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

27 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

2944. Введение в управление предприятием и содержание дисциплины «Менеджмент предприятия» 100.5 KB
  Введение в управление предприятием и содержание дисциплины Менеджмент предприятия  Вопросы для изучения: Краткая историческая справка и отличительные особенности развития управленческой мысли в нашей стране. Основные проблемы пере...
2945. Сущность эффективного управления предприятием 113 KB
  Сущность эффективного управления предприятием Вопросы: Сущность и характерные черты менеджмента. Содержание менеджмента. Современные подходы и концепции менеджмента. Виды и уровни менеджмента предприятия. Успешное (эффективное) у...
2946. Организация управления промышленной фирмой 89 KB
  Организация управления промышленной фирмой Тема включает три раздела: Основные принципы внутрифирменного управления. Организация управления международной деятельностью фирмы. Опыт (тенденции) управления промышленными фирмами в разв...
2947. Организация управления международной деятельностью фирмы 67.5 KB
  Организация управления международной деятельностью фирмы  Международная среда и международный бизнес фирмы. Содержание и формы (методы) международной деятельности фирмы. Организация зарубежной производственной деятельности фирм...
2948. Опыт управления ведущих фирм США, Японии и Западной Европы 103 KB
  Опыт управления ведущих фирм США, Японии и Западной Европы Вопросы: Основные этапы развития организационных структур промышленных фирм  Ключевые элементы управления предприятием (корпорацией) Особенности внутрифирменного планировани...
2949. Маркетинг как специфическая функция управления предприятием 105.5 KB
  Маркетинг как специфическая функция управления предприятием Тема включает 2 части Маркетинговая деятельность на промышленном предприятии Использование маркетинговых программ для оптимизации структуры и программы производства Маркет...
2950. Разработка маркетинговых программ и сбытовой политики предприятия 107 KB
  Разработка маркетинговых программ и сбытовой политики предприятия Вопросы: Разработка программы маркетинга по продукту. Разработка программы маркетинга по производству. Организация и стимулирование сбыта. Разработка программы марке...
2951. Внутрифирменное планирование 70 KB
  Внутрифирменное планирование Тема включает два раздела: Базовые аспекты внутрифирменного планирования. Перспективное планирование и разработка бюджета предприятия. Базовые аспекты внутрифирменного планирования Вопросы: Цели ...
2952. Перспективное планирование и разработка бюджета фирмы 60.5 KB
  Перспективное планирование и разработка бюджета фирмы Вопросы: Цели и содержание перспективного планирования Долгосрочное и среднесрочное стратегическое планирование. Оперативное (текущее) планирование и разработка бюджета. Цели и содержани...