Технічні науки / 3. галузеве машинобудування

Романюк М.В., Гордєєв А.І., Мігаль В.Г.

Хмельницький національний університет

АНАЛІЗ ДИНАМІЧНОЇ МОДЕЛІ СИСТЕМИ

ВЕРСТАТ-ПРИСТРІЙ ПРИ ТОЦЕВОМУ ФРЕЗЕРУВАННІ

Коливання в технологічній системі змінюють взаємне розташування різального інструменту і оброблюваної заготовки, отримане при установці заготовки в пристрої і налаштуванні на задані розміри, тим самим впливають на точність і якість обробки. Зменшення довговічності інструменту, деталей верстата і пристрою, при коливаннях технологічної системи, також знижує точність і якість оброблених поверхонь. Застосування високопродуктивних режимів обробки пред'являє високі вимоги до збереження стійкості руху при різанні.

Ще більші труднощі виникають при динамічних розрахунках верстатних пристроїв. Розглядаючи пристрої як рівноправний елемент технологічної системи, що має певну автономність, свої функції та завдання, слід спробувати знайти його місце в загальній динамічній системі. Так як технологічна система характеризується рядом динамічних параметрів, що визначають її стійкість, жорсткість, здатність розсіювати енергію, коливатися з певною частотою, то природно задатися питанням, як різні характеристики пристрою впливають на ці параметри. Проведені дослідження [1] показали, що динамічні параметри пристрою можуть істотно змінювати параметри всієї технологічної системи і головним чином впливати на стан заготовки в просторі, що прямо пов'язано з точністю і якістю обробки. Тому дослідження, пов'язані з динамікою системи верстат - пристрій, можуть дати рекомендації по підвищенню точності оброблення при створенні оптимальних конструкцій.

Для аналізу впливу частотних характеристик було взято за предмет дослідження фрезерний верстат моделі 6Р12 та ряд конструкцій пристроїв: універсально-збірні та спеціальні. Схема двомасової динамічної системи верстат-пристрій показана на рисунку 1.

Рис.1 – Схема динамічної системи верстат-пристрій

Власні частоти коливань системи верстат – пристрій оцінювалися по двомасовій моделі:

₍₁₎

де і - маса верстата і пристрою відповідно;

і - жорсткість стола верстата і пристрою відповідно;

- амплітуди коливань стола верстата і пристосування по координаті Z.

Рішення характеристичного рівняння системи диференціальних рівнянь (1) має вигляд:

₍₂₎

Згідно залежностей (2) проведено розрахунки значень парціальних частот лінійних коливань стола верстата і пристрою по осі Z за допомогою «Мatchad». Коефіцієнт жорсткості стола верстата визначено статичним методом при навантаженні кільцевим динамометром (К₁ = 2,2·10⁷ Н/м). Для розрахунків жорсткість пристроїв та власна їх частота коливань була прийнято згідно [1]. Результати розрахунків занесені у таблицю 1.

Таблиця 1

Номер пристрою	Приведена маса пристрою mпр, кг	Жорсткість пристрою К2 ·10^7 Н/м	Власна частота коливань f0, Гц	Розрахункова частота коливань стола f01, Гц	Розрахункова частота коливань пристрою f02, Гц
1	15	4,5	300	18	179
2	40	21,2	470	16	199
3	70	45,6	650	12	306
4	42	4,9	580	17	292
5	10	0,34	250	19	73
6	5	1,05	340	18	196

Як видно з таблиці1, збільшення ваги пристрою призводить до збільшення частоти коливань але вона нижче частоти власних коливань. Це говорить, що система працює у дорезонасному режимі. Збільшення жорсткості пристрою призводить до зменшення частоти коливань стола. Не менш важливим показником якості обробленої поверхні є хвилястість, яка є наслідком вимушених коливань. Проведені дослідження шорсткості поверхні, обробленої торцевим фрезеруванням, показали, що зниження амплітуди коливань при інших рівних умов веде до зниження висоти мікронерівностей. Причому між величинами амплітуди коливань, параметрами шорсткості обробки, глибини різання і подачі спостерігається гарний кореляційний зв'язок [1].

Таким чином, введення пристрою в систему верстата змінює власні частоти коливань всієї технологічної системи і призводить до наступних результатів: розширює діапазон власних коливань технологічної системи в цілому; скорочує діапазон продуктивних режимів обробки; впливає на власні частоти абсолютних і відносних коливань технологічної системи шляхом варіювання параметрами пристроїв.

Джерела інформації:

1. Станочные приспособления. Конструкторско-технологическое обеспечение эксплуатационных свойств / В.Б. Ильницкий, В.В. Микитянский, Л.М. Сердюк. – М.: Машиностроение. – 1989. – 298 с.