1． Causas y medidas de eliminación de la vibración en el procesamiento de torneado
Cuando se produce vibración en el procesamiento de torneado, se interfiere y destruye el proceso de corte normal del sistema de proceso, lo que no solo deteriora gravemente la calidad de la superficie mecanizada, sino que también acorta la vida útil de la máquina herramienta y herramienta, sino que también provoca que emita ruidos fuertes, afectando la salud física y mental del operador. Generalmente, para reducir la vibración, se debe reducir la cantidad de corte, lo que reduce la eficiencia de la producción. Por lo tanto, es muy necesario analizar las causas de la vibración en el procesamiento de torneado y tomar las medidas correspondientes para eliminar o reducir la vibración. 1. Principales tipos y fenómenos de vibración en el procesamiento de torneado. Después de eliminar la vibración de los componentes giratorios y el sistema de transmisión de la máquina herramienta, el tipo principal de vibración de torneado es la vibración autoexcitada que no cambia con la velocidad de giro. Es causada principalmente por la deformación del sistema de piezas de trabajo y la deformación del sistema de portaherramientas durante el proceso de mecanizado. La frecuencia de vibración es cercana a la frecuencia natural de la pieza de trabajo y la herramienta de torneado.
2.
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Métodos para mejorar la productividad del torneado
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Compensación de redondez en procesos de torneado de ultraprecisión
3.
La vibración generada durante el corte de metales es un fenómeno muy dañino. Si se produce vibración durante el procesamiento, se producirá un desplazamiento relativo entre la herramienta y la pieza de trabajo, lo que provocará marcas de vibración en la superficie mecanizada, lo que afectará gravemente la calidad de la superficie y el rendimiento de la pieza. El sistema de proceso seguirá soportando la acción de la alternancia dinámica; cargas, y la herramienta se desgastará fácilmente (incluso se astilla), las características de conexión de la máquina herramienta se dañan y, en casos severos, puede incluso imposibilitar la continuación del proceso de corte, el ruido generado por la vibración también pondrá en peligro; la salud del operador. Para reducir la vibración, a veces es necesario reducir la cantidad de corte, lo que reduce la eficiencia de producción del procesamiento de la máquina herramienta. Por tanto, es necesario analizar las causas de las vibraciones en el corte de metales y dominar las formas de controlarlas.
1 Causas de los fenómenos de vibración
Tomemos como ejemplo el procesamiento de torneado. Cuando se instala una base de aislamiento de vibraciones durante la instalación del torno, no hay defectos en el sistema de transmisión y no hay impacto durante el proceso de corte, el tipo principal de vibración de giro es la vibración autoexcitada (es decir, el fenómeno de vibración). ) que no cambia con la velocidad de giro. El tipo principal es la vibración autoexcitada. La razón es la vibración de baja frecuencia causada por la deformación de la pieza de trabajo y el sistema portaherramientas durante el proceso de mecanizado (su frecuencia es cercana a la natural). frecuencia de la pieza de trabajo) y la vibración de alta frecuencia causada por la deformación de la herramienta de torneado (su frecuencia es cercana a la frecuencia natural de la herramienta de torneado). Este tipo de vibración a menudo afloja el contrapunto y el portaherramientas de la máquina herramienta, rompe la hoja de carburo y deja marcas finas en la superficie de corte de la pieza de trabajo. La vibración de baja frecuencia en el torneado generalmente es causada por la vibración tanto de la pieza de trabajo como del portaherramientas (la pieza de trabajo vibra mucho. A veces se separan (vibran hacia afuera) y otras veces se acercan (vibran hacia adentro), produciendo fuerzas de actuación y reacción iguales y opuestas (eso). es decir, la fuerza de corte Fy y la fuerza de recuperación elástica Fb). El movimiento de vibración del portaherramientas es causado por la fuerza de corte Fy. Para el sistema de vibración, Fy es una fuerza externa. Durante el proceso de vibración, cuando la pieza de trabajo y el portaherramientas vibran, la fuerza de corte F vibra en la misma dirección que el desplazamiento de la pieza de trabajo, realizando un trabajo positivo sobre el sistema de vibración, y el sistema de vibración absorbe parte de la energía W del proceso de corte y lo vibra y lo almacena en el sistema de vibración. El movimiento de vibración del portaherramientas es causado por la fuerza de recuperación elástica F.
