Технология машиностроения (лабораторный практимум) - часть 9

Разность упругих перемещений при обработке малой и большой ступени из 
рисунка 3.4 равна 

 

,

2

1

2

1

2

d

d

y

y

y

−

=

−

=

∆

 

 
где d

2

, d

1

 – диаметры заготовки после обработки. 

С учетом выражений для 

y

P

y

∆

,

 жесткость станка 

 

.

2

)

(

1

2

1

2

d

d

t

t

k

V

S

C

j

y

P

y

P

y

y

P

y

P

y

x

x

P

z

y

P

−

−

=

 

(3.4)

 
При обработке конструкционной стали резцами из твердого сплава, имею-
щими  главный  угол  в  плане 

o

45

=

ϕ

, передний угол 

o

10

=

γ

, угол наклона 

главной режущей кромки 

o

0

=

λ

, радиус при вершине 

r

 = 2 мм, коэффици-

енты  принимают  следующие  значения: 

;

2383

=

y

P

C

 

;

9

,

0

=

y

P

x

 

;

6

,

0

=

y

P

y

 

;

3

,

0

−

=

y

P

z

 

.

1

=

y

P

k

 

Жесткость станка в этом случае 
 

Н/мм,

 ,

2

)

(

2383

1

2

9

,

0

1

9

,

0

2

3

,

0

6

,

0

d

d

t

t

V

S

j

−

−

⋅

=

−

 

(3.5)

 
где S – продольная подача, мм/об; 

V – скорость резания, м/мин; 
t – глубина резания, мм. 

Входящее  в  формулу  отношение  разности  глубин  резания  к  разности 

диаметров  после  обработки  характеризует  увеличение  точности,  полученное в 
результате  обработки.  Очевидно,  что  при  большей  жесткости  станка  это 
отношение  больше.  То  есть  получение  большей  точности  возможно  за  счет 
увеличения  жесткости  ТС.  Увеличение  жесткости  также  способствует 
повышению производительности обработки, так как при высокой жесткости ТС 
требуемая точность может быть получена при меньшем числе технологичесих 
переходов. 

Жесткость токарного станка, в основном, определяется жесткостью трех 

его  элементов:  жесткостью  предней  бабки,  задней  бабки  и  суппорта.  В 
зависимости  от  положения  суппорта  по  длине  заготовки  влияние  жесткости 
этих элементов различно. Это приводит к тому, что жесткость станка зависит от 
координаты положения суппорта, x (рисунок 3.5). 
 

 

Рисунок 3.5 – Координата положения инструмента 
 
Значение суммарной податливости и жесткости станка в зависимости от 

жесткости отдельных элементов станка и координаты положения инструмента 

 

;

2

2













+











 −

+

=

l

x

l

x

l

пб

зб

суп

ст

ω

ω

ω

ω

 

(3.6)

 

,

1

1

1

1

2

2













+











 −

+

=

l

x

j

l

x

l

j

j

j

пб

зб

суп

ст

 

(3.7)

 

где 

пб

зб

суп

ω

ω

ω

,

,

 

-  податливость суппорта, задней бабки, передней бабки; 

пб

зб

суп

j

j

j

,

,

 

-  жесткость суппорта, задней бабки, передней бабки; 

 
Экспериментально  определив  жесткость  станка  для  нескольких  положе-

ний инструмента, с помощью выражений 3.6, 3.7 можно рассчитать жесткость 
отдельных  элементов  станка.  Податливость  станка  при  трех  положениях  суп-
порта: у передней бабки - 

1

ст

ω

, (

l

x

= ); в среднем положении - 

2

ст

ω

, (

2

/

l

x

=

); 

у задней бабки - 

3

ст

ω

, (

0

=

x

). 

 

;

1

пб

суп

ст

ω

ω

ω

+

=

 

;

4

2

зб

пб

суп

ст

ω

ω

ω

ω

+

+

=

 

.

3

зб

суп

ст

ω

ω

ω

+

=

 

 
Выражения  для  податливости  отдельных  элементов  станка  после  реше-

ния системы трех уравнений 

 

(

)

;

2

1

2

3

1

2

ст

ст

ст

суп

ω

ω

ω

ω

−

−

=

 

(3.8)

 

;

2

1

2

2

3

3

2

1

ст

ст

ст

пб

ω

ω

ω

ω

+

−

=

 

(3.9)

;

2

1

2

2

3

1

2

3

ст

ст

ст

зб

ω

ω

ω

ω

+

−

=

 

(3.10)

 

Жесткости отдельных элементов определяются в соответствии с выраже-

нием 3.2. 

