Свинин Валерий Михайлович, д.т.н., профессор, профессор кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Valery M. Svinin, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Mechanical Engineering Production Technologies and Equipment
83, Lermontov St., Irkutsk 664074
Ушаков Владислав Александрович, аспирант
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Vladislav A. Ushakov, Postgraduate Student
83, Lermontov St., Irkutsk 664074
Савилов Андрей Владиславович, к.т.н., доцент, доцент кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Andrey V. Savilov, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering Production Technologies and Equipment
83, Lermontov St., Irkutsk 664074
Пятых Алексей Сергеевич, к.т.н., доцент кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Aleksey S. Pyatykh, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering Production Technologies and Equipment
83, Lermontov St., Irkutsk 664074
Иринчеев Андрей Андреевич, аспирант
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Andrey A. Irincheev, Postgraduate Student
83, Lermontov St., Irkutsk 664074
Цель – создание инструмента исследователя для оценки и выбора мероприятий по подавлению нежелательных автоколебаний при резании. В качестве количественного критерия эффективности подавления автоколебаний использован объем их внутренней энергии, создаваемой работой радиальной составляющей силы резания. Было принято допущение, что данная работа пропорциональна разности площадей участков срезаемого слоя металла при выходе инструмента из заготовки и врезании в каждом колебании. В качестве объекта исследований был использован маложесткий вал диаметром 48 мм, закрепленный консольно с вылетом 150 мм. Для оценки изменения объема энергии автоколебаний был использован программный продукт на языке SciLab. Обработку вала проводили проходным резцом при частоте вращения шпинделя 208 об/мин с подачей 0,122 мм/ об и глубине резания 0,8 мм. Частоту модуляции скорости резания за оборот заготовки приняли равной 0,5. Изменение разности площадей участков срезаемого слоя металла при выходе инструмента из заготовки и врезании рассчитывали последовательно при варьировании глубины модуляции скорости резания в диапазоне от 0 до 30% с интервалом 1%. По результатам расчета получен график изменения относительной разности площадей участков срезаемого слоя (пропорциональной внутренней энергии автоколебаний), аналогичный графику косинусоиды с убывающим размахом. Установлено, что с повышением глубины модуляции скорости резания объем внутренней энергии автоколебаний резко снижается, периодически пульсируя около нулевых значений. Показано, что условию подавления автоколебаний соответствуют локальные минимумы графика. Для практического использования выбран четвертый локальный минимум, соответствующий глубине модуляции скорости резания, равной 13,5%. Показано, что модуляция скорости резания на данной глубине обеспечила по сравнению с постоянной скоростью резания снижение размаха колебаний более 10 раз, а амплитуды автоколебаний – более 12 раз. Полученные результаты доказывают эффективность предложенного способа оценки изменения объема энергии автоколебаний.
The aim was to develop an approach for evaluation and suppression of undesirable self-excited vibrations during the machining process. The suppression efficiency of self-excited vibrations was evaluated by the amount of their internal energy created by the radial cutting force. This force was assumed to be proportional to the difference in the area of the cut metal layer at the tool exit from the workpiece and penetration in each vibration. The research object was a low-rigidity shaft with a diameter of 48 mm, cantilevered with an outreach of 150 mm. Changes in the energy of self-excited vibrations were evaluated using a software package in the SciLab language. The shaft was machined with a cutting tool at a spindle speed of 208 rpm with a feed of 0.122 mm/rev and a cutting depth of 0.8 mm. The modulation frequency of the cutting speed per workpiece revolution was assumed to be 0.5. The difference in the area of the cut metal layer at the tool exit from the workpiece and penetration was calculated sequentially when varying the depth of cutting speed modulation in the range from 0 to 30% with an interval of 1%. The results obtained were used to draw a plot of changes in the relative difference of the cut layer areas (proportional to the internal energy of self-excited vibrations), similar to a cosine curve with a decreasing magnitude. An increase in the depth of cutting speed modulation was established to sharply reduce the internal energy of self-excited vibrations, periodically pulsing around zero values. The local minima of the plot corresponded to the condition of suppression of self-excited vibrations. The fourth local minimum corresponding to the depth of cutting speed modulation equal to 13.5% was selected as a parameter for practical use. At this depth, cutting speed modulation ensured a more than 10-fold decrease in the vibration range and a 12-fold decrease in the vibration amplitude, in comparison with similar parameters at the constant cutting speed. The results obtained confirm the efficiency of the proposed method for evaluating changes in the energy of self-excited vibrations during the machining process.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.