металло и автоматы (841805), страница 47
Текст из файла (страница 47)
1. Исследование виброустойчивости станков по предельной стружке. Его выполняют в процессе резания. Создают реальные условия нагружения и работы подвижных соединений, исключают погрешность, связанную с линеаризацией системы. Предельной стружкой считаю~ максимальную ширину (глубину) среза, при которой работа осуществляется без вибраций. Предельную стружку определяют для каждого из фиксированных параметров резания или конструкции станка (скорости резания, подачи,.вылета оправки и др.) при последовательном увеличении ширины (глубины) резания до момента интенсивного роста колебаний.
Схема измерения колебаний с использованием светолучевого осциллографа О приведена на рис. 132, а. Деталь ! обрабатывают по цилиндрической поверхности проходным или широким резцом. Колебания регистрируют индуктивными преобразователями 2, установленными с зазором 6=0,4 мм симметрично по отношению к заготовке (шпинделю). Оба преобразователя являются активными, их включают в полумост, вторая часть которого встроена в усилитель У. На осциллограмме (рис. 132, б) приведена запись колебаний заготовки с амплитудой А„ на фоне которых четко просматривается биение шпинделя с амплитудой А, и более низкой частотой.
Вторая кривая представляет собой запись переменного тока частотой 50 Гц и используется как отметчик времени. Частоту колебаний заготовки определяют по отрезкам 1., 1, которые содержат соответственно и и т периодов колебании: 50(„,я т еяю Амплитуду колебаний А определяют при тарировке изменением зазора 6. Для определения предельной ширины резания Ьею например, в функции скорости резания р, при каждом фиксированном значении Ч ширину резания Ь увеличивают до тех пор, пока измеренная амплитуда колебаний А, не достигнет допустимого значения А,. Условию -э = 1 соответствует предель- А„ А„ ная ширина резания: для в, задают ряд Ь,, Ь,,,:,Ь,яр,. для в, задают ряд Ь„Ь,„,,Ь,яр..
для . в„ задают ряд Ьт, Ья,.... Ь„яр. По точкам и, — Ь,„строят границу . устойчивости (рис. 1Зо). Периодическое возникновение и исчезновение колебаний свидетельствует о кинематических или конструктивных недостатках в станке, в частности о неудовлетворительном контакте конуса оправки. Одним из методов поиска причин низкой виброустойчнвости станков является определение форм колебаний, .
характеризующих пространственную деформацию станка. Под формой колебаний станка понимают совокупность отношений перемещений'колеблющихся 1Э) ХР е,н/с дую ве Яю Рке. ЩЗ. Баетро1вке еравввн уетвдвка~в"ев вв вредевьввя юкрвке реэаввя Ь, в фтввввв ее авета е точек к какой-либо отдельной точке упругой системы, полученных в определенный момент времени. Для снятия формы колебаний выбирают опорную точку, с которой сравнивают колебания всех остальных. Возбуждение колебаний осуществляется резанием в наиболее виброопасном режиме, измерение — индуктивными или проволочными преобразователями.
Относительные амплитуды колебаний 'наносят на контуры станка..-'' Дальнейшему исследованию подлежит тот элемент станка, где отклонения на ибод ьш не. 2. Исследование виброустойчивости станков по АФЧХ ДС. Наиболее точно АФЧХ определяют экспериментально. В ЭНИМСе разработаны методика и,'„.' средства измерения частотных характеристик ЭУС и ПР [26), которые позволяют прослеживать влияние отдельных конструктивных и технологических;.: параметров на устойчивость станка.
';:: Характеристика эквивалентной упругой системы должна определяться на ',; работающем станке или на холостом .':; ходу. В последнем случае сохраняется подвижность соединений и допуска- ". емая погрешность невелика. Но в обо-''( их случаях возникают трудности в соз-,:,' дании внешней нагрузки и измерении -', относительных смешений между под- ',:. вижными звеньями станка: инструмен-:: том и заготовкой. На практике часто характербстики,е )(7 „с определяют на неработающем т станке. Погрешность будет тем мень.,'; ше, чем меньше влияние подвижных,.—.
соедннеиий упругой системы во всем::,' или каком-либо частотном диапазоне.:! При значительном влиянии подвижных ',' соединений наибольшие отклонения;,.". :от действительной характеристики бу.дут по амплитуде и фазе колебаний ' и наименьшие по собственной часто. те !26!. ° При снятии статической характери: стики К „ нагрузка во времени посто- янна. Методика и приборы те же, что 'н при экспериментальном определении жесткости станков.
Если нагрузку меж. ду конечными звеньями станка Р„ несущими деталь и инструмент, напра' вить по равнодействующей сил резания, а отжатие по измерять по нормали к обработанной поверхности, то после линеаризации статическую характеристику определяют из отношения Квас = — ' ха Р„ С помощью двухкоординатного самописца ПДС-021 характеристику можно строить автоматически. Прн определении динамической характеристики ЭУС на несущие конструкции воздействует переменная во времени нагрузка — входная координата. В качестве выходной координаты принимают относительные упругие смещения тех же конструкций.
