Форма обратной связи

В процессе резания при определенных условиях возникает колебание (вибрация) системы СПИД. Вибрации не дают возможности получить высокую точность и соответствующую шероховатость обработанной поверхности, снижают стойкость инструмента и повышают интенсивность износа металлорежущих станков. Поэтому изучение природы и условий возникновения вибрации системы СПИД, а также способов ее устранения имеет большое значение.

При резании металлов могут быть два вида колебаний: вынужденные и автоколебания.

Вынужденные колебания при резании возникают из-за периодически действующей во время работы возмущающей силы, источниками которой являются:

• прерывистое резание, изменяющее значение силы резания (например, прерывистая обрабатываемая поверхность);
• дисбаланс вращающихся частей системы СПИД, то есть изменение направления действия центробежной силы;
• дефекты изготовления и монтажа деталей в передачах станка, пульсация рабочей жидкости в гидросистеме и т. п.;
• колебания других станков, работающих поблизости и передающих эти колебания данному станку.

В основном на станках возникают негармонические колебания, частота которых обусловлена амплитудой, что объясняется нелинейной зависимостью деформации стыков от нагрузки. Такие колебания в системах СПИД не являются опасными, поскольку при увеличении амплитуды изменяется частота колебаний и система СПИД выходит из области резонанса.

Чтобы не было вынужденных колебаний, необходимо устранить их источник, то есть периодическую возмущающую силу, а это предполагает доведение станка до необходимых норм точности и жесткости, выравнивание неравномерности припуска, уменьшение неравномерности процесса резания и т.д. Все эти методы хорошо известны и их реализация не связана с трудностями.

Автоколебания при резании — это вибрации, у которых поддерживающая их переменная сила создается и управляется непосредственно самими колебаниями. Автоколебания возникают даже в случае отсутствия внешней периодической силы. Их возбудителем является неоднозначная сила резания при врезании и отходе режущей кромки. Частота колебаний зависит в основном от жесткости и масс элементов системы СПИД.

Условие виброустойчивости автоколебаний распространяется на процесс обработки в целом и определяется наличием или отсутствием самовозбуждения. Поэтому случайно возникающее малое колебание будет либо возрастать, либо затухать.

Изучением автоколебательного процесса занимались и занимаются многие советские ученые, такие, как Н. А. Дроздов, А. И. Каширин, А. П. Соколовский, И. С. Амосов, И. С. Штейнберг, В. А. Кудинов, М. Е. Эльясберг и др. Они достигли серьезных успехов в изучении этого процесса. Однако еще нельзя утверждать, что физическая природа возбуждения и поддержания автоколебаний полностью объяснена.

Большое влияние на автоколебания оказывает жесткость системы СПИД. Чем она выше, тем меньше возможность возникновения автоколебаний.

В некоторых случаях можно уменьшить или погасить вибрации благодаря изменению режимов резания и геометрии инструмента.

Наибольшее влияние на вибрацию оказывает скорость резания. Вибрации обычно не возникают при малых и больших скоростях резания. Но иногда вибрации возникают также и на больших скоростях резания. Причиной этого, очевидно, являются переменные силы трения на инструменте.

Вибрации можно уменьшить специальной заточкой резца, например, применяя виброгасящую фаску конструкции новатора Д. И. Рыжкова, имеющую отрицательный передний угол. Между глубиной резания и интенсивностью автоколебаний существует прямо пропорциональная зависимость. Подача же, наоборот, увеличиваясь, уменьшает вибрации.

С увеличением главного и вспомогательного углов в плане вибрации снижаются.

В тех случаях, когда невозможно погасить вибрации за счет изменения элементов режима резания или геометрии инструмента, прибегают к специальным средствам борьбы с вибрациями. Таким средством являются, в частности, специальные приспособления, называемые виброгасителями. Виброгасители, создающие искусственное сопротивление, вводят в систему СПИД, и они поглощают энергию колебательного движения.

Уменьшению вибраций способствуют также используемые при резании смазывающе-охлаждающие жидкости.