2.1.2. Методика выполнения работы
Производственный метод испытания
жесткости металлорежущих станков
основан на принципе обработки заготовок
с неравномерным припуском (переменной
глубиной резания). Неравномерный припуск
при обработке может быть получен за
счет эксцентриситета заготовки, ее
конусности или ступенчатости. Для
испытания жесткости токарных станков
удобно использовать эксцентричную
заготовку. При обработке эксцентричной
заготовки глубина резания за пол-оборота
заготовки закономерно изменяется от
до
,
что вызывает соответственное изменение
силы резания, а значит и упругих
перемещений технологической системы.
Величина упругих перемещений системы
при обработке детали на токарном станке
зависит от перемещений узлов
станка, режущего инструмента
и обрабатываемой детали
,
т.е.
,
(23)
откуда жесткость системы
.
(24)
Так как жесткость инструмента в радиальном направлении несоизмеримо велика по сравнению с жесткостью станка и обрабатываемой детали, то ее деформацию можно не учитывать при расчетах. Если для проведения испытания использовать заготовку, жесткость которой также значительно превышает жесткость станка, то деформацию заготовки тоже можно исключить из расчета. Тогда
или
.
(25)
Формула для
определения жесткости станка при
использовании производственного метода
выводится на основании известных
зависимостей теории резания:
.
Нормальная составляющая силы резания
может быть выражена через тангенциальную
составляющую силы резания
,
тогда
,
(26)
где
- коэффициент, характеризующий отношение
и зависящий от геометрии резца, состояния
режущей кромки и механических свойств
обрабатываемого материала.
Определяя по формуле Челюсткина, получаем
,
(27)
где
- коэффициент, зависящий от механических
свойств обрабатываемого материала и
угла резания. Тогда
и
.
(28)
При обработке эксцентричной заготовки
глубина резания изменяется от
до
и соответственно изменению глубины
резания изменяются отжатия узлов станка
от
до
.
Тогда
.
(29)
Обозначая
- биение детали после обработки
(погрешность формы детали);
- биение заготовки до обработки
(погрешность заготовки), получаем
,
(30)
или
.
(31)
Отношение
принято называть уточнением
,
тогда
.
(32)
Таким образом, определение жесткости
токарного станка производственным
методом путем обработки эксцентричной
заготовки практически сводится к
измерению биения заготовки до и после
обработки. Коэффициенты
и
,
входящие в формулу, определяются по
нормативным материалам или на основании
экспериментальных данных. Подачу s
и скорость резания v
при опытах следует принимать такими,
чтобы после проточки заготовки получить
сравнительно чистую поверхность,
обеспечивающую более точное измерение
биения. В целях уменьшения влияния
центробежных сил рекомендуется работать
при скорости резания до 100 м/мин. Биение
заготовки до обработки
для токарных станков с наибольшим
диаметром обрабатываемого изделия
160...320 мм рекомендуется принимать не
менее 4...6 мм. В этом случае биение детали
после обработки
достаточно велико и может быть измерено
индикатором с ценой деления 0,01 мм.
Обрабатываемые эксцентричные кольца
рекомендуется выполнять шириной 10...15
мм и располагать на оправке, жесткость
которой составляет 350...400 МН/м. При этом,
первое кольцо служит для определения
суммарной жесткости передней бабки и
суппорта, второе кольцо - суммарной
жесткости станка в середине обрабатываемой
детали, а третье кольцо - суммарной
жесткости суппорта и задней бабки.
Основываясь на том, что при обработке
эксцентричной заготовки за один оборот
оправки глубина резания изменяется
постепенно, а пропорционально изменению
глубины резания изменяются и составляющие
силы резания, можно, измеряя биение
заготовки и обработанной детали в
нескольких точках по окружности,
построить обе ветви (нагрузочную и
разгрузочную) графика «нагрузка-перемещение».
При этом перемещения узлов станка будут
составлять
,
глубина резания
,
(33)
а составляющую силы резания можно находить по формуле
.
(34)