Конструкция и работа динамометра однокомпонентного механического.

В лабораторной работе главную составляющую силу резания измеряют с помощью динамометра однокомпонентного, приведенного на рис. 2.

Рис. 2. Схема однокомпонентного динамометра

Динамометр состоит из следующих элементов:

– резец 1;

– пластина (2);

– рычаг (3);

– резцедержатель (4);

– индикатор (5);

– стойка (6);

– винт упорный регулировочный (7).

Упругими звеньями являются резец (I) и пластина под резцом (2), которая используется для выставления вершины резца относительно оси шпинделя станка. Для устранения возможного зазора между основанием резца и пластиной служит упорный (регулировочный) винт (7). Величина деформации резца и пластины увеличивается с помощью рычага (3), прикрепленного сбоку пластины (2). Индикатор (5) регистрирует величину отклонения рычага.

Работа динамометра.

Резец 1 устанавливается в резцедержатель 4, как защемленная подкладная балка. Под действием силы резания консольный конец балки, на котором находится головка резца, изгибается и вместе с пластинкой 2 опускается и поворачивается против часовой стрелки.

Тарировка динамометра

Перед работой необходимо произвести тарировку динамометра. Схема тарировки приведена на рис. 3. Устройство тарировки включает:

– патрон станка (1);

– оправку (2);

– балку (3);

– подвеску (4);

– грузы (5);

– динамометр (6).

Рис. 3. Схема тарировки динамометра

Тарировка заключается в последовательном нагружении динамометра весом сменных грузов (рис.2) и (рис.3) и фиксации соответствующих значений показаний индикатора. Главная составляющая силы резания определяется так:

, где (4)

– плечи коромысла;

– масса сменных грузов;

– масса коромысла;

– составляющая силы резания.

Тарирование осуществляется по схеме:

. . . . . . . . . . . . . . . .

, где (5)

– грузы;

– соответствующие показания индикатора (5);

– расчетная составляющая силы резания, соответствующая показаниям индикатора.

По данным значений и строют тарировочный график (рис. 4).

Рис. 4. Тарировочный график

Выше отмечено, что сила резания рассчитывается по эмпирической зависимости:

Это уравнение записано как произведение независимых сомножителей (факторов), поэтому эксперимент по определению этих факторов называется факторным.

Для определения показателей степени и постоянного коэффициента , используют следующий порядок. Проводят серии опытов. В каждой серии изменяют только один параметр или , при этом остальные параметры принимают неизменными. Таким образом, количество серий равно количеству факторов.

Результаты экспериментов заносят в протокол испытаний.

Для того чтобы вычислить показатели степени x_z,y_z,z, уравнение (2.1) переписывают в несколько ином виде:

, где (6)

.

Количество уравнений равно количеству проведенных опытов.

(7)

. . . . . . . . . . . . . . . .

Прологарифмировав, получают соответствующий набор уравнений:

. . . . . . . . . . . . . . . .

(8)

Из набора уравнений (8) составляют несколько пар (систем уравнений) и решают их.

,

Таким способом последовательно определяют несколько значений показателя степени . Уточненное значение определяют как среднее арифметическое:

. (9)

Показатели степени и определяют аналогичным способом. При этом уравнение (2.1) принимает вид:

(10)

. (11)

Далее порядок вычисления показателей повторяется.

Полученные значения показателей степени , заносят в соответствующие строки протокола испытаний.

Кроме показателей степени уравнение (2.1) содержит постоянный коэффициент . Используя уравнение (2.1), записывают:

(12)

Подставляя в это выражение данные из протокола, для каждой строки протокола вычисляют свое значение этого коэффициента:

. . . . . . . . . . . . . . . .

(13)

Уточненное значение определяют как среднее арифметическое:

(14)

Зная величину силы резания Р_Zопределяют, например, давление резания в безразмерном виде:

, где (15)

– давление резания;

– истинный предел текучести обрабатываемого материала.

В заключение проверяют работоспособность полученного уравнения. Для этого из любой выбранной строчки протокола подставляются данные в уравнение (2). Сравнивают расчетные значения силы резания P_Zс экспериментальными.

Графический метод решения.

На практике используется графический способ определения показателей степени x,yи z. Для этого строят в логарифмической системе координат графики функций:

(16)

Тангенсы углов наклона полученных прямых будут являться искомыми показателями степени (рис.6):

(17)

Рис.6. Влияние глубины резания , подачи и скорости резания на силу резания .

Протокол испытаний

№ опыта

Углы резца

Материал заготовки

Материал инструмента

Диаметр заготовки (мм)

Частота вращения шпинделя (об/мин)

Скорость резания (м/мин)

Глубина резания (мм)

Подача (мм/об)

Показания индикатора

Сила резания (кГ)

Показатели степени

Постоянный коэффициент

Удельное давление

Выводы по работе: в выводах проанализировать и дать оценку влияния каждого из параметров резания на силу резания P_Z.

Работа выполнена:(дата выполнения)

Работа зачтена:(подпись преподавателя, дата)

ЛИТЕРАТУРА

1. Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов. – М.:Высшая школа, 2009. – 536 с.

2. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. – М.:Высшая школа,1985. – 304 с.

3. Кожевников Д.В., Гречишников В.А. и др. Режущий инструмент. – М.:Машиностроение, 2005. – 528 с.

4. Овсеенко А.Н., Клауч Д.Н., Кирсанов С.В., Максимов Ю.В. Формообразование и режущие инструмнты. – М.:Форум, 2009. – 416 с.

5. Трембач Е.Н. и др. Резание металлов.–Мар. гос. техн. ун-т, Моск. гос. технол. ун-т "Станкин". - Йошкар-Ола:МарГТУ, 2005. – 394 с.

6. Оленин Л.Д. Конспект лекций по курсу «Механика резания».