РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ РІЗЦЯ-ОСЦИЛЯТОРА З ДВОМА СТУПЕНЯМИ СВОБОДИ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2025-4-5Ключові слова:
осцилограма, автоколивання, кут результуючого переміщення, регенеративні автоколивання, власна частота коливань.Анотація
Мета. Основною метою роботи є проведення комплексної оцінки параметрів різця-осциляторного з двома ступенями свободи за допомогою трьох методів: аналітичного, комп'ютерного та експериментального.
Методи дослідження. Аналітичний підхід включав визначення власної частоти коливань та кута результуючого переміщення різця-осцилятора з двома ступенями свободи. Для числового моделювання різця-осцилятора використовувалися програмні пакети SolidWorks та NX. Дослідження також проводилося експериментальним методом, в рамках якого реєструвалися осцилограми коливань різальної кромки. На їх основі визначався статичний вигин різця-осцилятора та частота його вільних коливань.
Результати. В результаті дослідження було встановлено, що використання різця-осцилятора є ефективним для визначення динамічних характеристик процесу точіння. Аналітичний метод дозволив отримати попередні оцінки частот власних коливань та кута напрямку результуючого переміщення. Комп'ютерне моделювання в SolidWorks та NX забезпечило підвищення точності розрахунків та дозволило варіювати параметри системи без додаткових експериментів. Експериментальні вимірювання, засновані на аналізі осцилограм коливань різальної кромки, підтвердили узгодженість теоретичних та модельних даних. Отримані результати доводять надійність прийнятих моделей та доцільність використання комп'ютерного моделювання для подальшого вдосконалення динамічного аналізу процесу точіння.
Наукова новизна. Наукова новизна роботи полягає в комплексному підході до дослідження динамічних характеристик різця-осцилятора з двома ступенями свободи, який поєднує аналітичні, числові та експериментальні методи оцінки.
Практична цінність. Практична цінність роботи полягає в розробці та обґрунтуванні методології оцінки динамічних параметрів різця-осцилятора з двома ступенями свободи, яка може бути використана під час проектування та налаштування інструментальних систем у процесі точіння. Використання комп'ютерного моделювання дозволяє швидко змінювати конструктивні параметри інструменту без проведення значної кількості експериментів, зменшуючи витрати часу та ресурсів. Отримані результати можуть бути впроваджені у виробничу практику та використані для вдосконалення систем динамічного керування в металообробці.
Посилання
Tobias, S. A., Fishwick, W. (1958). Theory of re-generative machine tool chatter. The engineer, 205(7), 199-203. https://doi.org/10.1115/1.4012609
Schmitz, T. L., Smith, K. S. (2019). Machining dy-namics. Springer, 382. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93707-6
Tlustý, J. (2000). Manufacturing processes and equipment. Prentice-Hall, 928.
Kudinov, V.A. (1967). Dynamics of machine tools. Mechanical engineering, 357.
Tryshyn, P. (2025). Theory of the Cutter-oscillators Design. Shock and Vibration. Shock and Vibra-tion, 6679342. https://doi.org/10.1155/vib/6679342
Liao, Y., Ragai, I., Huang, Z., Kerner, S. (2021). Manufacturing process monitoring using time-frequency representation and transfer learning of deep neural Jour-nal of Manufacturing Processes, 67, 231–248. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.05.046
Shaoke, W., Xiaohu, L., Wenjun, S., Junpeng, Y., Jun, H. (2020). Active chatter suppression for milling pro-cess with sliding mode control and electromagnetic actua-tor. Mechanical Systems and Signal Processing. 136, 106528. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.106528
Cao, L., Xiaoming, Zh., Tao,H., Xiaojian, Zh., Han, D. (2019). An adaptive chatter signal enhancement approach for early fault diagnosis in machining process. Procedia CIRP, 82, 308–313. https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.03.273
Albertelli, P., Braghieri, L., Torta, M., Monno, M. (2019). Development of a generalized chatter detection methodology for variable speed machining. Mechanical Systems and Signal Processing, 123, 26–42. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.01.002
Li, K., He, S.,Liu, H., Mao, X., Li, B., Luo, B. (2020). Bayesian uncertainty quantification and propa-gation for prediction of milling stability lobe. Mechanical Systems and Signal Processing, 138, 106532. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.106532
Shrivastava, Y., Singh, B. A (2019). А compara-tive study of EMD and EEMD approaches for identifying chatter frequency in CNC turning. European Journal of Mechanics, 73, 381–393. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2018.10.004
Pedro, J., Papandrea, E., Frigieri, P., Maia, P., Oliveira, G., Paiva, P. (2020). Surface roughness diagnosis in hard turning using acoustic signals and support vector machine: A PCA-based approach. Applied Acoustics, 159, 107102. https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2019.107102
Taylor, C. M., Turner, S., Sims, N. D. (2010). Chatter, process damping, and chip segmentation in turn-ing: A signal processing approach. Journal of Sound and Vibration, 329(23), 4922–4935.
https://doi.org/10.1016/j.jsv.2010.05.025
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
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
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
Gök, F. S., Orak, M., Sofuoğlu, A. (2020). The effect 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
Tryshyn P., Kozlova, O., Honchar N., Levchenko A. (2025). Modeling of processes in metallurgy and mechanical engineering. New materials and technologies in metallurgy and mechanical engineering, 3, 49–56. https://doi.org/10.15588/1607-6885-2025-3-7
Tryshyn P., Kozlova, O., Kazurova A. (2025). Research of natural frequencies of the cutter-oscillator during turning. New materials and technologies in metallurgy and mechanical engineering, 2, 75–83 https://doi.org/10.15588/1607-6885-2025-2-9
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
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 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/, 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.
