AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA

W BYDGOSZCZY

­

WYDZIAŁ MECHANICZNY

LABORATORIUM OBRABIAREK

TEMAT : SZTYWNOŚĆ STATYCZNA OBRABIAREK

Skład Grupy:

Paweł Frankowski

Tomasz Jagła

Adam Sagan

Robert Gugała

Ireneusz Olszak

1. Część teoretyczna.

Wskaźnik sztywności statycznej obrabiarki lub jej zespołu stanowi iloraz przyrostu wartości obciążenia, w postaci siły lub momentu i przyrostu wartości przemieszczenia przez nie wywołanego. Wartość wskaźnika sztywności statycznej „j” oblicza się według zależności:

j= P/ f N/m

lub

j= M/ ϕ Nm/rad

Sztywność zespołu wieloelementowego charakteryzuje całkowite odkształcenie stanowiące sumę odkształceń sprężystych elementów, ich przemieszczeń w zakresie luzów oraz przesunięć w węzłach montażowych pod wpływem sił skrawania.

Przemieszczenia w zakresie luzów w połączeniach ruchowych zależą od rodzaju pasowań i stopnia zużycia elementów.

W stałych węzłach montażowych przesunięcia zależą od ich postaci konstrukcyjnej, mikrostruktury warstwy wierzchniej elementów łączonych oraz od sztywności stykowej połączenia, wynikającej ze struktury geometrycznej powierzchni.

Przygotowanie obrabiarki do badań

Pomiary sztywności statycznej powinny bić prowadzone na obrabiarkach spełniających następujące wymagania:

• Obrabiarka powinna być całkowicie zmontowana z wyposażeniem normalnym;

• Obrabiarka powinna być ustawiona na twardym podłożu i wypoziomowana;

• Obrabiarka powinna być wstępnie dotarta i wyregulowana;

• Wszystkie części i zespoły obrabiarki, które w czasie obróbki skrawaniem są unieruchomione lub zaciskane, powinny być przed pomiarami również unieruchomione lub zaciśnięte;

• Prędkości ruchu obrotowego wrzeciona i posuwowego ustawione dla najniższych wartości;

• Wszystkie części i zespoły obrabiarki, które w czasie pomiaru należy przemieszczać w celu uzyskania określonych położeń względnych, powinny być doprowadzone do położenia pomiarowego ciągłym powolnym ruchem w kierunku przeciwnym do składowej siły, działającej na nie w czasie pomiaru.

Warunki dotyczące przyrządów pomiarowych.

Oprzyrządowanie pomiarowe służące do pomiaru sztywności statycznej obrabiarek powinno spełniać następujące wymagania:

• Urządzenia służące do obciążenia zespołów powinny umożliwić płynne i powolne obciążanie badanego układu siłą lub momentem zmieniającym się od zera do wartości największej , zabezpieczającej kierunek działania oraz punkt przyłożenia siły obciążającej, zgodnie z wymaganiami norm;

• Siłomierze służące do pomiaru wartości wywieranego obciążenia powinny wskazywać wartość siły w cały zakresie obciążenia, stosowanego przy pomiarze z błędem nie większym niż ± 5%;

• Do pomiaru przemieszczeń należy stosować znormalizowane środki miernicze umożliwiające pomiar bezpośredni, do pomiaru przemieszczeń większych niż 0,1 mm dopuszcza się stosowanie czujników o działce elementarnej 0,01 mm, a do pomiaru przemieszczeń mniejszych należy stosować czujniki o wartości działki 0,001mm;

• Uchwyty przyrządów pomiarowych powinny być sztywne, a ugięcie uchwytu w punkcie zamocowania czujnika wywołane zmianą nacisku mierniczego czujnika, nie powinno przekraczać 2% wartości przemieszczenia wywołanego największą siłą obciążającą;

• Bazy pomiarowe do pomiaru przemieszczeń określają szczegółowe normy na wykonanie pomiarów sztywności;

• Kształty i wymiary elementów pośredniczących w przenoszeniu obciążenia podaja normy przedmiotowe.

