[Росдистант] Технология машиностроения.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.Росдистант ТГУ 2023г

Сдано в 2023году. Оценка 7,0 / 7,0

Лабораторная работа 2 «Определение жесткости токарного станка производственным методом» по курсу «Технология машиностроения»

Тема 3. Составление технологического маршрута обработки

Цель работы: изучить влияние жесткости технологической системы на точность размеров и формы деталей после механической обработки. Изучить методику определения жесткости токарного станка производственным методом.

Задачи работы:

1. Изучить механизм образования погрешностей обработки при наличии упругих деформаций в технологической системе.

2. Ознакомиться с различными методами определения жесткости металлообрабатывающих станков.

3. Освоить способ определения жесткости токарных станков производственным методом.

1. Порядок запуска виртуальной лабораторной работы (ВЛР)

1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по доступу прилагается к заданию в курсе.

2. Откройте на виртуальном рабочем столе папку «Лабораторные работы», выберите папку ЕМАКЕТ, в ней запустите двойным щелчком программу eLabsClient.

3. В правой части экрана вы можете ознакомиться с руководством пользователя по интерфейсу программы.

4. В левой части экрана в списке доступных продуктов нажмите на блок «Технология машиностроения», чтобы развернуть список, и кликните по названию работы «Определение жесткости токарного станка производственным методом» для запуска. В появившемся окне нажмите кнопку «Запустить».

5. Подведите курсор к правому верхнему углу экрана – появится пиктограмма листка бумаги – это методическое пособие к лабораторной работе. Щелкните по ней, чтобы развернуть и ознакомиться.

Второй щелчок по этой пиктограмме свернет методическое пособие.

2. Управление ВЛР

В виртуальной лаборатории используются стандартные средства управления:

    Клавиши клавиатуры:

   W – перемещение вперед;

   S – перемещение назад;

   A – перемещение влево;

   D – перемещение вправо.

    Правая клавиша мыши

Для изменения направления взгляда (поворота головы) используется перемещение манипулятора мышь с нажатой правой клавишей.

Левая клавиша мыши

Для нажатия на объект, его перемещения, поворота и т. д. используется нажатие левой клавиши.

Для перемещения или вращения объекта необходимо выполнить нажатие на объекте левой клавишей и произвести перемещение манипулятора, не отпуская клавишу.

3. Краткая теория

Упругие деформации элементов замкнутой технологической системы станка возникают под действием усилия резания. При обеспечении точности размеров детали наибольшее влияние оказывают деформации элементов, совпадающие с направлением размеров. Так, при обеспечении точности диаметра обтачиваемой заготовки (рис. 2.1) в первую очередь будут иметь влияние деформации под действием радиальной составляющей Ру усилия резания.

Рис. 2.1. Влияние упругих деформаций на размер заготовки

Ожидаемый (настроечный)  диаметр детали равен

 ,   (2.1)

где  – диаметр заготовки, мм;  – настроечная глубина резания, мм.

В процессе резания возникает радиальное усилие Ру, под действием которого и его реакции  в радиальном направлении упруго деформируются элементы технологической системы на величины:  – деформация суппорта;  – деформация заготовки;  – деформация шпиндельного узла (передней бабки). Эти деформации ведут к изменению глубины резания по сравнению с настроечной на величину

 .   (2.2)

Фактическое значение диаметра детали  составит

    (2.3)

Возникает погрешность упругих деформаций элементов технологической системы У, численно равная

 .   (2.4)

Величины упругих деформаций элементов зависят от действующих усилий Ру и жесткостей j элементов системы. Жесткостью технологической системы и ее отдельных элементов называется способность этих элементов оказывать сопротивление действию деформирующих усилий. Жесткость j, Н/м, принято выражать соотношением

 ,   (2.5)

где Ру – нормальная составляющая усилия резания обработанной поверхности, Н; у – смещение элемента системы, измеренное в направлении нормали к обработанной поверхности, м.

Величины жесткости узлов станочного оборудования определяются экспериментально. Для этого существует несколько методов. При статическом методе определения жесткости производят статическое ступенчатое нагружение элементов системы станка. Для каждой ступени измеряют отжатие элемента в направлении нормали к обработанной поверхности. Затем производят разгружение элемента, фиксируя его остаточные деформации, и строят зависимости . При этом нагрузочная 1 и разгрузочная 2 ветви характеристики жесткости не совпадают (рис. 2.2). Гистерезис возникает из-за остаточных пластических деформаций в стыках деталей, из которых состоят узлы станка. При многократных циклах «нагрузка – разгрузка» петля гистерезиса становится малозаметной.

Исследования показали, что упругое смещение У, рассчитываемое только в условиях действия Ру, всегда больше, чем в условиях одновременного действия всех составляющих с учетом Рх и Рz. В связи с этим при определении жесткости статическим методом систему следует нагружать системой сил, близкой к эксплуатационной.

