Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 8
1.1. Переменные силы резания при колебаниях 8
1.2. Причины возникновения вибрации и критерий устойчивости при резании металлов 14
1.3. Формулировка задач исследования
2.1. Способ определения и основные свойства кривых деформационного упрочнения при сжатии и растяжении 28
2.2. Экспериментальное определение кривых деформационного упрочнения при сжатии и растяжении 33
2.3. Характер зависимости между напряжениями и деформациями в процессе резания 41
Ш. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ (ТОЧЕНИИ) 56
3.1. Экспериментальное определение зависимости силы резания от скорости резания и переднего и заднего угла инструмента 56
3.2. Определение величины изменения силы резания при изменении параметров режима резания и режущего инструмента
3.2.1. Определение величины изменения силы резания при изменении скорости резания 67
3.2.2. Определение величины изменения силы резания при изменении переднего и заднего угла инструмента 84
3.3. Учет характера силы сопротивления при исследовании динамики процесса резания .- 85
3.3.1. Экспериментальное определение силы сопротивления при относительном колебательном движении резца и заготовки 85
3.3.2. Определение зависимости силы сопротивления от параметров режима резания при радиальном движении резца 92
3.3.3. Учет характера силы сопротивления при исследовании автоколебаний в процессе резания 94
4.1. Нелинейное уравнение колебаний в системе с одной степенью свободы 99
4.2. Анализ устойчивости автономной системы при наличии нелинейного демпфирования 104
4.3. Анализ системы с одной степенью свободы ориентированной по направлению в линейном приближении ИЗ
4.4. Исследование устойчивости системы с двумя степенями свободы 115
У. КРИТЕРИИ УСТОЙЧИВОСТИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИИ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ 125
5.1. Экспериментальное определение параметров технологической системы токарного станка IK62 125
5.1.1. Определение жесткости узлов станка 126
а) Определение жесткости суппорта 128
б) Определение жесткости суппорта с установленным динамометром УДМ-І200 131
в) Определение жесткости заготовки 132
5.2. Определение собственной частоты логарифмического декремента, приведенных масс и коэффициентов сил сопротивления, пропорциональных скорости элементов колебательной системы 132
5.2.1. Определение собственной частоты колебаний и логарифмического декремента элементов колебательной системы 132
5.2.2. Определение величин приведенных масс и коэффициентов сил сопротивления 143
5.3. Расчет критериев устойчивости в направлении системы суппорта 147
5.4. Экспериментальное исследование вибрации при токарной обработке 152
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 156
ЛИТЕРАТУРА 159
ПРИЛОЖЕНИЕ I 165
ПРИЛОЖЕНИЕ П 178
ПРИЛОЖЕНИЕ Ш
Введение к работе
Оптимальная эксплуатация существующих и модернизируемых и совершенствование внедрения новых конструкций металлорежущих станков и инструментов невозможны без проведения больших комплексных исследований в области динамики процесса резания. Одним из главных критериев обеспечения высокой точности и качества обработанной поверхности и повышения стойкости инструмента является устойчивость движения станков, определяющая условия и границы возникновения, а также интенсивность колебаний технологической системы. В связи с этим изучение устойчивости движения металлорежущих станков занимает центральное место в общем объеме НИР во всех крупнейших конструкторских и производственных организациях станкостроения как в Тунисе, так и за рубежом.
Значимость и актуальность этой проблемы обуславливаются также непрерывной интенсификацией процесса резания вследствие все более широкого применения в различных отраслях народного хозяйства новых конструкционных материалов с повышенными механическими характеристиками и особыми свойствами (жаропрочные, нержавеющие, высокопрочные и др.), обработка резанием которых затруднена, и одновременным внедрением новых металлорежущих станков и инструментов, позволяющих проводить обработку при весьма напряженных режимах резания. Обеспечение стабильной безвибрационной работы станков путем рационального выбора параметров режима резания и режущего инструмента, динамических характеристик технологической системы станков и средств автоматизации является также необходимым этапом при создании гибких автоматизированных производственных систем и робототехнических комплексов. Проведенные до сих пор исследования по проблемам динамики процесса резания и устойчивости систем станков, как правило, учитывают влияние отдельных технологических параметров процесса резания, конструктивных особенностей технологической системы станков, способы обработки и т.д., и поэтому носят частный характер, что затрудняет распространение полученных результатов на другие виды обработки, режимы резания, обрабатываемые материалы. Интенсивность напряженно-деформированного состояния материала в срезаемом слое является комплексным показателем, который учитывает: влияние всей совокупности параметров режима резания и режущего инструмента; физико-механические свойства обрабатываемого материала; виды обработки и условия резания. Поэтому цель работы; исследование влияния параметров режима резания и режущего инструмента с учетом интенсивности напряженно-деформированного состояния в зоне на устойчивость процесса резания, разработка на этой основе рекомендаций по интенсификации режимов повышения точности и качества обработки.
Основные научные результаты диссертации заключаются в следующем:
I) Получены аналитические выражения для определения величин приращения составляющих силы резания Рг ж Ру при изменениях скорости резания с учетом характера зависимости между напряжениями и деформациями;
Z) Получены формулы -для определения величин крутизны характеристики силы резания;
3) Установлен характер зависимости силы сопротивления от параметров режима резания и режущего инструмента при вибрации;
4) Разработана более точная математическая модель переменных сил резания при колебаниях с полным учетом кинематических приращений глубины резания At , подачи LS , скорости резания дУ, переднего AJf и заднего Лоб/ угла инструмента;
5) Впервые получены условия устойчивости для системы с одной и двумя степенями свободы в зависимости от кинематических приращений йЬ , &S , дУ , дjf , Д&6/ при колебаниях с учетом напряженно-деформированного состояния.
В работе использовались экспериментальные и теоретические методы исследования, базирующиеся на основных положениях теории пластичности обработки резанием и теории нелинейных колебаний упругих систем.
Экспериментальные исследования выполнялись на токарно-вин-торезном станке модели IK62 с использованием современной измерительной аппаратуры.
Результаты экспериментов обрабатывались аналитическими и графическими методами.
По результатам работы даны рекомендации по рациональному выбору параметров режима резания и режущего инструмента с целью повышения устойчивости технологической системы металлорежущих станков, а также по усовершенствованию их конструкции и повышению их динамического качества.
