ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ОТ ПОДАЧИ
Цель работы – ознакомление с методиками определения влияния подачи на силу резания; тарирование торсионного динамометра, его использование; обработки экспериментальных данных, получения эмпирических зависимостей и их усвоение. Оборудование, приборы, материалы мм. Универсальный токарно-винторезный станок мод. 1 А 62. Заготовка из стали 45 диаметром 80 -150 мм и длиной 100 -400 Специальный резец с цилиндрическим стержнем. Механический однокомпонентный торсионный динамометр типа ДК с индикатором часового типа. Набор деталей для тарирования: рычаг прямоугольного сечения, гиревой подвес с гирей известного веса. Штангенциркуль ШЦ I. Линейка слесарная L 500.
Послідовність виконання роботи 1. Заескізувати схему розкладу сумарної сили різання Р на складові. V Радиальная составляющая Осевая составляющая S Py Рx Pz Сила резания Тангенциальная составляющая R Схема розкладу сумарної сили різання на складові
Теоретические основы работы Для осуществления процесса резания, то есть снятия слоя материала в виде стружки, нужно приложить усилие, которое расходуется на упругую и пластическую деформацию металла, который обрабатывается, и преодоления сил трения между заготовкой и инструментом. Суммарную силу резания R раскладывают на составляющие (Рx; Ру; Рz) по трем взаимно перпендикулярным осям Рz - тангенциальная составляющая. Выполняет полезную работу в процессе срезания стружки. Поэтому ее называют еще силой резания. По ней рассчитывают работу и мощность резания, а также количество тепла, которое при этом выделяется. Ру- радиальная составляющая, или сила отжима. Отжимает резец от детали, а деталь от резца и, тем самым, увеличивает неточность обработки. Полезной работы не выполняет. Рx- осевая составляющая. Сжимает деталь в осевом направлении, действует на упорные подшипники шпинделя и детали привода подач, которые по ней и рассчитывают. Поэтому она называется еще силой подачи.
Величину силы Рz при черновой обработке рассчитывают по эмпирической зависимости. Рz = CPz· SУРz · t. Xpz ·kзаг , где CPz – коэффициент, который зависит от обрабатываемого и инструментального материалов (при стандартных условиях резания); y Pz = 0, 73. . . 0, 78 - степень влияния подачи на силу резания; Xpz = 0, 93. . . 1, 00 – степень влияния глубины резания на величину тангенциальной составляющей; kзаг - произведение коэффициентов, которые учитывают все факторы, влияющих на силу резания (кроме S и t) но отличаются от стандартных (материал режущей части инструмента, его геометрия, степень износа и размеры; материал заготовки и её состояние; наличие СОЖ и др. ), при которых определен коэффициент Срz. Все составляющие на практике измеряются с помощью динамометров: механических, гидравлических, индукционных, тензометрических и др.
ОБЩИЙ ВИД ОДНОКОМПОНЕНТНОГО ТОРСИОННОГО ДИНАМОМЕТРА 1 – корпус; 2 – торсионный брусок; 3 – резцедержатель; 4 – индикатор; 5 – стержень; 6 – шток масляного демпфера; 7 – рычаг.
Последовательность выполнения работы 1. Ознайомиться с содержанием работы. Заэскизировать схему разложения суммарной силы резания R на составляющие. 2. Подготовить протокол определения силы резания по приведенной форме. Протокол определения силы резания Постоянные величины а) диаметр обрабатываемой поверхности D = мм; б) диаметр обработанной поверхности D 1 = мм; в) глубина резания t = мм; г) частота оборотов n = 230 об/мин; д) материал заготовки – сталь 45; е) материал режущей части резца – твердый сплав Т 15 К 6; ж) геометрические параметры резца: = -80, = 80, = 600, 1 = 120, = +20. з) вес гири Q =100 Н; и) плечо, на котором нагружают динамометр L = мм; к) вылет резца от оси торсионных брусков lc = мм; л) показание индикатора при тарировании т = делений.
