Определение жесткости токарного станка производственным методом (стр. 2 )

1. Токарно-винторезный станок модели 16К20 (1К62).

2.Обрабатываемый материал – образец из конструкционной стали (см. табл.2.1) длиной l = 500-800 мм и D > 50 мм.

3. Образец кренится в трехкулачковом патроне с упором в задний вращающийся центр.

4. Материал режущей чести инструмента Р6М5 или Т15К6.

5. Геометрия резцов: g = 10°; a = 15°; j = 45°; j1 = 15°; l = 0°; r = 0,3 - 0,5 мм.

6. Режимы обработки. Скорость резания выбирается по табл.2.1 в зависи­мости от марки обрабатываемого и инструментального материала. Пода­ча S = 0,125 мм/об; глубина резания t = 1 мм.

7. Базовые и опорные поверхности резца должны быть шлифованными.

8. Запрещается использовать резцы без стружкозавивающего уступа.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОБРАБОТКИ

ПАРТИИ ЗАГОТОВОК НА НАСТРОЕННОМ СТАНКЕ

Цель работы

1.  Ознакомиться со статическими методами исследования точности обрабо­тки.

2.  Построить точечную экспериментальную и теоретическую кривые распре­деления действительных размеров партии заготовок. Проверить совпа­дение экспериментального распределения с установленным для данного процесса теоретическим распределением.

Общие указания

Перед выполнением лабораторной работы студенту необходимо усвоить, что в процессе обработки партии заготовок на настроенном станке в ре­зультате возникновения случайных погрешностей действительный размер каждой заготовки является случайной величиной и может принимать любое значение в границах определенного интервала.

Так как результирующая погрешность обработки обычно представляет собой сумму большого числа погрешностей, зависящих от станка, приспо­собления, инструмента и заготовки, которые представляют собой взаимно независимые случайные величины, и влияние каждой из них на результиру­ющую погрешность имеет один порядок при отсутствии доминирующих погре­шностей, то распределение результирующей погрешности обработки, а зна­чит, и распределение действительных размеров заготовок подчиняются на основании теоремы - Ляпунова, закону нормального распределения. Это подтверждаются многочисленными исследованиями точности обработки.

Задание

1. Обработать па токарно-револьверном станке 50 заготовок методом ав­томатического получения размера при одной настройке станка. Численное. значение номинального размера обрабатываемых деталей и допуск на него назначаются преподавателем.

2. С помощью микрометра произвести измерение обработанных заготовок. Результаты замеров занести в табл.3.1 в той же последовательность, в которой заготовки снимались со станка.

Таблица 3.1

Порядковый номер обработанной заготовки	1	2	3	4	…	…	50
Действительный размер	L1	L2	L3	L4	…	…	L50

3. По данным табл.3.1 построить точечную диаграмму распределения размеров при обработке партии n = 50 заготовок (рис.3.1,а).

4. Построить гистограмму и полигон распределения действительных разме­ров (рис.3.1,б).

Для построения гистограммы распределения все значения действитель­ных размеров (табл.3,1) записываются в порядке их возрастания, то есть составляется упорядочный ряд, который разбивается на интерва­лы. Размер одного интервала С определяется по формуле:

С = W / К. , (3.1)

где W = Lmax – L min - размах действительных размеров, мм;

Lmax - наибольшее значение действительного размера в партии, мм;

L min - наименьшее значение действительного размера в партии, мм;

К - число интервалов (обычно принимается 7, 9, 11).

Рассчитанный по формуле (3.1) размер интервала округляется в бо­льшую сторону до значения, кратного цене деления измерительного инст­румента. Измеренные размеры заготовок, разбитые на интервалы, записываются в табл. 3.2.

Рис.3.1. Точечная диаграмма (а) и гистограмма, полигон и теоретическая кривая распределения действительных размеров заготовок в пар­тии (б)

Подсчитывается количество действительных размеров, попавших в каждый интервал. Затем определяют частоту распределения действительных разме­ров mi , которая численно представляет собой количество действитель­ных размеров, попавших в один интервал и частость mi/n . Значения mi для каждого интервала, а также численные значения середины интер­вала сводятся в табл.3.2.

По данным табл.3.2 строятся гистограмма и полигон распределения (рис.3.1,б), для чего по оси абсцисс откладываются интервалы размеров (табл.3.2), а по оси ординат - соответствующие им интервалы mi.

