Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
addClaim

This Research product is the result of merged Research products in OpenAIRE.

You have already added 0 works in your ORCID record related to the merged Research product.

Study of the influence of technological modes of milling on the level of vibrations of the spindle assembly processing center

Authors: Skorkin, Anton Olegovych; Kondratiuk, Oleh Leonidovich; Starchenko, Olena Pavlovna; Kamchatna-Stepanova, Kateryna Valerevna;

Study of the influence of technological modes of milling on the level of vibrations of the spindle assembly processing center

Abstract

One of the ways to increase the efficiency of machining is the use of dynamic parameter monitoring systems. Measurement and analysis of dynamic parameters during the processing of parts has so far been for technical and economic reasons difficult tasks solved for individual applications. Significant growth in the development of microprocessor technology and software in recent years has allowed the development of monitoring systems for dynamic parameters and adaptive control aimed at optimizing technological processes of high-performance processing and modernizing metalworking equipment.Milling processing is associated with cyclic loads in the processing system of the machine, which have increased significantly in recent years. An increase in the angular speed of rotation of the spindle of the machining centers is 20-30,000 rpm, an increase in the feed per tooth and the depth of milling significantly increases the dynamic component of the cutting forces. Measurement and analysis of vibration in the machine during processing allows you to study the dynamic phenomena that occur in the processing system, and continuous monitoring of the cutting force and its periodic component (i.e. vibration) will allow you to close the processing system with a feedback channel for the subsequent control of the modes processing, minimizing the accompanying vibrations and vibrations.Experimental studies of the influence of technological modes of milling on the vibration level of the spinning unit of the processing center were carried out, which showed the need for the implementation of HPE technologies to coordinate cutting modes with the level of possible vibration of the spindle, cutting tool and part. A finite element model is developed and a numerical simulation of the formation of the shape and amplitude of the periodic exciting cutting forces is carried out.The study of fluctuations in the forces of interaction between the cutter and the workpiece on a dynamometer table with an increase in the spindle rotation speed showed that at high frequencies of spindle rotation in a number of milling modes, areas of unstable cutting arise due to the dynamic characteristics of the processing system. This leads to uneven operation of the cutting edges of the cutter and the deterioration of the quality 

Одним из путей повышения эффективности механообработки является применение систем мониторинга динамических параметров. Измерение и анализ динамических параметров в процессе обработки деталей было до сих пор по техническим и экономическим причинам непростых задач нием, решаемой для отдельных случаев применения. Существенный рост развития микропроцессорной техники и программного обес-печения в последние годы позволил обеспечить разработку систем мониторинга динамических параметров и адаптивного управления, направ-ванных на оптимизацию технологических процессов высокопроизводительной обработки и модернизацию металлообрабатывающего оборудования. Фрезерная обработка связана с циклическими нагрузками в обрабатывающей системе станка, которые увеличились за последние годы во много раз. Увеличение угловой скорости вращения шпинделя обрабатывающих центров в 20 - 30 000 оборотов в минуту, увеличение подачи на зуб и глубины фрезерования существенно увеличивает динамическую составляющую сил резания. Измерение и анализ вибрации в станке при обработке позволяет изучить динамические явления, возникающие в обрабатывающей системе, а непрерывный мониторинг силы резан ния и ее периодической составляющей (т.е. вибрации) позволит замкнуть обрабатывающую систему каналом обратной информационном связи с целью последующего управления режимами обработки, минимизируя сопутствующие колебания и вибрации. Проведены экспериментальные исследования влияния технологических режимов фрезерования на уровень вибрации шпиндельного узла обрабатывающего центра, которые показали необходимость при реализации технологий ВПО согласования режимов резания с уровнем возможной вибрации шпинделя, режущего инструмента и детали. Разработана конечно-элементная модель и проведено численное моделирование про-цесса формирования формы и амплитуды периодических возбуждающих сил резания. Исследование колебаний сил взаимодействия фрезы с заготовкой на динамометричному столе при повышении скорости вращения шпинделя показали, что на высоких частотах вращения шпинделя на ряде режимов фрезерования возникают области неустойчивого резки, обусловленные динамическими характеристиками обрабатывающей системы. Это приводит к неравномерной работе режущих кромок фрезы и ухудшение качества обработки.

Одним зі шляхів підвищення ефективності механообробки є застосування систем моніторингу динамічних параметрів. Вимір і аналіз динамічних параметрів у процесі обробки деталей було дотепер по технічним і економічним причинах непростим завданням, розв'язуваної для окремих випадків застосування. Істотний ріст розвитку мікропроцесорної техніки й програмного забезпечення в останні роки дозволив забезпечити розробку систем моніторингу динамічних параметрів і адаптивного керування, спрямованих на оптимізацію технологічних процесів високопродуктивної обробки й модернізацію металообробного встаткування. Фрезерна обробка пов'язана із циклічними навантаженнями в обробній системі верстата, які збільшилися за останні роки багаторазово. Збільшення кутової швидкості обертання шпинделя обробних центрів до 20 – 30 тисяч обертів у хвилину, збільшення подачі на зуб і глибини фрезерування суттєво збільшує динамічну складову сил різання. Вимір і аналіз вібраційних процесів у верстаті при обробці дозволяє вивчити динамічні явища, що виникають в обробній системі, а безперервний моніторинг сили різання і її періодичної складової (тобто вібрації) дозволить замкнути обробну систему каналом зворотному інформаційному зв'язку з метою наступного керування режимами обробки, мінімізуючи супутні коливання й вібрації. Проведено експериментальні дослідження впливу технологічних режимів фрезерування на рівень вібрації шпиндельного вузла обробного центру, які показали необхідність при реалізації технологій ВПО узгодження режимів різання з рівнем можливої вібрації шпинделя, ріжучого інструменту і деталі. Розроблена кінцево-елементна модель і проведено чисельне моделювання процесу формування форми і амплітуди періодичних збуджуючих сил різання. Дослідження коливань сил взаємодії фрези із заготовкою на динамометрічному столі при підвищенні швидкості обертання шпинделя показали, що на високих частотах обертання шпинделя на ряді режимів фрезерування виникають області нестійкого різання, обумовлені динамічними характеристиками обробної системи. Це призводить до нерівномірної роботі різальних крайок фрези і погіршення якості обробки.

Keywords

УДК 621.914, обробний центр, machining center, динамічні коливання, колебания, machining productivity, производительность обработки., dynamic vibrations, якість обробки, UDC 621.914, vibrations, обрабатывающий центр, machining quality, коливання, качество обработки, продуктивність обробки, Фрезерования, динамические колебания, Milling, Фрезерування

  • BIP!
    Impact byBIP!
    selected citations
    These citations are derived from selected sources.
    This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    0
    popularity
    This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
    Average
    influence
    This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    Average
    impulse
    This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
    Average
Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
selected citations
These citations are derived from selected sources.
This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Citations provided by BIP!
popularity
This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
BIP!Popularity provided by BIP!
influence
This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Influence provided by BIP!
impulse
This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
BIP!Impulse provided by BIP!
0
Average
Average
Average
Upload OA version
Are you the author of this publication? Upload your Open Access version to Zenodo!
It’s fast and easy, just two clicks!