МИНИСТРЕСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ»

Методические указания

по лабораторным работам дисциплины

«Основы технологии машиностроения»

спец. 151001 «Технология машиностроения»

всех форм обучения

Иркутск 2010

Методические указания по лабораторным работам дисциплины «Основы технологии машиностроения» для специальности 151001 «Технология машиностроения» всех форм обучения/ Сост. А.Н. Козиенко, Д.Ю. Казимиров. – 3-е изд., перераб. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010

В методических указаниях изложены требования и методика проведения лабораторных работ, рассмотрены вопросы выявления систематических и случайных погрешностей в условиях серийного производства, основы нормирования и вопросы управления точностью

Табл. 7. Ил. 40. Библиогр. 4 назв.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры «Технология машиностроения».

наименование кафедры

Зав. Кафедрой тм д.А. Журавлев

наименование кафедры

Содержание

1. Введение………………………………………………………3

2. Инструкция по технике безопасности при работе в лаборатории……………………………………………………………...3

3. Лабораторная работа 1……………………………………….5

4. Лабораторная работа 2………………………………………10

5. Лабораторная работа 3………………………………………15

6. Лабораторная работа 4………………………………………21

7. Лабораторная работа 5………………………………………25

8. Лабораторная работа 6………………………………………30

9. Лабораторная работа 7………………………………………39

10. Лабораторная работа 8………………………………………47

11. Лабораторная работа 9………………………………………54

12. Лабораторная работа 10……………………………………..59

13. Лабораторная работа 11……………………………………..61

14. Список литературы ………………………………………….72

Студент допускается к выполнению лабораторной работы после ознакомления с методикой её выполнения и собеседования с преподавателем. Задание на всех этапах лабораторной работы выполняются совместно с кем-либо из преподавателей. После окончания лабораторной работы оформляется отчёт в соответствии с СТО ИрГТУ.027-2009 по образцу, приведенному в приложении стандарта. Эскизы, чертежи выполняются в соответствии с ГОСТом 2.901. Единицы физических величин применяются в соответствии с ГОСТом 8.417.

Графики, эскизы образцов выполняют в отчете карандашом, используя чертежные инструменты, а данные измерений, цифры и выводы – только чернилами. Записи должны быть четкими и разборчивыми с обязательным заполнением всех граф отчета.

Выполнив лабораторные работы, студент защищает их перед преподавателем. Работа засчитывается только в тех случаях, когда студент знает ее назначение, оснастку для ее выполнения, порядок выполнения, понимает физический и практический смысл полученных экспериментальных зависимостей, умеет анализировать опытные данные и делать выводы по работе. К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, ознакомившиеся с инструкцией по технике безопасности, прошедшие вводный инструктаж и инструктаж на рабочем месте.

Инструкция по технике безопасности при работе в лаборатории.

Перед работой необходимо:

привести в порядок свою одежду: застегнуть пуговицы одежды; тщательно застегнуть, завязать, засучить рукава; длинные волосы убрать под головной убор;

проверить исправность получаемого от учебного мастера инструмента и приспособлений; резцы, фрезы, сверла должны быть заточены, гаечные ключи должны соответствовать болтам и гайкам.

привести в порядок рабочее место у станка: убрать со станка все лишнее; необходимый инструмент положить на рабочем месте в определенной последовательности.

Во время работы соблюдать следующие правила:

1. Закрепить заготовку на станке.

2. Крепежные гайки и болты не должны иметь сорванную резьбу.

3. Крепить её в машинных тисках.

4. Закрепить надёжно режущий инструмент. Не устанавливать резцы с большим вылетом.

5. Не разрешается вставлять прокладки под полости рабочего ключа или трубы.

6. Не пускать станок и не работать на нем без инструктора-мастера.

7. Не отходить от работающего станка, а при необходимости прежде выключить станок.

8. Не тормозить части станка для их остановки.

9. Подводить осторожно режущий инструмент к детали или наоборот.

10. Не допускается работать напильником и отверткой без рукоятки.

11. Остановить станок, если во время работы вырвало деталь или режущий инструмент.

12. Следить за работой электромотора, в случае его гудения остановить станок. Не касаться руками токопроводящих частей рубильника, мотора и другого электрического оборудования.

