5784

Определение жесткости токарного станка производственным методом

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Определение жесткости токарного станка производственным методом Цель работы Ознакомиться с производственным методом определения жесткости. Определить суммарную жесткость передней бабки и суппорта, задней бабки и суппорта, построить диаграмму...

Русский

2012-12-21

546.5 KB

86 чел.

Определение жесткости токарного станка производственным методом

Цель работы

1. Ознакомиться с производственным методом определения жесткости.

2. Определить суммарную жесткость передней бабки и суппорта, задней бабки и суппорта, построить диаграмму «нагрузка-перемещение».

Общие указания

Перед выполнением работы необходимо усвоить, что жесткость системы – способность системы противодействию деформирующих ее сил.

Жесткость технологической системы определяется отношением нормальной составляющей силы резания Ру к суммарному смещению лезвия режущего инструмента У относительно нормали к этой поверхности, то есть

                                                                         j = Pу/У

Жесткость системы оказывает большая влияние на точность и производительность механической обработки. Технологическая система под действием усилия резания деформируется, вследствие чего происходит искажение формы и размеров обрабатываемой заготовки. Высокая жесткость системы обеспечивает устойчивую безвибрационную обработку заготовки на интенсивных режимах резания.

Общая жесткость технологической системы зависит от жесткости составляющих ее звеньев (станка, приспособления, заготовки и инструмента). Наибольшую сложность представляет определение жесткости станка. Из-за отсутствия точной теории расчета жесткость станка определяется опытным путем.

Производственный метод определения жесткости станка основан на обработке заготовки с переменной глубиной резания и на некоторых расчетах. При этом берется весьма жесткая заготовка, деформациями которой можно пренебречь по сравнению с деформациями станка. Деформации режущего инструмента в расчетах не учитываются, так как жесткость резца в радиальном направлении несоизмеримо велика по сравнению с жесткостью станка.

В настоящей работе определение жесткости токарного станка производится методом обтачивания колец, установленных на эксцентричной цилиндрической поверхности оправки. Величина эксцентриситета    оправки е  = 2 мм. Местоположение колец по длине валика устанавливается дистанционными втулками, а их крепление на валике осуществляется гайками. При точении кольца удерживаются от поворота шпонками (рис.1.1).

Рис.1.1. Оправка с кольцами

Определение суммарной жесткости передней бабки и суппорта производится по результатам измерения левого кольца. Среднее кольцо служит для определения суммарной жесткости станка в середине обрабатываемой заготовки, а правое кольцо - суппорта и задней бабки. Метод  эксцентричного обтачивания дает возможность определить не только   жесткость отдельных узлов станка, но и проследить изменение упругих деформаций этих узлов в процессе обработки заготовки. Для этого служат диаграммы "нагрузка-перемещение".

Определение жесткости сводится к определению силы и деформации ею вызываемой. Значение нормальной составляющей силы резания может быть определено по формуле:

                                        Ру = 10-4    Ср  S0?75  t,  кН,                                                                        (1.2)

где -  коэффициент, характеризующий отношение радиальной составляющей силы резания к тангенциальной составляющей силы резания, зависящий от геометрии инструмента;

Ср - коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала и геометрии инструмента, кН (Ср кгс/мм2 104 Ср кН/м2);

S – подача, мм/об;

t – глубина резания, мм.

В процессе обтачивания кольца, расположенного эксцентрично по отношению к оси вращения глубина резания за один оборот изменяется (рис. 1.2,а), что вызывает изменение силы резания. После обработки кольцо также будет иметь некоторую величину эксцентриситета, возникающего вследствие разницы в значениях отжатий, обусловленных разными   силами резания при разной глубине резания.

Рис.1.2. Схема измерения биения среднего кольца:

а - до обработки; б - после обработки;  I - теоретическая траектория движения точки поверхности при обработке; 2 - фактическая траектория движения точки поверхности при   обработке (форма обработанной заготовки)

Отношение = исх.заг / обр.заг., показывающее во сколько раз в результате обработки уменьшилась неточность исходной заготовки, называется уточнением. При неизменных условиях обработки   (геометрии инструмента, режиме резания, материале заготовки и т.д.)    уточнение полностью характеризует жесткость технологической системы, которая может быть определена по формуле:

                                                       j =   Cp S0,75 , кн/м,                                                                    (1.3.)

Последовательность выполнения работы

1. Установить собранную оправку в центрах токарного станка согласно рис.1.1.

2. Установить на суппорте токарного станка магнитную стойку с индикатором так, чтобы измерительный наконечник индикатора расположился перпендикулярно к обрабатываемой поверхности.

3. Поворачивая оправку, установить по индикатору положения минимального радиуса на каждом кольце и отметить его мелом.

4. Определить величину биения каждого кольца до обработки (исходная заготовка) как  разность между наибольшим и наименьшим показаниями индикатора. Результаты измерений занести в табл.1.1.

5.  Принять за начало отсчета положение минимального радиуса, разметить среднее кольцо на 8 равных частей.

6. Измерить биение среднего кольца в 8 размеченных точках (рис. 1.2, а), Измерение произвести за один оборот оправки по направлению вращения шпинделя. Результаты измерения занести в табл.1.2.

