Классы шероховатости поверхностей (по гост 2789-73)

Клас- сы	Раз- ряды	RA, мкм	RZ, мкм	Базовая длина L,мм
1	2	3	4	5
1 2 3	- - -	- - -	от 320 до 160 от 160 до 80 от 80 до 40	8,0
4 5	- -	- -	от 40 до 20 от 20 до 10	2,5
6	а б в	от 2,5 до 2,0 от 2,0 до 1,6 от 1,6 до 1,25	- - -	0,8
7	а б в	от 1,25 до 1,0 от 1,0 до 0,8 от 0,8 до 0,63	- - -	0,8
8	а б в	от 0,63 до 0,5 от 0,5 до 0,4 от 0,4 до 0,32	- - -	0,8
9	а б в	от 0,32 до 0,25 от 0,25 до 0,20 от 0,20 до 0,16	- - -	0,25
10	а б в	от 0,16 до 0,125 от 0,125 до 0,100 от 0,100 до 0,080	- - -	0,25
11	А б в	от 0,080 до 0,063 от 0,063 до 0,050 от 0,050 до0,040	- - -	0,25
12	А б в	от 0,040 до 0,032 от 0,032 до 0,025 от 0,025 до 0,020	- - -	0,25
13	А б в	- - -	от 0,100 до 0,080 от 0,080 до 0,063 от 0,063 до 0,050	0,8

8

шпинделя токарного станка (с высотой центров 200 мм) при нагрузке 2000 Н допускается не более 0,02 мм, пиноли задней бабки – не более 0,04 мм, суппорта – не более 0,03 мм.

Вследствие прогиба вала, установленного в центрах, основная деформация f_Ц наблюдается в средней его части, поэтому здесь увеличение диаметра оставляет примерно две величины прогиба 2f_Ц, то есть пруток после точения получает бочкообразную форму (вместо цилиндрической формы).

(мм), (1)

где: f_Ц – максимальный прогиб вала, мм;

P_У – радиальная составляющая силы резания, Н;

L – длина вала, мм;

Е – модуль упругости, Н/мм² (для стали Е = 200000 Н/мм²);

J – момент инерции, мм⁴. Для круглого сплошного сечения J = 0,05·d⁴, где d – диаметр вала, мм.

В производстве величину прогиба вала ограничивают до нуля при помощи специального приспособления, представляющего собой промежуточную опору (люнет) для вала.

При обтачивании вала в патроне без опоры на заднюю бабку станка (рис.4) теоретически максимальный прогиб вала под воздействием радиальной составляющей силы резания Р_У равен

(мм), (2)

при условии, что значение радиальной составляющей силы резания, диаметр и длина вала соответственно равны для двух методов закрепления вала, сравнение формул (4) и (2) показывают, что при обработке вала в патроне величина деформации прогиба в 16 раз больше, чем при обработке этого же вала в центрах. При условии несоблюдения однозначности одной из указанных величин необходимо ввести поправочный коэффициент. Так, при разности значений длины в формулу (1) необходимо ввести поправочный коэффициент:

13

Работа №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ СИЛ РЕЗАНИЯ ПРИ ОБТОЧКЕ В ПАТРОНЕ И ЦЕНТРАХ

Цель работы: Освоение методики теоретического расчета деформаций обрабатываемых деталей, возникающих при обработке на токарном станке с последующей экспериментальной проверкой результатов расчета.

Оборудование, приборы, инструменты

1. Токарно-винторезный станок.

2. Центра передней и задней бабок.

3. Проходной резец с углом в плане φ = 45⁰, материал режущей ста

ли – Т15К6.

4. Микрометр.

5. Линейка масштабная.

6. Стальные прутики.

7. Микрокалькулятор.

2.1. В процессе резания из-за силового взаимодействия инструмента с заготовкой возникают упругие деформации в системе "станок-прспособление-инструмент-деталь"(СПИД). Наличие этих деформаций предопределяет величину возникающей погрешности изготовления деталей.

