книги / Обработка резанием с вибрациями книга

происходит надежно при любой частоте вибраций, ис­ ключая значений, равных или кратных числу оборотов.

Чистота поверхности при точении с автоколебатель­ ным вибратором определяется теми же факторами, что и при других видах резания с вибрациями (см. гл. IV). Экспериментальные исследования чистоты поверхности проводились на режимах вибраций, обеспечивающих надежное дробление стружки. Из рис. 91 видно, что увеличение диаметра обрабатываемой детали благодаря повышению жесткости и скорости резания (л —const) улучшает чистоту. Рост скорости резания за счет увели­ чения числа оборотов, напротив, ухудшает чистоту по­ верхности. В последнем случае происходит снижение радиальной составляющей силы резания и, как след­ ствие, сил трения по задней поверхности, что приводит к значительному увеличению амплитуды колебаний. К ухудшению чистоты поверхности приводит и увеличение глубины резания. Особо заметно оно при больших чис­

2000 об/мин влияние глубины резания столь велико, что возрастание глубины резаыия от 0,75 до 1,5 мм настоль­

ко снижает чистоту, что она выходит за пределы 5-го клагса даже при подаче 0,2 мм/об. Это объясняется тем,

что рост глубины резания при неизменных скоростях резания и подаче приводит к уменьшению соотношения

— , т. е. сила, возмущающая автоколебания, увеличи-

Рх

вается сильнее, чем падает сила, обусловливающая рост сопротивления системы; это повышает амплитуду вибраций.

Влияние подачи аналогично обычному резаыию: рост подач ведет к ухудшению чистоты поверхности. Так, при 1250 об/мин и подаче 0,193 мм/об получается чи­

стота поверхности в основном 5-го класса, между тем как при подаче 0,29 мм/об получается чистота только

4-го класса.

Влияние износа инструмента на чистоту поверхности показано на рис. 91. Особо велико влияние износа на

из-за повышенного трения вследствие износа резца виб-

Рёзйййе требуется йёскоЯькб Меньшая эйергия. Точнбс1$ обработки определялась при точении опытной партии при режимах резания «=1250 об{мин, So=0,I93 мм1об, f= l,5 мм, £>J,= 105 м/мин заготовок диаметром 28 мм и длиной 200 мм на режимах вибраций, обеспечиваю­

щих надежное стружкодробление. В ’результате экспе­ риментов установлено, что бочкообразность и оваль­ ность при применении автоколебательного вибратора такие же, как при обычном точении: бочкообразность в среднем составляла в обоих случаях 0,025 мм, оваль­ ность доходила до 0,02 мм. Средняя конусность при точении с вибрациями составляла 0,12 мм, в то время

как при обычном точении в тех же условиях была не­ сколько меньше — 0,095 мм; максимальная конусность 0,2 мм при резании с вибрациями, 0,14 мм — без них.

Стойкостные испытания резцов при использовании автоколебательного вибратора проводились в лаборато­ рии МВТУ им, Баумана и в цеховых условиях. В лабо­ раторных условиях из-за отсутствия достаточного коли­ чества одинаковых заготовок испытания проводились на заготовках разных диаметра и длины при одном режиме резания. Затем стойкость инструмента приводилась к одной скорости резания по таблицам НИИАвтопрома.

Табл. 22 показывает, что точение с автоколебатель­

обычном точении во всех случаях процесс резания был остановлен из-за повышенного износа или выкрашива­ ния инструмента, между тем как при резании с вибра­ циями 2/3 резцов были святы вследствие прекращения вибраций. Остановка вибратора происходит при отно­ сительно небольшом износе по задней поверхности (по­ рядка 0,4 мм) вследствие повышенного трения. Однако

после прекращения вибраций форма образующейся стружки соответствует стружке при обычном точении резцами со специальным стружколомательным уступом.