7. Снять магнитную стойку с индикатором и закрепить в резцедержателе' резец с нормальным вылетом.

8. Обточить последовательно все три кольца, удалив эксцентриситеты припуск за один рабочий ход и установив минимальную глубину резания  tmin  0 ,2 мм (остальные режимы резания задаются преподавателем).

9. Установить магнитную стойку с индикатором так, как указано в п.2.

10.Измерить индикатором максимальное бдение всех трех колец после обработки обр.заг.. Результаты измерений занести в тзбл.1.1.

11.Установить наконечник индикатора на нулевой отметке размеченного кольца и измерить его биение в тех же 8 точках (аналогично п.6). Результаты измерений занести в табл.1.2.

12.Принимал биение кольца равным его погрешности  (2е = обр.заг.) и пользуясь данными табл. 1.1, определить по формуле (1.3) жесткость станка для трех положений, соответствующих трем кольцам оправки ( = 0,3. Ср = 2,6 106 кн/м2), и результаты внести в табл. 1.1.

13. Пользуясь данными тадл. 1.2, определить по формуле (1.2) нормальную составляющую силы резания для каждой из 8 размеченных точек.

14. Построить диаграмму «сила – перемещение» при нагружении и разгрузке системы в координатах «нормальная составляющая силы резания Ру – суммарное смещение лезвия инструмента относительно обрабатываемой поверхности».

15. Составить отчет.

Таблица 1.1.

Исходные данные и результаты определения жесткости узлов станка

Кольцо у передней бабки станка

Кольцо в середине оправки

Кольцо у задней бабки станка

Биение исходной заготовки оисх.заг.

Биение после обработки,обр.заг, мм

Уточнение

Жесткость j кН/м

Биение исходной заготовки исх.заг. мм

Биение после обработки,обр.заг, мм

Уточнение

Жесткость j кН/м

Биение исходной заготовки оисх.заг.

Биение после обработки,обр.заг, мм

Уточнение

Жесткость j кН/м

Таблица 1.2.

Исходные данные для построения диаграммы «сила перемещение» при нагружении и разгрузке системы

Деление окружности

1

2

3

4

5

6

7

8

Биение исходной заготовки исх.заг мм

Нормальная составляющая силы резания Ру кН

Биение после обработки обр.заг. мм

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Схема измерения биения колец.

3. Данные об измерительных приборах (наименование, цена деления, пределы измерения).

4. Режимы резания(V; S; tmin) и геометрия инструмента.

5. Результаты опытов в виде табл. 1.1. и 1.2.

6. Расчет суммарной жесткости передней бабки и суппорта, задней бабки и суппорта по формуле (1.3.)

7. Диаграмма «нагрузка – перемещение» для среднего кольца.

8. Выводы. В выводах отметить: а) влияние жесткости системы на величину передаваемой погрешности; б) возможность и способ уменьшения передаваемой погрешности при неизменной жесткости системы.

9. Титуль6ный лист лабораторной работы оформить согласно приложению.

                                      Оборудование, материалы, режущий инструмент

1. Токарно-винторезный станок.

2. Оправка (рис.1.1) с эксцентрично установленными кольцами из стали 45.

3. Проходной резец. Материал режущей части ВК*. Геометрия резца: = 10°;  = 15°; = 45°;  

1 = 15°;   = 0°; r = 0,5 - 0,8 мм.

4. Магнитная стойка с индикатором.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ РАЗМЕРНОГО ИЗНОСА РЕЗЦА ОТ ПУТИ РЕЗАНИЙ

Цель и содержание работы

1. Ознакомить студентов с видами износа и с определением размерного износа резца.

2. Определите влияние изменения пути резания на размерный износ резца.

Общие указания

Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с методом измерения износа. В технологии машиностроения изучается размерный износ инструмента, который непосредственно влияет на точность механической обработки и приводит к погрешностям формы и размеров обрабатываемой заготовки.

При этом износ измеряется по вершине инструмента в направлении, нормальном к обрабатываемой поверхности в сечении 1-1 (рис.2.I).Стойкость инструмента, соответствующая определенной величине размерного износа, называется размерной стойкостью.

Рис.2.1. Размерный износ режущего инструмента

В настоящее время существует несколько методов измерения износа инструмента. Наиболее точными являются прямые метода измерения, из которых одним из самых простых является метод измерения уменьшения размера от вершины режущего лезвия инструмента до определенной  базовой поверхности или точки  на инструменте, например, на оправке  резца. Такое измерение можно проводить либо с помощью микроскопов, либо, используя точные контактные приборы и специальные приспособления (рис.2.2). Для исключения влияния температурных деформаций резца  необходимо выдерживать постоянную температуру резца при его измерениях.

Интенсивность износа определяется величиной относительного износа Uo.

Относительным износом называется размерный износ режущего инструмента на 1000 м пути резания в зоне нормального износа.

                                                Uo = 1000  U2 / Lнор, мкм/км,                                                              (2.1.)

где U2 - величина размерного износа на участке нормального износа, мкм;

Lнор- путь резания на участке нормального износа, км.

