Управление колебаниями в различных видах обработки

Твердое точение. Это обработка закаленных материалов резанием геометрически определенной кромкой. Для процесса очень важна высокая статическая и динамическая жесткость. Производители по-разному решают эту задачу.

Например, Hembrug использует фундамент из природного гранита (хорошее демпфирование), гидростатические подшипники шпинделя и направляющие, изоляцию станка от окружающей среды специальными виброгасящими демпферами.

В станках Monforts применяется раздельная структура. Сварная станина с наклонными направляющими размещена на бетонном основании. Такая конструкция обеспечивает максимальное демпфирование вибраций и необходимую жесткость.

Станок МК6801Ф3 («Красный пролетарий») имеет высокопрочную станину, выполненную литьем из минеральной крошки. Она обеспечивает высокие демпфирующие свойства, превышающие свойства станины из чугуна в 4 раза.

ОАО «Красный пролетарий» и ЗАО «ИТЦ Технополис» провели серию испытаний по чистовой токарной обработке закаленных сталей керамикой и сверхтвердыми материалами на станке МК6801Ф3.

Цель: определить возможности станка с бетонной станиной по виброустойчивости и получаемой шероховатости поверхности при «твердом точении». Обрабатывалось наружное и внутреннее кольцо подшипника из ШХ15СГ различной твердости (HRC 53-55 и HRC61). Обработка проводилась с использованием режущей керамики фирмы Kennametal. Режимы обработки: скорость резания 250 м/мин, подача 0, 2 мм/об, глубина резания 0, 1–0, 4 мм. В результате была достигнута шероховатость на торце детали – Ra 0, 45, на цилиндрической поверхности – Ra 0, 3.

Станок 160НТ («Стерлитамак-М.Т.Е.») обладает высокой жесткостью при малых габаритах и высокой точностью позиционирования. Крупные литые корпусные детали (станина, шпиндельная бабка, стол) заполнены синтергранитаном, что обеспечивает высокую виброустойчивость при обработке. Особенность: отсутствие крестового суппорта – это обеспечивает станку дополнительную жесткость.

Высокоскоростное фрезерование алюминия. При высокой скорости и большой глубине резания возникают сильные вибрации. Нередко наблюдается эффект дробления: результат соударений режущих кромок инструмента с заготовкой и уже обработанной поверхностью (обладает волнистостью, полученной от предыдущего прохода инструмента). Величина дробления становится наибольшей, когда наступает противофаза, т.е. когда вибрация при соударениях режущих кромок инструмента с материалом заготовки выглядит как зеркальное отражение волнистости поверхности. Идеальное состояние – когда волнистость и вибрация в процессе резания полностью находятся в одной фазе. При такой частоте вращения нагрузка на инструмент постоянная, резание происходит плавно и глубину резания можно постепенно увеличивать, не рискуя наткнуться на нежелательные явления. Это оптимальная область частот вращения шпинделя, в которой следует производить фрезерование.

Оптимальный инструмент для высокоскоростного фрезерования алюминия:

– фреза с тремя стружечными канавками;

– фреза должна иметь максимально короткий вылет;

– фреза должна быть твердосплавной, а не быстрорежущей;

– необходимо выбирать как можно более крутой угол наклона винтовой канавки инструмента, измеряемый от его осевой линии (но не более 35⁰, поскольку при большем значении угла увеличивается сила растяжения, воздействующая на инструмент в процессе резания);

– следует избегать малых радиусов закругления вершин режущих кромок; лучше применять фрезы со скругленными режущими кромками.

Подготовил Константин Литвиненко