I Притирка 2 страница

где Ср^ - коэффициент, учитывающий

физико-механические свойства материала

обрабатываемой заготовки; к_и — коэф-

^ру

фициент, учитывающий факторы, не во­шедшие в формулу, значения углов резца, материал резца и т.д.

Значения коэффициентов С_Р и к_м

У ^ру

а также показателей степеней х_Р, у_Р и

г_у'; Гу

п_Р^ даны в справочниках для конкретных

условий обработки.

Аналогичные формулы существуют для определения сил Р_х и Р_г. Условно можно считать, что для острого резца с у = 15°, ф = 45°, К = 0 при точении стали

М.

•10"

: 0,5Р^

Изгибающий момент, действующий на стержень резца (рис. 6.10, б), Н • м:

м = ^м²_у+м² = 1^Р²+Р².

Величина общего упругого перемеще­ния стержня резца и заготовки под дейст­вием силы Р_х (расчет на точность обработ­ки), мм:

х = Р_х //_заг + Р_х 1¹3 _и,

где 7_заг - жесткость системы заготовка -приспособление - элемент станка, на ко­тором закреплена заготовка; У_и - жест­кость системы инструмент - приспособле­ние - элемент станка, на котором закреп­лен инструмент.

Зная составляющие силы резания, можно определить эффективную мощ­ность и мощность электродвигателя станка.

Эффективной мощностью И_е называют мощность, расходуемую на процесс де­формирования и срезания с заготовки слоя металла. При точении цилиндрической поверхности на токарно-винторезном станке эффективная мощность, кВт:

N. = Р_у у/(б0 • 10³)+ Р_гп *_пр /(бО • 10⁶),

где п - частота вращения заготовки, об/мин.

Мощность электродвигателя станка Л^, кВт:

где г) - КПД механизмов и передач станка.

6. ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ КОНТАКТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

Наростообразоваиие при резаиии металлов. При обработке пластичных металлов резанием на передней поверхно­сти лезвия инструмента образуется ме­талл, который называют наростом. Это сильно деформированный металл вы­сокой твердости, структура которого от­личается от структур обрабатываемого металла и стружки.

Образование нароста объясняется тем, что геометрическая форма инструмента не идеальна для обтекания ее металлом. При некоторых условиях обработки силы тре­ния между передней поверхностью лезвия инструмента и частицами срезанного слоя металла становятся больше сил внутрен­него сцепления, и при определенных тем­пературных условиях металл прочно осе­дает на передней поверхности лезвия ин­струмента.

В процессе обработки резанием разме­ры и форма нароста непрерывно меняются в результате действия сил трения между отходящей стружкой и внешней поверх­ностью нароста. Частицы нароста посто­янно уносятся стружкой, увлекаются об­работанной поверхностью заготовки, ино­гда нарост целиком срывается с передней поверхности лезвия инструмента и тут же вновь образуется (рис. 6.11, а). Объясня­ется это тем, что нарост находится под действием силы трения Т, сил сжатия Р_{ и Р₂ и силы растяжения О. (рис. 6.11, б). С изменением размеров нароста меняется соотношение действующих сил. Когда сумма сил Р\, Р₂ и б становится больше силы трения Т, происходят разрушение и срыв нароста. Частота срывов нароста за­висит от скорости резания и достигает нескольких сотен в секунду.

Нарост существенно влияет на процесс резания и качество обработанной поверх­ности заготовки, так как при его наличии меняются условия стружкообразования.

Положительное влияние нароста со­стоит в том, что при наличии его меняется форма передней поверхности лезвия инст­румента, это приводит к увеличению главного переднего угла, а следовательно, к уменьшению силы резания. Вследствие высокой твердости нарост способен резать металл. Нарост удаляет центр давления стружки от главной режущей кромки, в результате чего уменьшается износ режу­щего инструмента по передней поверхно­сти лезвия. Нарост улучшает теплоотвод от режущего инструмента.

Отрицательное влияние нароста состо­ит в том, что он увеличивает шерохова­тость обработанной поверхности. Частицы нароста, внедрившиеся в обработанную поверхность, при работе детали с сопря­гаемой деталью вызывают повышенный износ пары. Вследствие изменения нарос­том геометрических параметров режущего инструмента меняются размеры обраба­тываемой поверхности в поперечных диа­метральных сечениях по длине заготовки, и обработанная поверхность получается волнистой. Вследствие изменения перед­него угла инструмента меняется сила ре­зания, что вызывает вибрацию узлов стан­ка и инструмента, а это, в свою очередь, ухудшает качество обработанной поверх­ности.

