2.2. Графо-аналитический метод обработки экспериментальных данных

Экспериментально установлено, что составляющие силы резания при точении в зависимости от угла резания могут быть определены по следующим формулам (2.1), где C_px, C_py C_pz - постоянные коэффициенты, зависящие от физико-механических свойств материала заготовки и условий обработки;

z_pz, z_py, z_px, - показатели степеней, учитывающие влияние режимов резания;

Значения постоянных коэффициентов показателей степеней и поправочных коэффициентов в выражениях (2.1) для конкретных условий обработки могут быть определены по однофакторной или многофакторной методике, суть которых состоит в поочередном или одновременном изменении условии обработки.

При изменении только одного из параметров выражение /2.1/ для каждой составляющей силы резания примет свой первоначальный вид:

Графически выражения /2.1/ изображаются в виде графиков степенной функции. Нахождение коэффициентов C_p и показателей степеней z_p таких функций при экспериментальных исследованиях упрощается после логарифмирования

(2.2)

Полученные выражения аналогичны уравнениям первой степени вида

(2.3)

Таким образом, выражения (2.2) в двойной логарифмической системе координат, т.е. когда по осям откладываются не сами величины a их логарифмы, изобразятся в виде прямых. При этом показатели степеней, показывающие соответственно степень влияния исследуемого фактора, численно равны тангенсам углов наклона линий функции P_z = f() к горизонтальной оси

(2.4)

C_pz, - коэффициенты, зависящие от материалов заготовки и инструмента, условий обработки и прочих факторов, численно равные составляющей P_z силы резания при единичных значениях t, s, v.

Аналогичные вычисления проводятся для Р_х и Р_у.

2.3. Порядок выполнения работы

1.Определить физико-механические свойства обрабатываемого материала.

2.Измерить конструктивные и геометрические параметры резца, диаметр и длину заготовки.

3. Произвести тарировку динамометра и построить тарировочный график в координатах показания динамометра- сила резания.

4.Установить динамометр и заготовку на станок.

5.С помощью динамометра и тарировочного графика определить величины составляющих силы резания P_z , Р_у и Р_х в зависимости от изменения главного угла в плане инструмента при постоянных других геометрических параметрах инструмента, глубине резания t =1,0 мм, подаче s =1,0 мм/об и скорости резания v = 20 м/мин и занести данные в таблицу 2.1.

6. На основании полученных данных в логарифмической системе координат строятся графики зависимостей P_z(P_y, P_x) = f().

9. На основании данных таблицы 2.1.и построенных графиков графо-аналитическим методом определить коэффициенты С и показатели степени z_pz, z_py, z_px зависимостей для каждой составляющей силы резания. При этом показатели степени z_pz, z_py, z_px определяются как tg₁, tg₂, tg₃ и т.д /выражение /2.4/, а коэффициенты С - подстановкой в выражения 2.1 и 2.2 значений величин составляющих P_z, Р_у Р_x при соответствующих значениях геометрического параметра инструмента из таблицы 2.1. Каждое из значений z_pz, z_py, z_px, C_p определяется не менее трех раз и затем находится среднее арифметическое.

10. На основании полученных зависимостей P_z(P_y, P_x) = f() сделать вывод о влиянии главного угла в плане инструмента на составляющие силы резания P_z, Р_у Р_x.

11.Оформить отчет по работе.

2.4.Содержание отчета

Отчет оформляется в специальной тетради грамотно и аккуратно. Все записи должны быть выполнены чернилами, а схемы и другой иллюстративный материал карандашом. Отчет представляется на проверку и подпись преподавателю по окончании работы и при сдаче зачета;

Отчет должен содержать следующие разделы

2.4.1. Название, цель и содержание работы

2.4.2. Техническая характеристика станка.

2.4.3. Физико-механические свойства обрабатываемого материала.

2.4.4. Наименование, геометрия и инструментальный материал режущего инструмента.

