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).

Р ассчитанный 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 m_i , которая численно представляет собой количество действитель­ных размеров, попавших в один интервал и частость m_i/n . Значения m_i 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 m_i.

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 , являющееся ме­рой рассеяния или мерой точности:

, (3.2)

, (3.3)

Расчет Lcp и  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  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;

² - критерий Пирсона, определяемый по формуле:

, (3.5)

где y_i - теоретическая частота в каждом интервале.

Вычисление y_i производится по формуле уравнения закона нормального распределения:

, (3.6)

где - нормированное отклонение.

Вычисление y_i, ², 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  3,0, 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 m_i численные значения середины ин­тервала (табл.3.2).

5. Численные значения характеристик распределения Lср и .

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  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; t_p – 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 t_p.

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  и ₁ и радиус закругления вершины резца.

Р ис.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  и вспомогатель­ный ₁ 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 , ₁ и r; провести эксперименты по точению образцов с измерением Rz эксп; сопоставить и проанализировать расчет­ные и экспериментальные значения высоты шероховатости.

Последовательность выполнения работы

1. И змерить главный  и вспомогательный ₁ углы резца в плане и радиус r вершины резца на инструментальном микроскопе (рис.4.2).

Рис.4.2. Схемы определения углов  и ₁ 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.