При механической обработке неизбежно возникают колебания, которые при совпадении с собственными частотами одного из элементов, образующих эту систему, могут вызвать резонанс, вызывающий преждевременный износ дорогостоящего оборудования, инструмента и оснастки, что снижает качественные характеристики деталей или может привести к браку. Поэтому ставится вопрос о контроле собственных частот колебаний элементов станочной системы, инструмента и заготовки. На основе конечно-элементной модели колебаний системы: станок-приспособление-инструмент-заготовка разработаны рекомендации по выбору нерезонансных частот вращения шпинделя фрезерного станка. Исследования проводились экспериментальными, аналитическими и методами конечно-элементного моделирования с использованием автоматизированной инженерной системы расчетов Femap. При проведении экспериментов использовано измерительное оборудование фирмы Polytec и пакет программного обеспечения National Instruments LabVIEW, модуль Sound and Vibration. Получены конечно-элементные модели колебаний системы приспособление-инструмент-заготовка, на основании которых выданы рекомендации по назначению допустимых частот вращения шпинделя. Подход может быть применен для корректировки режимов резания при фрезеровании, например, корпусных деталей, панелей, имеющих значительные отличия между геометрической формой и массой заготовки в сравнении с готовой деталью.
Abstraсt: Machining operations are unavoidably accompanied with oscillations, which, in case of their coincidence with the natural oscillations of one of the elements of the system, can cause a resonance. The latter results in the premature failure of expensive equipment, tools and tool attachment, reduces the quality characteristics of the finished product as well as leads to rejects. Therefore, the question is raised on controlling the natural oscillation frequencies of the elements of the machine-tool system, a tool and a workpiece. Based on the finite element model of the machine-tool-device-tool-workpiece system oscillations the recommendations for choosing non-resonant rotational speeds of the milling machine spindle have been developed. The studies employed experimental, analytical, and finite element modeling methods with the use of Femap automated engineering calculation system. The experiments were carried out using Polytec measuring equipment, National Instruments LabVIEW software package, Sound and Vibration module. We have obtained the finite-element models of the device-tool-workpiece system oscillations, on the basis of which recommendations are given on setting the permissible spindle rotational speeds. The approach can find application in adjusting cutting modes when milling box-type workpieces or panel-type parts, whose workpiece geometric shape and weight differ significantly from the finished part ones.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.