Лабораторная работа №2 Определение погрешностей формы детали в продольном сечении, возникающих при обработке на токарном станке

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Освоение методики теоретического расчета погрешностей формы деталей, возникающих при обработке на токарном станке, с последующей экспериментальной проверкой результатов расчета.

ЗАДАНИЕ

1. При заданных схемах установки детали на токарном станке (рис. 1) определить методом аналитического расчета и непосредственным измерением погрешность формы детали (конусность, бочкообразность).

2. Дать анализ причин, которые могут вызвать разницу в результатах определения погрешностей формы расчетным и экспериментальным путем.

ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ, МАТЕРИАЛЫ И ОСНАСТКА

1. Микрометр (0 – 25 мм).

2. Линейка масштабная.

3. Две детали, обработанные при заданных схемах установки (см. рис. 1).

4. Нормативы режимов резания.

Схема 1 Схема 2

Рис. 1. Схемы установки деталей на токарном станке:

схема 1 – в трехкулачковом патроне, схема 2 – в центрах

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При обработке деталей на металлорежущих станках силы резания вызывают деформации элементов технологической системы (станок – приспособление – инструмент – деталь), что обуславливает появление таких погрешностей обработки, как конусность, бочкообразность и др. Величина погрешностей обработки зависит от жесткости отдельных элементов системы.

Под жесткостью упругой технологической системы понимают ее способность оказывать сопротивление действию сил, стремящихся ее деформировать.

При обработке на токарном станке нежестких деталей (l/d > 5) их жесткость оказывается значительно меньше, чем жесткость остальных элементов системы. (Предполагается, что габариты станка соответствуют размерам обрабатываемой детали, состояние станка соответствует нормам, установленным ГОСТами на точность металлорежущих станков). По этой причине погрешность нежесткой детали можно приближенно определить путем расчета ее деформации под действием силы P_y, условно принимая деформации остальных элементов технологической системы (передняя и задняя бабки станка, суппорт и др.) равными нулю.

Влияние деформации детали под действием составляющих Р_х и Р_z на изменение размера обрабатываемой поверхности незначительно, поэтому действием сил Р_х и Р_z можно пренебречь.

Для вала, обрабатываемого в патроне, величину его деформации в различных сечениях можно определить по формуле (1) для изгиба балки, закрепленной на одном конце и нагруженной силой в рассматриваемом сечении (приложение 2).

Величину деформации в различных сечениях вала, обрабатываемого в центрах, можно приближенно определить по формуле 2 для изгиба балки, свободно лежащей на двух опорах и нагруженной силой в рассматриваемом сечении (приложение 2).

ПРОВЕДЕНИЕ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с заданием и исходными данными.

2. По нормативным материалам определить подачу S и рассчитать скорость резания V, ориентируясь на получистовую обработку. Принять глубину резания t = 1 мм. Поправочный коэффициент при расчете скорости резания (K_j) принять равным 0,7. Определить частоту вращения шпинделя станка:

, мин ^1,

где V — рассчитанная по нормативам скорость резания, м/мин; d_заг — диаметр заготовки, мм (до снятия припуска t = 1 мм).

Значения S и n уточнить по станку.

3. Рассчитать возможную деформацию детали при обточке под действием радиальной составляющей силы резания P_y в шести сечениях при обработке по схеме 1 и 2, для чего:

а) определить величину тангенциальной составляющей силы резания

, Н ,

где C_Pz, x_Pz, y_Pz, K_Pz — выбрать из табл. 1;

б) определить величину радиальной составляющей силы резания

P_y = 0,4P_z , Н ;

в ) по формуле (1) определить деформацию детали в каждом из шести сечений для случая установки детали в трехкулачковом патроне:

, мм; (1)

г ) по формуле (2) определить деформацию детали в каждом из шести сечений для случая установки детали в центрах:

, мм. (2)

В формулах (1), (2) l_i — расстояние от кулачков до i-го сечения, мм; a_i — расстояние от переднего центра до i-го сечения, мм; b_i — расстояние от заднего центра до i-го сечения, мм; l — длина детали, мм; Е = 2∙10⁵ , Н/мм² — модуль упругости; J = 0,05·d⁴_заг , мм⁴ — момент инерции поперечного сечения вала.

4. Измерить при помощи микрометра диаметры обеих деталей в шести сечениях по длине, как это показано на рис. 2.

Рис. 2. Измеряемые сечения детали

5. Определить фактические приращения радиуса в различных сечениях деталей после обработки по схеме 1 и 2:

,

где d_i — фактический диаметр детали в i-ом сечении; d₀ — диаметр детали в сечении 0 (принимается, что деформация детали в данном сечении равна 0).

6. Построить графики формы образующей цилиндрической поверхности детали по результатам аналитических расчетов и эксперимента для схем 1 и 2.

7. Оценить степень несовпадения теоретических и фактических значений погрешностей и сделать вывод о возможных причинах этого.

8. Определить погрешности формы деталей в продольном сечении для схем 1 и 2. ,

.

9. Сделать заключение о форме образующих обработанных цилиндрических поверхностей, причинах отклонений формы и о путях их уменьшения.

10. Оформить отчет.

ВОПРОСЫ К РАБОТЕ № 2

1. Какие факторы влияют на изменение формы вала в продольном сечении при его обработке на токарном станке?

2. Какая погрешность формы в продольном сечении детали ожидается при обработке в центрах и трехкулачковом патроне?

3. Как изменяется погрешность формы вала в продольном сечении при наличии смещения заднего центра бабки при обработке в центрах?

4. Нарисуйте схему составляющих силы резания, действующих при точении.

5. Как изменить режимы резания для уменьшения погрешностей формы детали в продольном сечении?

6. Какие расчетные схемы используют для определения деформации вала?

7. Как практически определяют погрешности формы вала в продольном сечении?