Жорсткість та вібрації при токарній обробці - основні відомості
Обробка металу на токарних верстатах за певних умов може супроводжуватися вібраціями, що виникають. При цьому падає якість виготовлення, непридатний ріжучий інструмент, вузли верстата піддаються інтенсивному зносу.
Особливо актуальна ця проблема для сучасного обладнання, що працює з великою продуктивністю та на високих швидкостях різання.
Основні відомості
Під час навантаження відбувається відхилення всіх елементів системи від центральної осі обертання ненавантаженого верстата. Чим вище жорсткість вузлів верстата і оброблюваної деталі, тим менше величина їх відхилень і краще якість обробки: форма деталі і шорсткість максимально наближені до заданих значень. Жорсткість системи також обмежує максимальну масу заготівлі
При недостатній жорсткості виникають вібрації, верстат починає «дробити», що призводить до зниження якості обробки. При цьому не завжди справедливо, що чим більше зусилля різання, тим вище похибка обробки. Вібрація може з'являтися і через сильне заниження рекомендованих технологією режимів різання, коли кромка інструменту виходить за розрахункові режими і різання металу не відбувається
На жорсткість усієї системи впливають тимчасові фактори. У процесі обробки зменшується переріз оброблюваної деталі, що призводить до зниження її характеристик міцності. Заготівля піддається більшому відхиленнювід осі обертання, у своїй вібрації посилюються.
Причини виникнення вібрацій
- Коливання, викликані роботою сусіднього оборудования. Ці небажані обурення передаються через грунт, стінні та стельові перекриття. Усунення таких явищ полягає у посиленні фундаментів, відриву фундаменту верстата від загального фундаменту цеху за допомогою антивібраційних матеріалів (наприклад, піску), встановлення амортизаційних прокладок.
- Дисбаланс різних частин токарного верстата. Усувається балансуванням або заміною зношених обертових частин верстата. Збалансованість заготівлі досягається встановленням додаткових вантажів.
- Технологічні відхилення при виготовленні зубчастих передач обладнання. При цьому виникають механічні сили, що обурюють систему, що передаються на силові елементи верстата. У ременних передачах виникненню вібрацій сприяють неякісні зшивки.
- Переривистий характер різання. Часте чергування режимів обробки призводить до поштовхів і вібрацій. Якщо така робота верстата обумовлюється технологічним режимом, то усунення небажаних явищ необхідно навмисне збільшення міцності деталі.
- Власні коливання при обробці. Цілком збалансована обробна система може без видимих причин викликати сильні вібрації. Це з явищем резонансу. Власна частота коливань працюючого верстата збігається з частотою коливань навколишнього обладнання, самої будівлі. Для усунення такого явища потрібно змінити режим різання та можливо технологію.
Вібрація, що вимірюється частотою коливань за секунду, характеризується жорсткістю системи. При збільшенні цього параметра частота коливань збільшується, а амплітуда зменшується.Вібрація стає менш помітною.
Чинники, що впливають на інтенсивність вібрацій
- При збільшенні швидкості різання інтенсивність вібрацій спочатку зростає (приблизний графік - малюнку справа). Після досягнення швидкості різання 80-150 м/хв вібрація починає затихати. Конкретне значення швидкості різання, коли він вібрація зменшує свої значення, залежить від сукупності параметрів ріжучої системи.
- Збільшення ширини зрізу посилює амплітуду коливань (вібрацій).
- Збільшення подачі інструменту чи товщини зрізу викликає деяке зменшення вібрацій.
- Застосування різців з невеликими кутами, що дозволяють робити великі подачі на високих швидкостях, призводить до збільшення амплітуди небажаних коливань.
- Зменшуючи кут різання, можна досягти зниження інтенсивності коливань.
Методи зменшення вібрацій
При зменшенні вібрацій відбувається підвищення точності виготовлення деталей. Аналіз технологічного процесу дозволяє визначити похибки обробки. На основі цих даних визначаються методи усунення небажаних процесів у обробній системі:
- Заходи щодо підвищення жорсткості:
- Зменшення величини виходу пінолі задньої бабки.
- Зменшення вильоту різця.
- Затягування клинів супорта та затискач каретки.
- Завантаження поперечного супорта.
- Збільшення подачі, швидкість різання.
- Вибір найбільш відповідного різця та його правильного заточування.
- Обробка металу різцями з противібраційною фаскою. Принцип дії заснований на терті фаски поверхню деталі, що призводить до зменшення коливань. Цей спосіб можливий за певних поєднань розмірів деталі (довжинита діаметра), форми різця, технологічних режимів обробки.
- Балансування додаткових пристроїв із встановленою деталлю.
- Балансування трикулачкових патронів із планшайбою.
- Установка противаг при точенні несиметричних деталей.
Може виникнути ситуація, коли жодна з описаних вище заходів не призводить до зменшення вібрацій. В цьому випадку встановлюються віброгасники. У фрикційних віброгасниках вібрацію гасять підібгані пружинами кулачки. У гідравлічних віброгасниках усі небажані коливання поглинаються робочою рідиною.
Для зниження вібрацій для обробки довгомірних деталей застосовуються простіші способи. При обточуванні тонкостінної труби її заповнюють піском або тирсою. На довгий вал, затиснутий у центрах, навішують вантаж, який приймає він усі коливання.
Велика роль підвищення якості випуску продукції відводиться токарю. Він має правильно вибрати режим роботи виходячи з властивостей заготівлі (її жорсткості), характеристик верстата (потужність електроприводу), параметрів заточування робочого інструменту.
Умови придбання та замовлення
Також Ви можете підібрати та придбати різальний інструмент та оснащення до верстата, виробництва Тайваню, Ізраїлю.