39692

Вибрации при механической обработке

Лекция

Производство и промышленные технологии

Наибольшее влияние на процессы резания оказывают вынужденные колебания и автоколебания. В отличие от вынужденных колебаний автоколебания начинаются одновременно с началом процесса резания и прекращаются с его окончанием. Причиной возникновения автоколебаний является сам процесс резания Переменная сила поддерживающая колебания создается и управляется процессом резания и при его прекращении исчезает. Автоколебания возникают в связи с непостоянством сил резания вследствие изменения сил трения стружки по передней поверхности режущего...

Русский

2013-10-08

55 KB

24 чел.

Вибрации при механической обработке

Технологическая система образует замкнутую динамическую систему. Замкнутость динамической системы обуславливается взаимодействием технологической системы с протекающими при обработке процессами. Эти процессы могут быть причиной, вызывающей появление колебаний элементов динамической системы, т.е. вибраций. Вибрации сопровождаются возникновением относительных перемещений режущего инструмента по отношению к обрабатываемой поверхности.

Вибрации при механической обработке вызывают:

• увеличение шероховатости;

• образование волнистости поверхности;

• образование погрешности формы поперечного сечения (например, огранка при точении);

• неравномерный наклеп поверхностного слоя;

• уменьшение стойкости режущего инструмента;

• в некоторых случаях разрушение инструмента и обрабатываемой заготовки;

• ускорение утомляемости рабочего;

• снижение производительности. Различают три вида колебаний:

• собственные (или свободные);

• вынужденные;

• автоколебания.

Собственные колебания вызываются внешними причинами (резкое изменение нагрузки, толчки, удары и т.п.) и являются затухающими гармоническими. Характеризуются частотой, периодом колебаний и амплитудой колебаний.

Наибольшее влияние на процессы резания оказывают вынужденные колебания и автоколебания.

Вынужденное колебания имеют место при действии на систему внешней периодической возбуждающей силы. Источниками внешней силы могут быть:

• прерывистое резание (например, фрезерование);

• дисбаланс вращающихся частей (заготовки, режущего инструмента);

• неравномерность снимаемого припуска;

• колебания, передаваемые извне, например, от расположенных поблизости вибрирующих машин (пресс, молот) через фундаменты и перекрытия,

• дефекты передач и привода станка (например, сшивка ремней, погрешности зубчатой передачи и т.п.).

Интенсивность вынужденных колебаний (амплитуда) зависит от соотношения частот собственных и вынужденных колебаний. При их равенстве наступает резонанс, при котором резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний

 

Автоколебания не связаны с воздействием внешних периодических сил. Они являются незатухающими, их амплитуда и частота определяется свойствами самой технологической системы. В отличие от вынужденных колебаний автоколебания начинаются одновременно с началом процесса резания и прекращаются с его окончанием.

Причиной возникновения автоколебаний является сам процесс резания Переменная сила, поддерживающая колебания, создается и управляется процессом резания и при его прекращении - исчезает.

Существует несколько гипотез причин автоколебаний.

1. Автоколебания возникают в связи с непостоянством сил резания вследствие изменения сил трения стружки по передней поверхности режущего инструмента и трения заготовки по задней поверхности инструмента. Данная гипотеза может быть подтверждена моделированием (рис. 6 1) в котором подпружиненный грузик находится на движущейся в одном направлении ленте и совершает при этом колебания.

2. Согласно работам А.П. Соколовского и И.С. Амосова автоколебания поддерживаются за счет разности работы резания, совершаемой резцом при его врезании и отталкивании. Из экспериментальных исследований установлено, что в условиях колебательного процесса при снятии одинаковой толщины среза силы резания при врезании резца меньше, чем при его отталкивании. Это объясняется тем, что при врезании резец в процессе углубления в металл встречает «свежие», недеформированные и ненаклепанные слои, при движении отталкивания резец снимает слои повышенной твердости, что ведет к повышению усилия резания.

3. Автоколебания могут поддерживаться внешней возбуждающей силой при обработке поверхностей, имеющих волны, возникшие при предшествующей обработке с вибрациями. Поскольку при этом толщина срезаемого слоя непрерывно изменяется, то в свою очередь соответственно изменяется усилие резания, что поддерживает вибрации.

Пути уменьшения вибрации следующие:

1. Увеличивать жесткость технологической системы (применять люнеты, уменьшать вылет инструмента и т.п.);

2. Избегать прерывистого резания. Применять косозубые фрезы, уменьшать шаг зубьев фрез;

3. Балансировать быстро вращающиеся части технологической системы (шлифовальные круги, шпиндели и др.). При точении несимметричных заготовок устанавливать противовесы;

4. Устранять дефекты в передачах и кинематических цепях станка;

5. Изолировать технологическую систему от внешних источников вибрации (виброопоры, изолированные фундаменты и т.п.);

6. Выбирать режимы резания, не вызывающие вибраций;

7. Применять оптимальные СОЖ (уменьшается трение в зоне резания, трение стружки и уменьшается сила резания);

8. Устранять зазоры в подвижных соединениях и обеспечивать плотность стыков в неподвижных соединениях;

9. Использовать рациональную геометрию режущего инструмента: увеличивать углы в плане, применять виброгасящие фаски и лунки, в некоторых случаях работать перевернутым резцом и т.д.

