ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІКИ 2.5D ФРЕЗЕРУВАННЯ КІНЦЕВИМИ ФРЕЗАМИ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2022.02.03Ключові слова:
імітаційне моделювання, динаміка фрезерування, діаграма сталості, безвібраційний режим різанняАнотація
Представлено математичну модель для імітаційного моделювання 2.5D фрезерування кінцевими фрезами. Модель враховує замкненість процесу різання в пружній обробній системі через зворотні зв'язки у вигляді пружних зсувів за осями координат. Динаміка системи представлена одномасовою моделлю з двома ступенями свободи. Складено структурну схему процесу фрезерування з використанням передатних функцій, що відображає перехресні зв'язки реальної обробної системи. Показано, що основною причиною виникнення регенеративних коливань є оброблення за слідом. Математична модель складена у змінних станах, що дозволяє застосовувати чисельні методи для імітаційного моделювання. Коефіцієнти лінеаризації пов'язують силу різання з подачею на зуб фрези та з глибиною різання. Створено прикладну програму, яка використовує часово-частотний підхід до моделювання процесу 2.5D фрезерування. Тому є можливість спостерігати динаміку обробної системи при різанні як у перехідних процесах у часі, так і у вигляді амплітудно-частотних характеристик діаграми Найквіста. Створено прикладну програму, яка дає можливість спостерігати в інтерактивному режимі процеси в часі, завдяки вбудованому віртуальному осцилографу. Вона забезпечує можливість імітаційного експерименту визначення впливу всіх вихідних даних системи на динаміку її поведінки. Наведено результати впливу режиму різання для визначення межі стійкості в координатах швидкість різання – подача. Показано, що з оцінки стійкості обробної системи можна використовувати модифікований критерій стійкості за параметрами діаграми Найквіста на комплексній площині. Створена прикладна програма дозволяє визначати безвібраційний режим різання і на практиці є важливим інструментом програміста-технолога при призначенні режиму різання в управляючу програму 2.5D фрезерування на верстаті з ЧПК.
Посилання
Altintas Y. Manufacturing automation: metal cutting mechanics, machine tool vibrations, and CNC design. Cambridge University Press, New York, NY 10013-2473. USA 2012. 366 p. doi:10.1115/1.1399383.
Soori M., Arezoo B. Virtual machining system for CNC milling and turning machine tools: A Review. International Journal of Engineering and Future Technology, 2021, Vol. 18, Iss. 1, pp. 56–104.
Budak E., Altintas Y. Analytical Prediction of Chatter Stability in Milling–Part II: Application of the General, doi: 10.1115/1.2801318.
Caixu YUE, Haining GAO, Xianli LIU, et al. A review of chatter vibration research in milling. Chinese Journal of Aeronautics, 2019, 32(2), pp. 215–242, doi: 10.1016/j.cja.2018.11.007.
Petrakov Y. V. Chatter suppression technologies for metal cutting. Mechanics and Advanced Technologies, 2 (86), 2019, pp. 51-60, doi: 10.20535/2521-1943.2019.86.185849.
Zhao M.X., Balachandran B. Dynamics and stability of milling process. International Journal of Solids and Structures, 2001, Vol. 38, Iss. 10–13, pp. 2233–2248, doi: 10.1016/S0020-7683(00)00164-5.
Xinhua Long, Song Ren, Pingxu Zheng Delayed State Feedback Control for Milling Process. Procedia IUTAM 22, 2017, pp. 115–122, doi: 10.1016/j.piutam.2017.08.015.
Altintas Y., Shamoto E., Lee P., Budak E. Analytical Prediction of Stability Lobes in Ball End Milling. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 1999, Vol. 121, pp. 586–592, doi: 10.1115/1.2833064.
Xiao Zhang, Cai Xiong, Ye Ding et al. Milling stability analysis with simultaneously considering the structural mode coupling effect and regenerative effect. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2012, 53, pp. 127–140, doi: 10.1016/j.ijmachtools.2011.10.004.
Sims N. D., Manson G., Mann B. P. Fuzzy stability analysis of regenerative chatter in milling. Journal of Sound and Vibration, 2009, 329 (8), pp. 1025–1041, doi: 10.1016/j.jsv.2009.10.024.
Tlusty J. Manufacturing Processes and Equipment, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ. 1st edition. 2000, 928 p. doi: 10.1080/10940340008945713.
Duncan G. S. Milling Dynamics Prediction and Uncertainty Analysis Using Receptance Coupling Substructure Analysis. Ph.D. Dissertation, University of Florida, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Gainesville, FL, USA. 2006. 129 p.
Petrakov Y., Danylchenko M., Petryshyn A. Prediction of chatter stability in turning. Eastern-European. Journal of Enterprise Technologies, 2019, 5/1 (101), pp. 58–64, doi: 10.15587/1729-4061.2019.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Юрій Володимирович Петраков, Максим Сікайло
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
