Понятие волнистости

Содержание

Введение 3

1 Понятие вибрации 3

1.1 Причины возникновения вибраций и их устранение 4

2 Понятие волнистости 8

2.1 Причина  возникновения волнистости 8

2.2 Методы  устранения волнистости 8

Список использованной литературы 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Одной из основных задач  машиностроения является повышение  производительности технологических  процессов при одновременном  улучшении качества выпускаемой  продукции. Эта задача особенно актуальна  для чистовых и отделочных операций в связи с тем, что именно они  окончательно формируют потребительские  качества изделия. Это и является основной причиной повышения внимания к таким операциям, при выполнении которых, как показывают статистические данные, большую долю составляет обработка  абразивными инструментами.

Весьма широкое применение процессы круглого, плоского, и бесцентрового  шлифования нашли в двигателестроении. Наиболее существенными требованиями, предъявляемыми к изготовленным деталям, при этом оказываются уменьшение отклонений от заданных геометрических параметров и других качеств поверхности изделий. Такие выходные параметры деталей, как отклонения формы и волнистость, в существенной степени определяются ходом протекания процессов чистового шлифования, а их динамические свойства определяют качество деталей . Колебания, возникающие и распространяющиеся в системе обработки, неизбежно находят свое отражение в параметрах формы выпускаемых изделий.

 

1. Понятие вибрации

Колебание есть процесс, в  котором все состояния системы  многократно повторяются через  определенные промежутки времени, называемые периодом колебания. Величина, обратная периоду колебаний, называется частотой колебаний и измеряется числом колебаний  в одну секунду. Наибольшее значение отклонения от положения равновесия при колебании называется амплитудой колебаний.

Упругие колебания, наблюдаемые  в процессе шлифования, могут вызываться как внешними причинами (вынужденные  колебания), так и самим процессом  резания (автоколебания).

К внешним причинам, вызывающим колебания в процессе шлифования (возмущающие силы) можно отнести: неуравновешенность электродвигателя, деталей передач, дисбаланс круга, дефекты опор, силы инерции от возвратно-поступательных движений, неравномерность подачи стола, колебания, передаваемые станку извне  как от соседних машин, так и от отдельных агрегатов (например маслонасоса) и др.

Частота вынужденных колебаний  совпадает с частотой возмущающей  силы или кратна ей. Амплитуда вынужденных  колебаний зависит от величины возмущающей  силы и обычно не зависит от режима и времени шлифования и не изменяется за период стойкости круга. В большинстве  случаев частоты, вызванные дисбалансом  приводных и передаточных звеньев, оказываются ниже собственных частот станка.

1. Причины возникновения вибраций и их устранение

 

Возникновение колебаний  в шлифовальных станках вызывается неуравновешенностью ротора электродвигателя, электромагнитными силами и погрешностями  шарикоподшипников. Для двигателей шлифовальных станков среднего размера  и повышенной точности двойная амплитуда  вибрационного перемещения не должна превышать 5—10 мк.

Другой причиной возникновения  колебаний при шлифовании является неуравновешенность круга.Неуравновешенность возникает из-за несовпадения оси вращения деталей с их главной центральной осью инерции. Основные причины, вызывающие появление неуравновешенности у шлифовальных кругов следующие:

- погрешности геометрической  формы круга;

- эксцентричность посадочного  отверстия круга относительно его наружной поверхности;

- неравномерная плотность  структуры круга;

- смещение центра круга  относительно оси его вращения  вследствие наличия зазора между  посадочным отверстием круга  установочным элементом (оправкой, планшайбой)

- неравномерным поглощением  кругом СОЖ;

- износ круга

При наличии неуравновешенности круга возникают вибрации системы, которые приводят к ухудшению  качества шлифуемых поверхностей, появлению  на ней прижогов, повышенному износу круга и, как следствие, увеличению расхода средств, используемых для  правки кругов.

