Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji

Maszyny Technologiczne

Badanie kinematycznej niedokładności tokarki kłowej

Dawid Kulczykowski

III MiBM

LP2

Sprawdzanie prędkości ruchu głównego

Prędkości obrotowe wrzecion występujące podczas pracy obrabiarek nie są wielkościami stałymi. Mogą one przyjmować różne wartości zawarte w określonych granicach , zależnie od dokładności układu napędowych, poślizgów silnika spowodowanego obciążeniem silnika i poślizgu elementów podatnych napędu.

$$\mathbf{\varphi =}\sqrt[\mathbf{k - 1}]{\mathbf{\text{Rn}}}$$

n₁;n₂=n₁*φ¹; n₃=n₂*φ²;n_k=n₀*φ^k − 1

$$\mathbf{Rn =}\frac{\mathbf{n}_{\mathbf{k}}}{\mathbf{n}_{\mathbf{1}}}\mathbf{=}\mathbf{\varphi}^{\mathbf{k - 1}}$$

$$\mathbf{k =}\left( \frac{\ln\mathbf{\text{Rn}}}{\ln\mathbf{\varphi}} \right)\mathbf{+ 1}$$

Prędkość wrzecion wyrażane liczbą obr/min są przedmiotem normy PN-62/M-03150. Rozróżnia się 4 pojęcia tej prędkości :

1. nt – obroty teoretyczne otrzymuje się poprzez pomnożenie liczby z której rozwija się ciąg geometryczny przez iloraz φ

2. obroty nominalne n – są to zaokrąglone w ustalony sposób prędkości geometryczne i są one podawane na tabliczkach instrukcji obrabiarek oraz wykorzystywane przy obliczeniach czasów maszynowych obróbki.

3. Obliczeniowe n₀- wykorzystuje się przy obliczeniu układów napędowych obrabiarek. Wartości tych prędkości oblicza się z zależności $\mathbf{n}_{\mathbf{0}}\mathbf{= I*}\mathbf{n}_{\mathbf{\text{os}}}\mathbf{\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{obr}}}{\mathbf{\min}} \right\rbrack\mathbf{,}$

I- przełożenie między wałem a wrzecionem obrabiarki obliczone na podstawie stosunku liczb zębów przekładni

n_os- obliczeniowa prędkość obrotowa silnika napędowego.

Prędkości obrotowe obliczeniowe powinny mieścić się w polu tolerancji mechanicznych, która została wyznaczona przy założeniu odchyłek wynoszących Tm=(-2%-3%) obrotów teoretycznych. Tolerancja obejmuje odchyłki doboru przełożeń łańcuchów kinematycznych napędów obrabiarek i obowiązuje konstruktora tych napędów .

1. Obroty efektywne - n_e – mają znaczenie przy sprawdzaniu, odbiorze obrabiarek. Prędkości te powinny znajdować się w polu tolerancji całkowitej Tc= Tm+Te, Tc=(-2%-6%) prędkości teoretycznych. Tolerancja elektryczna stanowi kolejne 3% od wartości teoretycznej ze względu na różnicę poślizgów znamionowych silników w kolejnych grupach (A,B,C)

$$\mathbf{n}_{\mathbf{e}}\mathbf{=}\left( \frac{\mathbf{n}_{\mathbf{\text{zs}}}}{\mathbf{n}_{\mathbf{s}}} \right)\mathbf{*}\mathbf{n}_{\mathbf{l}}$$

n_zs- znamionowa prędkość obrotowa silnika podana na tabliczce znamionowej

n_s- prędkość obrotowa silnika zmierzona przy biegu obrabiarki luzem i włączonej prędkości wrzeciona

n_l – prędkość obrotowa mierzona przy biegu obrabiarki luzem

W obrabiarkach konwencjonalnych są stosowane 2 różne rozwiązania napędu posuwowego, tj. napęd zależny i niezależny.

W napędzie zależnym elementem lub mechanizmem zależnym jest wrzeciono wykonywujące ruch główny obrotowy ( lub mechanizm wykonujący ruch główny prostoliniowy). Natomiast w przypadku ruchu posuwowego niezależnego źródłem posuwu jest odrębny silnik. Ruchy posuwowe w obrabiarkach konwencjonalnych są najczęściej ruchami prostoliniowymi dlatego w skład łańcucha kinematycznego wchodzą pary kinematyczne przekształcające ruch obrotowy w ruch prostoliniowy.

Napędy ruchów posuwowych są zależnych są stosowane w tokarkach, wiertarkach, strugarkach, itp. tj. w obrabiarkach w których posuw jest liniowy względem przedmiotu obrabianego przypadającego na jeden obrót lub podwójny skok elementu wykonującego ruch główny. W przypadku tokarki posuw jest uzyskiwany za pomocą łańcucha kinematycznego ruchu posuwowego I_f nastawianym w skrzynce posuwów w skrzynce rozdzielczej i_f

$$\mathbf{I}_{\mathbf{f}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{n}_{\mathbf{\text{kz}}}}{\mathbf{n}_{\mathbf{\text{wr}}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{f}}{\mathbf{\pi*m*z*}\mathbf{n}_{\mathbf{\text{wr}}}}$$

$$\mathbf{i}_{\mathbf{f}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{f}}{\mathbf{\pi*m*z}}$$

n_wr=1 obrot

$$\mathbf{i}_{\mathbf{f}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{I}_{\mathbf{f}}}{\mathbf{i}_{\mathbf{\text{st}}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{f}}{\mathbf{\pi*m*z*}\mathbf{i}_{\mathbf{\text{st}}}}\mathbf{= B*f}$$

