Методы экспериментального определения жесткости станков

До настоящего времени жесткость станков определяется эмпирическим путем. Выделяются два метода:

• метод статического нагружения;

• производственный метод.

Сущность метода статического нагружения: узел нагружают статическими силами с помощью специальных динамометров (рис. 107).

Деформация измеряется индикаторными приборами, нагрузка производится силами, аналогичными по своему направлению силам, действующим на данный узел при эксплуатации станка, однако в расчет вводятся только силы, нормальные к обрабатываемой поверхности. По результатам измерений строится график изменения жесткости станка в зависимости от силы нагружения (рис. 108).

Рис. 107. Схема определения жесткости станка	Рис. 108. График изменения жесткости станка в зависимости от силы нагружения

Статическая жесткость позволяет контролировать качество новых станков и их узлов и выпускаемых из ремонта. Для расчетов точности данные статической жесткости недостаточны, они дают заниженные расчетные величины погрешностей, так как не учитывают толчки, вибрации и других конкретных условий работы станка.

Производственный метод. Этот метод основан на использовании эмпирической зависимости (37)

. (39)

Рис. 109. Обрабатываемая деталь

Производится обточка ступенчатой заготовки за один рабочий ход (рис. 109), после обточки на обрабатываемой поверхности возникает уступ (∆дет), копирующий в уменьшенном виде погрешность заготовки. Определяются ∆заг и ∆дет

∆заг = D₃₁ – D₃₂;

∆дет = d₁ – d₂.

По приведенной выше эмпирической зависимости и для заданных условий обработки (,Ср) определяется жесткость станка. Статическая жесткость станков обычно в 1,2…1,4 раза больше, чем жесткость, определяемая производственным методом.

Пути повышения жесткости технологической системы

Жесткость технологической системы может быть повышена на разных стадиях существования станка.

1. Стадия конструкторской разработки.

Создание жесткой конструкции оборудования: за счет улучшения конструкции подбором высокопрочных материалов, подбором размеров деталей с целью увеличения их сечений, а также за счет создания малых вылетов детали.

Обеспечение жесткой конструкции приспособления.

Правильный выбор посадок в соединениях деталей станка и приспособлений.

2.Стадия изготовления деталей.

На стадии обеспечивается получение оптимальных величин шероховатости и волнистости соединяемых поверхностей, выбор рациональных схем установок при обработке с целью обеспечения минимальных вылетов детали, применение дополнительных опор, обеспечивающих минимальные величины погрешностей формы и расположения.

3. Стадия сборки станка.

При сборке плотность соединения поверхностей должна быть вполне определенной, по данным некоторых исследований удельное давление в неподвижных соединениях с натягом после приложения нагрузки должно быть не менее 15 кг/см², а в соединениях подвижных − 1…2 кг/см².

4.Стадия эксплуатации.

Выбор правильного режима эксплуатации станков. Работу на станке начинать после стабилизации условий его работы по температуре, качеству и состоянию смазки.

Пример: средняя жесткость шпиндельной бабки круглошлифовального станка при нормальной температуре неработающего станка составляет 1540 кг/мм, через 30 мин разогрева на холостом ходу жесткость повышается до 2280 кг/мм, т. е. увеличивается на 44%.