ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА.

Статическая жесткость узла станка определяется по известной методике. Нагружая узел и определяя величину его смещения, можно рассчитать статическую жесткость узла по формуле.

где - радиальная составляющая силы резания; - величина деформации узла.

Динамическая жесткость станка определяется в процессе резания. Неточность заготовки всегда отражается на детали в виде аналогичной погрешности, то есть погрешность заготовок копируется в той ил иной степени на детали. Отношение одноименных погрешностей заготовки и детали называется уточнением.

где - погрешность заготовки; - одноименная погрешность детали.

Уточнение показывает, во сколько раз уменьшилась неточность заготовок в результате обработки. Величина уточнений зависит от режимов обработки и жесткости технологической системы: станок – приспособление – инструмент – деталь. Жесткость токарных резцов при обточке валика обычно велика, заготовка выбирается достаточно жесткой, поэтому деформацией инструмента и детали можно пренебречь. Тогда на величину уточнения будет влиять жесткость станка. Жесткость станка и уточнение при обработке в один прием могут быть связаны следующей зависимостью:

(1)

где - жесткость станка; - коэффициент, представляющий отношение радиальной составляющей силы резания к главной ; - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и геометрии режущего инструмента; - подача, мм/об; - коэффициент, характеризующий влияние подачи на силу резания; - коэффициент, характеризующий влияние глубины резания на силу резания.

Таким образом, произведя обточку заготовок и определив расчётом или найдя по таблицам необходимые параметры, с помощью уравнения (1) определяют динамическую жесткость станка.

1. Группе студентов выдается заготовка в виде ступенчатого валика (рис. 1). Заготовка выбирается достаточно жесткой, чтобы ее деформацией можно было пренебречь. Такому условию удовлетворяют заготовки – валы с отношением диаметра к длине не менее : . Пользуясь микрометром, необходимо замерить

, , , , (см. рис. 1). Заготовка устанавливается в центрах токарного станка. На станке задается режим, соответствующий получистовой обработке, после чего все три ступени заготовки и протачиваются за один проход, при этом с каждой из ступеней снимается припуск на сторону соответственно и мм.

После проточки заготовки ступени в уменьшенном виде сохраняются на обработанной поверхности и деталь имеет форму, показанную на рис. 2. Принимая разность диаметров ступеней до обточки за погрешность заготовки , а разность диаметров (или ступеней) после обточки за погрешность детали можно определить уточнение, которое имеет место в каждом из трех положений режущего инструмента: у задней бабки – 1, в середине вала – 2, у задней бабки – 3 (см. рис. 2).

Погрешность заготовки, как уже указывалось, определяется при измерений диаметров , , , , с помощью микрометра, с точностью до 0.01 мм. и последующем определении разности . Погрешность детали определяется непосредственно на станке. Для этого на суппорт устанавливается стойка с индикатором. Разность показаний индикатора ( индикатора) при перемещении суппорта вдоль каждой из трех ступеней детали и будет являться половиной, погрешности детали . Измерения проводятся в трех осевых сечениях детали, примерно через каждые , а для расчета берут среднее арифметическое 3 – х. измерений. Следовательно:

.

Таким образом формула (1) приобретает вид (соответственно для трех положений суппорта).

; ;

(2)

Коэффициент и в формулах (2) могут быть приняты: Коэффициент определяется по нормативным данным.

2. Определение статической жесткости узла передней бабки (включая сопряжение центр – заготовка, рис. 3) производится следующим образом. В суппорт станка закрепляется нажимная планка 1 со сферическим рабочим концом, а к заготовке прижимается призматический подпятник 2. Нагрузка прикладывается у торца заготовки в сечении 1 – 1. Нажим производится перемещением суппорта в поперечном направлении через кольцевой пружинный динамометр 5. Замер упругих перемещений заготовки в том же сечении после предварительного выбора зазоров производится индикатором 3, установленным на станине станка. Перемещения замеряются с точностью до 0.01 мм. Величина жесткости рассчитывается по формуле (1).

Аналогично определяется жесткость узла задней бабки. При этом сама бабка и пиноль должны быть зафиксированы зажимами.

Рисунок 1 - Схема обработки и размеры заготовки.

Рисунок 2 - Чертеж детали после обработки с полученными размерами.

Рисунок 3 - Схема измерений жесткости передней (а) и задней (б) бабок.

1 – нажимная планка; 2 – подпятник; 3 – стоика с индикатором;

4 – заготовка; 5 – динамометр.

Рисунок 4 - Схема измерения жёсткости суппорта.

1 – подпятник; 2 – нажимная планка; 3 – динамометр; 4 – винт; 5 – стойка с индикатором.

Определение жесткости суппорта производится по схеме, показанной на рис. 4. В этом случае в центрах устанавливается погрузочная планка 2. Нагружение суппорта производится вращением винта 4 через динамометр 3, который упирается в подпятник 1, закрепленный в резце держателе суппорта. Замер упругих перемещений суппорта после выбора зазоров осуществляется индикатором 5, укреплённым на станине. При этом измерительная ножка индикатора упирается в торец подпятника.

После проведения опытов следует сравнить полученные величины динамической и статической жесткости узлов станка, дать анализ этих результатов.