WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«А.А. ОРГИЯН, д-р техн. наук, И.М. ТВОРИЩУК, Одесса, Украина ИНТЕНСИВНОСТЬ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАНСОВ ПРИ ПРЕРЫВИСТОМ РЕЗАНИИ В статті вивчені умови збудження параметричних ...»

ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип. 9

УДК 621.941

А.А. ОРГИЯН, д-р техн. наук,

И.М. ТВОРИЩУК, Одесса, Украина

ИНТЕНСИВНОСТЬ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАНСОВ

ПРИ ПРЕРЫВИСТОМ РЕЗАНИИ

В статті вивчені умови збудження параметричних резонансів, а також їх інтенсивність

при розточуванні переривчастих поверхонь. Переривчастість поверхні що

обробляються, описується кусково-постійною функцією Ф(t). Розрахунки за запропонованою моделлю добре узгоджуються з експериментальними даними при варіюванні режимів різання .

В статье изучены условия возбуждения параметрических резонансов, а также их интенсивность при растачивании прерывистых поверхностей. Прерывистость растачиваемой поверхности описывается кусочно-постоянной функцией Ф(t). Расчёты по предложенной модели хорошо согласуются с экспериментальными данными при варьировании режимов резания .

In this paper we study the excitation conditions of parametric resonance, as well as their intensities when boring discontinuous surfaces. Calculated discontinuity surface is described by a piecewise constant function Ф(t). Calculations on the proposed model a rein go o degree meant with the experimental data by varying the cutting conditions .

Прерывистость обрабатываемой поверхности приводит к периодическому повторению процессов врезания и выхода инструмента, нарушая тем самым стационарность замкнутой динамической системы станка и вызывая появление интенсивных внешних воздействий на процесс резания. Период этих воздействий задаётся частотой входа и выхода режущих лезвий. Они возбуждают колебания станка, уровень которых значительно выше, чем при обработке сплошных поверхностей в аналогичных условиях .

Растачивание отверстий с прерывистой поверхностью является достаточно распространённой в машиностроении операцией, выполняемой от отделочно-расточных, координатно-расточных и токарных станках .

Детали с прерывистой поверхностью обработки составляют до 12% от общего числа деталей, на которые налажены отделочно-расточные станки [1]. К числу таких деталей относятся шатуны, кронштейны, крышки, блоки © А.А. Оргиян, И.М. Творищук 2014 ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип. 9 цилиндров, стаканы подшипников, шлицевые шестерни, гильзы цилиндров и другие, входящие в состав продукции машиностроительных заводов массового производства. Для рассмотренных деталей количество прерываний обрабатываемой поверхности на один оборот изменяется от 1 до 20 .

Расчёты и эксперименты показывают, что колебания привода вращения токарных станков в условиях прерывистого резания зависят от частоты следования и формы импульсов. При наличии зазора в соединении элементов привода динамическая система станка становится нелинейной .

Режимы работы, при которых зазоры раскрываются, сопровождаются повышенным шумом, износом соединений и режущего инструмента, вследствие чего такие режимы не допустимы .

Экспериментальное исследование колебаний при тонком растачивании отверстий с прерывистой поверхностью, выполнено на стенде, собранном в двух вариантах: с вращающейся и невращающейся борштангой. Невращающаяся борштанга устанавливалась так, что составляющие Py и Pz силы резания были ориентированы по направлениям главных осей жёсткости упругой системы станка. Основная серия опытов проводилась при растачивании отверстий в образцах, выполненных из стали 45 с числом одинаково расположенных пазов j=1,6 и 20 .





Отдельные эксперименты проводились на образцах из серого чугуна СЧ-18, из титанового сплава ВТ-5 и из бронзы ОЦС 6-6-3, на образцах с j=3,4 и 5, а также на образцах с пазами неодинаковой ширины. Соотношение между шириной паза a n и шириной выступа a B, характеризуемое величиной g an /( an a B ), изменялось в приделах от g 0,1 до g 0,5. Среднее значение диаметра обрабатываемого отверстия составляло 0,04 м .

Растачивание стальных образцов выполнялось борштангами диаметром 0,03 м с l1 / d1 3 и 4, оснащёнными резцами из сплава Т3ОК4 со следующей геометрией 60, 1 10, 8, 1 12, 3, 15, 0,1 мм.

Скорость резания изменялась от 1,67 до 3,34 м/с с шагом 0,083 м/с при постоянной подаче 0,025 мм/об и двух значениях глубины резания:

0,05 и 0,1 мм .

Основные закономерности развития колебаний не изменяются при переходе от растачивания невращающейся борштангой, к растачиванию вращающейся борштангой и при изменении материала образца. Характер

ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип. 9

колебаний сохраняется и при переходе к растачиванию образцов с пазами неодинаковой ширины. Рассмотрим поэтому результаты основной серии опытов, выполненных с применением невращающихся борштанг .

