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

Г Л А В А VII

П О В Ы Ш Е Н И Е У С Т О Й Ч И В О С Т И П Р О Ц Е С С А Р Е З А Н И Я И Т О Ч Н О С Т И

О Б Р А Б О Т К И Н А Т О К А Р Н Ы Х С Т А Н К А Х С П Р О Г Р А М М Н Ы М У П Р А В Л Е Н И Е М

Для станков с числовым программным управлением (ЧПУ) вопросы повышения устойчивости процесса резания являются чрез­ вычайно актуальными, так как весь процесс обработки выполняет­ ся автоматически и не может постоянно контролироваться опера­ тором. Внесение необходимых поправок в режим обработки с целью обеспечения устойчивости процесса резания требует составления и записи новой программы. Поэтому для технологически нежест­ ких деталей выбор режима резания и, в частности, глубины реза­ ния должен быть ограничен виброустойчивостью станка. Вместе с тем при обработке деталей тина валов предельная допустимая глу­ бина резания, как было показано в гл. V, § 3, существенно колеб­ лется по длине и в средней части заготовки имеет минимальное значение. Если при назначении режима резания исходить из мини­ мально допустимой глубины резания, то на значительной длине детали процесс резания будет проводиться па неоправданно зани­ женном режиме обработки.

Одним из наиболее перспективных путей оптимизации процес­ са механической обработки и, в частности, обеспечения вибро­ устойчивости процесса резания является создание систем адаптпвного управления. Эти системы основаны па автоматическом сборе и анализе информации о ходе процесса и соответствующей кор­ рекции режима обработки [7]. Станки с ЧПУ, оснащенные систе­ мами адаптивного управления, позволяют существенно повысить устойчивость процесса резания, точность обработки и производи­ тельность труда. Однако, несмотря на высокую эффективность и универсальность, системы адаптивного управления не нашли еще по ряду причин широкого применения в промышленности, а систе­ мы адаптивного управления по виброустойчивостп находятся иа уровне лабораторных исследований.

Рассматриваемый ниже метод жесткого управления по вибро­

и полную компенсацию погрешностей упругой системы СПИД при большом разбросе припуска на обработку в одной партии загото­ вок. Существенным недостатком жесткого управления является

168

граммы с предыскажением траектории движения инструмента. Несмотря на отмеченные недостатки, метод жесткого управления, по впброустойчивости позволяет обеспечить устойчивость процесса резания н повысить точность обработки для станков с ЧПУ, нахо­ дящихся в эксплуатации, без дополнительных затрат на их пере­ оборудование системами адаптивного управления.

§ 1. О Б Р А Б О Т К А З А Г О Т О В К И С Ф О Р М О О Б Р А З У Ю Щ И М .

ПР О Х О Д О М

Вслучае низкой технологической жесткости обрабатываемой детали, когда припуск на обработку больше допустимой безвиб­ рационной глубины резания, предусматривается обработка с пере­ менной глубиной резания по длине детали. Программа глубины резания при чистовом проходе рассчитывается таким образом, что­ бы на участке заготовки с пониженной жесткостью глубина реза­ ния не превосходила допустимую величину по виброустойчивости. На остальных участках заготовки глубина резания также должна лежать в допустимых пределах и одновременно определяться изусловия компенсации погрешностей, связанных с упругой дефор­ мацией системы СПИД. Для этой цели выполняется черновой про­ ход с переменной глубиной резания. Этот проход может быть на­ зван формообразующим. Расчет траектории движения вершины резца для формообразующего прохода выполняется таким образом,, чтобы оставшийся припуск для чистового прохода обеспечил, вопервых, обработку с допустимой безвибрационной глубиной реза­ ния по всей длине заготовки и, во-вторых, компенсацию' упругих перемещений системы СПИД. При этом, очевидно, припуск на чи­ стовой проход должен быть оставлен максимальным на участках системы СПИД с повышенной жесткостью. С другой стороны, для участков с пониженной жесткостью (например, в середине тонкого1 вала) припуск для чистового прохода должен быть оставлен ми­ нимальным.

Таким образом, припуск под чистовой проход необходимо рас­ считать, исходя из податливости системы СПИД по длине заго­ товки. Определим для этой цели предварительно упругое отжатиевершины резца по отношению к обрабатываемой заготовке в ра­ диальном направлении по ее длине при постоянном припуске на обработку 1 мм. Обозначим упругое отжатие в этом случае (при: постоянной глубине резания' t= 1 мм) через ДЛ?° (х), где х — рас­ стояние по длине заготовки, отсчитываемое от передней бабки.

169

где Ру и Рг — составляющие силы резания при 1'= 1 мм и задан­ ном режиме обработки, ац и ai2— коэффициенты податливости системы СПИД, которые могут быть определены по зависимостям (24). (119) и (120).

Таким образом, уравнение (129) позволяет рассчитать упру­ гое перемещение при постоянной глубине резания по длине заго­ товки / = 1 мм. Значение AR0 (х) оказывается переменным по дли­ не заготовки. Так, на участке с максимальной жесткостью отно­ сительное упругое перемещение имеет минимальное значение

Рассмотрим теперь расчет переменного припуска под чистовой проход, исходя из условия, что упругое отжатне по всей длине за­

Теперь легко определить программу глубины резания при первом формообразующем проходе £ф (л:) как разность между об­ щим припуском на обработку Л и припуском на чистовой проход согласно (130)

J 70

AR°(x)

Следовательно, первый — формообразующий проход должен: быть выполнен по определенной программе с переменной глубиной, резания/ф (л-) в соответствии с зависимостью (132). Необходимо' подчеркнуть, что чистовой проход выполняется с постоянной на­ стройкой станка по глубине резания. Несмотря на это, глубина; резания при чистовом проходе оказывается переменной по длине: заготовки (131), в результате чего и происходит компенсация по­ грешностей упругих деформаций.

В рассматриваемом методе расчета максимальная глубина ре­ зания при чистовом проходе принята равной 1 мм, причем такая: глубина резания приходится на участок заготовки с максимальной жесткостью упругой системы СПИД. Устойчивость процесса реза­ ния для этого участка заготовки обычно достаточно велика и пре­ восходит 1 мм. Наиболее опасным с точки зрения появления виб­ раций является участок заготовки с минимальной жесткостью. Для: этого участка необходима проверка устойчивости процесса реза­ ния. Глубина резания при чистовом проходе для участка с мини­

сечении заготовки упругое отжатие достигает максимального зна­ чения, т. е. будем иметь

максимальной податливостью оказывается минимальной (133), ве­ роятность появления вибраций, как показали опыты, остается, и не­ обходима проверка устойчивости процесса резания по структурно­

171