Переменные величины Номер Подача Si, мм/об опыта 1 0, 1 2 0, 2 3 0, 3 4 0, 4 5 0, 5 6 0, 6 7 0, 71 Показания индикатора , делений Сила резания Pzi, Н
СХЕМА ПРОДОЛЬНОГО РАЗРЕЗА ТОРСИОННОГО ДИНАМОМЕТРА ПРИ ТАРИРОВАНИИ И РЕЗАНИИ
3. Протарировать механический токарный торсионный динамометр (схема продольного разреза динамометра при тарировании (а) и резании (б) приведена на рис. , для чего: а) установить его в положение для тарирования; б) закрепить рычаг в резцедержателе динамометра б) рис. ; в) замерить слесарной линейкой расстояние от оси торсионных брусков до точки нагружения гирей, то есть до середины специальной впадины на рычаге, по которой ориентируется подвес (плечо L, мм); г) нагрузить динамометр подвесом с гирей известного веса Q, Н; д) снять показания индикатора в делениях по черной шкале ( т); е) значение L, Q, т занести в протокол.
4. Закрепить резец в резцедержателе динамометра, замерить его вылет 1 с, то есть расстояние от оси торсионных брусков до вершины резца, занести значение в протокол. Цель тарирования – определение цены одного деления индикатора опытного стенда (удельной силы), то есть силы, которая, будучи приложенной к резцу в центре сечения среза, отклонит стрелку индикатора на одно деление. После нагрузки динамометра усилием Q на плече L торсионные бруски закручиваются крутящим моментом Мкр = QL и через рычаг и масляный демпфер отклоняют стрелку индикатора на т, делений. Торсионные бруски работают в зоне упругих деформаций, при которых перемещение прямо пропорционально нагрузке. Понятно, что и при резании только такой же крутящий момент (Мкр), который действовал при тарировании, сможет отклонить стрелку индикатора на то же самое количество делений ( т). При резании момент относительно оси торсионных брусков создается силой резании (Рz), которая действует на. резец в центре сечения среза, то есть на расстоянии l = lc – 0, 5 t. Ясно, что только сила, которая равняется р т = М/1 = QL / (lc- 0, 5 t) отвечает этим условиям. А удельная сила, которая отклонит стрелку индикатора на одно деление, должна быть в т раз меньше нее. Таким образом, цена одного деления равняется, Н/дел:
5. Закрепить динамометр в положение для проведения опытов. 6. Наладить станок на режим для проведения первого опыта (частоту оборотов, глубину резания и величину подачи согласно протокола), и во время точения заготовки запомнить показание индикатора т. После выключения станка результат записать к протоколу. 7. Перед проведением следующих опытов переналаживать станок на новый режим (изменяется лишь величина подачи Sі). По окончании каждого опыта значения т также заносить в протокол. 8. Обработать результаты тарирования и опытов, получить эмпирическую зависимость силы резания от подачи. В случае необходимости отдельные опыты повторить.
Конечная цель обработки результатов опытов – получение эмпирической зависимости при условиях проведения опыта. Чтобы ее достичь, нужно в формуле общего вида: Pz = CPz∙SУpz определить показатель степени (УРz) при подаче (S) и коэффициент (CPz). Для чего сначала по результатам опыта необходимо построить график зависимости силы резания от подачи в двойных логарифмических осях, используя готовую логарифмическую бумагу или разметив оси абсцисс и ординат ( соответственно, с S и Pz) с помощью логарифмической шкалы.
Зависимость силы резания от подачи в двойных логарифмических координатах имеет вид прямой: lg. Pz = lg. CPz y. Pzlg. S Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс равняется величине УРz. Тангенс угла можно найти из треугольника: tg =a/b=УРz Коэффициент CPz можно определить так. Из эмпирической зависимости силы резания от подачи видно, что при S = 1 мм/об Рz = CPz (рис. 14). Поэтому нужно из графика Рz = f (S) найти силу резания при подаче S =1 мм/об. Эта величина отвечает значению коэффициента CPz. Значение УРz и CPz подставить в общего вида формулу и записать полученную эмпирическую зависимость силы резания от подачи.
Оформление отчета 1) Цель работы. 2) Сжатое изложение теоретических основ работы. 3) Схема разложения суммарной силы резания на составляющие. 4) Протокол определения силы резания. 5) График зависимости силы резания от подачи в двойных логарифмических координатах. 6) Эмпирическая зависимость силы резания от подачи.
lg. Pz = lg. CPz y. Pzlg. S Pz, Н При S=1 мм/об, C =P Pz z 600 500 400 - уравнение прямой линии. 300 a 200 100 0. 1 b 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 1. 0 S, мм/об
Графики зависимости силы резания от подачи в двойных логарифмических координатах P z, H 600 • • 500 • 400 • 300 200 100 S, мм/об 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5
Скачать презентацию ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ОТ
ЛАБ.4рус..PPT