Вибір режимів при відрізанні фрезами з врахуванням динамічного стану інструменту

Напрацювання рекомендацій для вибору режимів різання при відрізанні стандартними відрізними фрезами з врахуванням їх динамічного стану. Аналіз значення критерію динамічного стану для всього ряду стандартних відрізних і прорізних фрез відповідно до ГОСТу.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 29.09.2018
Размер файла 674,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1(13) * 2006

Науковий вісник Національного Технічного Університету Нафти і Газу

Размещено на http://www.allbest.ru/

70

|

ВИБІР РЕЖИМІВ РІЗАННЯ ПРИ ВІДРІЗАННІ ФРЕЗАМИ З ВРАХУВАННЯМ ДИНАМІЧНОГО СТАНУ ІНСТРУМЕНТУ

В.Г. Панчук

Аннотация

Проведен вычислительный эксперимент, в котором моделируется процесс отрезки фрезами. Выполнен анализ динамического состояния стандартных фрез общим количеством 896 типоразмеров. Определены критические значения режимов резания, которые приводят к неустойчивой работе отрезных фрез.

Annotation

There is realized the computational experiment in which the mill cutting off process is simulated. The dynamic state analysis of standard size mills by total number of 896 is carried out. The critical values of cutting conditions which cause unstable mill cutting are determined.

Вступ

При визначенні працездатності відрізних фрез і дослідженнях їх поведінки в процесі різання актуальною є проблема, пов'язана з вивченням динамічної нестійкості і відповідно з підбором таких параметрів фрези та режимів різання, які дають змогу запобігти або послабити негативні впливи цього явища. Під час роботи відрізної фрези виникають зовнішні збурюючі сили, викликані контактом зубів пили з оброблюваним матеріалом. Результуюча сили різання розкладається на поздовжню і поперечну складові щодо площини фрези. Відрізна фреза є інструментом, у якого діаметр значно перевищує товщину. У зв'язку з цим відрізна фреза характеризується низькою динамічною стійкістю у перпендикулярному до її площини напрямі. В реальному процесі відрізання поперечна складова сили різання виникає внаслідок дії багатьох факторів (похибки виготовлення, похибки установлення, деформації та ін.) [1]. Її абсолютна величина порівняно з іншими складовими досить мала, але оскільки жорсткість фрези в осьовому напрямі набагато менша, ніж в радіальному, то присутність такої складової сили різання, яка викликає згинаючі коливання, буде здійснювати переважаючий вплив на динамічну нестійкість при роботі фрези.

Як параметр, що характеризує працездатність фрези, пропонується використати критерій динамічного стану фрези [1, 2], визначений в роботі [3] на основі числового розрахунку амплітуди коливань власних форм:

,

де: - амплітуда вимушених коливань k-ї гармоніки для j-ї власної форми;

- амплітуда k-ї гармоніки збурюючої сили;

- її кругова частота;

- власна кругова частота.

Даний критерій оцінки динамічного стану відрізної фрези грунтується на припущенні, що в результаті похибки виготовлення і складання системи верстат-фреза-заготовка і деформування цієї системи під дією сили різання має місце зміщення і поворот серединної площини фрези відносно прорізу. Внаслідок цього виникає прогин фрези за рахунок контакту її бокової поверхні з поверхнею прорізаного паза.

Критерій динамічного стану відрізної фрези широко використовується в дослідженнях нових прогресивних конструкцій відрізних фрез [1, 2, 4, 5], його адекватність доведена експериментальним шляхом [5, 6].

Однак слід зауважити, що внаслідок дії різних технічних, технологічних і економічних факторів використання нових прогресивних конструкцій різального інструменту на практиці обмежене. Як правило, на виробництві використовуються стандартні конструкції різального інструменту, в тому числі і відрізних фрез [8]. Режими різання при цьому встановлюються за традиційною методикою за відповідною довідковою та нормативною літературою [9].

Метою даної статті є напрацювання рекомендацій для вибору режимів різання при відрізанні стандартними відрізними фрезами з врахуванням їх динамічного стану.

Постановка задачі

прорізний фреза різання відрізний

З метою вироблення рекомендацій з встановлення оптимальних режимів різання стандартними відрізними фрезами аналізуються значення критерію динамічного стану для всього ряду стандартних відрізних і прорізних фрез відповідно до ГОСТ 2679-73. Залежності критерію динамічного стану отримуються в результаті проведення обчислювального експерименту, в основі якого лежить математична модель [3] процесу фрезерування відрізними фрезами.