Найдены значения параметров при l1 / d1 3 и 4: радиальная жёсткость у резца C, Н/мкм – 6 и 4; первая собственная частота f0, Гц – 1100 и 750; логарифмический декремент колебаний -0,10 и 0,09 .

По осциллограммам, полученным при растачивании образцов с одним пазом, установлен характер колебаний: периодические изменения состояний равновесия и высокочастотные колебания. Декремент колебаний во время резания отличается от измеренного при прохождении паза и может быть выражен через параметры замкнутой динамической системы .

Считая УС одномерной, запишем уравнения замкнутой динамической системы станка

–  –  –

где y – относительные перемещения резца и детали;

P – главная составляющая силы резания;

Кр=К0d – коэффициент резания;

К0 – удельная сила резания;

d – ширина стружки;

Tp=a/v – инерционная постоянная стружкообразования;

a – толщина стружки;

v – скорость резания;

m – приведённая масса системы шпиндель-борштанга;

b – коэффициент демпфирования;

с – жёсткость УС .

При переходе к безразмерному времени 0 t, уравнения (1) примут вид:

ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип. 9

–  –  –

3 2 (1 ) 2 2 ( 1 3 2 2 ) 3 0. (5) Из - за малости можно ограничиться линейными членами и, как показала численная оценка, получить с погрешностью, не превышающей 3%, значение логарифмического декремента колебаний по формуле (6) .

ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип. 9 Для борштанги с l1 / d1 при t=0.05 мм расчёт даёт =0,072, а эксперимент – =0,07. Для борштанги с l1 / d1 =4 получены соответственно значения 0,047 и 0,04.

Поскольку всегда + 2 можно для оценок пренебречь в (6) членами знаменателя, содержащими, и получить:

(7) .

Отметим, что непосредственно после врезания колебания носят декрементный характер даже при таких условиях обработки, которые при растачивании сплошных поверхностей приводят к возбуждению автоколебаний. Это объясняется синхронизирующим действием ударных импульсов при врезании, благодаря которому колебания на двух последовательных оборотах оказываются почти синфазными, и механизмы резания по следу стабилизируют замкнутую динамическую систему .

С ростом глубины резания увеличивается смещение положения равновесия (отжим резца), а также возрастает начальное значение амплитуд высокочастотных колебаний. Эта закономерность сохраняется и при обработке образцов с большим числом пазов, когда колебания мало изменяют свой уровень за время прохождения выступа и паза. Для таких образцов на уровень колебаний существенно влияет значение их фазы в момент врезания и выхода резца, а потому значительны изменения уровня колебаний при варьировании частоты вращения шпинделя .

Результаты эксперимента представлены в виде зависимостей амплитуд изгибных колебаний борштанг от скорости резания. На рисунке нанесены также шкалы значений отношения собственной частоты колебаний борштанги f0 к частоте возмущения fв, вызываемой прерываниями процесса резания. Малые значения f 0 / f в соответствует обработке образцов с j=20, а большие – j=6. При малых значениях отношения f 0 / f в максимумы амплитуды колебаний достигаются, когда f 0 / f в кратно 0,5. При больших значениях этого отношения максимумы амплитуды достигаются только при целых его значениях. Максимальные значения амплитуд колебаний при растачивании прерывистой поверхности в 2-4 раза больше, чем при растачивании сплошной поверхности. В зоне больших значений отношения наблюдается чередование f0 / fв ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип. 9 интенсивностей максимумов: при нечётных значениях f 0 / f в амплитуды колебаний больше, чем при чётных .

–  –  –

Экспериментальные данные сопоставлены с результатом исследований решений системы уравнений движений, при составлении которых УС рассматривается как система с двумя степенями свободы, ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип.

9 соответствующими направлениям главных осей изгибной податливости борштанги:

–  –  –

При записи уравнений движения принято, что составляющие силы резания связаны соотношением Py Pz и что тангенциальные смещения вершины резца, вызванные упругими деформациями, не изменяют продолжительности резания и его прерывания .

Моделирование уравнений на АВМ приводит к результатам, вполне удовлетворительно согласующимся с экспериментальными данными по положению и интенсивности максимумов колебаний. Расхождение с экспериментом возрастает в зоне малых значений f 0 / f B, где очевидно должна проявляться ограниченность допущения о независимости моментов изменения состояний системы от тангенциальных колебаний .

Моделирование показывает, что принятый вид функции (t ) вовсе не равносилен допущению о воздействии на УС прямоугольных импульсов. Запись переменной Pz позволяет установить наклон участков нарастания и убывания силы резания, зависящий от значений параметров динамической системы .

