8 Контрольні питання

1. Які основні фактори впливають на точність обробки на верстатах?

2. Як впливає геометрична похибка верстата на точність обробки деталей?

3. Якими показниками характеризується геометрична точність верстата?

4. Як класифікуються верстати за ступенем точності?

9 Рекомендована література

1. Детали и механизмы металлорежущих станков/ Д.Н.Решетов, В.В.Каминская, А.С. Лапидус и др. ; Под ред. Д.Н. Решетова.-М.: Машиностроение, 1972, т.1 - 664 с.

2. ГОСТ 8-82. Станки металлорежущие. Общие требования к испытаниям на точность.

3. ГОСТ 18100-80. Автоматы токарно-револьверные одношпиндельные прутковые. Нормы точности и жесткости. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 15 с.

4. ГОСТ 22267-76. Станки металлорежущие. Схемы и способы измерений геометрических параметров. - М.: Изд-во стандартов, 1977.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

ПЕРЕВІРКА ГЕОМЕТРИЧНОЇ ТОЧНОСТІ ТОКАРНОГО ВЕРСТАТА

1 Мета роботи

Ознайомлення з засобами та методикою випробування металорізального верстата на геометричну точність і з існуючими нормами точності.

2 Зміст роботи

1. Виконати випробування токарно-гвинторізного верстата на геометричну точність згідно ГОСТ 18097-93.

2. Дати висновок про можливість подальшого використання верстата.

3 Обладнання та інструмент

1. Токарно-гвинторізний верстат.

2. Індикатор годинного типу.

3. Індикаторні стійки.

4. Контрольні оправка.

4 Геометрична точність верстатів

Основний вид випробувань верстатів - приймальні випробування. Відповідно до технічних умов вони містять у собі випробування верстатів на холостому ходу і під навантаженням, перевірку точності, випробування на жорсткість і вібростійкість під час різання, перевірку на шум.

Точність обробки на верстаті характеризується відхиленням розмірів, формою і відносним положенням елементів одержаної поверхні від відповідних параметрів заданої геометричної поверхні.

Точність верстатів регламентована відповідними ГОСТами "Норми точності", побудованими на припущенні, що геометричні похибки даного верстата є систематичними похибками, які цілком переносяться на оброблювану деталь. У зв'язку з цим перевіряють точність виготовлення окремих елементів верстата: геометричну форму посадкових поверхонь (непрямолінійність, неплощинність, овальність, конусність), точність обертання шпинделів, прямолінійність переміщення супортів, точність ходових гвинтів тощо.

Контролю підлягають вірність взаємного положення і руху вузлів і елементів верстата. До них відносяться: взаємне розташування поверхонь, паралельність чи перпендикулярність напрямних і поверхонь столів щодо шпинделів і т. і. Усі верстати, що випускаються підлягають геометричному контролю. Для кожного типу верстата розроблена визначена кількість інструментальних перевірок геометричної точності, що виконуються у статичному стані. Припустимі відхилення залежать від класу точності верстата. Як перевірочні інструменти застосовують перевірочні і лекальні лінійки, контрольні оправки, рівні, щупи, індикатори і мініметри, оптичні прилади і спеціальні пристосування.

5 Перевірка геометричної точності токарного верстата

5.1 Прямолінійність подовжнього переміщення супорта в горизонтальній площині

У центрах передньої і задньої бабок установлюють оправку з циліндричною вимірювальною поверхнею (рис.5.1). Різцетримач повинен бути розташований можливо ближче до осі центрів верстата. На супорті (у різцетримачі) закріплюють індикатор так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався бічної твірної оправки і був спрямований до її осі перпендикулярно твірній. Показання індикатора на кінцях оправка повинні бути однаковими. Супорт переміщають у подовжньому напрямку на всю довжину ходу. Відхилення визначають як найбільшу алгебраїчну різницю показання індикатора.

Рисунок 5.1 - Прямолінійність подовжнього переміщення супорта в горизонтальній площині

Припустиме відхилення: 15 мкм на довжині переміщення до 500 мм. Форма траєкторії має бути опуклою убік осі центрів.