                          

                             Рис.2.2. Приспособление для измерения размерного износа резца:

                          I - индикатор; 2 - резец; 3 - упорный винт; 4 – упоры

Величина относительного износа зависит от метода обработки, материалов заготовки и режущего инструмента, режимов резания и параметров режущего инструмента (табл.2.1).

Таблица 2.1

Значения относительного износа резцов при чистовом точении и расстачивании

Обрабатываемый материал

Материал инструмента

Скорость резания, м/мин

Относительный износ, мкм/км

Сталь 3

Р6М5

60

30

Сталь 20

Р6М5

Т3ОК4

Т15К6

50

150

150

35

4,0

8,0

Сталь 45

Р6М5

Т15К6

Т15К6

60

120

480

40

12,0

20,0

Сталь легированная

Т15К6

Т3ОК4

135

8,5

3,5

Величина износа режущего инструмента определяется по формуле:

                                                                   U2 = Uo  Lнор/1000, мкм,                                                          (2.2)

где U2 – размерный износ режущего инструмента, мкм;

Lнор – путь резания в зоне нормального износа, м.

Применительно к точению (расстачиванию) путь резания определяется соотношением

                                                        Lнор =(   d / 1000)  l/S, м,                                                          (2.3)

где d – диаметр обрабатываемой заготовки, мм;

       l – длина обрабатываемой заготовки (длина обработки), мм;

       S – подача, мм/об.

Экспериментально размерный износ можно определить, если последовательно следить за изменением расстояния от вершины резца до выбранной измерительной базы. При этом для исключения влияния температурных деформаций резца необходимо выдерживать постоянство температуры при его измерениях. Для этого перед каждым измерением резец выдерживают в ванне с водой постоянной температуры.

Порядок выполнения работы

1. Установить и закрепить на токарном станке заготовку.

2. Опустить резец в ванну с водой и охлаждать его в течение 3 мин.

3. Установить резец в приспособление так, чтобы базовые плоскости державки резца плотно прилегали к установленным поверхностям приспособления (рис.2.2).

4. Закрепить на кронштейне приспособления микронный индикатор. Измерительная поверхность плоского наконечника индикатора должка касаться вершины резца (натяг индикатора 0,1 мм). При таком положении  резца индикатор поставить на нуль и снять резец.

5. Установить и закрепить резец в резцедержателе так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна оси станка.   

6.  Настроить станок на заданный режим резания.

7. Пустить станок. Через I мин после начала работы отвести резец от заготовки и выключить станок. Снять резец со станка, охладить в ванне, установить в приспособление и измерить величину размерного износа как разность двух показаний индикатора. Перед установкой и снятием резца измерительный наконечник индикатора должен быть отведен от вершины резца.

8. Повторить указанные в п.7 приемы для всех заданных в табл.2.2  интервалов времени. Результаты занести в табл.2.2.

9. Подсчитать путь резания по формуле (2.3) для всех точек.

10. Нанести точки с координатами и построить кривую износа резца.

11. Определить относительный износ по формула (2.1).

12. Составить отчет.

Содержание отчета

1. Сведения о токарном станке (модель, пределы чисел оборотов шпинделя, пределы подач, класс точности).

2. Марка обрабатываемого материала.

3. Марка материала инструмента.

4. Режимы резания ( V, S, t ).

5. Данные об измерительных приборах (наименование прибора, индикатор, цена деления).

6. Приспособление для измерения размерного износа.

7.  Результаты опытов (табл.2.2).

8. Построить экспериментальную кривую размерного износа, выделяя на ней характерные участки.

9. Определить относительный (удельный) износ.  Uо и размерный износ U2.

10.Дать количественную оценку погрешностей обработки, обусловленной

размерным износом  (в процентах к величине поля допуска ближайшего

квалитета точности).

11. Выводы (с анализом факторов, влияющих на точность эксперимента).

12.Титульный лист лабораторной работы оформить согласно приложению.

Таблица 2.2

Параметры обработки

Время работы резца от начала опыта Т мин

I

2

5

10

20

Длина резания от начала опыта, мм

Путь резания L от начала опыта, мм

Размерный износ резца, мкм

Оборудование, материалы, режущий инструмент

1. Токарно-винторезный станок модели 16К20 (1К62).

2.Обрабатываемый материал – образец  из конструкционной стали (см. табл.2.1) длиной l = 500-800 мм и  D > 50 мм.

3. Образец кренится в трехкулачковом патроне с упором в задний вращающийся центр.

4. Материал режущей чести инструмента Р6М5 или Т15К6.

5. Геометрия резцов:  = 10°;  = 15; = 45; 1 = 15; = 0; r =  0,3 - 0,5 мм.

6. Режимы обработки. Скорость резания выбирается по табл.2.1 в зависимости от марки обрабатываемого и инструментального материала. Подача  S = 0,125 мм/об; глубина резания t = 1 мм.

7. Базовые и опорные поверхности резца должны быть шлифованными.

8. Запрещается использовать резцы без стружкозавивающего уступа.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОБРАБОТКИ

ПАРТИИ ЗАГОТОВОК НА НАСТРОЕННОМ СТАНКЕ

Цель работы

  1.  Ознакомиться со статическими методами исследования точности обработки.
  2.  Построить точечную экспериментальную и теоретическую кривые распределения действительных размеров партии заготовок. Проверить совпадение экспериментального распределения с установленным для данного процесса теоретическим распределением.