Реалізація моделі

Математична модель [3] процесу відрізання фрезами реалізується у вигляді машинної моделі на базі існуючого обчислювального комплексу [7] для розрахунку власних частот і форм коливання пластинчастих конструкцій, який призначений для розрахунку конструкцій складної геометричної форми при довільних крайових умовах. Вихідним параметром моделі є критерій динамічного стану відрізної фрези .

В машинній моделі моделюється процес розрізання фрезою сталевої пластини. Вхідними факторами моделі при цьому є: діаметр фрези , мм; ширина фрези , мм; кількість зубів , шт; товщина пластини, що розрізається, , мм; зміщення пластини відносно осі фрези , мм; частота обертання фрези , хв-1; модуль пружності матеріалу фрези, приймається кгс/мм2 і густина матеріалу фрези, приймається кг/мм3.

Суттєвим недоліком існуючого обчислювального комплексу [7] є діалоговий режим роботи, який є неефективним при проведенні великої кількості розрахунків. Нами були розроблені додаткові програмні модулі, які дозволяють реалізувати пакетний режим роботи моделі. При цьому забезпечується програмний запуск на виконання виконавчих модулів існуючого обчислювального комплексу, введення необхідних вхідних даних з файлів даних і вивід результатів обчислення в текстові файли у формі, зручній для подальшої обробки в табличному редакторі. Є можливість вказувати кількість гармонік, які використовуються для визначення критерію динамічно стану фрези.

Розрахунковий блок машинної моделі [2, 3] забезпечує розрахунок амплітуди власних коливань на 100 гармоніках.

Реалізація машинного експерименту

Прийнята методика вибору режимів різання в процесі відрізання фрезами полягає у визначенні частоти обертання і хвилинної подачі відрізної фрези залежно від подачі фрези на зуб, діаметра фрези, ширини фрези, кількості зубів фрези і глибини фрезерування, при яких забезпечується задана економічна стійкість інструменту. Динамічні властивості інструменту при цьому не враховуються.

Пошуковим експериментом встановлено, що головними факторами, які суттєво впливають на динамічну стійкість фрези в процесі відрізання, є діаметр фрези, частота обертання, крок між зубами і ширина фрези. Найбільший вплив на динамічну нестійкість відрізних фрез має частота обертання. Менше впливають крок між зубами і ширина фрези. Товщина пластини, що розрізається, і зміщення пластини відносно осі фрези в зонах стабільних частот практично не впливають на коефіцієнт динамічної стійкості фрези. Встановлено, що в діапазоні допустимих частот обертання відрізної фрези певної конструкції існують зони її динамічної нестійкості, що потрібно враховувати при виборі режимів різання.

Також встановлено в роботах [1, 2, 4] і підтверджено пошуковим експериментом, що визначальний вплив на працездатність фрези здійснюють коливання на нижніх гармоніках. Тому в наступних розрахунках коефіцієнт динамічного стану фрези визначається за 8-ма першими гармоніками.

В ході обчислювального експерименту проведені розрахунки критерію динамічного стану для всіх типорозмірів відрізних фрез діаметром від 50 до 315 мм (див. табл. 1) в допустимому діапазоні частот обертання. У відповідності до ГОСТ 2679-73 це складає 896 типорозмірів. Допустимий діапазон частот обертання для фрез визначався за традиційною методикою [9]. Кількість рівнів варіації для частоти обертання фрези залежно від величини діапазону коливається в межах від 20 до 40.

На основі одержаних результатів побудовані залежності критерію динамічного стану фрези від частоти обертання фрези і кількості зубів для кожної комбінації діаметр-ширина фрези. Аналіз залежностей засвідчив, що залежність критерію динамічного стану від частоти обертання фрези має яскраво виражений нелінійний характер. В ряді випадків спостерігаються яскраво виражені максимуми, значення яких значно відхиляються від загальної тенденції. В якості ілюстрації на рис. 1 представлені приклади двох одержаних реалізацій.

При цьому слід враховувати, що динамічна стійкість фрези тим більша, чим ближче до нуля значення критерію динамічного стану. Отже, існування максимумів вказує на наявність зони динамічної нестійкості при деяких частотах обертання фрези. Це виникає у випадках, коли частота вимушених коливань, спричинених силою різання при заданих режимах різання, близька до власної частоти коливання фрези.

