Дослідження і ідентифікація динамічних характеристик підсистеми інструменту вертикально-фрезерного верстата з ЧПК

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorДанильченко, Юрій Михайлович
dc.contributor.authorЛебенштейн, Євген Олександрович
dc.date.accessioned2025-10-16T08:19:59Z
dc.date.available2025-10-16T08:19:59Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність 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.
dc.description.abstractotherRelevance of the topic. Ensuring high quality machining of parts on metalworking machines is a critical task of modern engineering. One of the key factors affecting the quality is the dynamic characteristics of the mechanical system, in particular the tool subsystem. In this regard, the study of vibration processes, modal characteristics and the introduction of modelling methods to predict system behaviour is of particular relevance in production environments with high requirements for the accuracy and stability of machining processes. Relationship of the research to scientific programmes, plans, topics. The work was carried out within the framework of the curriculum for training specialists in the speciality 131 "Applied Mechanics", which corresponds to the scientific directions of the Department of Machine Design of NTUU "KPI". The topic supports the department's research related to improving the stability and accuracy of machining. Purpose and objectives of the study. The aim of the study is to determine the dynamic characteristics of the tool subsystem of a vertical milling machine and assess their impact on the stability of the machining process. Objectives: – To analyse modern methods for determining dynamic characteristics. – Build a model of the tool subsystem. – Perform a modal analysis of the tool using transition matrix and FEM methods. – Compare the results of experimental and numerical studies. Object of study. The object of study is the tool subsystem of the Bernardo BF 35 BDC vertical milling machine, including the spindle, mandrel and tool. Subject of research. The subject of the study is the dynamic characteristics of this subsystem, in particular, natural frequencies, damping coefficients, waveforms, and joint stiffness, which affect the machining stability. Research methods. – Experimental modal analysis (EMA) - determination of FRF by means of hammer impact excitation. – Transition matrix method - analytical modelling of a beam with a distributed mass. – Finite Element Method (FEM) is a numerical analysis of the dynamic behaviour of a structure. Scientific novelty. – Dynamic models of the tool subsystem of a milling machine as part of the mechanical subsystem ‘mandrel-collet-tool’ were developed using the method of transition matrices (MTM) and the finite element method (FEM) – Based on the results of simulation on the developed MTM and FEM models, the regularities of the influence of individual components of the subsystem on the formation of the dynamic characteristics of the subsystem as a whole were established – An experimental study of the dynamic characteristics of the tool subsystem as part of the mechanical subsystem was carried out mandrel-collet-tool" – Based on the results of the analysis of theoretical and experimental studies, the limits of the use of theoretical models were specified Practical significance. The obtained results can be used to assess the influence of individual components of the milling machine tool subsystem as part of the mechanical subsystem ‘mandrel-collet-tool’ on the formation of dynamic characteristics of the subsystem as a whole at the design and technological preparation stage when assigning cutting modes.
dc.format.extent114 с.
dc.identifier.citationЛебенштейн, 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.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/76888
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectмодальний аналіз
dc.subjectдинамічні характеристики
dc.subjectвласні частоти
dc.subjectскінченні елементи
dc.subjectперехідні матриці
dc.subjectфункція частотної відповіді
dc.subjectфрезерування
dc.subjectжорсткість
dc.subjectдемпфування
dc.subjectвібрації
dc.subjectmodal analysis
dc.subjectdynamic characteristics
dc.subjectnatural frequencies
dc.subjectfinite elements
dc.subjecttransition matrices
dc.subjectfrequency response function
dc.subjectmilling
dc.subjectstiffness
dc.subjectdamping
dc.subjectvibrations
dc.titleДослідження і ідентифікація динамічних характеристик підсистеми інструменту вертикально-фрезерного верстата з ЧПК
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Lebenshtein_magistr.pdf
Розмір:
5.67 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ККМ)
Магістерські роботи