Влияние вибраций на качество обработки

При обработке заготовок на станках иногда возникают периодические колебательные движения (вибрации) элементов системы СПИД: станок – приспособление – инструмент – деталь. В этих условиях процесс резания теряет устойчивость.

Колебания инструмента снижают качество обработанной поверхности (шероховатость возрастает; появляется волнистость); усиливается динамический характер силы резания, а нагрузки на движущиеся детали станка возрастают в десятки раз особенно в условиях резонанса, когда частота собственных колебаний системы СПИД совпадает с частотой колебаний при обработке резанием. Стойкость инструмента, особенно с пластинками из твердых сплавов, при колебаниях резко падает. При наличии вибраций возникает шум, утомляюще действующий на людей.

При резании вынужденные колебания возникают под действием внешних периодических возмущающих сил вследствие прерывистости процесса резания, неуравновешенности вращающихся масс, погрешностей изготовления и сборки передач и ритмичности работы близко расположенных машин. Вынужденные колебания устраняют, уменьшая величину возмущающих сил и повышая жесткость станка.

Автоколебания (незатухающие самоподдерживающиеся) системы СПИД создаются силами, возникающими в процессе резания. Возмущающая сила создается и управляется процессом резания и после прекращения его исчезает. Причинами автоколебаний являются изменения сил резания, трение на рабочих поверхностях инструмента, площади поперечного сечения срезаемого слоя металла; образование наростов; упругие деформации заготовки и инструмента.

Автоколебания могут быть низкочастотными (f=50 – 500 Гц) и высокочастотными (f=800 – 6000 Гц). Первые вызывают на обработанной поверхности заготовки волнистость, вторые – мелкую рябь. Возникновение автоколебаний можно предупредить, изменяя режим резания и геометрию инструмента, правильно устанавливая заготовку и инструмент на станке, а также обрабатывая заготовки на больших скоростях резания.

Для уменьшения автоколебаний повышают жесткость технологической системы СПИД, главным образом станков и режущего инструмента; уменьшают массы колебательных систем, особенно массу обрабатываемой заготовки; применяют виброгасители. Для гашения автоколебаний используют динамические, упругие, гидравлические и другие вибросистемы.

Однако вибрации при обработке можно использовать так, чтобы они положительно влияли на процесс резания и качество обработанных поверхностей, в частности применять вибрационное резание труднообрабатываемых материалов. Сущность вибрационного резания состоит в том, что в процессе обработки создаются искусственные колебания инструмента с регулируемой частотой и заданной амплитудой в определенном направлении. Источниками искусственных колебаний служат механические вибраторы или высокочастотные генераторы. Частота колебаний 200 – 20000 Гц, амплитуда колебаний 0,02 – 0,002 мм. Выбор оптимальных амплитуд и частоты колебаний зависит от технологического метода обработки и режима резания. Колебания задают по направлению подачи или скорости резания.

Вибрационное резание по сравнению с обычным имеет следующие преимущества: обеспечивает устойчивое дробление стружки на отдельные элементы, снижает сопротивление металла деформированию и эффективную мощность резания. При вибрационном резании не образуются нарост на режущем инструменте и заусенцы на обработанной поверхности, однако в некоторых случаях стойкость инструмента несколько снижается.

Раздел № 2. лезвийная обработка заготовок деталей машин резанием

План тем раздела:

2.1. Общая характеристика лезвийной механической обработки резанием

2.2. Точение

2.3. Сверление

2.4. Фрезерование

2.5. Протягивание

2.6. Строгание

Дата добавления: 2014-01-07