Жорсткість і вібрації технологічної системи СНІД

При обробці різанням різних матеріалів використовуваний для цього інструмент і пристосування, в яких він закріплюється, відчувають на собі досить серйозні статичні і динамічні механічні навантаження. Цими пристроями вони транслюються на інші вузли і механізми верстатного обладнання, в результаті чого утворюється єдина, замкнута система СНІД. Це скорочення в техніці розшифровується як «верстат-пристосування-інатрумент-деталь».

При обробці заготовок ріжучий інструмент робить щодо їх деякі коливання, в результаті чого серйозно змінюється такий параметр, як глибина різання. Наслідком цього процесу є погіршення якості оброблюваної поверхні: на ній з'являється шорсткість і хвилястість. Крім того, серйозно змінюється глибина різання, а також його сила. Оскільки в ході цих процесів на вузли верстатного устаткування навантаження суттєво підвищується, то зростає ступінь зносу його основних вузлів.

Що стосується такого параметра, як стійкість твердосплавного інструменту, то його значення серйозно знижується. Якщо технологічна система СНІД відчуває вібрації, то неминуче з'являється шум, який стомлює обслуговуючий персонал. Крім того, продуктивність обладнання суттєво знижується. Фахівці поділяють всі коливання, які виникають в процесі різання, на вимушені і автоколивання.

Вимушені коливання при обробці різанням

Обробка різанням будь-яких матеріалів викликає вимушені коливання, які, як свідчать фахівці, виникають під впливом деяких зовнішніх періодичних факторів, які називаються возмущающими силами. До таких належать:

• Переривчастість таких процесів, як стругання, різання, обробка ребристих поверхонь, фрезерування;

• Недотримання необхідної рівноваги мас таких функціональних частин верстатів, як електродвигун, шпиндель, ротор, заготовки, ріжучий інструмент і т.п.

• Наявність похибок при виготовленні і збірці ремінних, зубчастих передач верстатного устаткування; наявність і ритмічність роботи недалеко розташованих пристроїв (компресорів, молотів, пресів і т.п.).

Автоколебания при обробці різанням

При обробці різних матеріалів різанням неминуче виникають автоколивання, які мають, як правило, такі джерела:

• Мінлива сила різання в результаті того, що в процесі видалення наростів з заготовок виникає додаткове зусилля, що впливає на ріжучу частину інструменту;

• Істотна зміна на поверхнях інструменту сил тертя, яке станься через зміни швидкості різання;

• Фізико-хімічні властивості самого оброблюваного матеріалу, а також геометрія ріжучого інструменту, наявність зазорів, жорсткість всієї системи СНІД і т.п.

Причини виникнення коливань

Коливання виникають з цілого ряду причин, серед яких слід виділити деякі основні. Одна з них - збільшення глибини різання, що, за інших рівних, означає посилення впливу на ріжучий інструмент. Зворотний вплив робить збільшення подачі.

Вібрації істотно зменшуються тоді, коли збільшується головний кут різця. Вони, навпаки, значно зростають, якщо збільшується радіус округлення різальної крайки різця. Крім того, зростанню вібрацій серйозно сприяє знос різця по задній поверхні.

Ще одним важливим фактором, що впливає на загальну жорсткість системи СНІД. є виліт різця з резцедержателя. Вона тим менше, чим менше розміри державки цього інструменту в поперечному перерізі і чим більше його виліт з резцедержателя. Поєднання цих факторів неминуче призводить до зростання вібрацій, причому чим вище швидкість різання, тим вони виявляються більш інтенсивними.

Для того щоб визначити найбільш оптимальні режими різання на верстаті, необхідно в обов'язковому порядку брати до уваги жорсткість системи СНІД. Цей фактор значно впливає на такі показники, як якість обробки поверхні, а також знос і термін служби різального інструменту.

У тих випадках, коли точно виявлені причини вібрацій, з'являється можливість знайти такі способи, які дозволять їх усунути, причому нітрохи не знижуючи продуктивність обладнання в загальному і цілому.