Файл: Джаджиев, В. К. Вибрации при растачивании и способы их устранения.pdf

I/

250

200

Рис. 7. Области виброустой-

■150

чивости при растачивании стали (1) и чугуна (2) в параметрах: скорость реза- ^дд

ния — вылет шпинделя.

5 0

О

2 0 0 2 2 5 2 5 0 2 75 ЗОО L ,M '*

зания и можно сказать, что он близок к области релак­ сационных колебаний. Другими словами, по мере уве­ личения вылета шпинделя имеет место непрерывный переход колебаний от гармонических к релаксаци­ онным.

Влияние длины вылета шпинделя на величину режи­

от 225 до 400 мм глубина резания безвибрационной ра­ боты при растачивании стали уменьшается с 4 до 1 мм, а подача увеличивается от 0,065 до 0,035 мм/об. При об­ работке чугуна во всем диапазоне изменения глубины резания и подачи наблюдается повышенная внброустойчивость по сравнению со сталью, приблизительно, в 2—3 раза.

19

(и) н подача— вылет шпинделя (б).

Р А С Т О Ч Н А Я О П Р А В К А С П Л А С Т М А С С О В Ы М Х В О С Т О В И К О М

При растачивании консольно закрепленной расточной скалкой или с поддержкой ее в задней стоике усилия резания и крутящий момент передаются через кониче­ ский хвостовик скалки, входящей в конусное гнездо вы­ движного шпинделя. Качество пригонки сопряженных поверхностей в значительной мере влияет на жесткость стыка шпиндель — скалка. Поэтому хорошая пригонка друг к другу мест сопряжения расточных скалок и ко­ нического гнезда в шпинделе совершенно необходима. В противном случае неизбежны погрешности обработки

20

вследствие отжатая расточной скалки за счет поворота ее в коническом гнезде в результате упругих деформа­ ций поверхностных слоев расточной скалки и шпинделя

5—10% от общих отжатий вершины резца в направле­ нии, нормальном к поверхности резания при растачива­ нии на горизонтально-расточных станках. Указанное процентное соотношение справедливо для хвостовиков, которые изготовлены в пределах допусков, установлен­ ных ГОСТами 2847—67 и 9953—67, и при наличии силь­ ной затяжки хвостовика в гнезде шпинделя специальным клином-

Оправки, изготовляемые в цеховых условиях на то­ карных станках без последующей обработки хвостовика на шлифовальных станках, как правило, не соответству­ ют точности, установленной стандартами. Так, при про­ верке конусов, проведенной в механическом цехе заво­ да «Электроцинк», из двадцати оправок при проверке контакта по краске, только две имели удовлетворитель­ ный контакт конусов хвостовика инструмента и шпинде­ ля станка. Для остальных оправок действительная пло­ щадь соприкосновения контактирующих поверхностей, вследствие неточного изготовления конуса, составляла ничтожную часть номинальной площади (30—50%), по­ этому снижение жесткости шпиндельного узла за счет деформаций стыка достигало 15—20%.

Только при сильной затяжке удавалось свести дефор­ мации стыка до минимума (3—5%), но и в этом случае

21

оставались вмятины на поверхности хвостовика и вы­ бивка инструмента из шпинделя затруднялась. Обращает на себя внимание также повышенная склонность к виб­ рациям инструмента, которая может быть объяснена не­ достаточной жесткостью соединения хвостовика со шпин­ делем, ввиду плохого контакта сопрягаемых поверхно­ стей.

Нами предложены и внедрены в производство кон­ струкция и способ изготовления хвостовика, обеспечива­ ющие высокую точность конуса хвостовика, высокую постоянную жесткость стыка и повышенную виброустой­ чивость режущего инструмента в работе. Это достигает­ ся тем, что конструкция хвостовика выполнена в виде металлического сердечника с пластмассовым покрытием

(рис. 9).

Высокая точность размеров и геометрической формы конуса обеспечивается специальным способом покрытия хвостовика пластмассовым слоем (рис. 10). На предвари­ тельно изготовленную оправку с металлическим сердеч­ ником хвостовика, имеющего две конические выточки (I и И), надевается калибр — втулка для конусов инстру­ ментов по ГОСТ 2849—69, центрируемая поверхностью стержня между двумя выточками, а пространство, обра­ зовавшееся между сердечником и калибр — втулкой, за­ ливается пластмассой, например, эпоксидной смолой ЭД-6 ВТУ МХП М646-55. После затвердевания смолы по­ лучается полное копирование конуса калибр — втулка, имеющего высокую точность, гарантированную ГОСТом

2849—69.

В связи с тем, что эпоксидные смолы имеют хорошую адгезию к стали, внутренняя поверхность формы (ка­ либр — втулки) перед заливкой в нее смолы тщательно покрывается 10—15% раствором в толуоле полиизобу­ тилена или кремнийорганического каучука. Раствор пе-

22

ред заливкой смолы наносят на нагретую до 60—70° ка­

Для получения более высокой прочности, износостой­ кости и демпфирующей способности пластмассового слоя применяется следующее соотношение исходных ком­ понентов: смола ЭД-6 — 100 частей, полиэтиленполиамина — 10 частей, стирол-мономера — 10 частей. В сти­ рол-мономер при перемешивании заливается разогретая до 50° смола. После охлаждения добавляется при пере­ мешивании полиэтилен-полиамин. Отверждение ведется при комнатной температуре (24 часа), после чего для осуществления процесса полимеризации температура поднимается до 150° (4—6 час.) и дается выдержка 1 час. К концу процесса термостат выключается и при ох­ лаждении его до комнатной температуры вынимается н разбирается.