5.2 Прямолінійність подовжнього переміщення супорта у вертикальній площині

У центрах передньої і задньої бабок установлюють оправку з циліндричною вимірювальною поверхнею (рис.5.2). Різцетримач повинен бути розташований якомога ближче до осі центрів верстата.

Рисунок 5.2 - Прямолінійність подовжнього переміщення супорта в вертикальній площині

На супорті (у різцетримачі) закріплюють індикатор так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався верхньої твірної оправка і був спрямований до її осі перпендикулярно твірній.

Супорт переміщають у подовжньому напрямку на всю довжину ходу. Відхилення визначають як найбільшу алгебраїчну різницю показань індикатора, (якщо показання індикатора на кінцях оправки неоднакові, то з результатів відхилень варто відняти похибку, зумовлену установкою оправки).

Припустиме відхилення: 15 мкм на довжині переміщення 500 мм. Увігнутість не допускається.

5.3 Одновисотність осі обертання шпинделя передньої бабки й осі отвору пінолі задньої бабки.

Вимірювання проводяться за двома методами (рис. 5.3а та 5.3б).

Задню бабку з повністю всунутою піноллю встановлює на напрямних в такому положенні, щоб супорт міг переміщуватися на відстань, приблизно рівну D, або щоб відстань від торця шпинделя до торця пінолі була рівна або більша за D (D – найбільший діаметр заготовки).

Задню бабку і піноль закріплюють.

В отвір шпинделя передньої бабки і в отвір пінолі задньої бабки уставляють оправки з циліндричною вимірювальною поверхнею однакового діаметра.

На супорті у різцетримачі закріплюють індикатор так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався вимірювальної поверхні однієї з оправок на відстані, рівній двом діаметрам оправки від торця шпинделя, і був спрямований до її осі перпендикулярно твірній.

П отім супорт переміщають убік іншої оправки і, не змінюючи положення індикатора, виконують перевірку одновисотності з першою оправкою. Вимірювання доцільно проводити поблизу торців шпинделя і пінолі.

а б

Рисунок 5.3 - Одновисотність осі обертання шпинделя передньої бабки й осі отвору пінолі задньої бабки

Для визначення найбільшого показання індикатора верхню частину супорта (поперечні полозки) переміщають у поперечному напрямку вперед та назад.

Результат виміру біля шпинделя передньої бабки встановлюють як середнє арифметичне двох вимірів: після першого виміру шпиндель повертають на 180°.

Відхилення визначають як найбільшу алгебраїчну різницю показань індикатора при вимірах біля шпинделя і пінолі.

Припустиме відхилення: 40 мкм при найбільшому діаметрі оброблюваного виробу D= 400 мм. Вісь пінолі може бути лише вище осі шпинделя.

5.4 Радіальне биття зовнішньої поверхні, що центрує, шпинделя передньої бабки.

На нерухомій частині верстата закріплюють індикатор так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався поверхні, що перевіряється, і був спрямований до її осі перпендикулярно твірній (рис.5.4).

Шпиндель обертають (у робочому напрямку).

Шпиндель під час вимірів повинен зробити не менш двох обертів. Відхилення визначають як найбільшу алгебраїчну різницю показань індикатора.

Припустиме відхилення; 10 мкм при найбільшому діаметрі оброблюваного виробу від D≤ 800 мм.

5.5 Торцеве биття фланця шпинделя передньої бабки.

Н а нерухомій частині верстата закріплюють індикатор так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався фланця шпинделя на можливо більшій відстані від центру і був перпендикулярний йому (рис. 5.5).

Ш

Рисунок 5.5 – Торцеве биття фланця шпинделя

Рисунок 5.4 - Радіальне биття зовнішньої поверхні, що центрує, шпинделя

пиндель обертають (у робочому напрямку). Виміри проводять у двох взаємно перпендикулярних площинах у діаметрально протилежних точках по черзі.

Під час кожного виміру шпиндель повинен зробити не менше двох обертів.

Відхилення визначають як найбільшу алгебраїчну різницю показань індикатора в кожнім його положенні.

Припустиме відхилення: 20 мкм при найбільшому діаметрі оброблюваного виробу D≤ 800 мм.

5.6 Радіальне биття осі внутрішньої поверхні, що центрує, шпинделя передньої бабки:

а) біля торця шпинделя;

б) на довжині l= 200 мм.