На основі аналізу залежностей визначені значення критичних частот nкр фрез (див. табл. 2) при заданих значеннях діаметра, товщини, кількості зубів фрези в діапазоні частот від nmin до nmax.

Таблиця 1

Типорозміри фрез відрізних для аналізу динамічного стану

D, мм

B, мм

z, мм

Дрібний зуб.
Тип 1

50

0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6

40; 48; 64; 80; 100; 128

63

0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6

48; 64; 80; 100; 128

80

0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6

64; 80; 100; 128

100

0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6

64; 80; 100; 128

125

0,8; 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6

80; 100; 128; 160

160

1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6

100; 128; 160

200

1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6

100; 128; 160

250

2; 2,5; 3; 4; 5; 6

100; 128; 160; 200

315

2,5; 3; 4; 5; 6

160; 200

Середній зуб.
Тип 2

50

0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0

24; 32; 40; 48

63

0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0

24; 32; 40; 48; 64

80

0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0

32; 40; 48; 64

100

0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0

40; 48; 64

125

1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0

48; 64; 80

160

1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0

48; 64; 80

200

1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0

48; 64; 80

250

2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0

64; 80; 100

315

2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0

80; 100

Середній зуб.
Тип 3

50

4,0; 5,0

24

63

4,0; 5,0; 6,0

24; 32

80

5,0; 6,0

32; 40

100

5,0; 6,0

40

125

5,0; 6,0

40

Крупний зуб.
Тип 3

50

1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5

16; 20

63

1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0

16; 20; 24

80

1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0

20; 24

100

1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0

20; 24; 32

125

1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0

24; 32

160

1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 4,5

24; 32; 40

200

2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0

32; 40

250

2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0

32; 40

315

1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0; 6,0

40; 48

Крупний зуб.
Тип 2

63

1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5

14; 16; 18

80

1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0

14; 16; 18; 20

100

1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0

16; 18; 20; 22

125

1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0

18; 20; 22

160

1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 4,5

20; 22; 26

200

2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0

20; 22; 26

250

2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0

20; 22; 26

Рисунок 1 Приклади залежностей критерію динамічного стану фрези

Таблиця 2

Результати експерименту

D,
мм

B,
мм

z,
шт

nкр,
хв-1

Cr

nmin,
хв-1

nmax,
хв-1

D,
мм

B,
мм

z,
шт

n,
хв-1

Cr

nmin,
хв-1

nmax,
хв-1

D,
мм

B,
мм

z,
шт

n,
хв-1

Cr

nmin,
хв-1

nmax,
хв-1

50

0,25

40

120

40

16

204

50

0,5

100

132

38

16

204

80

1,0

100

124

35

16

172

140

85

168

111

1,2

100

108

1011

168

132

188

65

100

2,5

128

92

143

16

120

80

60

242

0,6

64

180

85

125

0,8

100

40

2270

16

104

84

287

80

144

202

100

5344

140

537

168

303

1,0

160

52

72

16

96

188

44

0,8

80

192

118

1,2

100

60

1450

100

48

52

100

188

62

100

513

56

41

128

120

130

1,6

80

100

359

84

115

140

84

100

80

905

124

116

1,0

100

168

62

100

796

168

300

192

39

2

100

100

392

48

100

146

1,2

128

180

66

2,5

100

76

114

140

164

63

0,3

80

76

56

16

172

160

76

123

128

184

42

152

62

3

160

76

51

0,3

40

168

84

100

108

468

160

1,2

64

76

26

16

96

48

120

145

168

90

80

76

33

140

154

0,4

64

136

103

128

56

44

168

163

152

67

3

128

68

65

80

72

239

80

152

102

4

128

92

8,6

84

359

100

72

259

200

1,6

64

88

26

16

88

168

530

108

103

