laboratory2 (Лабораторная работа №2 из МУ №29 со снятыми показателями с приборов)

Лабораторная работа №2

«Определение статической характеристики токарно-винторезного станка».

В соответствии с теорией динамики станков, разработанной В.А. Кудиновым, динамическая система станка образуется совокупностью упругой системы и рабочих процессов в их взаимодействии. Упругая система (УС) включает в себя станок, приспособление, инструмент и деталь (СПИД). Рабочие (РП) – резание, трение, процессы в двигателях и т.д.

Воздействие РП на УС является главным образом силовым, но может быть и другим, например тепловым. Воздействие на УС вызывают смещения ее конструктивных элементов, т.е. изменяют взаимное положение элементов системы СПИД.

Воздействие УС на РП выражается в изменении сечения среза, условий трения в подвижных соединениях, скорости движения.

Следовательно, рабочие процессы и упругая система взаимодействуют между собой. Эти взаимодействия определяют связи. В общем случае динамическая система станка замкнута. Физическую величину, описывающую воздействие на данный элемент или систему принято называть входной координатой, а результат воздействия – выходной координатой.

Разорвав связи, можно выделить элемент системы и рассматривать его отдельно, изучая его свойства в виде зависимости между входной и выходной координатами системы. Эту зависимость называют характеристикой элемента или системы. Если она получена в условиях, когда входная координата не изменяется во времени, то характеристика – статическая. Та же зависимость, полученная при изменяющейся во времени входной координате, является динамической характеристикой.

Размерность характеристики определяется отношением размерности выходной координаты к входной. Среди характеристик УС по связям с различными рабочими процессами особое место занимает характеристика по связи с резанием. Так как она определяет влияние УС на качество обрабатываемой детали.

Характеристика упругой системы по связи с резанием выражает отношение смещения инструмента и заготовки по нормали к поверхности резания к внешней силе, действующей так же как сила резания.

(мкм/кгс)

В практике широкое распространение получила иная характеристика УС – жесткость станка или системы СПИД.

Под жесткостью понимается способность системы противостоять действию сил, стремящихся ее деформировать. Величина жесткости системы определяется

(кгс/мкм)

На рис. 2.1. приведена схема перемещений технологической системы от изменения нагрузки. Элементы УС не являются вполне упругими, а также при их соединении между собой всегда есть зазоры. Поэтому характеристика имеет сложный нелинейный характер.

Рис. 2.1. Схема перемещений системы.

Для упрощения анализа стремятся перейти к линеаризованным характеристикам. Исходя из этого, определение жесткости выполняется, как показано на рис. 2.2. Для этого необходимо провести линию через середину отрезка AB и начало координат. Жесткость элемента или системы рассчитывается как тангенс угла наклона линии OK.

Рис. 2.2. Упрощенная зависимость перемещения УС от нагрузки.

Площадь фигуры OAB характеризует работу, затрачиваемую на деформацию рассматриваемой системы.

В общем случае характеристики станка являются пространственными. Следовательно, жесткость элементов системы целесообразно определять в различных направлениях (рис. 2.3.).

Рекомендуемые значения жесткости токарных станков нормальной точности приведены в табл. 2.1.

Жесткость системы определяется по формуле:

где:

– жесткость системы;

– жесткость станка;

– жесткость приспособления;

– жесткость инструмента;

– жесткость детали.

Рис. 2.3. Жесткость системы (узла) в различных направлениях.

При рассмотрении жесткости технологической системы различают: статическую жесткость и жесткость в установившемся режиме работы.

Жесткость системы в установившемся режиме работы (квазистатическая жесткость или в определении А.П. Соколовского – технологическая жесткость) – характеристика, зависящая от нагрузки, упругих и демпфирующих свойств элементов системы. Она определяется при обработке заготовки имеющий постоянный припуск на постоянных режимах резания, т.е. неизменная величина нагрузки по времени.

Известны несколько способов экспериментального определения упругих перемещений в процессе резания: ступенчатого обтачивания; реального нагружения; обтачивания с встречными проходами, сравнения заданной и фактической глубин резания.

В данной работе определяется значение статической жесткости.

Цель работы:

Определение экспериментальным путем статических характеристик узлов токарно-винторезного станка.

Объект испытаний:

Универсальный токарно-винторезный станок.

Применяемые приборы и инструмент:

Образцовый динамометр; индикатор 1-го класса; универсальная стойка для индикатора; приспособление для пространственного измерения.

Порядок выполнения работы:

1. Определяются величины отжатий узлов станка:

а) шпинделя и пиноли задней бабки – в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также в плоскости, проходящей под углом 45^o к ним;

б) суппорта в горизонтальной плоскости;

в) результаты измерений фиксируются в протоколе №2.1.

2. Рассчитываются статические характеристики испытанных узлов.

3. Анализ полученных результатов.

Для определения статической характеристики шпиндельного узла и пиноли задней бабки необходимо установить приспособление и приборы, как показано на рис.2.4. Нагружение осуществляется динамометром (рис.2.6.) от 0 до 300 кгс через 60 кгс, а затем выполняется разгрузка в обратном порядке. Величина отжатий шпинделя заносится в протокол №2.1. Испытания повторяются три раза. Перед каждым опытом необходимо поворачивать шпиндель. Измерения осуществляются в плоскостях I-I, II-II, III-III и IV-IV в нижней и верхней точках. По полученным средним значениям определяется статическая характеристика и строятся графики. Аналогично осуществляются измерения отжатий и пиноли.

Рис. 2.4. Схема установки приборов и приспособления для измерения деформации шпиндельного узла (пиноли) задней бабки.

Для определения статической характеристики суппорта в горизонтальной плоскости, приборы устанавливаются, как показано на рис. 2.5. Дальнейший порядок выполнения проверки совпадает с выше рассмотренным. Результаты фиксируются в протоколе №.2.2.

Рис. 2.5. Схема измерений деформаций суппорта в горизонтальной плоскости.

Рис. 2.6. Схема динамометра.

Протокол №2.1.

Протокол №2.2.

Перемещение узлов станка.

Результаты измерений деформаций

Шпинделя и пиноли задней бабки

Результаты измерений деформаций

Суппорта в горизонтальной плоскости

Характеристики жесткости узлов станка.

Литература:

1. Тепежкичиев В.К., Красниченко Л.В. и др. Металлорежущие станки. М., «Машиностроение», 1970.

2. Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков. М., «Машиностроение», 1977.