Исследования решений на модели приводят к выводу о слабом влиянии скоростной зависимости силы резания на положения и интенсивность максимумов амплитуды колебаний. Этот вывод согласуется с результатами У.Найта и С.Тобайса [2], полученными при обработке ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип. 9

–  –  –

используя метод сшивания решений, применённый в работах при исследовании частных случаев этой задачи [3] .

Выполнив подстановку Эйлера ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип. 9

–  –  –

возрастают с ростом номера п области параметрической неустойчивости, кусочно-постоянное параметрическое возмущение приводит немонотонному изменению n при увеличении п. Причиной этого следует * считать возможность возбуждения параметрических резонансов низших ISSN 2078-7499. Сучасні технології в машинобудуванні, 2014, вип. 9

–  –  –

Выводы .

1. Приведены экспериментальные исследования колебаний при тонком растачивании отверстий с прерывистой поверхностью. Установлен характер колебаний: периодические изменения состояний равновесия и высокочастотные колебания .

2. Декремент колебаний во время резания отличается от измеренного во время прохождения паза и может быть выражен через параметры замкнутой динамической системы. Определена зависимость амплитуды колебаний от скорости резания. С помощью разложения в ряд Фурье кусочно-постоянной функции (t ) определенны гармоники, влияющие на интенсивность параметрических резонансов .

3. В целом, рассмотренная расчётная методика приводит к результатам, согласующимся с данными опыта. Рекомендации по расчёту колебаний при растачивании прерывистых поверхностей с помощью АВМ и по определению благоприятных скоростей резания используются при проектировании отделочно-расточных станков .

Список использованных источников: 1. Копелев Ю.Ф., Оргиян А.А. «Колебания при тонком растачиваниипрерывистых поверхностей» - Станки и инструменты 1972 г., М10, с. 13-15. 2. Knight W.A., Tobias S.A. Tensional vibrations and machine tool satiability// Advances in machine tool decagon research / Proceedings of the 10t international NTDR conference. – Oxford, 1970. – ptg. 299–323. 3. Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний. – М.; Л.; Изд-во – Техн. теорет. лит., 1960. – 344 с .

Bibliography (transliterated): 1. Kopelev Ju.F., Orgijan A.A. «Kolebanija pri tonkom rastachivaniipreryvistyh poverhnostej» - Stanki i instrumenty 1972 g., M10, s. 13-15 .

2. Knight W.A., Tobias S.A. Tensional vibrations and machine tool satiability// Advances in machine tool decagon research / Proceedings of the 10t international NTDR conference. – Oxford, 1970. – ptg. 299– 323. 3. Strelkov S.P. Vvedenie v teoriju kolebanij. – M.; L.; Izd-vo



Похожие работы:

«Т еплосчетчики Внесены "СТЗ" реестр ср Регистрационный номер N 16117-02 Взамен N_ Выпускаются по техническим условиям ТУ 4218-014-18151455-2001 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Теплосчетчики СТЗ предназначены для измерения количества тепл...»

«ОКП 421522 рН-метр рН-011МП (рН-014) Руководство по эксплуатации ДСКШ 414318.121РЭ Соответствует требованиям ГОСТ ISO 9001-2011 (ISO 9001-2008) ДСКШ 414318.121РЭ Оглавление 1 Описание и работа 1.1 Назначение и область применения 1.2 Технические характеристики 1.3...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТ Р и с о НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ 22742— РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ А втом атическая идентиф икация КОДИРОВАНИЕ ШТРИХОВОЕ Символы линейного ш трихового кода и двум ерны е символы на упаковке продукции ISO 22742:2005 Packaging — Linear bar code and two-di...»

«c 2018 г. 10 сентября Письма в ЖЭТФ, том 108, вып. 5, с. 332 – 338 Нейроморфные вычисления на основе латеральных систем магнитных микроструктур с нарушением трансляционной симметрии А. В. Садовников+1), А. А. Грачев+, С. А. Одинцо...»

«А.Л. АРЕФЬЕВ, М.А. АРЕФЬЕВ ОБ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ В РОССИИ 100 лет назад по уровню развития инженерно-технического образования Россия входила в пятёрку ведущих стран мира. Это было обусловлено быстрым развитием российской экономики: по темпам промышленного роста (9% в 1913 году) с...»

«СЕКЦИЯ 17. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И ГАЗА – угол внутреннего трения грунта засыпки. [3] Так как значения угла, с помощью которого определяется точ...»

«Сообщение о существенном факте о решениях, принятых советом директоров эмитента 1. Общие сведения 1.1. Полное фирменное Акционерное общество "Объединенная наименование эмитента двигателест...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.