ТехИнфо

Технологическая   информация

Вибрации при резании


Вибрации при резании бывают двух видов: вынужденные и автоколебания. У вынужденных колебаний есть конкретный возбудитель, который может находиться на данном станке или вне него. Плохо отбалансированные быстровращающиеся шкивы, валы или роторы электродвигателей, пульсирующая гидравлика, низкое качество зубчатых передач или подшипников - вот наиболее часто встречающиеся причины возникновения вынужденных колебаний, источник которых на самом станке. Вибрации могут приходить на станок извне. Бывает, что они проделывают большой путь. Вибрации могут идти от соседних станков, от движущихся мостовых кранов, от идущего вдоль заводской стены городского транспорта, от молотов кузнечного цеха и т.д.

С вынужденными колебаниями все более или менее ясно. Их частота совпадает с частотой возбуждающего их источника. Замерил частоту и ищи возбудителя вибраций. Нашел и начинай с ним борьбу. Пути известны: повышение качества исполнения механизмов станка, балансирование быстровращающихся элементов, массивный виброизолированный фундамент.

Рассмотрим вибрации другого рода - автоколебания. При входе в механический цех слышны писк, звон, рычание - идет процесс резания. Это проявляют себя автоколебания в виде вибраций, возникающих в самой зоне резания между заготовкой и режущей кромкой инструмента. Работать долго время в режиме автоколебаний не следует. Режущий инструмент быстро выходит из строя, механизмы станка интенсивно изнашиваются, чистота обработанной поверхности неудовлетворительная. В процессе вибраций расслабляются резьбовые соединения, что со временем приводит к поломке.

Обычно в качестве приема ухода от вибраций используют увеличение жесткости технологической системы. В этом случае изменяется собственная частота элементов системы, и резонанс, при прочих прежних условиях, не возникает. Прием требует определенных затрат в виде переделок имеющейся конструкции, не всегда его можно быстро реализовать, а иногда после затрат средств и времени положительный результат не достигается.

Все приемы по уходу от вибраций можно разбить на четыре группы.

1. Сокращение протяженности режущей кромки.
Самый большой провокатор вибраций — протяженность работающей режушей кромки. Если вы постепенно увеличиваете глубину резания, то однажды наступит момент внезапного возникновения вибраций. Эту глубину резания определяют в качестве показателя виброустойчивости. Безусловно, дело не в глубине, а в протяженности взаимодействующей с заготовкой режущей кромки. Если вы (рис. 1) начнете уменьшать главный угол в плане φ или увеличивать радиус r при вершине режущего инструмента, то получится тот же эффект возникновения вибраций и при меньшей глубине резания t как только протяженность работающей режущей кромки (на рисунке выделена жирным) достигнет критической для данных условий протяженности.

Рис. 1. Изменение условий обработки при уменьшении главного угла в плане
и увеличении радиуса при вершине инструмента


2. Не работайте с малой подачей.
Обычно малые подачи применяют с целью получения хорошей шероховатости. При чистовом точении для выбора требуемой подачи следует пользоваться простой зависимостью:

So = 0,14 · (r · Ra)0,5;

где:
So - подача, мм/об;
r - радиус при вершине резца, мм;
Ra - шероховатость, мкм.

Зачастую в погоне за хорошей шероховатостью занижают величину подачи. При этом, во-первых, зря изнашивается режущий инструмент, во-вторых, это способствует созданию условий для возникновения вибраций — их возникновение провоцируют малые подачи.

Тот кто при возникновении вибраций в панике уменьшает величину подач, допускает большую ошибку. Уменьшение подачи никогда не приведет к положительным результатам — малые подачи способствуют возникновению вибраций.

3. Уменьшайте задний угол режущего инструмента.
Обычно малые подачи применяют с целью получения хорошей шероховатости. При чистовом точении для выбора требуемой подачи следует пользоваться простой зависимостью:

Токари хорошо знают о неприятностях, которые ожидают их. если резец не выверен по высоте центров. Выше центра — начинает затирать, ниже центра — жди вибраций, но не все понимают, что дело лишь в изменении заднего угла при резании. В первом случае в сравнении с исходным фактический задний угол уменьшается, во втором — увеличивается. Оказывается, что увеличенный угол способствует возникновению вибраций — уменьшенный, наоборот, может их погасить.

Известно, что для обработки стали и чугуна оптимальное значение заднего угла α из условий стойкости режущего инструмента составляет 6 градусов, но только не из соображений виброустойчивости. Три градуса — вот что нужно, чтобы повышенное трение задней грани по поверхности заготовки выполнило задачу гашения вибраций.

4. Притупите режущий инструмент.
Всегда ли хорошо работать острыми инструментами? При чистовой обработке это так, а при черновой обработке — не всегда. Острые инструменты провоцируют вибрации. Притупление режущей кромки значительно увеличит глубину безвибрационного точения.

Теория резания знакома с так называемой виброгасящей фаской Рыжкова (рис. 2). когда притупляют переднюю кромку резца, сняв с нее фаску шириной f = 0.1-0.15 мм, которая образует отрицательный задний угол α = -15°. Изготовители многогранных твердосплавных пластин проводят их дробеструйную обработку, которая наряду с другими благоприятными воздействиями округляет режущие кромки.

Рис. 2. Виброгасящая фаска Рыжкова