4.3 Індивідуальне завдання

Завдання за варіантами подано в табл. 4.5.

Задаються: оброблюваний матеріал, жорсткість верстата, матеріал ріжучої частини інструменту, режими обробки і геометрія ріжучої частини інструменту.

4.4 Контрольні запитання

1. Що розуміють під жорсткістю і податливістю системи Верстат-Пристосування-Інструмент-Деталь?

2. Чому при обробці заготовок на наладнаних верстатах виникає явище розсіяння погрішностей?

3. Які основні шляхи зменшення сумарного поля розсіяння погрішностей?

4. Як розраховується настройковий розмір?

5. За рахунок чого можна забезпечити більш високу стабільність розмірів оброблюваних заготовок?

6. Основні розрахункові формули при оцінці поля розсіяння погрішностей.

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ 5

ПРОГНОЗУВАННЯ ОЧІКУВАНОЇ ПОХИБКИ

ФОРМИ ОБРОБЛЮВАНОЇ ПОВЕРХНІ

Мета роботи – навчитися розраховувати похибку форми заготовки в залежності від її конструктивних параметрів, режимів різання і геометрії інструменту.

5.1 Основні теоретичні положення

Жорсткість деталі j_д залежить від її конструктивних параметрів і від способу встановлення на верстаті. При малій жорсткості під дією сил різання заготовка прогинається, внаслідок чого утворюється похибка форми. Розглянемо це явище на прикладі токарної обробки гладкого валу при різних варіантах його встановлення: у патроні і задньому центрі (рис. 5.1), у передньому і задньому центрах (рис. 5.2), у патроні (рис. 5.3).

Рисунок 5.1 – Встановлення валу в патроні і задньому центрі

Рисунок 5.2 – Встановлення валу в передньому і задньому центрах

Рисунок 5.3 – Встановлення валу в патроні

Формули для розрахунку жорсткості j_д і стріли прогину f подано у табл. 5.1.

Таблиця 5.1 – Формули для розрахунку j_д та f

№ п/п	Способи встановлення заготовки	Жорсткість, Н/мм	Стріла прогину, мм
1	У патроні і задньому центрі
2	В центрах
3	В патроні

У формулах табл. 5.1 прийняті такі позначення:

Р_У – радіальна складова сили різання, Н;

L – довжина заготовки, мм;

E – модуль пружності матеріалу:

для сталі Е=210⁵…2,210⁵ МПа

для чавуна Е=0,7510⁵…1,610⁵ МПа

J – момент інерції, мм⁴:

для круглого перерізу:

J = 0,05·d⁴; (5.1)

для кільцевого перерізу:

(5.2)

де d – діаметр зовнішньої поверхні, мм;

D – діаметр отвору, мм.

Якщо конструктором у технічних вимогах задано допустиме значення поздовжньої похибки форми [Δ_Ф], то виходячи, наприклад, з формули:

(5.3)

можна розрахувати допустиме значення:

(5.4)

На підставі формули:

(5.5)

де коефіцієнт К_РУ розраховується за формулою (4.3).

Технолог може підібрати такі значення t, S, V і К_РУ, які забезпечать Δ_Ф<[Δ_Ф] і задану продуктивність.

5.2 Приклад розв’язання задачі

Постановка задачі. Розрахувати очікувану похибку форми Δ_Ф у поздовжньому перерізі деталі при заданих умовах обробки для кожного з трьох способів її установлення. Призначити режими різання і геометрію інструменту, що забезпечують виконання умови Δ_Ф<0,5·Td при кожному способі установлення. Розрахувати норму машинного часу t₀ для кожного способу.

Вихідні дані. Операція токарна. На токарному одношпиндельному напівавтоматі точити вісь у розмір 28_-0,1. Параметри заготовки: матеріал – сталь з σ_в=750МПа, d₃=30мм, D₃=20мм, L₁=200мм, L₂=250мм, L₃=300мм, модуль пружності Е=2·10⁵МПа. Різальний матеріал – швидкоріжуча сталь. Режими: V=65м/хв., S=0,5мм/об. Геометрія інструмента: φ=60, γ=10, λ=-5, r=1 мм.

Порядок розв’язання задачі.

