10.Влияние вибраций на качество обработки резанием

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 относительно заготовки резко снижают качество обработанной поверхности: шероховатость возрастает; появляется волнистость; усиливается динамический характер силы резания, а нагрузки на движущиеся детали и сборочные единицы 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 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, уменьшив величину возмущающих сил и повысив жесткость частей станка.

Автоколебания (незатухающие самоподдерживающиеся колебания) характеризует то, что силы, поддерживающие колебательный процесс системы, возникают в процессе резания. Возмущающая сила создается и управляется самим процессом и после прекращения его исчезает. Причинами автоколебаний системы СПИД в процессе резания являются изменения величины сил резания и трения на рабочих поверхностях инструмента, а также площади поперечного сечения срезаемого слоя металла; образование и срывы наростов; упругие деформации заготовки и инструмента. Автоколебания могут быть низкочастотными (1= 50ч-500 Гц) и высокочастотными (1= 800-нбООО Гц). Первые вызывают на обработанной поверхности заготовки волнистость, вторые - мелкую рябь. Возникновение автоколебаний можно устранить, изменяя режимы 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, упругке, гидравлические и другие вибросистемы.

Однако вибрации при обработке можно использовать так, чтобы они положительно влияли на процесс резания и качество обработанных поверхностей. Для облегчения резания деталей из труднообрабатываемых материалов иногда применяют вибрации. Сущность вибрационного резания состоит в том, что в отличие от вынужденных колебаний и автоколебаний системы СПИД в процессе обработки создаются искусственные колебания (вибрации) инструмента с регулируемой частотой, заданной амплитудой и в заданном направлении. Источниками искусственных колебаний служат механические вибраторы или высокочастотные генераторы. Частоту колебаний задают от 200 до 20000 Гц, амплитуду колебаний - от 0,02 до 0,002 мм. Выбор оптимальных амплитуды и частоты колебаний зависит от технологического метода обработки и режима резания. Колебания задают по направлению подачи или по направлению 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. Вибрационное резание применяют при точении, сверлении, нарезании резьбы плашками и метчиками, шлифовании, фрезеровании и других методах обработк