Направление нагружаюшей силы и измеряемых упругих смешений сохраняются такими же, как и при снятии статической характеристики. Блок-схема установки для снятия АФЧХ ЭУС металлорежущих станков показана на рис. 134. Силовое воздействие иа упругую систему станка осуществляют по сннусоидальному закону электромагнитным вибратором В и регистрируют преобразователем силы Хд' ! ! ! ! чп ! ПС. Относительные смещения несущих конструкций регистрируют преобразователем перемещения ПП. Вибратор и преобразователь перемещения, в соответствии со схемой определении статической характеристики, жестко крепят на суппорте !столе) станка, а оправку 1 — в шпинделе.
Вибратор имеет две катушки: постоянного и переменного тока. Катушка постоянного тока питается от источника ИПТ и создает постоянную составляющую нагрузки, величина которой зависит от предварительного натяга в системе и силы резания, характерной для данного типа станка. Кат1ашка переменного тока питается от частотного преобразователя ЧП и создает переменную составляющую нагрузки для возбуждения вынужденных колебаний. Амплитудное значение переменной нагрузки должно быть минимальным и определяется чувствительностью аппаратуры. Частотный преобразователь должен обеспечивать диапазон частот 20— 600 Гц для легких и средних станков, синусоидальную форму напряжения и дискретность регулирования часготы 0,5 Гц.
На схеме рис. 134 частоту регулируют звуковым генератором ГЗ-ЗЗ, сигнал от которого усиливается трансляционным усилителем ТУ-600. От преобразователей ПП и ПС сигнал через усилитель У, фильтр Ф и интегратор И подается на фазочувствительный вольтметр ФВ и электронный осциллограф О. Показания индикаторов вольтметра соответствуют координатам Ке „и 1гпэа АФЧХ исследуемого ста нка. Перемещения и силы измеряют индуктнвнымн и тензометрнческими преобразователями.
Силу можно измерять через измерительную обмотку вибратора. Наблюдение и контроль за формой сигналов осуществляют по осциллографу. При снятии АФЧХ станка применяют бесконтактный или контактный вибратор: первый при вращающемся шпинделе, когда сохраняется подвижность соединений в несущих конструкциях. второй на неработающем станке. Общий вид бесконтактного вибратора 1, установленного на столе координатно-расточного станка мод. КР-450, показан на рис. 135, а.
181 ичс ! ЗЗ виара-.аяь й:ы имятжеойя ..Тзййь ~чаи мбит.."~ Г~ 1 ' мчййк~й Между оправкой 2 и сердечником вибратора существует начальный зазор 0,5 — 1,5 мм. Переменную силу ресмстрируют через измерительную обмотку; упругое смещение — индуктивным преобразователем 8.
Принципиальная схема одного из контактных вибраторов приведена на рис. 135„б. Якорь 1 жестко скреплен с подвесками 2, которые выполняют роль упругих опор. На одном монце якоря устанавливают тензометрический наконечник Л, через который производят нагруженне и одновременно регистрацию действующих на станок сил с помощью преобразователей 4. В средней части якорь свободно перемещается внутри катушек переменного и постоянного тока. При подаче напряжения на катушки якорь выталкивается и нагружает элементы станка. Разработанные электромагнитные вибраторы данного типа развивают переменную силу 50 †1 Н в диапазоне частот от 20 до 550 Гц и постоянную силу 75 †10 Н, обеспечивают простоту управления по амплйтуде силы и частоте, Если снятие АФЧХ не автоматизированно, то координаты Ке и 1т рвгистрируют по стрелочным приборам фазочувствительного вольтметра и на- 182 8"~ Олймю:кйй ВОзить~йюычл ГйлОк носят в масштабе на комплексной плоскости.
Каждой частоте возмущающего воздействия ы соответствует одна точка. Все точки исследуемого диапазона частот соединяют н получается экспериментальная АФЧХ (см. рис. 123). Перемножая построенную характеристику ЭУС со статической или динамической характеристикой резания, определяют отрезок на вещественной оси К~л~„и оценивают устойчивость станка. Наряду с изложенным представляет интерес метод определения АФЧХ непосредственно в процессе резания [38]. При необходимости частоту возмущения регулируют изменением числа лезвий, выступов (пазов) или частотой вращения шпинделя. Возникающие в процессе резания колебания рассматривают как случайные. Измеряя силы резания, отжатия несущих элементов и смещения по .фазе, после статистической обработки осциллограмм строят АФЧХ (АФЧ, ФЧХ). Изложенное представление о динамике станков и методах исследования устойчивости выполнено в предположении детерминированных параметров ДС.
Это вызвано скорее простотой изложения, чем отражением объективных условий. Известно, что в ДС параметры УС, процессов резания, трения и др. не могут считаться одинаковыми даже для станков одной серии. Экспериментальные исследования показывают, что жесткость, основная частота колебаний и логарифмический декремент колебаний часто распределяются по нормальному закону. На рис. 136, а показана экспериментальная ! и аппроксимированная 2 по нормальному закону плотность вероятности ! ( !р) распределения податливости Ж' станков мод. КР-450. Для тех же станков на рис. 136, б показана экспериментальная 1 и апнроксимированная 2 по нормальному закону плотность вероятности )()(еэ ) распределения интегральной характеристики ЭУС вЂ” отрезков йеэтс при частоте вращения 90 об/мин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
