ГТМ. Практикум для студентов специальностей 136 10 01 Горные машины и оборудование (по направлениям)
 Скачать 3.73 Mb.
|
|
4. Методические указания и порядок выполнения работы Исследование точности механической обработки бесцентрового шлифования производится путем измерения выборки штифтов, об- работанных на одном станке за межнастроечный период (или часть периода). При этом влияние систематических, закономерно изме- няющихся погрешностей (например, износ инструмента), предпола- гается минимальным и практически им можно пренебречь. Многочисленными исследованиями установлено, что случайные величины или погрешности, на которые оказывает влияние большое число не связанных друг с другом равновероятных факторов под- чиняются закону нормального распределения (закон Гаусса). При механической обработке деталей к таким факторам можно отнести колебания твердости деталей, величины припуска, температурных 30 деформаций, погрешности базирования и закрепления партии заго- товок и т. п., обрабатываемых на настроенном станке. Дифференциальная функция закона имеет вид 2 2 2 1 , 2 i x x f x e (4.1) где 1 2 , , , i n x x x x – значения аргумента, соответствующего ре- зультатам измерений в данном эксперименте диаметру штифтов; x – среднее арифметическое (математическое ожидание) значе- ние аргумента; n – количество деталей в партии; – среднее квадратическое отклонение размера. В работе предусматривается определение показателей точности для диаметра штифта. Измерение этого диаметра производится при помощи микрометра с пределами измерений 0 25 мм по ГОСТу. Количество деталей в выборке – 50–200 шт. Среднестатистическое отклонение размера определяют по фор- муле 2 ср 1 1 , n i i x x n (4.2) где n – количество деталей в партии, шт.; i x – диаметр штифта при данном измерении, мм; ср x – средний диаметр штифта в партии, мм. Поле проведенных вычислений можно приступать к построению кривых распределения экспериментальной и теоретической. Под кривой распределения случайных погрешностей понимается зави- симость между величиной погрешности и частотой ее появления, или зависимость между размером и частотой его появления. Проанализировав данные измерений, можно установить, что наибольшее значение измеренного размера составляет 10,05 мм, а наименьше – 10,00 мм. Всего имеется 6 различных размеров, включая указанные крайние. 31 Обработку данных измерений для вычисления статистических характеристик удобно вести в форме таблиц. В табл. 4.1 приведен пример измерений диаметра партии штиф- тов из 60 шт., полученных на бесцентрово-шлифовальном станке, и порядок математической обработки результатов измерений. Заполнение таблицы проводится постепенно по мере проведения измерений и не требует дополнительных пояснений. В первой графе таблицы записывают границы интервалов, в ко- торые попадают измеренные размеры. Для того, чтобы значения размеров ряда не попадали на граничные значения интервалов, це- лесообразно числовые значения границ интервалов устанавливать с точностью на один знак больше после запятой, чем цена деления используемого измерительного средства. Например, для значения 10,05 мм, границы интервала устанавливают от 10,045 до 10,055 мм. В приведенном примере число интервалов невелико и соответ- ствует количеству размеров ряда, т. е. 6. Если же число размеров в ряду измеряемых величин значительно больше, чем в примере (например, более 15), то весь диапазон исследуемых размеров целе- сообразно разбить на интервалы, в которых будет сгруппированы по два и более размера. Таблица 4.1 Результаты измерений диаметра штифтов, обработанных на бесцентрово-шлифовальном станке, и результаты статистической обработки данных измерений № п/п x i = ∅ штифта, мм x i – x ср мм (x i – x ср ) 2 мм № п/п x i = ∅ штифта, мм x i – x ср мм (x i – x ср ) 2 мм 1. 