Ориентировочные  данные  жесткости  токарных  станков,  находящихся  в 

эксплуатации приведены в таблице 3.1: 

 

Таблица 3.1 – Жесткость токарных станков 

Высота центров, мм 

200 250 300 400 500 

Жесткость станка, Н/мм 20000 25000 30000 40000 

50000

Средняя жесткость узлов, 
Н/мм 

40000 50000 60000 80000 100000

 

Жесткость новых станков несколько выше. Наибольшее влияние на жест-

кость  станка  оказывает  суппорт,  т.к.  он  имеет  большое  число  стыков,  в  том 
числе  подвижных.  Жесткость  шпиндельного  узла  (передней  бабки)  зависит  от 
способа  посадки  патрона  на  шпиндель.  Посадка  на  резьбовой  конец  снижает 
его  жесткость,  а  фланцевая  посадка  увеличивает  ее.  Обычно  жесткость  шпин-
дельного  узла  значительно  больше  жесткости  суппорта.  При  патронных  рабо-
тах жесткость передней бабки и станка в целом намного ниже, чем в центрах. 
Жесткость задней бабки в значительной степени зависит от вылета пиноли, ка-
чества центрового гнезда, центра (жесткого, вращающегося). 

 
3.3 Методика выполнения лабораторной работы 
 
При выполнении лабораторной работы используется: 
1) токарный станок 1К62 (для получения характерных зависимостей при-

меняется станок, долго находившийся в эксплуатации); 

2)  заготовка  с  тремя  наваренными  дисками,  имеющими  ступени  для  по-

лучения неравномерного припуска; 

3) токарный проходной резец К.01.4979.000-02 Т15К6 ТУ 2-035-892-82; 
 
Выполнение лабораторной работы производится в следующей последова-

тельности: 

1)  измерить  диаметры  ступеней  заготовки  до  обработки  D

1

,  D

2

;  данные 

занесите в таблицу отчета; 

2) последовательно проточить диски при трех положениях суппорта. Ре-

жимы обработки: скорость резания V = 50 - 60 м/мин, продольная подача S = 0,2 
– 0,3 мм/об, глубина резания при обработке ступени меньшего диаметра D

1

 t = 

0,5 мм; 

3) измерить диаметры ступеней заготовки после обработки данные зане-

сти в таблицу отчета; 

4)  пользуясь  зависимостью 3.7 определить  жесткость  токарного  станка 

для  трех  положений  суппорта:  у  передней  бабки - 

1

ст

j

,  в  середине - 

2

ст

j

,  у 

задней бабки - 

3

ст

j

; 

5)  определить  податливость  станка  для  трех  положений  суппорта: 

;

,

,

3

2

1

ст

ст

ст

ω

ω

ω

 

6)  определить  податливость  и  жесткость  отдельных  элементов  станка, 

пользуясь зависимостями 3.8, 3.9, 3.10; 

7) сделать вывод по работе. 

 

3.4 Отчет по лабораторной работе 
 
Отчет по лабораторной работе № 3 должен содержать следующие разде-

лы: 

1) наименование и цель работы; 
2) эскиз обрабатываемой заготовки; 
3) режимы обработки; 
4) таблица с данными замеров и расчетов (таблица 3.1); 
 
Таблица 3.1 – Данные замеров заготовок и результаты расчетов 

Положение суппорта 

D

1

, мм

D

2

, мм

d

1

, мм 

d

2

, мм 

ст

j

, 

Н/мм 

ст

ω , 

мм/Н 

У передней бабки 

 

 

 

 

 

 

В середине 

 

 

 

 

 

 

У задней бабки 

 

 

 

 

 

 

 
5) определение жесткости отдельных узлов станка; 
6) выводы по работе. 
 
3.5 Вопросы для самопроверки 
 
3.5.1 Что такое жесткость технологической системы? 
3.5.2 Какими методами определяется жесткость? 
3.5.3 Каков механизм влияния жесткости на точность обработки? 
3.5.4  В  чем  состоит  сущность  определения  жесткости  технологической 

системы производственным методом? 

3.5.5  От  чего  зависит  погрешность  заготовки  с  переменным  припуском 

после обработки? 

3.5.6 Как уменьшить влияние податливости на точность?