Типовые процессы в машиностроении . Шубин И.Н - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ
ТОКАРНОГО СТАНКА
3.1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОЭФФИЦИЕНТА ЖЕСТКОСТИ
Обрабатываемая заготовка, установленная на станке, с приспособлениями и режущим инструментом, представляет со-
бой замкнутую упругую систему. Силы резания и инерции, силы закрепления, возникающие при механической обработке на
металлорежущих станках, передаются на элементы упругой технологической системы ОЗПИ (оборудование, заготовка, при-
способление, инструмент). Упругие деформации системы с точки зрения обеспечения требуемой точности обработки явля-
ются определяющими и оказывающими значительное влияние на виброустойчивость системы и производительность меха-
нической обработки. На точность обработки влияют преимущественно те деформации, которые изменяют расстояние между
режущей кромкой инструмента и обрабатываемой поверхностью, т.е. направленные нормально к обрабатываемой поверхно-
сти (рис. 3.1), а именно составляющая силы резания
Р
у
– радиальная составляющая.
Незначительное влияние на деформацию оказывают и составляющие силы резания
Р
х
– нормальная, Р
z
– тангенциаль-
ная. Таким образом, жесткость технологической системы характеризует способность системы противостоять действию силы
резания, вызывающей деформации. В технологии машиностроения жесткостью системы ОЗПИ называют (для токарных
станков) отношение радиальной составляющей силы резания
Р
у
к смещению режущей кромки резца, относительно обраба-
тываемой заготовки, отсчитанное в направлении действия этой силы:
j =
yP
y
[кг/мм; Н/м].
Рис. 3.1
Установлено, что с изменением нагрузки жесткость изменяется, и практически в упрощенных расчетах определяют
среднюю жесткость в диапазоне эксплуатационных нагрузок от нуля до
Р
y max
. Величина, обратная жесткости, характери-
зующая упругие свойства элементов технологической системы и в целом системы ОЗПИ (способность деформироваться под
действием силы резания), есть податливость:
W = j1 =
y
Py [мм/кг, м/Н].
По принятой в технологии машиностроения терминологии при учете одной составляющей силы резания
Р
у
правомернее
говорить о коэффициенте жесткости
j и коэффициенте податливости W, а при приложении двух или трех составляющих си-
лы резания определяется жесткость
j и податливость w станка.
Значительное влияние жесткости при механической обработке на точность привело к разработке нескольких методов
экспериментальной проверки и расчета жесткости металлорежущих станков и отдельных элементов, входящих в технологи-
ческую систему. Основными являются:
а) статический (испытания на неработающем станке);
б) производственный (испытания при обработке заготовки).
При лабораторных испытаниях статическим методом узлы станка (шпиндельная бабка, суппорт, задняя бабка) нагру-
жаются ступенчато возрастающей нагрузкой и одновременно фиксируют перемещения основных узлов станка. Разгрузку
производят при тех же значениях ступеней в обратном порядке, регистрируя перемещения узлов станка.
По полученным данным испытания строят диаграммы "нагрузка – перемещение", откладывая по оси ординат значения
нагрузки
Р
у
, а по оси абсцисс – перемещения у, измеренные в направлении действия составляющей силы резания Р
у
, т.е. по
нормали к поверхности обработки (рис. 3.2). Площадь между нагрузочной и разгрузочной ветвями диаграммы (площадь пет-
ли Гистерезиса) характеризует величину энергии, затраченную на преодоление сил трения за один полный цикл испытания.
Ветви графика "нагрузка – перемещение" имеют несколько резко выраженных перегибов, что свидетельствует о том, что
жесткость испытываемого узла переменна в различных диапазонах нагрузок.
Для определения средней жесткости узла нагрузочная ветвь графика спрямляется, т.е. опытную нагрузочную линию
аппроксимируют линейной зависимостью. График "нагрузка – перемещение" для суппорта токарного станка:
1 – нагрузоч-
ная ветвь;
2 – разгрузочная ветвь; 3 – аппроксимирующая прямая. Аппроксимирующую прямую проводят так, чтобы при-
ближенно площади над прямой и ветвью равнялись площади под прямой и разгрузочной ветвью.

Страницы