Problems of measuring low feed rates of metal cutting equipment
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.67.2023.11Keywords:
precision of blade tool processing, feed rate unevenness, sources of speed unevenness, uncertainty of indirect velocity measurement, magnetic velocity sensorsAbstract
The article is dedicated to the problem formulation of improving the method for measuring low feed rates in metal-cutting machines during finishing operations by using direct speed measurement sensors. The goal of the work is to review the issue of measuring low feed rates in blade machining in order to assess and minimize the uncertainties of feed rate measurements. The necessity of measurements and subsequent analysis of feed rate instabilities in metal-cutting machines within the range of 0 to 20 mm/min is demonstrated. It is shown that the uneven movement of machine tool elements can be a result of clearances in movable joints and overcoming friction forces in these clearances. The influence of the adaptive control system of the machine tool drive on the unevenness of feed rate is also presented. The effect on the unevenness of feed rate of different types of drives is described, including stepper motors, hydraulic and pneumatic drives, asynchronous motors with frequency converters, and servo motors. The main components of uncertainty arising from the indirect method of velocity measurement are described, related to uncertainties in time and distance measurement, errors in approximation during instantaneous velocity calculation, as well as errors associated with the discretization of time and distance measurements. Methods of direct feed rate measurement are discussed. It is shown that it is not possible to use sensors utilizing the Doppler effect for measuring small feed rates. It is noted that existing designs of magnetic velocity sensors have significant nonlinearity, which cannot be eliminated by adjusting measurement results. Limitations of known sensors regarding the length of the path on which the feed rate can be measured are specified. A promising direction for research on improving the method of direct measurement of small feed rates in metal cutting machines is identified.
Downloads
References
Тіхенко В.М., Волков О.А. Шляхи підвищення стабільності руху подачі в гідроприводах верстатів. Новые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбережении: Материалы международной научно-технической конференции, 16–18 мая 2019 г., г. Одесса. 2019. С. 175–176.
Matthias Eifler, Benjamin Kirsch, Jörg Seewig. Correlation between different cutting conditions, surface roughness and dimensional accuracy when ball end micro milling material measures with freeform surfaces. Machining Science and Technology. 2019. 24(3). 446–464. DOI:10.1080/10910344.2019.1698611.
Jadeilson, S.A.; Santos, L.P.; Silva, S.C.; Santos, S.C. Analysis of Performance of Cutting Tools in the Processes of Thinning and Finishing by Coating Milling of Alloy Mn-Si in Steel Sae 1020. J. Mech. Eng. Autom. 2018. 8. 69–77.
Доля В.Н., Доля. О.В. Основы теории резания материалов : консп. лекцій. Харьков : Изд-во «Підручник НТУ «ХПІ», 2016. 160 с.
Булига Ю.В., Веселовська Н.Р., Міськов В.П. Теорія різання. Розрахунок режимів різання : практикум. Вінниця : ВНТУ, 2019. 67 с.
Hernández-González L.W., Pérez-Rodríguez R., Quesada-Estrada A.M. and Dumitrescu L., Effects of cutting parameters on surface roughness and hardness in milling of AISI 304 steel. DYNA. 2018. 85(205). P. 57–63.
Отаманський В.В. Математичні моделі впливу нерівномірності подачі на шорсткість поверхонь деталей, оброблених лезовим інструментом. Всеукраїнська науково-практичної on-line конференції аспірантів, молодих учених та студентів, присвяченої дню науки : тези допов. Житомир ЖДТУ, 2016. С. 26–27.
Лоєв В.Ю. Отаманський В. В. Вплив нерівномірності подач та обертів шпинделя на процеси лезової обробки деталі. Всеукраїнська науково-практична on-line конференції аспірантів, молодих учених та студентів : тези допов. Житомир, ЖДТУ. 2014. С. 157–158.
Тихенко В.Н., Волков А.А. Исследование равномерности движения гидропривода стола отделочно-расточного станка.. Промислова гідравліка і пневматика. 2012. №1(35). С. 55–58.
Диха К.О., Колоднюк М.Я., Франко В.М. Аналіз режимів тертя та характеристик зносу напрямних ковзання технологічного устаткування : Підвищення надійності машин і обладнання. збірник тез доповідей ХІ Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих науковців. Кропивницький: ЦНТУ, 2017. 128 с.
Підгаєцький М.М., Скібінський О.І., Дробік О.В., Пономаренко А.В. Адаптивне керування процесом алмазного розвірчування. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. 2010. вип. 40, част. II. 281 с.
Wojciechowski J., Wyglądacz P. Some problems of designing the main drives of universal machine tools. Archiv.Civ.Mech.Eng. 2006. 6. P. 5–14. DOI: https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60271-4.
Acarnley Paul. Stepping Motors: a guide to theory and practice. 2002. 172 p. DOI: 10.1049/PBCE063E.
Balaji S., Muthukumaran V., Senthilkumar K.M., Vidyalakshmi R. An overview of stepper motors. The opportunities of uncertainties: flexibility and adaptation needed in current climate Volume II (ICT and Engineering), 2021. 265 p.
Аналіз гідродинамічних процесів, що відбуваються у відсіченій порожнині шестеренного насоса / Кулєшков Ю.В., Магонець Є.В., Кулєшкова К.Ю., Руденко Т.В., Красота М.В. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. 2016. 46. 224–233.
Вовк О.Ю., Квітка С.О. Пристрій вимірювання ковзання асинхронного електродвигуна. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2013. 13, т. 2. 136–140.
Кулінченко Г., Мозок Є., Павленко Є. Керування позиціонуванням пристрою сканування. Матеріали Ⅲ Всеукраїнської науково-технічної конференції : Теоретичні та прикладні аспекти радіотехніки і приладобудування. 2017. 217–219.
Nechyporenko O., Korpan Y. Research of methods and technologies for determining the position of the mobile object in space. Технологический аудит и резервы производств. 2018. 6(2(44)), 4–10.
Мамонтова Л.С. Пристрій для вимірювання швидкості та напрямку течії водного потоку. Вестник Черниговского государственного технологического университета. Серия: Технические науки. 2010. 42. 136–143.
Дубосарский Г.П., Кац А.Я., Захваткин Д.П. Отчет по теме 25-69. Разработка, изготовление исследование и отладка специального прибора для измерения и регистрации малых подач столов алмазно-расточных станков. УкрНИИСИП, Одесса. 1970. 28 c.
