Наукові конференції України, Інновації молоді в машинобудуванні 2021

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

Остання редакція: 2021-05-12

Анотація


При роботі на фрезерних верстатах можуть виникнути автоколивання, які є домінуючими при фрезеруванні, вимушені коливання, викликані конструктивними елементами верстата, а також коливання, які з’являються внаслідок змінного перетину стружки, неоднакового числа одночасно працюючих зубів фрези, змінного припуску, переривчастого різання, змінних кутів різання і інших факторів. Автоколивання розвиваються внаслідок того, що будь-які випадкові поштовхи, зрізання нерівномірного припуску, виводять з рівноваги пружну систему і призводять к змінам товщини зрізаного шару. В результаті відставання зміни сили різання від зміни товщини зрізу власні затухаючі коливання стають незатухаючими автоколиваннями. Наряду з цим зростають і сили демпфірування, тому через деякий час настає рівновага між енергією збудження, що надходить в систему, і енергією, що розсіюється при коливаннях, встановлюється певний рівень автоколивань. Він не залишається строго постійним, а періодично змінюється внаслідок додаткового припливу енергії і демпфірування в системі.
Для всіх реальних процесів різання багатолезовим інструментом практично не властива робота по чистому матеріалу, а завжди спостерігається робота по сліду, залишеному попереднім лезом на поверхні деталі. При фрезеруванні різних конструкційних матеріалів рівень інтенсивності коливань збільшується протягом перших чотирьох-п'яти оборотів інструменту. За цей час по поверхні різання встигає пройти більше 20 зубів фрези.
Усуненню вібрацій при фрезеруванні в значній мірі сприяє раціональний вибір режимів різання геометричних параметрів інструменту та інших технологічних факторів. Серед всіх параметрів режимів різання найбільш сильний вплив на інтенсивність автоколивань надають глибина і ширина фрезерування. Зі збільшенням глибини різання зростає кут контакту фрези з оброблюваної деталлю і в зв'язку з цим вступає одночасно в роботу більше число зубів, збільшується загальна ширина зрізається шару металу.
При використанні циліндричних фрез зі збільшенням глибини різання амплітуда вібрацій наростає більш інтенсивно. Це пояснюється тим, що жорсткість системи інструменту в цьому випадку нижче, ніж при інших видах фрезерування. Той же характер залежностей спостерігається при торцевому фрезеруванні.
Зі збільшенням ширини фрезерування кінцевою фрезою вібрації наростають не так інтенсивно, як при збільшенні глибини різання. Пояснюється це тим, що зі збільшенням глибини різання довжина зрізаємого шару при прийнятих умовах фрезерування збільшується в 2,5 рази, тоді як зі збільшенням ширини фрезерування вона збільшується лише в 1,2 рази. Аналогічний характер закономірностей зміни інтенсивності вібрацій від ширини фрезерування спостерігається для дискових і прорізних фрез.
З огляду на вплив товщини і ширини зрізаного шару на інтенсивність коливань в процесі фрезерування при створенні вібростійких конструкцій фрез необхідно прагнути до скорочення довжини активної частини ріжучих крайок інструменту.
Швидкість різання в меншій мірі впливає на інтенсивність вібрацій, ніж Параметри зрізу при фрезеруванні. Збільшення швидкості, як правило, призводить до деякого збільшення амплітуд коливань. Для процесу фрезерування зі збільшенням швидкості скорочується час повороту фрези на один зуб, а отже, частіше відбуваються врізання і виходи зубів з контакту з виробом. Визначення впливу подачі при фрезеруванні представляє особливий інтерес, так як при цьому відбувається зрізання шару металу змінної товщини, інструмент працює, знімаючи дуже тонкі стружки, і подача на зуб може бути дорівнює декільком мікрометрів.
Гасіння коливань при багатолезовій обробці сприяє раціональний вибір режимів різання і, особливо, швидкості різання; оптимальна заточка лез інструменту; розташування зубів, при якому досягається стійкість в системі; Облік характеристик спрямованості коливальних властивостей багатолезових інструментів.
Значний ефект спостерігається при використанні технологічних засобів гасіння вібрацій, зокрема при роботі в області стійкості і підвищення демпфірування в системі з використанням віброгасильних пристроїв. Такі пристрої широко застосовуються для виконання операцій фрезерування, свердління, зенкерування і розгортання.

Ключові слова


вібрації при фрезеруванні; автоколивання системи; раціональні режими різання; віброгасильні пристрої.

Посилання


1. Жарков И.Г., Попов И.Г. Влияние автоколебаний на сткойкость инструмента. – Станки и инструмент, 1971, №5, с. 7-8.
2. Попов И.Г., Жарков Г.И. – К вопросу о равномерном фрезеровании. – Резание и инструмент, 1972, №5, с. 91-97.
3. Леонтьев Б.В., Леонтьева А.Н. Управление процессом резания с целью устранения вибраций. Д.Ф.У., Владивосток, 2012.
4. Пашинин А.В., Чернышев Е.А. Анализ причин появления вибрации при фрезеровании фланцев корпусов. Научный вестник ДГМА, 2012, №2.