Дослідження впливу температурних деформацій шпиндельного вузла горизонтально-фрезерного верстата

Федеральне агентство з освіти

Державна освітня установа вищої професійної освіти

Тихоокеанський Державний Університет

Лабораторна робота

Дослідження впливу температурних деформацій шпиндельного вузла горизонтально-фрезерного верстата на точність обробки

Виконала ст.гр.МО-71

Карасюк Юлія

Перевірив викладач

Ханцевіч А.В.

Хабаровськ 2010

Теоретичні положення

Під час роботи будь-якого металорізального верстата деяка частина його корисної потужності витрачається на подолання сил тертя, що виникають у рухомих сполученнях деталей і вузлів. Тому в місцях рухомого контакту виділяється теплота, яка підвищує температуру інших деталей і вузлів верстата. Найбільша кількість теплоти тертя виділяється в приводі головного руху. З місць освіти теплота передається інших деталей верстата, але нагрівання решти деталей верстата і вузлів відбувається нерівномірно.

Процес припливу теплоти відбувається одночасно з її розсіюванням в навколишній простір. Однак, незважаючи на це, температура деталей верстата продовжує підвищуватися. Це підвищення відбувається до тих пір, поки не виникне момент теплової рівноваги, який звичайно настає через кілька годин роботи верстата. З причини різних температурних деформацій деталей і вузлів змінюється їх взаємне розташування в процесі роботи верстата, що в свою чергу, призводить до виникнення похибок форми і розмірів оброблюваних деталей, причому найбільший вплив роблять температурні деформації частин верстата, що відбуваються в напрямку нормалі до оброблюваної поверхні, тому зазвичай вони і є предметом експериментальних досліджень.

У даній роботі розглядаються температурні деформації горизонтально-фрезерного верстата, проте за тією ж методикою можуть бути визначені температурні деформації будь-якого іншого верстата або його окремих вузлів.

Експериментальними дослідженнями встановлено, що найбільші температурні деформації в процесі роботи спостерігаються у вузлі шпиндельної головки. У міру його нагрівання відбувається подовження шпинделя, що призводить до зменшення розміру оброблюваної деталі.

Температурні деформації інших вузлів горизонтально-фрезерного верстата - станини, столу, консолі - значно менше і, як правило, не роблять помітного впливу на точність оброблюваної деталі.

У ході роботи випробування проводяться на холостому ходу, з тих міркувань, що похибки виготовлення мають істотне значення тільки при чистової обробки, тобто при малих навантаженнях верстата, коли втрати на тертя незначно більше, ніж при холостому ходу, а випробування на холостому ходу значно спрощують проведення роботи.

Слід, однак, мати на увазі, що при роботі верстата з навантаженням внаслідок зростання втрат на тертя температурні деформації вузла шпиндельної бабки будуть протікати більш інтенсивно.

Метою даної роботи є дослідження залежності температурної деформації шпиндельного горизонтально-фрезерного верстата (при холостому ходу) від часу роботи та охолодження.

Хід роботи

1. встановили і закріпили в шпинделі горизонтально-фрезерного верстата оправлення

2. закріпили на столі верстата індикаторну стійку з мікрометром годинного типу для вимірювання деформацій осі шпинделя так, щоб вимірювальний наконечник індикатора стосувався центру торцевої оправлення. Попередньо забезпечили натяг індикатору і встановили його шкалу на нуль.

3. налаштували верстат для роботи з заданим числом оборотів, пустили верстат і стали вимірювати величину температурних деформацій через задані проміжки часу. Потім простежили зміна температурних деформацій при охолодженні верстата після його зупинки:

Закон зміни температурних деформацій у часі можна охарактеризувати показовими функціями:

- При нагріванні

- При охолодженні , Де

ξ - величина подовження

- Величина подовження при сталому режимі теплового рівноваги

α - коефіцієнт, що характеризує форму кривої

t - час.

З малюнка видно, що найбільше зростання температурних деформацій спостерігається в початковий період часу, потім інтенсивність росту знижується і, нарешті, настає період усталеного теплового режиму, протягом якого температурні деформації практично не змінюються.

Висновок: Температурні деформації шпиндельного вузла горизонтально-фрезерного верстата - одна з причин випуску бракованих виробів. Температурні деформації виникають у зв'язку з нагріванням шпиндельного вузла і, як наслідок, відбувається подовження шпинделя, що веде до зменшення розміру оброблюваної деталі. Уникнути такої деформації неможливо, так як нагрівання - неминучий наслідок впливу сил тертя. Однак можна мінімізувати похибки, якщо враховувати час, необхідний для встановлення теплової рівноваги, тобто дати верстата час нагрітися на холостому ходу для того, щоб зменшити надалі відсоток браку.