Исследовательская работа Исследование влияния жесткости по длине заготовки на процесс механической обработки детали

ГАПОУ СО «Поволжский колледж технологий и менеджмента». Отделение технологии машиностроения Исследовательская работа «ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЖЕСТКОСТИ ПО ДЛИНЕ ЗАГОТОВКИ НА ПРОЦЕСС МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ Автор: Емельянцев А. В, Кузнецова Л.А. преподаватели спец. дисциплин, высшая квалификационная категория.

– исследовать величины отклонения размеров диаметров обрабатываемых поверхностей заготовки цилиндрического поперечного сечения в зависимости от способа закрепления в патроне токарного станка по длине обрабатываемой рабочей поверхности, при изменении величины основного (действительного) диаметра, выявить, как способ крепления заготовки влияет на поперечную жесткость в зависимости о длины, диаметра и точки расположения от опор различного типа для установлении связи между этими параметрами с возможностью выработки последующих рекомендаций по обработке по схеме двухопорного крепления заготовок в кулачковом патроне и центрах задней бабки при их обработке на токарных станках для получения параметров деталей задаваемого класса точности обработки. Цель данной работы:

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Теоретическая часть. При двухопорной схеме крепления заготовки ее левый конец вставляется в губки кулачкового патрона, что в «Технической механике» соответствует виду – жесткая опора, ограничивающая все возможные виды перемещения, а правый конец фиксируется скругленным конусом задней бабки и обеспечивает некоторую свободу перемещения правого конца заготовки. Данные виды опор должны оказывать влияние на точность обработки заготовки, так как жесткое крепление левого конца повышает сопротивление изгибу на большей длине, обеспечивая большую жесткость и меньшее абсолютное изменение диаметра заготовки вблизи патрона, а скругленный конус, допускает угловое смещение заготовки в поперечном направлении, что должно приводить к большему значению абсолютного изменения диаметра. Данные предположения, продиктованные положениями «Технической механики» и будут поверятся в ходе данной исследовательской работы.

Схема производства замеров прогиба заготовки при механической обработке на токарно-винторезном станке Таблица 2.

Проведение экспериментальной части осуществлялось на территории учебно-производственных мастерских Поволжского колледжа технологий и менеджмента, непосредственно на рабочем оборудовании, на котором студенты проходят производственное обучение основной профессиональной деятельности В качестве основного оборудования использовался токарный станок модели 16Б16П1-1М

В качестве мерительного инструмента применялись: - для определения длины исследуемых участков заготовки стальная линейка с диапазоном измерения 0…1000мм, точностью измерения 0,1мм, номер А02001, - для определения поперечного размера заготовки (диаметра) применялся штангенциркуль с цифровой индикацией, диапазоном измерения 0…125мм и точностью измерения 0,01мм.

Обработке подвергалась цилиндрическая заготовка (пруток) первоначальным диаметром D=41,4…41,5мм , общей длинной L=500мм, с длинной обрабатываемой поверхности L=400мм, материал – конструкционная сталь 45 ГОСТ 1050-88, имеющая широкое распространение для изготовления валов передаточных механизмов, оборудования, машин.

Для определения прогиба использовалась магнитная стойка, с закрепленным на ней цифровым микрометрическим индикатором

Методика проведения эксперимента. Заготовка устанавливалась и закреплялась в патроне токарного станка и скругленном коническом центре задней бабки. Токарная обработка проводилась при неизменной частоте вращения заготовки и продольной подаче режущего инструмента . В начале каждого этапа обработки (эксперимента) резец заглублялся в тело заготовки и включалась непрерывная подача на всю длину рабочей поверхности заготовки от свободного конца к кулачковому патрону. Токарная обработка проводилась при неизменной частоте вращения заготовки и продольной подаче режущего инструмента . В начале каждого этапа обработки (эксперимента) резец заглублялся в тело заготовки и

Производилась продольная разметка рабочей длины заготовки на участки с шагом 40мм , после чего на границе каждого участка проводились замеры фактического диаметра и прогиба заготовки с занесением результатов в таблицы. Для чистоты эксперимента было проведено семь операций снятия материала, до момента резкого увеличения величины поперечной деформации заготовки.