В отвір шпинделя установлюють контрольну оправку з циліндричною вимірювальною поверхнею (рис.5. 6).

На нерухомій частині верстата закріплюють індикатор так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався вимірювальної поверхні оправки і був спрямований до її осі перпендикулярно твірній.

Ш пиндель обертають (у робочому напрямку).

Рисунок 5.6 - Радіальне биття осі внутрішньої поверхні шпинделя, що центрує.

Під час кожного виміру шпиндель повинен зробити не менше двох обертів.

Відхилення визначають як найбільшу алгебраїчну різницю показань індикатора в кожнім з його положень.

В разі потреби виключити з результатів вимірів биття оправки її виймають після першого виміру, повертають навколо своєї осі на 180˚, встановлюють знову з тим же зусиллям і виміри повторюють.

Припустиме відхилення при найбільшому діаметрі оброблюваного виробу D≤ 400 мм: біля торця - 10 мкм, на відстані l – 15 мкм.

5.7 Прямолінійність і паралельність траєкторії подовжнього переміщення супорта відносно осі обертання шпинделя передньої бабки:

а) у горизонтальній площині;

б) у вертикальній площині.

В отвір шпинделя уставляють контрольну оправку з циліндричною вимірювальною поверхнею (рис. 5.7).

Р исунок 5.7 - Прямолінійність і паралельність траєкторії подовжнього переміщення супорта

На супорті у різцетримачі закріплюють індикатор так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався вимірювальної поверхні оправки і був спрямований до її осі перпендикулярно твірній.

Супорт переміщають у подовжньому напрямку на довжину l=200 мм.

Виміри виконують за двома діаметрально протилежними твірними оправки (при повороті шпинделя на 180°).

Відхилення визначають як середнє арифметичне результатів не менш чим двох вимірів у кожній площині, кожне з який визначають як найбільшу алгебраїчну різницю показань індикатора при переміщенні супорта.

Припустиме відхилення при найбільшому діаметрі оброблюваного виробу D≤ 400 мм: напрямок а - 10 мкм; напрямок б - 15 мкм.

В площині розміщення різальної крайки інструмента вільний кінець оправки може відхилятися лише у бік різця.

5.8 Паралельність подовжнього переміщення верхніх полозків супорта осі обертання шпинделя передньої бабки у вертикальній площині.

В отвір шпинделя уставляють контрольну оправку з циліндричною вимірювальною поверхнею (рис. 5.8). На верхніх полозках супорта (у різцетримачі) закріплюють індикатор так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався вимірювальної поверхні оправки і був спрямований до її осі перпендикулярно твірної. Верхні полозки супорта переміщають уздовж осі шпинделя.

Р исунок 5.8 - Паралельність подовжнього переміщення верхніх полозків супорта осі обертання шпинделя

Виміри виконують не менш чим у трьох поперечних перерізах оправки - крайніх і середньому.

Для визначення найбільшого показання індикатора в кожнім з положень супорта верхню його частину (поперечні полозки) переміщають у поперечному напрямку вперед та назад.

Виміри виконують за двома діаметрально протилежними твірними оправки (з поворотом шпинделя на 180°).

Відхилення визначають як середнє арифметичне результатів двох зазначених вимірів, кожний з який визначається як найбільша алгебраїчна різниця показань індикатора в зазначених положеннях полозків супорта.

Припустиме відхилення 25 мкм на найбільшій довжині переміщення верхніх полозків від 100 до 150 мм.

5.9 Паралельність осі зовнішньої поверхні пінолі напрямку переміщення супорта в площинах:

а) горизонтальній;

б) вертикальній.

Задню бабку з всунутою піноллю установлюють так (рис.5.9), щоб відстань від торця шпинделя передньої бабки до торця пінолі була не меншою за 400 мм (за максимальний діаметр заготовки). Потім піноль висувають так, щоб можна було виконати виміри на заданій відстані. Задню бабку і піноль закріплюють.

Р исунок 5.9 - Паралельність осі зовнішньої поверхні пінолі напрямку переміщення супорта

Припустиме відхилення: в напрямку а – 15 мкм; в напрямку б – 20 мкм.

