3.12. Вібрації в системі впід та їх вплив на механічну обробку

Поняття вібрації. Види коливань, що зумовлюють вібрації в системі ВПІД. Вплив вібрацій на якість механічної обробки. Шляхи усунення вібрацій в системі ВПІД.

Вібрація — це рух матеріальної точки, або механічної системи під час якого відбуваються коливання величин, що його характеризують (переміщення, швидкості, прискорення). Таким чином, вібрації – це коливання механічних систем.

Вібрації, які виникають в системі ВПІД під час механічної обробки, можуть спричинятися зміною величини сили різання через нерівномірність припуску, зовнішніми поштовхами і струсами, дисбалансом обертавих частин системи ВПІД та іншими факторами. Вібрації в системі ВПІД найчастіше супроводжуються переміщенням різальної частини інструмента у напрямку нормалі до оброблюваної поверхні. Наслідком таких переміщень є хвилястість обробленої поверхні а також інтенсивний знос і навіть руйнування різальної кромки інструмента. Вібрації призводять також до швидкого зносу деталей верстата і спричиняють підвищений шум, який втомлює робітника. Виникнення інтенсивної вібрації у багатьох випадках змушує знижувати режими різання і таким чином зменшувати продуктивність роботи верстатів. Через це вібрації, що виникають в системі ВПІД, зазвичай є негативним явищем.

Вібрації в системі ВПІД можуть бути коливаннями одного з трьох видів: вільними коливаннями; вимушеними коливаннями, автоколиваннями.

Питання вібрацій безпосередньо пов’язані з питанням стійкості системи.

Стійкою вважається система, відхилення якої від стану рівноваги або руху за заданим законом, спричинене обмеженим за величиною впливом, з плином часу зменшується.

На рис. 33 показані приклади схем стійких механічних систем.

Розглядаючи вібрації в системі ВПІД, у склад її елементів включають приводи верстата і враховують закономірності процесів різання і тертя.

Вібрації, що спричиняються вільними коливаннями системи впід

Вільні (або власні) коливання виникають тільки в стійких системах під впливом зовнішніх силових факторів неперіодичної дії – різкої зміни навантаження, поштовхів, ударів тощо і в реальних системах є згасаючими коливаннями. В системі ВПІД вільні коливання можуть виникати через різку зміну глибини різання (наприклад, в момент врізання) або через зовнішні поштовхи. Типова часова характеристика процесу вільних коливань, спричинених різкою зміною глибини різання t, показана на рис. 34.

Рис. 34. Типова часова характеристика процесу вільних коливань, спричинених різкою зміною глибини різання t

Частота вільних коливань складає

,

де j і т – відповідно жорсткість і маса системи, що коливається.

Через вплив факторів, які зумовлюють розсіювання енергії (сили тертя, демпфування в матеріалі елементів), вільні коливання в реальних системах ВПІД досить швидко затухають (рис. 34). Основним засобом зменшення впливу вільних коливань на якість механічної обробки є підвищення жорсткості елементів системи ВПІД.