Kopia_kniga_nikiforov_tekhnologia

Во второй серии опытов в качестве варьируемого фактора принимают подачу S0, мм/об, а в третьей – скорость главного движения резания ϑ, м/мин. Выполнив аналогичные с первой серией опытов преобразования формул Рz = f (S0 ) и Pz = f (ϑ) по методике, использованной для обработки данных первой серии опытов, и построив по результатам экспериментов графики lg S0 – lg Pz и lg ϑ – lg Pz, можно определить показатели степени ypz и npz искомой зависимости (1.20).

Коэффициент Сpz этой зависимости (1.20) вычисляют следующим способом. На каждом из логарифмических графиков lg t – lg Pz, lg ϑ – lg Pz, lg S0 – lg Pz произвольно выбирают по одной точке К (см. рис. 1.32). Для каждой такой точки известны значения Pzк, S0 к, tк, ϑ к. Подставив их, а также ранее найденные значения xpz, ypz, npz в уравнение (1.20), вычислением для каждого графика находят значение Срz1, Срz2, Срz3. По ним определяют среднее арифметическое значение Сpz.

Введя полученные численные значения Срz, xpz, ypz, npz в уравнение (1.20), фиксируют искомый результат – зависимость составляющей силы резания Pz от элементов режима резания при заданных условиях точения. Условия проведения и результаты эксперимента оформляют в виде табл. 1.11.

Таблица 1.11

Результаты экспериментов по определению сил резания

Но-			Режим резания					n,	Рz	,
мер	nст,	ϑ,		S0 ,		t,					lgPz
			lg ϑ		lgS0		lg t	дел.	Н
опыта	об/мин	м/мин		мм/об		мм

Содержание работы

Лабораторная работа включает: изучение силовых характеристик процесса резания при точении, зависимости составляющих сил резания от элементов режима резания, методики экспериментального определения численных значений коэффициента Срz и степенных показателей этих зависимостей; проведение эксперимента и определение зависимости составляющей силы резания Рz от скорости резания, подачи и глубины резания; оформление результатов работы в виде отчета.

91

Порядок проведения работы

1.Зафиксируйте условия проведения эксперимента: модель и наименование станка, тип режущего инструмента, используемые приспособления, измерительные приборы.

2.Под руководством преподавателя установите уровни варьирования

параметров ϑ, S0 , t и определите необходимые значения частот вращения шпинделя станка nст.по методике, представленной в работе 1.1, раздел «Наладка токарно-винторезного станка». Установите фактические значения скорости главного движения резания для каждого из уровней варьирования значений режима резания.

3.Проведите градуирование шкалы милливольтметра, занесите данные в табл. 1.10, постройте градуировочный график и найдите цену деления шкалы регистрирующего прибора k по формуле (1.19).

4.Проведите эксперимент по измерению силы Рz при варьируемых ϑ, S0 , t; данные занесите в табл. 1.11.

5.Постройте логарифмические графики и найдите с их помощью

степенные показатели xpz, ypz, nрz искомой зависимости (1.20). 6. Рассчитайте коэффициент Cpz.

Содержание отчета

1.Название работы.

2.Условия проведения эксперимента и схема градуирования прибора динамометра (рис. 1.31, а).

3.Таблица результатов градуирования милливольтметра (по форме табл. 1.10).

4.Градуировочный график и определение цены деления милливольтметра k.

5.Логарифмические графики lg t – lg Pz, lg S0 – lg Pz, lg ϑ – lg Pz с необходимыми построениями.

6.Расчет значений степенных показателей xpz, ypz , npz и коэффици-

ента Сpz.

7.Искомая формула (1.20) с численными значениями экспериментально определенных степенных показателей и коэффициента Сpz.

8.Выводы о сравнительном влиянии элементов режима резания на

главную составляющую силы резания – силу Pz .

92

1.6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕМПЕРАТУРЫ РЕЗАНИЯ

ПРИ ТОЧЕНИИ ОТ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ 1

Цель работы: знания о тепловых процессах, протекающих в зоне обработки при резании металлов, методики определения зависимости температуры резания от элементов режима резания методом естественной термопары; умения определять температуру резания и устанавливать зависимость ее от элементов режима резания экспериментальным методом, проводить обработку экспериментальных данных и анализировать полученные закономерности.