13. Не приближать лицо и руки к режущему инструменту.

14. При работе на заточном станке стоять сбоку от крутящегося круга.

15. Надеть при работе на станке защитные очки.

При обработке не разрешается:

1. Передавать или принимать какие – либо предметы через станок.

2. Убирать стружку на станке или под станком.

3. Обтирать и смазывать станок.

4. Снимать и ставить ограждение.

5. Крепить заготовку, удерживать отрезаемую деталь, поправлять и крепить режущий инструмент, производить замеры детали.

После окончания работы выключить станок или установить, поставить рычаги управления в нейтральное положение, убрать рабочее место.

Лабораторная работа 1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА.

Цель работы – принятие практических навыков по определению динамической и статической жесткостей узлов токарного станка.

Оборудование, оснастка, инструмент, заготовка: станок токарно-винторезный; приспособление для замера жесткости технологической системы; индикаторное приспособление; режущий инструмент – резец проходной; измерительный инструмент – микрометр с ц. д. 0.01 мм; заготовка – прокат стальной.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Статическая жесткость узла станка определяется по известной методике. Нагружая узел и определяя величину его смещения, можно рассчитать статическую жесткость узла по формуле.

где - радиальная составляющая силы резания; - величина деформации узла.

Динамическая жесткость станка определяется в процессе резания. Неточность заготовки всегда отражается на детали в виде аналогичной погрешности, то есть погрешность заготовок копируется в той ил иной степени на детали. Отношение одноименных погрешностей заготовки и детали называется уточнением.

где - погрешность заготовки; - одноименная погрешность детали.

Уточнение показывает, во сколько раз уменьшилась неточность заготовок в результате обработки. Величина уточнений зависит от режимов обработки и жесткости технологической системы: станок – приспособление – инструмент – деталь. Жесткость токарных резцов при обточке валика обычно велика, заготовка выбирается достаточно жесткой, поэтому деформацией инструмента и детали можно пренебречь. Тогда на величину уточнения будет влиять жесткость станка. Жесткость станка и уточнение при обработке в один прием могут быть связаны следующей зависимостью:

(1)

где - жесткость станка; - коэффициент, представляющий отношение радиальной составляющей силы резания к главной ; - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и геометрии режущего инструмента; - подача, мм/об; - коэффициент, характеризующий влияние подачи на силу резания; - коэффициент, характеризующий влияние глубины резания на силу резания.

Таким образом, произведя обточку заготовок и определив расчётом или найдя по таблицам необходимые параметры, с помощью уравнения (1) определяют динамическую жесткость станка.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Группе студентов выдается заготовка в виде ступенчатого валика (рис. 1). Заготовка выбирается достаточно жесткой, чтобы ее деформацией можно было пренебречь. Такому условию удовлетворяют заготовки – валы с отношением диаметра к длине не менее : . Пользуясь микрометром, необходимо замерить

, , , , (см. рис. 1). Заготовка устанавливается в центрах токарного станка. На станке задается режим, соответствующий получистовой обработке, после чего все три ступени заготовки и протачиваются за один проход, при этом с каждой из ступеней снимается припуск на сторону соответственно и мм.

После проточки заготовки ступени в уменьшенном виде сохраняются на обработанной поверхности и деталь имеет форму, показанную на рис. 2. Принимая разность диаметров ступеней до обточки за погрешность заготовки , а разность диаметров (или ступеней) после обточки за погрешность детали можно определить уточнение, которое имеет место в каждом из трех положений режущего инструмента: у задней бабки – 1, в середине вала – 2, у задней бабки – 3 (см. рис. 2).

Погрешность заготовки, как уже указывалось, определяется при измерений диаметров , , , , с помощью микрометра, с точностью до 0.01 мм. и последующем определении разности . Погрешность детали определяется непосредственно на станке. Для этого на суппорт устанавливается стойка с индикатором. Разность показаний индикатора ( индикатора) при перемещении суппорта вдоль каждой из трех ступеней детали и будет являться половиной, погрешности детали . Измерения проводятся в трех осевых сечениях детали, примерно через каждые , а для расчета берут среднее арифметическое 3 – х. измерений. Следовательно:

.

Таким образом формула (1) приобретает вид (соответственно для трех положений суппорта).