Полученная в форме пластмасса не имеет усадки, наоборот, в процессе полимеризации увеличивается в объеме, поэтому разборка формы, как правило, произво­ дится на прессе. Практически покрытие хвостовика мо­ жет быть осуществлено и другими пластмассами, на­ пример, на основе фенолформальдегидной смолы, имею­ щей высокие начальные напряжения в поверхностном слое, а также глифталевой смолой «Глифтамал», обла­ дающей хорошими качествами, но требующей длительно­ го времени изготовления, стиракрилом и т. д.

Особое внимание следует уделить стиракрилу, так как он имеет ряд преимуществ в сравнении с эпоксидной смолой. Стиракрил технический представляет собой пла­ стик акрилового ряда холодного отверждения и состоит из порошка и жидкости, при смешивании которых обра­ зуется однородная тестообразная масса, затвердеваю­ щая в течение 15—18 минут, без применения нагрева п

24

давления. Удельный вес 1,16—1,18 Г/см3, удельная удар­

ная вязкость 8—10 -----, предел прочности при изгибе

см2

700—800 кГ/см2.

Замешивание жидкости и порошка «Стиракрил» при соотношении их 1:1 может производиться путем мед­ ленного приливания жидкости к порошку или постепен­ ной добавкой порошка к жидкости. В обоих случаях по­ рошок должен полностью насытиться жидкостью: при правильно подготовленной смеси поверхность должна быть однородной и блестящей.

Замешивать порошок следует в чистой посуде стек­ лянной палочкой или металлическим шпателем, произво­ дя. движение только в одну сторону, до наступления го­ могенного состояния. Перед замешиванием теста произ­ водится подготовка поверхности стержня хвостовика и полости калибр — втулки, которая заключается в очист­ ке от ржавчины, обезжиривании и смачивании жидко­ стью «Этакрил» стержня и покрытии втулки защитной пленкой для предотвращения прилипания к ней пласт­ массы. Приготовленное тесто «стиракрил» без промедле­ ния заливается в заранее приготовленную форму. После заливки стиракрила и его отверждения повторной поли­ меризации не требуется, что значительно снижает тру­ доемкость изготовления пластмассового хвостовика по сравнению с эпоксидной смолой.

Пластмассы, получаемые по предложенному способу на основе эпоксидной смолы-или стиракрила, обладают по сравнению с другими материалами рядом преиму­ ществ, основным из которых, помимо вышеперечислен- -ных, является простота изготовления из них поверхност­ ного слоя, не требующего дополнительной механической обработки.

Толщина слоя колеблется в пределах 3—8 мм. С

25

уменьшением толщины слоя возрастает жесткость сты­ ка, но уменьшается прочность самого слоя.

Жесткость стыка скалка — шпиндель может быть по­ вышена за счет более сильной затяжки пластмассового хвостовика в шпинделе станка, не опасаясь, что на хво­ стовике останутся вмятины, а конус шпинделя будет поврежден, так как твердость его значительно больше твердости пластмассы. При этом даже при очень силь­ ной затяжке скалка легко выбивается из шпинделя, что можно объяснить отсутствием молекулярного сцепления, так как материал хвостовика и шпинделя разный-

Ниже приводятся круговые диаграммы жесткости (рис. 11) для-обоих случаев в зависимости от направле­

Деформации стыка измерялись с помощью двух мик­ роиндикаторов с ценой деления 2 мкм (рис. 12), установ­ ленных вблизи друг от друга так, что индикатор 1 сво­ им измерительным щупом упирался в жесткую оправку в месте приложения усилия и в непосредственной близо­ сти от торца шпинделя и измерял, таким образом, де­ формации как стыка, так и всего шпиндельного устрой­ ства, а щуп индикатора 2 упирался в шпиндель и изме­ рял деформации только последнего.

Смена положений щупов по окружности осуществля­ лась путем поворота шпинделя по стрелке (рис. 12) че­ рез каждые 30°. Деформации только стыка определялись вычитанием показателей индикатора 2 из показаний индикатора 1.

В процессе эксплуатации скалки с пластмассовым хвостовиком была обнаружена пониженная ее склон­ ность к вибрациям, что объясняется особыми динамиче­ скими свойствами пластмассы: значительной по сравне­ нию со сталью демпфирующей способностью. Повышен-

26

£

ная вибррустойчивость таких скалок подвергалась иссле­ дованию. При этом оценка интенсивности вибрации осу­ ществлялась преимущественно методом сравнения по­ верхности расточенного отверстия с образцами чистоты поверхности. На основе зрительного восприятия было ус­ тановлено (рис. 13), что при прочих равных условиях интенсивность вибраций скалки с обыкновенным хвосто­ виком выше, чем скалки с пластмассовым покрытием хвостовика, в результате чего чистота поверхности повы­ шается на 1—2 класса против обычного.

Таким образом, пластмассовое покрытие поверхности конуса обеспечивает высокую точность конуса, жест­ кость стыка скалка — шпиндель и степень виброустойчи-

27