Таблица 3.2

Интервалы, мм	Середина ин­тервала, мм	Частота	Частость
от	до
Lmin Lmin +C …. Lmin +(K-1)C	Lmin +C Lmin +2C …. Lmax	Lcp1 Lcp2 …. Lcp k	m1 m2 …. mk	m1/n m2/n …. mk/n

5. Определить характеристики распределения: среднее арифметичес­кое значение Lср действительных размеров заготовок данной партии, характеризующее положение центра группирования размеров, и среднее квадратическое отклонение действительных размеров s, являющееся ме­рой рассеяния или мерой точности:

, (3.2)

, (3.3)

Расчет Lcp и s произвести по разработанной программе на машине СМ-4.

6. Построить теоретическую кривую распределения, для чего в лабо­раторной работе достаточно вычислить координаты только четырех харак­терных точек кривой нормального распределения и нанести их на график экспериментальной кривой (рис.3.1,б). Расчет координат характерных то­чек произвести по программе на машине СМ-4, зная численные значения размера интервала С, среднего квадратического отклонения s и чис­ло измеренных заготовок n.

7. Проверить совпадение экспериментального распределения с уста­новленным теоретическим распределением.

В лабораторной работе проверка производится по критерию Романовского R:

, (3.4)

где k - число интервалов;

c2 - критерий Пирсона, определяемый по формуле:

, (3.5)

где yi - теоретическая частота в каждом интервале.

Вычисление yi производится по формуле уравнения закона нормального распределения:

, (3.6)

где - нормированное отклонение.

Вычисление yi, c2, R произвести по программе на машине СМ-4.

Произвести проверку:

если R < 3,0, то можно считать, что экспериментальное распределений сходно с установленным теоретическим распределением;

если R ³ 3,0, то считают, что установленное теоретическое распреде­ление не может быть принято для рассматриваемого процесса.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Эскиз заготовки с указанием размера исследуемой поверхности.

3. Таблица действительных размеров заготовки (см. табл.3.1) и точечная диаграмма.

4. Таблица интервалов, значений mi численные значения середины ин­тервала (табл.3.2).

5. Численные значения характеристик распределения Lср и s.

6. Экспериментальная гистограмма, полигон и теоретические кривые расп­ределения, совмещенные на одном графике.

7. Определение критерия Романовского.

8. Выводы о совпадении экспериментального распределения с установлен­ным теоретическим распределением.

9. Титульный лист лабораторной работы оформить согласно приложению.

Оборудование, материалы режущий и мерительный инструменты

1. Токарно-револьверный станок.

2. Пруток Æ 18 мм из стали 3 (сталь 40) в состоянии поставки. Длина одной заготовки l = 30 мм.

3. Режущий инструмент - резцы проходной, подрезной, отрезной. Сечение державки 10х10. Материал режущей части - Р6М5.

4. Микрометр (мк) 0-25 мм, ц. д. 0,01 мм.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИИ РЕЗЦА И РЕЖИМОВ ТОЧЕНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Цель работы

1.  Ознакомиться с основными закономерностями формирования шероховатости, получаемой при точении.

2.  Рассчитать высоту шероховатости поверхности для заданных параметров геометрии вершины резца и подач; сопоставить с результатами измерения реальной шероховатости, полученной после точения образцов при разных значениях и скоростей резания.

Общие указания

Перед выполнением работы студент должен усвоить, что реальная поверхность деталей машин представляет собой совокупность неровностей, имеющих разную форму и размеры. Эти неровности называют шероховатостью поверхности. От шероховатости поверхности в значительной мере зависят эксплуатационные свойства деталей машин. Оценка и нормирование шероховатости поверхности производится в соответствии со СТ СЭВ 638-77 (ГОСТ 2789-72 ред.1982 г.) по шести параметрам и шести типам направления неровностей. Параметры шероховатости определяют размеры, форму и расположение неровностей: Ra – среднее арифмитическое отклонение профиля; Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам; Rmax - наибольшая высота неровностей профиля; Sm - средний шаг неровностей; S – средний шаг неровностей по вершинам; tp – относительная опорная длина профиля, где P - значение уровня сечения профиля.

Измерение параметров шероховатости поверхности производится оптическим методом с помощью микроскопов (МИС – II, микроинтерферометры и т. п.) – для измерения Rz и Rmax, и методом ощупывания алмазной иглой с помощью профилометров – профилографов (модели 203, 252 и др.) – для измерения Ra, Sm и tp.

Шероховатость поверхности, полученной при обработке резанием, при­нято различать в двух направлениях: вдоль вектора скорости резания (продольная шероховатость) и перпендикулярно вектору скорости резания, в направлении подачи (поперечная шероховатость). Обычно поперечная шероховатость больше продольной, поэтому измеряют только ее и при не­обходимости регламентируют тип направления неровностей.