5.2.1. Розрахуємо силу різання Р_У за формулою (4.2).

За таблицею (4.1) знаходимо коефіцієнти: С_РУ=125, x_РУ=1,0, y_РУ=0,75, n_РУ=0.

За таблицями (4.2) і (4.3) знаходимо K_МP=1, K_φP=0,7, K_γP=1,6, K_λP=0,75, K_rP =0,82.

Тоді, за формулою (4.3) K_РУ =10,71,60,750,82=0,69

і за формулою (4.2) P_У=10·12510,5^0,75650,69=513 Н

5.2.2. Розраховуємо очікувані значення похибки Δ_Ф при різних значеннях L, використовуючи формули табл. 5.1.

За формулою (5.2) розрахуємо значення моменту інерції.

мм

Тоді при встановленні у патроні і задньому центрі, при L=200мм:

;

при L₂=250 мм, Δ_Ф =0,0192 мм;

при L₃=300 мм, Δ_Ф =0,0329 мм.

При встановленні в центрах:

при L₁=200 мм, Δ_Ф =0,02 мм;

при L₂=250 мм, Δ_Ф =0,04 мм;

при L₃=300 мм, Δ_Ф =0,069 мм.

При встановленні в патроні:

при L₁=200 мм, Δ_Ф =0,325 мм;

при L₂=250 мм, Δ_Ф =0,643 мм;

при L₃=300 мм, Δ_Ф =1,098 мм.

5.2.3. Оформити таблицю 5.2.

Таблиця 5.2 – Результати розрахунків

Спосіб установлення заготовки	Похибка, мм, при різній довжині заготовки, мм
	200	250	300
У патроні і задньому центрі	0,01	0,02	0,0330
В центрах	0,02	0,04	0,0690
У патроні	0,325	0,643	1,098

5.2.4. Формулюємо висновки і рекомендації.

Виходячи з вимоги [Δ_Ф]<0,5·Td= 0,50,1=0,05 мм, бачимо, що тільки при встановленні заготовки у патроні та задньому центрі забезпечується Δ_Ф<0,5·Td мм при усіх заданих значеннях L. При встановленні в центрах вимога не забезпечується для заготовок з L=300 мм і призначенні S=0,5 мм/об. Допустиме значення подачі [S] розраховується так. Підставляємо у формулу:

допустиме Δ_Ф=0,05 і знаходимо:

=343 H

Використовуючи формулу (4.2) запишемо:

[P_У]=1250[S]^0,75650,69=343 H

мм/об

Приймаємо допустиме значення [S] =0,3 мм/об.

Така подача знижує продуктивність більше, ніж в 1,6 рази.

Очевидно, що обробка у патроні недопустима через великі значення Δ_Ф. Розрахунки доводять, що наприклад, при L=200 мм для забезпечення Δ_Ф = 0,05 мм слід приймати подачу S = 0,04 мм/об, а при L = 300 мм – S = 0,03 мм/об.

5.2.5. Будуємо графічні залежності Δ_Ф = f [L] при заданих у задачі вихідних даних (рис. 5.4).

За допомогою цих залежностей можна без додаткових розрахунків встановити [L] при різних значеннях [Δ_Ф]. Наприклад, якщо [Δ_Ф]=0,025 мм, то при встановлені цієї заготовки в патрон і центр [L]273 мм, а при установленні в передньому та задньому центрах [L]215 мм.

Рисунок 5.4 – Розрахункові значення

5.2.6. Розрахуємо основний час t_o обробки даної поверхні деталі за формулою:

(5.6)

де L_P.X. – довжина робочого ходу, мм, дорівнює сумі довжин – врізання (2…3 мм), перебігу (2…3 мм) та оброблюємої довжини деталі L;

S – подача, мм/об;

n – частота обертання, об/хв: об/хв;

i – кількість проходів.

Для вала довжиною 300 мм розраховуємо t_o.

а) при установці в патроні та задньому центрі:

S=0,5 мм/об;

хв;

б) при установці в центрах:

S=0,3 мм/об;

хв (в 1,6 раз падає продуктивність ніж у першому випадку);

в) при установці в центрах:

S=0,02 мм/об;

(в 25 разів падає продуктивність).