2.4.5. Рабочий эскиз заданного инструмента со всеми видами, сечениями, разрезами, необходимыми для полного уяснения его геометрии (фронтальная, горизонтальная, при необходимости профильная проекции, сечения в главной и вспомогательной секущей плоскостях, дополнительные виды при необходимости).

2.4.6. Зависимость составляющих силы резания P_z, Р_у Р_x, от исследуемого геометрического параметра инструмента /таблица 2.1/.

2.4.7. Графики зависимостей P_z(P_y, P_x) = f() в двойных логарифмических координатах.

2.4.8. Расчеты показателей степени z_pz, z_py, z_px, и коэффициентов C_p в выражениях 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1

№ подгруппы	№ опыта	Геометрия инструмента			Составляющие силы резания
					Pz, кн	Py, кн	Px, кн
1	1 2 3 4 5
2	1 2 3 4 5
3	1 2 3 4 5
4	1 2 3 4 5
5	1 2 3 4 5

2.4.9. Зависимости P_z(P_y, P_x) = f() 2.1, 2.2 с рассчитанными значениями z_pz, z_py, z_px, и C_p.

4.4.10. Выводы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УГЛА НАКЛОНА ГЛАВНОЙ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ

И РАДИУСА ПЕРЕХОДНОГО ЛЕЗВИЯ НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Цель. Практическое ознакомление с основными принципами исследования влияния геометрии инструмента на силовые параметры обработки.

3.1 Теоретическая часть.

Угол наклона главного лезвия изменяет положение передней поверхности резца относительно системы координат XYZ, увеличивает рабочую длину главного лезвия и в зависимости от знака угла к увеличивает или уменьшает коэффициент усадки стружки. На главную составляющую силы резания изменение угла  влияет сравнительно мало: увеличение отрицательного угла практически не сказывается на изменении силы P_z; при увеличении положительного угла к сила P_z несколько возрастает, если  > 30°. На силы P_у и Р_х угол к влияет значительно сильнее. При переходе от отрицательных углов  к положительным, радиальная сила возрастает, а осевая уменьшается. По данным А. П. Соколовского, влияние положительного угла  при обработке углеродистой стали выражается формулами

в которых P_z0 , Р_у0 и Р_х0 — значения сил при  = 0.

Увеличение радиуса r переходного лезвия вызывает уменьшение переходных углов в плане в различных точках лезвия. Кроме того, увеличение длины переходного лезвия ухудшает условия стружкообразования у вершины резца. Влияние радиуса переходного лезвия может быть описано формулой

С некоторым приближением, в расчетах принимают выражение

(3.1)

3.2. Графо-аналитический метод обработки экспериментальных данных

Экспериментально установлено, что составляющие силы резания при точении в зависимости от радиуса переходного лезвия могут быть определены по следующей формуле (3.1), где C_pi, - постоянный коэффициент, зависящий от физико-механических свойств материала заготовки и условий обработки;

x_Pi, y_Pi, - показатели степени, учитывающий влияние параметра;

Значения постоянных коэффициентов показателей степеней и поправочных коэффициентов в выражении /3.1/ для конкретных условий обработки могут быть определены по однофакторной или многофакторной методике, суть которых состоит в поочередном или одновременном изменении условии обработки.

При изменении только одного из параметров выражение /3.1/ для каждой составляющей силы резания примет свой первоначальный вид:

(3.1 а)

Графически выражение /3.1, а/ изображается в виде графика степенной функции. Нахождение коэффициентов C_p и показателей степеней z_p таких функций при экспериментальных исследованиях упрощается после логарифмирования

(3.2)

Полученные выражения аналогичны уравнениям первой степени вида

(3.3)

Таким образом, выражения (3.2) в двойной логарифмической системе координат, т.е. когда по осям откладываются не сами величины a их логарифмы, изобразятся в виде прямых. При этом показатели степеней, показывающие соответственно степень влияния исследуемого фактора, численно равны тангенсам углов наклона линий функции P_z = f(, r) к горизонтальной оси

(3.4)

C_pi, - коэффициенты, зависящие от материалов заготовки и инструмента, условий обработки и прочих факторов, численно равные составляющей P_i силы резания при единичных значениях t, s, v.

