Підвищення ефективності оброблення деталей шляхом керування динамікою процесу точіння з високими частотами обертання шпинделя

Юрій Володимирович Шаповал, Вільям Олександрович Залога

Анотація


Проаналізовано можливість підвищення ефективності оброблення деталей діаметром до 20 мм, а саме: сталості процесу різання при точінні за рахунок керування швидкістю різання в процесі обробки, прогнозуванню та вибору частот обертання, які забезпечують сталість оброблювальної системи керуванням динамікою процесу переміщенням додаткової маси. Розроблено методику дослідження вібраційних процесів при точінні. В результаті обробки експериментальних даних встановлено, що при накладенні коливального руху на обертання шпинделя можна зменшувати загальний рівень коливань і за рахунок цього підвищувати якість обробленої поверхні. Доведено, що вибір заздалегідь відомої зони частот обертання шпинделя, при яких спостерігається найменше значення амплітуди коливань інструменту в радіальному до деталі напрямку дозволяє за рахунок збільшення частоти обертання шпинделя підвищувати продуктивність оброблення при збереженні вимог креслення за шорсткістю. Суміщення вузла власних форм коливань та зони різання, шляхом динамічного керування коливаннями супорта токарного верстата за рахунок збільшення інерційних характеристик верстата та зменшення при цьому амплітуди коливань різця дозволяє підвищити точність оброблення та зменшити шорсткість обробленої поверхні деталі на підвищених частотах обертання шпинделя.

Ключові слова


точіння; вібрація; шпиндель; висока частота обертання

Повний текст:

PDF

Посилання


CNC Turning Centers (2013), Haas Automation Inc., Oxnard, 56 р.

Machine Tools Catalogue (2013), Okuma Europe GmbH, Krefeld, 192 р.

Exclusive DMG MORI Technology Cycles (2016), DMG MORI COMPANY LIMITED, DGM MORI Company, Vynterture, 62 р.

Taegu, T. (2013), Tokarnyy instrument, TaeguTec Ltd., Daegu, 198 р.

Abele, E. (ed.) (2015), Tokarnye instrumenty, Sandvik Coromant, Stafford, 1253 р.

Kudinov, V.A. (1967), Dinamika stankov, Mashinostroenie, Moskva, 367 р.

Tlusty, J. and Ismail, F. (1981), «Basic non-linearity in machining chatter», CIRP Annals, Manufacturing Technology – Elsevier, Issue 1, Vol. 30, pp. 299–304.

Zharkov, I.G. (1986), Vibratsii pri obrabotke lezviynym instrumentom, Mashinostroenie, Leningrad, 184 p.

El'yasberg, M.E. (1993), Avtokolebaniya metallorezhushchikh stankov: teoriya i praktika, OKBS, SPb, 180 p.

Kedrov, S.S. (1978), Kolebaniya metallorezhushchikh stankov, Mashinostroenie, Moskva, 198 p.

Tashlitskiy, N.I. (1960), «Pervichnyy istochnik energii vozbuzhdeniya avtokolebaniy pri rezanii metallov», Vestnik mashinostroeniya, No. 2, pp. 10–20.

Doi, S. and Kato, S. (1956), «Chatter vibration of lathe tools», Trans. ASME, No. 78, pp. 1127–1134.

Brecher, C., Witt, S. and Esser, M. (2007), «Simulation of the Process Stability of HPC Milling Operations under Consideration of the nonlinear Behaviour of the Machine Tool and the Cutting Process», Annals of CIRP, pp. 211–219.

Kuchugurov, M.V., Vnukov, Yu.N. and Dyadya, S.I. (2013), «Sposob i ustroystvo dlya issledovaniya regenerativnykh avtokolebaniy pri tochenii», Rezanie i instrument v tekhnologicheskikh sistemakh, Kh., No. 83, рр. 42–54.

Mazur, N.P., Vnukov, Yu.N., Grabchenko, A.I. and others (2013), Osnovy teorii rezaniya materialov, NTU KhPI, Harkiv, 534 p.

Ozlu, E. and Budak, E. (2010), Analytical Prediction of Stability Limit in Turning Operations, Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University.

Svinin, V.M. (2007), Frezerovanie s modulirovannoy skorost'yu rezaniya, in Promtova, A.I. (ed.), Izd-vo TTU, Irkutsk, 304 p.