Профиль шероховатости поверхности, полученный после точения, формируется в зависимости от формы вершины резца, элементов режима резания, упруго-пластических деформаций металла и явлений, связанных с образованием нароста на режущей кромке. Из элементов режима резания наибольшее влияние на высоту шероховатости оказывает подача, скорость резания, углы в плане резца j и j1 и радиус закругления вершины резца.

Рис.4.1. Профили шероховатости и формулы для расчета Rz при разных формах вершины резца

Теоретический расчет формы и высоты шероховатости может быть вы­полнен, если известны форма вершины резца (главный j и вспомогатель­ный j1 углы в плане и радиус округления вершины резца r ) и продо­льная подача S.

На рис.4.1 показаны профили шероховатости для разных форм вершины резца и соответствующие им формулы для расчета Rz . В практике точе­ния, особенно для чистовых операций, наиболее распространенным вариан­том является схема, изображенная на рис.4.1,6.

Реальная шероховатость отличается от расчетной в результате влия­ния упруго-пластической деформации, нароста и вибраций. При этом высо­та реальной шероховатости увеличивается. Учет этих факторов в теорети­ческом расчете не представляется возможным, поэтому для определения параметров шероховатости выполняют экспериментальные исследования с целью выявления действия нароста, упруго-пластических деформаций и других факторов.

В рамках данной работы следует выполнить расчет высоты шероховатости Rz расч по приведенным формулам, измерив предварительно пара­метры вершины резца j, j1 и r; провести эксперименты по точению образцов с измерением Rz эксп; сопоставить и проанализировать расчет­ные и экспериментальные значения высоты шероховатости.

Последовательность выполнения работы

I. 

Измерить главный j и вспомогательный j1 углы резца в плане и радиус r вершины резца на инструментальном микроскопе (рис.4.2).

Рис.4.2. Схемы определения углов j и j1 и радиуса r вершины резца

Для определения r измеряют параметры сегмента (длину l хорды и высоту a сегмента) и рассчитывают по формуле:

Точки М и N сопряжения радиусной части вершины резца с прямоли­нейными участками определяют визуально.

2..Вычертить эскиз обрабатываемого образца - валика с равными цилинд­рическими поясками, разделенными канавками (рис.4,3).

Рис.4.3. Образец для точения

3. Установить образец и резец на токарном станке.

4. Установить подачу и скорость резания. Значения подач и скоростей резания назначаются преподавателем, исходя из следующего ряда:

0,08; 0,13; 0,24; 0,34; 0,47; 0,52; 0.7 мм/об (для подач) и 10; 20; 30; 40; 50; 60; 80; 110 м/мин (для скоростей резания), и заносятся в табл.4.1.

При назначении подач и скоростей резания следует учесть, что для построения кривой Rz = f (S) должно быть получено не менее 5-6 экспериментальных точек, а для построения кривой Rz = f (V) -не менее 6-7 точек.

5. Обточить последовательно все пояски образца, меняя намеченные зна­чения подач и скоростей резания согласно табл.4.1.

6.  Измерить параметр Rz шероховатости поверхности на каждом обточен­ном пояске. Для измерения выбрать не менее 5 участков на каждом по­яске равномерно по всей окружности. Измеряется параметр Rz на микроскопе МИС-II. Результаты измерений заносятся в табл.4.1 протокола.

Таблица 4.I

Исходные данные и результаты измерения и расчета

параметра Rz шероховатости поверхности

Номер опыта

Режим резания

Измеренные значения Rz делений

Rz мкм, экспери- менталь- ное

Rz мкм, расчетное

t мм

S мм/об

V м/мин

n об/мин

1

2

3

4

5

среднее

7. Для каждого опыта (обточенного пояска) произвести расчет параметра Rz шероховатости поверхности по формулам, приведенным на рис.4.1. Результаты расчета наносятся в табл.4.1. Если значения подач меньше хорды радиусной части резца (рис.4.2), то расчет выполняется по формуле, приведенной на рис.4.1,б, если подача больше длины хорды, то следует пользоваться формулой, приведенной на рис.4,1, в (или на рис.4.1,а, если высота сегмента несоизмеримо мала по сравнению с измеренным значением Rz ).

8. Построить графики экспериментальной зависимости параметра Rz шеро­ховатости от скорости резания и подачи и график расчетных значений Rz от подачи.

9. Произвести сравнение и анализ полученных графиков; определить вели­чину расхождения значений Rz %, установленных расчетом и экспери­ментально; объяснить причины расхождения теоретической и экспери­ментальных кривых.

10.Составить отчет.

Содержание отчета

1.  Наименование и цель работы.

2.  Условия проведения экспериментов (модель и краткая характеристика станка, эскизы обрабатываемого образца и резца, марка и свойства обрабатываемого материала).

