3. Порядок выполнения лабораторной работы

При выполнении лабораторной работы необходимо:

Изучить настоящее руководство, конспекты лекций и рекомендуемую литературу.

2. Изучить инструкцию по технике безопасности.

3. Уточнить задание и условия проведения опытов.

4. Изучить общее устройство станка, микроскопа и измерительного инструмента.

5. Подготовить протоколы для опытов.

6. Выполнить резание с заданной скоростью, периодически измеряя износ резца до полного его затупления.

7. Определить величину оптимального износа.

8. Составить отчет.

4. Дополнительные требования по технике безопасности

При выполнении лабораторной работы наряду с общими требованиями, изложенными в инструкции, необходимо:

1. При обработке заготовки находиться вне плоскости вращения и на расстоянии от зоны резания не менее 1 м.

2. Не допускать удаление стружки от резца при вращение заготовки.

3. Заготовку снимать со станка после ее достаточного охлаждения.

5. Содержание отчета

Отчет должен содержать разделы, расположенные в следующей последовательности:

1. Цель работы

2. Объект исследования (схема проведения опытов и их условия: тип станка, приборов, измерительного инструмента, данные об обрабатываемом материале, виде заготовки и ее размерах, о материале режущего инструмента и его геометрических параметрах)

3. Результаты исследования график зависимости h =(f ), эскиз изношенного резца

4. Выводы.

6. Контрольные вопросы

1. Виды износа

2. Зависимость износа от времени.

3. Внешняя картина износа

4. Понятие об оптимальном износе

5. Способ определения оптимального износа.

Библиографический список

1. Клушин М.И. Резание металлов часть 2, г.Горький, 1970 год.

2. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов. Учебник для технических вузов. М: Издательство МПТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.-448с.

3. Аршинов В.А., Алексеев Г.М. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1967. – 500с.

4. Грановский Г.И. ,Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985,305с.

5. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М. Машинострое­ние, 1975, 344с.

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ДИНАМОМЕТРА

1. Цель работы.

Изучить и определить основные свойства динамометра .

2. Основные теоретические положения.

Точность измерения сил при резании в первую очередь определяют следующие свойства динамометра:

a). жёсткость;

б). чувствительность;

в). линейность;

г) .гистерезис;

д). инерционность;

е). зависимость показаний от координат точки приложения измеряемой силы;

ж). взаимовлияние;

з). стабильность.

Жёсткость динамометра должна быть такой, чтобы его включение в технологическую систему СПИД как промежуточного звена не изменяло бы существенно жёсткости системы в целом. Значение жёсткости С рассчитывается по формуле:

C = ,

где Р - величина нагрузки;

 - величина деформации в направлении нагрузки.

Величина  зависит от конструктивных параметров динамометра, а также от размеров и консоли резца (тарировочной державки). Поэтому жест­кость динамометра определяется при рабочем его состоянии и задан­ном сечении резца (державки) и консоли, соответствующих применяемым условиям процесса резания.

С жесткостью динамометра тесно связана его чувствительность. Она характеризуется минимальной нагрузкой, вызывающей отклонение стрелки показывающего прибора (луча осциллографа) на одно деление.

Линейность тарировочных графиков динамометра является одним из важнейших его свойств. В связи с этим динамометры разделяют на две группы: линейные и нелинейные.

В линейных динамометрах связь между силой и показаниями ре­гистрирующего прибора описывается линейным уравнением. Такие ди­намометры имеют равномерную шкалу. В нелинейных динамометрах связь между величиной силы резания и показаниями регистрирующего прибора описывается нелинейным уравнением. Такие динамометры имеют нерав­номерную шкалу. При измерении силы резания нелинейными динамометрами возникают существенные искажения переменной составляющей си­лы резания. Кроме того, в спектре показаний динамометра возникают дополнительные частоты, каких не было в спектре силы резания. И, наконец, в нелинейных динамометрах возникает систематическая пог­решность постоянной составляющей силы резания. Поэтому для обеспе­чения минимальной погрешности измерения силы резания необходимо применять линейные динамометры.

Линейность динамометра характеризуется величиной отклонения экспериментальных точек от прямой линии, выражающей зависимость по­казаний прибора от величины эталонной нагрузки. Она выражается обычно в процентах от значения показания прибора при заданной наг­рузке.

Гистерезис характеризуется величиной несовпадения показаний прибора при нагрузке и разгрузке. Он выражается в процентах от по­казания прибора при заданной нагрузке.

Взаимовлияние составляющих силы резания характеризуется величиной показаний прибора по другим составляющим при нагружении его одной из составляющих. Например, взаимовлияние динамометра по P и Р определяется при нагружении его силой P . Величина взаимо­влияния выражается в процентах от показаний прибора при заданной нагрузке. Для определения взаимовлияния необходимо знать соотношение сил P , P , Р .