Общие сведения

Одним из важных и сложных физических процессов, протекающих в зоне стружкообразования, является тепловыделение. Практически вся механическая работа, затрачиваемая на срезание слоя металла, превращается в теплоту. Теплота образуется в результате пластического деформирования материала, трения стружки о переднюю поверхность инструмента и трения задних поверхностей инструмента о поверхности заготовки. Выделяющаяся теплота нагревает стружку, обрабатываемую заготовку, инструмент и окружающую среду.

Изучение тепловых явлений, протекающих при резании металлов, имеет большое практическое значение. Тепло, возникающее в процессе резания, влияет на стойкость инструмента, его износ, на качество обработанной поверхности, изменяет механические свойства материала заготовки и коэффициент трения на поверхностях инструмента, приводит к увеличению или снижению сил резания. Нагрев инструмента и заготовки вызывает изменение их геометрических параметров, что влияет на точность размеров и форму обработанных поверхностей.

Мерой выделяемой при резании теплоты может служить температура резания, значения которой различны в разных точках зоны стружкообразования. Усредненное значение этих температур на площадках контакта

1 1. Работа 1.6 проводится после проведения работы 1.5 «Экспериментальное определение зависимости окружной составляющей силы резания Рz при точении от элементов режима резания»

93

инструмента со стружкой и заготовкой получило название температура резания, θ. Зная усредненную температуру, можно оценить интенсивность протекающих тепловых процессов, а также предсказать возможные энергетические затраты на резание и эксплуатационные характеристики обработанной поверхности заготовки.

Широкое распространение среди методов измерения температуры резания получил метод естественной термопары. Схема его реализации при продольном точении изображена на рис. 1.33.

Рис. 1.33. Схема измерения температуры резания методом естественной термопары

Метод естественной термопары основан на возникновении термоэлектродвижущей силы в месте контакта нагретых поверхностей заготовки 1 и резца 3, представляющих термопару, и зависимости электродвижущей силы от температуры нагрева контактирующих поверхностей. Измерение значения этой силы осуществляется гальванометром 4.

Показание гальванометра дает среднее значение электродвижущей силы, возбужденной на всех точках контакта поверхностей инструмента и заготовки, а, следовательно, характеризует некоторую усредненную по всем этим поверхностям температуру резания.

Для получения точных результатов обрабатываемая заготовка 1 должна быть изолирована от кулачков токарного патрона и от центра в задней бабке 2, а резец 3 – от резцедержателя. Изоляция используется для

предотвращения влияния на полученный результат дополнительных

94

термопар, возникающих в местах контакта инструмента с заготовкой и частями станка. Вместе с тем, роль этих дополнительных паразитных термопар при высокой температуре в зоне резания незначительна. Поэтому схема измерения, представленная на рис. 1.33 и использованная в дальнейших экспериментах, упрощена за счет отказа от полной изоляции заготовки и сохранения только изоляции резца.

Для реализации метода естественной термопары необходимо до проведения эксперимента произвести градуирование термопары «инструмент – заготовка» путем искусственного нагревания в электрической печи спая стержней из материалов резца и заготовки и установки в печь контрольной термопары. Результатом градуирования термопары становится градуировочный график, устанавливающий зависимость возникающей электродвижущей силы от средней температуры резания при определенных марках материала заготовки и инструментального материала. При смене материалов инструмента или заготовки градуирование должно повторяться вновь.

На рис. 1.34 представлены два графика, полученные С. С. Можаевым и Т. Г. Саромотиной путем градуирования термопар «твердый сплав (Т5К10, Т15К6) – сталь Ст 40» и в дальнейшей работе используемых для оценки температуры резания.

Рис. 1.34. Градуировочные графики термопар «твердый сплав (Т5К10, Т15К6 – сталь Ст 40»

95

Зависимость температуры резания от элементов режима резания

Температура резания зависит от мощности тепловых источников в зоне деформации и на поверхностях инструмента, а также от интенсивности отвода тепла в заготовку, инструмент и стружку. На нее влияют физические и механические свойства инструментального и обрабатываемого материалов, режим резания, геометрические параметры режущего инструмента, наличие смазочно-охлаждающих средств и другие параметры процесса резания.