Общие указания

Перед выполнением лабораторной работы студенту необходимо усвоить, что в процессе обработки партии заготовок на настроенном станке в результате возникновения случайных погрешностей действительный размер каждой заготовки является случайной величиной и может принимать любое значение в границах определенного интервала.

Так как результирующая погрешность обработки обычно представляет собой сумму большого числа погрешностей, зависящих от станка, приспособления, инструмента и заготовки, которые представляют собой взаимно независимые случайные величины, и влияние каждой из них на результирующую погрешность имеет один порядок при отсутствии доминирующих погрешностей, то распределение результирующей погрешности обработки, а значит, и распределение действительных размеров заготовок подчиняются на основании теоремы - Ляпунова, закону нормального распределения. Это подтверждаются многочисленными  исследованиями точности обработки.

Задание

1. Обработать па токарно-револьверном станке 50 заготовок методом автоматического получения размера при одной настройке станка. Численное .значение номинального размера обрабатываемых деталей   и допуск на него назначаются преподавателем.

2. С помощью микрометра произвести измерение обработанных заготовок. Результаты замеров занести в табл.3.1 в той  же последовательность, в которой заготовки снимались со станка.

Таблица 3.1

Порядковый номер обработанной заготовки

1

2

3

4

50

Действительный размер

L1

L2

 L3

L4

L50

3. По данным табл.3.1 построить точечную диаграмму распределения размеров при обработке партии n = 50 заготовок (рис.3.1,а).

4. Построить гистограмму и полигон распределения действительных размеров (рис.3.1,б).

Для построения гистограммы распределения все значения действительных размеров (табл.3,1) записываются в порядке их возрастания, то есть составляется упорядочный ряд, который разбивается на интервалы. Размер одного интервала С определяется по формуле:

                                                                          С = W / К. ,                                                                                        (3.1)

где W  = LmaxL min - размах действительных размеров, мм;

Lmax - наибольшее значение действительного размера в партии, мм;

L min - наименьшее значение действительного размера в партии, мм;

К  - число интервалов (обычно принимается 7, 9, 11).

Рассчитанный по формуле (3.1) размер интервала округляется в большую сторону до значения, кратного цене деления измерительного инструмента.  Измеренные размеры заготовок, разбитые на интервалы, записываются в табл. 3.2.

Рис.3.1. Точечная диаграмма (а) и гистограмма, полигон и теоретическая кривая распределения действительных размеров заготовок в партии (б)

Подсчитывается количество действительных размеров, попавших в каждый интервал. Затем определяют частоту распределения действительных размеров mi , которая численно представляет собой количество действительных размеров, попавших в один интервал  и  частость mi/n . Значения mi для каждого интервала, а также численные значения середины интервала сводятся в табл.3.2.

По данным табл.3.2 строятся гистограмма и полигон распределения (рис.3.1,б), для чего по оси абсцисс откладываются интервалы размеров (табл.3.2), а по оси ординат - соответствующие им интервалы mi.

Таблица 3.2

Интервалы, мм

Середина интервала, мм

Частота

                 Частость

от

до

Lmin

Lmin +C

….

Lmin +(K-1)C

Lmin +C

Lmin +2C

….

Lmax

Lcp1

Lcp2

….

Lcp k

m1

m2

….

mk

                       m1/n

                      m2/n

                      ….

                     mk/n

5. Определить характеристики распределения: среднее арифметическое значение Lср действительных размеров заготовок данной партии, характеризующее положение центра группирования размеров, и среднее квадратическое отклонение действительных размеров , являющееся мерой рассеяния или мерой точности:   

                                                                ,                                                                            (3.2)

                                                            ,                                                                   (3.3)

Расчет  Lcp и произвести по разработанной программе на машине СМ-4.

6. Построить теоретическую кривую распределения, для чего в лабораторной работе достаточно вычислить координаты только четырех характерных точек кривой нормального распределения и нанести их на график экспериментальной кривой (рис.3.1,б). Расчет координат характерных точек произвести по программе на машине СМ-4, зная численные значения размера интервала С , среднего квадратического отклонения и число измеренных заготовок n .

7. Проверить совпадение экспериментального распределения с установленным теоретическим распределением.

В лабораторной работе проверка производится по критерию Романовского R:

                                                                                          ,                                                                             (3.4)

где k - число интервалов;

      2 - критерий Пирсона, определяемый по формуле:

                                                                                            ,                                                         (3.5)

где yi  - теоретическая частота в каждом интервале.

Вычисление yi производится по формуле уравнения закона нормального распределения:

                                                                             ,                                                     (3.6)

где  - нормированное отклонение.

Вычисление yi,  2, R произвести по программе на машине СМ-4.

Произвести проверку:

если  R < 3,0, то можно считать, что экспериментальное распределений сходно с установленным теоретическим распределением;

если R  3,0, то считают, что установленное теоретическое распределение не может быть принято для рассматриваемого процесса.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Эскиз заготовки с указанием размера исследуемой поверхности.

