі верстата мікронний індикатор для вимірювання деформацій на осі шпинделя так, щоб вимірювальний наконечник індикатора торкнувся центру торцевої оправки (рис. 7.1). Забезпечити попередній натяг пружини індикатора (0,1...0,2 мм) і встановити його шкалу на нуль.

3. Налагодити верстат для роботи з заданим числом оборотів.

4. Увімкнути верстат і через певний проміжок часу зафіксувати величину температурної деформації.

5. Повторити зазначені у п. 4 прийоми для всіх заданих точок.

6. Простежити за зміненням температурної деформації при охолодженні верстата після його зупинки.

7. Побудувати криві залежності температурних деформацій вузла шпинделя від часу роботи верстата і часу охолодження.

Рис. 7.1. Установка для вимірювання температурної деформації

вертикально-фрезерного верстата

7.4. Зміст звіту

1. Найменування роботи.

2. Найменування верстата: модель, характеристики.

3. Число обертів шпинделя.

4. Виліт шпинделя.

5. Дані про вимірювальні прилади:

а) найменування приладу;

б) ціна поділки.

6. Схема вимірювання температурних деформацій шпинделя.

7. Результати дослідів занести до табл. 7.1.

8. Графік залежності температурних деформацій шпинделя верстата від часу роботи та охолодження.

Таблиця 7.1 Температурні деформації шпинделя фрезерного верстата

	Час роботи верстата, хв								Час охолодження, хв
	0	2	5	10	20	40	60	80	2	5	10	20	40
Температурні деформації, мкм

Лабораторна робота № 8