Жесткость и вибрации системы СПИД

В процессе обработки детали сила резания не остается постоянной в результате действия следующих факторов: изменяется сечение срезаемой стружки, изменяются механические свойства материала детали; изнашивается и затупляется режущий инструмент; образуется нарост на передней поверхности резца и др. Изменение силы резания обусловливает соответствующее изменение деформаций системы СПИД, нагрузки на механизмы станка и условий работы электропривода, что приводит к колебаниям заготовки и инструмента. Характер изменения этих колебаний во времени называют вибрациями. Вибрации оказывают значительное влияние на условия обработки детали и зависят от жесткости системы СПИД, т. е. от способности системы препятствовать перемещению ее элементов под действием изменяющихся нагрузок. Жесткость системы СПИД является одним из основных критериев работоспособности и точности станка под нагрузкой.

Колебания при резании разделяют на вынужденные, причина возникновения которых - периодически действующие возмущающие силы, и автоколебания, которые не зависят от воздействия возмущающих сил. Источникам возмущающих сил являются неуравновешенные части станка (шкивы, зубчатые колеса, валы), выполненные с дефектом передаточные звенья, неуравновешенность обрабатываемой детали, неравномерный припуск на обработку и другие факторы.

Основными источниками возникновения автоколебаний являются следующие: изменение сил резания вследствие неоднородности механических свойств обрабатываемого материала; появление переменной силы резания в процессе удаления нароста с режущей части инструмента; изменение сил трения на поверхностях инструмента вследствие изменения скорости резания в процессе работы и др. На интенсивность автоколебаний оказывают влияние физико-механические свойства обрабатываемого материала, параметры режима резания, геометрические параметры инструмента, жесткость отдельных элементов и всей системы СПИД, зазоры в отдельных звеньях системы СПИД.

С увеличением скорости резания вибрации сначала возрастают, а затем уменьшаются. При увеличении глубины резания вибрации возрастают, а с увеличением подачи - уменьшаются. При увеличении главного угла j в плане (резца) вибрации уменьшаются, а при увеличении радиуса г скругления режущей кромки резца - возрастают. Износ резца по задней поверхности способствует возрастанию вибраций. Чем больше вылет резца из резцедержателя и чем меньше размеры державки резца в поперечном сечении, тем меньше жесткость системы СПИД, что приводит к увеличению вибраций станка, причем с повышением скорости, резания интенсивность влияния этих факторов на увеличение вибраций возрастает.

Зная причины возникновения вибраций, можно найти способы их уменьшения. Рациональными являются такие способы, с помощью которых можно значительно уменьшить вибрации станка, не снижая его производительности.