МОДЕЛЮВАННЯ КУТА НАПРЯМКУ РЕЗУЛЬТУЮЧОГО ПЕРЕМІЩЕННЯ РІЗАЛЬНОЇ КРОМКИ РІЗЦЯ-ОСЦИЛЯТОРА
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2025-3-7Ключові слова:
осцилограма, автоколивання, ступінь свободи, регенеративні автоколивання, швидкість різання.Анотація
Мета роботи. Встановлення залежності кута напрямку результуючого переміщення різальної кромки різця-осцилятора від геометричних параметрів державки різними методами та обґрунтування доцільності використання різців з одним ступенем свободи для цілеспрямованого моделювання впливу окремих факторів, таких як регенеративний ефект або зміна миттєвої швидкості різання.
Методи дослідження. Аналітичний метод передбачав отримання розрахункових формул для визначення кута напрямку результуючого переміщення різця-осцилятора. Для чисельного моделювання вигинів різця-осцилятора при точінні використовувалися програми SolidWorks та Unigraphics NX. Дослідження також проводили експериментальним методом, при якому записували осцилограми коливань різальної кромки, по яких визначали статичні вигини різця-осцилятора.
Отримані результати. Розроблено методики визначення напрямку результуючого переміщення різальної кромки різця-осцилятора на основі аналітичного розрахунку, комп’ютерного моделювання та експериментального методу. Проведено комп’ютерне моделювання вигинів різців-осциляторів у програмі SolidWorks, що дозволило з високою точністю визначити кут напрямку результуючого переміщення різальної кромки при різних співвідношеннях розмірів державки різця. Показано, що оптимальне співвідношення висоти до ширини державки (h/b > 3,3 для осцилятора Х; h/b < 0,3 для осцилятора Z) забезпечує напрямок переміщення з відхиленням не більше 5° від осі Х та Z, відповідно. Експериментально підтверджено точність методу комп’ютерного моделювання, що дозволяє застосовувати його для проєктування різців-осциляторів із заданими динамічними властивостями.
Наукова новизна. Встановлено оптимальну залежність кута напрямку переміщення різальної кромки різця-осцилятора від геометричних параметрів державки, що дозволяє керувати орієнтацією коливань під час різання.
Практична цінність. Результати роботи можуть бути використані при проєктуванні різців-осциляторів для дослідження динаміки процесу точіння. Розроблена методика дозволяє знизити витрати на виготовлення дослідних зразків різців-осциляторів за рахунок попереднього моделювання їх характеристик у CAD/CAM середовищі.
Посилання
Wang, A., Zhou, B., Jin, W. (2024). Dynamics of the regenerative turning chatter with little mass eccentrici-ty. International Journal of Non-Linear Mechan-ics, 166, 104851. https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2024.104851
Powałka, B., Tomaszewsk, J. (2025). Chatter de-tection and suppression system integrated with the CNC lathe. Precision Engineering, 94, 526-544. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2025.03.022
Han, G., Ma, H., Liu, Y., Liu, Z., Song, Q. (2024). Model-free finite frequency H∞ control for active chatter suppression in turning, 577, 118342. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2024.118342
Jafarzadeh, E., Movahhedy, M.R. (2017). Numerical simulation of interaction of mode-coupling and regenerative chatter in machining. Journal of Manufacturing Processes, 27, 252–260. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2017.05.008
Wu, J., Tang, X., Peng, F., Yan, R., Xin, Sh. (2024). A novel mode coupling mechanism for predicting low-frequency chatter in robotic milling by providing a vibra-tion feedback perspective. Mechanical Systems and Sig-nal Processing, 216, 111424. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2024.111424
Ma, H., Wu, J., Xiong, Z. (2020). Active chatter control in turning processes with input constraint. Int. J Adv. Manuf. Technol., 108, 3737–3751. https://doi.org/10.1007/s00170-020-05475-8
Taylor, C. M., Turner, S., Sims, N. D. (2010). Chat-ter, process damping, and chip segmentation in turning: A signal processing approach. Journal of Sound and Vibra-tion, 329(23), 4922–4935. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2010.05.025
Nakagawa. J., Farahani, N. D., Altintas, Y. (2023). Identification and effect of chip shear band on chatter vibration in the turning of Nickel Alloy 718. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 44, 82-90. https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2023.05.004
Liao, Y., Ragai, I., Huang, Z., Kerner, S. (2020). Manufacturing process monitoring using time-frequency representation and transfer learning of deep neural net-works. Journal of Manufacturing Processes, 68, 231–248. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.05.046
Gök, F. S., Orak, M., Sofuoğlu, A. (2020). The ef-fect of cutting tool material on chatter vibrations and statistical optimization in turning operations. Soft Com-puting, 24, 17319–17331. https://doi.org/10.1007/s00500-020-05022-3
Emami, M., Karimipour, A. (2021). Theoretical and experimental study of the chatter vibration in wet and MQL machining conditions in turning process. Preci-sion Engineering, 72, 41-58. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2021.04.006
Vnukov, Y., Tryshyn, P., Kozlova, O., Dyadya, S. (2024). Cutter-oscillator with single-degree-of-freedom for the study of cutting vibrations. Strojnícky časopis – Journal of Mechanical Engineering, 74(1), 169–180. https://doi.org/10.2478/scj me-2024-0017.
Tryshyn, P., Kozlova, O., Dyadya S. (2025). Study of the System of Forces Acting on the Cutter-oscillator Under Conditions of Turning with Vibration. Shock and Vibration, 2025, 7337962. https://doi.org/10.1155/vib/7337962
Nam, S., Hayasaka, T., Jung, H., Shamoto, E. (2020). Proposal of novel chatter stability indices of spin-dle speed variation based on its chatter growth character-istics. Precision Engineering, 62, 121-133. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2019.11.018
Bulyga, Yu., Veselovska, N. R., Miskov, V. P. (2019). Cutting theory. Calculation of cutting modes: workshop. Vinnytsia: VNTU, 67.
##submission.downloads##
Опубліковано
Версії
- 2025-09-29 (2)
- 2025-09-26 (1)
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
