Наукові конференції України, Інновації молоді в машинобудуванні 2021

Розмір шрифту: 
Вібрації при обробці свердлінням
Я. Є. Ткаченко, Є. С. Пуховський

Остання редакція: 2021-05-12

Анотація


Для процесу свердління характерна замкнута система сил, складні умови подачі МОР у зону різання, мала крутильна жорсткість інструменту. При глибокому свердлінні процес ускладняється втратою стійкості стебла інструменту. Характер коливальних процесів, залежить від форми інструмента, його довжини та форми поперечного перерізу, режимів різання, матеріалу, що оброблюється, виду МОР та інших факторів.
З досліджень відомо, що кут закручування значно впливає на орієнтацію системи та її стійкість. Для додання системі стійкості зазвичай збільшують жорсткість свердла шляхом зміни моменту інерції перерізу за рахунок збільшення розмірів серцевини і спинки свердла. Однак це може призвести до зменшення площі стружкових канавок свердла та пакетуванню в них стружки. Жорсткість свердла значно збільшується при зменшенні його довжини. Однак це скорочує число переточувань інструменту і термін його роботи, а також робить неможливим обробку отворів великої глибини.
Стійкість свердла збільшують шляхом збільшення кута нахилу гвинтової канавки. Наприклад, при збільшенні кута нахилу гвинтової канавки з 20-30° до 38-40° відношення жорсткості зменшується з 1,25-1,15 до 1,06-1,05. При цьому, не змінюючи площу поперечного перерізу, довжини свердла і режимів різання, можна досягти більшу стійкість системи к згинальним коливанням.
Вібростійкість системи можна збільшити використовуючи чотирьохкромкові свердла, які мають чотири напрямні стрічки і серцевини збільшеного діаметру. В порівнянні зі звичайними свердлами вони мають більший момент інерції, що визначає їх більшу жорсткість і менше деформування при свердлінні. Максимальні кути закручування чотрьохкромкових свердл приблизно в 2-2,5 рази менше, ніж в стандартних.
В процесі різання свердло здійснює періодичні коливання, які підкорюються гармонійному закону. Подвійна амлітуда коливань чотирьохкромкових свердл 1,5-2 рази нижча, ніж у стандартних, в зв’язку с чим їх стійкість та показники якості оброблюваних отворів значно вище, ніж у стандартних.
Значний вплив на якість обробки і стійкість процесу різання надають вібрації при глибокому свердлінні. Воно майже завжди супроводжується вібраціями із-зі різкого зниження жорсткості стебла інструменту. У виробничих умовах це завжди виражається у підвищеному уводі свердла, швидкому затупленні ріжучих кромок, частій поломці стебла інструменту.
Швидке свердління глибоких отворів супроводжується вимушеними коливаннями, що виникають з частотою, рівній числу обертів виробу. Виникнення коливань пояснюється різною твердістю окремих ділянок заготовки в даному поперечному перерізі, базуванням інструменту на оброблюваний ним же отвір, яке володіє деякою кривизною, а також похибкою заточування ріжучих кромок інструмента і нерівномірністю їх зносу.
Стебло свердла втрачає свою стійкість при деякому значенні осьової сили. Критичне навантаження стебла свердла залежить від коефіцієнту приведеної довжини і зростає при його збільшенні.
Таким чином, вибір раціональних режимів різання, наприклад швидкості різання, дозволяє уникнути шкідливих вібрацій в системі, які призводять до зниження точності обробки, зокрема до збільшення відведення свердла і розбивці отвору, а також до підвищеного зносу ріжучих крайок твердосплавного свердла.
Досліди показують, що багатолезові обертові інструменти мають характеристики спрямованості коливальних властивостей (жорсткість, власна частота), що зв’язані з особливостями конструкції інструмента. Оптимальна конфігурація, що сприяє запобіганню вібрацій не залежить від умов різання, умов установки ріжучих кромок і коливальних властивостей. Оптимальне розташування ріжучих кромок дозволяє знизити рівень вібрації інструмента, коливальні властивості яких мають певну спрямованість.

Ключові слова


вібрації при свердлінні; жорсткість інструменту; стійкість свердла; вібростійкість системи; раціональні режими різання.

Посилання


1. Пестунов В.М. Повышение устойчивости сверл при глубоком сверлении. – Станки и инструмент, 1976, №10, с. 29-30.
2. Холмогорцев Ю.П. Достаточные условия устойчивости концевых инструментов. – Резание и инструмент, 1977, №17, с. 92-98.
3. Леонтьев Б.В., Леонтьева А.Н. Управление процессом резания с целью устранения вибраций. Д.Ф.У., Владивосток, 2012.
4. Чернышев Е.А. Развитие представлений о вибрациях при резании. Научный вестник ДГМА, 2010, №1.