Следовательно, нарост оказывает бла­гоприятное действие при черновой обра­ботке, когда возникают большие силы резания, срезается толстый слой металла и выделяется большое количество теплоты, и, наоборот, нарост вреден при чистовой обработке, например при протягивании, нарезании резьбы, развертывании, так как приводит к снижению качества обрабо­танной поверхности.

Наростообразование зависит от физи­ко-механических свойств обрабатываемо­го металла, скорости резания, геометриче­ских параметров режущего инструмента и других факторов. Наиболее интенсивно нарост образуется при обработке пластич­ных металлов. Считают, что наибольшее наростообразование при обработке пла­стичных металлов происходит при скоро­стях резания 0,3... 0,5 м/с, а при скоро­стях резания до 0,2 м/с и свыше 1 м/с на­рост на режущем инструменте не образуется.

Исследование процесса наростообра-зования позволяет дать рекомендации по борьбе с ним в условиях чистовой обра­ботки. Это изменение геометрических па­раметров режущего инструмента и скоро­сти движения резания, применение сма-зочно-охлаждающих жидкостей, тщатель­ная доводка передней поверхности лезвия инструмента для снижения коэффициента трения между ней и отходящей стружкой.

Упрочнение поверхностного слоя за­готовки при обработке резанием. Ре­зультатом упругого и пластического де­формирования материала обрабатываемой заготовки является упрочнение (наклеп) поверхностного слоя. При рассмотрении процесса стружкообразования считают инструмент острым. Однако инструмент всегда имеет радиус скругления режущей кромки р (рис. 6.12, а), равный при обыч­ных методах заточки примерно 0,02 мм. Такой инструмент срезает с заготовки стружку при условии, что глубина резания I больше радиуса р. Тогда в стружку пере­ходит часть срезаемого слоя металла, ле­жащая выше линии СО. Слой металла, соизмеримый с радиусом р и лежащий между линиями АВ и СО, упругопластиче-ски деформируется. При работе инстру­мента значение радиуса р быстро растет вследствие затупления режущей кромки, и расстояние между линиями АВ и СО уве­личивается.

Упрочнение металла обработанной по­верхности заготовки проявляется в повы­шении ее поверхностной твердости. Твер­дость металла обработанной поверхности после обработки резанием может увели­читься в ~2 раза. Значение твердости мо­жет колебаться, так как значение пласти­ческой деформации и глубина ее зависят от физико-механических свойств металла обрабатываемой заготовки, геометрии режущего инструмента и режима резания.

б)

заготовки (а) и эпюра распространения

После перемещения резца относитель­но обработанной поверхности происходит упругое восстановление поверхностного деформированного слоя на величину к_у (рис. 6.12, а) - упругое последействие. В результате образуется контактная пло­щадка шириной Н между обработанной поверхностью и вспомогательной задней поверхностью резца. Со стороны обрабо­танной поверхности возникают силы нор­мального давления N и трения Р. Чем больше значение упругой деформации, тем больше сила трения. Для уменьшения сил трения у режущего инструмента де­лают задние углы (а и а'), значения кото­рых зависят от степени упругой деформа­ции металла заготовки.

Упругопластическое деформирование металла приводит к возникновению в по­верхностном слое заготовки остаточных напряжений растяжения или сжатия. На­пряжения растяжения снижают предел выносливости металла заготовки, так как приводят к появлению микротрещин в поверхностном слое, развитие которых ускоряется действием корродирующей среды. Напряжения сжатия, напротив, по­вышают предел выносливости деталей. Неравномерная релаксация остаточных напряжений искажает геометрическую форму обработанных поверхностей, сни­жает точность их взаимного расположения и размеров. Релаксация напряжений, про­должающаяся в процессе эксплуатации машин, снижает их качество и, в частно­сти, надежность.

Следовательно, окончательную обра­ботку поверхностей заготовок следует вести такими методами и в таких услови­ях, чтобы остаточные напряжения отсут­ствовали или были минимальными. Целе­сообразно, чтобы в поверхностном слое возникали напряжения сжатия. Напряже­ния можно снизить, применяя, например, электрохимическую обработку. Для полу­чения в поверхностном слое напряжений сжатия можно рекомендовать обработку поверхностным пластическим деформиро­ванием, например обкатку поверхностей заготовок стальным закаленным роликом или шариком.