10,00 –0,0255 0,00065 31. 10,03 0,0045 0,00002 2. 10,03 0,0045 0,00002 32. 10,03 0,0045 0,00002 3. 10,01 –0,0155 0,00024 33. 10,04 0,0145 0,00021 4. 10,02 –0,0055 0,00003 34. 10,01 –0,0155 0,00024 5. 10,03 0,0045 0,00002 35. 10,05 0,0245 0,00060 6. 10,03 0,0045 0,00002 36. 10,00 –0,0255 0,00065 7. 10,01 –0,0155 0,00024 37. 10,04 0,0145 0,00021 8. 10,05 0,0245 0,00060 38. 10,02 –0,0055 0,00003 32 Окончание табл. 4.1 № п/п x i = ∅ штифта, мм x i – x ср мм (x i – x ср ) 2 мм № п/п x i = ∅ штифта, мм x i – x ср мм (x i – x ср ) 2 мм 9. 10,04 0,0145 0,00021 39. 10,03 0,0045 0,00002 10. 10,04 0,0145 0,00021 40. 10,04 0,0145 0,00021 11. 10,03 0,0045 0,00002 41. 10,02 –0,0055 0,00003 12. 10,02 –0,0055 0,00003 42. 10,02 –0,0055 0,00003 13. 10,04 0,0145 0,00021 43. 10,03 0,0045 0,00002 14. 10,02 –0,0055 0,00003 44. 10,03 0,0045 0,00002 15. 10,05 0,0245 0,00060 45. 10,01 –0,0155 0,00024 16. 10,02 –0,0055 0,00003 46. 10,03 0,0045 0,00002 17. 10,03 0,0045 0,00002 47. 10,02 –0,0055 0,00003 18. 10,01 –0,0155 0,00024 48. 10,04 0,0145 0,00021 19. 10,01 –0,0155 0,00024 49. 10,02 –0,0055 0,00003 20. 10,04 0,0145 0,00021 50. 10,03 0,0045 0,00002 21. 10,03 0,0045 0,00002 51. 10,01 –0,0155 0,00024 22. 10,03 0,0045 0,00002 52. 10,00 –0,0255 0,00065 23. 10,04 0,0145 0,00021 53. 10,02 –0,0055 0,00003 24. 10,01 –0,0155 0,00024 54. 10,03 0,0045 0,00002 25. 10,01 –0,0155 0,00024 55. 10,01 –0,0155 0,00024 26. 10,02 –0,0055 0,00003 56. 10,02 –0,0055 0,00003 27. 10,02 –0,0055 0,00003 57. 10,02 –0,0055 0,00003 28. 10,05 0,0245 0,00060 58. 10,03 0,0045 0,00002 29. 10,02 –0,0055 0,00003 59. 10,03 0,0045 0,00002 30. 10,02 –0,0055 0,00003 60. 10,04 0,0145 0,00021 1 ср 10,0255; n i i x x n 2 ср 1 0,00967. n i i x x Вторая графа заполняется исходя из данных табл. 1. При ее про- смотре в графе 2 табл. 2 делается отметка в виде черточки в той же строке интервала, в которой попадает данный размер. Комбинация из пяти черточек вида в какой-либо строке означает пять деталей. 33 Таблица 4.2 Подсчет эмпирических и теоретических частот нормального распределения Интервал x Подсчет частот m i f i t Ф(t) F(x) f' f' с округ- лением 9,995– 10,005 3 5 –1,6141 –0,446 0,05 5,0 5 10,005– 10,015 0 16,7 –0,8258 –0,296 0,206 15,6 15 10,015– 10,025 6 26,7 –0,039 –0,016 0,484 27,8 28 10,025– 10,035 7 28,3 0,748 0,274 0,774 29,0 29 10,035– 10,045 0 16,7 1,535 0,439 0,939 16,5 17 10,045– 10,055 4 6,6 2,323 0,49 0,99 5,1 5 60 0 100 –100 100 Абсолютные значения частот записываются в каждой строке третьей графы табл. 2, в относительные значения частот, выражен- ные в % в четвертой графе этой же таблицы 100 %, i i m f n (4.3) где i f – относительная частота появления размера, % i m – абсолютная частота появления размера, шт. n – число деталей в партии, шт. Полученные данные используются для построения эмпирическо- го полигона распределения. Для этого по оси абсцисс откладывают- ся в некотором масштабе диаметры штифтов или пределы интерва- лов, а по оси ординат соответствующие им относительные частоты. Точки на графике соединяются прямыми. Далее необходимо сопоставить эмпирическое распределение, ко- торое принято предположительно как нормальное с теоретическим. 