Связь точности изготовления детали с припуском и свойствами материала заготовки

Исследование влияния упругих деформаций

Технологической системы на точность обработки

На токарном станке

 

Разработал К.Г.Щетникович

 

 

Минск, 2003

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ

Цель работы

Изучить методику расчета жесткости технологической системы и ме-тоды экспериментального определения жесткости станка, определить погрешности формы детали в продольном сечении после обработки на токарном станке.

 

Задачи работы

2.1.Установить связь точности изготовленных деталей с припусками и свойствами материала заготовки.

2.2.Изучить экспериментальный и расчетный методы определения жесткости элементов технологической системы.

2.3.Определить экспериментальным путем погрешность профиля продольного сечения консольно закрепленного нежесткого вала, и сравнить полученные данные с расчетными.

2.4.Определить жесткость передней и задней бабок токарного станка методом статического нагружения.

2.5.Определить экспериментальным путем погрешность формы профиля продольного сечения вала после обработки его в центрах и рассчитать величину упругих перемещений вала с учетом податливости передней и задней бабок.

 

Оборудование, инструмент и принадлежности

1. Станок токарный настольный модель Т – 28.

2. Устройство нагружающее.

3. Центр передней бабки, закрепляемый в трехкулачковом патроне.

4. Ключ торцевой четырехгранный (S = 6 мм).

5. Индикатор часового типа ИЧ–10 ГОСТ 577 – 68.

6. Линейка измерительная металлическая ГОСТ 427 – 75.

7. Вал d = 10 мм, L = 200 мм, Е = 2,1·10⁵ Н/мм².

Теоретическая часть

Связь точности изготовления детали с припуском и свойствами материала заготовки

Станок, приспособление, инструмент и заготовка образуют технологическую систему, элементы которой в процессе обработки должны быть замкнуты. С момента врезания режущих кромок инструмента в материал заготовки технологическая система подпадает под действие сил резания, а так же периодически изменяющихся сил, вызванных дисбалансом быстровращающихся узлов станка или заготовки. Под действием этих сил, вследствие зазоров в стыках деталей технологической системы, контактного и упругого деформирования, заготовка и режущий инструмент начинают перемещаться в пространстве в направлениях, не предусмотренных кинематикой процесса обработки. Эти перемещения происходят до тех пор, пока силы сопротивления, создаваемые упругими свойствами материала деталей, не уравновесят действия внешних сил и пока в технологической системе не создастся натяг, необходимый для съема слоя материала с заготовки.

Силовые факторы, действующие в технологической системе непостоянны. Наиболее значительное влияние на силу резания оказывают глубина резания и свойства материала заготовки. Глубина резания определяется припуском на обработку, колебание значений которого в партии заготовок являются причиной рассеяния размеров деталей, изготовленных из них. Неравномерный припуск на отдельной поверхности заготовки приводит к отклонениям формы этой поверхности у изготовленной детали из-за неодинакового упругого перемещения элементов технологической системы. Избыточный и неравномерный припуск вынуждает назначать дополнительные рабочие ходы, что ведет к снижению производительности процесса изготовления детали.

Различие твердости материала заготовок в обрабатываемой партии и колебание ее значений в разных частях отдельной заготовки также вызывает изменение сил резания, а следовательно и величины деформации элементов технологической системы. В процессе обработки заготовки непрерывно идет изнашивание режущего инструмента, что приводит к увеличению силы резания, особенно на заключительном этапе периода стойкости инструмента. В своей совокупности эти явления приводят к отклонениям формы, относительного положения и размеров обработанных поверхностей деталей.

Рис. системе

Увеличение полей рассеяния значений припусков или характеристик свойств материалов приводят к увеличению поля рассеяния сил резания.

Связь точности изготовленных деталей с припусками и свойствами материала заготовок сводится к следующему. Значение припуска характери-

стик свойств материала заготовки определяют значение силы резания. Сила резания через жесткость технологической сис-темы станка трансформируется в упругое относительное пере-мещение режущего инструмента и заготовки, являющееся составной частью погрешности обработки. Для наглядности связь точности детали со свойствами заготовки представлена на рис.1.

Рис.1. Формирование упругого перемещения в технологической системе