В площині розміщення різальної крайки інструмента вільний кінець оправки може відхилятися тільки в бік різця.

Перевірка 10. Паралельність напрямку переміщення пінолі задньої бабки напрямку переміщення супорта:

а) у вертикальній площині;

б) у горизонтальній площині.

Задню бабку з мінімальним вильотом пінолі, достатнім для проведення вимірювань, встановлюють так, щоб відстань від торця шпинделя до торця пінолі, була не меншою за максимальний діаметр заготовки. На супорті, установленому поруч, закріплюють індикатор так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався поверхні пінолі і був спрямований до її осі перпендикулярно т вірній Під час вимірювань піноль і задня бабка мають бути закріплені.

Рисунок 5.10 - Паралельність напрямку переміщення пінолі задньої бабки напрямку переміщення супорта

Піноль звільняють, висувають на довжину l= 50 мм, і знову затискають.

Супорт переміщають у подовжньому напрямку убік передньої бабки так, щоб вимірювальний наконечник індикатора знову торкнувся твірної пінолі в тій же точці, що і при першому вимірюванні.

Відхилення в кожній із площин визначають як найбільшу величину алгебраїчної різниці показань індикатора в двох зазначених положеннях пінолі і супорта.

Припустиме відхилення при найбільшому діаметрі оброблюваного виробу D≤ 400 мм: в напрямі б - 10 мкм; в напрямі а - 8 мкм.

Під час висування кінець пінолі може відхилятися догори й убік різця переднього супорта.

5.11 Паралельність осі конічного отвору пінолі задньої бабки напрямку поздовжнього переміщення супорта в площинах:

а) горизонтальній;

б) вертикальній. (ГОСТ22267 р.6, мет.3а)

Задню бабку з всунутою піноллю установлюють так, щоб відстань від торця шпинделя до торця пінолі була не меншою за D Задню бабку і піноль закріплюють.

Контрольну оправку установлюють в отвір пінолі. Індикатор установлюють на супорті так, щоб його вимірювальний наконечник дотикався твірної оправки і був їй перпендикулярний в площині в иміру. Супорт переміщують на задану довжину l.

Рисунок 5.11 - Паралельність осі конічного отвору пінолі задньої бабки напрямку поздовжнього переміщення супорта

Для усунення з результатів вимірів неточності установлення контрольної оправки допускається проводити виміри двічі. Для повторного виміру оправку виймають та повертають на 180˚ навколо осі.

Відхилення від паралельності напряму переміщення супорта відносно осі пінолі дорівнює середньому арифметичному різниці показань індикатора, одержаних під час замірів до та після повороту оправки. Для кожного положення оправки (до та після повороту) визначають алгебраїчну різницю показань індикатора на початку та в кінці переміщення робочого органу.

6 Оформлення звіту

Звіт за лабораторною роботою повинен включати:

1. Результати вимірів, представлені в таблиці звітного бланку.

2. Висновок про можливість подальшого використання верстата відповідно до ГОСТ 18097-93.

7 Рекомендована література

1. ГОСТ 18097-93. Станки токарно-винторезные и токарные. Основные размеры. Нормы точности.

2. Металлорежущие станки: Учебное пособие для втузов /К.С. Колев, Л.В. Красниченко, Н.С. Никулин и др.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1980.- 500 с.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

ВИПРОБУВАННЯ ТОКАРНИХ ВЕРСТАТІВ НА ЖОРСТКІСТЬ

1 Мета роботи

Метою роботи є ознайомлення студентів з прийомами тару­вання динамометра, методикою вимірювання жорсткості вузлів то­карних верстатів та побудовою графіків відтискання їх вузлів.

2 Зміст роботи

1. Виконати тарування динамометра.

2. Виміряти жорсткість системи вузлів верстата.

3. Побудувати характеристики відтискань вузлів верстата.

4. Визначити жорсткість та відносну піддатливість вузлів верстата.

3 Обладнання та інструмент

1. Верстат.

2. Динамометр.

3. Пристрій для тарування динамометра.

4. Пристрій для вимірювання жорсткості.

5. Індикатори годинникового типу.

6. Індикаторні стійки.