станка. Износ несколько увеличился по задней поверх­ ности ,и резко {снизился по передней. Резцы, работаю­ щие на автоколебательном вибраторе, имеют крайне малую глубину лунки на передней поверхности.

рйЦЯй стали Неустойчивыми. При глубине резания 1 мм

это произошло после обработки 20 заготовок, при глубине 1,5 мм — после 40 проходов. Во всех случаях износ по задней поверхности был 10,15—2 мм.

Для увеличения периода работы инструмента, обеспе­ чивающего надежное дробление стружки, было произ­ ведено смещение вершины резца относительно оси кача­ ния на 3 мм: время работы инструмента до наступления

неустойчивых вибраций увеличилось в 2,5 раза, но сни­ зилась чистота поверхности. Все последующие техноло­ гические испытания автоколебательного вибратора про­ ведены в этих условиях. Из рис. 91 видно, что чистота поверхности снижается с ростом количества обработан­ ных заготовок примерно так же, как возрастает износ инструмента во времени. Однако характерного для кри­ вой .износа резкого снижения чистоты поверхности в кон­ це обработки не наблюдается, так как при износе по задней грани 0,4—0,5 мм надежная работа вибратора

прекращается. Возрастание шероховатости поверхности по мере износа инструмента приводит к тому, что на приведенных режимах резания поверхность 4-го класса чистоты получается только при обработке 50—60 заго­ товок, между тем как устойчивые автоколебания сохра­ няются до износа инструмента, соответствующего обра­ ботке примерно 90 заготовок. Следовательно, треть заготовок получается 3-го класса. На основании изло­ женного можно сделать вывод, что точение с низко­ частотными вибрациями, обеспечиваемыми автоколеба­ тельным вибратором, дает чистоту поверхности 3—4-го класса, что отвечает условиям предварительной обра­ ботки. На этих операциях образуется основное количе­ ство стружки, и задача ее дробления наиболее акту­ альна.

Точность обработки определяется жесткостью отдельных составляющих упругой системы станок — де­ таль — приспособление в направлении оси У и усилия­

ми, возникающими в процессе резания. Для определе­ ния влияния автоколебаний резца в направлении осиХ на усилие резания был произведен замер мощности, идущий на процесс резания. Этот параметр косвенно определяет среднее усилие резания. Сравнение мощно­ сти, потребляемой на вибрационное резание, с мощно­ стью обычного резания показало, что на вибрационное

Обработка валов в производственных условиях ве­ лась на режимах: скорость резания — 86 м/мин, пода­ ча— 0,25 мм]об, глубина резания 1,75 мм. Обрабо­

танные детали принимались заводским ОТК и тем са­ мым наряду с проведением стойкостных испытаний определялась в целом пригодность этого метода для производства. Испытания показали, что вибрации, полу­ чаемые с помощью автоколебательного механического суппорта, не приводят к увеличению выкрашиваний ре­ жущих кромок. Все резцы, как правило, были сняты с испытаний из-за износа по задней поверхности и вер­ шине резца. Критерием снятия резца со станка являлось прекращение вибраций из-за увеличенного трения вер­ шины резца о заготовку при вибрациях. Практически это имеет место при достижении износа по задней по­ верхности и вершине резца 0,4—0.5 мм. В связи с этим

возникла необходимость ввести новый критерий стойко­ сти инструмента, который был назван стойкостью виб­ родробления.

Средняя стойкость вибродробления, полученная при испытаниях, составляет 120 мин; она равна и в неко­

торых случаях превышает стойкость резцов при обычном точении. Это объясняется тем, что характер износа резцов при вибрационном резании совершенно иной, чем при обычном точении. Резец при работе с вибрациями крайне мало изнашивается по передней по­ верхности по сравнению с обычным точением, что позво­ ляет увеличить количество переточек резца, так как переточка резца, потерявшего способность вибродробления, может быть произведена на чистовом заточном круге при небольшом съеме твердого сплава.

