3. Методика выполнения работы

а) Технологическое оснащение, исходные материалы и данные.

Оборудование: токарно-винторезный станок.

Приспособления: трехкулачковый самоцентрирующий патрон, задний центр.

Вспомогательный инструмент: токарный проходной правый прямой резец с =45 из Т15К6.

Измерительные инструменты: штангенциркуль, милливольтметр, изолирующие прокладку провода.

Наиболее распространенным методом измерения температуры в зоне резания является метод естественной термопары, образованной обрабатываемым и инструментальным материалами.

Схема такой термопары представлена на рис. 12.

Рис. 12. Измерение температуры резца методом естественной

термопары

Горячим спаем такой термопары является зона резания, а холодным спаем – свободная часть обрабатываемой заготовки и инструментального материала резца. После соединения холодных концов естественной термопары с милливольтметром фиксируется термо-ЭДС, которая пропорциональна разности температур холодного и горячего концов термопары. Для того, чтобы электрическая цепь «заготовка – резец» замыкалась на милливольтметр, а не на «землю» заготовка должна быть изолирована в патроне, а задний центр 1 в пиноли задней бабки токарного станка прокладками. Резец также изолирован от суппорта станка. В результате тарировки термопары сталь 45-Т15К6, выполненной в расплаве свинца с помощью эталонной медь-константановой термопары, можно получить аналитическую зависимость, с помощью которой можно вычислить температуру в градусах Цельсия по показаниям «U» милливольтметра.

 = 53U + 22 (12)

Заготовка: пруток из стали 45.

Задание: на основе экспериментальных исследований определить численные значения коэффициента С_ и показателей степени , ,  в зависимости

 = С_  V^  S^  t^ (13)

Литература: по устройству применяемых средств технологического оснащения смотри рекомендуемую литературу [3, 9, 11, 13].

б) Порядок проведения работы.

1. Провести серию экспериментов.

Работа выполняется методом традиционного планирования экспериментов. Причем каждый из параметров режима резания (V, S, t) варьируется на трех уровнях, так как заранее известно, монотонное влияние каждой из этих переменных на независимую переменную – температуру в зоне резания. Таким образом, реализуется матрица 333=27 опытов. Значения независимых переменных приводятся в табл. 5.

Таблица 5

Результаты экспериментальных данных и расчета температуры резания

№ оп.	V, м/мин	np, об/мин	nn, об/мин	Vn, м/мин	S, мм/об	t, мм	U, мВ	С	С, 
1	5				0,07	0,5
2 3	25 60				0,07 0,07	0,5 0,5

Окончание табл. 5

№ оп.	V, м/мин	np, об/мин	nn, об/мин	Vn, м/мин	S, мм/об		t, мм	U, мВ	С	С, 
4 5 6	5 25 60				0,2 0,2 0,2		0,5 0,5 0,5
7 8 9	5 25 60				0,4 0,4 0,4		0,5 0,5 0,5
10 11 12	5 25 60				0,07 0,07 0,07	1 1 1
13 14 15	5 25 60				0,20 0,20 0,20	1 1 1
16 17 18	5 25 60				0,4 0,4 0,4	1 1 1
19 20 21	5 25 60				0,07 0,07 0,07	2 2 2
22 23 24	5 25 60				0,20 0,20 0,20	2 2 2
25 26 27	5 25 60				0,40 0,40 0,40	2 2 2

2. Привести примеры расчета n_р [11, (31)], V_n [11, (32)] и  (12).

3. Найти значения логарифмов параметров режима резания: lgS₁, lgS₂, lgS₃, lgt₁, lgt₂, lgt₃, lgV_n1, lgV_n2, lgV_n3.

4. Разбить студентов полугруппы на три бригады. По результатам наблюдений первой бригады студентов получить зависимость температуры от скорости резания (V_n),

 = C_V  V^, (14)

где С_V = C_  S^  t^ = const.

Зависимость в логарифмических координатах имеет вид:

lg = lgC_V +   lg V (15)

Нужно построить три графика.

Первый график (рис. 13,а) строится при t₁=0,5 мм и включает три прямые при S₁=0,07 мм/об, S₂=0,2 мм/об и S₃=0,4 мм/об. Второй график (рисунок 13,б) строится при t₂=1 мм и включает три прямые при S₁=0,07 мм/об, S₂=0,2 мм/об и S₃=0,4 мм/об. Третий график (рис. 13,в) строится при t₃=2 мм и включает три прямые при S₁=0,07 мм/об, S₂=0,2 мм/об и S₃=0,4 мм/об.

а) б) в)

Рис. 13. Зависимость температуры от скорости резания

Каждая прямая получена методом графической аппроксимации, т.е. проведена так, чтобы заштрихованные площади над прямой F₁ и под прямой F₂ и F₃ (рис. 14) были одинаковы.

Рис. 14. Графическая аппроксимация экспериментальных данных:

1, 2, 3 – экспериментальные точки, соединенной ломаной линией;

4 – аппроксимирующая прямая

Линия пересечения аппроксимирующей прямой с осью ординат дает значение коэффициента lgC_V.

Снятые с графика в выбранном масштабе значения a и b позволяет определить показатель степени , равный тангенсу угла наклона прямой.

 (16)

В формулу (16) подставляются средние арифметические значения _ср и , полученные из 9 прямых (рис. 13 и табл. 6).

Таблица 6