Głównym celem większości badań odbiorczych obrabiarek jest w zasadzie stwierdzenie, czy obrabiarka w czasie pracy będzie zapewniała produkcję przedmiotów z zachowaniem żądanej dokładności wymiarowej i kształtowej.
Jedną z metod badań są badania sztywności poszczególnych zespołów obrabiarek lub też całej obrabiarki. W trakcie tego rodzaju badań układ obrabiarki poddany zostaje obciążeniom siłami skrawania lub też częściej obciążeniom siłami statycznymi, imitujących siły skrawania. Pod wpływem tych obciążeń powstają różne odkształcenia i przemieszczenia poszczególnych zespołów lub elementów obrabiarki. Pomiar zaistniałych w ten sposób odkształceń pozwala na przeprowadzenie analizy i wyciągnięcie odpowiednich wniosków dotyczących dokładności badanej obrabiarki.
Badanie sztywności można przeprowadzić dwiema metodami: statyczną (siły obciążające są generowane przez dynamometr w sposób statyczny) i dynamiczną (siły generowane są w sposób dynamiczny).
Pojęcie sztywności:
Sztywność - przez pojęcie sztywności jakiegoś elementu rozumie się stosunek uogólnionej siły wywołującej odkształcenia w danym kierunku, do wielkości uogólnionego przemieszczenia. Sztywność nie jest wartością stałą, lecz zmienia się wraz z obciążeniem. Z tego też powodu w praktyce wyznacza się najczęściej sztywność średnią, w pewnym zakresie obciążeń jako:
gdzie:
j - sztywność [N/µm]
P - siła [N]
f - przemieszczenie [µm] mierzone w kierunku działania siły P
Wartość odwrotną do sztywności, nazywa się podatnością [µm/N] i określa się zależnością:
Sztywność skrętna - w przypadku wystąpienia siły wywołującej przemieszczenie kątowe. Jednostką sztywności skrętnej może być [Nm/°] lub [Nm/rad]. Sztywność skrętna jest jedną z ważniejszych cech wrzecion obrabiarek.
Sztywność postaciowa (nazywana też sprężystą lub właściwą) - jest wynikiem sprężystych własności, z których zbudowane są poszczególne elementy układu.
Sztywność stykowa - wynika z odkształceń sprężystych w miejscach styku dwóch elementów połączonych mechanicznie. Sztywność ta zależy od luzów istniejących lub powstających pod wpływem wytłaczania warstwy smaru, od chropowatości i sposobu wykonania powierzchni styku oraz rodzaju materiałów stykających się.
W czasie skrawania układ obrabiarka - przedmiot - narzędzie (OPN) obciążony jest siłą skrawania, którą można rozłożyć na 3 składowe: Px, Py i Pz. Każda z tych składowych, działając w innym kierunku, powoduje różne odkształcenia układu OPN.
Przy obciążeniu zespołów obrabiarki siłą działającą w kierunku tylko jednej składowej (Py), mówimy o wyznaczeniu tzw. sztywności jednostkowej lub podatności jednostkowej. Jeżeli natomiast na układ działamy dwiema (Py i Pz) lub trzema składowymi (Px, Py, Pz) to mówimy o wyznaczaniu sztywności wieloskładowej lub podatności wieloskładowej.
Wyznaczanie wskaźnika sztywności
4