Оборудование, приборы и инструменты

 

1. Вертикально-сверлильный станок;

2. Сверлильный динамометр;

3. Усилитель;

4. Ваттметр;

5. Набор сверл Æ10, Æ12, Æ14, Æ16 (мм);

6. Заготовка стальная.

Порядок выполнения работы

 

3.1. Изучить силы, действующие на сверло.

3.2. Изучить влияние диаметра сверла и подачи на осевую силу и крутящий момент.

3.3. Изучить принцип работы сверлильного динамометра.

3.4. Провести экспериментальные исследования.

3.5. Обработать экспериментальные данные.

3.6. Оформить отчет.

Общие сведения

 

В процессе сверления на каждую главную режущую кромку сверла действует равнодействующая сил сопротивления , приложенная в точке А. Схема сил, действующих на сверло в процессе резания, приведена на рисунке 8.1.

Для изучения влияния равнодействующих силы на процесс резания последняя раскладывается на три составляющие , , , направленные вдоль осей , , .

Действующая вдоль оси сверла равнодействующая сила равна сумме сил, действующих вдоль оси сверла: вертикальные составляющие сил резания (около 40% от ); силы на перемычке (~ %) ; силы трения (~3%).

.

Рисунок 8.1

 

Рисунок 8.2

Рисунок 8.3

 

Крутящий момент при сверлении состоит из момента от сил резания на главных реющих кромках (около 80% от общего момента).

Моменты от сил скобления и трения по перемычке (~12%).

Моменты от сил трения на ленточках и на поверхности стружечных канавок (~8%).

Пара сил создает крутящий момент . Равнодействующая сил , действующих по направлении к оси, равна нулю, так как эти две равные по величине и противоположные по направлению силы взаимно уравновешиваются.

Таким образом, на сверло при его работе действуют осевая сила и крутящий момент .

8.3.1. Зависимость осевой силы и крутящего момента от диаметра сверла и подачи

 

В задачу настоящей работы входит исследование влияния диаметра сверла и подачи на величину и .

Зависимость и от диаметра и подачи определяется уравнениями:

, (8.1)

, (8.2)

где – диаметр сверла, мм;

– подача, мм/об;

и – коэффициенты, зависящие от материала сверла и обрабатываемого материала;

, , , – показатели степеней, зависящие от материала сверла, обрабатываемого материала и условий обработки.

При выполнении работы нужно раскрыть уравнения (8.2) и (8.1), т.е. определить числовые значения коэффициентов и , а также показатели степеней , , , .

8.3.2. Измерение осевой силы и крутящего момента

 

Работа проводится с применением тензометрического динамометра (рисунок 8.2), который имеет корпус 1 с закрепленным на нем с помощью ребер столом 2. На столе закрепляется заготовка 3. Стол имеет возможность небольших перемещений вдоль вертикальной оси под действием силы и поворота на малый угол вокруг оси под влиянием момента .

На ребрах динамометра установлены тензодатчики 5 для измерения крутящего момента .

Осевое усилие измеряется с помощью тензодатчиков 6, установленных на мембране 4. Датчики соединены по схеме «Мост» (рисунок 8.3).

С приложением внешней нагрузки ( и ) сопротивление рабочего тензодатчика, входящего в измерительный мост, изменяется, что приводит к нарушению баланса моста, вызывая в его измерительной диагонали напряжение, пропорциональное величине измеряемой нагрузки. Это напряжение подается на измерительный усилитель, усиливается и поступает на милливольтметр.

Для перевода полученных значений и в Н и Н∙м пользуются тарировочным графиком , .

Для контроля работы сверлильного динамометра крутящий момент измеряется также с помощью ваттметра, включенного в цепь электродвигателя станка. Мощность процесса сверления определяется как разность между показаниями ваттметра в процессе сверления и показаниями во время холостого хода

.

Крутящий момент определяется по тарировочному графику

.

 

8.3.3. Исследование зависимости крутящего момента и осевой силы от подачи

 

Подача меняется в пределах до мм/об.

Получающиеся при этом величины усилия и крутящего момента , соответствующие различным значениям , определяются по показаниям милливольтметров.

Значения подач осевых усилий и крутящих моментов заносят в таблицу измерений, затем в двойной логарифмической системе координат строят графики зависимости и .

 

8.3.4. Исследование изменения крутящего момента и осевой силы в зависимости от диаметра сверла

 

Сверление производят сверлами различных диаметров при постоянных значениях подачи, частоты вращения шпинделя и угла при вершине. Поэтому можно принять = 0,2 мм/об, = 100 об/мин, диаметры сверл 10, 12, 14, 16 мм.

Так же, как и ранее, соответствующие значения осевого усилия и крутящего момент определяются по показаниям милливольтметра.

Значения диаметров сверл и соответствующие им значения и заносятся в протокол и по этим данным в логарифмической системе координат строят графини.