IMIR Rok IIIC Grupa 12B	LABORATORIUM OBRÓBKI SKRAWANIEM I OBRABIAREK	Data:
Sem. zimowy 2003/2004	BADANIE SZTYWNOŚCI OBRABIAREK	Ocena:
Data wykonania ćwiczenia: 5.I.2004	Mazgaj Krzysztof

1. Schematy pomiaru sztywności statycznej wrzeciona, konika i suportu tokarki.

a)Schemat pomiaru sztywności statycznej wrzeciona:

1-trzepień pomiarowy

2-tarcza zabieraka

3-czujnik zegarowy

b)Schemat pomiaru sztywności statycznej konika:

1-trzepień pomiarowy

2-tarcza zabieraka

3-czujnik zegarowy

c)Schemat pomiaru sztywności statycznej suportu:

2. Tabele z wynikami pomiarów.

a)Obciążenie konika(100mV-4000N)

Siła obciążenia P[N]		0	1000	2000	3000	4000	5000
Odkształcenia rosnące [μm]	1cz	0	5	17	35	55	80
		2cz	0	0	0	0	5	12
		3cz	0	0	0	0	0	0
	Odkształcenia malejące [μm]	1cz	11	30	45	58	70	80
		2cz	9	12	13	13	13	12
		3cz	0	0	2	2	2	0

b)Obciążenie wrzeciona(100mV-4000N)

Siła obciążenia P[N]	0	1000	2000	3000	4000	5000
Odkształcenia rosnące [μm]	0	50	62	68	75	80
Odkształcenia malejące [μm]	4	52	55	57	61	80

b)Obciążenie suportu(100mV-4000N)

Siła obciążenia P[N]	0	1000	2000	3000	4000	5000
Odkształcenia rosnące [μm]	0	12	14	12	6	2
Odkształcenia malejące [μm]	-12	-35	-28	-16	8	2

3. Wykresy sztywności statycznej.

a)Konik

b)Wrzeciono

b)Suport

4. Zasada pomiaru sztywności dynamicznej tokarki.

Sztywność dynamiczna elementu, zespołu albo grupy zespołów jest to stosunek amplitudy sinusoidalnie zmiennej uogólnionej siły (lub momentu
, gdzieၶ jet to pulsacja siły wymuszającej) wymuszającej do amplitudy drgań wywołanych tą siłą.

W otoczeniu określonej pierwszej częstości rezonansowej między sztywnością statyczną c a sztywnością dynamiczna c_d elementu zachodzi związek :

gdzie:

a - bezwymiarowy współczynnik zwielokrotnienia amplitudy drgań wymuszonych

- stosunek częstości siły wymuszającej do częstości drgań własnych układu

ၸ - bezwymiarowy współczynnik tłumienia drgań

Z powyższych wzorów wynika że sztywność dynamiczna jest tym większa im większa jest sztywność statyczna, im większy jest współczynnik tłumienia a także im większa jest różnica pomiędzy częstością siły wymuszającej i częstością drgań własnych układu. Sztywność dynamiczna najmniejsza jest w punkcie rezonansu, ponieważ w tym punkcie
. Sztywność minimalna wynosi więc :

Odwrotność sztywności dynamicznej nazywa się podatnością dynamiczną i wynosi:

Sztywność zespołów obrabiarek

Odkształcenia zespołów obrabiarek powstają w wyniku odkształceń własnych składowych elementów i odkształceń połączeń. Duża liczba powierzchni stykowych, które są poddawane obciążeniu powoduje że w całościowym bilansie odkształceń sztywność powierzchniowa ma znaczenie dominujące.

Wpływ sztywności zespołów obrabiarek na wydajność obrabiarki objawia się tym że np. przy frezowaniu lub szlifowaniu można zauważyć dodatkowe przejścia odprężające układu obrabiarki dla których zwiększamy głębokość frezowania lub szlifowania jednak widać że przy przejściu narzędzie pracuje.

Poniższy schemat przedstawia pomiar sztywności statycznej układu OUPN tokarki kłowej:

Podparty w kłach wał 1 obciąża się za pomocą zamocowanego w imaku pryzmatycznego trzonka 2 pseudonoża, o takich samych wymiarach jak nóż tokarski, lecz zakończonego kulką. Kierunek siły obciążającej P powinien być zbliżony do kierunku siły skrawania działającej w warunkach rzeczywistych. Do obciążenia układu siłą P wykorzystuje się przesuw sań poprzecznych suportu, dokonywany ręcznie. Do zmierzenia siły obciążającej można zastosować tensometry, które należy nakleić na trzonku. Pomiary odkształcenia można dokonać albo za pomocą czujników ustawionych na łożu albo na niezależnych podstawach obok obrabiarki. Wartość największego obciążenia ustala się w zależności od dopuszczalnej obwodowej siły skrawania wg następującego wzoru:

,

gdzie

- wartość największego obciążenia

- wartość dopuszczalnej obwodowej siły skrawania

1 - wał zastępujący przedmiot obrabiany

2 - trzonek zastępujący nóż tokarski

Układ przedstawiony powyżej pozwala na wyznaczenie sztywności układu OUPN zgodnie z następującą zależnością:

Za pomocą tego układu możemy też wyznaczyć sztywności wrzeciona i konika. Do tego celu należy wykorzystać przemieszczenia
i y_k które zostały zmierzone przy pomocy czujników. Można obliczyć także naciski na kieł wrzeciona i konika obliczone z równań równowagi sił działających na wał.

Sztywność układu OUPN ma podstawowe znaczenia dla dokładności obróbki. Sztywnością statyczną układu OUPN nazywa się stosunek przyrostu siły statycznej o określonym kierunku działania, przyłożonej w punkcie styku narzędzia z przedmiotem obrabianym, do wywołanego tym przyrostem siły odkształcenia narzędzia względem przedmiotu obrabianego w kierunku wywierającym decydujący wpływ na dokładność obróbki powierzchni

5. Obliczenie sztywności dynamicznej wrzeciona, konika, i suportu.

Dane obliczeniowe:

- a_pmin = 1 mm,

- a_pmax = 9 mm,

- e = 4 mm,

- f = 0.05 mm,

- u = 0.9,

- C_Y = 120,

- e = 0.75.

Sztywności dynamiczne różnią się od siebie, z tymże sztywność statyczna jest dużo większa od dynamicznej.

6. Wpływ sztywności wrzeciona, konika, i suportu na dokładność kształtową przedmiotu.

Schematy najczęściej występujących kształtów wałków, które powstały na skutek niedostatecznej sztywności:

Mało sztywny wałek:

Mało sztywna głowica i konik:

Mało sztywne koniki i przedmiot:

Mało sztywna głowica:

Jak widać sztywność układów obrabiarki ma znaczny wpływ na dokładność kształtową i wymiarową przedmiotu, a także na wydajność obróbki.

1

2

---