3. Таблица действительных размеров заготовки (см.табл.3.1) и точечная диаграмма.

4. Таблица интервалов, значений  mi   численные значения середины интервала (табл.3.2).

5. Численные значения характеристик распределения  Lср и .

6. Экспериментальная гистограмма, полигон и теоретические кривые распределения, совмещенные на одном графике.

7. Определение критерия Романовского.

8. Выводы о совпадении экспериментального распределения с установленным теоретическим распределением.

9. Титульный лист лабораторной работы оформить согласно приложению.

Оборудование, материалы режущий и мерительный инструменты

1. Токарно-револьверный станок.

2. Пруток 18 мм из стали 3 (сталь 40) в состоянии поставки. Длина одной заготовки  l = 30 мм.

3. Режущий инструмент - резцы проходной, подрезной, отрезной. Сечение державки 10х10. Материал режущей части - Р6М5.

  1.  Микрометр (мк) 0-25 мм, ц.д. 0,01 мм.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИИ РЕЗЦА И РЕЖИМОВ ТОЧЕНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Цель работы

  1.  Ознакомиться с основными закономерностями формирования шероховатости, получаемой при точении.
  2.  Рассчитать высоту шероховатости поверхности для заданных параметров геометрии вершины резца и подач; сопоставить с результатами измерения реальной шероховатости, полученной после точения образцов при разных значениях и скоростей резания.

Общие указания

Перед выполнением работы студент должен усвоить, что реальная поверхность деталей машин представляет собой совокупность неровностей, имеющих разную форму и размеры. Эти неровности называют шероховатостью поверхности. От шероховатости поверхности в значительной мере зависят эксплуатационные свойства деталей машин. Оценка и нормирование шероховатости поверхности производится в соответствии со СТ СЭВ 638-77 (ГОСТ 2789-72 ред.1982 г.) по шести параметрам и шести типам направления неровностей. Параметры шероховатости определяют размеры, форму и расположение неровностей: Ra – среднее арифмитическое отклонение профиля; Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам; Rmax  - наибольшая высота неровностей профиля; Sm  - средний шаг неровностей; S – средний шаг неровностей по вершинам;  tp – относительная опорная длина профиля, где P  - значение уровня сечения профиля.

Измерение параметров шероховатости поверхности производится оптическим методом с помощью микроскопов (МИС – II, микроинтерферометры и т.п.) – для измерения Rz  и  Rmax, и методом ощупывания алмазной иглой с помощью профилометров – профилографов (модели 203, 252 и др.) – для измерения Ra, Sm и  tp.

Шероховатость поверхности, полученной при обработке резанием, принято различать в двух направлениях: вдоль вектора скорости резания (продольная шероховатость) и перпендикулярно вектору скорости резания, в направлении подачи (поперечная шероховатость). Обычно поперечная шероховатость больше продольной, поэтому измеряют только ее и при необходимости регламентируют тип направления неровностей.

Профиль шероховатости поверхности, полученный после точения, формируется в зависимости от формы вершины резца, элементов режима резания, упруго-пластических деформаций металла и явлений, связанных с образованием нароста на режущей кромке. Из элементов режима резания наибольшее влияние на высоту шероховатости оказывает подача, скорость резания, углы в плане резца и 1 и радиус закругления вершины резца.

Рис.4.1. Профили шероховатости и формулы для расчета Rz при разных формах вершины резца

Теоретический расчет формы и высоты шероховатости может быть выполнен, если известны форма вершины резца (главный и вспомогательный 1  углы в плане и радиус округления вершины резца r ) и продольная подача S.

На рис.4.1 показаны профили шероховатости для разных форм вершины резца и соответствующие им формулы для расчета Rz . В практике точения, особенно для чистовых операций, наиболее распространенным вариантом является схема, изображенная на рис.4.1,6.

Реальная шероховатость отличается от расчетной в результате влияния упруго-пластической деформации, нароста и вибраций. При этом высота реальной шероховатости увеличивается. Учет этих факторов в теоретическом расчете не представляется возможным, поэтому для определения параметров шероховатости выполняют экспериментальные исследования   с целью выявления действия нароста, упруго-пластических деформаций и других факторов.

В рамках данной работы следует выполнить расчет высоты шероховатости   Rz расч   по приведенным формулам, измерив предварительно параметры вершины резца , 1 и r; провести эксперименты по точению образцов с измерением Rz эксп; сопоставить и проанализировать расчетные и экспериментальные значения высоты шероховатости.

Последовательность выполнения работы

  1.  

Измерить главный и вспомогательный 1 углы резца в плане и радиус r  вершины резца на инструментальном микроскопе (рис.4.2).

                                              Рис.4.2. Схемы определения углов и 1 и радиуса r вершины резца

Для определения r измеряют параметры сегмента (длину l хорды и высоту a сегмента) и рассчитывают по формуле:

                                                                                            

Точки М и  N сопряжения радиусной части вершины резца с прямолинейными участками определяют визуально.

2..Вычертить эскиз обрабатываемого образца - валика с равными цилиндрическими поясками, разделенными канавками (рис.4,3).

Рис.4.3. Образец для точения

3. Установить образец и резец на токарном станке.