; ;

(2)

Коэффициент и в формулах (2) могут быть приняты: Коэффициент определяется по нормативным данным.

2. Определение статической жесткости узла передней бабки (включая сопряжение центр – заготовка, рис. 3) производится следующим образом. В суппорт станка закрепляется нажимная планка 1 со сферическим рабочим концом, а к заготовке прижимается призматический подпятник 2. Нагрузка прикладывается у торца заготовки в сечении 1 – 1. Нажим производится перемещением суппорта в поперечном направлении через кольцевой пружинный динамометр 5. Замер упругих перемещений заготовки в том же сечении после предварительного выбора зазоров производится индикатором 3, установленным на станине станка. Перемещения замеряются с точностью до 0.01 мм. Величина жесткости рассчитывается по формуле (1).

Аналогично определяется жесткость узла задней бабки. При этом сама бабка и пиноль должны быть зафиксированы зажимами.

Рисунок 1 - Схема обработки и размеры заготовки.

Рисунок 2 - Чертеж детали после обработки с полученными размерами.

Рисунок 3 - Схема измерений жесткости передней (а) и задней (б) бабок.

1 – нажимная планка; 2 – подпятник; 3 – стоика с индикатором;

4 – заготовка; 5 – динамометр.

Рисунок 4 - Схема измерения жёсткости суппорта.

1 – подпятник; 2 – нажимная планка; 3 – динамометр; 4 – винт; 5 – стойка с индикатором.

Определение жесткости суппорта производится по схеме, показанной на рис. 4. В этом случае в центрах устанавливается погрузочная планка 2. Нагружение суппорта производится вращением винта 4 через динамометр 3, который упирается в подпятник 1, закрепленный в резце держателе суппорта. Замер упругих перемещений суппорта после выбора зазоров осуществляется индикатором 5, укреплённым на станине. При этом измерительная ножка индикатора упирается в торец подпятника.

После проведения опытов следует сравнить полученные величины динамической и статической жесткости узлов станка, дать анализ этих результатов.

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Составить отчет по стандарту.

1. Применяемое оборудование, инструмент, заготовки.

2. Производственный метод определения жесткости станка:

схема обработки, размеры заготовки: чертеж детали после обработки с полученными размерами: расчетные и экспериментальные данные по определению жесткости станка:

Расположение суппорта	мм.	мм.		н/мм2
У задней бабки Посередине детали У передней бабки

3. Статический метод определения жесткости:

схема определения жесткости передней и задней бабок: схема измерения жесткости суппорта: значение жесткости задней бабки суппорта передней бабки , полученные статическим методом: сравнение полученных величин динамической и статической жёсткости узлов станка.

4. Выводы.

Лабораторная работа № 2.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ОБРАБОТКИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ДЕФОРМАЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОТ УСИЛИЯ РЕЗАНИЯ

Цель работы – определение влияния переменной жесткости технологической системы и изменения силы резания на точность обработки.

Оборудование, оснастка, инструмент, заготовка: станок токарно-винторезный; приспособление для замера жесткости технологической системы; режущий инструмент – резец проходной; измерительный инструмент – микрометр с ц. д. 0.01 мм; заготовка - прокат стальной.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

При обработке заготовка и инструмент упруго отжимаются суммарно на величину , представляющую собой погрешность обработки. Величина , равная расстоянию между заданной и фактически получаемой границами обработки, определяется по формуле.

(1)

где - радиальная составляющая силы резания, - жесткость системы станок – приспособление – заготовка, - жесткость системы станок – инструмент, Н/мм.

Согласно формуле (1) изменение называется колебаниями сил резания в связи с изменением твердости заготовки, глубины резания, жесткости технологической системы СПИД. В связи с этим лабораторная работа предусматривает 2 варианта: 1 – влияние переменной жесткости технологической системы на точность обработки ; 2 – влияние изменения сил резания на точность обработки .

Сила резания определяется по формуле.

(2)

где - коэффициент, учитывающий влияние условий обработки на ; - заданная глубина резания, мм.; - продольная подача, мм/об.; - скорость резания, м/мин.

Для режущего инструмента из твердого сплава , , , .

Жесткость технологической системы определяется жесткостью её отдельных составляющих, величины которых находятся экспериментально и берутся из результатов, полученных в работе 1.