Ali R Alev Les operations d'alesage profond (перевод с фр Федосов НН)

Проблема биения инструмента в операциях глубокого зенкерования была всегда главной заботой производственных инженеров и производителей инструментов. Эта проблема особенно остра, когда детали должны быть обработаны на станках автоматах или станках с ЧПУ, так как подачи и скорости резания для достижения минимального биения должны быть определенны до установки детали на машину. Испытания и теория о явлении биения показывают, что единственный эффективный способ устранять это состоит в том, чтобы увеличивать динамичную жесткость. В течение обработки с борштангой, некоторые условия могут появиться и породить вибрацию между деталью и вершиной инструмента. Эта вибрация может иметь различные формы: свободная или переходная, вынужденная или авто-возбужденная. Говорят, что биение это когда одна из этих форм вынуждена и вредна для резания.

Первые две формы не представляют серьезных проблем в резании металлов. Между тем, у авто-возбужденной формы различная природа. Силы, которые развивают и поддерживают эту вибрацию, генерированы резанием, а не внешними периодическими силами. Энергия, необходимая для появления вибрации происходит из операции резания и проникновения инструмента.

Механизм и физические причины биения очень сложны. Они часто несовместимы, так как имеется много переменных величин, вызванные процессом резания. Биение происходит только, если некоторые условия присутствуют одновременно. Но борштанга со своим длинным выступом уязвимее всегда биению, чем любой другой инструмент. Если пренебрегаем вторичным влиянием машины на вершину инструмента, тогда вибрация в процессе резания сводится к вибрации существующей в борштанге. Борштанга может быть рассмотрена как простая вибрационная система, обладающая массой, гибкостью, и собственным гашением вибрации. Относительно важная сторона гашения зависит от установки борштанги в шпинделе.

Динамическая жесткость борштанг

Недавние открытия конструкторов станков о явлении авто-возбужденного биения доказывают, что критерий стабильности находится в динамичной жесткости скорее чем в естественной частоте материала. Динамичная жесткость определена отношением между возбуждающей силой и величиной резонанса.

где Kd - динамичная жесткость борштанги, Po - величина периодической силы, Xn - величина перемещения в резонансе, d - коэффициент затухания, K - статическая жесткость.

Это уравнение показывает, что динамичная жесткость (Kd) прямо пропорциональная статической жесткости (K) с одной стороны и коэффициенту затухания (d) с другой стороны. Это означает, что, если у двух борштанг та же статическая жесткость то, тот, кто обладает наиболее большим коэффициентом затухания, может претендовать на то, чтобы достигнуть показателей резания без биения. Также, если у двух борштанг тот же коэффициент затухания , то тот, кто обладает наиболее большой статической жесткостью, имеет более высокое сопротивление биению. Рисунок 1. показывает разницу между динамичной жесткостью борштанг из стали и твердого сплава. Кривые A и B показывают, что:

Рис. 1

- отношение динамичной жесткости стали и твердого сплава, без системы затухания, почти равно отношению модулей гибкости;

- слабое преимущество структурного погашения стали незначительно. Эти же замечания действительные для борштанг, оснащенных системой затухания (рисунок 2.).

Рис. 2

Хотя структурное погашение стали в два - три раза больше чем погашение твердого сплава, он представляет все-таки только небольшой процент общего погашения, заинтересованного в вибрации борштанги. Испытания доказывают, что погашение, полученное ударом деталей гладкой поверхностью более эффективно чем-то, которое получено структурным гашением. (Структурное погашение материала является другим, чем погашение, спровоцированное молекулярным внутренним трением). Наилучшая борштанга - та, которая соединяет преимущества статической и динамичной жесткости. Такой является борштанга из твердого сплава, оснащенная эффективным амортизационным аппаратом. Важно знать, что размерная точность детали зависит от статической жесткости борштанги. Когда вылет большой, борштанга из сплава вольфрама представляет двойное преимущество над стальной: высокий модуль гибкости твердого сплава (63000 кгс/мм²) придает борштанге жесткость в три раза выше жесткости стали; под воздействием сил резания борштанга из твердого сплава согнется в три раза меньше чем стальная.

Диаметр, выступ, и модуль гибкости ствола, определяют статическую жесткость борштанги. Диаметр и выступ обобщено, предопределены размерами детали, которую нужно обрабатывать. Оптимальная динамичная жесткость будет получена только, если используем материал, приспособленный совместно с прибором действительного гашения.