ДОСЛІДЖЕННЯ НИЗЬКОЧАСТОТНИХ ВІБРАЦІЙ ПРИ ОБРОБЦІ КІНЦЕВИМИ СФЕРИЧНИМИ ФРЕЗАМИ

Олексій Олександрович Штегін, Леонід Григорович Полонський, Олександр Ігорович Талько

Анотація


Проведено дослідження низькочастотних коливань технологічної системи при обробці кінцевою сферичною фрезою нахиленої поверхні. Проаналізований вплив нелінійних компонентів процесу різання на зміну динамічного стану системи. Показаний вплив низькочастотних вібрацій на початку процесу різання на перехід технологічної системи до усталеного коливального стану з частотами, близькими до частоти власних коливань. Запропоноване пояснення механіки процесу переходу динамічної системи від одного стану до іншого. Проведені багатофакторні експериментальні дослідження, що включали обробку нахиленої поверхні з різними значеннями частоти обертання шпинделя, припуску, напрямку руху подачі (знизу вгору та згори вниз), схеми різання (зустрічної та попутної). Аналіз експериментальних досліджень показав, що процес низхідної обробки за зустрічною схемою різання втрачає динамічну стійкість за тих режимів різання, за яких висхідна попутна обробка залишається динамічно стійкою.

Ключові слова


вібрації при різанні; кінцеві сферичні фрези; верстати з ЧПК; вейвлет-аналіз

Повний текст:

PDF

Посилання


Vnukov Ju. N. i dr. (2014), «Vlijanie ugla naklona vintovoj rezhushhej kromki koncevoj cilindricheskoj frezy na uroven' vozbuzhdenija vibracij pri obrabotke tonkostennoj detali», Rezanie i instrumenty v tehnologicheskih sistemah, Vol. 84, рр. 43–50.

Vnukov Ju. N. i dr. (2015), «Oprobovanie usovershenstvovannoj tehnologii podgotovki i nanesenija dempfirujushhej sredy na monokolesa GTD pri koncevom frezerovanii», Vіsnik dvigunobuduvannja, Vol. 1.

Vnukov Ju. N. i dr. (2015), «Razrabotka metodiki ocenki urovnja avtokolebanij tonkostennoj detali pri ee koncevom frezerovanii», Suchasnі tehnologії v mashinobuduvannі, Vol. 10, рр. 3–13.

Budak, E., & Altintas, Y. (1998), «Analytical prediction of chatter stability in milling—part I: general formulation», Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 120 (1), рр. 22–30.

Budak, E., & Altintas, Y. (1998), «Analytical prediction of chatter stability in milling—part II: application of the general formulation to common milling systems», Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 120 (1), рр. 31–36.

Altintas, Y., Shamoto, E., Lee, P., & Budak, E. (1999), «Analytical prediction of stability lobes in ball end milling», Journal of manufacturing science and engineering, Vol. 121 (4), рр. 586–592.

Wiercigroch, M., & Budak, E. (2001), «Sources of nonlinearities, chatter generation and suppression in metal cutting», Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 359 (1781), рр. 663–693.

Bayly, P.V., Mann, B.P., Schmitz, T.L., Peters, D.A., Stepan, G., & Insperger, T. (2002), «Effects of radial immersion and cutting direction on chatter instability in end-milling. In ASME 2002 international mechanical engineering congress and exposition», American Society of Mechanical Engineers, pp. 351–363).

Davies, M.A., Pratt, J.R., Dutterer, B., & Burns, T.J. (2002), «Stability prediction for low radial immersion milling», Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 124 (2), рр. 217–225.

Campomanes, M.L., & Altintas, Y. (2003), «An improved time domain simulation for dynamic milling at small radial immersions», Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 125 (3), рр. 416–422.

Stépán, G., Szalai, R., & Insperger, T. (2004), «Nonlinear dynamics of high-speed milling subjected to regenerative effect», Nonlinear Dynamics of Production Systems, рр. 111–128.

Stepan, G., Insperger, T., & Szalai, R. (2005), «Delay, parametric excitation, and the nonlinear dynamics of cutting processes», International Journal of Bifurcation and Chaos, Vol. 15 (09), рр. 2783–2798.

Gradišek, J., Kalveram, M., Insperger, T., Weinert, K., Stépán, G., Govekar, E., & Grabec, I. (2005), «On stability prediction for milling», International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 45 (7), рр. 769–781.

Gradisek, J., Govekar, E., Grabec, I., Kalveram, M., Weinert, K., Insperger, T., & Stepan, G. (2005), «On stability prediction for low radial immersion milling», Machine Science and Technology, Vol. 9 (1), рр. 117–130.

Yao, Z., Mei, D., & Chen, Z. (2010), «On-line chatter detection and identification based on wavelet and support vector machine», Journal of Materials Processing Technology, Vol. 210 (5), рр. 713–719.

Tangjitsitcharoen, S. (2012), «Analysis of chatter in ball end milling by wavelet transform», In Proceedings of World Academy of Science, Engineering and Technology, World Academy of Science, Engineering and Technology (WASET), Vol. 71, p. 1075.

Lamraoui, M., Barakat, M., Thomas, M., & El Badaoui, M. (2015), «Chatter detection in milling machines by neural network classification and feature selection», Journal of Vibration and Control, 21 (7), рр. 1251–1266.