Cuando el portaherramientas vibra, F vibra en la dirección opuesta al desplazamiento de la pieza de trabajo y el sistema de vibración trabaja en el proceso de corte, es decir, el sistema de vibración consume energía W vibra. Debido al cambio periódico de la fuerza de corte, W vibra hacia afuera gt; W vibra hacia adentro o F vibra hacia afuera gt; de modo que la pieza de trabajo o herramienta obtiene un suplemento de energía y genera una vibración autoexcitada de baja frecuencia. En este momento, en la relación entre fuerza y desplazamiento, la curva del proceso de salida de vibración se encuentra en la parte superior de la curva del proceso de entrada de vibración (como se muestra en la Figura 1).
Figura 1
La razón de la vibración de alta frecuencia es que en un cierto rango de velocidad, la fricción entre la superficie del flanco de la herramienta y las virutas hace que la fuerza de corte Fy cambie con la la velocidad de corte V disminuye con el aumento, es decir, tiene una característica decreciente, lo que hace que F vibre hacia afuera gt F vibre hacia adentro, por lo que el sistema de procesamiento tiene vibración autoexcitada;
2 Formas de controlar o reducir la vibración
La vibración autoexcitada está relacionada con el proceso de corte en sí y también con el rendimiento estructural del sistema de proceso. Por lo tanto, la forma básica de controlar la vibración autoexcitada es reducir o eliminar la fuerza de excitación. El método de control tiene los siguientes aspectos:
2.1 Elija razonablemente la cantidad de corte 6?1 El procesamiento de torneado es propenso a la autovibración cuando la velocidad V=20~60m/min, y la vibración se debilita por encima o por debajo de este rango. Por lo tanto, se debe utilizar el corte a baja velocidad para el mecanizado de precisión y el corte a alta velocidad para el mecanizado general. 6?1 A medida que aumenta la alimentación f, la intensidad de la vibración natural disminuye (como se muestra en la Figura 2a). La curva de relación entre el ancho de corte blim y la cantidad de avance f se muestra en la Figura 2b. Se puede ver que la cantidad de avance f debe aumentarse tanto como sea posible en las condiciones permitidas. La relación entre la profundidad de corte ap y el ancho de corte b durante el procesamiento de torneado es b=ap/sin?8?9 (?8?9 es el ángulo de desviación principal), es decir, cuanto mayor es ap, mayor es el ancho de corte b , y es más probable que produzca vibraciones.
a b
Figura 2
a b
Figura 3 Efecto del ángulo de deflexión principal sobre la vibración
Figura 4 La influencia del ángulo de ataque
Figura 5 Herramienta de absorción de vibraciones con ángulo de ataque doble
Figura 6 Herramienta de torneado con absorción de vibraciones de chaflán Figura 7 Herramienta de torneado con portaherramientas flexible
2.2 Razonable Seleccione el parámetro de geometría de la herramienta 6?1, los principales parámetros que influyen son el ángulo de deflexión principal?8?9 y el ángulo de inclinación?8?0. Como se muestra en la Figura 3, la amplitud es menor cuando ?8?9=90°. En este momento, la fuerza de corte es la más pequeña en la dirección y y la mayor en la dirección x. Dado que la rigidez del sistema de proceso general es mucho mejor en la dirección x que en la dirección y, no es fácil vibrar. Se puede ver en la Figura 4 que a la misma velocidad de corte V, a medida que aumenta el ángulo de ataque, la fuerza de corte disminuye y la amplitud también disminuye. Por lo tanto, generalmente se usa una cuchilla absorbente de vibraciones con doble ángulo de ataque (ver Figura 5) para reducir la fuerza de corte y lograr un buen efecto de amortiguación de vibraciones. 6?1 Reducir el ángulo trasero es beneficioso para reducir la vibración. Generalmente, el ángulo de alivio es de 2°~3°. Si es necesario, se rectifica un borde absorbente de vibraciones con un ángulo de alivio negativo en la superficie del flanco para formar una herramienta de torneado achaflanada que absorbe las vibraciones (como se muestra en la Figura 6). Sus características son que la punta de la herramienta no es fácil de cortar en metal, tiene un ángulo posterior pequeño, tiene un efecto de amortiguación de vibraciones y tiene buena estabilidad durante el corte.
