Технологічна динаміка нестаціонарних систем при фінішному переривчастому різанні.
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.2.70.2024.01Ключові слова:
нестаціонарна технологічна система, переривчасте різання, параметричні коливання, сталість, резонансАнотація
В роботі вивчено сталість та особливості коливань нестаціонарних технологічних систем при чистовому фінішному розточуванні у складних режимах різання – обробка переривчастих поверхонь або глибоких отворів малого діаметра тощо. У технології машинобудування такі операції виконуються досить часто, причому з постійно зростаючими вимогами щодо точності обробки. Зрозуміло, що в першому випадку перехідні процеси врізання і виходу інструменту, що періодично повторюються, викликають ударні впливи на різець, що призводить до сколювання різальних кромок, підвищеному зносу і негативно впливає на вихідну точність обробки. Замкнена на процес різання пружно-дисипативно-інерційна система стає нестаціонарною не тільки через переривання зв'язків, а й через періодичну зміну параметрів. В цьому випадку динамічні моделі описуються диференціальними рівняннями зі змінними коефіцієнтами. Системи з параметрами, що періодично змінюються, називають нестаціонарними, а коливання - параметричними. В сучасній технології машинобудування виникає багато завдань, у яких домінують динамічні чинники. Параметричні коливання описуються рівняннями Матьє, які відображають складні динамічні процеси, такі як резонанси та автоколивання. На стенді виконані експерименти з вивчення коливань при розточуванні зразків зі сталі, чавуну та бронзи з переривчастою поверхнею, причому кількість переривань за один оберт змінювалася від 1 до 20. Встановлено характер коливань та відображено умови сталості рішень на діаграмі Айнса-Стретта. Розроблено методику побудови часових форм коливань, що дозволяє прогнозувати амплітуди, частоти та резонансні явища при переривчастому різанні.
Завантаження
Посилання
Dan, Ö., Tormod, J., Mathias, T., Standal, O., & Mugaas, T. (2018). Cutting process monitoring with an instrumented boring bar measuring cutting force and vibration. Proc CIRP, 77, 235–238. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.09.004.
D. Smolenicki, J. Boos, F. Kuster, H. Roelofs, & C.F. Wyen. (2014). In-process measurement of friction coefficient in orthogonal cutting. CIRP Annals., 63, 1, 97–100. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.cirp.2014.03.083.
X. Chen, T. Wang, M. Ding, J. Wang, J. Chen, & J. X. Yan. (2017). Analysis and prediction on the cutting process of constrained damping boring bars based on PSO-BP neural network model. Journal of Vibroengineering, 19, 2, 878–893. DOI: https://doi.org/10.21595/jve.2017.18068.
Oborskyi, G., Orgiyan, A., Ivanov, V., Balaniuk, A., Pavlenko, I., & Trojanowska, J. (2023). Improvement of the Dynamic Quality of Cantilever Boring Bars for Fine Boring. Machines, 11, 7. DOI: https://doi.org/10.3390/machines11010007.
Thomas Barois, S. Perisanu, Pascal Vincent, Stephen T. Purcell, & Anthony Ayari. (2014). Frequency modulated self-oscillation and phase inertia in a synchronised nanowire mechanical resonator. New Journal of Physics, 16, 083009. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/8/083009.
Melnik, V.S., & Shever, I.V. (2018). Modulation of vibrations in a resonant system with a variable power frequency. Uzhhorod University Scientific Herald. Series Physics, 43, 125–136. DOI: https://doi.org/10.24144/2415-8038.2018.43.125-136.
Balaniuk, A., Oborskyi, G., Orgiyan, A., Tonkonogyi, V., & Dašič, P. (2024). Dynamics of Fine Boring of Intermittent Surfaces. Lecture Notes in Networks and Systems, 926, 109–117. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-54664-8_11.
Butikov, E.I. (2018). Analytical expressions for stability regions in the Ince-Strutt diagram of Mathieu equation. American journal of physics, 86(4), 257–267. DOI: https://doi.org/10.1119/1.5021895.
Altintas, Y., Verl, A., Brecher, C., Uriarte, L., & Pritschow, G. (2011). Machine tool feed drives. CIRP Annals, 60, 2, 779–796.
Liu, S. (2015). Multi-objective optimisation design method for the machine tool's structural parts based on computer-aided engineering. Int J Adv Manuf Technol., 78, 1053–1065. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-014-6700-z.
Insperger, T., & Stépán, G. (2002). Stability chart for the delayed Mathieu equation. Proc. R. Soc. A. 458, 1989–1998. DOI:10.1098/rspa.2001.0941.
Kovacic, I., Rand, R., & Mohamed Sah, S. (2018). Mathieu's Equation and Its Generalisations: Overview of Stability Charts and Their Features. ASME. Appl. Mech. Rev., 70(2), 020802. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4039144.
Branislav Ftorek, Pavol Oršanský, & Helena Šamajová. (2018). Parametric oscillations of the mechanical systems. MATEC Web of Conferences, 157, 08002. DOI: https://doi.org/10.1051/ matecconf/201815708002.
Grigorian, G.A. (2022). Oscillation and non-oscillation criteria for linear nonhomogeneous systems of two first-order ordinary differential equations. J. Math. Anal. Appl., 507, 125734.
B.S Wu, C.W Lim, & Y.F Ma. (2003). Analytical approximation to large-amplitude oscillation of a non-linear conservative system. International Journal of Non-Linear Mechanics, 38, 7, 1037–1043. DOI: https://doi.org/10.1016/S0020-7462(02)00050-1.
A. R. Messina & Vijay Vitta. Nonlinear. (2006). Non-Stationary Analysis of Interarea Oscillations via Hilbert Spectral Analysis. IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, 21, 3, 1234–1241.
Tikkala, Vesa-Matti, Zakharov, Alexey, & Jämsä-Jounela, Sirkka-Liisa. (2014). A method for detecting non-stationary oscillations in process plants. Control Engineering Practice, 32, 1–8. DOI: 10.1016/j.conengprac.2014.07.008.
Matlab & Simulink. Release14 with Service Pack 3, Part Number SABWIN7SP3, SAB ASSEMBLY - PC REL 14SP3, Made in the USA.
D. Kurasov. (2020). Mathematical modelling system MatLab. Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 012123, 1691. DOI: 10.1088/1742-6596/1691/1/012123.
Timoshenko, S. P. (1937). Vibration problems in engineering. 2nd ed. N.Y.: Van Nastard Co., Ins., Constable and Co.