4. Установить подачу и скорость резания. Значения подач и скоростей резания назначаются преподавателем, исходя из следующего ряда:

0,08; 0,13; 0,24; 0,34; 0,47; 0,52; 0.7 мм/об (для подач) и 10; 20; 30; 40; 50; 60; 80; 110 м/мин (для скоростей резания), и заносятся в табл.4.1.

При назначении подач и скоростей резания следует учесть, что для построения кривой Rz = f (S) должно быть получено не менее 5-6 экспериментальных точек, а для построения кривой Rz = f (V) -не менее 6-7 точек.

5. Обточить последовательно все пояски образца, меняя намеченные значения подач и скоростей резания согласно табл.4.1.

  1.  Измерить параметр Rz шероховатости поверхности на каждом обточенном пояске. Для измерения выбрать не менее 5 участков на каждом пояске равномерно по всей окружности. Измеряется параметр Rz на микроскопе МИС-II. Результаты измерений заносятся в табл.4.1 протокола.

Таблица 4.I

Исходные данные и результаты измерения  и расчета

параметра Rz шероховатости поверхности

Номер опыта

 Режим резания

Измеренные значения Rz делений

Rz мкм, экспери-

менталь-

ное

Rz мкм,

расчетное

t

мм

S

мм/об

V

м/мин

n

об/мин

1

2

3

4

5

среднее

7. Для каждого опыта (обточенного пояска) произвести расчет параметра Rz шероховатости поверхности по формулам, приведенным на рис.4.1. Результаты расчета наносятся в табл.4.1. Если значения подач меньше хорды радиусной части резца (рис.4.2), то расчет выполняется   по формуле, приведенной на рис.4.1,б, если подача  больше длины хорды, то следует пользоваться формулой, приведенной на рис.4,1, в (или на рис.4.1,а, если высота сегмента несоизмеримо мала по сравнению с измеренным значением Rz ).

8. Построить графики экспериментальной зависимости параметра Rz шероховатости от скорости резания и подачи и график расчетных значений Rz  от подачи.

9. Произвести сравнение и анализ полученных графиков; определить величину расхождения значений  Rz %, установленных расчетом и экспериментально; объяснить причины расхождения теоретической и экспериментальных кривых.

10.Составить отчет.

Содержание отчета

  1.  Наименование и цель работы.
  2.  Условия проведения экспериментов (модель и краткая характеристика станка, эскизы обрабатываемого образца и резца, марка и свойства обрабатываемого материала).
  3.  Результаты измерения углов   и  1 и радиуса r резца.
  4.  Характеристика применяемого прибора для измерения шероховатости поверхности.
  5.  Результаты  опытов в виде табл.4.1 протокола.
  6.  Расчеты параметра Rz шероховатости поверхности по формулам, приведенным на рис.4.1.

7.     Графики зависимостей  Rz от подачи и скорости резания (экспериментальных и расчетной).

  1.  Анализ результатов работы, в котором формируются выводы:

о степени достоверности метода теоретического расчета шероховатости ;

по влиянию режимов точения на шероховатость поверхности;

по определению области режимов, обеспечивающих постижение приемлемой шероховатости при высокой производительности обработки.

9. Титульный лист лабораторной работы оформить согласно приложению.

Оборудование, материалы, режущий и мерительный инструменты

1. Токарно-винторезных станок (16К20).

2. Образец из стали 45 (нормализация).

  1.  Резец проходной. Материал режущей части резца Р6М5 или Т15К6.
  2.  Микроскоп МИС-II, инструментальный микроскоп.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ПЛОСКОГО ШЛИФОВАНИЯ И ПРАВКИ КРУГА НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Цель работы

1. Ознакомиться с особенностями формирования шероховатости поверхности, получаемой при шлифовании.

2. Определить экспериментально зависимости высоты шероховатости от глубины шлифования, продольной подачи (скорости стола) и продольной подачи алмаза при правке круга.

0бщие указания

Из лекционного курса студенту необходимо знать, что теоретически профиль шероховатости шлифованной поверхности в поперечном сечении можно рассматривать как результат наложения профилей вершин абразивных зерен, проходящих в процесса шлифования через данное сечение. Расчеты профиля шлифованной поверхности производятся с применением методов теории вероятности.

Реальный профиль шероховатости значительно отличается от теоретического из-за слияния пластической деформации металла в виде наплывов по боковым сторонам рисок и колебаний круга относительно обрабатываемой поверхности. Так, при шлифовании пластичных металлов наплывы могут увеличить высоту шероховатости в 2-4 раза, а увеличение интенсивности вибраций - до 10 раз.

Характеристика (зернистость, твердость и пр.) и правка круга, определяющие рельеф его рабочей поверхности, также оказывают существенное влияние на шероховатость шлифованной поверхности; особенно заметно влияние продольной подачи алмаза при правке крута.

В связи с изложенным зависимости параметров шероховатости шлифованной поверхности от режимов обработки и других технологических факторов обычно определяют экспериментально путем измерения параметров шероховатости на образцах, прошлифованных при определенных условиях, с последующим получением эмпирических формул, графиков, таблиц.

В данной работе определяются эмпирические зависимости высоты шероховатости шлифованной поверхности от глубины шлифования, скорости стола и продольной подачи алмаза при правке круга.

