Спосіб захисту інструменту для різання заготовок від резонансу

Реферат: Спосіб захисту інструменту для різання заготовок від резонансу, що включає вимірювання частоти змушених коливань інструменту. При зростанні частоти змушених коливань змінюють напружений стан інструменту при цьому, граничне відношення частот змушених до власних коливань визначають за формулою: σ=Ri+m-1,0, де Ri - резонансне значення відношення частот змушених до власних коливань інструменту при не лінійності пружних характеристик і наявності демпфірування; i - кількість ступенів свободи системи або кількість власних коливань інструменту; m - граничне відношення частот змушених до власних коливань інструменту при лінійних пружних характеристиках, а при зниженні частоти змушених коливань граничне відношення частот змушених до власних коливань забезпечується відношенням з умови: Ω=Ri+n-1,0, де n - граничне відношення частот змушених до власних коливань інструменту при лінійних пружних характеристиках. UA 86878 U (54) СПОСІБ ЗАХИСТУ ІНСТРУМЕНТУ ДЛЯ РІЗАННЯ ЗАГОТОВОК ВІД РЕЗОНАНСУ UA 86878 U UA 86878 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області виробництва інструменту і дозволяє захищати інструмент для різання заготовок від резонансу при вібраційних навантаженнях в умовах нелінійності пружних характеристик і демпфірування їх елементів. Найбільш близьким за технічною суттю до заявленого є інструмент для різання заготовок, вимірювач частот власних коливань Звук-11ОМ, за допомогою якого здійснюють вимірювання частоти змушених коливань інструменту (Вимірювач частот власних коливань "Звук-110М" РФ ТУ 4276-078-00224450-99 и ГОСТ 22261-82.) За допомогою відомого вимірювача частот власних коливань вимірюють у порушенні в контрольованому виробі змушених механічних коливань і визначенні моменту резонансу, що виникає при збігу частоти змушених коливань з частотою власних коливань виробу. Вимірювання резонансу є тільки фіксуючим фактором для визначення максимуму коливань, що не дозволяє запобігти вібрації і автоколиванню, що порушує стабільність роботи інструменту, спотворює лінію різу і може призвести до спотворення інструменту. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу захисту інструменту для різання заготовок від резонансу, в якому за рахунок можливості управління динамічними параметрами і виключення автоколивань та резонансних явищ у роботі інструменту для різання заготовок забезпечується довговічність інструменту, підвищується його стійкість і точність лінії різу, виключення руйнування інструменту, яке можливе при автоколиваннях. Поставлена задача вирішується тим, що в способі захисту інструменту для різання заготовок від резонансу, що включає вимірювання частоти змушених коливань, згідно з корисною моделлю при зростанні частоти змушених коливань змінюють напружений стан інструменту при цьому, граничне відношення частот змушених до власних коливань визначають за формулою: G1=Ri+m-1,0, де Ri - резонансне значення відношення частот змушених до власних коливань інструменту при нелінійності пружних характеристик і наявності демпфірування; і - кількість ступенів свободи системи або кількість власних коливань інструменту; m - граничне відношення частот змушених до власних коливань інструменту при лінійних пружних характеристиках, а при зниженні частоти змушених коливань граничне відношення частот змушених до власних коливань забезпечується відношенням з умови: G2=Ri+n-1,0, де n - граничне відношення частот змушених до власних коливань інструменту при лінійних пружних характеристиках. Суть корисної моделі пояснює креслення. На фіг. 1 показано зміна частот власних (р) і змушених (w) коливань в залежності від часу t, на фіг. 2 - зміна ставлення частот w/p залежно від часу t, на фіг. 3 - зміна динамічного коефіцієнта Кд залежно від ставлення частот w/p. На фіг. 1 - 3 зображено: Кд - динамічний коефіцієнт, w - частота змушених коливань, р частота власних коливань конструкції, t - час, t0 - час до початкового моменту підвищення частоти власних коливань (жорсткості) конструкції, t1 - час безперервного плавного або ступеневого підвищення жорсткості конструкції, t2 - час різкого зниження жорсткості конструкції, t3 - час від кінцевого моменту різкого зниження жорсткості конструкції до початкового моменту різкого підвищення її жорсткості, t4 - час різкого підвищення жорсткості конструкції, t5 - час безперервного плавного або ступеневого зниження жорсткості конструкції, t6 - час від кінцевого моменту плавного або ступеневого зниження жорсткості конструкції до моменту повного загасання змушених коливань, m - граничне відношення частот змушених до власних коливань конструкції при лінійних пружних характеристиках, n - граничне відношення частот змушених до власних коливань конструкції при лінійних пружних характеристиках, Ri - резонансне значення відношення частот змушених до власних коливань конструкції при лінійних пружних характеристиках та наявність демпфірування, Кдmах - заданий граничний динамічний коефіцієнт. Аналіз усіх операцій у запропонованому рішенні показав, що вони усі технічно здійснимі і що спосіб захисту інструменту від резонансу при вібраційних навантаженнях дозволяє підвищити надійність конструкції і забезпечує її захист від явища резонансу в умовах нелінійності пружних характеристик і демпфірування елементів конструкції. Пропонований спосіб захисту інструменту (конструкції) від резонансу при вібраційних навантаженнях був реалізований на базі відрізного інструменту типу кільце з внутрішньою ріжучою частиною. При нелінійності пружних характеристик і демпфірування елементів конструкції, в період t0 зростання частоти змушених коливань w (див. фіг. 1), коли відношення частот w/p менше σ, де 1 UA 86878 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 σ=Ri+m-1,0, Ri - резонансне значення відношення частот змушених до власних коливань конструкції