 |
5. Вибрации при точении. Тема 3.4. Силы резания и мощность, затрачиваемая на резание. Причинами вынужденных колебаний являются внешние причины:
|
|
|
|
5. Вибрации при точении
В процессе резания в системе СПИД при определённых условиях возникают вибрации – периодические колебательные движения.
Вибрации оказывают вредное влияние на процесс резания: возникает утомляющий рабочего шум, ухудшается качество обработанной поверхности, значительно снижается стойкость инструмента, снижается долговечность станка.
Вибрации бывают двух видов: вынужденные колебания и автоколебания.
Причинами вынужденных колебаний являются внешние причины:
неуравновешенность вращающихся частей станка, приспособлений, заготовки и инструмента; дефекты зубчатых колес в механизмах станка;
колебания соседнего оборудования; неравномерный припуск; прерывистый характер резания.
Для борьбы с вынужденными колебаниями необходимо устранить причину их вызывающую. Это достигается балансировкой заготовки и инструмента, виброизоляцией фундаментов станков, применением виброопор и др.
Наибольшее затруднение при резании вызывают автоколебания. Отличительной особенностью автоколебаний является отсутствие внешней периодической возмущающей силы, вызывающей колебательный процесс, при этом частота колебаний, как правило, не зависит от режимов резания, геометрических параметров инструмента.
Автоколебания делятся на два вида: низкочастотные (50 – 300Гц) колебания заготовки, вызывающие звук низкого тона и создающие грубую волнистость обработанной поверхности;
высокочастотные (800 – 3000Гц) колебания инструмента, вызывающие звук высокого тона и создающие мелкую рябь на обработанной поверхности. Основными причинами автоколебаний являются: образование и непостоянство нароста на передней поверхности инструмента, приводящего к изменению силы резания; неравномерное упрочнение срезаемого слоя по его толщине; вибрационные следы предыдущих рабочих проходов; изменение силы трения; изменение площади поперечного сечения среза; и т. д.
|
|
|
Основными способами повышения устойчивости процесса резания, устраняющими или уменьшающими вибрации являются:
- правильный выбор параметров системы СПИД (жёсткости, сопротивления и массы);
- рациональная схема обработки;
- правильный выбор геометрических параметров режущей части инструмента;
- правильный выбор режимов резания;
- улучшение динамических свойств технологической системы за счёт применения специальных конструкций виброгасителей;
Тема 3. 4. Силы резания и мощность, затрачиваемая на резание
1. Силы резания
Русские учёные ещё в прошлое столетие уделяли большое внимание силам резания. Интерес к этому вопросу был вызван практическими потребностями производства, т. к. силы резания определяют не только потребную мощность станка, напряжения в частях станка, инструмента, обрабатываемой детали, но также температуру и износ инструмента. Поэтому, чтобы правильно конструировать станки и режущие инструменты и обеспечить прогрессивные режимы их эксплуатации необходимо знать закономерность изменения сил резания и влияние их на систему СПИД.
Сила сопротивления резанию – это сила, действующая со стороны заготовки на резец. Эта сила в практических расчётах почти не применяется. Она раскладывается на три взаимно перпендикулярные составляющие силы-РZ, Py, PX.
РZ – тангенциальная сила резания, направлена по касательной к поверхности резания в сторону главного движения.
Py – радиальная сила резания,
направлена горизонтально и перпендикулярно к оси обрабатываемой заготовке
PX – осевая сила резания, направлена параллельно оси заготовки, навстречу движению подачи. 
|
|
|
Равнодействующая R, как диагональ параллелепипеда, равна
R = √ PZ2+ Py2+ PX2
На соотношение между силами PZ, Py, PX влияют элементы режима резания, геометрические элементы режущей части резца, материал обрабатываемой заготовки и др. факторы.
2. Действие сил PZ, Py, PX на систему СПИД
Сила PZ изгибает резец в вертикальной плоскости, создавая момент, изгибающий.
Миз = PZ · L, кгс·мм,
где
L – вылет резца из резцедержателя.
Очевидно, чем больше вылет резца из резцедержателя, тем больше будет момент изгибающий, следовательно, тем большим должно быть сечение державки резца Н × В.
При известном сечении державки, можно рассчитать вылет резца: L = Mиз/ PZ, мм.
На заготовку в месте резания, также действует сила РZІ, равная по величине силе PZ, но противоположно направленная, которая создаёт момент сопротивления резанию МС. Р . .
МС. Р= PZ × D/2 кгс× мм.
Для осуществления процесса резания необходимо чтобы вращательный момент станка был больше или равен момента сопротивления резанию, т. е. МВр. > МС. Р.
МВр. =975000· NШП / n; кгс· мм, где
NШП – мощность на шпинделе станка, кВт.
n – частота вращения щпинделя об/мин.
NШП = NЭЛ · ŋ ; кВт, где
NЭЛ – мощность электродвигателя станка, кВт
ŋ – к. п. д. станка
Осивая сила PX оказывает влияние на детали коробки подач, упорные подшипники шпинделя, а также на мощность необходимую для осуществления движения подачи.
По радиальной силе Py рассчитывается давление на подшипники, а также жесткость станка.
|
|
|
