Файл: Лазарев, Г. С. Устойчивость процесса резания металлов.pdf

для всех точек в окрестности вершины резца, то есть при любом от­ клонении вершины резца из состояния установившегося режима работы образующиеся динамические силы не восстанавливают на­ рушенное равновесие, а, наоборот, приводят к дополнительному отклонению системы.

Эти примеры наглядно показывают, как увеличение глубины резания приводит, во-первых, к качественному изменению базового

разует одну и ту же неустойчивую структуру — силовой вихрь. •Однако сравнительный анализ показывает, что по мере увеличения глубины резания динамические силы растут по модулю и получают дополнительное отклонение от положения равновесия, т. е. момент сил растет. Эти изменения непосредственно отражаются на устой­ чивости процесса резания. Переход от устойчивой структуры — ти­ па силового узла, к неустойчивой — типа силового вихря вызывает появление вибраций в процессе резания. Дальнейшее развитие не­ устойчивой структуры приводит к увеличению момента динами­ ческих сил, в результате чего интенсивность автоколебаний на­ растает.

Итак, мы познакомились с двумя структурами базовых сило­ вых полей — силовой узел и фокус (силовой вихрь). Рассмотрим еще одни тип базового СНЛОЕОГО ПОЛЯ, которое реализуется при определенных условиях работы, когда разность жесткостеп по глав­ ным осям системы большая.

Как известно, при значительном вылете резца виброустойчи­

Пример 7. Определить структуру поля динамических сил при работе резцом с большим вылетом. Режим резания: V — 100 м/мин, t = 4 мм, s = 0,3 мм/об. Геометрические параметры инструмента:

66

Рис. 29. Схемы: неустойчивая структура поля ди­ намических сил — седло, процесс резания сопро­ вождается зысокэчасточиыми автоколебаниями; в направлении дороги неустойчивости NN динами­ ческие силы раскачивают систему станка (а); мо­ дель, характеризующая неустойчивую структуру

силового поля (б)

в направлении изоклины NN дважды придают системе резец — суппорт значительный импульс, в результате чего в этом направ­

Для определения направления дороги неустойчивости восполь­ зуемся дифференциальным уравнением силового поля (52). По­ скольку силовая линия NN является изоклиной, положим

68

Рис. 30. Схемы: неустойчивая структура по­

69

Л'о

= tg-у*

Поэтому для определения динамических сил, которые возни­ кают при отклонении вершины резца в область дороги неустойчи­ вости, можно воспользоваться уравнением (46)

где tgy* определяется по уравнению (53).

Пример 8. Определить направление дороги неустойчивости и динамические силы, возникающие вдоль дороги для случая работы резцом с большим вылетом (/=100 мм). Условия обработки и жесткость системы приведены в примере 7.

1. По коэффициентам Сц, рассчитанным в примере 7, опреде­

шина резца углубится в металл заготовки вдоль дороги неустой­ чивости в точку Мх с координатами хх — 0,1 мм и х2 = 0,2 мм, на резец будет действовать динамическая сила F = 46,2 кР. На рис. 30,6 показаны векторы приращения силы резания {Р), силы упругости (Т) и динамическая сила F для точки поля Ми а также динамические силы в точках М2, М3 и Л14, лежащих на дороге неустойчивости. По мере удаления вершины резца от положения равновесия динамические силы возрастают.

Существование сектора поля в области силовой линии AW мо­ жет быть расценено как парадокс. Действительно, силы упругости являются восстанавливающими силами, которые направлены к по­ ложению равновесия. Как было показано выше (гл. I I , § 1), эти силы всегда образуют сходящийся силовой узел. Несмотря на это, динамические силы — равнодействующие сил резания и сил упру­ гости, образуют в направлении NN расходящуюся систему цент­ ральных сил, которая и вызывает интенсивную раскачку станка. Динамические силы в направлении силовой линии AW способны раскачать чрезвычайно жесткую и инерционную систему станка, причем в отличие от неустойчивой структуры типа силового вихря (см. рис. 27) эта структура приводит к автоколебаниям, имеющим четко направленный характер. Существенно, что направление «до­ роги неустойчивости» близко к направлению оси минимальной жесткости упругой системы резец—суппорт, в связи с чем неустой­ чивость охватывает именно эту систему, и частота автоколебаний оказывается близкой к основной частоте собственных колебаний упругой системы резец — суппорт, т. е. возникают высокочастотные

7°