Диагностика технологической системы

Технологические методы снижения вибрации

1. 
   Изменение скорости резания
   

Значительное повышение скорости резания часто позволяет устра- нить самовозбуждающиеся вибрации. Так, при скоростном фрезеровании указанный результат получается уже при работе в интервале скоростей 80–100 м/мин; реже приходится достигать скоростей в 150…180 м/мин. Однако при очень высоких скоростях резания могут начать сказываться вибрации от дефектов передач или дисбаланса быстровращающихся ча- стей, что особенно важно при тонкой расточке, обточке и других чисто- вых методах обработки. Иногда увеличить скорость не позволяют огра- ниченные возможности инструмента и станка, тогда скорость резания приходится снижать.

2. 
   Изменение подачи и глубины резания
   

При точении и фрезеровании увеличение подачи при одновремен- ном уменьшении глубины резания ведет к уменьшению вибраций. Это логически вытекает из известного положения, что вибрации возникают тем легче, чем шире и тоньше срезаемая стружка. По этой же причине увеличение главного угла в плане φ и уменьшение радиуса закругления вершины резца r также снижают вибрации.

3. 
   Изменение углов резания
   

Увеличение переднего угла γ, снижая усилие резания, способствует более спокойной работе. Уменьшение заднего угла α сильно уменьшает низкочастотные радиальные колебания (т. е. колебания детали), но спо- собствует усилению высокочастотных тангенциальных колебаний
(т. е колебаний резца).
На этом основано предложение по созданию на инструментах виб- рогасящей фаски, которую наносят на задней грани резца под отрица- тельным углом 5–10° фаску шириной 0,1–0,3 мм (рис. 72). Фаска нано- сится по всей длине главной режущей кромки, за исключением верши- ны резца. Виброгасящая фаска, кроме того, упрочняет режущую кромку твердосплавных и минерало-керамических резцов против выкрашива- ния. Отмеченное усиление тангенциальных вибраций надежно устраня- ется с помощью виброгасителя системы Д.И. Рыжкова.
Улучшение чистоты рабочих поверхностей инструментов и приме- нение смазывающих жидкостей. Ослабление вибраций при этом дости- гается за счет некоторого уменьшения сил резания.



Рис. 72. Геометрия резца с виброгасящей фаской
Задача снижения уровня вибраций и повышения виброустойчиво- сти технологической системы при обработке конструкционных и дру- гих сталей на современных высокоскоростных станках является акту- альной для современного производства. Следует также отметить, что особенно актуальна эта задача при обработке материалов, склонных к наклепообразованию (упрочнению): титановых сплавов, жаропрочных сталей и т. п. Решению этой задачи посвящен ряд работ [45–61].
Для определения минимального уровня вибрации при фрезерова- нии в Томском политехническом университете на кафедре автоматиза- ции и роботизации в машиностроении проведены эксперименты по ис-
следованию влияния изменения геометрии фрез и режимов резания на уровень вибрации технологической системы [58]. Следует отметить, что такой способ используется в ряде работ [59, 60, 61].
В эксперименте варьировались:

• 
  режимы резания – скорость реза- ния V и подача на зуб s_z (табл. 5);
  
• 
  угол наклона винтовой канавки ω
  

(30°, 45°, 60°);

• 
  неравномерность окружного шага
  

зубьев фрез φ_14
(табл. 6).

Эксперимент проводился на фрезер- ном станке модели MCV-400 (Индия, 2011) фрезерованием заготовки из стали 40Х, твердостью НВ 200 (рис. 73), фре- зами (ООО «ПК МИОН», г. Томск) диа- метром 10 мм, с числом зубьев z = 4.
Марка акселерометра – АР2037-100 (ООО «Глобал Тест», Россия).
Обработка и анализ полученных данных виброускорения проводились при помощи прибора К-5101 (фирма ВИТЭК, г. Санкт-Петербург, Россия) (см. разд. 5.6).