Обработка результатов эксперимента. В ходе поведения эксперимента результаты пронумерованных опытов (величины диаметров на размеченных участках) заносились в таблицу, в соответствие с положением на обрабатываемой поверхности. Первым являлся участок с образцовым размером, задаваемым в начале каждого опыта, с которым и производилось сравнение всех последующих участков, что и отражалось в виде строки абсолютной величины отклонения величины диаметров всех последующих участков.

Данные экспериментов в виде величин диаметров, измеренных в двух поперечных плоскостях, длин исследуемых участков, были внесены в таблицу 1: № точки 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Плоскость замера l Длина отрезка, мм 0 50 100 150 200 250 300 350 400 №1 D1 41,40 41,41 41,43 41,44 41,48 41.45 41,45 41,43 41,42 горизонт. 41,42 41,41 41,44 41,44 41,50 41,43 41,50 41,45 41,55 вертикальн. №2 D2 37,41 37,45 37,49 37,47 37,48 37,48 37,49 37,47 37,49 горизонт. 37,44 37,41 37,48 37,47 37,47 37,45 37,47 37,45 27,47 вертикальн. №3 D3 33,45 33,45 33,49 33,49 33,47 33,49 33,51 33,47 33,55 горизонт. 33,41 33,45 33,48 33,49 33,47 33,50 33,49 33,50 33,54 вертикальн. №4 D4 29,45 29,45 29,52 29,53 29,54 29,51 29,49 29,51 29,52 горизонт. 29,42 29,49 29,53 29,51 29,55 29,53 29,50 29,52 29,55 вертикальн. №5 D5 25,45 25,51 25,57 25,56 25,60 25,60 25,57 25,52 25.47 горизонт. 25,49 25,47 25,57 25,56 25,61 25,63 25,53 25,51 25,48 вертикальн. №6 D6 21,45 21,44 21,46 21,67 21,70 21,70 21,64 21,52 21,52 горизонт. 21,45 21,46 21,49 21,66 21,69 21,69 21,59 21,49 21,48 вертикальн. №7 D7 17,45 17,57 17,74 17,86 17,91 17,93 17,74 17,62 17,46 горизонт. 17,53 17,53 17,74 17,79 17,92 17,84 17,70 17,60 17,56 вертикальн.

таблица 2

На основании таблицы 2 построен график, в котором на вертикальной оси откладывались значения абсолютного изменения прогиба заготовки в микронах, а на горизонтальной оси – значения длины шаговых отметок по длине заготовки в миллиметрах. Кулачковый патрон расположен в начале горизонтальной оси, а крайнее правое её положение - обозначает конус задней бабки металлорежущего станка.

Выводы и рекомендации. Анализ полученного графика свидетельствует о следующем: Максимальная деформация заготовки по длине до указанного диаметра имеет место в середине заготовки. Уменьшение диаметра заготовки до Ø25,45мм приводит двукратному увеличению абсолютной деформации (прогибу) заготовки и началу смещения максимального прогиба вправо от середины заготовки (критическое значение величины диаметра, приводящее к падению поперечной жесткости заготовки). Дальнейшее уменьшение диаметра (D7=17,45мм) заготовки приводит к лавинообразному увеличению величины абсолютного изменения прогиба, что делает невозможным продолжение металлообработки и получение необходимых параметров размера поперечного сечения заготовки.

Перспектива продолжения исследовательской работы. Продолжение данной работы предполагает математическую обработку полученных зависимостей для получения эмпирических формул, расчет величин сил резания при механической обработке . Заключение. В результате проведенной исследовательской работы были получены практические значения прогибов вала в поперечном сечении в зависимости от места силового воздействия резца по длине заготовки при уменьшении диаметра поперечного сечения, построен график изменения прогиба, позволяющий выявить характер изменения прогиба , что позволило установить взаимосвязь между максимальным прогибом и критическим диаметром заготовки, позволяющую давать рекомендации по технологии обработки с обеспечением необходимой точности. Данная работа расширяет познания студентов в основной профессиональной деятельности, дает навыки элементов исследовательской деятельности, без которых невозможно формирование высокопрофессионального специалиста по обработке материалов.

Спасибо за внимание. Список литературы. 1. Бондарев Д.Д.Практикум по металлообработке.- М.: Просвещение, 1998.- 175 с., ил. 2. Михайлов А.М. Основы расчета элементов строительных конструкций в примерах: Учеб пособие для техникумов.- М.: Высш. шк.,1986.- 416 с., ил.