Warunki dotyczące przeprowadzania badań sztywności

Warunki związane bezpośrednia z pomiarem sztywności statycznej obrabiarek są następujące:

• Największe wartości stosowanego obciążenia, ich punkty przyłożenia i kierunki działania określają normy przedmiotowe;

• Przed rozpoczęciem pomiarów należy trzykrotnie wstępnie obciążyć układ do największej wartości siły obciążenia i następnie całkowicie go odciążyć; za wskazania zerowe przyjmuje się wskazania czujników po ostatnim odciążeniu wstępnym;

• Układ obciążyć należy siłami o wartościach wynikających z podziału największej siły obciążającej P_max na k równych części (k ≥ 5);

• Dla każdego przyrostu siły obciążającej ΔP notuje się wskazania czujników w poszczególnych punktach pomiarowych zarówno przy obciążaniu jak i odciążaniu; pomiary należy wykonać trzykrotnie;

• Przemieszczenia zespołu obrabiarki mierzy się w kierunkach zgodnych z kierunkami składowych siły skrawania, powstającej w warunkach obróbki; zalecane punkty i kirunki pomiaru zalecają normy szczegółowe.

Sposoby wykonania pomiarów sztywności statycznej

Pomiar sztywności statycznej jest odmienny dla każdego typu obrabiarek.

Badanie sztywności statycznej frezarki wspornikowej

Warunki pomiarów:

Warunki przeprowadzania pomiarów sztywności statycznej frezarki są następujące;

1. Jako bazę pomiarową przyjmuje się pionowe prowadnice na korpusie obrabiarki, na wysokości powierzchni stołu;

2. Stół ustawiony jest w środkowym położeniu przesuwu wzdłużnego i poprzecznego;

3. Pionowe położenie stołu zależne jest od urządzenia obciążającego przy czym odległość powierzchni stołu od osi wrzeciona nie może być większa niż szerokość stołu;

4. Belka jest wysunięta nad stół i zablokowana;

5. Trzpień jest podparty podtrzymką w odległości 2l od czoła wrzeciona;

6. Na trzpieniu w odległości l od czoła wrzeciona osadzona jest tuleja;

7. Stół jest zablokowany w kierunku wzdłużnym i poprzecznym;

8. Obroty wrzeciona nastawione są na wartość minimalną.

Wskaźniki sztywności statycznej poszczególnych zespołów frezarki, przy zachowaniu powyższych warunków, oblicza się według zależności:

• Dla wrzeciona j_wz = ΔP/Δf_wz oraz j_wy = ΔP/Δf_wy

• Dla stołu j_s = ΔP/Δf_s

• Dla belki: j_b = ΔP/Δf_b

Protokół pomiarowy

Siła	Pomiar I		Pomiar II		Wartość średnia
	Obciążanie	Odciążanie	Obciążanie	Odciążanie	Obciążanie	Odciążanie
[kN]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
0	0	0,003	0	0,002	0	0,0025
1	0	0,004	0,0002	0,004	0,0001	0,004
1,6	0,002	0,005	0,001	0,005	0,0015	0,005
3	0,003	0,007	0,002	0,006	0,0025	0,0065
4	0,005	0,009	0,004	0,009	0,0045	0,009
5,1	0,006	0,011	0,006	0,01	0,006	0,0105
5,8	0,009	0,012	0,01	0,01	0,0095	0,011
7	0,01	0,012	0,01	0,011	0,01	0,0115
8,2	0,011	0,012	0,012	0,012	0,0115	0,012
Wskaźnik sztywności j	N/μm
L.p.	Obciążenie	Odciążanie
1	10000	666,66667
2	428,571429	600
3	1400	933,33333
4	500	400
5	733,333333	733,33333
6	200	1400
7	2400	2400
8	800	2400
9	713,043478	683,33333

Wnioski i spostrzeżenia:

Powyższe ćwiczenie pozwoliło nam zapoznać się z metodami pomiaru sztywności statycznej obrabiarek, oraz na wyznaczenie wskaźnika sztywności dla frezarki wspornikowej. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzić można, że wskaźnik sztywności dla obciążanie i odciążania utrzymuje się na zbliżonym poziome. Jego wartość w obu przypadkach waha się w granicach od 0 do ok. 3000 N/μm. Dla obciążenia wskaźnik sztywności gwałtownie spada, po czym ustala się w wyżej wymienionym przydziale -spadek ma miejsce do siły równej ok. 1 kN. Ćwiczenie to pozwoliło nam również uświadomić sobie, jak duży wpływ na dokładność wykonania przedmiotu ma sztywność obrabiarki. Mała sztywność

---