CC BY
8610. Девятаева Г.В. Технология реконструкции и модернизации зданий: учебное пособие. М.: ИНФРА-М, 2003.
11. Федоров В.В. Реконструкция и реставрация зданий. М.: ИНФРА-М, 2003.
12. Шрейбере К.А. Вариантное проектирование при реконструкции жилых зданий: произв. -практ. изд. М.: Стройиздат, 1991.
МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ВИБРАЦИЕЙ НА МНОГОЦЕЛЕВЫХ СВЕРЛИЛЬНО-ФРЕЗЕРНО-РАСТОЧНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ
Аминов П.Ю.
Аминов Павел Юрьевич - студент-бакалавр, кафедра металлорежущих станков, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва
Аннотация: одним из важных условий для получения высокой точности обработки на многоцелевом сверлильно-фрезерно-расточном станке с ЧПУ для обработки корпусных заготовок классов точности П, В, А ГОСТ 8-82 является снижение вибраций.
К наиболее универсальным подходам, обеспечивающим виброзащиту, относятся:
• снижение виброактивности источника;
• демпфирование;
• виброизоляция оборудования;
• использование средств и систем динамического гашения колебаний;
• активное гашение вибрации.
Снижение виброактивности источника. Выдающимся примером такого метода сокращения колебаний является балансировка шпиндельного узла в целях уравновешивания вращающихся масс шпинделя и деталей, закрепленных на нем. Неуравновешенность шпинделя обусловливается неоднородностью металла, неточностью размеров, наличием на шпинделе шпонок, пазов, крепежных отверстий и т. д.
Динамической балансировке подвергаются шпиндели с отношением длины к диаметру более трех и окружной скоростью свыше 6 м/с [2]. Балансировку шпиндельного узла в сборе можно провести на специальном балансировочном станке. По окончании процесса производится контроль отклонений от соосности, радиального и торцевого биения на специальном стенде.
Помимо балансировки шпиндельного узла, стоит обратить внимание и на сам процесс резания. При фрезеровании, как правило, достигаются максимальные значения режимов резания, следовательно, будет наблюдаться и максимальная вибрация. Поэтому оптимизация процесса фрезерования с технологической точки зрения для максимально возможного уменьшения влияния вибрации требует особого внимания.
Вибрация в процессе фрезерования может быть вызвана особенностями режущего инструмента, держателя, станка, заготовки или зажимного приспособления. Для успешного ограничения вибрации необходимо учитывать следующие факторы.
При торцевом фрезеровании следует учитывать направление действия сил резания. Приоритетнее использовать режущие пластины с минимальным углом в плане. Так, фрезы с углом в плане 45° обеспечивают равномерное распределение осевых и радиальных сил резания. Фрезы с большим вылетом с углом в плане 10° направляют силы резания преимущественно к шпинделю. Оптимальным является использование инструмента с круглыми пластинами, которые также направляют большую часть сил резания к шпинделю станка.
15
Также необходимо учитывать габариты и массу инструмента. Следует выбирать фрезу минимально возможного диаметра для данной операции. Преимуществом обладают фрезы с небольшой массой, например фрезы с алюминиевым корпусом.
Колебания также возникают вследствие недостаточной жесткости технологичекой системы. В этом случае следует выбирать направление подачи к более жесткому узлу - столу станка [3].
Производители современных систем числового программного управления также ориентируются на получение стойкого результата обработки. Так, модульная инструментальная система позволяет получать инструментальные сборки требуемой длины с обеспечением высокой жёсткости и минимального биения. Компания-производитель выбранной системы ЧПУ обеспечивает пользователей специальной оснасткой для сборки инструментальной оправки и измерения фактических значений диаметра и вылета фрез с последующим автоматическим занесением данных в систему ЧПУ для коррекции.
Для минимизации погрешности установки заготовки применяется выравнивание, которое заключается в точном определении положения заготовки в системе координат станка с помощью имеющихся команд в системе ЧПУ, что, в свою очередь, позволит произвести точную обработку заготовки и свести к минимуму возможные колебательные процессы, связанные с взаимными неконтролируемыми перекосами инструмента и заготовки [4].
