Повышение эффективности торцового фрезерования направленным воздействием на механизм регенеративного возбуждения колебаний

• Автор: Савоськина, Светлана Владимировна
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 230 с.

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОРЦОВОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ И ВОПРОСОВ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В СТАНКАХ

1.1 .Проблема повышения эффективности операции торцового

фрезерования.

1.2.Вибрации во фрезерных стайках.

1.3.Методы воздействия на механизм возбуждения

регенеративных колебаний

1.4. Выводы по главе

1.5.Цель и задачи исследования

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методика экспериментальных исследований.

2.1.1. Используемое технологическое оборудование, инструмент
и материалы
2.1.2. Определение частоты собственных колебаний элементов технологической системы и логарифмического декремента
2.1.3. Определение жесткости элементов системы
2.1.4. Определение приведенной массы, момента инерции, коэффициентов силы и момента сопротивления, пропорциональных скорости
2.1.5.Определение силовых зависимостей
2.1.6.Экспериментальные исследования колебаний элементов
технологической системы
2.1.7. Определение шероховатости обработанной поверхности
2.2. Методика сравнительных исследований.
2.2.1. Оценка уровня колебаний технологической системы
2.2.2. Методика расчета геометрических параметров качества обработанной поверхности.
2.2.3. Определение показателей производительности.
3 .М АТЕМ АТИЧЕС КАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ТОРЦОВОГО
ФРЕЗЕРОВАНИЯ
3.1. Структурная схема динамической системы станка
3.2.Взаимодействие отдельных подсистем и принцип построения программы имитационного моделирования.
3.3.Экспериментальное подтверждение математической модели технологической системы.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
В ПРОЦЕССЕ ТОРЦОВОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ
4.1 .Исследование механизма возбуждения регенеративных колебаний при постоянной скорости резания
4.2. Исследование механизма возбуждения регенеративных колебаний при переменной скорости резания.
4.3. Исследование закономерностей возбуждения колебаний в процессе торцового фрезерования и их влияния на технологические гюказатели
Выводы.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МЕХАНИЗМ
РЕГЕНЕРАТИВНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ПРИ ВВЕДЕНИИ В
ИНСТРУМЕНТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КАСАТЕЛЬНОГО КОНТУРА
5.1. Исследование зависимости интенсивности колебаний при прерывистой обработке от колебательных свойств касательного контура динамической системы металлорежущего станка
5.2. Исследование возможностей повышения динамических и технологических показателей торцового фрезерования при использовании инструмента с дополнительным касательным контуром
Выводы.
6. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
6.1. Методика оптимизации конструктивногеометрических параметров режущего инструмента для процесса торцового фрезерования по его
виброустойчивости.
6.2. Методика назначения оптимальных по производительности режимов резания для операции торцового фрезерования,
6.3. Практическая реализация технологической операции торцового фрезерования с использованием разработанного инструмента
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
ЛИТЕРАТУРА


В работе этими же авторами установлено, что наложение на деталь низкочастотных вынужденных колебаний по направлению подачи частотой от до Гц и увеличение их амплитуды 2А от 0 до мкм дает увеличение стойкости быстрорежущих концевых фрез в 1,7 раза. В работе также отмечается, что колебания по подаче оказывают превалирующее действие на затупление быстрорежущих фрез. В работе установлено, что при попутном фрезеровании однозубой торцовой фрезой, оснащенной твердым сплавом ВК8, стойкость резко снижается при размахе колебаний заготовки, превышающих критическую величину 0,0,1 мм рис. Более того, при попутном фрезеровании на стойкость твердосплавных фрез влияет направление низкой жесткости подсистемы заготовки. Наибольшее снижение стойкости наблюдается при низкой жесткости в направлении ширины фрезерования. Также показано, что ширина резания также влияет на стойкость режущих кромок, но не непосредственно, а через вибрации. Таким образом, уменьшение уровня колебаний позволит повысить производительность и качество обработки. Для разработки эффективных методов воздействия на уровень вибраций необходимо знать их природу и закономерности возбуждения в зависимости от условий резания. Изучению вибраций во фрезерных станках посвящено множество работ российских и зарубежных исследователей , , , , , , . Анализ этих работ показывает, что при торцовом фрезеровании в зависимости от конфигурации фрезерного станка и используемых режимов резания, основная доля относительных колебаний инструмента и заготовки может приходиться на различные узлы станка. Так, в работе проведенные исследования фрезернорасточного станка мод. М0Ф показали, что в его технологической системе основная доля упругих перемещений до приходится на привод стола и фрезерную каретку в направлении подачи стола. При этом наибольшая амплитуда колебаний наблюдается у стола и в зависимости от режимов резания у ползуна или каретки. В работах , 2 также указывается, что основную долю относительных колебаний инструмента и заготовки составляют продольные колебания стола и ползуна. А в работе установлено, что при фрезеровании наиболее слабым звеном системы с точки зрения динамической жесткости является шпиндель с оправкой и инструментом. В работе указывается, что в горизонтальной плоскости наиболее интенсивные колебания совершает шпиндельная бабка, а в вертикальной свисающие концы стола, салазок и консоли. Согласно приведенных в работе данных амплитуда крутильных колебаний шпинделя станка модели 6Н при обработке заготовки из стали шириной В мм с применением торцовой фрезы 0 мм, 2А на различных режимах резания может составлять от x3 до х 3 рад радсек, 0,7Ю, 5 ммзуб. В работе 2 указывается, что несущая система вертикальнофрезерных станков обладает большей виброустойчивостью, чем главный привод, поэтому необходимо повысить его жесткость и снизить крутильные колебания. Среди всех параметров режимов резания наиболее сильное влияние на интенсивность колебаний оказывают глубина и ширина фрезерования , , , , , 1. С увеличением ширины растет угол контакта фрезы с обрабатываемой деталью, и в связи с этим вступает одновременно в работу большее число зубьев, увеличивается общая ширина срезаемого слоя металла. С увеличением глубины резания почти прямо пропорционально увеличивается интенсивность вибраций. С увеличением ширины фрезерования вибрации нарастают менее интенсивно . Увеличение ширины заготовки при симметричном фрезеровании приводит к снижению величины ударных нагрузок при входе и выходе зуба фрезы из заготовки . При этом при попутном фрезеровании границы устойчивости станка выше . Влияние подачи и скорости резания на уровень вибраций при фрезеровании неоднозначно. Так, в работах , отмечается, что увеличение подачи приводит к снижению интенсивности вибраций, а в работах , , , к их увеличению в работах , указывается на то, что при увеличении подачи до некоторого значения амплитуда вибраций возрастает, а затем уменьшается. Увеличение скорости резания может также приводить как к увеличению , , так и уменьшению уровня вибраций элементов технологической системы. Эта зависимость может носить немонотонный характер то возрастая, то уменьшаясь .