10. Применять виброгасители. Виброгасители воздействуют не на источник колебаний, а только уменьшают возникшие колебания. Различают две группы виброгасителей:

• фрикционные,

• динамические.

Фрикционные виброгасители поглощают энергию колебаний механическим или гидравлическим трением. Фрикционные виброгасители выполняются в виде люнета и имеют кулачки, поджатые к валу пружинами (механическое трение) или рабочей жидкостью - маслом или гидропластом (жидкостное трение)

Примером использования гидравлического виброгасителя является гидроамортизатор. Схема работы механического виброгасителя при точении приведена на рис. 6.2, а.

Динамические виброгасители одно- и многомассовые используют для поглощения энергии колебаний инерционные силы (рис. 6.2, в). Для этого к колеблющейся части механизма прикрепляется пустотелый корпус, внутри которого помещен незакрепленный грузик. При направлении движения колебания в одну сторону корпус вместе с грузиком также движется в ту же сторону. При обратном движении незакрепленный грузик продолжает по инерции движение в первоначальном направлении, частично поглощая энергию колебания за счет удара.

На рис. 6.2, б приведена схема регулируемого динамического виброгасителя конструкции токаря Рыжкова, применяемого при точении. Виброгаситель состоит из втулки, крепящейся к резцу винтом через пружинку. Регулируя усилие сжатия пружины винтом, добиваются уменьшения вибраций при различных условиях резания.

 

Рис. 6.1. Модель возникновения автоколебаний из-за непостоянства сил трения

Рис. 6.2. Виброгасители: а - механический; б - динамический;

в - схема работы динамического виброгасителя, 1 - корпус, 2 – груз


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12723. Циклы в VB .NET 12.43 KB
  Циклы 1.В VB .NET как практически во всех языках программирования существуют циклы конструкции позволяющие выполнять операции заданное количество раз или продолжать пока выполняется или наоборот не выполняется некоторое логическое условие. По сравнению с прежними
12724. Циклы с заданным числом повторений 54.5 KB
  Лабораторная работа № 16 Тема: Циклы с заданным числом повторений Общие сведения Циклом с заданным числом повторений называется процедура в которой вычислительные операции выполняются многократно заданное число раз. Циклы этого типа называются циклами типа €œДО€...
12725. Создание простой формы 900 KB
  Отчет Лабораторная работа №1 1 чаcть Тема: Создание простой формы Цель занятия: приобрести первоначальные навыки работы с формами. Рис.1.1 Текст программы Private Sub...
12726. Создание простой формы в VB .NET 664 KB
  Лабораторная работа № 1 Тема: Создание простой формы Цель занятия: приобрести первоначальные навыки работы с формами. Задание: Часть I: Создать форму для вычисления среднего балла успеваемости студента. Число предметов обучения четыре. На форме разместить пять...
12727. Знакомство с Visual Basic. Среда разработки проекта 123 KB
  Знакомство с Visual Basic. Среда разработки проекта. Общие сведения Рабочее окно рис. 1 представляет собой интегрированную среду разработки – интерфейс языка программирования Visual Basic. Эта среда может настраиваться с помощью диалогового окна вызываемого командой Tools Op...
12728. Разработка меню пользователя в Visual Basic 64 KB
  Лабораторная работа № 2 Тема: Разработка меню пользователя Цель занятия: Приобрести навыки в разработке меню пользователя создании родительских MDIформ и дочерних форм. Задание: Создать форму для вычисления площади плоской фигуры по варианту. Входны...
12729. Создание массивов элементов управления в Visual Basic 60.5 KB
  Лабораторная работа № 3_1 Тема: Создание массивов элементов управления. Цель занятия: Изучить способы создания массивов элементов управления и их использования для вывода информации. Задание: Найти значения функции на заданном отрезке согласно варианту...
12730. Работа с массивами элементов управления в Visual Basic 32.5 KB
  Лабораторная работа № 3_2 Тема: Работа с массивами элементов управления. Цель занятия: Продолжить изучение работы с массивами элементов управления. Задание: На созданной форме из Лабораторной работы №3 1 создать командную кнопку CommandButton. Свойству Caption эт
12731. Что такое HTML 2.61 MB
  Что такое HTML Всемирная паутина World Wide Web WWW соткана из Webстраниц которые создаются с помощью так называемого языка разметки гипертекста HTML Hyper Text Markup Langage. HTML не является языком программирования это язык разметки документа. Разметка служит для указания формы предста