10.26731/1813-9108.2017.4(56).70-82
В статье рассмотрена задача анализа колебаний сил взаимодействия между инструментом и заготовкой при повышении скорости вращения шпинделя и их влияния на качество фрезерования. На основе ряда проведенных экспериментов по обработке заготовки на современном обрабатывающем центре в различных режимах резания, на скоростях вращения шпинделя 20–30 тысяч оборотов в минуту, получены характеристики пространственных колебаний силы взаимодействия концевой фрезы с заготовкой. Анализ данных с использованием программ и методов теории колебаний показал, что при высоких скоростях вращения шпинделя на ряде режимов обработки режущие кромки фрезы взаимодействуют с заготовкой неравномерно, что снижает качество фрезерования. При увеличении скорости вращения шпинделя, из-за резонансов
в станке, шпинделе и взаимных колебаний заготовки и инструмента, спектр силы фрезерования существенно изменяется. Появляются дополнительные гармонические составляющие, указывающие на нарушение взаимодействия режущих кромок с заготовкой. Построение графиков орбит колебаний, вычисление тангенциальных и радиальных силовых воздействий подтверждает данные спектрального анализа. Динамические искажения в измерении сил при фрезеровании с повышенной скоростью, вносимые динамометрическим столом, возникают из-за резонансов в данном средстве измерения. Использованная методика коррекции ошибок измерения повысила точность измерений колебаний сил во время фрезерования с повышенными скоростями вращения шпинделя.
1. Алейников Д.П., Лукьянов А.В. Мониторинг динамического состояния обрабатывающих центров // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. VII Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск, 2016. С. 197–200.
2. Алейников Д.П., Лукьянов А.В. Разработка комплекса защиты обрабатывающих центров от опасных динамических нагрузок // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы Седьмой междунар. науч.-практ. конф. Т.2. Иркутск, 2016. С. 600–604.
3. Алейников Д.П., Лукьянов А.В. Моделирование сил резания и определение вибродиагностических признаков дефектов концевых фрез// Системы. Методы. Технологии. 2017. № 1 (33). С. 39–47.
4. 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.
5. Лукьянов А.В., Алейников Д.П. Исследование пространственной вибрации обрабатывающего центра в режиме фрезерования // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 1 (21). С. 96–101.
6. Алейников Д.П., Лукьянов А.В. Оптимизация процесса металлообработки с учетом вибрационных характеристик металлообрабатывающих центров // Проблемы механики современных машин : материалы VI Междунар. конф. Вост.-Сибир. гос. ун-т технологий и управления. Улан-Удэ, 2015. С. 167–172.
7. Савилов А.В., Пятых А.С. Влияние вибраций на точность и качество поверхности отверстий при сверлении // Вестник ИрГТУ. 2013. № 12. С. 172.
8. 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.
9. Лукьянов Д.А., Алейников Д.П., Лукьянов А.В. Вычисление параметров и визуализация пространственных колебаний шпинделя обрабатывающего центра по результатам виброизмерений // Вестник ИрГТУ. 2013. № 12 (83). С. 92–99.
10. Алейников Д.П., Лукьянов А.В. Моделирование сил резания и определение вибродиагностических признаков дефектов концевых фрез // Системы. Методы. Технологии. 2017. № 1 (33). С. 39–47.
11. Алейников Д.П., Лукьянов А.В. Исследование динамики крепления датчиков вибрации шпинделей обрабатывающих центров // Вестник ИрГТУ. 2015. № 2 (97). С. 28–35.
12. Ильинский В.С. Защита РЭО и прецизионного оборудования от динамических воздействий. М. : Радио и связь, 1982. 296 с.
13. Шарапин И. А. Расчет колебаний привода. Виброизоляция. СПб. : Изд-во СПГУТД, 2014. 118 с.
14. Неразрушающий контроль : справочник Т. 7. Кн. 2 / Ф.Я. Балицкий и др. Вибродиагностика. М. : Машиностроение, 2006. 829 с.
15. Барков А.В., Баркова Н.А., Азовцев А.Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. СПб. : Изд-во СПбГМТУ, 2000. 159 с.
16. Лукьянов А.В. Классификатор вибродиагностических признаков дефектов роторных машин. Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 1999. 230 с.
17. Стародубцева Д.А. Комплекс для измерения усилий резания при обработке лепестковым кругом // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. Всерос. молод. науч.-практ. конф. Иркутск, 2016. С. 277–280.
18. Кольцов В.П., Стародубцева Д.А., Чапышев А.П. К определению величины припуска при зачистке поверхности панелей и обшивок лепестковым кругом после дробеударного формообразования // Вестн. Казан. гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева. 2017. Т. 73. № 1. С. 25–30.
19. Сидорова А.В. Модель управления точностью обработки на операции фрезерования кромок на РТК // Авиамашиностроение и транспорт сибири : сб. ст. IX Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск : Изд-во ИрНИТУ. 2017. С. 246–250.
20. Сидорова А.В. Исследование обработки отверстий ПКМ на РТК, дефект отклонения от круглости РТК // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. Всерос. молод. науч.-практ. конф. Иркутск, 2016. С. 258–262.
21. Altintas Y, Lee P. A General Mechanics and Dynamics Model for Helical End Mills. Journal of Manufacturing Science and Engineering 1998. P. 684–692.
22. Engin S, Altintas Y. Mechanics and Dynamics of general milling cutters. Part 1: helical end mills. International Journal of Machine Tools and Manufacture 2001. P. 2195–2212.