Дослідження впливу технологічних режимів фрезерування на рівень вібрації шпиндельного вузла обробного центру
DOI:
https://doi.org/10.20998/%25xКлючові слова:
Фрезерування, коливання, обробний центр, динамічні коливання, якість обробки, продуктивність обробкиАнотація
Одним зі шляхів підвищення ефективності механообробки є застосування систем моніторингу динамічних параметрів. Вимір і аналіз динамічних параметрів у процесі обробки деталей було дотепер по технічним і економічним причинах непростим завданням, розв'язуваної для окремих випадків застосування. Істотний ріст розвитку мікропроцесорної техніки й програмного забезпечення в останні роки дозволив забезпечити розробку систем моніторингу динамічних параметрів і адаптивного керування, спрямованих на оптимізацію технологічних процесів високопродуктивної обробки й модернізацію металообробного встаткування. Фрезерна обробка пов'язана із циклічними навантаженнями в обробній системі верстата, які збільшилися за останні роки багаторазово. Збільшення кутової швидкості обертання шпинделя обробних центрів до 20 – 30 тисяч обертів у хвилину, збільшення подачі на зуб і глибини фрезерування суттєво збільшує динамічну складову сил різання. Вимір і аналіз вібраційних процесів у верстаті при обробці дозволяє вивчити динамічні явища, що виникають в обробній системі, а безперервний моніторинг сили різання і її періодичної складової (тобто вібрації) дозволить замкнути обробну систему каналом зворотному інформаційному зв'язку з метою наступного керування режимами обробки, мінімізуючи супутні коливання й вібрації. Проведено експериментальні дослідження впливу технологічних режимів фрезерування на рівень вібрації шпиндельного вузла обробного центру, які показали необхідність при реалізації технологій ВПО узгодження режимів різання з рівнем можливої вібрації шпинделя, ріжучого інструменту і деталі. Розроблена кінцево-елементна модель і проведено чисельне моделювання процесу формування форми і амплітуди періодичних збуджуючих сил різання. Дослідження коливань сил взаємодії фрези із заготовкою на динамометрічному столі при підвищенні швидкості обертання шпинделя показали, що на високих частотах обертання шпинделя на ряді режимів фрезерування виникають області нестійкого різання, обумовлені динамічними характеристиками обробної системи. Це призводить до нерівномірної роботі різальних крайок фрези і погіршення якості обробки.
Посилання
Altintas Y. A General Mechanics and Dynamics Model for Helical End Mills / Y. Altintas, P. Lee // Journal of Manufactur-ing Science and Engineering. - 1998. - P. 684-692.
Cempel C. Determination of vibration symptom limit value in diagnostics of ma- chinery / C. Cempel // Maintenance manage-ment international. - № 5. - 1985. - P. 297-204.
Jayaram S. Analytical stability analysis of variable spin-dle speed machining / S. Jayaram, S.G. Kapoor, R.E. Devor // ASME J. Eng. Indus. - 2000. - vol. 122. - pp. 391-397.
Richard Y. Chiou Analysis of acoustic emission in chatter vibration with tool wear effect in turning / Y. Chiou Richard, Y. Liang Steven // International Journal of Machine Tools & Manu-facture. - 2000. - № 40. - P. 114–118.
Sastry S. Chatter stability analysis of the variable speed face-milling process / S. Sastry, S.G. Kapoor, R.E. Devor // ASME J.130. Eng. Indus. - 2001. - vol. - 123. pp. 753-756.
Bolsunovskiy S.A., Vermel V.D. Metodika i tehni-cheskoe osnaschenie otsenki vibratsionnyih harakteristik siste-myi «stanok – prisposoblenie – instrument– detal» v protses-se skorostnogo frezerovaniya / S.A. Bolsunovskiy, V.D. Ver-mel // Nauchno-tehnicheskiy otchet TsAGI 2008 god: Sb. statey: Tsentralnyiy Aerogidrodinamicheskiy Institut. Zhukovskiy. - 2009. - 100 s.
Vedmid P.A. Programmirovanie obrabotki v NX CAM / P.A. Vedmid, A.V. Sulinov // M.: DMK Press. - 2014. - 304 s..
Nezhebovskiy V. V. TehnologIchne zabezpechennya yakostI obro-bki zubchastih kolIs privodIv shahtnih konveErIv na operatsIyah zuboshlIfuvannya : avtoref. dis. … kand. tehn. nauk za spetsIal-nIstyu 05.02.08 "TehnologIya mashinobuduvannya". – Odesa : ON-PU, 2011. – 21 s.