Условно поверхностный слой обрабо­танной заготовки можно разделить на три зоны (рис. 6.12, б): I - зону разрушенной структуры с измельченными зернами, рез­кими искажениями кристаллической ре­шетки и большим количеством микротре­щин; ее следует обязательно удалять при каждой последующей обработке поверх­ности заготовки; II - зону наклепанного металла; /// - основной металл. В зависи­мости от физико-механических свойств материала обрабатываемой заготовки и режима резания глубина наклепанного слоя составляет от нескольких миллимет­ров при черновой обработке до сотых и тысячных долей миллиметра при чистовой обработке. Пластичные металлы подверга­ются большему упрочнению, чем твердые.

Наклеп обработанной поверхности можно рассматривать как полезное явле­ние, если возникающие остаточные на­пряжения являются сжимающими. Однако наклеп, полученный при черновой обра­ботке, отрицательно влияет на процесс резания при последующей чистовой обра­ботке, когда срезаются тонкие стружки (при развертывании, протягивании). В этом случае инструмент работает по поверхно­сти с повышенной твердостью, что приво­дит к его быстрому затуплению; шерохо­ватость поверхности увеличивается.

7. ТЕПЛОТА И ТЕМПЕРАТУРА В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ МАТЕРИАЛА

Одним из физических процессов, со­провождающих стружкообразование и разрушение конструкционного материала резанием, является тепловыделение. Прак­тически вся механическая работа, затра­чиваемая на срезание припуска с заготов­ки, превращается в теплоту. Полное коли­чество теплоты <2, выделяющейся в еди­ницу времени, можно определить из вы­ражения, Дж/с,

2*р,у.

Теплота генерируется в результате уп-ругопластического деформирования мате­риала заготовки в зоне стружкообразо-вания, трения стружки о переднюю по­верхность лезвия инструмента, трения задних поверхностей инструмента о по­верхность резания и обработанную по­верхность заготовки (рис. 6.13). Тепловой баланс процесса резания можно предста­вить тождеством, Дж:

е = е_д+еп.п+ез.п ^с+езаг+еи+бл.

где £>д - количество теплоты, выделяемой при упругопластическом деформировании обрабатываемого материала; £>п._п ^_ коли­чество теплоты, выделяемой при трении стружки о переднюю поверхность лезвия инструмента; 2_ЗП - количество теплоты, выделяемой при трении задних поверхно­стей инструмента о заготовку; £)_с - коли­чество теплоты, отводимой стружкой;

бзаг ^_ КОЛИЧеСТВО ТвПЛОТЫ, ОТВОДИМОЙ ЗЭ-

готовкой; 2„ - количество теплоты, отво­димой режущим инструментом; £)_л - ко­личество теплоты, отводимой в окружаю­щую среду (теплота лучеиспускания).

В зависимости от технологического метода и условий обработки стружкой отводится 25... 85 % всей выделившейся теплоты; заготовкой 10... 50 %; инстру­ментом 2... 8 %. Количественное распре­деление теплоты зависит главным образом от скорости резания (рис. 6.14).

Теплообразование отрицательно вли­яет на процесс резания. Нагрев инструмен­та до высоких температур 800... 1000 °С вызывает структурные превращения в ме­талле, из которого он изготовлен, сниже­ние твердости инструмента и потерю ре­жущих свойств. Нагрев инструмента вы­зывает изменение его геометрических размеров, что влияет на точность размеров и геометрическую форму обработанных поверхностей. Например, при обтачива­нии цилиндрической поверхности на то­карном станке удлинение резца при по­вышении его температуры изменяет глу­бину резания, и обработанная поверхность получается конусообразной. Нагрев заго­товки вызывает изменение ее геометриче­ских размеров. Вследствие жесткого за­крепления на станке заготовка деформи­руется. Температурные деформации инст­румента, приспособления, заготовки и станка снижают качество обработки.

Погрешность формы обработанных поверхностей возрастает из-за непосто­янства температурного поля по объему заготовки в процессе обработки (рис. 6.15, а), и после охлаждения обработанной заго­товки возникают дополнительные по­грешности обработанной поверхности (рис. 6.15, б). Температурные погрешно-

физико-механические основы обработки конструкционных материалов резанием 311

сти следует учитывать при наладке стан­ков. Для определения погрешностей необ­ходимо знать температуру инструмента и заготовки или количество теплоты, пере­ходящей в них (см. рис. 6.14).