Мерой этой совокупной упругой деформации является понятие "жесткость". Соответственно, в практике используются понятия: жесткость инструмента, жесткость детали, жесткость станка, жесткость конструкции и т.д. В частности, чем жестче система СПИД, тем точнее будет изготовленная деталь. При обточке вала, закрепленного консольно в патроне токарного станка, радиальная составляющая силы резания P_Y вызывает упругий отжим шпинделя токарного станка (в пределах зазора в подшипниках), изгиб вала в пределах жесткости его конструкции. Максимальная величина этого отжима на конце консоли, противоположной месту крепления. В начале обработки вала, закрепленного в центрах, к величине максимального прогиба вала в центре добавляется боковое смещение задней бабки и радиальное смещение суппорта, несущего на себе режущий инструмент. Для станка средней группы точности отжим

12

Продолжение табл.1

14

А б в

- - -

от 0,050 до 0,040 от 0,040 до 0,032 от 0,032 до 0,025

0,8

Среднее арифметическое отклонение профиля R_A есть среднее значение расстояния ( Y₁,Y₂,…,Y ) точек измеренного профиля до его средней линии (рис.2):

,

где Y_{L –} абсолютные (без учета алгебраического знака) рассто-

яния до средней линии;

n – число измеренных отклонений.

Средняя линия делит профиль таким образом, чтобы в пределах базовой длины L площади F по обеим сторонам от этой линии до линии профиля были равны между собой.

F₁ + F₃ +…+ F_n-1 = F₂ + F₄ +…+ F_n

Высота неровностей R_Z характеризует среднее расстояние между находящимися в пределах базовой длины пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадины, измеренное от линии, параллельной средней линии (рис.2).

,

где h₁, h₃,…, h₉ – расстояние от высших точек выступов до ли-

нии, параллельной средней линии;

h₂, h₄,…, h₁₀ – расстояние от низших точек впадин до ли-

нии, параллельной средней линии.

Практически шероховатость обработанной поверхности определяется с помощью эталонов шероховатости или с помощью приборов, позволяющих измерить высоту неровностей, а также получить профиль обработанной поверхности.

9

Рис.2. Схематичное изображение микронеровностей

1.2. Порядок выполнения работы.

1.2.1. Измерить диаметр валика.

1.2.2. Установить заготовку в центрах, а в резцедержателе суппорта – резец. Положение резца при установке проверить по главному углу в плане φ шаблоном.

1.2.3.Установить необходимый режим резания:S₀=0,1мм/об;

t = 0,2 – 0,5 мм.

Скорость резания выбирается по частоте вращения шпинделя, различной для каждого участка валика: n₁ = 50 об/мин; n₂ = 100 об/мин; n₃ = 200 об/мин; n₄ = 400 об/мин; n₅ = 800об/мин; n₆ = 1600 об/мин; n₇ = 2000 об/мин.

1.2.4. Проточить первый участок (до выхода резца в канавку).

1.2.5. Установить следующую частоту вращения шпинделя и проточить второй участок валика.

1.2.6. Повторить пункт 1.2.5. для всех частот вращения шпинделя.

1.2.7. Снять заготовку со станка и определить класс шероховатости по эталону. Данные занести в таблицу журнала.

10

1.2.8. Провести пятикратные замеры R_Z на всех участках валика в делениях окуляр микрометра, найти среднюю величину и определить высоту неровностей профиля в мкм. По табл.1 определить класс шероховатости. Данные занести в журнал.

1.2.9. Измерить высоту неровностей профиля с помощью профилографа-профилометра и данные записать в журнал.

1.2.10. Снять резец и измерить радиус при вершине. Рассчитать R_Z по формуле профессора В.Л.Чебышева.

1.2.11. Рассчитать скорости резания для каждого участка и построить график зависимости шероховатости поверхности от скорости резания для различных методов измерения. На графике провести горизонтальные линии, соответствующие границам класса шероховатости.

1.2.12. Сравнить данные, полученные при различных методах измерения шероховатости, и оъяснить их расхождение.