Демпфирование. Приоритетным является использование режущих пластин со слегка изношенной кромкой для достижения демпфирования системы. При фрезеровании углов предпочтение следует отдавать траекториям, обеспечивающим больший радиус скругления. При торцевом фрезеровании следует увеличить подачу с уменьшением глубины резания. Но не стоит допускать трения при достижении минимальной толщины стружки.
Виброизоляция оборудования. Виброизоляция означает изоляцию станков, измерительных приборов или их отдельных частей от разрушающего воздействия извне. На практике для виброизоляции применяют демпфирующие опоры с низкой собственной частотой [1].
Резинометаллические опоры ОВ для металлорежущих станков предназначены для защиты от пассивной (исходящей извне) и активной (возникающей в узлах и распространяющейся на окружающие предметы) вибрации. Принцип работы - на сжатие.
Современные тенденции в металлообработке предлагают применение виброопор для установки станка в цех даже более приоритетным, чем на фундамент. Этот феномен в первую очередь обусловлен быстро развивающимся производством легких малогабаритных станков, транспортирование которых не составляет большого труда, а заливка фундамента нецелесообразна. Но, однако, при наличии в одном помещении ряда станков, установленных на фундамент, приводит к вибрации здания, излишнему шуму, ухудшению условий работы операторов.
Для установки станка на виброопоры необходимо рассчитать нагрузку на каждую опору с целью определения приемлемого типа последней, а также их количество.
Динамическое гашение вибрации. В случае, если спектр собственных частот источника вибрации (узла станка) близок к частоте возмущающей силы, иными словами, колебания объекта близки к резонансу, к защищающему от вибрации узлу или приводу можно присоединить демпфирующий объект - механическую систему, в результате чего образуется многомассовая система, изменяющая характер колебаний источника.
Активное виброгашение. Такой способ защиты от вибраций подразумевает под собой активный автоматический контроль максимально возможного числа параметров процесса резания (перемещения, скорости, ускорения и др.) и управление ими. Широко распространенным примером такой системы является адаптивная система управления станком.
Металлорежущее оборудование оснащают колоссальным количеством датчиков, регистрирующих рассогласования в процессе резания и посылающих сигналы в систему ЧПУ, которая, в свою очередь, автоматически управляет режимами непосредственно в процессе обработки, компенсируя рассогласования.
Данный вид системы управления станком максимально оперативно пресекает возникающие колебания, добиваясь, тем самым, высокой точности и производительности обработки. [4]. Использование адаптивных систем характерно для прецизионных станков классов точности В, А, С ГОСТ 8-82.
Проблемы виброзащиты возникают практически во всех областях современной техники, и их решение существенно опирается на специфику системы или реализуемого ею динамического процесса. Выбор законов движения исполнительных органов машин, механизмов, реализующих эти движения, геометрических форм деталей и конструкций, вида их сопряжений и механических характеристик, материалов и способов обработки наряду с функциональными требованиями должен отвечать требованиям вибронадежности и вибробезопасности.
Список литературы
1. Борьба с вибрациями в прецизионной металлообработке. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://stanko-arena.ru/article/borba-s-vibratsiyami-v-pretsizionnoy-metalloobrabotke.html/_ (дата обращения 14.06.2019).
2. Энциклопедия по машиностроению XXL. Динамическая балансировка шпинделей. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://mash-xxl.info/page/210092240231085192022033046221001204084044007016/ (дата обращения 14.06.2019).
3. Снижение вибрации при фрезеровании. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.sandvik.coromant.com/ru-ru/knowledge/milling/pages/vibration.aspx/ (дата обращения 14.06.2019).
4. Мещерякова В.Б., Стародубов В.С. Металлорежущие станки с ЧПУ. Изд. Инфра-М, 2015. 165 с. ISBN 978-5-16-005081-2.
