Этап. Заготовка класса «Вал»

Необходимые оборудование, инструменты и материалы

1. Гладкий вал после чистового шлифования l / d ≈ 4…5.

2. Токарный станок.

3.3-х кулачковый патрон.

4. Измерительный инструмент: индикаторная головка (ц/д=0,01 мм) со стойкой.

 

Порядок выполнения работы

1. Навернуть на шпиндель токарного станка 3-х кулачковый патрон.

2. Установить обрабатываемую заготовку в 3-х кулачковый патрон.

3. В этом положении подвести суппорт с укрепленным в державке резцедержателя индикатором (цена деления 0,01 мм), измерительный наконечник которого должен касаться наружной поверхности закрепляемой заготовки по линии центров с натягом 1 мм; после чего закрепить суппорт и установить стрелку индикатора на нуль.

4. Многократно устанавливая и закрепляя заготовку (25 раз), записывать показания индикатора, фиксирующего величину радиального биения (погрешности) при повороте заготовки на 360°.

5. Обработать результаты измерений и составить отчет с заключением (см. лабораторную работу №2).

Этап. Заготовка класса «Втулка»

Радиальные смещения заготовки при ее зажатии в цанговом патроне вызываются совокупностью причин случайного характера, не поддающихся предварительной оценке. К ним относятся выжимание заготовки из цанги в момент ее зажатия, отход заготовки в момент ее зажатия от торца цанги вследствие наличия некоторого перекоса заготовки, имеющего место при разжатой цанге и др.

Целью настоящей работы является определение среднего значения радиальной погрешности при установке и закреплении «втулки» в цанговом патроне при токарной обработке ее наружной поверхности.

 

Необходимые оборудование, инструменты и материалы

1. Втулка после чистового шлифования l / d ≈ 4…5.

2. Токарный станок.

3. Цанговый патрон.

4. Измерительный инструмент: индикаторная головка (цена деления 0,01 мм) со стойкой.

Порядок выполнения работы

1. Установить в шпинделе токарного станка цанговый патрон.

2. Установить обрабатываемую заготовку на цангу.

3. В этом положении подвести суппорт с укрепленным в державке резцедержателя индикатором (цена деления 0,002 мм), измерительный наконечник которого должен касаться наружной поверхности закрепляемой втулки по линии центров с натягом 1 мм, после чего закрепить суппорт и установить стрелку индикатора на нуль.

4. Многократно устанавливая и закрепляя заготовку (25- раз) записывать показания индикатора, фиксирующего величину радиального биения при повороте заготовки на 360°.

5. Обработать результаты замеров и составить отчет с заключением (см. лабораторную работу №2).

 

Содержание отчета

1. Наименование работы.

2. Данные об измерительных средствах.

3. Эскиз схем установок заготовок в 3^х кулачковом и цанговом патронах. 4.Заполнить протоколы измерений № 1 и № 2

5. Графическое построение эмпирических кривых распределения радиальных смещений заготовки в 3-х кулачковом и цанговом патронах.

6. Выводы о погрешности установки заготовок в 3^х кулачковом и цанговом патронах

 

Протокол измерений № 1

№ опыта

Радиальное биение заготовки в 3-х кулачковом патроне

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20                     21 22 23 24 25

Протокол измерений № 2

№ опыта

Радиальное биение заготовки в цанговом патроне

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20                     21 22 23 24 25

Эмпирические кривые распределения радиального биения заготовки при различных способах крепления

 

 

Лабораторная работа № 4

Определение жесткости станка

Общие указания

Погрешности, возникающие в результате упругих деформаций системы СПИД, могут достигать 20-80% от суммарной погрешности обработки.

Наиболее существенное влияние на размер обрабатываемой заготовки оказывают перемещения звеньев СПИД в направлении, нормальном к обработанной поверхности, которые, в основном, обусловлены действием составляющей силы резания Р _y. Поэтому, жесткостью системы СПИД принято называть отношение радиальной составляющей силы резания Р _y к смещению лезвия режущего инструмента относительно заготовки, отсчитываемому по нормали к обра­ботанной поверхности, при действии всех составляющих сил резания.

Жесткость системы СПИД определяется по формуле:

 

 , Н/мм                                                            (4.1)

Для определения жесткости станка существует производственный метод.

Производственный метод испытания жесткости металлорежущих станков основан на принципе обработки заготовок с неравномерным припуском (переменной глубиной резания за счет эксцентриситета, конусности или ступенчатости заготовки).

Величина упругих перемещений системы   при обработке заготовки на токарном станке зависит от перемещений узлов станка 𝒴 _ст  приспособлений 𝒴 _пр, режущего инструмента 𝒴 _ин и обрабатываемой заготовки 𝒴 _{заг .}

Для реализации производственного метода берут резец и заготовку повышенной жесткости. Тогда можно принять и следовательно

 

                                                    (4.3)

 

Формула для определения жесткости станка выводится на основании известных зависимостей теории резания. То есть от действующей на заготовку и резец радиальной составляющей силы резания  и смещению резца от заготовки   в горизонтальной плоскости.

Радиальная составляющая  может быть рассчитана по следующей формуле:

, Н                         ( 4.4 )

Где:

 – коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала и применяемого режущего инструмента.

t – глубина резания, мм.

S – подача, мм/об.

V - скорость резания, м/мин.

; ; - показатели степени

  – коэффициент, учитывающий изменение условий работы в зависимости от углов резца, обрабатываемого материала, охлаждения и других факторов. Для нашего опыта принимаем этот коэффициент для стали равным единице. Остальные параметры для формулы (4.3) приведены в таблице №1.

 

Таблица №1.

Значения показателей степени в формуле расчета радиальной силы резания при точении.

 

Обрабатываемый материал	Материал резца	Показатели степени в формулах силы резания
Сталь конструкционная σ =750МПа		Py-радиальная сила резания
	Твердый сплав
		243	0,9	0,6	-0,3
	Быстрорежущая сталь	125	0,9	0,75	1,0
Чугун серый	Твердый сплав	51	0,9	0,75	1,0

 

Величина  влияет на погрешность обработки заготовки. Если заготовка имеет эксцентриситет, овальность, конусность и ступенчатость, а также неравномерную твердость по поверхности, то это повлечет за собой погрешность обработки, что в свою очередь отразится на качестве и возможен брак. Нам нужно знать, как уменьшить влияние этого фактора на точность обработки. Проанализируем формулу (4.3), подставив вместо  расчетную формулу (4.4) и приняв (для заготовки из стали 45).

 

Тогда смещение режущего инструмента от обрабатываемой поверхности цилиндрической заготовки можем рассчитать по формуле (7.5)

                                                        (4.5)

Или погрешность обработки при точении ступенчатой заготовки (суммарное смещение режущего инструмента) будет выглядеть следующим образом.

      ( 4.6 )

Погрешность обработки   будет равна.

= .                                                        (4.7)

Ступенчатость обработанной поверхности в нашем случае является причиной образования погрешности обработки, так как при обработке ступенчатой заготовки глубина резания изменяется от t_max до t_min, соответственно и смещение лезвия режущего инструмента будет изменяться от 𝒴 _max до 𝒴 _min.

Тогда жесткость станка будет равна:

 

, н/мм                           (4.8)

Где                  – уточнение .                                 (4.9)

Жесткость универсальных токарных станков по паспорту приведена в таблице №2

 

Таблица №2