Исследование колебаний сил взаимодействия фрезы с заготовкой при попутном и встречном фрезеровании

Авторы

  • Анатолий Валерианович Лукьянов Иркутский государственный университет путей сообщения
  • Дмитрий Павлович Алейников Восточно-Сибирский институт МВД России
  • Павел Николаевич Костин Иркутский национальный исследовательский технический университет

Ключевые слова:

вибрация при фрезеровании, вибродиагностика механообрабатывающего оборудования, адаптивный контроль резания, мониторинг вибрации, коррекция режимов резания

Аннотация

В статье представлены результаты изучения колебаний сил взаимодействия между инструментом и заготовкой при попутном и встречном фрезеровании с целью определения оптимальных режимов резания и их влияния на шероховатость обработанных поверхностей. Авторами проведены экспериментальные исследования процессов фрезерования на обрабатывающем центре HSC 75 DMG и DMC-635 в различных режимах обработки при попутном и встречном фрезеровании с одновременной регистрацией трехмерных вибраций силы резания в точке контакта концевой фрезы с деталью. Для регистрации пространственных составляющих сил резания при фрезеровании использовался установленный на обрабатывающем центре динамометрический стол фирмы «Kistler». Анализ данных с применением специализированного программного обеспечения, методов виброизмерения и вибродиагностики показал, что при значительных угловых скоростях вращения шпинделя в некоторых режимах обработки фреза взаимодействует с заготовкой существенно неравномерно, что ухудшает качество фрезерования и приводит к преждевременному износу инструмента. При изменении угловой скорости вращения шпинделя возникают резонансы в шпинделе, инструменте, в системе крепления и в самой заготовке, что приводит к значительной флуктуации сил фрезерования. В спектре вибрации сил фрезерования возникают многочисленные гармонические составляющие, что связано с нарушением взаимного контакта режущих кромок инструмента с заготовкой. Построение графиков орбит колебаний, проекции сил резания на оси координат, вычисление тангенциальных и радиальных силовых воздействий подтверждают результаты исследования и способствуют определению дополнительных критериев оценки физико-технических процессов резания. Подобные критерии могут использоваться в системах мониторинга и виброзащиты станочного оборудования для обеспечения адаптивного контроля и автоматической коррекции режимов резания.

Биографии авторов

Анатолий Валерианович Лукьянов, Иркутский государственный университет путей сообщения

Доктор технических наук, профессор, профессор кафедры физики, механики и приборостроения

Дмитрий Павлович Алейников, Восточно-Сибирский институт МВД России

Кандидат технических наук, доцент кафедры информационных технологий

Павел Николаевич Костин, Иркутский национальный исследовательский технический университет

Аспирант кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств

Библиографические ссылки

Исследование влияния режимов резания на выходные параметры при точении фрезерованием быстрорежущей стали / Г.В. Матлыгин, А.В. Савилов, А.С. Пятых и др. // Advanced Engineering Research. 2022. Т. 22. № 2. С. 99–106.

Вопросы конечно-элементного анализа винтов транспедикулярной фиксации / А.С. Пятых, А.А. Дук, С.А. Тимофеев и др. // Жизненный цикл конструкционных материалов (от получения до утилизации) : материалы докладов VI Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием. Иркутск, 2022. С. 244–251.

Лукьянов А.В., Алейников Д.П., Портной А.Ю. Система защиты обрабатывающих центров от опасных динамических нагрузок на основе анализа параметров вибрации и силы // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2017. Т. 21. № 4 (123). С. 30–38.

Пятых А.С., Савилов А.В., Николаев А.Ю. Исследование зажимных патронов для сверления точных отверстий // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 4 (32). С. 70–74.

Алейников Д.П., Лукьянов А.В. Исследование динамики крепления датчиков вибрации шпинделей обрабатывающих центров // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2015. № 2 (97). С. 28–35.

Serebrennikova A.G., Savilov A.V. A Study of Effects of the Cutting Tool Geometry on the Output Parameters When Turning VT22 Titanium Alloy // Proceedings of the 7th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2021). Челябинск, 2022. С. 642–649. DOI 10.1007/978-3-030-85230-6_76.

Лукьянов А.В., Алейников Д.П. Исследование пространственной вибрации обрабатывающего центра в режиме фрезерования // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 1 (21). С. 96–101.

Лукьянов А.В., Алейников Д.П., Костин П.Н. Разработка и опытная эксплуатация системы виброударозащиты и диагностики обрабатывающих центров // Проблемы механики современных машин : сб. ст. VIII Междунар. конф. Улан-Удэ, 2022. С. 150–155.

Пятых А.С, Савилов А.В., Тимофеев С.А. Метод контроля износа режущего инструмента при концевом фрезеровании нержавеющей стали // Трение и износ. 2021. Т. 42, № 4. С. 411–417.

Timofeev S., Savilov A., Pyatykh A. Studies on the effect of cutter wear on cutting dynamics when turning // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 38. Part 4. P. 1367–1370. DOI 10.1016/j.matpr.2020.08.105.

Savilov A., Pyatykh A., Nikitenko A. Axial contact points method for improving end-milling productivity // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 38. Part 4. P. 1505–1507. DOI 10.1016/j.matpr.2020.08.138.

Nikitenko A. V., Savilov A. V., Pyatykh A. S. Study of the axial contact points method applied when end-milling titanium alloys // Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). P. 436-444. DOI 10.1007/978-3-030-54817-9_51.

Pyatykh A.S., Savilov A.V. A study of vibration measuring devices used in the edge cutting machining // Proceedings of the 7th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2021). Челябинск, 2022. С. 634–641. DOI 10.1007/978-3-030-85230-6_75.

Исследование технологии обработки отверстий малых диаметров в полимерном композиционном материале на робототехническом комплексе / Н.С. Чащин, Ю.Н. Иванов, А.В. Сидорова и др. // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2017. Т. 21. № 6 (125). С. 39–48.

Чащин Н.С., Иванов Ю.Н. Обработка отверстий в смешанных пакетах методом орбитального сверления // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2015. № 11 (106). С. 44–49.

Неразрушающий контроль / под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 8. М : Машиностроение, 2005. 789 с.

Григорьев С.Н., Гурин В.Д., Козочкин М.П. Диагностика автоматизированного производства. М : Машиностроение, 2011. 600 с.

Семенов Е.Н., Беломестных А.С., Сидорова А.В. Исследование частотных характеристик робота KUKA KR210 R2700 extra // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. всерос. молодежн. науч.-практ. конф. Иркутск, 2016. С. 252–257.

Савилов А.В., Пятых А.С. Влияние вибраций на точность и качество поверхности отверстий при сверлении // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2013. № 12 (83). С. 103–111.

Савилов А.В., Пятых А.С. Определение коэффициентов сил резания для моделирования процессов механообработки // Изв. Самар. науч. центра Рос. акад. наук. Т. 17. № 2. 2015. С. 211–216.

Опубликован

2022-10-31

Как цитировать

Лукьянов, А. В., Алейников, Д. П., & Костин, П. Н. (2022). Исследование колебаний сил взаимодействия фрезы с заготовкой при попутном и встречном фрезеровании. Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, (3(75), 38-49. извлечено от https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/904

Выпуск

Раздел

Машиностроение, машиноведение и энергетические системы