Вынужденные колебания в системе с резанием

ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ В СИСТЕМЕ С РЕЗАНИЕМ [c.105]

Рассмотрим вынужденные колебания в устойчивой системе с одной степенью свободы, на которую действует сила резания. В линейной системе амплитуда вынужденных резонансных ко-р [c.106]

Амплитуда колебаний перемещающегося под действием шагового привода суппорта (или стола) при резонансе пропорциональна жесткости механической части цепи подач и амплитуде кинематического возмущения от привода и обратно пропорциональна частоте колебаний и сумме демпфирования в направляющих и демпфирования процесса резания. Стационарная динамическая ошибка, являясь результатом действия вынужденных колебаний, зависит от режимов резания. В устойчивой системе увеличение глубины резания может уменьшать стационарную динамическую ошибку. Например, в работе [13] исследовались колебания станка с ЧПУ и силовым электрическим шаговым приводом в направлении подачи. Силовой шаговый привод является источником вибраций, которые особенно усиливаются при частотах импульсов, соответствующих собственным частотам станка. Чем ниже жесткость и демпфирование привода подач, [c.169]

Вынужденные колебания происходят при наличии внешней периодической силы, вызывающей колебательный процесс с частотой, равной частоте ее действия. Вынужденные колебания могут быть обусловлены силами, возникающими при механической обработке 1) в упругой системе станок — приспособление — изделие — инструмент и 2) силами резания. [c.13]

Сущность вибрационного резания состоит в том, что в отличие от вынужденных колебаний и автоколебаний системы СПИД, возникающих в процессе резания, создаются искусственные колебания (вибрации) инструмента с регулируемой частотой, заданной амплитудой и в заданном направлении. [c.417]

В последние годы в промышленности нашло применение вибрационное резание, особенно при обработке труднообрабатываемых материалов. Сущность вибрационного резания металлов заключается в том,что в отличие от естественных колебаний системы СПИД (вынужденных и автоколебаний), возникающих в процессе резания, создаются искусственные колебания (вибрации) инструмента с регулируемой частотой и амплитудой заданного направления. [c.421]

Расчет на вынужденные колебания сводится к решению неоднородных дифференциальных уравнений, описывающих упругую систему станка и процесс резания, в которых заданы возмущения со стороны переменного припуска, элементов привода, фундамента и других источников возмущений. Можно эту задачу решать методом передаточных функций и затем, посредством пересчета и соответствующих преобразований, определять амплитуду колебаний между режущим инструментом и заготовкой при резании. Этот способ полезен, если передаточные функции упругой системы станка не меняются, а условия резания и величины возмущений либо переменны, либо еще не известны в момент расчета. С помощью расчетной схемы и матриц коэффициентов уравнений, приведенных выше, можно решать конструкторские и технологические задачи, рассчитывать нормы на неуравновешенность и колебания двигателя и основных валов привода, исходя. из допустимого уровня колебаний холостого хода, подбирать параметры системы виброизоляции и т. п. Некоторым неудобством [c.185]

В противоположность вынужденным колебаниям автоколебания нельзя объяснить действием внешних сил они вызываются неустойчивостью системы, в которой незначительное нарушение процесса резания вызывает незатухающие колебания с большой амплитудой. При вынужденных колебаниях амплитуда колебаний возрастает пропорционально возмущающим силам (увеличивающимся вместе с глубиной резания), а в случае автоколебаний зависимость иная (рис. 1). В системе, склонной к автоколебаниям, амплитуда возрастает пропорционально глубине резания, но до определенной глубины, называемой предельной. После достижения предельной глубины амплитуда скачкообразно увеличивается. Колебания такого рода часто называют дроблением, вибрациями. В последние годы были созданы теории, в которых различные физические явления рассматриваются в качестве причин возникновения автоколебаний. [c.8]

Динамометр представляет собой сложную систему, включающую и механические, и электрические звенья. Сила резания по отношению к этой системе играет роль внешней возмущающей силы. Как известно, способность системы совершать вынужденные колебания под действием переменной возмущающей силы оценивается с помощью так называемого коэффициента динамичности X. Этот коэффициент показывает, во сколько раз амплитуда А вынужденных колебаний системы больше или меньше перемещения В, вызванного статическим приложением силы, равной амплитуде возмущающей силы. [c.71]