3.3. Порядок выполнения работы

1.Определить физико-механические свойства обрабатываемого материала.

2.Измерить конструктивные и геометрические параметры резца, диаметр и длину заготовки.

3. Произвести тарировку динамометра и построить тарировочный график в координатах показания динамометра- сила резания.

4.Установить динамометр и заготовку на станок.

5.С помощью динамометра и тарировочного графика определить величины составляющих силы резания P_z , Р_у и Р_х в зависимости от изменения радиуса переходного лезвия инструмента при постоянных глубине резания t =1,0 мм, подаче s =1,0 мм/об и скорости резания v = 20 м/мин и занести данные в таблицу 3.1.

6. На основании полученных данных в логарифмической системе координат строятся графики зависимостей P_z(P_y, P_x) = f (, r).

9. На основании данных таблицы 3.1.и построенных графиков графо-аналитическим методом определить коэффициенты С и показатели степени x_Pi, y_Pi частных и обобщенной зависимостей для каждой составляющей силы резания. При этом показатели степени x_Pi, y_Pi определяются как tg₁, tg₂, и т.д выражение (3.4), а коэффициенты С - подстановкой в выражения 3.1 и 3.2 значений величин составляющих P_z, Р_у Р_x при соответствующих значениях геометрического параметра инструмента из таблицы 3.1. Каждое из значений x_Pi, y_Pi, C_p определяется не менее трех раз и затем находится среднее арифметическое.

10. На основании полученных зависимостей P_z(P_y, P_x) = f(, r) сделать вывод о влиянии главного угла в плане инструмента на составляющие силы резания P_z, Р_у Р_x.

11.Оформить отчет по работе.

3.4.Содержание отчета

Отчет оформляется в специальной тетради грамотно и аккуратно. Все записи должны быть выполнены чернилами, а схемы и другой иллюстративный материал карандашом. Отчет представляется на проверку и подпись преподавателю по окончании работы и при сдаче зачета;

Отчет должен содержать следующие разделы

3.4.1. Название, цель и содержание работы

3.4.2. Техническая характеристика станка.

3.4.3. Физико-механические свойства обрабатываемого материала.

3.4.4. Наименование, геометрия и инструментальный материал режущего инструмента.

3.4.5. Рабочий эскиз заданного инструмента со всеми видами, сечениями, разрезами, необходимыми для полного уяснения его геометрии (фронтальная, горизонтальная, при необходимости профильная проекции, сечения в главной и вспомогательной секущей плоскостях, дополнительные виды при необходимости).

3.4.6. Зависимость составляющих силы резания P_z, Р_у Р_x, от исследуемого геометрического параметра инструмента /таблица 3.1/.

3.4.7. Графики зависимостей P_z(P_y, P_x) = f(, r) в двойных логарифмических координатах.

3.4.8. Расчеты показателей степени x_Pi, y_Pi, и коэффициентов C_p в выражениях 3.1 и 3.1a.

3.4.9. Частные и обобщенные зависимости P_z(P_y, P_x) = f(, r) 3.1, 3.1a с рассчитанными значениями x_Pi, y_Pi, и C_p.

3.4.10. Выводы.

Таблица 3.1

№ подгруппы	№ опыта	Геометрия инструмента			Составляющие силы резания
				r	Pz, кн	Py, кн	Px, кн
1	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5
2	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5
3	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5
4	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5
5	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5

Продолжение табл. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Цель. Практическое ознакомление с основными принципами исследования влияния механических свойств конструкционного материала на силовые параметры обработки.