Количественную оценку тепловых процессов, происходящих в зоне струж-кообразования, можно проводить и экспе­риментальными методами. Измерение количества выделяющейся и отводимой теплоты осуществляют следующими ме­тодами: калориметрическим по абсолют­ному содержанию теплоты в заготовке, инструменте и стружке; по изменению цвета термокрасок, наносимых на заготов­ку и инструмент; сравнительным анализом цветов побежалости стружки и обрабо­танной поверхности заготовки; методами оптической пирометрии. Однако наи­большее применение нашли методы тер­моэлектрической эмиссии при использо­вании различных термопар. Для измере­ния температуры процесса резания ис­пользуют искусственные термопары -хромель-алюмелевые и хромель-копеле-вые (рис. 6.16, а); полуискусственные термопары - копелевую или константано-вую проволоку и инструмент (рис. 6.16, б) или заготовку; естественные термопары -инструмент и заготовку (рис. 6.16, в).

Выделяющаяся теплота отрицательно влияет на экологическую обстановку в цехе и работу систем ЧПУ станков. По­этому в механообрабатывающих цехах принимают меры по устранению отрица­тельного влияния теплоты на работу сис­тем ЧПУ: обработка заготовок в условиях обильного охлаждения смазочно-охлаж-дающими жидкостями, применение сис­тем приточно-вытяжной вентиляции и систем кондиционирования воздуха, изо­ляция систем ЧПУ в специальных поме­щениях.

Для уменьшения отрицательного вли­яния теплоты на процесс резания обработ­ку ведут в условиях применения смазоч-но-охлаждающих сред. В зависимости от технологического метода обработки, фи­зико-механических свойств материала обрабатываемой заготовки и режущего инструмента, а также от режима резания

используют различные смазочно-охлаж-дающие среды, которые делят на следую­щие группы:

жидкости: водные растворы минераль­ных электролитов, эмульсии, растворы мыл; минеральные, животные и расти­тельные масла; минеральные масла с до­бавлением фосфора, серы, хлора (суль-фофрезолы), керосин и растворы поверх­ностно-активных веществ в керосине; масла и эмульсии с добавлением смазы­вающих веществ (графита, парафина, вос­ка);

газы и газообразные вещества: газы С0₂, ССЦ, N2; пары поверхностно-активных веществ; распыленные жидко­сти (туман) и пены;

твердые вещества: порошки песка, па­рафина, петролатума, битума; мыльные порошки.

Чаще всего при обработке резанием применяют смазочно-охлаждающие жид­кости. Обладая смазывающими свойства­ми, жидкости снижают внешнее трение стружки о переднюю поверхность лезвия инструмента и задних поверхностей инст­румента о заготовку. Одновременно сни­жается работа деформирования. Общее количество теплоты, выделяющейся при резании, уменьшается. Смазочно-охлаждающие вещества отводят теплоту во внешнюю среду от мест ее образова­ния, охлаждая тем самым режущий инст­румент, деформируемый слой и обрабо­танную поверхность заготовки. Интенсив­ный отвод теплоты снижает общую тепло­вую напряженность процесса резания. Смазывающее действие сред препятствует наростообразованию на рабочих поверх­ностях инструмента, в результате чего снижается шероховатость обработанных поверхностей заготовки.

Указанные положительные свойства смазочно-охлаждающих сред приводят к тому, что эффективная мощность резания уменьшается на 10... 15 %; стойкость ре­жущего инструмента возрастает, обрабо­танные поверхности заготовок имеют меньшую шероховатость и большую точ­ность, чем при обработке без применения смазочно-охлаждающих средств.

При черновой и получистовой обработ­ке, когда необходимо иметь сильное охлаж­дающее действие среды, широко применяют водные эмульсии. Количество эмульсии, используемой в процессе резания, зависит от технологического метода обработки и режима резания (5... 150 л/мин). Увели­ченную подачу жидкости используют при работе инструментов, армированных пла­стинками твердого сплава, что способст­вует их равномерному охлаждению и пре­дохраняет от растрескивания. При чисто­вой обработке, когда требуется получить высокое качество обработанной поверхно­сти, используют различные масла. Для активации смазок к ним добавляют актив­ные вещества - фосфор, серу, хлор. Под влиянием высоких температур и давлений эти вещества образуют с материалом кон­тактирующих поверхностей соединения, снижающие трение, - фосфиды, хлориды, сульфиды. При обработке заготовок из хрупких материалов (чугунов, бронз), ко­гда образуется элементная стружка, в ка­честве охлаждающей среды применяют сжатый воздух, углекислоту.