Для уменьшения неуравновешенности применяют балансировку кругов. Дисбалансом  называется произведение неуравновешенности массы на ее эксцентриситет относительно оси вращения. Способов и средств  балансировки разработано очень  много. Статическую балансировку вне  шлифовального станка проводят для новых кругов перед их установкой на станок, а также для кругов после определенной величины износа. Применяются балансировочные приспособления, позволяющие выполнить балансировку непосредственно на шлифовальном станке при невращающемся ( с перемещением грузов в ручную) и при вращающемся шпинделе ( с механизированным перемещением грузов). Для балансировки шлифовальных кругов применяют балансировочные станки общего назначения и специальные станки. Наиболее перспективными являются системы автаматической балансировки кругов на шлифовальных станках.

Вибрации вызываются также  зубчатыми колесами, имеющими погрешности  по биению, шагу, профилю зуба, по шероховатости  поверхности, перекосу осей при сборке и т. д. Зубчатые колеса вызывают колебания  в широком диапазоне частот, поэтому  в шлифовальных станках ограничивают применение зубчатых передач, заменяют их червячными и предъявляют к  точности изготовления зубчатых колес  высокие требования.

Ременные передачи также  могут быть источником вибрации как  за счет стыков при сшивке ремней, так  и за счет неуравновешенности шкивов, которые должны быть тщательно отбалансированы. При использовании клиновых ремней необходимо следить за равномерностью натяжения отдельных ремней.

Следует обращать внимание на недопущение неуравновешенности других быстровращающихся деталей. Например, неуравновешенность одностороннего хомутика в соединении с поводковым патроном и пальцами может вызывать колебания при обработке.

Источником возникновения  колебаний в шлифовальных станках  являются также дефекты изготовления опор и обработки посадочных мест под подшипники качения (шариковых  или роликовых подшипников), погрешности  формы тел качения, шариков, роликов  или беговых дорожек. Для снижения амплитуды вибраций необходимо регулировать предварительный натяг в осевом направлении.

В подшипниках скольжения вибрации лучше гасятся, чем в  подшипниках качения. Учитывая тепловые условия в шлифовальных станках  зазоры шпиндельных подшипников  следует регулировать до минимально возможных. Чем меньше зазоры, тем  меньше амплитуды колебаний шпинделя.

Силы инерции возвратно-поступательного  движения стола и неравномерности  его подачи также могут быть причиной возникновения колебаний.

Собственные колебания системы  проявляются при приложении к  ней ударной нагрузки. Частота  собственных колебаний системы  возрастает с увеличением жесткости  системы и со снижением массы. Частота собственных колебаний  металлорежущих станков и их узлов  обычно колеблется в пределах от 25 до 500 пер/сек.

При шлифовании, кроме вынужденных  колебаний, имеют место автоколебания, существенным признаком которых  является почти постоянная частота  колебаний, не зависящая от скорости движения узлов станка. Автоколебания  происходят с частотой, близкой к  одной из частот собственных колебаний  системы. По мере притупления круга  и изменения состояния его  рабочей поверхности возникают  автоколебания, амплитуда которых  за период стойкости круга между  правками возрастает. С увеличением подачи и снижением окружной скорости круга при шлифовании нарастание амплитуды вибраций происходит быстрее. Для устранения влияния автоколебаний надо часто править круг, не допуская его притупления и засаливания.

Для того, чтобы восстановить режущую способность круга и  его геометрию, необходимо проводить  обработку рабочей поверхности  абразивного инструмента. Эта операция называется правкой. В промышленности применяются следующие методы правки: обтачиванием, тангенциальным точением, обкатыванием, шлифованием, накатыванием.

Правка методом обтачиванием осуществляется алмазными карандашами, алмазами в оправах, алмазными резцами  и алмазными иглами.

Правка методом шлифования осуществляется путем срезания и  дробления абразивных зерен вращающимся  от самостоятельного привода правящим инструментом.

На практике сравнительно малая доля колебательных движений приобретает заметное влияние, так  как отдельные узлы и детали станка оказывают сопротивление возмущающим  силам.

Основной характеристикой  затухания колебательной системы  является относительное рассеяние  энергии. В плоских стыках с увеличением  количества и вязкости смазки рассеяние  энергии возрастает. Увеличение относительно рассеяния энергии наблюдается  также с увеличением количества стыковых соединений, но при этом снижается  жесткость системы.

На возникновение колебаний  при шлифовании влияет устройство фундамента станка. Фундамент не только уменьшает  амплитуды колебаний станка и  изменяет собственную частоту установки, но и является защитой от воздействия  внешних сил, передающихся через  грунт.

