Методические указания. При определении податливости системы шпиндель – задняя бабка – суппорт токарного станка производственным методом производится обточка комплекта колец

При определении податливости системы шпиндель – задняя бабка – суппорт токарного станка производственным методом производится обточка комплекта колец различного диаметра, установленных на достаточно жесткой центровой оправке (рисунок 1.1).

 

1 – оправка; 2 – комплект колец; 3 – шпонка; 4 – втулка; 5 – гайка

Рисунок 1.1 – Схема обработки при определении жесткости станка

В работе используются кольца диаметром 80 … 160 мм и шириной 10 … 15 мм. Разница в диаметрах колец при выполнении одного опыта 4 … 6 мм. Материал колец – стали марок Ст3, Ст4, Ст5 и стали 35, 40, 45. Кольца закрепляются на оправке с посадочным диаметром 60 мм и длиной 300 мм. Кольцо, обрабатываемое первым, должно иметь наименьший диаметр. Рекомендуется многократное использование одного комплекта колец путем их последовательной переточки на меньшие диаметры.

В задании указываются числовые значения исходных диаметров колец, например, D ₁ = 154, 0 мм; D ₂ = 159, 0 мм; D ₃ = 154, 5 мм; D ₄ = 160, 0 мм; D ₅ = 154, 0 мм.

Обработка комплекта колец производится за один проход установленного на размер инструмента. Глубина при обработке каждого кольца различна, поэтому изменяется усилие резания, а следовательно, и упругое отжатие при переходе от каждого обработанного кольца к следующему. Таким образом, диаметры колец после обработки несколько отличаются друг от друга. Производя измерения диаметров колец до и после обработки, можно определить уточнение для каждой пары колец

,

где Δ _i = D_i – D_{i +1} – разность диаметров соседних колец; δ _i = d_i – d_{i +1} – разность диаметров соседних колец после обточки; i – порядковый номер кольца.

Затем определяется среднее значение уточнения

,

где n – число пар колец, используемых в опыте.

В случае обработки комплекта, состоящего из пяти колец (рисунок 1.1), n = 4.

Измерения диаметральных размеров колец до и после обработки производится микрометром. Результаты измерений заносятся в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Вычисление уточнения

Номер кольца	Диаметр кольца, мм	ε
Di	Δ i = Di – Di +1	di	δ i = di – di +1
Среднее значение уточнения:

Жесткость системы шпиндель – задняя бабка – суппорт токарного станка определяется по формуле

,

где λ ^’ – коэффициент, характеризующий отношение и зависящий от геометрии резца, состояния режущей кромки, режимов резания, механических свойств обрабатываемого материала и других факторов; С_р – коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала и угла резания; S – продольная подача, мм/об.

Податливость системы СПИД определяется по формуле

.

При использовании одной и той же оправки результаты эксперимента зависят от положения задней бабки на станине станка. Расстояние от корпуса задней бабки до правого торца оправки, установленной в центрах (вылет пиноли), приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Вылет пиноли задней бабки токарного станка

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм
Расстояние от торца корпуса задней бабки до торца оправки, мм

Обработка производится проходным резцом, оснащенным пластинкой твердого сплава Т15К6 следующей геометрии: передний угол γ = 0^о; задний угол α = 10^о; угол превышения режущей кромки λ = 0^о; главный угол в плане φ = 45^о; дополнительный угол в плане φ ₁ = 10^о; радиус закругления вершины резца r = 1 мм.

Чтобы определить коэффициент λ ^’, необходимо рассчитать Р _у и P _z для принятых режимов резания, используя для этой цели эмпирические формулы. Некоторые значения коэффициента, рассчитанные таким путем, приведены в таблице 1.3.

Значение коэффициента С_р с достаточной для практики точностью можно определить по таблице 1.4 в зависимости от предела прочности или твердости обрабатываемого материала.

Режимы резания выбираются с таким расчетом, чтобы после проточки колец достигалась шероховатость поверхности Ra не более 8 мкм. Это необходимо для обеспечения точного измерения диаметров колец после обработки.

Таблица 1.3 – Значение коэффициента λ ^’

Скорость резания, м/мин	Глубина резания, мм	Подача, мм/об
0, 15	0, 21	0, 26	0, 34
	0, 25 0, 50 1, 0 1, 5 2, 0 3, 0 4, 0	0, 78 0, 73 0, 68 0, 65 0, 63 0, 61 0, 59	0, 74 0, 69 0, 65 0, 62 0, 60 0, 58 0, 56	0, 72 0, 67 0, 63 0, 60 0, 58 0, 56 0, 54	0, 69 0, 64 0, 60 0, 58 0, 56 0, 54 0, 52
	0, 25 0, 50 1, 0 1, 5 2, 0 3, 0 4, 0	0, 75 0, 75 0, 65 0, 62 0, 60 0, 58 0, 57	0, 71 0, 71 0, 62 0, 59 0, 57 0, 56 0, 54	0, 69 0, 69 0, 60 0, 57 0, 55 0, 54 0, 52	0, 66 0, 61 0, 57 0, 55 0, 53 0, 52 0, 50
	0, 25 0, 50 1, 0 1, 5 2, 0 3, 0 4, 0	0, 72 0, 68 0, 63 0, 60 0, 58 0, 57 0, 55	0, 69 0, 64 0, 60 0, 57 0, 56 0, 54 0, 52	0, 67 0, 62 0, 58 0, 56 0, 54 0, 52 0, 50	0, 64 0, 59 0, 56 0, 54 0, 52 0, 50 0, 48

Рекомендуемые режимы резания: t = 0, 2 … 0, 3 мм (на кольца с наименьшим диаметром); S = 0, 15 … 0, 35 мм/об; V = 60 … 80 м/мин.

Таблица 1.4 – Коэффициент С_р при обработке конструкционной стали

Предел прочности σ в, МПа	Твердость	Ср
НВ	HRC
		–
		–
		–
		–
		–
		–