Дослідження і ідентифікація динамічних характеристик підсистеми інструменту вертикально-фрезерного верстата з ЧПК
Дата
2025
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми. Забезпечення високої якості оброблення деталей на металообробних верстатах є критично важливим завданням сучасного машинобудування. Одним із ключових факторів, що впливають на якість, є динамічні характеристики механічної системи, зокрема підсистеми інструменту. У зв’язку з цим дослідження вібраційних процесів, модальних характеристик і впровадження методів моделювання для прогнозування поведінки системи набуває особливої актуальності в умовах виробництва з високими вимогами до точності та стабільності процесів оброблення. Зв’язок дослідження з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в межах реалізації навчальної програми з підготовки фахівців зі спеціальності 131 «Прикладна механіка», що відповідає науковим напрямам кафедри конструювання машин НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Тема підтримує дослідження кафедри, пов’язані з підвищенням стійкості і точності обробки. Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є визначення динамічних характеристик підсистеми інструменту вертикально-фрезерного верстата та оцінка їх впливу на стабільність процесу оброблення. Задачі: – Провести аналіз сучасних методів визначення динамічних характеристик. – Побудувати модель підсистеми інструменту. – Провести модальний аналіз інструменту з використанням методів перехідних матриць і FEM. – Зіставити результати експериментальних і чисельних досліджень. Об’єкт дослідження. Об’єктом дослідження є підсистема інструменту вертикально-фрезерного верстата Bernardo BF 35 BDC, що включає шпиндель, оправку та інструмент. Предмет дослідження. Предметом дослідження є динамічні характеристики цієї підсистеми, зокрема власні частоти, коефіцієнти демпфування, форми коливань, жорсткість з'єднань, що впливають на стійкість оброблення. Методи дослідження. – Експериментальний модальний аналіз (EMA) – визначення FRF за допомогою ударного збудження молоточком. – Метод перехідних матриць – аналітичне моделювання балки з розподіленою масою. – Метод скінченних елементів (FEM) – чисельний аналіз динамічної поведінки конструкції. Наукова новизна. – Розроблені динамічні моделі підсистеми інструменту фрезерного верстату в складі механічної підсистеми «оправка-цанга-інструмент» із використанням методу перехідних матриць (МПМ) і методу скінченних елементів (МСЕ) – За результатами моделювання на розроблених МПМ і МСЕ моделях встановлено закономірності впливу окремих складових підсистеми на формування динамічних характеристик підсистеми загалом – Проведено експериментальне дослідження динамічних характеристик підсистеми інструменту в складі механічної підсистеми «шпиндельоправка-цанга-інструмент» – За результатами аналізу теоретичних і експериментальних досліджень уточнено межі використання теоретичних моделей Практичне значення. Отримані результати можуть бути використані для оцінки впливу окремих складових підсистеми інструменту фрезерного верстату в складі механічної підсистеми «оправка-цанга-інструмент» на формування динамічних характеристик підсистеми загалом на стадії проектування та технологічної підготовки при призначенні режимів різання.
Опис
Ключові слова
модальний аналіз, динамічні характеристики, власні частоти, скінченні елементи, перехідні матриці, функція частотної відповіді, фрезерування, жорсткість, демпфування, вібрації, modal analysis, dynamic characteristics, natural frequencies, finite elements, transition matrices, frequency response function, milling, stiffness, damping, vibrations
Бібліографічний опис
Лебенштейн, Є. О. Дослідження і ідентифікація динамічних характеристик підсистеми інструменту вертикально-фрезерного верстата з ЧПК : магістерська дис. : 131 Прикладна механіка / Лебенштейн Євген Олександрович. - Київ, 2025. - 114 с.