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

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.