НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o591.pdf (968.39Кб)

УДК 62-13, 67.05, 534.1

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

В статье рассматривается подход к анализу динамической устойчивости процесса сверления с учетом гибкости инструмента. Предлагаемая методика расчета учитывает эффект регенерации обработанной поверхности приводящий к запаздыванию в динамической системе, являющемуся главным источником возникновения динамически неустойчивых режимов обработки. В работе изложен принцип возникновения автоколебаний при резании. Отмечен нежелательный характер поперечных изгибных автоколебаний инструмента, вызывающих снижение качества поверхности обработанного отверстия. Предлагаемый в статье подход заключается в построении диаграммы устойчивости процесса сверления для модели инструмента, допускающей только его изгибные колебания. Особенностью работы является описание динамики инструмента при помощи конечно-элементной модели на основе квадратичных трехмерных конечных элементов, без предположения об осесимметричности геометрии сверла. Редуцированная модель инструмента построена на основе первых двух изгибных форм колебаний с применением технологии жестких многоточечных связей и содержит две степени свободы, соответствующие углам поворота режущих кромок инструмента вокруг осей, лежащих в плоскости его поперечного сечения. Для оценки устойчивости процесса сверления в работе выведена система дифференциальных уравнений движения редуцированной модели инструмента с учетом эффекта запаздывания. Для построения диаграммы устойчивости применяется теория Флоке, где диаграмма устойчивости процесса сверления строится в виде зависимости максимального значения мультипликатора системы от частоты вращения инструмента. Представленная диаграмма позволяет сделать вывод, что в ряде диапазонов частоты вращения для выбранного типа инструмента может возбуждаться автоколебательный процесс в виде поперечных колебаний инструмента. Полученные результаты и методика расчета могут быть использованы для назначения эффективных режимов обработки, свободных от возбуждения нежелательных поперечных колебаний инструмента.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта «мол_а»  №  14-08-31603  «Разработка методов и алгоритмов моделирования динамики процессов обработки резанием деталей сложной формы».

1. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967. 357 с.
2. Altintas Y. Manufacturing automation. New York: Cambridge University Press, 2012. 366 p.
3. Schmitz T.L., Smith K.S. Machining Dynamics. Frequency Response to Improved Productivity. Springer US, 2009. 303 p. DOI: 10.1007/978-0-387-09645-2
4. Merdol S.D., Altintas Y. Multi Frequency Solution of Chatter Stability for Low Immersion Milling // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2004. Vol. 126, iss. 3. P. 459-466. DOI:10.1115/1.1765139
5. Insperger T., Stepan G. Vibration Frequencies in High-Speed Milling Processes or a Positive Answer to Davies, Pratt, Duttere and Burns // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2004. Vol. 126, iss. 3. P. 481-487. DOI: 10.1115/1.1763184
6. Gouskov A.M., Voronov S.A., Ivanov I.I., Nikolaev S.M., Barysheva D.V. Investigation of vibratory drilling model with adaptive control. Part 1: control of cutting continuity index // Journal of Vibroengineering. 2015. Vol. 17, iss. 7. P . 3702-3714.
7. Воронов С.А., Гуськов А.М., Иванов И.И., Барышева Д.В., Киселёв И.А. Существующие методы обеспечения низкочастотных вибраций инструмента с целью дробления стружки при сверлении отверстий // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн . 2014. № 12. С . 842-857. DOI: 10.7463/1214.0748342
8. Твердосплавные свёрла. Монолитные твёрдосплавные свёрла DREAM с внутренним подводом СОЖ и покрытием TIALN для обработки глубоких отверстий: каталог. DH 510. ST Group . 4 с. Режим доступа:http://www.s-t-group.com/catalog/5_Solid_carbide_dream_drills_mql_type.pdf ( дата обращения 01.10.2015).
9. Bathe K.-J. Finite Element Procedures. New Jersey: Prentice Hall, 1996. 1037 p.
10. Якубович И.Ф., Старжинский В.М. Линейные дифференциальные уравнения с периодическими коэффициентами и их приложения. М .: Наука , 1972. 720 с .