4 Поняття про жорсткість металорізальних верстатів

Для виготовлення деталей заданої точності верстат повинен зберігати точність під навантаженням, тобто його вузли під дією сил, що виникають в процесі обробки, не повинні деформу­ватись настільки, щоб це могло призвести до недопустимих вик­ривлень форми або розміру оброблюваної деталі.

Деформації технологічної системи “деталь – верстат – інструмент”, які призводять до зміни відносного положення інструмента та заготовки, оцінюються терміном (поняттям) "жорсткість".

Під жорсткістю вузла розуміють його здатність протистояти пружним деформаціям від дії прикладених до нього зовнішніх сил.

При цьому розглядаються ті деформації, які найбільшою мірою впливають на точність обробки. На токарному верстаті та­кими будуть деформації в напрямку інструмента, тобто осі Y.

Статичною характеристикою жорсткості j є відношення зу­силля Р_у до зміщення інструменту відносно заготовки у, Н/мм.

Поняття жорсткості враховує як пружні властивості системи, так і умови її навантаження.

Існує два суттєво різних методи експериментального визна­чення жорсткості вузлів верстата: метод навантаження вузлів верстата, що не працює (статичний метод) та метод випробу­вання на жорсткість верстата, що працює (виробничий метод). В даній роботі розглядається перший метод.

При статичному методі вузли верстата навантажують силою, яка за напрямком співпадає з силою різання. Відтис­кання вузла за віссю Y вимірюється при поступовому збільшенні навантаження в межах від нуля до максимуму.

За одержаними даними будують графік в координатах Р_у - y, який називається характеристикою відтискань вузла (рис.6.1).

Аналіз характеристики відтискань дає можливість виявити низку особливостей вузла верстата, визначити якість його виготовлення та складання.

На характеристиці відтискань крива навантаження не співпадає з кривою розвантаження, тобто спостерігається пружний гістерезис.

Угнутість навантажувальної кривої - показник того, що жорсткість спочатку мала, а зі збільшенням навантаження зрос­тає. Досвід показує, що це можливо в разі, коли в вузлі є слабка кріпильна деталь, яка легко деформується, або якщо сти­ки не щільні і дотикання здійснюється не по всій поверхні. В міру збільшення навантаження і деформації площа дотикання де­талей збільшується і жорсткість зростає.

Опуклість навантажувальної кривої свідчить про те, що за малих навантажень жорсткість велика, а потім швидко зменшуєть­ся. Це можливо в випадку, якщо якась проміжна деталь (гайка чи болт) погано закріплена. Таке явище спостерігається також тоді, коли деталі вузла складені з попереднім натягом. Доти, доки зовнішнє навантаження менше за зусилля натягу, деталь поводить себе як жорстке тіло, а зі збільшенням зовнішньої сили розпочинається інтенсивне відтискання і жорсткість різко падав.

Р исунок 6.1 – Приклад характеристики пружних відтискань

Не повернення розвантажувальної кривої в нуль після зняття навантаження свідчить про наявність зазорів в спряженнях вузла. Відрізок y₁ характеризує наявні зазори, його називають розривом характеристики.

На графіку жорсткості вузла верстата криві навантаження та розвантаження не співпадають, утворюючи петлю гістерезису, площа якої характеризує роботу сил тертя в стиках.

Жорсткість визначається нахилом кривої навантаження харак­теристики відтискань вузлів.

Норми жорсткості та методика випробувань універсальних верстатів регламентуються стандартами.

Збільшення жорсткості верстатів можна досягти за рахунок:

- підвищення власної жорсткості деталей верстата за рахунок вибору найбільш вигідних в цьому відношенні форм перетинів, застосування ребер жорсткості, рамних конструкцій, додаткових опор та інше;

- зменшення числа стиків в вузлах та між ними;

- усунення зазорів у спряженнях, застосування попереднього натягу та компенсаторів, що автоматично вибирають зазори;

- поліпшення якості (шорсткості) поверхонь, що контактують;

- ретельне складання вузлів та всього верстата в цілому.

Піддатливість (величина обернена жорсткості) кількох дета­лей та вузлів, що послідовно сприймають навантаження, підсумовується

В зв'язку з цим в першу чергу необхідно зменшувати піддат­ливість найбільш слабкої ланки.