Подання та обробка експериментальних даних

Практика випробовування

Будова динамометра

Принцип дії будь-якого динамометра ґрунтується на вимі­рюванні пружної деформації найподатливішого його елемента. Підставою для такого вимірювання є закон Гука, відповідно з яким величина пружної деформації досліджуваного тіла прямо пропорційна значенню прикладеної до нього сили. Отже, експе­риментальнo встановивши залежність між величинами прикладе­ної до різця сили і відповідної їй деформації пружного елемента динамометра, можна надалі під час експерименту фіксувати тільки величину деформації і за значенням цієї деформації знахо­дити величину сили різання F_z.

Щоб виміряти силу F_z, скористаємось однокомпонентним механічним динамометром ДК-600. Динамометр складається з жорсткого корпуса 5 (рис. 6.6.2), за одне ціле з яким виконані торсійні бруски 1, 4 і різцетримач 3. В різцетримачі закріплюють різець 2. Знизу до різцетримача приварений важіль 8, в який впи­рається нижній кінець штока демпфера 6. У контакті з верхнім кінцем штока демпфера перебуває вимірювальний стрижень індикатора 7.

 

 

 

Рис. 6.6.2. Будова динамометра ДК-600: 1, 4 – торсійний бру-

сок; 2 – різець; 3 – різцетримач; 5 – корпус динамо-

метра; 6 – демпфер; 7 – індикатор; 8 –важіль; F_z – головна складова сили різання; l – виліт різця

Під час дії на різець сили F_z торсійні бруски повертаються (наявна пружна деформація кручення) і разом з ними повертаєть­ся важіль 8. Останній пересуває вгору шток демпфера і вимірю­вальний стрижень індикатора. Стрілка індикатора показує зна­чення лінійного переміщення штока демпфера. Оскільки під час різання величина сили F_z неперервно коливається довкола яко­гось середнього її значення, то для того, щоб погасити коливання стрілки індикатора, використовують демпфер, в циліндрі якого є в'язка рідина.

Тарування динамометра

Перед виконанням лабораторної роботи тарують динамо­метр. Під час тарування встановлюють залежність між прикладе­ною до різця силою й відповідною їй пружною деформацією торсійних брусків. Цю деформацію виражають умовно в кількості поділок шкали індикатора¹.

 

Рис. 6.6.3. Пристрій для тарування динамометра: 1 – вилка; 2

– палець; 3 – наконечник; 4 – важіль; 5 – тягарець;

6 – динамометр; l _о – виліт наконечника; l _І, l ₂ –

довжина плеча

Тарувальний пристрій складається з вилки 1 (рис.6.6.3), що кріпиться в патроні шпинделя токарно-ґвинторізного верстата, важеля 4, один кінець якого шарнірно з'єднаний з вилкою через палець 2, а до другого його кінця підвішують тягарці 5. Динамометр 6 закріплюють на супорті верстата замість різце­тримача. На місце різця ставлять наконечник 3 з умовою, що його виліт l _о дорівнюватиме вильоту різця l (рис.6.6.2).

Переміщенням супорта по напрямних станини встановлю­ють співвідношення між довжинами плечей l _І (рис.6.6.3) і l ₂ динамометра як l ₂: l _І = 10. У такому випадку тягарець масою в 10 кг створить на наконечнику динамометра силу, яка дорівнює 10 х 10 х 9,81 =981 Н. Перед таруванням нуль шкали індикатора повертають до співпадіння зі стрілкою. Потім до важеля підвішу­ють тягарець масою 10 кг і записують нове положення стрілки індикатора. Далі підвішують другий тягарець. Потім знімають по одному тягарцю. Результати заносять у протокол тарування (табл. 6.6.1). За даними протоколу відкладають точки в координатах сила різання F_z – кількість поділок шкали індикатора m (рис.6.6.4). По цих точках проводять тарувальну лінію, яка повинна проходити через початок координат.

 

Подання та обробка експериментальних даних

Найголовнішими параметрами, які визначають величину го­ловної складової сили різання F_z є механічні властивості оброб­люваного матеріалу і елементи режиму різання. Для експеримен­тального знаходження сили F_z проводять дослідження в декілька етапів.

На першому етапі визначають часткову функціональну за­лежність, аргументом якої є глибина різання t, що змінюється в заданих для експерименту межах:

(6.6.1)

Всі інші параметри під час експерименту не змінюються. До таких параметрів належать: твердість металу заготовки, подача S (товщина зрізу), швидкість різання v, наявність або відсутність мастильно-охолодної рідини, геометрія різця. Числові значення сили F_z, виміряні динамометром при різних значеннях глибини різання і, заносять до табл.6.6.2.

В такому випадку залежність (6.6.1) можна апроксимувати функ­цією степеневого вигляду:

F_z = С_І × t^х, (6.6.3)

де коефіцієнт С_І і показник степеня х є константами.

Щоб знайти значення х, спочатку логарифмують рівняння (6.6.3):

lgF_z= lgС_І × lgt^х, (6.6.4)

При графічному способі визначення показника степеня х на рис. 6.6.5 будуємо прямокутний трикутник, гіпотенузою якого є довільно вибрана ділянка прямої графіка, а катетами – відрізки а і b. Знаючи довжини а і b, які можна виміряти лінійкою, знаходимо значення показника степеня де за формулою:

(6.6.5)

На другому етапі визначаємо часткову функціональну залежність

, (6.6.6)

в якій стабілізовані всі параметри, крім подачі S. Числові значення сили F_z, виміряні динамометром при різних величинах подачі S (товщини зрізуваного шару), заносимо до табл. 6.6.3.

При достатньо широкому діапазоні зміни величини S залежність (6.6.6) в лінійних координатах буде мати вигляд степеневої кривої. Цю криву можна апроксимувати функцією степеневого вигляду:

F_z = С₂ × S^y, (6.6.7)

де коефіцієнт С₂ і показник степеня y є константами.

 

Таблиця 6.6.3

Експериментальні значення сили F_z залежно від

подачі S

№ п/п	Fz, Н	S, мм/об	t, мм	n, м/хв
		0,11		(150)
		0,21		(150)
		0,30		(150)
		0,39		(150)
		0,52		(150)

Примітка. Рекомендовані значення n записані в дужках. До таблиці необхідно занести фактичні значення n, вичислені за формулою (6.6.2) при реальних величинах діаметра заготовки D і частоти обертання шпинделя п.

Логарифмуванням функції (6.6.7) отримаємо рівняння прямої:

lgF_z= lgС₂ + у × lgS, (6.6.8)

яку будують у подвійних логарифмічних координатах (рис. 6.6.6) за експериментальними точками, поданими в табл. 6.6.3. Побудувавши прямокутний трикутник з катетами с і d, знайдемо значення показника у за формулою:

у = tga₂ = c/d. (6.6.9)

 

Рис. 6.6.6. Залежність головної складової сили різання F_z від подачі S