Во многих случаях температура резания является фактором, ограничивающим повышение производительности обработки за счет увеличения значений скорости резания ϑ, величины подачи Sо и глубины резания t. Это определяет необходимость установления зависимости температуры резания от параметров режима резания. На температуру резания наибольшее влияние оказывает скорость резания ϑ, затем подача Sо и наименьшее – глубина резания t.

В общем виде искомую зависимость можно записать следующим образом:

θ = Сθ ϑ xθ Soyθ tnθ

(1.23)

Коэффициент Сθ, входящий в формулу (1.23), учитывает влияние на температуру резания материалов заготовки и инструмента, геометрических параметров инструмента и других условий проведения резания, исключая параметры ϑ, So, t.

Содержание работы

Лабораторная работа включает: изучение тепловых явлений при резании металлов методом точения, методики экспериментального определения зависимостей температуры резания θ от скорости резания ϑ, подачи So и глубины резания t методом естественной термопары, проведение эксперимента и установление зависимости на основе обработки графиков, оформление результатов работы в виде отчета.

Порядок проведения работы

1.Ознакомьтесь с технологической оснасткой и измерительными приборами, используемыми в эксперименте.

2.Зафиксируйте условия эксперимента: наименование и модель

96

станка; тип режущего инструмента, пределы измерения и цену деления измерительного прибора; материалы заготовки и инструмента; диаметр заготовки D, мм.

3. Совместно с преподавателем или учебным мастером установите три уровня варьирования каждого из элементов режима резания: скорости резания – ϑ, м/мин, подачи – Sо, мм/об, глубины резания t, мм.

4. Рассчитайте значения частот вращения шпинделя nрасч, об/мин, для каждого значения ϑ по формуле (1.1) и примите для каждого полученного значения ближайшее меньшее значение nст по таблице частот вращения шпинделя станка.

5. Составьте вместе с преподавателем план эксперимента в табличной форме (табл. 1.12), ориентируясь на использование в изучении зависимости температуры резания от элементов режима резания метода однофакторного эксперимента. В таблицу занесите значения фактической скорости резания ϑ, установленные для выбранных значений частот вращения шпинделя станка nст., и заданные для каждого уровня значения подачи и глубины резания.

Таблица 1.12

Результаты эксперимента

Но-	Но-	Варьируемые факторы					Показания
мер	мер					милливольтметра,				θ,
эта-	экс-	ϑ,	So,	t, мм			U, мВ			о	С
	пери-	м/мин	мм/об
па					U1		U2	U3	Uср
	мента
1	2	3	4	5	6		7	8	9	10
1	1.1
	1.2
	1.3
2	2.1

6. Выполните эксперимент по определению температуры резания методом естественной термопары, последовательно изменяя для каждого этапа эксперимента один из параметров режима резания, сохраняя при этом неизменными остальные. На каждом этапе сделайте по три измерения.

97

Заполните табл. 1.12 и переведите показания милливольтметра U, мВ в значения температуры резания θ с помощью градуировочного графика

(рис. 1.34).

7. Постройте графики зависимостей θ = f (ϑ), θ = f (So), θ = f (t) в логарифмических координатах и найдите с их помощью показатели степени xθ, yθ, nθ для формулы (1.23) по методике обработки графиков подобного типа, приведенной в работе 1.5.

8. Рассчитайте коэффициент Сθ для формулы (1.23) как среднюю величину коэффициентов Сθi, определенных по результатам обработки для каждого из трех этапов эксперимента. Используйте при расчетах методику определения коэффициента СРz, представленную в работе 1.5.

9. Проведите анализ полученной конкретной зависимости (1.23) с найденными численными значениями степенных показателей xθ, yθ,nθ и коэффициента Сθ и определите, как влияют на температуру резания элементы режима резания ϑ, So, t и какой из них является приоритетным по влиянию.

10. Сделайте выводы о соответствии полученной зависимости теоретически обоснованной закономерности зависимости температуры резания от элементов режима резания.

Содержание отчета

1.Наименование работы.

2.Условия проведения эксперимента, заданные уровни варьирования элементов режима резания.

3.Схема измерения температуры резания.

4.Расчеты частоты вращения шпинделя станка nст, об/мин, и факти-

ческой скорости резания ϑ.

5.Результаты эксперимента, представленные в форме таблицы 1.12.

