Технология машиностроения (лабораторный практимум) - часть 14

8) выводы по работе. 
 
6.5 Вопросы для самопроверки 
 
6.5.1 По какой причине появляются температурные деформации ТС? 
6.5.2 Как изменяются температурные деформации резца в зависимости от 

времени работы? 

6.5.3  От  каких  факторов  зависит  величина  установившихся  температур-

ных деформаций? 

6.5.4 Как уменьшить погрешность обработки, вызванную температурны-

ми деформациями? 

7  Исследование  влияния  жесткости  заготовки  на  вибро-

устойчивость технологической системы 

 
7.1 Цель работы 
 
Изучить влияние жесткости обрабатываемой заготовки на виброустойчи-

вость технологической системы (ТС). Освоить методику определения парамет-
ров вибраций. Выявить мероприятия, направленные на уменьшение вибраций в 
технологической системе. 

 
7.2 Общие положения 

 

Одним  из  факторов,  действующих  на  качество  обработки,  является  виб-

рация  ТС.  Под  действием  вибраций  ухудшается  шероховатость  обработанной 
поверхности,  изнашивается  оборудование,  происходит  интенсивный  износ  ре-
жущего инструмента. 

ТС может быть представлена в виде совокупности масс m, связанных меж-
ду собой упругими связями c (рисунок 7.1). Такими массами являются от-
дельные  элементы  ТС  (несущая  система  станка,  заготовка,  инструмент  и 
т.д.).  Связи – это  упругость  стыков  между  данными  элементами.  То  есть 
ТС является сложной механической колебательной системой. 
 

 

 

 
Рисунок 7.1 – Механическая колебательная система 
 
В  состоянии  покоя,  когда  на  систему  не  действуют  внешние  силы,  массы 
неподвижны. Если данную систему вывести из состояния покой, то в ней 
возникнут  механические  колебания.  С  течением  времени  колебания  пре-
кратятся,  что  связано  с  рассеиванием  энергии  колебаний.  Частота  таких 

колебаний  определяется  собственной  частотой  резонанса 

рез

ω

  (рисунок 

7.2). 
 

 

Рисунок 7.2 – Затухающие механические колебания 
 
Если вынуждающая сила изменяется по периодическому закону с частотой 

вын

ω

,  то  в  системе  возникнут  незатухающие  колебания  с  такой  же  часто-

той, амплитуда этих колебаний А будет зависеть от 

вын

ω

, рисунок 7.3. 

 

 

Рисунок 7.3 – Амплитудно-частотная  характеристика  колебательной  сис-
темы 
 
Как следует из рисунка 7.3, амплитуда колебаний увеличивается, если час-
тота  вынуждающей  силы  находится  в  области  резонанса.  Значение  резо-
нансной частоты 

рез

ω

 зависит от внутренних свойств ТС. Амплитуда коле-

баний в механической колебательной системе зависит также от ее демпфи-
рующих свойств, то есть способности к поглощению энергии колебаний. 
В  процессе  механической обработки механические колебания представля-
ют  собой  периодические  относительные  перемещения  элементов  ТС.  Их 
наличие приводит к изменению относительного положения инструмента и 
заготовки, что приводит к ухудшению качества обработанной поверхности. 
Возможности возникновения вибраций определяются как внешними, так и 
внутренними  факторами.  К  первой  группе  факторов  относятся:  внешние 
кратковременные воздействия, периодически изменяющиеся внешние воз-
действия. Под действием первых в системе возникают затухающие колеба-
ния  с  частотой,  соответствующей  собственной  частоте  резонанса.  Такие 

колебания носят название свободных колебаний. Они могут быть вызваны, 
например,  передачей  воздействий  от  работающих  неподалеку  кузнечно-
прессовых машин, крупных металлорежущих станков и т.п. по грунту. 
При наличии периодически изменяющихся внешних воздействий в системе 
возникают  колебания  с  частотой  возмущающей  силы.  Источниками таких 
воздействий могут быть: 

−  периодические  изменения  сил  резания,  возникающие  при  обработке 

прерывистых поверхностей (цилиндрические поверхности со шпоночными па-
зами, шлицами, зубьями) или при работе фрез, протяжек; 

−  наличие шероховатости поверхности, полученной на предыдущей ста-

дии обработки; 

−  неуравновешенность  вращающихся  масс  (дисбаланс  шпиндельного 

узла,  суммарный  дисбаланс  несимметричной  заготовки,  обрабатываемой  на 
планшайбе токарного станка и т.п.); 

−  дефекты  передач  станка  (неточности  зубчатых  передач,  пульсации  в 

гидроприводе). 

Внутренними факторами, определяющими виброустойчивость ТС, являют-
ся: 

−  жесткость ТС, определяемая упругостью связей с; 

−  демпфирующие свойства ТС. 

 
Для уменьшения вибраций в ТС необходимо управлять как внешними, так 
и внутренними факторами. При этом используются следующие мероприя-
тия: 

−  установка оборудования на массивные фундаменты для изоляции ТС; 

−  расположение кузнечно-прессового оборудования вдали от механиче-

ских цехов; 

−  исключение обработки прерывистых поверхностей за счет рациональ-

ного построения технологического процесса; 

−  уменьшение  шероховатости  обрабатываемой  поверхности  путем  вве-

дения промежуточных технологических переходов (получистовых перед чисто-
выми); 

−  балансировка вращающихся элементов ТС – балансировка шпинделей 

при их изготовлении, включение в конструкцию приспособления противовесов 
при  обработке  несимметричных заготовок, балансировка вращающихся в про-
цессе работы инструментов; 

−  изменение резонансной частоты ТС путем увеличения жесткости ТС; 

−  изменение  величины  и  частоты  вынуждающей  силы  за  счет  выбора 

оптимальных режимов обработки; 

−  применение для изготовления несущих деталей станков из материалов, 

обладающих высокой демпфирующей способностью (серый чугун, синтегран

1

); 

−  применение устройств для гашения колебаний. 

                                                 

1

 

синтегран – смесь эпоксидного компаунда и гранитной крошки