34 Для построения кривой нормального распределения необходимо подсчитать теоретические частоты нормального распределения при помощи функции Лапласа Ф(t) путем дальнейшего заполнения граф табл. 4.2. Значения t вычисляются по формуле нб ср , x x t (4.4) где нб x – наибольшее или верхнее значение данного интервала; ср x и – ранее вычисленные средние значения диаметра штифта и среднее квадратическое отклонение. Затем по найденному t c помощью интеграла Лапласа (по спец. табл.) определяют значения Ф(t), а по Ф(t) для каждого вала опре- деляют интегральную функцию 0,5 Ф F x t (4.5) По величине F(t) определяют теоретическую частоту по формуле 1 100. i i i f F x F x (4.6) Для первого интервала в примере 1 1 0,05 100 5. f F x Для второго интервала 2 2 1 [ ] 0, 206 0,05 100 15,6 и т. д. f F x F x Все вычисленные значения записываются в соответствующие графы табл. 4.2. В последней графе записываются теоретические частоты с округлением до целых чисел, а на графике (рис. 4.1) в тех же координатах строится теоретическое распределение. 35 Рис. 4.1. Эмпирический полигон (1) и теоретическая кривая нормального распределения (2) Построенная таким образом кривая нормального распределения дает приблизительное представление о близости эмпирического распределения к теоретическому. Для более точного количественного сопоставления эмпириче- ского и теоретического распределения используется критерий со- гласия Пирсона x 2 2 2 1 , m i i i i f f x f (4.7) где m – число сравниваемых частот; i f – эмпирическая частота i-го интервала; i f – теоретическая частота i-го интервала. 36 Таблица 4.3 Вычисление критерия Пирсона i f i f с округ- лением i i f f 2 i i f f 2 i i f f f 5 5 0 0 0 16,7 17 1,7 2,89 0,192 26,7 29 2,3 3,29 0,182 28,3 28 0,7 0,49 0,017 16,7 17 0,3 0,09 0,005 6,6 7 1,6 2,56 0,512 x 2 = 0,908 Графы первая и вторая табл. 4.3 заполняются на основании дан- ных табл. 4.2. Если же частоты в отдельных интервалах меньше пяти, то они объединяются с соседними интервалами. Далее необходимо вычислить число степеней свободы. 1, K m p (4.9) где m – число сравнительных частот (в нашем примере – 6 ); p – число параметров теоретического распределения (для закона нормального распределения p = 2). Для данного примера K = 6 – 2 – 1 = 3. Для быстрой ориентации при помощи критерия x 2 можно вос- пользоваться определением величины 2 2,092 2,092 0,854. 2,45 2 6 x K А K (4.9) Если A ˂ 3, то гипотеза о соответствии эмпирического и теоре- тического распределения принимается, а при A ≥ 3 – отвергается, т. е. в данном случае эмпирическое распределение соответствует нормальному закону. 37 Известно, что технологическое поле допуска δ т , принимается для нормального закона распределения равным т 6 . (4.10) Это обеспечивает вероятность получения годных деталей в пре- делах 99,73 %. В данном случае δ т = 6 ∙ 0,0127 = 0,0762 мм. Вычислив технологическое поле допуска т , его можно сопоста- вить с допуском ∆, заданным по условию лабораторной работы. Показатель точности технологической операции определяется по формуле р 6 K (4.11) Если K p = 0,75 – 0,85, то точность процесса считается удовлетво- рительной, при больших его значениях точность считается неудо- влетворительной. 38 Лабораторная работа № 5 РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ 1. Цель работы 1.1. Приобретение практических навыков составления блок-схем и использования подпрограмм одного уровня. 1.2. Выполнение технологических расчетов на ПК. 1.3. Проведение сравнения точности вычислений, выполненных обычным порядком и с использованием вычислительной машины. 2. Правила техники безопасности 2.1. Перед пуском вычислительного устройства проверить нали- чие и исправность заземления. 2.2. Включение устройства произвести только с разрешения пре- подавателя. 2.3. При сбое в работе устройства, его необходимо отсоединить от сети и сообщить об этом преподавателю. 