ВИБРОГНСИТЕ1b ТОКАРЯ РЫЖКОВА

Рис. С. ВЁЦРУМБ

Вибрации ..

В кулачковом патроне токарного станка закрепили заготовку будущего изделия. Токарь подвел к ней резец, включил станок, я из-под резца побежала стружка. Но 'вот послышался скрежет. Заготовка и резец задрожали, на изделии появились борозды. Это началась вибрация.

Вибрирует не только резец и изделие — мелкая дрожь сотрясает весь станок. Быстро приходит в негодность режущий инструмент — происходит выкрашивание режущих кромок, изнашиваются, «разбалтываются» отдельные узлы станка. Иногда вибрации бывают столь большими, что нарушают нормальную работу соседних станков. И самое главное: нарушая нормальный процесс резания, вибрации не допускают работы с большими скоростями и большими подачами.

Наука давно уже изучает причины возникновения вибраций при резании металла и ищет пути борьбы с ними. В решении этой задачи большую роль сыграл токарь, ныне техник Горьковского механического завода Д. И. Рыжков.

ЧАСТНЫЕ РЕШЕНИЯ ВОПРОСА

В разных странах мира за последние пятьдесят лет опубликованы сотни трудов, в которых даются подробные исследования процесса вибрации, классификация колебательных движений, описываются приборы для исследования процессов резания.

Однако до последнего времени не имелось достаточно действенных способов борьбы с вибрациями. Изобретатели, как правило, шли по линии увеличения жесткости конструкций станков, приспособлений и инструментов. А это не всегда осуществимо и далеко не всегда дает эффективные результаты.

В последние годы советскими учеными предложен ряд оригинальных конструкций виброгасителей: гидролюнет конструкции Ленинградского политехнического института имени Калинина, фрикционный люнет Центрального научно-исследовательского института тяжелого машиностроения для обработки длинных валов, виброгасители для расточных работ и т. д. Но ©се эти виброгасителн имеют ограниченное применение и сложны.

Вот как, например, устроен гидро-лкжет-виброгаситель конструкции ЛПИ имени Калинина.

При работе с этим люнетом обрабатываемая деталь охватывается с двух или трех сторон плавающими башмаками, связанными с поршнями, имеющими возможность перемещаться внутри гидравлических цилиндров.

При возникновении вибраций обра батываемой детали башмаки-поршни перемещаются в цилиндрах, преодолевая при этом силы трения, инерцию масс поршней и масла и сопротивление перетеканию масла через малые отверстия. Все эти сопротивления тормозят, «гасят» вибрации.

Этим виброгасителем удобно пользоваться при обработке длинных и тонких, гладких и ступенчатых валов, но он неприменим при большинстве других токарных работ.

Многочисленные попытки создать универсальные виброгасители не дали положительных результатов.

ПРИЧИНЫ ВИБРАЦИИ

Причиной того, что наука до последнего времени не дала кардинального ответа на вопрос, как же бороться с вибрациями, является отсутствие ясного представления о том, отчего вообще возникают вибрации при резании металлов.

Одни исследователи предполагают, что причиной вибраций является поэлементный сход стружки. Другие, оспаривая это объяснение, напоминают, что вибрации возникают не только при обработке хрупких металлов, когда имеет место поэлементный сход стружки, а и тогда, когда обрабатываются вязкие металлы и сходит сливная стружка. Причиной же вибраций они считают образование на кромке резца металлического нароста, который периодически срывается и возникает вновь. Третьи утверж дают, что трение стружки о переднюю грань резца является причиной возникновения колебаний.

Представим себе груз, лежащий на движущейся с постоянной скоростью ленте и поддерживаемый в нейтральном положении пружинами. Опыт

В заголовке — резец Рыжкова с ви-брогасящей фаской и виброгасителем.

показывает, что он приходит в колебательное движение. Законы этого движения, сформулированные мате матически, переносятся на механизм резания, в котором резец представ-ляется колеблющимся вдоль своей оси элементом — подобно грузу в схеме, а сходящая стружка имитирует движущуюся ленту.

Безусловно, силы трения способны вызывать и поддерживать автоколебания. Но согласиться с этой схемой, положенной в основу современной теории колебаний в станках, нельзя.

Попробуем разобраться в этом вопросе, выяснить, в чем же дейсгви-телыю лежит причина вибраций.

Рассматривая супорт с зажатым в нем резцом, мы видим, что резец представляет собой консольную бал ку, заделанную одним концом.

Совершенно очевидно, что такая балка обладает наибольшей жесткостью вдоль своей оси и, наоборот, в поперечном направлении ее жесткость очень мала. Достаточно небольшой силы, чтобы вызвать ее поперечные колебания, подобные колебаниям ножек камертона. И только очень большое усилие может вызвать ее продольные колебания.

Наши опыты полностью подтверди ли эти предположения. Консольно зажатый стальной стержень, закрепленный вместо резца в супорт станка и приведенный в соприкосновение с вращающимся гладким валом, начинал вибрировать под влиянием сил трения, возникающих в месте контакта. Если жесткость этого стержня была одинаковой с жесткостью резца, то и частоты их колебаний (тон звука) совпадали, хотя условия их возникновения, казалось бы, были совершенно различными.

Таким образом, в лаборатории «Станки и автоматы» МВТУ имени Баумана «первые удалось получить характерные для резания металлов колебания, но без осуществления самого процесса резания. Это и подтвердило предположение, что первопричиной возникновения вибраций при резании является не процесс резания, а трение между заготовкой и задней гранью резца.

Вот какой рваной, неровной может получиться поверхность детали из-за вибрации.

А