3.  Результаты измерения углов j и j1 и радиуса r резца.

4.  Характеристика применяемого прибора для измерения шероховатости по­верхности.

5.  Результаты опытов в виде табл.4.1 протокола.

6.  Расчеты параметра Rz шероховатости поверхности по формулам, приведенным на рис.4.1.

7. Графики зависимостей Rz от подачи и скорости резания (экспериме­нтальных и расчетной).

7.  Анализ результатов работы, в котором формируются выводы:

о степени достоверности метода теоретического расчета шероховатос­ти ;

по влиянию режимов точения на шероховатость поверхности;

по определению области режимов, обеспечивающих постижение приемле­мой шероховатости при высокой производительности обработки.

9. Титульный лист лабораторной работы оформить согласно приложению.

Оборудование, материалы, режущий и мерительный инструменты

1. Токарно-винторезных станок (16К20).

2. Образец из стали 45 (нормализация).

7.  Резец проходной. Материал режущей части резца Р6М5 или Т15К6.

8.  Микроскоп МИС-II, инструментальный микроскоп.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ПЛОСКОГО ШЛИФОВАНИЯ И ПРАВКИ КРУГА НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Цель работы

1. Ознакомиться с особенностями формирования шероховатости поверхно­сти, получаемой при шлифовании.

2. Определить экспериментально зависимости высоты шероховатости от глубины шлифования, продольной подачи (скорости стола) и продольной подачи алмаза при правке круга.

0бщие указания

Из лекционного курса студенту необходимо знать, что теоретически профиль шероховатости шлифованной поверхности в поперечном сечении можно рассматривать как результат наложения профилей вершин абразив­ных зерен, проходящих в процесса шлифования через данное сечение. Рас­четы профиля шлифованной поверхности производятся с применением методов теории вероятности.

Реальный профиль шероховатости значительно отличается от теоретического из-за слияния пластической деформации металла в виде наплывов по боковым сторонам рисок и колебаний круга относительно обра­батываемой поверхности. Так, при шлифовании пластичных металлов наплывы могут увеличить высоту шероховатости в 2-4 раза, а увеличение интенсивности вибраций - до 10 раз.

Характеристика (зернистость, твердость и пр.) и правка круга, определяющие рельеф его рабочей поверхности, также оказывают существен­ное влияние на шероховатость шлифованной поверхности; особенно замет­но влияние продольной подачи алмаза при правке крута.

В связи с изложенным зависимости параметров шероховатости шлифо­ванной поверхности от режимов обработки и других технологических фак­торов обычно определяют экспериментально путем измерения параметров шероховатости на образцах, прошлифованных при определенных условиях, с последующим получением эмпирических формул, графиков, таблиц.

В данной работе определяются эмпирические зависимости высоты ше­роховатости шлифованной поверхности от глубины шлифования, скорости стола и продольной подачи алмаза при правке круга.

Последовательность выполнения работы

I. Вычертить эскиз обрабатываемого образца - прямоугольного бруска из стали 45 (нормализованной) с выделенными участками для шлифования с определенным режимом (рис.5.1).

Рис.5.1. Образец для шлифования

2. Установить алмазный карандаш на столе плоскошлифовального станка и выправить круг с режимом правки \/к = 35 м/с; Sпр = 0,3 мм/об круга ( Sмин = 800 мм/мин); tпр = 0,02 мм (5 ходов).

3. Установить шлифуемый образец на магнитной плите стола.

4. Установить первый режим шлифования по табл.5.1 и прошлифовать пер­вый участок образца (сделать 3 хода стола). Затем последовательно прошлифовать остальные участки (рис.5.1), устанавливая для каждого свой режим согласно табл.5.1 (четвертая сторона образца остается свободной).

5. Снять образец, установить алмазный карандаш и выправить круг с про­дольной подачей при правке, указанной на первой строчке табл.5.2 (остальные элементу, режима правки остаются неизменными, равными

Vк = 35 м/с; tпр = 0,02 мм; 5 ходов).

Таблица 5.1

Влияние глубины шлифования t и скорости стола Vcm на параметр Rа. ( Rz ) шероховатости шлифованной поверхности (при S пр = 0,1 мм/об; t пр = 0,02 мм)

Номер шлифован­ного участка	Vст м/мин	t мм	Rа.(Rz) мкм
I	2	3	4	5	Сред-нее
I	5	0,01
2	5	0,01 + выхаживание
3	5	0,02
4	5	0,04
5	20	0,01
б	20	0,01 + выхаживание
7	20	0,02
8	20	0,04

Таблица 5.2