новая папка 1 / 302131

Цель работы

Лабораторная работа является частью комплексной работы по применению естественной термопары для исследовательских и практических целей. В частности, в данной работе рассмотрено ее применение для ускоренного определения зависимости между скоростью резания и элементами сечения среза при заданной стойкости инструмента.

Общие указания

Известно, что зависимость между скоростью резания V, глубиной резания t, подачей S и стойкостью инструмента T (машинное время работы инструмента до затупления при данном режиме резания) может быть представлена эмпирической формулой

где Cv, m, xv и yv – соответственно коэффициент и показатели степеней,

зависящие от свойств обрабатываемого и инструментального материала, а также от некоторых условий работы, например наличия или отсутствия подогрева или охлаждения зоны резания. Зависимость (1) обычно получают по результатам большей или меньшей серии опытов, в которых при наличии V, t и S наблюдают за износом режущего инструмента, каждый раз доводя последний до затупления. Однако такой способ получения формулы (1) требует значительных затрат времени, обрабатываемого материала и инструмента. Поэтому делаются попытки найти ускоренные способы эксперимента.

Одним из ускоренных способов получения стойкостной зависимости (1) является так называемый температурный метод. В его основе лежит предположение, что между средней температурой на контактных поверхностях режущего клина (температурой резания) θ и стойкостью инструмента T имеется корреляционная связь. Для такого предположения существуют определенные основания, поскольку многие физические явления, в первую очередь

диффузионные, окислительные и адгезионные процессы, вызывающие износ инструмента, зависят от температуры.

Если принять, что положение центра группирования корреляционной зависимости между T и θ описывается формулой

V Cu1 ,

а между температурой резания θ и термоэдс E естественной термопары, в свою очередь, существует зависимость, описываемая выражением

C Eq,

2

где B – термоэдс (если в качестве измерительного прибора в эксперименте используют потенциометр) или температура резания (если для измерения температуры применяют протарированный на данную естественную температуру автоматический потенциометр типа КСП-4).

Выражение (3) используется в данной лабораторной работе для определения коэффициента и показателей степеней в формуле (1).

Установка для проведения экспериментов

Эксперименты проводят на токарном станке. В качестве первичного измерительного прибора используют естественную термопару, элементами которой являются материал обрабатываемой детали и материал режущей пластины резца. В качестве вторичного прибора, регистрирующего сигналы от термопары, используют или потенциометр типа ПП-64, или автоматический потенциометр типа КСП-4, протарированный на данную естественную термопару [1].

Порядок выполнения работы

Серия 1. Определение параметра B0, соответствующего заданной стойкости инструмента при опорном режиме резания.

Опорным называется режим резания (t0, S0, V0), который при точении обрабатываемого материала резцом данной конструкции, геометрии и материала пластины приводит к известной (заданной) стойкости T.

Опорный режим может быть определен на основании предыдущих исследований, имеющихся в распоряжении кафедры (лаборатории), по нормативам [2], в которых для каких-либо исходных элементов среза t0 и S0

выбирается скорость резания V0, соответствующая заданной (например, T = 60 мин) стойкости инструмента или рассчитанная по соответствующим формулам [3].

Выбрав опорный режим, устанавливают на станке соответствующие ему значения глубины резания t0, подачи S0 и скорости V0 (частоту вращения шпинделя n0). Если паспортные данные станка не позволяют точно установить

значения к ним.

При опорном режиме резания проводят серию из m краткосрочных экспериментов (m ≥ 3), каждый раз измеряя значение параметра B0. Результаты фиксируют при установившемся режиме и заносят в табл. 1. Определяют среднеарифметическое значение параметра B0.

1 m

n B()i .

0 m 0 i 1

Серия 2. Определение показателя p в формуле (3)

Для решения этой задачи при исходном сечении среза (t0 , S0) измеряют значения параметра B, соответствующие нескольким режимам резания, в которых меняется скорость V. Изменение скорости резания проводят либо переключением частоты вращения шпинделя (d = const), либо точением на различных диаметрах обрабатываемой поверхности d при постоянной частоте вращения шпинделя (n = const). Для каждого режима (t0, S0, Vi) проводят не менее трех краткосрочных экспериментов с изменением B'i , B''i , B'''i , … .

Результаты измерений данной серии экспериментов заносят в табл. 2.

В логарифмической системе координат методом наименьших квадратов по экспериментальным точкам строят прямую линию и определяют значение показателя p, равное тангенсу угла наклона этой линии по отношению к координатной оси B (см. рис.).

p tg ba.

Серии 3, 4. Определение показателей xv и yv в формуле (3)

В основе температурного метода получения зависимости (3) лежит предположение, что независимо от комбинации величин V, t и S одному и тому же значению B (термоэдс Е или температура резания θ) соответствует одна и та же стойкость режущего инструмента. Поэтому для определения показателя xv

проводят серию опытов с постоянным значением подачи S = S1 и несколькими (не менее 4) значениями глубины резания t1 , t2 ….ti…. tk. При этом изменением частоты вращения шпинделя станка или диаметра обработки на ступенчатой заготовке каждый раз подбирают такую скорость резания V1, V2…. Vi…. Vk, при которой на измерительном приборе устанавливается одно и то же значение B =

B0. Наиболее предпочтительно такую серию экспериментов выполнять на станке с бесступенчатым приводом главного движения. На станке с дискретной частотой вращения шпинделя не всегда удается подобрать скорость резания, при которой на измерительном приборе устанавливается точно заданное

Аналогично проводится серия опытов, предназначенных для определения показателя Yv, с той лишь разницей, что в ней глубину резания поддерживают постоянной (t=t1), а изменяют подачу S1, S2….Si ….SK (серия 4). Результаты экспериментов заносят в табл. 4.

Окончательная обработка результатов наблюдений

При описании серий экспериментов рассмотрены некоторые вопросы обработки результатов наблюдений, поскольку они тесно связаны с ходом исследований. Окончательная обработка результатов экспериментов состоит в определении коэффициента CVT по формуле

которая представляет собой модификацию формулы (1) применительно к заданной стойкости Т. Из сопоставления формул (1), (3) и (5) следует, что

C

C V CBP

VT Tm o.

Коэффициент С определяют как среднюю величину из значений Ci по всем N опытам, входящим в серии 3 и 4:

1N

C VtSXY

BPN i(кор)i V. o i1

Таким образом,

1N

C VtSX Y

V. (6)

VT N i(кор)i i i1

Техника безопасности

1.Перед началом работы студенты обязаны ознакомитьс я с инструкцией по технике безопасности для лаборатории и соблюдать ее на протяжении всех занятий.

2.Включать станок разрешается только в присутствии лаборанта или преподавателя.

3.Перед пуском станка необходимо убедиться в надежности закрепления заготовки, инструмента и отсутствии посторонних предметов в зоне резания.

4.Работать разрешается только в защитных очках.

Контрольные вопросы

1.Что такое температура резания?

2.Каким методом измеряют температуру резания или термоэдс в данной работе?

3.Какой принцип лежит в основе способа получения стойкостных зависимостей температурным методом?

4.В какой последовательности проводят эксперименты?

Отчет по лабораторной работе «Ускоренное определение стойкостных

зависимостей при точении температурным методом»

1. Краткая теоретическая часть.

2.Схема измерения температуры резания естественной термопарой.

3.Результаты измерений для различных серий опытов и их обработка.

Расчетное значение скорости резания при заданной стойкости резца

V0= _ _ _ _ _ м/мин.