Токар. Спеціальна технологія. 3 розряд. Тема 6. п. 6.3.

Поняття про жорсткості системи “верстат-пристосування-інструмент-деталь” (ВПІД)

Навантаження, що виникають під час різання металу, сприймаються інструментом і пристроєм для його кріплення, а також деталлю та пристроєм для її установлення та кріплення. Навантаження, що виникають, передаються через пристрої на вузли та механізми верстата. Утворюється замкнена технологічна система: верстат — пристрій — інструмент — деталь.

У процесі оброблення сила різання не залишається постійною через зміни перерізів зрізуваної стружки, припуску на обробку, нерівномірності механічних властивостей матеріалу й розподілу сили різання. Зміна сили різання викликає затуплення та знос різального інструмента, наростоутворення та ряд інших факторів, що впливають на процес різання. Під дією сил різання, що змінюються, елементи системи верстат — пристрій — інструмент — деталь деформуються, змінюючи тим самим умови різання, терті та роботи приводу верстата. Характер зміни умов оброблення залежить від жорсткості зазначеної системи, тобто здатності перешкоджати пересуванню її елементів при впливові на них навантажень. Жорсткість є одним із основних критеріїв працездатності верстата і його точності роботи під навантаженням.
Характер зміни коливань у часі називають вібраціями. Коливання при різанні поділяють на вимушені, коли причиною коливань є періодично діючі збурні сили, і автоколивання, що не залежать від дії періодично збурних сил. Джерелами збурних сил вимушених коливань є незрівноважені частини верстата (шківи, зубчасті колеса, вали); дефекти в передатних ланках; незрівноваженість оброблюваної заготовки; нерівномірний припуск на оброблення й інші фактори.

Основними джерелами виникнення автоколивань є зміна сил різання через неоднорідність механічних властивостей оброблюваного матеріалу; поява змінної сили різання за рахунок зривання наросту; зміна сил тертя на поверхнях інструмента внаслідок зміни швидкості різання в процесі обробки; сліди вібрацій від попереднього робочого ходу, що викликають зміну сил різання та пружні деформації оброблюваної деталі та різця тощо. На інтенсивність автоколивань впливають фізико-механічні властивості оброблюваного матеріалу, параметри режиму різання, геометричні параметри інструмента, жорсткість окремих елементів і всієї системи верстат — пристрій — інструмент — деталь, зазори в окремих ланках цієї системи.

Зі збільшенням швидкості різання вібрації спочатку зростають, потім зменшуються. При збільшенні глибини різання амплітуда коливань зростає, а зі збільшенням подачі зменшується. Із збільшенням головного кута в плані φ амплітуда коливань зменшується, а при збільшенні радіуса r заокруглення верстата збільшується. Знос різця по задній поверхні підсилює вібрації. Чим більший виліт різця та менші розміри його державки в поперечному перерізі, тим менша його жорсткість і, отже, більші виникаючі вібрації, причому з підвищенням швидкості різання вплив вильоту різця на збільшення вібрацій зростає.

Знаючи причини виникнення вібрацій, можна знайти способи їх зменшення. Однак ці шляхи не завжди є раціональними. Наприклад, збільшення головного кута в плані хоча й зменшує вібрації, але разом із тим збільшує інтенсивність зношування різального інструмента тощо. Тому слід застосовувати такі способи зменшення вібрації, що не знижували б продуктивності та якості оброблення.