Смазочно-охлаждающие среды по-разному подаются в зону резания. Наибо­лее распространенным способом подачи жидкости служит ее подвод через узкое сопло на переднюю поверхность лезвия инструмента. Более эффективно высоко­напорное охлаждение. В этом случае жид­кость подается тонкой струей, с большой скоростью со стороны задних поверхно­стей инструмента. Весьма эффективно охлаждение распыленными жидкостями -туманом, который подается со стороны задних поверхностей лезвия инструмента. В тех случаях, когда охлаждение режуще­го инструмента затруднено, используют подвод жидкости непосредственно в зону резания через полый режущий инстру­мент. Такой способ подачи жидкости в зону резания применяют, например, при сверлении глубоких отверстий. Кроме того, охлаждение режущего инструмента можно осуществлять циркуляцией охлаж­дающей жидкости по каналам, предусмот­ренным в присоединительных частях ин­струментов.

8. ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССОВ ИЗНАШИВАНИЯ ЛЕЗВИЙНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

Трение между стружкой и передней поверхностью лезвия инструмента и меж­ду его главной задней поверхностью и поверхностью резания заготовки вызывает износ режущего инструмента. В условиях сухого и полусухого трения преобладает абразивное изнашивание инструмента. Высокие температуры и контактные дав­ления вызывают следующие виды изна­шивания: окислительное - разрушение поверхностных оксидных пленок; адгези­онное - вырывание частиц материала ин­струмента стружкой или материалом заго­товки вследствие их молекулярного сцеп­ления; термическое - структурные пре­вращения в материале инструмента.

Износ инструмента приводит к сниже­нию точности размеров и геометрической формы обработанных поверхностей.

Работа затупившимся инструментом вызывает рост силы резания. Соответст­венно, увеличиваются составляющие силы резания, что вызывает повышенную де­формацию заготовки и инструмента и еще более снижает точность и форму обрабо­танных поверхностей заготовок. Уве­личиваются глубина наклепанного по­верхностного слоя материала заготовки и силы трения между заготовкой и инстру­ментом, что, в свою очередь, увеличивает теплообразование в процессе резания.

При обработке на настроенных станках износ инструмента приводит к рассеянию размеров обработанных поверхностей за­готовок, что снижает качество сборки де­талей в условиях взаимозаменяемости.

Уменьшить влияние износа на точность обработки можно периодической подна-ладкой станка. Для этого в зоне обработки поверхности заготовки устанавливают специальные устройства активного кон­троля размеров. В случае отклонения раз­мера обработанной поверхности от допус­ка на него устройство дает электрический импульс на включение привода системы подналадки или выключает электродвига­тель станка.

Общий характер износа режущего ин­струмента показан на примере токарного резца (рис. 6.17, а). При износе резца на передней поверхности лезвия образуется лунка шириной Ь, а на главной задней по­верхности - ленточка шириной И. У инструментов из разных материалов и при разных режимах резания преобладает износ по передней или главной задней поверхности. При одновременном износе по этим поверхностям образуется пере­мычка /

Износ резца по главной задней поверх­ности в процессе обработки изменяет глу­бину резания, так как уменьшает вылет резца из резцедержателя на величину и = 1~1_и (рис. 6.17, б). Значение износа резца про­порционально времени обработки, поэто­му по мере роста значения и глубина реза­ния / уменьшается. Обработанная поверх­ность получается конусообразной с наи­большим диаметром Д, и наименьшим £>.

Количественное выражение допусти­мого значения износа называют критери­ем износа. За критерий износа принимают

в большинстве случаев износ инструмента по главной задней поверхности h. Для то­карных резцов из быстрорежущей стали допустимый износ h = 1,5... 2 мм, для резцов с пластинками твердого сплава h = 0,8... 1 мм, с минералокерамическими пластинками h = 0,5... 0,8 мм. Допусти­мому износу инструмента соответствует определенный период стойкости (стой­кость).

