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

решающим образом влияет на виброустойчивость процесса реза­ ния. Изменение устойчивости процесса резания происходит в свя­ зи с влиянием указанных параметров на структуру динамических сил в области вершины резца.

2. О Б Р А Б О Т К А НЕЖЕСТКОЙ ДЕТАЛИ В ЦЕНТРАХ

На рис. 35 показано влияние основных факторов процесса ре­ зания на структурную устойчивость системы деталь — опоры стан­ ка. При этом рассмотрено поле динамических сил, приведенное к оси детали. В качестве основного режима приняты условия обра­

няются, заключаем, что в области вершины резца образуется си­ ловой узел и, следовательно, процесс резания оказывается струк­ турно устойчивым (рис. 35, п. 1).

Рассмотрим далее влияние основных параметров на струк­ турную устойчивость процесса резания. В п. 2 представлен случай увеличения глубины резания с t = 0,7 мм до t = 3 мм. При этом жесткость резания возросла с г = 226 кГ/мм до г = 970 кГ/мм, в результате чего произошло нарушение третьего неравенства струк­ турного критерия (Z-з = —58,7 • 104 ). Это значит, что в области вершины резца динамические силы образовали неустойчивую1 структуру типа фокуса (Уз = 1,44). Как установлено опытным пу­ тем, такое увеличение глубины резания действительно приводит к автоколебательному режиму [74].

венное изменение структуры поля динамических сил. Жесткость резания существенно зависит от главного угла в плане. Новое зна­ чение ф приводит к увеличению жесткости резания с г = 266 кГ/мм

тате такого изменения структуры процесс резания от устойчивого (п. 1) переходит к вибрационному (п. 3).

В п. 4 рассмотрен случай поворота резца в направлении вра­ щения детали на 60°. Как известно, такое изменение установки резца приводит к значительному повышению устойчивости процес­ са резания, что выражается в увеличении предельной глубины ре­ зания. Это положение было отмечено в работах Каширина [22], И. Тлустого [74], А. И. Исаева, Е. И. Михаленка [20], Б. П. Бармина и А. С. Кондратова [4].

7. Заказ Лв 10452.

Рис. 35. Влияние основных условии обработки на структуру поля динамических сил п устойчивость процесса резания мри точении нежесткой детали в центрах

98

Какая же причина изменяет виброустойчивость процесса ре­ зания, если режим резания, геометрические параметры и жесткость системы остаются без изменения? Что изменяется при новой уста­ новке резца? Как следует из расчетной схемы, изменяется угол |5 ориентации главных осей жесткости по отношению к радиальному направлению, проведенному через вершину резца. Если при обыч­ ной установке резца угол между радиальным направлением, прове­ денным через вершину резца и осью минимальной жесткости (5, со­ ставлял 150°, то для нового положения резца этот угол равен 30°.

критического значения |32* будет обеспечена структурная устойчи­

угол р. Однако для нового значения р структурный критерий устой­

получает полное объяснение не только в качественном, но и коли­

ря на наиболее благоприятное расположение инструмента по отно­

цесса резания на структурную устойчивость системы резец —суп­ порт. При этом ориентация главных осей жесткости упругой систе­

Как было показано выше, это возможно при любых изменениях па­ раметров процесса резания, вызывающих повышение жесткости резания. Наиболее существенно на этот коэффициент влияет глав­ ный угол в плане.

В этом можно убедиться, проверяя структурный критерий устой­

кое снижение жесткости приводит к потере структурной устойчи­

устойчивую структуру — силовой узел. Опыт подтверждает, что действительно для рассматриваемого случая уменьшенного зна­ чения вылета резца процесс резания становится устойчивым и виб­ рации исчезают.

приводит к качественно новому состоянию поля динамических сил, в результате чего процесс резания приобретает новые свойства. При этом устойчивое движение инструмента по отношению к обра­ батываемой детали уступает место вибрационному, автоколеба­ тельному режиму, или, наоборот, вибрационный режим резания уступает место спокойной работе.

Несмотря на то, что многие факторы процесса резания могут

101

существенно повлиять на устойчивость и привести к развитию ав­ токолебаний или, наоборот, стабилизировать неустойчивый режим резания, природа возбуждения вибраций оказывается единой.

инструмента пли жесткости системы станка влияют на структуру динамических сил, а следовательно, на устойчивость процесса ре­ зания. Любой из параметров, характеризующих процесс обработ­ ки, может изменить силу резания или силу упругости, а значит, и равнодействующую этих сил •— динамическую силу по модулю и направлению. Если это количественное изменение оказывается до­ статочным, происходит качественное изменение структуры дина­ мических сил от устойчивой (силовой узел) к неустойчивой (вихрь, седло). Разумеется, возможно и обратное изменение структуры.

В этих примерах ярко проявляется закон диалектики о пере­ ходе количества в качество. Количественные изменения модуля и направления динамических сил приводят к качественному изме­ нению структуры этих сил, а значит, и к изменению устойчивости процесса резания. Проведенное количественное подтверждение ре­ зультатов теоретических расчетов структурного критерия устойчи­ вости опытными данными, полученными автором, а также извест­ ными из литературных источников, показывает, что структурный механизм потери устойчивости при резании является одним из основных реальных источников, приводящих к автоколебаниям. Эффективность механизма в данном случае состоит в том, что ма­ лыми средствами достигаются столь различные явления. Именно только за счет изменения динамических сил по величине и направ­ лению образуются принципиально различные структуры этих сил, обеспечивающие устойчивость (силовой узел) или приводящие к автоколебательному режиму (фокус или седло). Существенно так­ же, что математический анализ позволил «увидеть» эти поля. В любой определенный момент.времени реально существует лишь одна-единственная динамическая сила, и по ее направлению и ве­ личине еще нельзя судить о поле в целом, а значит, и об устойчи­ вости процесса. Только совокупность динамических сил позволяет заключить о структуре базового поля. Вместе с тем структура поля динамических сил может быть зафиксирована во времени лишь в результате анализа дифференциального уравнения (52) или структурного критерия устойчивости (79), полученного на основе доказанных теорем I и П.

.§ 2. В Л И Я Н И Е Г Л У Б И Н Ы Р Е З А Н И Я

Н А В И Б Р О У С Т О Й Ч И В О С Т Ь

При экспериментальной проверке устойчивости металлорежу­ щих станков обычно максимальная глубина резания, при которой не возникают вибрации, принимается в качестве критерия устой­ чивости. Глубина резания непосредственно определяет жесткость

102