Preview

iPolytech Journal

Advanced search

Spindle rotation speed adjustment when milling by system numerical modeling data: device-tool-workpiece

https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-1-54-62

Abstract

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.

About the Authors

П. Kostin
rkutsk National Research Technical University
Russian Federation


A. V. Lukyanov
rkutsk National Research Technical University
Russian Federation


References

1. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967. 359 с.

2. Костин П.Н., Лукьянов А.В., Алейников Д.П. Определение частот колебаний заготовки с учетом специфики ее крепления // Молодежный вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 8. № 3. С. 23-29.

3. Промптов А.И. Взаимосвязь характеристик поверхностного слоя, формируемого лезвийной обработкой // Известия Томского политехнического университета: Совершенствование процессов резания и поверхностного пластического деформирования. 2002. Т. 305. Вып. 1. С. 54-59.

4. Промптов А.И., Лившиц О.П. Управление качеством поверхности деталей машин при финишной обработке // Вестник Иркутского государственного технического университета. 1998. № 3. С. 34-39.

5. Савилов А.В., Пятых А.С., Тимофеев С.А. Современные методы оптимизации высокопроизводительного фрезерования // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. № 6-2. С. 476-479.

6. Савилов А.В., Пятых А.С. Влияние вибраций на точность и качество поверхности отверстий при сверлении // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 12 (83). С. 103-111.

7. Савилов А.В., Пятых А.С., Тимофеев С.А. Оптимизация процессов механообработки на основе модального и динамометрического анализа // Наука и технологии в промышленности. 2013. № 1-2. С. 42-46.

8. Altintas Y. Manufacturing Automation: Metal Cutting Mechanics, Machine Tool Vibrations and CNC Design. Cambridge University Press. 2012. 366 р.

9. Zhou Y., Yang W., Zhou Y., Xu Z., Shi X. Consistency evaluation of hole series surface quality using vibration signal // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 92. Issue 1-4. P. 1069-1079. DOI: 10.1007/s00170-017-0184-6

10. Зелинский С.А., Морозов Ю.А., Серебрий Ю.А. Математическая модель процесса контурного фрезерования нежестких деталей // Труды Одесского политехнического университета. 2015. С. 28-33.

11. Kiselev I.A. Cutting process modelling geometric algorithm 3MZBL: working surface description approach // Engineering Journal: Science and Innovation. 2012. № 6. P. 158-175. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-6-269

12. Voronov S.A., Kiselev I.A. Cutting process modelling geometric algorithm 3MZBL: Algorithm of surface modifycation and instantaneous chip thickness determination // Engineering Journal: Science and Innovation. 2012. № 6.

13. Пятых А.С., Савилов А.В. Определение коэффициентов сил резания для моделирования процессов механообработки // Известия Самарского научного центра РАН. 2015. Т. 17. № 2. С. 211-216.

14. Лукьянов А.В., Алейников Д.П. Исследование колебаний сил взаимодействия фрезы с заготовкой при повышении скорости вращения шпинделя // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2017. Т. 56. № 4. С. 70-82. DOI: 10.26731/1813-9108.2017.4(56).70-82.

15. Рычков С.П. Моделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. М.: ДМК Пресс, 2013. 784 с.


Review

For citations:


Kostin , Lukyanov A.V. Spindle rotation speed adjustment when milling by system numerical modeling data: device-tool-workpiece. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2019;23(1):54-62. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-1-54-62

Views: 235


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4004 (Print)
ISSN 2782-6341 (Online)