W skład łańcucha kinematycznego wchodzą :

i_a=1 : 1    i_a=8 : 1

1. Nawrotnica i_n=1 : 1

2. Przekładnia gitarowa, przełożenie kół zmianowych Ig

3. Skrzynka posuwów Ip- przełożenia nastawne

4. Śruba pociągowa z nakrętką Sp= 6 [mm]

1 obr.wrz.*i_a*i_n*i_g*i_p*s_p=p

Skrzynki posuwów gwintowych tokarek uniwersalnych umożliwiają obróbkę gwintów metrycznych P [mm], calowych P [ ilość zwoi na cal], Diametral Pitch P [ilość zwoi/Pi * 1’’], oraz gwintów modułowych np. ślimak P [K*Pi*m]

$$\mathbf{f}_{\mathbf{\text{ef}}}\mathbf{=}\mathbf{f}_{\mathbf{t}}\mathbf{*}\frac{\mathbf{n}_{\mathbf{e}}}{\mathbf{n}_{\mathbf{s}}}$$

f_t=f*n_wr

$$\mathbf{n}_{\mathbf{\text{wr}}}\mathbf{= 90\ \lbrack}\frac{\mathbf{\text{obr}}}{\mathbf{\min}}\mathbf{\rbrack}$$

Tabela pomiarowa 1

L.P.	Obr. nominalne	Obr. wrzeciona nl	Obr. silnika ns
1	28	30	1497
2	35,5	38	1496
3	45	48	1496
4	56	59	1497
5	71	75	1496
6	90	94	1496
7	112	118	1495
8	140	149	1495
9	180	188	1493
10	224	237	1498
11	180	300	1497
12	355	377	1496
13	450	470	1495
14	560	594	1494
15	710	746	1493
16	900	938	1491
17	1120	1187	1489
18	1440	1489	1486

Obroty znamionowe 1440 [obr/min] ; 1496 [obr/min]

Tabela pomiarowa 2 :

L.P.	f [mm/Obr]	nwr	t [s]	ft [mm/min]
1	0,08	90	60	4,91
2	0,13	90	60	12,20
3	0,20	90	60	18,01
4	0,24	90	60	21,50
5	0,54	90	60	49,01
6	0,94	90	60	86,00

Obliczenia :

Obliczanie prędkości efektywnych

$$\mathbf{n}_{\mathbf{e}}\mathbf{=}\left( \frac{\mathbf{n}_{\mathbf{\text{zs}}}}{\mathbf{n}_{\mathbf{s}}} \right)\mathbf{*}\mathbf{n}_{\mathbf{l}}$$

L.P.	nzs	nl znam.	nl	ns	ne
1	1496	28	30	1497	29,98
2	1496	35,5	38	1496	38,00
3	1496	45	48	1496	48,00
4	1496	56	59	1497	58,96
5	1496	71	75	1496	75,00
6	1496	90	94	1496	94,00
7	1496	112	118	1495	118,08
8	1496	140	149	1495	149,10
9	1496	180	188	1493	188,38
10	1496	224	237	1498	236,68
11	1496	180	300	1497	299,80
12	1496	355	377	1496	377,00
13	1496	450	470	1495	470,31
14	1496	560	594	1494	594,80
15	1496	710	746	1493	747,50
16	1496	900	938	1491	941,15
17	1496	1120	1187	1489	1192,58
18	1496	1440	1489	1486	1499,02

Obliczanie posuwu minutowego ft

f_t=f*n_wr

L.P	f [mm/obr]	nwr [obr/min]	ft.obl [mm/min]	ft. zm [mm/min]
1	0,08	90	7,2	4,91
2	0,13	90	11,7	12,20
3	0,2	90	18	18,01
4	0,24	90	21,6	21,50
5	0,54	90	48,6	49,01
6	0,94	90	84,6	86,00

Obliczanie posuwu efektywnego

$$\mathbf{f}_{\mathbf{\text{ef}}}\mathbf{=}\mathbf{f}_{\mathbf{t}}\mathbf{*}\frac{\mathbf{n}_{\mathbf{e}}}{\mathbf{n}_{\mathbf{l}}}$$

L.P.	ne	nl	ft obl.	ft zm.	fe obl.	fe zm.
1	94,00	94	7,2	4,91	7,20	4,91
2	94,00	94	11,7	12,20	11,70	12,20
3	94,00	94	18	18,01	18,00	18,01
4	94,00	94	21,6	21,50	21,60	21,50
5	94,00	94	48,6	49,01	48,60	49,01
6	94,00	94	84,6	86,00	84,60	86,00

Wnioski :

Zmierzone obroty wrzeciona znacznie różniły się o tych zamieszczonych w tabliczce znamionowej. Natomiast obroty silnika nieznacznie spadły dopiero przy wyższych prędkościach obrotowych wrzeciona. Różnice te mogą być spowodowane błędem odczytu lub świadczą o znacznym zużyciu tokarki.

Posuw minutowy zmierzony przy różnych wartościach różni się mniej lub więcej od posuwu minutowego obliczonego. Spowodowane to może być niedokładnym pomiarem lub świadczy o zużyciu tokarki.