АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ВИБРОАКТИВНОСТЬ ДЕРЕВОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

 

Воробьев А.А. (СибГТУ, г.Красноярск, РФ)

 

The analysis of the major factors leading to increase of vibrating indicators of mechanisms of the machine tool.

 

На сегодняшний день одной из наиболее актуальных задач при проектировании деревообрабатывающих станков является повышение точности обработки деталей на создаваемом оборудовании. Точность обработки в свою очередь зависит от различных факторов, среди которых немаловажное значение имеет вибрация механизмов станка, приводящая к изменению траектории движения механизма, вследствие чего возникают погрешности обработки заготовки  на станке.   

Исследования проводились с целью анализа основных факторов, приводящих к увеличению вибрационных показателей механизмов станка, подпадающих под действие ИСО/TR 230-8:2009.

На основании проведенного теоретического анализа физики и механики  технологического процесса обработки деталей, было установлено, что на вибрационные процессы при фрезеровании древесины влияют несколько типов факторов:

1) режимные факторы процесса (частота вращения инструмента, скорость подачи и глубина фрезерования);

2) факторы, относящиеся к режущему инструменту (балансировка инструмента, линейно-угловые параметры, затупление резца);

3) факторы, относящиеся к обрабатываемому материалу (порода, влажность, расположение и направление волокон);

4) различные стохастические факторы, проявляющиеся в процессе формообразования поверхности деталей.

Поэтому целесообразно произвести исследование влияния главных факторов на выходные показатели процесса фрезерования (виброскорость, виброускорение и шероховатость поверхности), с целью выявления влияния их на вибрационные процессы.

Для реализации поставленной цели была создана экспериментальная установка, созданная на базе горизонтального консольно - фрезерного станка модели 6Т82-Г, который отвечает требованиям норм точности и жесткости согласно ГОСТ 17734 и ИСО 230-2:2006 рисунок 1.

Конструкция экспериментальной установки основывалась на возможности варьирования основных режимных показателей процесса резания, вследствие широкого диапазона ступенчатого регулирования скоростей резания и подачи.

 Установка оснащена виброметром модели ВВМ-201 с пьезоэлектрическим датчиком типа ДН-3-М1 с точностью измерения величины амплитуды виброскорости до 0,001 мм/с. Фрезерование осуществлялось цилиндрической сборной фрезой, статически отбалансированной с двумя ножами из быстрорежущей стали HSS 18 по 4 классу точности 6, 6,3 балансировки по ИСО 1940.1-2007. Обрабатываемым материалом являлись образцы сосновых заготовок при резании вдоль волокон одинаковой влажности.

1 – пьезоэлектрический датчик ДН-3-М1; 2 – цилиндрическая фреза; 3 – образец; 4 – виброметр ВВМ-201; 5 – механизмы регулировки вертикальных и горизонтальных подач

Рисунок 1 – Экспериментальная установка СТИ 08 00 000 ВА

 

Для установления влияния основных факторов процесса обработки, были произведены эксперименты для получения функциональных зависимостей виброскорости от технологических параметров процесса: частота вращения инструмента, скорость подачи заготовки, глубина фрезерования, затупление резца при резании и величина неуравновешенности фрезы. При этом анализируемый технологический параметр изменялся в заданном диапазоне, при фиксированных значениях остальных параметров на основном уровне.

Рассмотрим экспериментальные зависимости выходного параметра (виброскорость ) от частоты вращения инструмента , скорости подачи , глубины фрезерования , затупления резца  и дисбаланса инструмента  представленных функциями (1). На основе анализа построены графики зависимостей виброскорости от пяти факторов представленные на рисунках 2-6.

,

,

                                                     ,                                                 (1)

,

. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Зависимость виброскорости от частоты вращения фрезы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Зависимость виброскорости от скорости подачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Зависимость виброскорости от глубины фрезерования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Зависимость виброскорости от радиуса затупления резца

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6 – Зависимость виброскорости от дисбаланса инструмента, внесенного экспериментом

 

Анализируя полученные образно-знаковые модели графиков можно сделать вывод, что виброактивность станка понижается при  увеличении глубины фрезерования, при увеличении остальных факторов происходит повышение амплитуды компонента виброскорости. Наиболее сильное влияние оказывают частота вращение фрезы, затупление резца, а также неуравновешенность инструмента.