Обеспечение виброустойчивости при фрезеровании расчетно-экспериментальным методом

Введение 6
Глава 1. Обзор исследований и разработок 9
Глава 2. Моделирование упругой системы станка 32
2.1. Исходные данные 32
2.2. Подготовка 3И-модели 34
2.3. Формирование конечно-элементной модели 38
Глава 3. Расчетное определение собственной частоты 42
3.1. Моделирование несущей системы 42
3.2. Экспериментальное определение собственной частоты 48
Глава 4. Корректировка модели упругой системы 57
Глава 5. Подбор оптимальных режимов резания 69
Заключение 91
ПРИЛОЖЕНИЕ

Купить

В настоящее время известны различные способы уменьшения интенсивности колебаний в процессе механической обработки, среди которых выгодно выделяется нестационарное резание, а именно - обработка с изменяющимися параметрами режима резания. Эффективность такого способа виброгашения подтверждена исследованиями отечественных и зарубежных ученых, но, в основном, на качественном уровне. При этом исследователи дают неоднозначные, а зачастую противоречивые рекомендации по использованию данного способа уменьшения интенсивности колебаний, а разработанные математические модели колебательного процесса при концевом фрезеровании не отображают полностью особенности этого метода обработки в случае использования вызывает необходимость систематизированных теоретических и экспериментальных исследований механической обработки с модулированной скоростью.
Вибрации ухудшают качество обрабатываемой поверхности: колебания на высоких частотах приводят к ухудшению качества обработанных поверхностей, на низких - к погрешностям формы получаемых деталей. На обработанной поверхности при этом могут появляться волны, интерференционные картины (т.н. «муар») и т.п. Это снижает стойкость инструмента, ухудшаются точностные характеристики станка, его надежность и срок службы. Подобные вибрации особенно сильны при обработке заготовок из труднообрабатываемых материалов: легированных сталей, титановых и жаропрочных сплавов и др. В связи с развитием подобных материалов все большую и большую роль играет улучшение виброустойчивости станков и разработка мероприятий по ее повышению, что в перспективе улучшает качество обрабатываемых поверхностей и надежность станочных систем. Вторым путем является совершенствование систем управления.
В каждом процессе механической обработки присутствуют вибрации. Физические проявления вибраций включают в себя: шум, ухудшение качества обрабатываемой поверхности, снижение стойкости используемого инструмента, ускоренный износ узлов и агрегатов станка. Важной задачей является подбор режимов резания с целью выдержать баланс между производительностью обработки, соблюдением требований к изготовлению деталей и обеспечением нормальной стойкости инструмента и узлов станка.
Только достаточно жесткий станок может обеспечивать необходимую точность и качество обрабатываемых поверхностей, и требуемую производительность обработки, поэтому одним из основных требований к станку как к объекту исследования является высокая жесткость и виброустойчивость несущей системы.
Одним из методов исследования виброустойчивости является измерение вибраций, возникающих при обработке и построение их амплитудных, фазовых и частотных характеристик.
В настоящее время повышаются требования к качеству производительности, выпускаемой продукции и конкурентоспособности промышленных предприятий. Исходя из этого, повышаются требования к снижению трудоемкости технологической подготовки производства и к достижению заданного качества продукции при обработке с первого раза. Это требует выдвигает задачу разработки технологических параметров в частности режимов резания, обеспечивающих необходимое качество производительность и низкую себестоимость при обработке.
Одним из факторов, препятствующих к достижению высокой производительности являются вибрации. В большинстве случаев при изготовлении детали на металлорежущих станках приходится подбирать режимы резания экспериментальным путем, т.е. путем проб и ошибок при обработке нескольких заготовок, что приводит к снижению производительности обработки и появлению дополнительных простоев.
Поэтому ставится задача непосредственно на этапе технологической подготовки производства получить такие режимы резания, которые обеспечили бы требуемое качество продукции и позволили бы выполнить высокую производительность без недопустимых вибраций.
Внедрение основных концепций «Индустрия 4.0» в промышленное производство предполагает использование компьютерного двойника производства, на котором возможно было бы выполнять симуляцию и отработку технологического процесса до запуска в серию. Согласно этой концепции, наиболее оптимальным способом решения поставленной выше задачи является отработка процесса резания на компьютерной модели с целью оценки виброустойчивости обработки
Купить