Вибрации могут наблюдаться в горизонтальной или в вертикальной плоскостях, а также одновременно в обеих. Вибрации в горизонтальной плоскости в направлении действия силы Ру обычно происходят за счет колебаний обрабатываемой детали, а в вертикальной плоскости в направлении действия силы Рг — за счет колебаний резца. Обрабатываемая деталь и резец могут также одновременно совершать колебания в двух плоскостях.
При резании появляются вынужденные колебания и автоколебания.
Вынужденные колебания возникают в результате действия внешней возбуждающей силы. Примерами могут служить вибрации вследствие дисбаланса частей станка или вращающейся обрабатываемой заготовки, пульсации жидкости в трубопроводе в станках с гидроприводом и др. Меры борьбы с вынужденными колебаниями — это устранение причин, вызывающих возбуждающую силу.
Автоколебания — это незатухающие колебания систем, которые сами являются источниками этих колебаний, причем амплитуда и период колебаний определяются свойствами самой системы.
Автоколебания могут появляться при обработке уравновешенной заготовки на исправном станке. Для возникновения автоколебаний необходим возбудитель, т. е. первоначальный толчок. При наличии возбудителя сила резания, постоянная при устойчивом резании, превращается в переменную силу, которая поддерживает колебательное движение. Сила резания может быть переменной вследствие площади среза или изменения углов инструмента в процессе резания, или того и другого вместе.
При работе с относительно низкими скоростями резания возникают низкочастотные колебания (до 300 Гц). Частота этих колебаний близка к частоте собственных колебаний обрабатываемой заготовки. В этом случае обработанная поверхность имеет грубую волнистость. При работе с высокими скоростями резания появляются высокочастотные колебания (до 6000 Гц), частота которых совпадает с частотой собственных колебаний резца и на обработанной поверхности создается мелкая рябь.
Низкочастотные колебания почти не влияют на стойкость быстрорежущих и твердосплавных резцов, а высокочастотные — снижают стойкость твердосплавных резцов (до пяти раз). Это объясняется ударным характером силы резания, вызывающей мелкие выкрашивания твердого сплава.
Автоколебания при резании еще недостаточно изучены. Предполагается, что причинами возникновения автоколебаний могут быть явления наклепа, нароста, переменная скорость движения стружки и др.
Как известно, пластической деформации подвергаются слои металла, лежащие впереди резца и под ним. При первоначальном врезании резец углубляется в металл, затем, вследствие наклепа металла, прилегающего к стружке, он, внедряясь в более твердый металл, отталкивается. В результате этого изменяется толщина среза и сила резания. Во время выхода резца из металла, т. е. в начале отталкивания обрабатываемой детали от резца, сила резания больше силы резания при внедрении резца в металл (точка В). Таким образом, сила резания — величина переменная, а поэтому она способствует поддержанию колебаний.
Схема врезания и отталкивания резца при колебаниях.
Влияние явления наклепа на автоколебания подтверждается тем, что вибрации тем интенсивнее, чем большую склонность к наклепу имеет обрабатываемый металл. Наиболее сильные вибрации возникают при обработке пластичных сталей и значительно слабее — при обработке чугуна .
Явление нароста также может оказать влияние на вибрации. При нестабильном наросте угол резания изменяется вследствие периодических его срывов, что приводит к переменному значению силы резания. В результате исследованиями установлено, что в один и тот же промежуток времени число срывов нароста равно числу колебаний силы резания.
Комментариев нет коммент.