Cao, H., Zhou, K., & Chen, X. (2015), «Chatter identification in end milling process based on EEMD and nonlinear dimensionless indicators», International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 92, рр. 52–59.

Sun, C., & Altintas, Y. (2016), «Chatter free tool orientations in 5-axis ball-end milling», International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 106, рр. 89–97.

Shtehin, O.O. (2014), Vyznachennya kutiv vrizannya ta vykhodu pry obrobtsi pokhylykh poverkhon sferychnymy kintsevimi frezamy, [Definition of start and exit angles in ball end milling of inclined surfaces], Visnyk ZHDTU, Reporter of ZSTU, Vol. 3 (70), рр. 62–67.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Влияние угла наклона винтовой режущей кромки концевой цилиндрической фрезы на уровень возбуждения вибраций при обработке тонкостенной детали / Ю.Н. Внуков и др. // Резание и инструменты в технологических системах. – 2014. – № 84. – С. 43– 50.

2. Опробование усовершенствованной технологии подготовки и нанесения демпфирующей среды на моноколеса ГТД при концевом фрезеровании / Ю.Н. Внуков и др. // Вісник двигунобудування. – 2015. – № 1.

3. Разработка методики оценки уровня автоколебаний тонкостенной детали при ее концевом фрезеровании / Ю.Н. Внуков и др. // Сучасні технології в машинобудуванні. – 2015. – № 10. – С. 3–13.

4. Budak E. Analytical prediction of chatter stability in milling—part I: general formulation / E.Budak, Y.Altintas // Journal of Dynamic Systems. – 1998 : Measurement, and Control. – № 120 (1). – Рр. 22–30.

5. Budak E. Analytical prediction of chatter stability in milling—part II: application of the general formulation to common milling systems / E.Budak, Y.Altintas // Journal of Dynamic Systems. – 1998 : Measurement, and Control. – № 120 (1). – Рр. 31–36.

6. Analytical prediction of stability lobes in ball end milling. Journal of manufacturing science and engineering / Y.Altintas, E.Shamoto, P.Lee, E.Budak. – 1999. – № 121 (4). – Рр. 586–592.

7. Wiercigroch M. Sources of nonlinearities, chatter generation and suppression in metal cutting / M.Wiercigroch, E.Budak // Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. – 2001. – № 359 (1781). – Рр. 663–693.

8. Effects of radial immersion and cutting direction on chatter instability in end-milling / P.V. Bayly, B.P. Mann, T.L. Schmitz, D.A. Peters, G.Stepan, T.Insperger // In ASME 2002 international mechanical engineering congress and exposition. – 2002. – Рp. 351–363.

9. Stability prediction for low radial immersion milling / M.A. Davies, J.R. Pratt, B.Dutterer, T.J. Burns // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2002. – № 124 (2). – Рр. 217–225.


10. Campomanes M.L. An improved time domain simulation for dynamic milling at small radial immersions / M.L. Campomanes, Y.Altintas // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2003. – № 125 (3). Рр. 416–422.

11. Stépán G. Nonlinear dynamics of high-speed milling subjected to regenerative effect / G.Stépán, R.Szalai, T.Insperger // Nonlinear Dynamics of Production Systems. –  004. – Рр. 111–128.

12. Stepan G. Delay, parametric excitation, and the nonlinear dynamics of cutting processes / G.Stepan, T.Insperger, R.Szalai // International Journal of Bifurcation and Chaos. – 2005. – № 15 (09). Рр. 2783–2798.

13. On stability prediction for milling / J.Gradišek, M.Kalveram, T.Insperger, K.Weinert, G.Stépán // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2005. – № 45 (7). – Рр. 769–781.

14. On stability prediction for low radial immersion milling / J.Gradisek, E.Govekar, I.Grabec, M.Kalveram, K.Weinert // Machine Science and Technology. – 2005. – № 9 (1). – Рр. 117–130.

15. On-line chatter detection and identification based on wavelet and support vector machine / Z.Yao, D.Mei, Z.Chen Journal of Materials Processing Technology. – 2010. – № 210 (5). – Рр. 713–719.

16. Tangjitsitcharoen S. Analysis of chatter in ball end milling by wavelet transform / S.Tangjitsitcharoen. – In Proceedings of World Academy of Science, Engineering and Technology World Academy of Science, Engineering and Technology (WASET). – 2012. – № 71. – p. 1075.

17. Chatter detection in milling machines by neural network classification and feature selection / M.Lamraoui, M.Barakat, M.Thomas, M. El Badaoui // Journal of Vibration and Control. – 2015. – № 21 (7). – Рр. 1251–1266.

18. Cao H. Chatter identification in end milling process based on EEMD and nonlinear dimensionless indicators / H.Cao, K.Zhou, X.Chen // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2015. – № 92. Рр. 52–59.

19. Sun C. Chatter free tool orientations in 5-axis ball-end milling / C.Sun, Y.Altintas // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2016. – № 106. – Рр. 89–97.

20. Штегін О.О. Визначення кутів врізання та виходу при обробці похилих поверхонь сферичними кінцевими фрезами / О.О. Штегін // Вісник Житомирського державного технологічного університету / Серія: Технічні науки. – 2014. – № 3 (70). – С. 62–67.





DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2016-3(78)-34-41

Copyright (c) 2016 Олексій Олександрович Штегін, Леонід Григорович Полонський, Олександр Ігорович Талько

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