Зависимость показаний от координат точки приложения измеряемой силы характеризуется разницей между показаниями прибора при нагружении в точке, соответствующей координатам силы при резании, и в точке, отстоящей от неё в соответствующем направлении на 1 мм. Эта зависимость устанавливается путём приложения постоянной эталонной нагрузки в различных точках тарировочной державки.

Инерционность прибора можно определить по его частоте собственных колебаний. Она является функцией жёсткости системы и её массы. Так, для простейшей системы с одной степенью свободы, частоту собственных колебаний можно рассчитать по формуле:

 = ,

где с – жёсткость прибора;

m – масса колеблющихся деталей прибора.

Инерционность динамометра характеризует его способность регистрировать переменную составляющую силы резания с определённой частотой и амплитудой. Для исследования инерционности динамометр нагружают нагрузкой, величина которой изменяется по времени по синусоидальному закону. Изменяя частоту переменной нагрузки, записывают на осциллографе показания прибора. При этом устанавливается максимальная частота переменной составляющей, которую способен зафиксировать прибор без существенных искажений. При определении инерционности динамометра необходимо использовать аппаратуру с минимальной (меньшей чем у динамометра) инерционностью.

Инерционность динамометра можно определить непосредственно при резании. Для этого рекомендуется нагружение прибора путём резания диска, в котором предварительно изготавли­ваются различные по форме и размерам пазы (рис.1).

Диск (см.рис.1) показан условно (для наглядности) в развернутом виде. Следует отметить, что диск целесообразно изготавливать не цельным, а составным, например, из трех дисков, средний из ко­торых имеет пазы различной формы и размеров. Причем, один из пазов, например, паз шириной С целесообразно выполнить сквозным на всю суммарную ширину трех дисков В. При резании таких дисков ширина среза переменная. Причем, величина и закономерность измене­ния ширины среза определяют величину и закономерность нагрузки на прибор. Частота изменения силы резания обеспечивается за счет изменения скорости вращения диска (числа оборотов шпинделя станка). Диск может быть изготовлен из любого материала. Однако целе­сообразно выбрать такой материал, при резании которого в исследу­емом диапазоне скоростей резания на резце отсутствует нарост и образуется сливная стружка. Этому условию в большей мере удов­летворяют медь, свинец, титан и др.

Показания прибора при резании диска записываются с помощью осциллографа.

Детальный анализ осциллограмм позволяет определить различные характеристики динамических свойств прибора. При этом уже по виду осциллограмм можно определить тот диапазон режима резания, в пре­делах которого прибор записывает переменную составляющую с доста­точной точностью. При отсутствии существенных динамических погреш­ностей, что может иметь место при небольшой частоте переменной составляю­щей, осциллограмма силы при резании диска (см. рис.1) будет иметь вид (рис.2) сплошной линии. С учетом инерционности та же осциллог­рамма будет иметь вид, изображенный пунктирной линией (рис.2). Чем больше величина смещения пунктирной линии относительно сплошной, тем больше инерционность прибора.

По осциллограммам предварительно можно определить максималь­ную частоту переменной составляющей, которую сможет зафиксировать прибор без существенных погрешностей. Для этого необходимо запи­сать силы резания при различных скоростях вращения диска. При оп­ределенной скорости будет получен предельный случай, когда прибор ещё сможет зафиксировать наличие паза шириной С на диске (см. рис.1).

Рис.1. Схема диска.

Рис.2. Схема осциллограммы с учётом инерционности прибора.

Рис.3. Схема осциллограммы с учётом погрешностей прибора по амплитуде переменной составляющей силы резания.

Исходя из этого, можно определить максимальную частоту переменной составляющей, которую сможет зафиксировать прибор. Она для данного кон­кретного случая определяется по формуле:

\) = = ,

где D - диаметр диска, в мм ;

n - число оборотов диска в с.;

С - ширина паза, мм ;

 - скорость резания, мм/с.

Следует отметить, что по характеру осциллограмм можно опреде­лить тот режим резания, при котором на записях будет существенная погрешность. Этот режим характеризуется значительным ростом пере­менной составляющей в местах изменения ширины диска (см. рис.3). Совершенно очевидно, что рост переменной составляющей обусловлен не процессом резания, а свойствами прибора.

Таким образом, по углу , частоте \) и величине колебаний силы резания можно приближенно определить динамические свойства прибора в конкретных условиях его использования.

Стабильность динамометра характеризуется величиной дрейфа нуля, изменения чувствительности и др. Основными причинами нестабильности могут быть: изменение температуры в различных узлах динамометра, попадание пыли и стружки в зазоры между подвижными и неподвижными частями динамометра, проникновение СОЖ к датчикам и др. Обычно у новых, отлаженных динамометров погрешности по большинству рассмотренных свойств не превышают 1-2%, которыми можно пренебречь. Однако в процессе работы и хранения могут возникнуть существенные отклонения. В связи с этим перед началом экспериментов и после их окончания необходимо проводить выборочную и контрольную тарировку, при которой выявляются основные свойства динамометра.