6.Графики зависимостей θ = f (ϑ), θ = f (So), θ = f (t) в логарифмических координатах.

7.Расчеты показателей степени xθ, yθ, nθ и коэффициента Сθ.

8.Искомая формула температуры резания с численными значениями

показателей степени и коэффициента Сθ.

9. Выводы о влиянии элементов режима резания на температуру резания.

98

1.7. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ТОКАРНОРЕВОЛЬВЕРНОГО СТАНКА

Цель работы: знания о назначении и устройстве токарноревольверного станка, действий при его наладке на изготовление партии деталей, методики расчета трудоемкости обработки заготовки; умения определять составляющие штучно-калькуляционного времени и рассчитывать коэффициент непроизводительных затрат времени на обработку.

Общие сведения

Токарно-револьверные станки применяют в серийном производстве для изготовления деталей сложной конфигурации из прутков или штучных заготовок. Отличительной особенностью станков этого типа является наличие продольного суппорта, несущего многопозиционную поворотную револьверную головку с вертикальной или горизонтальной осью вращения. В гнездах револьверной головки закрепляют различные резцы, а также сверла, зенкеры, метчики и другие инструменты для обработки отверстий. Смена инструментов в процессе обработки на станке осуществляется простым поворотом револьверной головки.

Получение деталей сложной конфигурации требует применения большого числа режущих инструментов. Использование револьверной головки, позволяющей реализовать эту задачу, установка всех инструментов на станке до обработки и сокращение в связи с этим времени на смену инструмента при переходе от обработки одной поверхности заготовки к другой позволяют повысить производительность обработки в условиях серийного производства по отношению ко времени выполнения этих же работ на токарно-винторезных станках.

На токарно-револьверных станках можно выполнять почти все работы, свойственные станкам токарной группы: получать на деталях цилиндрические, конические, винтовые, фасонные и плоские (торцовые) поверхности. На них выполняют обтачивание наружных и растачивание внутренних поверхностей заготовок, подрезание торцов, отрезание, сверление, зенкерование и развертывание отверстий, нарезание резьб и другие виды работ. При этом обеспечивается точность размеров не выше 8 квалитета точности и шероховатость поверхностей с параметром Rа до 1,25 мкм.

99

В то же время в силу специфики конструкции токарно-револьверные станки менее универсальны, чем токарно-винторезные станки. В связи с этим ряд таких работ, как нарезание резьб, растачивание отверстий, обработка фасонных поверхностей на токарно-револьверных станках выполняется с ограничениями, не свойственными токарно-винторезным станкам.

Устройство и назначение основных узлов токарно-револьверного станка

Внешний вид и основные узлы токарно-револьверного станка, представленного моделью 1341, показаны на рис. 1.35, а. Станок имеет горизонтальную ось вращения револьверной головки. На нем можно обрабатывать как прутковые, так и штучные заготовки. Максимальный диаметр закрепляемого прутка равен 40 мм, штучной заготовки – 400 мм.

Станина станка состоит из основания 1 и верхней части 2, на которой закреплены: передняя бабка 3 с коробкой скоростей и шпинделем 5, электрошкаф 10, кронштейн 7 с копирной линейкой для точения конусов, командоаппарат 13 для автоматического переключения частот вращения шпинделя и величин подач.

На продольных направляющих верхней части станины находится суппорт 9, несущий револьверную головку 8 с горизонтальной осью вращения, задний барабан упоров 11 и барабан 12 с переставными кулачками. Кулачки предназначены для набора программы, обеспечивающей требуемую последовательность переключения и необходимые значения частоты вращения шпинделя 5 станка и подачи суппорта 9 при смене инструментов.

Здесь же, на станине расположен упор 15, обеспечивающий выключение кругового движения револьверной головки. На левой части станины станка закреплен передний барабан упоров 16.

Рабочими движениями на станке являются: вращение шпинделя (главное движение резания), движение продольной подачи суппорта и движение круговой подачи револьверной головки (используется при необходимости создания поперечных движений режущего инструмента).

Резьбонарезные работы на станке выполняют метчиками и плашками, устанавливаемыми в револьверной головке, а также резьбовой гребенкой, закрепляемой на механизме приклона 6. Механизм приклона сообщает

100