Уменьшение огранки требует снижения интенсивности вынужденных поперечных колебаний инструмента, возникающих при взаимодействии его направляющих с огранкой на поверхности отверстия. Это может быть достигнуто рациональным выбором углового расположения и размеров направляющих. В инструментах одностороннего резания диаметром до 30 мм рекомендуется увеличивать ширину упорной направляющей и располагать ее так, как показано на рис. 8,7, а. При большем диаметре инструментов целесообразно применять две или три направляющие (рис. 8.7, б и б). В целях уменьшения радиальных перемещений калибрующей вершины при поперечных автоколебаниях системы головка—стебель следует применять короткие направляющие длиной от 20 до 60 мм соответственно диаметру инструмента 60— 200 мм. [c.176]

Однако при появлении суставчатой стружки на высоких скоростях резания (вследствие потери устойчивости деформирования из-за локального теплового разупрочнения) естественная частота автоколебательного процесса формирования элементов оказывается близкой к высокочастотным составляющим спектра собственных колебаний системы. В этих условиях могут возникать также два режима колебаний системы, близких по характеру к вынужденным и автоколебательных с высокой частотой (порядка нескольких тысяч герц). [c.125]

Технические условия обработки плоскости детали — стол пресса давлением 6300 т из стали 35Л — предусматривали отклонения от плоскостности 0,05 мм и чистоту обработанной поверхности, соответствующую 7-му классу. Плоскость размером 1900 X 1600 мм обрабатывали боковым шпинделем продольно-фрезерного станка со строгим соблюдением указанных технических условий. Однако из-за некачественной отливки детали на обработанной поверхности образовались значительные по величине песочные раковины, которые до обработки вырубывались зубилом и осаживались ниже уровня обрабатываемой плоскости ударами молотка. В результате этого значительно повышалась износостойкость режущего лезвия. На поверхностях между раковинами появлялись местные следы вибраций, вызванные вынужденными колебаниями технологической системы вследствие прерывистости процесса резания. Улучшения внешнего вида поверхности добились полированием на станке с помощью деревянной планки, обернутой абразивной шкуркой и прижатой к обработанной поверхности корпусом фрезерной головки. [c.111]

Характеристики упругой системы и процесса резания можно вычислять раздельно и затем перемножать для получения амплитудно-фазовой частотной характеристики (АФЧХ) разомкнутой системы. Это позволяет не повторять громоздкий расчет всей системы в случае изменения условий резания. Определение АФЧХ на ЭВМ — разработанная задача, связанная с применением типовых программ расчета вынужденных колебаний в линейной системе. [c.171]

Автоколебания самовозбуждаются в процессе резания. При этом пульсирующая сила, ответственная за характер колебательного процесса, создается и управляется внутри системы. Автоколебания могут возникать при отсутствии внешней возмущающей периодической силы, и частота вибраций не зависит от геометрических параметров инструментов и режимов резания. Она характеризуется собственной частотой системы. Автоколебания при резании появляются вследствие различных причин а) возникновение в системе физических явлений, создающих возбуждение (например, изменение сил внешнего и внутреннего трения, периодическое изменение сил резания и деформированного объема материала, возникновение тре-щинообразования при отделении стружек, изменение величины нароста и периодический его срыв, уменьшение силы резания с увеличением скорости нагружения, вибрационные следы предыдущих проходов и т. п.) б) изменение состояния упругой системы (со многими степенями свободы) приводит к тому, что в процессе резания режущая кромка инструмента описывает в плоскости, перпендикулярной ей, замкнутую эллиптическую траекторию. Накладываясь на заранее заданное движение инструмента, это возмущенное колебательное движение создает автоколебание системы инструмент — деталь. Необходимо от-.адетить, что вынужденные колебания и автоколебания находятся во взаимосвязи и одновременно воздействуют на технологическую систему. Упругая система, реагируя на изменение усилий резания, изменяет величины деформаций отдельных своих звеньев и таким образом способствует возбуждению колебаний различной частоты и амплитуды. Эти колебания режущего инструмента вызывают, в свою очередь, периодическое изменение площади сечения стружки. На обработанной поверхности детали и на наружной поверхности стружки появляются шероховатости (мелкие пилообразные зубчики разной высоты и формы). Колебания режущей кромки могут иметь частоту [c.59]

