Жорсткість динамічної системи верстата - студопедія

Міцність ріжучого інструменту.

В процесі роботи ріжучий інструмент піддається різним видам навантаження, в результаті чого можливе руйнування тіла інструменту, елементів кріплення ріжучих пластин, ріжучої частини. Міцністю ріжучого інструменту називають його здатність не руйнуватися під дією сил різання. Для тіла інструменту і кріпильних елементів існують досить точні методи розрахунків їх на міцність. Ріжуча частина, як правило, є менш міцним елементом інструменту. Під міцністю ріжучої кромки розуміють здатність її чинити опір викришування. Розрізняють мікровикрашіваніе і велике вищерблення аж до відламування ділянок ріжучої частини.

При розрахунках на міцність ріжучої частини визначають, для заданих умов обробки, напружений стан, нормальні і дотичні напруження. Після чого зіставляють їх з допустимими для використовуваного матеріалу. Розрахунки на міцність ріжучої частини інструменту дуже складні, тому необхідне застосування ЕОМ.

Застосовують також випробувальний метод без різання. При цьому ріжучу кромку циклічно навантажують поєднанням певних сил до руйнування.

При експериментальному методі міцність ріжучої кромки оцінюють в процесі різання з подачею, зростаючій до величини, при якій відбувається руйнування кромки. Після визначення максимальної подачі вибирають коефіцієнт запасу виходячи з умов максимальної продуктивності.

Динамічною системою верстата називають замкнуту пружну систему, в яку входять верстат, пристосування, інструмент, деталь (СНІД). Жорсткість системи СНІД - здатність чинити опір дії деформуючих сил, виражається формулою:

Py - сила спрямована по нормалі до оброблюваної поверхні, Н.

y - зміщення ріжучої кромки інструменту, щодо оброблюваної поверхні, в напрямку дії сили Py. мкм

Жорсткість системи визначається жорсткістю її окремих ланок і розраховується за формулою:

ji - жорсткість i-го ланки;

n - число ланок системи;

1 / j = # 969; - величина характеризує податливість системи, тобто здатність пружно деформуватися під дією зовнішніх сил. Тоді формулу можна переписати таким чином:

Жорсткість і податливість динамічної системи впливає на точність розмірів і форми оброблюваної поверхні. Розглянемо пружні переміщення при токарній обробці. При налаштуванні різець встановлюють в положення на деякий радіус r з глибиною обробки t. У процесі різання під дією сил і їх моментів виникають пружні віджимання Yс вузлів верстата, yз заготовки і yі інструменту. В результаті переміщень yc і yз відбувається переміщення осі заготовки на величину yc + yз в положення Про → О1 → О2. Через прогину різця відстань між віссю заготовки і вершиною різця збільшується на величину yі. Внаслідок чого фактичний радіус обточування стане rф = r + Yс + yз + yі. а фактична глибина різання t ф = t - (Yс + yз + yі). Діаметр обробки в порівнянні з встановленим при налаштуванні верстата, зросте на величину

При обробці заготовки в патроні або цанзі на токарних і токарно-револьверних верстатах податливість динамічної системи в будь-якому положенні різця визначається за формулою:

# 969; с - піддатливість супорта;

# 969; ПБП - податливість передньої бабки і патрона замеренная близько кулачків патрона;

х - відстань від кулачків патрона до точки прикладання сили;

х0 - відстань від кулачків патрона до центру повороту шпинделя і патрона, що відбувається при додатку поперечної сили різання;

Е - модуль пружності матеріалу заготовки;

I - момент інерції перерізу заготовки вала.

Подібні формули можна вивести для різних вдів обробки. Крім того розрізняють статичну j-с і динамічну j-д. тобто жорсткість технологічної системи при сталому режимі роботи під навантаженням. Вони пов'язані між собою коефіцієнтом динамічності k.

При чорновій обробці k = 1.2-1.5, при чистової k = 1,1-1,2. При розрахунках пружних переміщень слід множити величини статичної податливості на коефіцієнт. Пружні деформації нежорстких систем викликають похибки обробки. Величини податливості різні для різних видів обробки. Коефіцієнт динамічності також є змінною величиною, що залежить від параметрів режиму різання, фізико-механічних властивостей оброблюваного матеріалу і ряду інших чинників. Коливання пружних деформацій визначається:

# 969; max і # 969; min - найбільша і найменша податливість системи;

Pmax і P-min - найбільше і найменше значення розрахункових складових сили різання.

Знаючи величини податливості і сил різання можна розрахувати величину похибки викликається пружними переміщеннями. Крім перерахованих факторів, при обробці партії деталей, на похибка розміру впливають такі чинники: коливання припуску під обробку, коливання твердості матеріалу, прогресуюче затуплення інструменту.

Податливість елементів технологічної системи визначають експериментально і розрахунковим шляхом. Жорсткість і податливість технологічної системи взаємопов'язані з її вібростійкою Чим вище жорсткість, тим вище виброустойчивость. Похибки значно скорочуються при оснащенні верстатів системами адаптивного управління пружними переміщеннями. Такі системи вимірюють пружні переміщення і їх коливання і вносять відповідні корективи в хід обробки, стабілізуючи силу різання.