Под стойкостью инструмента Т понимают суммарное время (мин) его ра­боты между переточками на определен­ном режиме резания. Стойкость токарных резцов, режущая часть которых изготов­лена из разных инструментальных мате­риалов, составляет 30... 90 мин. Стой­кость инструмента зависит от физико-механических свойств материала инстру­мента и заготовки, режима резания, гео­метрии инструмента и условий обработки. Наибольшее влияние на стойкость оказы­вает скорость резания.

Между величинами v я Т существует зависимость

v₁7/₁^m = v₂r₂^m = v„r„" = const или v = c/r^m,

где С - постоянная величина; m - показа­тель относительной стойкости (для резцов m = 0,1... 0,3).

Так как величина m мала, то стойкость резцов резко падает даже при незначи­тельном повышении скорости резания. Поэтому обработку следует вести на рас­четной скорости. Это условие легковы­полнимо на станках с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпин­деля, в частности на большинстве типов станков с ЧПУ. На станках со ступенча­тым регулированием частоты вращения шпинделя обработку ведут на ближайшей меньшей к расчетной частоте вращения заготовки. В этом случае при небольшом уменьшении скорости главного движения резания стойкость инструмента будет больше принятой. Это уменьшит время на смену затупившегося инструмента, но, как правило, не снизит производительность.

Применение автоматических подна-ладчиков в значительной степени умень­шает влияние износа режущего инстру­мента на точность размеров и форм обра­ботанных поверхностей заготовок на то­карных, фрезерных, шлифовальных и дру­гих станках.

В металлорежущих станках с система­ми программного управления износ ре­жущего инструмента может компенсиро­ваться в процессе обработки партии заго­товок специально предусматриваемыми для этой цели блоками систем обратной связи. Когда износ режущего инструмента приводит к тому, что размер обработанной поверхности заготовки не соответствует допуску на него, датчики системы актив­ного контроля дают сигналы в систему коррекции и в программу обработки заго­товки вносится соответствующая величи­на перемещения инструмента в опреде­ленном направлении.

В станках с ЧПУ и инструментальны­ми магазинами при износе инструментов или переходе на обработку другого типа заготовок можно целиком заменять весь магазин. Установку и наладку инструмен­тов в магазине производят вне станка. На станках с ЧПУ в условиях обработки заго­товок в ГПС для повышения стойкости инструментов широко используют непере-тачиваемые пластины из сверхтвердых и керамических материалов.

9. ВИБРАЦИИ В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

При обработке заготовок на станках иногда возникают периодические колеба­тельные движения вибрации элементов технологической системы: станок - при­способление - инструмент - заготовка. В этих условиях процесс резания с} теряет устойчивость.

Колебания инструмента относительно заготовки резко снижают качество по­верхностного слоя: шероховатость возрас­тает; появляется волнистость; усиливается динамический характер силы резания, а нагрузки на движущиеся детали и узлы станка возрастают в десятки раз, особенно в условиях резонанса, когда частота соб­ственных колебаний технологической системы совпадает с частотой колебаний процесса резания. Стойкость инструмен­та, особенно с пластинками из твердых сплавов, при колебаниях резко падает. При наличии вибраций возникает шум, утомляюще действующий на окружающих людей, и производительность труда сни­жается.

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) технологической сис­темы создаются силами, возникающими в процессе резания. Возмущающая сила создается и управляется процессом реза­ния и после прекращения его исчезает. Причины автоколебаний: изменения сил резания, трения на рабочих поверхностях инструмента и площади поперечного се­чения срезаемого слоя металла; образова­ние наростов; упругие деформации заго­товки и инструмента. Автоколебания мо­гут быть низкочастотными (/ = 50... 500 Гц) и высокочастотными (/ = 800... 6000 Гц). Первые вызывают на обработанной по­верхности заготовки волнистость, вто­рые - мелкую рябь. Возникновение авто­колебаний можно предупредить, изменяя режим резания и геометрические парамет­ры инструмента, правильно устанавливая заготовку и инструмент на станке, а также обрабатывая заготовки на больших скоро­стях резания.

Большое влияние на автоколебания оказывает жесткость технологической системы, т.е. способность системы сопро­тивляться действию возникающих сил в процессе резания.

Для уменьшения автоколебаний жест­кость технологической системы изме­няют: 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 шеро­ховатость 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... 20 000 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 движения подачи или скоро­сти главного движения резания.

Дата добавления: 2015-07-25