100

68

83

176

63

144

461

160

68

125

128

88

57

128

68

12630

80

108

116

62

172

99

2

128

68

48

0,4

48

140

132

0,5

80

136

166

76

49

160

142

100

108

152

2,5

128

76

37

64

120

92

0,6

80

152

54

160

68

44

140

191

100

108

251

76

55

80

96

229

128

172

70

3

160

56

76

112

344

0,8

100

108

81

4

160

88

39

124

103

144

210

5

160

68

43

100

148

471

128

136

249

250

2

160

60

40

16

72

188

57

80

0,3

80

116

457

16

140

200

72

56

128

60

236

128

84

315

1,0

40

38

603

16

52

140

586

128

116

110

48

38

612

0,5

48

20

138

0,4

100

36

273

1,2

48

38

359

196

131

84

705

1,6

48

38

337

80

120

216

132

73

2,5

200

38

1045

140

324

128

112

88

4

160

38

52

168

256

0,5

128

140

88

200

46

108

100

84

78

0,6

100

124

61

5

200

38

65

96

50

128

112

42

48

32

112

40

0,8

100

72

306

124

132

84

163

Висновки

В діапазоні допустимих частот обертання відрізної фрези певної конструкції існують зони її динамічної нестійкості, що потрібно враховувати при виборі режимів різання. Одержані результати мають практичне значення при виборі оптимальних режимів різання при відрізанні фрезами.

Література

1. Равская Н.С., Бабенко А.Е., Боронко О.А., Лорох Р. Определение критерия динамиче-ского состояния пилы // Вестник НТУУ "КПИ". Машиностроение. 1998. Вып. 33. С. 157-162.

2. Равская Н.С., Бабенко А.Э., Боронко О.А. Оценка конструкции дисковых пил по критерию их динамического состояния // Вестник НТУУ "КПИ". Машиностроение. 2000. Вып. 39. С. 14-18.

3. Бабенко А.Є., Равська Н.С., Боронко О.О., Трубачев С.І. Визначення власних частот і власних форм коливань дискових пил // Наукові вісті Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. 1998. № 3(4). С. 62-65.

4. Бабенко А.Э., Равская Н.С., Боронко О.А. Влияние динамических характеристик дисковых пил на их работоспособность // Вестник НТУУ "КПИ". Машиностроение. 2002. Вып. 43. С. 169.

5. Равская Н.С., Бабенко А.Э., Боронко О.А. Проектирование прогресивных конструкций дисковых пил с неравномерным шагом // Прогрессивные технологии и ситемы в машиностроении. Донецк, 2000. Вып. 13. С. 134-137.

6. Равская Н.С., Семенов А.В. Экспериментальные исследования процесса отрезки дисковыми пилами с неравномерным шагом зубьев // Резание и инсрумент в технологических системах. Харьков: ХПИ, 1999. Вып. 53, С. 144-145.

7. Боронко О.А. Программный комплекс решения задачи динамического состояния дисковой пилы при кинематическом возбуждении ее изгибных колебаний // Вестник НТУУ "КПИ". Машиностроение. 1998. Вып. 34. С. 189-192.

8. ГОСТ 2679-73 Фрезы прорезные (шлицевые) и отрезные.

9. Справочник технолога-машиностроите-ля: В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Аналіз особливостей конструкцій, експлуатації, працездатності торцевих фрез. Дослідження впливу косокутної геометрії різальних ножів фрез та режимів різання на характер фрезерування. Аналіз кінематики процесу фрезерування торцевими ступінчастими фрезами.

    реферат [88,3 K], добавлен 10.08.2010

  • Схема розбивки фрагмента елементарної ділянки різальної частини фрез на восьмикутні елементи. Моделювання процесу контурного фрезерування кінцевими фрезами. Методика розрахунку контактних напружень на ділянках задньої поверхні різального інструменту.

    реферат [472,6 K], добавлен 10.08.2010

  • Вибір різального та вимірювального інструменту, методів контролю. Токарна програма та норми часу. Підсумок аналітичного розрахунку режимів різання на точіння. Розрахунок режимів різання на наружні шліфування. Опис технічних характеристик верстатів.

    контрольная работа [28,1 K], добавлен 26.04.2009

  • Розрахунок режимів різання розрахунково-аналітичним методом для токарної та фрезерної операції. Знаходження коефіцієнтів для визначення складових сили різання. Визначення загального поправочного коефіцієнту на швидкість різання. Види фрезерних операцій.

    контрольная работа [1,2 M], добавлен 04.07.2010

  • Аналіз технологічності деталі. Обгрунтування методу виготовлення заготовки. Вибір металорізальних верстатів. Вибір різального інструменту. Розрахунок режимів різання. Розробка конструкції верстатного пристрою. Розробка конструкції контрольного пристрою.

