Содержание к диссертации
Стр,
Введение . 5
1. Состояние вопроса расчета сил резания при фасонном
фрезеровании и анализ гипотез о причинах возникно
вения вибраций в процессе обработки металлов реза
нием в
-
Методики расчета сил резания при фасонном фрезеровании ..- о
-
Причины возникновения вибраций при резании металлов Ш
-
Устойчивость движения технологических
систем станков 2?
1.4. Постановка задач исследования 31
2. Методика проведения исследований 33
-
Методика определения параметров технологической системы станка 33
-
Методика определения силовых зависимостей 43
-
Методика расчета сил резания при фрезеровании У5
-
Влияние вида напряженно-деформированного состояния на характеристику силы .
резания 50
2.2.3. Методика экспериментального определения
силовых зависимостей при свободном
точении 53
2.2.4. Методика определения эмпирических формул
зависимостей составляющих силы резания
при фасонном фрезеровании от технологиче-
Стр.
ских параметров обработки 56
2.2.5. Методика экспериментального определения
сил резания при фрезеровании SO
2.3. Методика исследования устойчивости движения
технологической системы 61
-
Анализ движения системы на фазовой плоскости
-
Определение областей устойчивого движения систем станка с помощью теории бифуркаций... 64
-
Методика экспериментального определения границ области устойчивости 68
3. Определение параметров технологической системы
станка и сил резания при фасонном фрезеровании .71
3.1. Экспериментальное определение параметров
технологической системы станка 7/
-
Собственные частоты и логарифмические декременты //
-
Коэффициенты жесткости 86
-
Приведенные массы, моменты инерции и коэффициенты пропорциональности между
силой сопротивления и скоростью ,98
3.2. Математическое описание периодических возму
щений при фасонном фрезеровании 101
-
Экспериментальное определение силовых зависимостей при свободном точении ......... 101
-
Определение средних за оборот фрезы
сил резания 114
3.2.3. Гармонический анализ периодических
возмущений при фасонном фрезеровании 119
Стр.
3.3. Математическая модель технологической системы
станка при фасонном фрезеровании 128
4. Исследование колебательных движений технологиче
ской системы станка при фасонном фрезеровании .. т
4.1. Анализ движения систем станка на
фазовой плоскости 135
4.2. Определение режимных областей устойчивого
движения системы оправки с фрезой методом
теории бифуркаций Ш8
-
Мягкое возбуждение автоколебаний .., Щ
-
Жесткое возбуждение автоколебаний 1М
-
Экспериментальная проверка границ областей устойчивого движения исследуемых систем 172
-
Исследование вынужденных колебаний
технологической системы станка ///
4.4.1. Расчетные амшштудно- и фазово-частот-
ные характеристики системы в процессе
фрезерования 177
АЛЛ. Экспериментальное определение АЧХ 185
5. Экономическое обоснование предлагаемых методик
для назначения безвибрационных режимов обработки .... 187
Выводы и заключение 1S7
Литература 200
Приложения 211
-5~
Введение к работе
Основными направлениями экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года, принятыми за основу развития народного хозяйства на ХХУІ съезде КПСС, предусматривается: "В станкостроительной и инструментальной промышленности значительно поднять технический уровень и улучшить качество изготовляемой техники и инструмента. Обеспечить повышение производительности металлорежущих станков в 1,3-1,6 раза, увеличение их надежности и долговечности в эксплуатации, а также повышение точности металлорежущих станков не менее чем на 20-30 %п.
Поставленные задачи решаются путем создания новых, более производительных металлорежущих станков, совершенствованием режущего инструмента. Увеличение номенклатуры и сложности обрабатываемых деталей дало толчок расширенному внедрению в производство твердосплавного инструмента, что позволило интенсифицировать процесс металлообработки - увеличить объем стружки, снимаемой с заготовки в единицу времени при значительном увеличении быстроходности станков.
Увеличение скоростей обработки может в ряде случаев повлиять на виброустойчивость станков. При назначении режимов обработки обычно используются ограничения по виброустойчивости, записываемые в виде ограничений глубины резания. Более совершенными являются ограничения, построенные в координатах скорость-подача при различных глубинах резания /40/, Но и эти ограничения являются общими и не учитывают особенности конструкции станков и характеристик процесса резания. Разработка методик определения областей устойчивости, позволяющих обоснованно подходить к назначению безвибрационных режимов обработки, является актуальной задачей, поскольку в случае ее успешного решения появляется возможность, не снижая качества обработки, наиболее рационально загрузить оборудование, продлить срок его эксплуатации, повысить стойкость дорогостоящего твердосплавного инструмента.
Все это в полной мере относится также и к фрезерным станкам, на которых в настоящее время выполняется около 20 % всего объема обработки металлов резанием, причем 65 % с использованием твердосплавного инструмента, в частности, фасонных фрез. Особенность фасонного фрезерования заключается в наличии периодической силы резания, возникающей в процессе обработки многолезвийным вращающимся инструментом. В результате действия этой периодической силы в технологической системе станка имеют место вынужденные колебания. Вынужденные колебания до недавнего времени представляли опасность в основном для станков особо высокой и высокой точности, так как точность обработки на этих станках зависит от интенсивности колебаний. Однако, в связи с ростом скоростей резания и увеличением скоростей подач борьба с вынужденными колебаниями становится актуальной задачей также и для станков повышенной и нормальной точности.
В настоящей работе предлагается методика определения режимных областей устойчивости, позволяющая устанавливать максимально возможные режимы обработки, ограничивающие область устойчивой работы станка. При этом для каждого конкретного станка, обладающего определенными жесткостью, приведенной массой и силой сопротивления, пропорциональной скорости, можно сохранять устойчивость системы, варьируя параметры режима резания при обработке различных материалов. В работе рассмотрены также вынужденные колебания систем станка в процессе фасонного фрезерования.
Теоретическое и экспериментальное исследование устойчивости движения и вынужденных колебаний выполнено на базе расчетных моделей горизонтально-фрезерного станка мод.6Н82. Параметры моде- лей: жесткость, частоты собственных колебаний, приведенные массы и моменты инерции, - определялись экспериментально. Зависимости, представляющие влияние технологических параметров обработки на величину сил резания, находились на основании экспериментальных исследований составляющих сил резания при свободном точении с применением многофакторного интерполяционного планирования. Анализ возможности возбуждения автоколебаний в парциальных системах станка производился на основании решения нелинейных дифференциальных уравнений движения графическим методом.
Анализ вынужденных колебаний технологической системы производился на основе исследования амплитудно- и фазово-частотных характеристик системы стол-салазки-консоль.
Для экспериментальных исследований применялась современная электроизмерительная аппаратура, обладающая необходимой чувствительностью и частотными характеристиками.
Работа выполнена на кафедре "Станкостроение" Ленинградского ордена Ленина политехнического института им.М.И.Калинина и состоит из 5 глав и основных выводов, II таблиц, проиллюстрирована 77 рисунками, список литературы содержит 114 наименований. Характеристики использованной для проведения экспериментов аппаратуры приведены в приложении.