Приведенные результаты технологических испытаний показывают, что использование механических вибросуп­ портов позволяет получить эффективное и надежное дробление стружки, достаточные для предварительной обработки точность и чистоту поверхности, стойкость инструмента не ниже, чем при обычном резании. Вме­ сте с тем вибросуппорт по конструкции крайне прост. Отсюда видно, что автоколебания, обусловленные про­ цессом резания являются одним из эффективных средств управления механизмом образования стружки, ее дробления. Вместе с тем следует отметить, что ис­ пользование этого метода пригодно прежде всего для

условий массового производства на универсальном обо­ рудовании, автоматах и автоматических линиях и для обработки деталей с постоянным припуском, из мате­ риалов, обеспечивающих при резании возникновение ав­ токолебаний. Поэтому применение этого метода не исключает использования во многих случаях методов вибрационного резания механическими, гидравлически­ ми и электрическими вибросуппортами.

УЛУЧШЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ ПРИ ТОЧЕНИИ ПУТЕМПРИМЕНЕНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ ВИБРАЦИЙ

Идея использования тангенциальных вибраций для улучшения обрабатываемости металлов как наиболее эффективных, вследствие совпадения их направления с направлением скорости резания, не является новой. Она была выдвинута Татариновым В. Л.,Самокатовым Н. И., Дубасовым Д. Н. в 1909 г. Вибрации, использованные В. Л. Татариновым, являлись вынужденными и задава­ лись периодическими ударами кулачка по консольной части резца. Все дальнейшие экспериментальные иссле­ дования этого метода относились к вибрациям автоко­ лебательного характера, обусловленным непосредствен­ но процессом резания при пониженной жесткости снстемы по оси 2. Такие работы пустотелыми резцами были выполнены инж. В. А. Вагиным в 1940 г., резцами, закрепленными в пружинной оправке типа «гусиная шейка», Л. Б. Эрлихом [50], резцами пониженной же­ сткости, закрепленными в двухопорной державке,— проф. В. А. Кривоуховым и А. Л. Вороновым [17]. Во всех приведенных работах, за исключением последней, делается вывод, что наличие вибраций по оси Z приво­

дит к существенному улучшению обрабатываемости ре­ занием, прежде всего к повышению стойкости инстру­ мента, снижению усилий резания и расхода мощности станка. Работа П Ч . подтверждая существенное сни­ жение усилий резания, вместе с тем показала, что наличие вибраций в тангенциальном направлении при­ водит к сильному снижению стойкости инструмента и качества поверхности. На основании этого делается вы­ вод, что использовать вибрации автоколебательного характера для облегчения процесса резания невозмож­ но. Наряду с этим отмечается необходимость исследо-

вания для этой дели вынужденных колебаний. Практическое применение резания с вынужденными вибра­ циями в тангенциальном направлении 'в настоящее время ограничивается только операциями резки вибра­ ционными пилами и ножницами [46]. В последние годы были проведены подробные лабораторные испытания резания с вынужденными колебаниями очень высоких частот — ультразвуковых [20, 22, 23, 12], В МВТУ

Рис. 02. Гидравлическая схема высокочастотного вибросуп­ порта

им. Баумана были поставлены работы по изысканию эффективных методов улучшения механической обраба­ тываемости нержавеющих и жаропрочных сплавов ме­ тодом задания вынужденных колебаний весьма мощ­ ными н вместе с тем простыми по конструкции и на­ дежными в эксплуатации гидравлическими вибросуп­ портами. При этом в отличие от рассмотренных низкочастотных и ультразвуковых колебаний опробова­ лись диапазоны высокочастотных вибраций — от не­ скольких десятков до тысячи герц.

Гидравлическая схема вибросуппорта задающего колебания резцу М дана на рис. 92. Масло из бака / засасывается через фильтр грубой очистки 2 насосом 3.

На выходном патрубке насоса установлен предохрани-

1Q В. н. Подураеэ