    курсовая работа [368,8 K], добавлен 18.11.2003

  • Опис призначення компресорної установки і муфти приводу. Конструкція і умови експлуатації вала привідного; технічні вимоги щодо його виготовлення. Вибір та обґрунтування схеми базування заготовки при обробці шпонкового пазу. Визначення режимів різання.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 05.02.2012

  • Вид, призначення та характеристики деталі "Корпус", особливості технологічного процесу обробки. Вибір різальних інструментів виходячи із оброблюваного матеріалу та заданих початкових умов. Розрахунок режиму різання деталі "корпус" різними методами.

    контрольная работа [553,3 K], добавлен 04.07.2010

  • Призначення і технічна характеристика лінії та верстата. Опис будови і конструкції верстата в склад лінії, що модернізується. Дослідження режимів роботи верстата: вибір різального інструменту, розрахунок швидкостей різання, пропозиції із модернізації.

    курсовая работа [76,8 K], добавлен 10.05.2011

  • Визначення службового призначення прошивного ролика і вивчення його конструктивних особливостей. Розробка креслення заготовки деталі "ролик" і розрахунок оптимальних параметрів для її обробки. Підбір інструменту і обґрунтування режимів різання деталі.

    курсовая работа [923,2 K], добавлен 07.08.2013

  • Опис призначення та конструкції валу коробки передач. Встановлення кількості маршрутів. Вибір раціонального способу ремонту. Розрахунок режимів різання. Розробка технологічного процесу усунення дефектів. Знаходження прейскурантної вартості нової деталі.

    курсовая работа [630,1 K], добавлен 17.10.2014

  • Удосконалення комбінованої схеми різання з регулюванням положення профілюючого різального ножа в процесі обробки. Конструювання чистової косокутної торцевої фрези з комбінованою схемою різання. Розроблення рекомендацій щодо визначення параметрів якості.

    реферат [51,3 K], добавлен 10.08.2010

  • Опис конструкції і призначення деталі. Вибір методу одержання заготовки. Розрахунок мінімальних значень припусків по кожному з технологічних переходів. Встановлення режимів різання металу. Технічне нормування технологічного процесу механічної обробки.

    курсовая работа [264,9 K], добавлен 02.06.2009

  • Аналіз технологічності конструкції деталі Стійка. Вибір заготовки та спосіб її отримання за умов автоматизованого виробництва. Вибір обладнання; розробка маршрутного процесу та управляючих програм для обробки деталі. Розрахунок припусків, режимів різання.

    курсовая работа [2,0 M], добавлен 10.01.2015

  • Критерій мінімальної собівартості деталі, максимальної продуктивності та максимального прибутку. Робочий рух стругального верстата, здійсненний за допомогою гідравлічного приводу. Специфіка циліндричного фрезерування та вибір відповідних режимів різання.

    контрольная работа [355,5 K], добавлен 30.06.2011

  • Проведення технологічних розрахунків режиму різання при точінні деталі для токарно-гвинторізного верстату. Визначення технологічної послідовності переходів на токарній операції, вибір ріжучого інструменту та потужність різання для кожного переходу.

    контрольная работа [2,4 M], добавлен 07.07.2010

  • Розробка технологічного процесу виготовлення деталі "тяга": вибір методу виготовлення заготовки, устаткування і інструмента для кожної операції технологічного процесу, призначення послідовності виконання операцій, розрахунок елементів режимів різання.

    курсовая работа [459,6 K], добавлен 27.09.2013

  • Нарізання зубчастих коліс дисковими модульними фрезами. Технологія нарізання зубчастих коліс пальцевими фрезами. Схема роботи зуборізних інструментів. Заокруглення зубців циліндричних зубчастих коліс. Основні методи накатування зубців зубчастих коліс.

    реферат [417,6 K], добавлен 23.08.2011

  • Аналіз існуючих систем токарного інструменту. Вибір методики досліджень статичної жорсткості конструкцій різців, визначення припустимих подач, опис пристроїв. Дослідження напружено-деформованого стану елементів різця з поворотною робочою частиною.

    реферат [25,0 K], добавлен 10.08.2010

  • Проектування операційного технологічного процесу виготовлення деталі "Корпус": вибір форми заготовки, розрахунок припусків на обробку, режимів різання, похибок базування, затискання елементу. Розробка схеми взаємодії сил та моментів, що діють на деталь.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 04.07.2010

  • Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі "корпус пристрою". Креслення заготовки, технологічне оснащення. Вибір методу виготовлення, визначення послідовності виконання операцій (маршрутна технологія). Розрахунок елементів режимів різання.

    дипломная работа [2,9 M], добавлен 16.02.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.