Управління режимом фрезерування тонкостінної консольної пластини за непрямими показниками
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.71.2025.04Ключові слова:
фрезерування, жорсткість, прогин, тонка пластина, траєкторія обробкиАнотація
У статті представлено теоретичне дослідження зміни прогину тонкої прямокутної пластини в залежності від положення точки застосування сили, що імітує навантаження від фрези. Моделювання проведено для двох
характерних траєкторій обробки – вздовж довжини та вздовж ширини пластини. Розраховано прогини та відповідні їм значення жорсткості, отримано залежності та інтерпретовано їх особливості. Встановлено, що прийнятий алгоритм проведеного розрахунку аналогічний до алгоритмів розрахунку, які застосовуються в існуючих CAE системах. Виходячи з цього запропоновано використовувати дані, зокрема величину прогину пластини, як непрямий показник для управління режимом фрезерування. Прийняті як вихідні непрямі показники апроксимовані у вигляді статечного полінома з певною достовірністю апроксимації R2. Запропоновано використовувати отримані поліноми для створення відповідних зворотно пропорційних поліномів, що визначають один з основних показників режиму фрезерування лінійну подачу шпинделя. Проведено програмну реалізацію запропонованого рішення з
використанням розширеного G-коду, що передбачає застосування запропонованого рішення для широкої номенклатури фрезерних верстатів з ЧПУ. Проведено практичну апробацію отриманих програмних рішень, що підтвердили їхню повну працездатність. Результати досліджень дозволяють підвищити стійкості фрезерного процесу при обробці маложорстких, консольно закріплених деталей на верстатах без активної системи управління, що включає активний зворотний зв’язок «деталь - інструмент - верстат». Такий підхід дозволяє використовувати більш дешеві верстати отримуючи при цьому прийнятну якість оброблених поверхонь, що, у свою чергу, визначає зниження собівартості продукції, що випускається, і підвищує ефективність виробництва.
Завантаження
Посилання
Zelinskyi, S. A., & Tkach, A. Z. (2022). Alternative approach to managing the shaping of parts with complex spatial surfaces. Proceedings of Odessa Polytechnic University, 1(65), 30–39. DOI:https://doi.org/10.15276/opu.1.65.2022.03.
Tonkonohyi, V. M., Zelinskyi, S. A., Vodichev, V. A., Natalchyshyn, V. V., & Tkach, A. Z. (2017). Methods for implementing vibration suppression in machining parts on CNC machines. Proceedings of Odessa Polytechnic University, 1(51), 34–39. DOI: https://doi.org/10.15276/opu.1.51.2017.07.
Zelinskyi, S. A., Morozov, Yu. A., & Serebriy, Yu. A. (2015). Mathematical model of the contour milling process taking into account vibrations. Proceedings of Odessa Polytechnic University, 1(45), 28–33. DOI: https://doi.org/10.15276/opu.1.45.2015.06.
Vnukov, Yu. N., Germashev, A. I., Diadia, S. I., Kozlova, E. B., & Kamorkin, P. A. (2015). Development of a method for evaluating the level of self-oscillations during milling of thin-walled parts. Modern technologies in mechanical engineering, 10, 3–13.
Revenko, V. (2018). Development of two-dimensional theory of thick plates bending on the basis of general solution of Lamé equations. Bulletin of Ternopil National Technical University, 1 (89), 33–39.
Qin, Y., Song, Q., Liu, Z., & Shi, J. (2021). Dynamic Response Analysis of a Thin Plate with Partially Constrained Layer Damping Optimization under Moving Loads for Various Boundary Conditions. Applied Sciences, 11(7), 32–38.
Pini, V., Ruz, J. J., Kosaka, P. M., Malvar, O., Calleja, M., & Tamayo, J. (2016). How two-dimensional bending can extraordinarily stiffen thin sheets. Scientific Reports, 6, 29–36.
Kłosowski, P., & Szeptyński, P. (2025). Optimization and Analysis of Plates with a Variable Stiffness Distribution in Terms of Dynamic Properties. Materials, 18(9), 21–29.
Rodriguez, C. (2024). A midsurface elasticity model for a thin, nonlinear, gradient elastic plate. International Journal of Engineering Science, 197, 104–116.
Deliyianni, M., McHugh, K., Webster, J. T., & Dowell, E. (2022). Dynamic equations of motion for inextensible beams and plates. Archive of Applied Mechanics, 92, 1929–1952.
Kurpiel, S., Zagórski, K., Cieślik, J., Skrzypkowski, K., Brostow, W. Evaluation of the Vibration Signal during Milling Vertical Thin-Walled Structures from Aerospace Materials // Sensors. – 2023. – Vol. 23(14). – P. 63–71.
Sanz-Calle, M., Munoa, J., Iglesias, A., Lopez de Lacalle, L. N., & Dombovari, Z. (2021). Semi-analytical period-doubling chatter analysis in thin wall milling. MM Science Journal, 5, 5126–5133.
Llanos, I., Robles, A., Condón, J., Arizmendi, M., & Beristain, A. (2023). Deflection error modeling during thin-wall machining. Procedia CIRP, 117, 169–174.