3. Основные положения Для выполнения вычислений на ПК необходимо дополнить табл. 2 (лаб. работа № 4) следующими графами: – значениями y i , которые соответствуют середине интегралов; – вспомогательной величиной 0 / , i i y y y h (5.1) где 0 y – новое начало отсчета, за которое обычно принимается середина интервала, имеющего наибольшую частоту. В данном случае 0 10,33; 0,01 y h – величина интервала. Среднее значение может быть определено по формуле 0 i i i f y x y h f (5.2) 39 Блок-схема алгоритма Основная программа Подпрограмма П0104 r P Вычислить 2 2 i i i i i i f y f y h f f Вычислить 0 i i i f y x y h f 0103 r x P П Вычислить 2 i i i f y f Ввод исходных данных f i = P r П00 – P r П05 y' i → P r П06 – P r П11 Вычислить i i i f y f P r x Возврат P r x Начало Начало Начало Возврат Стоп 40 Среднее квадратичное отклонение вычисляется из выражения 2 2 i i i i i i f y f y h f f (5.3) Таблица 5.1 y i y i – y 0 y' i f 10,00 –0,03 –3 5 10,01 –0,02 –2 16,7 10,02 –0,01 –1 26,7 10,03 0 0 28,3 10,04 0,01 1 16,7 10,05 0,02 2 6,6 Программа для подсчета среднего значения 0 i i i f y x y h f (5.4) и среднего квадратичного отклонения 2 2 i i i i i i f y f y h f f (5.5) 4. Порядок выполнения работы 4.1. Пользуясь данными табл. 4.2 (лаб. работа № 4), заполнить вспомогательную таблицу 4.1 и вычислить среднее значение и сред- нее квадратическое отклонение по программе на ПК. 4.2. Определить теоретические частости кривой нормального распределения и построить на одном графике эмпирический поли- гон и кривую нормального распределения. 4.3. Используя команды условной передачи управления про- граммой, вычислить критерий Пирсона x 2 и сделать вывод о соот- ветствии эмпирического и теоретического распределений. 4.4. Вычислить показатель точности и сделать вывод о проде- ланной работе. 41 Лабораторная работа № 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ 1. Цель работы 1.1. Рассмотреть основные части, элементы и их назначение у некоторых видов режущих инструментов. 1.2. Изучить геометрические характеристики и правила эксплуа- тации токарных резцов. 1.3. Ознакомиться с устройством и принципом работы универ- сального угломера. 1.4. Провести замеры геометрических параметров и сделать за- ключение о качестве заточки некоторых типов резцов. 2. Основные положения 2.1. Конструктивные элементы режущих инструментов и по- верхности обработки Обработка резанием – это технологический процесс, осуществля- емый для придания заготовке необходимой формы, размеров и каче- ства путем последовательного удаления слоя металла (припуска). Обработка резанием может производиться различными видами режущих инструментов (рис. 6.1): резцами (а); сверлами (б); фреза- ми (в); протяжками (г). Несмотря на конструктивные различия, они имеют общие эле- менты, и в каждом может быть выделен режущий клин, посред- ствам которого происходит срезание припуска. Режущий инструмент является одной из составных частей тех- нологической системы СПИД (станок-приспособление-инструмент- деталь). Принимая за основу понятия и определения геометрических па- раметров токарного резца, можно переходить к изучению геомет- рии более сложных режущих инструментов. Движения, которые осуществляет токарный станок, и поверхно- сти на обрабатываемой заготовке при наружном течении, а также 42 координатные плоскости для определения геометрических парамет- ров, показаны на рис. 6.2. Рис. 6.1. Виды режущих инструментов: 1 – передняя поверхность; 2 – главная задняя поверхность; 3 – вспомогательная задняя поверхность; 4 – главная режущая кромка; 5 – вспомогательная