Установку станка на фундаменте производят по уровню при помощи нивелировочных клиньев, подкладываемых под основание  станины. Точность установки станка по уровню — 0,02 мм на 1000 мм в продольном и поперечном направлениях. После  установки станка по уровню под станину заливают цементный раствор.

Прецизионные станки для деталей, требующих зеркальной поверхности  обработки, целесообразно устанавливать  на индивидуальные фундаменты с виброизоляцией. В качестве средств виброизоляции  применяют упругие опоры, на которых  устанавливается станок, либо станок вместе с фундаментом.

Для виброизоляции средних и  легких круглошлифовальных станков  под бетонными фундаментными  блоками размещаются виброизолирующие коврики, которые изготовляются  из резины с высокой маслостойкостью  и малой ползучестью.

Виброизоляция станков осуществляется установкой станков на полу цеха на виброизолирующих опорах, что при  станках нормальной точности позволяет  отказаться от крепления их болтами, от подливки цементным раствором, облегчает  монтаж и переустановку станков. ЭНИИМС совместно с НИИ резиновой  промышленности разработаны оригинальные конструкции резинометаллических  опор, которые предназначены для  установки станков весом до 10—15 т. При установке станков на виброизолирующие опоры необходимо предъявлять повышенные требования к качеству пола, чтобы не происходило местной перегрузки опор, приводящей к снижению долговечности станков и к искаженным значениям собственных частот. Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы масло и охлаждающая жидкость не вытекали из станка, так как это приводит к снижению долговечности опор.

При установке станка на виброизолирующих опорах разладка станка происходит реже и в меньшей степени, чем при  установке на жестких опорах. При  установке станков на виброизолирующие прокладки должны выполняться те же требования, что при установке  на виброизолирующих опорах.

Для снижения вибраций необходимо также  вынести из станка приводы, являющиеся источниками возбуждения вибраций — гидростанции, системы охлаждения. Вынесенные агрегаты виброизолируются. Подсоединение этих узлов к станку осуществляется с помощью эластичных трубопроводов.

 

 

 

2 Понятие волнистости

Вибрация, возникающая в  определенных условиях обработки резанием, является причиной появления волнистости. Волнистость характеризуется высотой  и шагом волны, профиль волны  поверхности близок к синусоидальному. Высота волны наиболее существенно  влияет на эксплуатационные свойства деталей, поэтому она оценивается  при большом увеличении (более 1000-3000 раз). Для измерения высоты и шага волны используют профилографы со специальной  пластинкой вместо опорного шарика и  с удлиненной трассой (до 125 мм), а также интерференционные приборы.

 

 Направление неровностей  после обработки резанием. Высота, форма и угол наклона неровностей  не определяют полностью геометрию  поверхности. Важной геометрической  характеристикой является направление  неровностей после обработки  резанием, она по-разному влияет  на изнашивание при одних и  тех же параметрах шероховатости  поверхности. Волны могут образовываться  на детали в двух взаимно  перпендикулярных направлениях, в связи с чем рекомендуется различать продольную и поперечную волнистость.

2.1 Причина возникновения  волнистости

 Продольная волнистость обычно возникает в результате вибрации технологической системы, а поперечная вызывается неравномерностью подачи, неправильной правкой шлифовального круга, неравномерностью его износа и т. д.

В любом случае волнистость  определяется условиями выполнения технологического процесса и метода обработки.

2.2 Методы устранения  волнистости

       Волнистость  обрабатываемой поверхности можно  снизить реализацией цикла шлифования, при котором значительно снижают  скорость детали (v_д) в период выхаживания, при этом высота волнистости уменьшается за счѐт обеспечения эффекта самоперерезания волн. Недостатком циклов шлифования со снижением (v_д) является возможное появление прижога поверхности при некоторых значениях (v_д). Вероятность появления прожога уменьшается при использовании шлифовальных кругов с прерывистой рабочей поверхностью.В зависимости от условий и режимов обработки уменьшение тепла, поступающего в деталь при прерывистом шлифовании, может изменяться от 20 до 40 %, что практически исключает возможность образования прижога. Но при плоском шлифовании прерывистой периферией круга возникает ещѐ один источник образования волнистости – это прерывистость процесса формообразования.