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

26 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

30643. Мотив дороги и его философское звучание в произведениях отечественной классики 19 века 15.53 KB
  Образ дороги в этом произведении не выходит на первый план.Образ дороги здесь традиционный символ жизненного пути. Тема дороги путешествия главного героя имеет в поэме несколько функций.
30644. Мотивы преступления и возмездия в произведениях отечественной литературы 13.83 KB
  В ней повествуется о том как некий граф Р слишком равнодушно отнёсся к возможной гибели от его пули главного героя Сильвио. Фуражка Сильвио была прострелена на вершок ото лба право своего выстрела он оставил за собой. Граф больше ценит свою жизнь больше боится возмездия Сильвио. Сильвио прекрасно понимает это поэтому приходит в дом к своему сопернику объясняется с ним при его жене.
30645. Стихотворение Маяковского Нате 14.44 KB
  Ранний лирический герой В. Достоевского Преступление и наказание в котором главный герой Родион Раскольников делит людей на тварей дрожащих и право имеющих.В данном случае лирический герой В. В то же время лирический герой легкораним.
30646. Образ маленького человека 13.58 KB
  Медный всадник это одно из первых произведений где автор пытается описать маленького человека . Пушкин очень ярко описал маленького человека этот человек не только имел свое собственное мнение но и попытался доказать его. Такой стиль речи сам по себе делал человека униженным перед всеми остальными даже равными ему по сословному признаку.
30647. Тема предназначения поэта в лирике А.С. Пушкина. Чтение наизусть стихотворения «Проррок» 13.9 KB
  Тема поэта и поэзии была ведущей в творчестве Пушкина на протяжении всей его жизни. Менялись идеалы свободы творчества вдохновения счастья но постоянной оставалась тема поэтического призвания и назначения поэта и поэзии в общественной жизни. Он относился к тем поэтам чьё творчество можно чётко разделить на периоды обусловленные влиянием различных литературных течений его внутренней эволюцией а также обстоятельствами личной жизни.
30648. Образ природной стихии и его роль в раскрытии проблематики произведений отечественной классики XIX века 13.32 KB
  В произведениях писателейклассицистов природа являлась лишь красивым декоративным фоном. Сентименталисты же романтики реалисты вводили в свои произведения пейзажные зарисовки не просто ради декорации: у них природа часто является полноправным действующим лицом входит в систему образов произведения радуется и страдает вместе с его героями а нередко служит олицетворением душевной борьбы настроений персонажей. И в эту минуту падения девушки природа ведет себя так будто и сочувствует Лизе и в то же время осуждает ее.
30649. Образ скучающего героя в произведениях отечественной классики XIX века 14.62 KB
  Еще обиднее когда скучающий герой человек в самом расцвете сил здоровый умный имеющий в жизни все что нужно для счастья и радости и который в силах давать положительные эмоции окружающим. Евгений Онегин главный герой одноименного романа А.Лермонтова Герой нашего времени. Особым видом скуки болен герой Гончарова Обломов.
30650. Особенности трактовки темы любви в рассказе А.И. Куприна «Гранатовый браслет» 14.19 KB
  Куприна было свое уникальное восприятие любви. Но по мнению Куприна без искренней страсти любви жизнь пуста и бесполезна.Образ мелкого чиновника Желткова связан с проблемой жертвенной любви настоящего сильного чувства.
30651. Патриотическая тема в произведениях отечественной литературы 15.07 KB
  Есенина родной край родина это средняя Россия село Константиново Рязанской губернии это Русь деревенская с крестьянским бытом и древними традициями с ее сказками и песнями с диалектными словами передающими своеобразие говора с красочным миром природы. Образ голубой Руси сменяется у него Русью советской. Теме любви к России посвящены такие стихотворения как Гой ты Русь моя родная Край ты мой заброшенный Спит ковыль. Равнина дорогая Русь Русь советская Русь уходящая Письмо к женщине и многие другие.