Последовательность выполнения работы

I. Вычертить эскиз обрабатываемого образца - прямоугольного бруска из стали 45 (нормализованной) с выделенными участками для шлифования с определенным режимом (рис.5.1).

Рис.5.1. Образец для шлифования

2. Установить алмазный карандаш на столе плоскошлифовального станка и выправить круг с режимом правки \/к = 35 м/с; Sпр = 0,3 мм/об круга ( Sмин = 800 мм/мин); tпр =  0,02 мм (5 ходов).

3. Установить шлифуемый образец на магнитной плите стола.

4. Установить первый режим шлифования по табл.5.1 и прошлифовать первый участок образца (сделать 3 хода стола). Затем последовательно прошлифовать остальные участки (рис.5.1), устанавливая для каждого свой режим согласно табл.5.1 (четвертая сторона образца остается свободной).

          5. Снять образец, установить алмазный карандаш и выправить круг с продольной подачей при правке, указанной на первой строчке табл.5.2 (остальные элементу, режима правки остаются неизменными, равными

Vк = 35 м/с; tпр = 0,02 мм; 5 ходов).

Таблица 5.1

Влияние глубины шлифования t и скорости стола Vcm на параметр Rа. ( Rz ) шероховатости шлифованной поверхности (при   S пр = 0,1 мм/об; t пр = 0,02 мм)

Номер шлифованного участка

Vст

м/мин

 t    мм

Rа.(Rz) мкм

I

2

3

4

5

Сред-нее

I

5

0,01

2

5

0,01 + выхаживание

3

5

0,02

4

5

0,04

5

20

0,01

б

20

0,01 + выхаживание

7

20

0,02

8

20

0,04

Таблица 5.2

Влияние продольной подачи , Sпр при правке круга на параметр Rа. (Rz) шероховатости шлифованной поверхности (режим шлифования: \/к = 35 м/с; Vcм = 10 м/мин; t = 0,02 мм)

Номер шлифованного участка

S пр

мм/об кр.

Ra (Rz)    мкм

I

2

3

4

5

среднее

9

0,1

10

0,5

II

2,0

12

6,0

         6.      Прошлифовать образец (участок 9) при режиме Vк = 35 м/с; Vcm = 10 м/мин; t = 0,02 мм.

7.     Выправить круг с Sпр = 0,5 мм/об.кр. и прошлифовать следующий участок образца (участок 10) для последующих двух участков (рис. 5.1 и табл. 5.2).

  1.   Измерить параметр Ra шероховатости шлифованной поверхности на каждом из 12 участков на профиллографе – профилометре модели 201 (для Rz на микроскопе МИС – II) и результаты измерения занести в табл.5.1 и 5.2.
  2.     Построить графики зависимости параметра Ra (Rz) шероховатости от глубины шлифования при Vcm = 5 и 20 м/мин (2 графика) и от продольной подачи при правке круга (1 график).
  3.     Выполнить анализ полученных зависимостей и составить отчет.

Содержание отчета

  1.  Наименование работы.
  2.  Условия проведения экспериментов (модель и краткая характеристика станка, эскиз образца, его материал и термообработка, размеры и характеристика шлифовального круга, характеристика алмазного карандаша, марка применяемой СОЖ).
  3.  Режимы шлифования и правки круга.
  4.  Характеристика прибора для измерения шероховатости шлифованной поверхности.
  5.  Результаты опытов (в виде табл.5.1 и 5.2).
  6.  Графики зависимостей Ra (Rz) = f (t) -  для двух значений Vcm и Ra (Rz) = f (Sпр).
  7.  Анализ результатов работы и выводы.
  8.  Титульный лист лабораторной работы оформить согласно приложению.

                                                 Оборудование, материалы, режущий и мерительный инструменты

  1.  Плоскошлифовальный станок (тип 3Г71).
  2.  Образец (см. рис.5.1). Материал образца – сталь 45 (нормализованная).
  3.  Шлифовальный круг – ПП2507620  24А25СМ1 – СМ2 – 7К5.
  4.  Алмазно – металлический карандаш (марки Ц1).
  5.  Профиллограф – профилометр модели 201, микроскоп МИС – II.

ЛАБОРАТОРИЯ РАБОТА № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ГЕОМЕТРИИ ИНСТРУМЕНТА НА ВЫСОТУ ШЕРОХОВАТОСТИ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ТОРЦЕВОМ ФРЕЗЕРОВАНИИ

Цель работы

Ознакомиться с влиянием подачи при торцевом фрезеровании плоскостей на высоту шероховатости обработанной поверхности для случаев работы: а)фрезами с острыми (незакругленными) вершинами зубьев, б)фрезами с закругленными вершинами зубьев, в)фрезами с зачистным зубом.

Общие указания

Перед выполнением работы студент  должен знать, что при фрезеровании высота шероховатости на обработанных  поверхностях, при прочих равных условиях, зависит от геометрии инструмента и режимов резания. Образование профиля обработанной поверхности при фрезеровании схематически представлено на рис.6.1, где а) – фрезерование торцевой фрезой с острыми вершинами зубьев, б) – образование профиля зубом с закругленной вершиной, в) - зачистным зубом (с углом   1 = 0). На всех  схемам глубина фрезерования и подача на зуб фрезы одинаковы.