при нелінійних пружних характеристиках та наявність демпфірування, m - вибирають із меж 0,4…0,9, жорсткість конструкції до її частоті власних коливань p залишається незмінною. У момент часу (точка В), коли відношення частот w/p=σ здійснюють безперервне плавне або ступінчасте підвищення жорсткості конструкції, наприклад, за рахунок її напруги, при цьому збільшується частота власних коливань конструкції р. Початок підвищення жорсткості (точка В), (фіг. 1) визначається датчиком, наприклад акселерометром, встановленим на конструкції, в залежності від ставлення частот w/p. Підвищення жорсткості інструменту проводиться в період t1, при цьому при підвищенні частоти змушених коливань w постійно реалізується відношення частот w/p не більше σ, що забезпечує задане значення динамічного коефіцієнта Кдmах (фіг. 3) відповідного відношенню частот w/p рівному σ. При досягненні максимальної жорсткості тонкостінного інструменту і відношення частот w/p не більше σ (точка С фіг. 1) за період t2 різко знижують її жорсткість до початкового стану, при цьому частота власних коливань р конструкції також різко зменшується, а відношення частот w/p за рахунок того, що виросло значення частоти змушених коливань w стрибкоподібно збільшується (фіг. 2). Це забезпечує перескакування динамічного коефіцієнта Кд (фіг. 3) з лівої гілки графіка на праву гілку, зберігає його на заданому рівні і виключає резонанс конструкції. При цьому при подальшому підвищенні частоти змушених коливань w динамічний коефіцієнт Кд в період t3 (фіг. 1) зменшується. У період із (фіг. 1) зменшення частоти змушених коливань w, якщо відношення частот w/p не менше Ω, де Ω=Rі+n-1,0, n - вибирають із меж 1,1…1,6, жорсткість тонкостінного інструменту k і її частота власних коливань p залишається незмінною. У момент часу (точка Е) коли відношення частот w/p ставати менше Ω в період t4 виробляють різке підвищення жорсткості конструкції до максимуму, при цьому частота власних коливань р конструкції й відношення частот w/p (фіг. 3) різко збільшуються. Це забезпечує перескакування динамічного коефіцієнта Кд з правої гілки графіка на ліву гілку, зберігає його на заданому рівні і виключає резонанс конструкції. Після чого, при подальшому зниженні частоти змушених коливань w, в період t5 виробляють безперервне плавне або ступінчасте зниження жорсткості конструкції до початкового стану, при цьому постійно забезпечується відношення частот w/p не більше Ω. Ці заходи забезпечують динамічний коефіцієнт на заданому рівні Кдmах і дозволяють розвантажити конструкцію від напруги, створюваного при підвищенні її жорсткості. При подальшому зниженні частоти змушених коливань w в період t6 динамічний коефіцієнт продовжує зменшуватися. Приклад конкретного виконання способу захисту тонкостінного інструменту від резонансу при вібраційних навантаженнях в умовах нелінійності пружних характеристик і демпфірування елементів конструкції. У період зростання частоти змушених коливань, коли відношення частот w/p менше σ=1,0 жорсткість конструкції і її частота власних коливань р залишається незмінною. У момент часу, коли w/p=σ здійснюють безперервне плавне підвищення жорсткості конструкції за рахунок її напруги, при цьому збільшується частота власних коливань конструкції р. Початок підвищення жорсткості визначається акселерометром, встановленим на конструкції, в залежності від ставлення частот w/p. Підвищення жорсткості конструкції проводиться безперервно і плавно, що забезпечує задане значення динамічного коефіцієнта і відношення частот w/p не більше σ=1,0. При досягненні максимальної жорсткості конструкції і відношення частот w/p більш σ=1,0 різко знижують її жорсткість до початкового стану. Це забезпечує перескакування динамічного коефіцієнта з лівої гілки графіка на праву гілку, зберігає амплітуду коливань конструкції на заданому рівні і виключає резонанс конструкції. При цьому при подальшому підвищенні частоти змушених коливань w динамічний коефіцієнт і амплітуда коливань зменшуються. При зниженні частоти змушених коливань w захист інструменту для різання заготовок від резонансу виконується аналогічно, згідно з операціями запропонованого способу. Пропонований спосіб захисту інструменту для різання заготовок від резонансу при вібраційних навантаженнях може бути застосований і реалізований, також дозволяє керувати динамічними параметрами і виключати автоколивання та резонансні явища у роботі інструменту для різання заготовок. Використання даного способу забезпечує наступні переваги, за рахунок можливості управління динамічними параметрами і виключення автоколивань і резонансних явищ у роботі інструменту для різання заготовок, забезпечує довговічність інструменту, підвищується його стійкість і точність лінії різу, виключення руйнування інструменту, яке можливе при автоколиваннях. 2 UA 86878 U 3 UA 86878 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Спосіб захисту інструменту для різання заготовок від резонансу, що включає вимірювання частоти змушених коливань інструменту, який відрізняється тим, що при зростанні частоти змушених коливань змінюють напружений стан інструменту при цьому, граничне відношення частот змушених до власних коливань визначають за формулою: σ=Ri+m-1,0, де Ri - резонансне значення відношення частот змушених до власних коливань інструменту при нелінійності пружних характеристик і наявності демпфірування; i - кількість ступенів свободи системи або кількість власних коливань інструменту; m - граничне відношення частот змушених до власних коливань інструменту при лінійних пружних характеристиках, а при зниженні частоти змушених коливань граничне відношення частот змушених до власних коливань забезпечується відношенням з умови: Ω=Ri+n-1,0, де n - граничне відношення частот змушених до власних коливань інструменту при лінійних пружних характеристиках. 20 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4