режущая кромка; 6 – вершина Рис. 6.2. Координатные плоскости и движения, производимые на станке 43 Главное движение – это вращательное движение заготовки. Вспомогательное движение – это поступательное перемещение резца – продольная подача (при наружном течении) и поперечная подача (при подрезании и отрезании). Основная плоскость – плоскость, в которой совершается движе- ние подачи резца. Плоскость резания – плоскость, касательная к поверхности реза- ния и проходящая через главную режущую кромку. Если резец установлен по центру заготовки, то эта плоскость перпендикулярна основной плоскости. Главная секущая плоскость – плоскость, перпендикулярная плоскости резания и проходящая через главную режущую кромку. 2.2. Геометрические параметры резца Главные углы резца в статике, определяющие режущий клин, измеряются в главной секущей плоскости (рис. 6.3). Рис. 6.3. Главные углы резца: α – главный заданный угол; γ – передний угол; β – угол заострения; δ – угол резания Различают также углы резца в плане (рис. 6.4). Важное значение имеет угол наклона главной режущей кромки λ – угол между главной режущей кромкой и прямой, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости. 44 Рис. 6.4. Углы резца в плане: φ – главный угол в плане; φ′ – вспомогательный угол в плане; ε – угол при вершине Влияние угла λ на направление схода стружки показано на рис. 6.5. Рис. 6.5. Углы наклона главной режущей кромки Разделение резцов на типы производится в зависимости от вы- полненных ими работ (табл. 6.1). 45 Таблица 6.1 Типы резцов с пластинками из твердого сплава 46 Контроль геометрических параметров резца может осуществ- ляться с помощью шаблонов, специальных угломеров для резцов, а также универсальным угломером (рис. 6.6). Рис. 6.6. Универсальный угломер 3. Порядок выполнения работы 3.1. Изучить конструктивные элементы и геометрические пара- метры некоторых типов токарных резцов. 3.2. Ознакомиться с устройством универсального угломера и подготовить его к работе. 3.3. Произвести замеры главных углов резцов и результаты запи- сать в таблицу. 3.4. Пользуясь справочными данными, сделать заключение о ка- честве заточки токарных резцов. 47 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Корсаков, В. С. Основы технологии машиностроения. – М.: Высшая школа, 1974, – 335 с. 2. Егоров, М. Е. Технология машиностроения. – М.: Высшая школа, 1976, – 534 с. 3. Кован и др. Основы технологии машиностроения. – М.: Ма- шиностроение, 1977, – 416 с. 4. Балахшин, Б. С. Основы технологии машиностроения. – М.: Машиностроение, 1969, – 559 с. 5. Ящерицын, П. И. Основы технологии механической обработ- ки и сборки в машиностроении. – Мн.: Вышэйшая школа, 1974, – 607 с. 6. Барановский, Ю. В. Режимы резания металлов : справочник / Ю. В. Барановский. – М.: Машиностроение, 1972, – 407 с. 7. Денежный П. М., Стискин Г. М., Тхор И. Е. Токарное дело. – М.: Высшая школа, 1979 – 195 с. 8. Барбашов, Ф. А. Фрезерное дело. – М.: Высшая школа, 1973, – 275 с. 48 ПРИЛОЖЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 Учебное издание ТАРАСОВ Юрий Иванович ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ И РЕМОНТА ГОРНЫХ МАШИН Лабораторный практикум для студентов специальностей 1-36 10 01 «Горные машины и оборудование (по направлениям)» Редактор Е. О. Германович Компьютерная верстка Е. А. Беспанской Подписано в печать 12.02.2020. Формат 60 84 1 / 16 . Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 3,43. Уч.-изд. л. 2,68. Тираж 100. Заказ 251. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/173 от 12.02.2014. Пр. Независимости, 65. 220013, г. Минск. |