Рис. 6.1. Влияние геометрии инструмента на высоту и форму неровностей при фрезеровании

Как видно, фрезы с закругленными зубьями позволяют получать меньшую высоту шероховатости обработанной поверхности, чем с острыми зубьями, а зачистные зубья должны, исходя из геометрических соображений, обеспечивать совершенно ровную поверхность. Из приведенных схем  можно также заключить, что глубина резания практически не влияет на  высоту шероховатости обработанной поверхности, а с увеличением подачи (в случаях а и б) - шероховатость увеличивается.

В реальном процессе фрезерования фактическая высота неровностей на обработанной поверхности отличается от предполагаемой из геометрических соображений и, как правило, оказывается большей (рис.б.2). Это объясняется пластическими деформациями металла поверхностного слоя, происходящими при фрезеровании, а также вибрациями в технологической системе.

Рис.6.2. Образование профиля обработанной поверхности при фрезеровании:

Нр  - предполагаемая высота неровностей на обработанной  поверхности; Нд - действительная высота неровностей, образующаяся в результате пластической деформации металла поверхностного слоя

Последовательность выполнения работы

I. Ознакомиться с условиями проведения работы, кинематической схемой фрезерного станка и органами его управления. Подготовить комплект резцов и обрабатываемые заготовки. Заготовки  замаркировать со стороны необрабатываемой поверхности.

2. Настроить станок на заданный режим резания. Установить и закрепить в приспособлении обрабатываемую заготовку.

3. Установить первый комплект зубьев-резцов в корпусе фрезы, выверить и закрепить.

4. Настроить фрезу на заданную глубину резания и обработать три заготовки с разной подачей.

5. В такой же последовательности провести обработку следующих заготовок .другими комплектами зубьев-резцов.

6. Измерить шероховатость обработанной поверхности заготовок с помощью микроскопа МИС- II или профилометра.

7. Результаты замеров и расчетов занести в табл.6.1.

8. Построить графики зависимости высоты шероховатости Rz от  типа зубьев-резцов фрезы при разных режимах обработки.

  1.  Сравнить полученные результаты и сделать выводы о влиянии геометрии фрезы и подачи на высоту шероховатости обработанной поверхности.

Содержание отчета

1. Тип станка и его краткая характеристика.

2. Материал обрабатываемых заготовок и его краткая характеристика.

3. Инструмент, его материал и краткая характеристика.

4. Прибор для измерения высоты шероховатости обработанной поверхности.

5. Таблица результатов работы.

6. Графики результатов исследования.

7. Анализ полученных результатов и выводы по работе.

  1.  Титульный лист лабораторной работы оформить согласно приложению.

Оборудование, материалы, инструмент

Фрезерование производится на вертикально-фрезерном станке типа 6Н12 или на горизонтально-фрезерном станке типа 6Н83Г.

Обрабатываемые заготовки из стали 20, 25, 45 или других марок закрепляются в станочных тисках на столе станка. Размеры заготовок 150х50х100. На каждого студента выдается по девять заготовок.

Для фрезерования используются сборные торцевые фрезы диаметром 150 мм со вставными зубьями, оснащенными твердым сплавом Т15К6 (или Т5К10). Число зубьев от I до 4. Геометрия зубьев приведена в табл.6.2. Форма зуба №1 используется для фрезы с остроконечными .зубьями (обозначение фрезы А). Форма №2 используется для фрезы с закругленными зубьями (фреза Б). У фрезы с зачистным зубом (фреза В) три зуба имеют Форму №1 и один зуб – форму №3 (длина зачистной кромки у этого зуба l  1,25  S, где S мм/об).

Режим резания:

V = 150 м/мин; T = 0,5 мм; Sz1 = 0?1 мм/зуб; Sz2 = 0,25 мм/зуб; Sz3 = 0,5 мм/зуб.

Таблица 6.1

Результаты работы

Порядко-

вый номер

обработан-

ной заго-

товки

Фор-

ма

зуба

фре-

зы

Sz

мм/

зуб

Sм

мм/

мин

                   Высота остаточных неровностей, мкм

Rz

мкм

h1

h2

h3

h4

h5

h6

h7

h8

h9

h10

Таблица 6.2

Геометрия зубьев фрезы

Номер формы

зуба фрезы









 1

 мм

1

2

3

0

0

0

10

10

10

+15

+15

+15

45

45

45

15

15

0

0

3

0


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46011. Виды и источники маркетинговой информации. Методы сбора информации 59 KB
  Основа работы специалиста-маркетолога – это умение собрать, проанализировать, систематизировать информацию о рынке, превратить ее в знание тенденции развития рынка, а затем в систему мероприятий, воздействующих на рынок.
46016. Регіональна сертифікація в Європейських країнах (ЄС) 1.4 MB
  Обов’язки європейських країн-учасниць були орієнтовані на втілення в життя «чотирьох свобод»: вільне переміщення людей, вільне переміщення товарів, вільне переміщення послуг, вільне переміщення капіталу, що вимагало дотримання низки умов.