Shapoval, Yu.V. and Krivoruchko, D.V. (2014), «Stend dlya issledovaniya protsessa tocheniya s vysokimi chastotami vrashcheniya shpindelya», Zhurnal іnzhenernikh nauk, Vol. 1, No. 3, pp. 11–18.

Zaloga, V.O., Krivoruchko, D.V., Shapoval, Yu.V. and Drofa, K.A. (2017), «Dinamіchne upravlіnnya kolivannyami pri tochіnnі», Mechanics and Advanced Technologies, No. 79, pp. 100–107.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. CNC Turning Centers / Haas Automation Inc. – Oxnard : Haas Automation, Inc., 2013. – 56 p.
  2. Machine Tools Catalogue / Okuma Europe GmbH. – Krefeld : Okuma Europe GmbH, 2013. – 192 p.
  3. 24 Exclusive DMG MORI Technology Cycles / DMG MORI COMPANY LIMITED. – Vynterture : DGM MORI Company, 2016. – 62 p.
  4. Taegu Turn. Токарный инструмент / T.Taegu. – Daegu : TaeguTec Ltd., 2013. – 198 p.
  5. Токарные инструменты // Sandvik Coromant ; под ред. E.Abele. – Stafford : Sandvik Coromant, 2015. – 1253 c.
  6. Кудинов В.А. Динамика станков / В.А. Кудинов. – М. : Машиностроение, 1967. – 367 c.
  7. Tlusty J. Basic non-linearity in machining chatter / J.Tlusty, F.Ismail // CIRP Annals. – Manufacturing Technology – Elsevier, 1981. – Is. 1, Vol. 30. – Pp. 299–304.
  8. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом / И.Г. Жарков. – Л. : Машиностроение, 1986. – 184 c.
  9. Эльясберг М.Е. Автоколебания металлорежущих станков: теория и практика / М.Е. Эльясберг. – СПб : ОКБС, 1993. – 180 c.
  10. Кедров С.С. Колебания металлорежущих станков / С.С. Кедров. – М. : Машиностроение, 1978. – 198 c.
  11. Ташлицкий Н.И. Первичный источник энергии возбуждения автоколебаний при резании металлов / Н.И. Ташлицкий // Вестник машиностроения. – 1960. – № 2. – C. 10–20.
  12. Doi S. Chatter vibration of lathe tools / S.Doi, S.Kato // Trans. ASME. – 1956. – № 78. – C. 1127–1134.
  13. Brecher C. Simulation of the Process Stability of HPC Milling Operations under Consideration of the nonlinear Behaviour of the Machine Tool and the Cutting Process / C.Brecher, S.Witt, M.Esser // Annals of CIRP. – 2007. – Pp. 211–219.
  14. Кучугуров М.В. Способ и устройство для исследования регенеративных автоколебаний при точении / М.В. Кучугуров, Ю.Н. Внуков, С.И. Дядя // Резание и инструмент в технологических системах. – Х., 2013. – № 83. – C. 42–54.
  15. Основы теории резания материалов : учебник / Н.П. Мазур, Ю.Н. Внуков, А.И. Грабченко и др. – Х. : НТУ «ХПИ», 2013. – 534 c.
  16. Ozlu E. Analytical Prediction of Stability Limit in Turning Operations / E.Ozlu, E.Budak ; Sabanci University : Faculty of Engineering and Natural Sciences, 2010.
  17. Свинин В.М. Фрезерование с модулированной скоростью резания / В.М. Свинин ; под. ред. А.И. Промтова. – Иркутск : Изд-во ТТУ, 2007. – 304 с.
  18. Шаповал Ю.В. Стенд для исследования процесса точения с высокими частотами вращения шпинделя / Ю.В. Шаповал, Д.В. Криворучко // Журнал инженерных наук. – 2014. – Т. 1, № 3. – С. 11–18.
  19. Динамічне управління коливаннями при точінні / В.О.Залога, Д.В. Криворучко, Ю.В. Шаповал, К.А. Дрофа // Mechanics and Advanced Technologies. – 2017. – № 79. – С. 100–107. 




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2017-2(80)-175-184

Copyright (c) 2017 Юрій Володимирович Шаповал, Вільям Олександрович Залога

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.