Рис. 2.2. Зависимость деформаций узлов станков при воздействии нагрузок

Производственный метод определения жесткости дает более точные значения жесткости. В основе производственного метода определения жесткости станков лежит существующая зависимость между глубиной резания, усилием резания и получаемым размером. Степень копирования тем больше, чем меньше жесткость системы и больше усилие резания. Существует три разновидности этого метода: ступенчатого резания; прямой и обратной подачи; обточки с фактической глубиной резания.

Если обрабатывать заготовку с неравномерным припуском (изменяющаяся глубина резания ), то форма заготовки (эксцентричность, ступенчатость) копируется на обработанной поверхности. На испытуемом станке производят обточку ступенчатой заготовки или с эксцентриситетом (рис. 2.3). Величину ступеньки принимают за погрешность заготовки . После обработки заготовки за один ход на обработанной поверхности возникает уступ, копирующий уступ заготовки и представляющий собой погрешность .

Сущность способа ступенчатого резания заключается в том, что на коротком участке обрабатываемой поверхности (рис. 2.3) создается уступ (диаметры   и ), определяющий погрешность заготовки:

 .   (2.6)

При обработке заготовки на проход глубина резания изменяется от  до , что вызывает изменение силы резания, а значит, и упругих перемещений звеньев технологической системы.

Рис. 2.3. Настройка станка: а – статическая; б – фактическая

Рис. 2.4. Схема обработки ступенчатой заготовки

В результате на обработанной поверхности образуется уступ, определяющий погрешность детали:

 .   (2.7)

Отношение

    (2.8)

называется уточнением. С его помощью определяется значение жесткости технологической системы:

 ,

(2.9)

где  – коэффициент, зависящий от обрабатываемого инструментального материала;  – коэффициент, характеризующий отношение  и зависящий от геометрии инструмента и обрабатываемого материала;  – величина продольной подачи, мм/об;  – скорость резания, м/мин.

Жесткость станков, определенная этим методом, меньше статической жесткости в 1,2–1,4 раза.

4. Порядок выполнения работы

Ознакомьтесь с лабораторным оборудованием (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Лабораторное оборудование

Оборудование и инструменты, используемые для выполнения работы:

   заготовка с эксцентриситетом – 1;

   токарный станок – 3;

   патрон токарный самоцентрирующий трехкулачковый;

   центр станочный вращающийся;

   токарные сборные резцы с механическим креплением режущих пластин;

   измерительная стойка с индикатором – 2.

Ход работы

1. Установить заготовку в станок – производится нажатием на заготовку.

2. Произвести проход станка без резания – производится нажатием на заготовку в станке.

3. Во время прохода зафиксировать биение заготовки, появляющееся у индикатора, и записать во второй столбец табл. 2.2.

4. Произвести проход станка c резанием – производится повторным нажатием на заготовку в станке.

5. Зафиксировать биение заготовки и записать в третий столбец табл. 2.2.

6. Определить жесткость станка для заданных производственных условий. В данной работе определение жесткости токарного станка производственным методом путем обработки эксцентричной заготовки практически сводится к измерению биения заготовки до и после обработки. Для обрабатываемого материала «сталь 45» принять следующие величины: ; ; ; ; . Режим обработки: м/мин, мм/об, мм. Найти коэффициент уточнения по формуле (2.8) . С его помощью определить значение жесткости технологической системы по формуле (2.9):

 .   

7. Ответить на контрольные вопросы.

8. Оформить отчет согласно структуре, приведенной ниже, и прикрепить его в курс для проверки.

5. Контрольные вопросы

1. Объясните механизм возникновения погрешности обработки от упругих деформаций в технологической системе.

2. Что называется жесткостью и податливостью технологической системы?

3. Как влияет схема установки детали на точность ее обработки?

4. Какие параметры влияют на жесткость системы: у станка; у приспособления; у режущего инструмента; у обрабатываемой детали?

5. Что представляет собой метод статического определения жесткости станков? В чем его преимущества и недостатки?

6. Как вы понимаете производственный метод определения жесткости? Что лежит в его основе?

7. В чем заключается способ ступенчатого резания при определении жесткости производственным методом?

8. В чем заключается способ прямой и обратной подачи при определении жесткости производственным методом?

9. В чем заключается способ обработки с фактической глубиной резания при определении жесткости производственным методом?

10. Как может быть повышена жесткость элементов технологической системы?

11. Дайте сравнительную оценку методов определения жесткости технологической системы.

12. В каком положении резца при обработке в центрах жесткость технологической системы наибольшая и почему?

6. Структура отчета о проделанной работе

1.   Титульный лист (стандартный, прикреплен в курсе).

2.   Цели и задачи работы (бланк).

3.   Схема установки и используемое оборудование (бланк).

4.   Данные замеров – заполненная табл. 2.2 (бланк выполнения лабораторной работы).

5.   Вычисленные значения величин (бланк).

6.   Выводы о проделанной работе, сформулированные согласно цели и поставленным задачам.