Вынужденные колебания возникают под действием внешних периодических возмущающих сил прерывистого процесса резания (фрезерования, строгания, обработки ребристых поверхностей и т. д.) неуравновешенности вращающихся масс (ротора электродвигателя, шпинделя, режущего инструмента, заготовки и т. д.) погрешности изготовления и сборки передач станка (зубчатых, ременных) ритмичной работы других, близко расноло- кенных машин (молотов, прессов, компрессоров и т. д.). Интет[-спвность вынуладенных колебаний зависит от величины и частоты возмущающей силы и явления резонанса, т. е. степени совпадения частоты возмущающей силы с частотой собственных колебаний системы. Вынужденные колебания легко устранить, уменьш .-в [c.415]

Задача о вынужденных колебаниях решается с помощью стандартных программ (построенных, например, на базе алгоритма Гаусса). Задача об устойчивости может решаться с помощью применения различных критериев устойчивости. Алгебраические критерии, в частности критерий Раусса и Гурвица удобен для систем с любым числом замкнутых контуров и всевозможных связей. Он позволяет построить зависимость какой-либо характеристики устойчивости (например, коэффициента резания или глубины резания) от любого параметра системы. С помощью этого критерия М. Е. Эльясбергом выполнен расчет на устойчивость расточных станков. Этот универсальный критерий требует разработки специальных прог мм для ЭВМ. Если несколько меняются условия резания, то необходимо и расчет всей сложной системы производить заново. [c.171]

Величина, обратная жесткости, называется податливостью. При недостаточной жесткости системы станок — приспособление — инструмент — деталь положение главной режущей кромки инструмента в процессе резания будет смещаться, следовательно, будет изменяться и форма обрабатываемой поверхности детали. Изменение формы обрабагываемой поверхности приводит к браку. Недостаточная жесткость системы станок — приспособление — инструмент — деталь может привести к возникновению вибраций станка. Вибрации являются причиной нарушения правильности работы станка, преждевременного выхода из строя режущего инструмента и ухудшения качества обрабатываемой поверхности. При возникших вибрациях на станке нельзя обрабатывать деталь с намеченной скоростью резания. Причины возникновения вибраций на сганке могут не зависеть от процесса резания. К ним относятся колебания, передаваемые соседними станками и агрегатами, вызванные в процессе работы неверно сшитыми ременными передачами, некачественная обработка зубчатых передач, неравномерный припуск на обрабатываемую деталь, недостаточно отбалансированные быстро-вращающиеся части станка, прерывистое резание и т. д. В вышеперечисленных случаях возникают вынужденные колебания, так [c.374]

Вынужденные колебания станков возиикак под действием внешних периодических сил, вызванных прерывистым процессом I резания (при стро гании и фрезеровании), дисбалансом вращающихся деталей (шпинделей с инструментом), ошибками в зубчатых передачах и т. п. Уровень колебаний зави сит от степени устойчивости системы чём выше устойчивость, тем ниже уровень колебаний. [c.360]

Собственная неустойчивость процесса стружнообразования [13] выражается в формировании стружек надлома, элементной, суставчатой и срывающегося нароста. Процесс стружкообразования, представляющий собой сложную динамическую систему [15], становится автоколебательным. При расчете колебаний динамической системы станка в таком случае учитывают взаимодействие нелинейной автоколебательной системы стружкообразования с УС станка [13]. Это взаимодействие возрастает при сближении частоты автоколебаний (например, в процессе формирования и срыва нароста при изменении скорости резания) с одной из собственных частот колебаний ЭУС. Возможны два вида колебаний типа вынужденных колебаний с частотой формирования нароста или элементов стружки и колебаний на собственной частоте ЭУС с амплитудой, достигающей максимума при некоторой скорости резания. [c.82]

Колебания инструмента относительно заготовки, или наоборот, периодически изменяют глубину резания. Качество обработанной поверхности резко снижается появляется волнистость, возрастает шероховатость. С изменением глубины резания колеблется величина силы резания. Нагрузки на движущиеся детали и узлы стайка возрастают в десятки раз, что повышает их износ. Стойкость инструмента, особенно твердосплавного и минералокерамического, резко снижается. При вибрациях технологической системы СПИД (станок—нриснособление-пнструмент-де-таль) возникает шум, утомляющий людей, обслуживающих оборудование. Возникновение вибраций ограничивает производительность работы оборудования. Вибрации, возникающие при резании, подразделяют на вынужденные и автоколебания. [c.415]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...