2.3 Mejorar razonablemente la rigidez del sistema 6?1 Al girar un eje delgado (L/D gt; 12), la pieza de trabajo tiene poca rigidez y es propensa a doblarse y deformarse para causar vibración. En este momento, se debe usar la parte superior elástica y el soporte auxiliar (marco central o portaherramientas) para mejorar la resistencia a la vibración de la pieza de trabajo, y se debe usar refrigerante para enfriar la pieza de trabajo para reducir la deformación por expansión térmica cuando se usa una herramienta delgada; Soporte para el procesamiento de agujeros. Se deben utilizar soportes de guía intermedios para mejorar la resistencia a las vibraciones de la herramienta. 6?1 Mientras se aumenta la rigidez del sistema de proceso, el peso del componente en sí debe reducirse tanto como sea posible, y "obtener la máxima rigidez con la masa más liviana" debe considerarse como un principio importante del diseño estructural. 6?1 Reduzca la longitud del saliente de la herramienta. En circunstancias normales, la longitud de extensión de la herramienta no debe exceder el doble de la altura del portaherramientas. 6?1 Utilice amortiguadores de vibraciones y herramientas para absorber vibraciones. Si se utiliza un portaherramientas elástico con mayor rigidez tangencial (ver Figura 7), la vibración de alta frecuencia de flexión del portaherramientas no ocurrirá fácilmente. 6.1 Cuando la herramienta vibra a alta velocidad, la velocidad de rotación y la velocidad de corte deben aumentarse para aumentar la temperatura de corte y eliminar las características de reducción de la fricción de la superficie del flanco de la herramienta y la autovibración resultante. Sin embargo, la velocidad de corte no debe ser mayor. superior a 1,33 m/s (80 m/min).
6?1 Para el sistema de husillo de máquina herramienta, la holgura del rodamiento debe reducirse adecuadamente y se debe aplicar una tensión previa adecuada a los rodamientos para aumentar la rigidez del contacto y mejorar la resistencia a las vibraciones de la máquina herramienta. 6?1 Disponga razonablemente las posiciones relativas de la herramienta y la pieza de trabajo. La orientación de la herramienta de torneado instalada en el torno tiene un gran impacto en la mejora de la estabilidad del proceso de torneado y evita la vibración autoexcitada. Las pruebas han demostrado que la estabilidad de las herramientas de torneado ordinarias es peor cuando se instalan en el plano horizontal, mientras que la estabilidad del proceso de torneado es mejor cuando la herramienta de torneado se instala a ?8?4=60°.
3 Conclusión
Al tomar las medidas correspondientes de reducción de la vibración sobre las causas y las leyes básicas de la vibración durante el torneado, el fenómeno de vibración durante el corte se puede reducir significativamente y mejorar en gran medida la calidad de la superficie. la pieza de trabajo y la capacidad de proceso de la máquina herramienta. Sin embargo, para eliminar por completo el fenómeno de vibración, queda por estudiar más a fondo el mecanismo de vibración, encontrar las causas y eliminar medidas.