Федеральноеагентство по образованию
Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
ТихоокеанскийГосударственный Университет
Лабораторнаяработа
Исследованиевлияния температурных деформаций шпиндельного узла горизонтально-фрезерногостанка на точность обработки
Выполнила ст.гр.МО-71
Карасюк Юлия
Проверил преподаватель
Ханцевич А.В.
Хабаровск 2010
Теоретические положения
Во время работы любогометаллорежущего станка некоторая часть его полезной мощности расходуется напреодоление сил трения, возникающих в подвижных сопряжениях деталей и узлов.Поэтому в местах подвижного контакта выделяется теплота, которая повышаеттемпературу остальных деталей и узлов станка. Наибольшее количество теплотытрения выделяется в приводе главного движения. Из мест образования теплотапередаётся другим деталям станка, но нагрев остальных деталей станка и узловпроисходит неравномерно.
Процесс притока теплотыпроисходит одновременно с её рассеиванием в окружающее пространство. Однако, несмотряна это, температура деталей станка продолжает повышаться. Это повышениепроисходит до тех пор, пока не возникнет момент теплового равновесия, которыйобычно наступает через несколько часов работы станка. В виду разныхтемпературных деформаций деталей и узлов меняется их взаимное расположение впроцессе работы станка, что в свою очередь, приводит к возникновению погрешностейформы и размеров обрабатываемых деталей, причём наибольшее влияние оказываюттемпературные деформации частей станка, происходящие в направлении нормали кобрабатываемой поверхности, поэтому обычно они и являются предметомэкспериментальных исследований.
В данной работерассматриваются температурные деформации горизонтально-фрезерного станка,однако по той же методике могут быть определены температурные деформации любогодругого станка или его отдельных узлов.
Экспериментальнымиисследованиями установлено, что наибольшие температурные деформации в процессеработы наблюдаются в узле шпиндельной головки. По мере его нагреванияпроисходит удлинение шпинделя, что приводит к уменьшению размера обрабатываемойдетали.
Температурныедеформации других узлов горизонтально-фрезерного станка – станины, стола,консоли – значительно меньше и, как правило, не оказывают заметного влияния наточность обрабатываемой детали.
В ходе работы испытанияпроводятся на холостом ходу, из тех соображений, что погрешности изготовленияимеют существенное значение только при чистовой обработке, то есть при малыхнагрузках станка, когда потери на трение незначительно больше, чем при холостомходу, а испытания на холостом ходу значительно упрощают проведение работы.
Следует, однако, иметьв виду, что при работе станка с нагрузкой вследствие возрастания потерь натрение температурные деформации узла шпиндельной бабки будут протекать болееинтенсивно.
Целью данной работыявляется исследование зависимости температурной деформации шпиндельногогоризонтально-фрезерного станка (при холостом ходу) от времени работы иохлаждения.
Ход работы
1. установили изакрепили в шпинделе горизонтально-фрезерного станка оправку
2. закрепили на столестанка индикаторную стойку с микрометром часового типа для измерения деформацийоси шпинделя так, чтобы измерительный наконечник индикатора касался центраторцевой оправки. Предварительно обеспечили натяг индикатору и установили егошкалу на ноль.
3. настроили станок дляработы с заданным числом оборотов, пустили станок и стали измерять величинутемпературных деформаций через заданные промежутки времени. Затем проследилиизменение температурных деформаций при охлаждении станка после его остановки:
Параметры Время, мин Работа станка Охлаждение станка 2 5 10 15 2 5 10 15 Температурные деформации шпинделя, мкм 3 4,5 5 5,3 5,3 2,7 1,3 0,7
4. построили кривыезависимости температурных деформаций узла шпинделя от времени работы станка иот времени охлаждения:
/>
Закон изменениятемпературных деформаций во времени можно охарактеризовать показательнымифункциями:
— при нагревании />
— при охлаждении />, где
ξ – величинаудлинения
/> – величина удлиненияпри установившемся режиме теплового равновесия
α – коэффициент,характеризующий форму кривой
t– время.
Из рисунка видно, чтонаибольший рост температурных деформаций наблюдается в начальный периодвремени, затем интенсивность роста снижается и, наконец, наступает периодустановившегося теплового режима, в течение которого температурные деформациипрактически не изменяются.
Вывод: Температурныедеформации шпиндельного узла горизонтально-фрезерного станка – одна из причинвыпуска бракованных изделий. Температурные деформации возникают в связи снагреванием шпиндельного узла и, как следствие, происходит удлинение шпинделя,что ведёт к уменьшению размера обрабатываемой детали. Избежать такой деформацииневозможно, так как нагревание – неизбежное следствие воздействия сил трения.Однако можно минимизировать погрешности, если учитывать время, необходимое дляустановления теплового равновесия, то есть дать станку время нагреться нахолостом ходу для того, чтобы уменьшить в дальнейшем процент брака./>