Chatter suppression technologies for metal cutting
| dc.contributor.author | Petrakov, Y. V. | |
| dc.date.accessioned | 2020-05-11T15:44:27Z | |
| dc.date.available | 2020-05-11T15:44:27Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.description.abstracten | Background. The cutting process is carried out in a closed elastic technological machining system and is always accompanied by vibrations. Vibrations arising during cutting, depending on the amplitude, can very slightly affect the machining result, and can lead to a catastrophic loss of stability of the whole process. In any case, all researchers agree that vibration is the factor that ultimately determines the productivity of the cutting process and the quality of the machined surface. Objective. The aim of this study is to develop new technologies for selecting parameters for controlling the cutting speed to suppress chatter by passive methods, as well as to control the drive of the forming motion to suppress chatter by active methods. Methods. The goal is achieved by creating new technologies aimed at the study of dynamic processes occurring in the cutting. It is noted that the mathematical model of the cutting process should be built taking into account the loop closed of the elastic technological machining system and the function of the delayed argument, which represents machining “on the trail”. When studying the cutting process, four main groups of factors that influence its mathematical representation are taken into account, and three approaches are used to determine the stability diagram: frequency analysis, root analysis of the characteristic equation of motion of the system and the numerical method. The numerical method using the amplitude-frequency characteristics according to the corresponding stability criterion is considered to be the most effective. Results. The results of theoretical studies are used in practice in the form of technologies for passive and active chatter reduction during cutting. A technology has been developed to suppress vibrations during face milling when controlling the spindle speed according to a harmonic law. An application program for simulating a process for determining the parameters of the control law is presented. For active control, a new technology is proposed, based on the use of a CNC machine drive with an additional closed system, introducing a harmonious signal into the channel of the shaping movement, the amplitude and phase of which are automatically adjusted using the coordinate-wise descent algorithm according to the criterion of the minimum amplitude of the motor current. Conclusions. The technology of chatter suppression during face milling by controlling the spindle speed according to the harmonic law is limited by the speed of the spindle drive and its inertial characteristics. The active chatter control system uses a standard servo drive of the CNC machine, which has an additional closed loop for automatically searching for the amplitude and phase of the compensating control signal. | uk |
| dc.description.abstractru | Проблематика. Процесс резания осуществляется в замкнутой упругой технологической обрабатывающей системе и всегда сопровождается вибрациями. Возникающие при резании вибрации, в зависимости от амплитуды, могут совсем незначительно влиять на результат обработки, а могут привести к катастрофической потере устойчивости всего процесса. В любом случае все исследователи сходятся на том, что именно вибрации является фактором, который, в конечном итоге, определяет производительность процесса резания и качество обработанной поверхности. Цель исследования. Целью настоящего исследования является разработка новых технологий выбора параметров управления скоростью резания для подавления вибраций пассивными методами, а также управления приводом формообразующего движения для подавления вибраций активными методами. Методика реализации. Поставленная цель достигается путем создания новых технологий, направленных на исследование динамических процессов, происходящих в процессе резания. Отмечено, что математическая модель процесса резания должна строиться с учетом замкнутости упругой технологической обрабатывающей системы и функции запаздывающего аргумента, который представляет обработку по следу. При исследовании процесса резания учитываются четыре основные группы факторов, влияющих на его математическое представление, а для определения диаграммы устойчивости используются три подхода: частотный анализ, анализ корней характеристического уравнения движения системы и численный метод. Наиболее результативным считается численный метод с использованием амплитудно-частотных характеристик по соответствующему критерию устойчивости. Результаты исследования. Результаты теоретических исследований используются на практике в виде технологий пассивного и активного подавления вибраций при резании. Разработана технология подавления вибраций при торцевом фрезеровании при управлении частотой вращения шпинделя по гармоническому закону. Представлена прикладная программа моделирования процесса для определения параметров закона управления. Для активного управления предлагается новая технология, основанная на использовании привода станка с ЧПУ с дополнительной замкнутой системой, вносящей в канал формообразующего движения гармоничный сигнал, амплитуда и фаза которого автоматически подстраиваются с использованием алгоритма покоординатного спуска по критерию минимума амплитуды тока двигателя. Выводы. Технология подавления вибраций при торцевом фрезеровании управлением частотой вращения шпинделя по гармоническому закону ограничивается быстродействием привода шпинделя и его инерционными характеристиками. Система активного подавления вибраций использует стандартный сервопривод станка с ЧПУ, в который встроен дополнительный замкнутый контур автоматического поиска амплитуды и фазы компенсирующего сигнала управления. | uk |
| dc.description.abstractuk | Проблематика. Процес різання здійснюється в замкнутій пружній технологічній обробній системі і завжди супроводжується вібраціями. Виникаючі при різанні вібрації, в залежності від амплітуди, можуть зовсім незначно впливати на результат обробки, а можуть привести до катастрофічної втрати стійкості всього процесу. У будь-якому випадку все дослідники сходяться на тому, що саме вібрації є фактором, який, в кінцевому підсумку, визначає продуктивність процесу різання і якість обробленої поверхні. Мета дослідження. Метою даного дослідження є розробка нових технологій вибору параметрів управління швидкістю різання для придушення вібрацій пасивними методами, а також управління приводом формоутворюючого руху верстату з ЧПК для придушення вібрацій активними методами. Методика реалізації. Поставлена мета досягається шляхом створення нових технологій, спрямованих на дослідження динамічних процесів, що відбуваються в процесі різання. Відзначено, що математична модель процесу різання повинна будуватися з урахуванням замкнутості пружної технологічної обробної системи і функції запізнюючого аргументу, який ISSN 2521-1943. Mechanics and Advanced Technologies #2 (86), 2019 58 представляє обробку по сліду. При дослідженні процесу різання враховуються чотири основні групи факторів, що впливають на його математичне уявлення, а для визначення діаграми стійкості використовуються три підходи: частотний аналіз, аналіз коренів характеристичного рівняння руху системи і чисельний метод. Найбільш результативним вважається чисельний метод з використанням амплітудно-частотних характеристик за відповідним критерієм стійкості. Результати дослідження. Результати теоретичних досліджень використовуються на практиці у вигляді технологій пасивного і активного усунення вібрацій при різанні. Розроблено технологію усунення вібрацій при торцевому фрезеруванні при управлінні частотою обертання шпинделя за гармонічним законом. Представлена прикладна програма моделювання процесу для визначення параметрів закону управління. Для активного управління пропонується нова технологія, заснована на використанні приводу верстата з ЧПУ з додатковою замкнутою системою, що вносить в канал формоутворюючого руху гармонічний сигнал, амплітуда і фаза якого автоматично підналаштовуються з використанням алгоритму покоординатного спуску за критерієм мінімуму амплітуди струму двигуна. Висновки. Технологія усунення вібрацій при торцевому фрезеруванні управлінням частотою обертання шпинделя за гармонічним законом обмежується швидкодією приводу шпинделя і його інерційними характеристиками. Система активного усунення вібрацій використовує стандартний сервопривод верстата з ЧПУ, в який вбудований додатковий замкнутий контур автоматичного пошуку амплітуди і фази компенсуючого сигналу управління. | uk |
| dc.format.pagerange | P. 51-60 | uk |
| dc.identifier.citation | Petrakov, Y. V. Chatter suppression technologies for metal cutting / Y. V. Petrakov // Mechanics and Advanced Technologies. – 2019. – №2 (86). – P. 51-60. | uk |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.20535/2521-1943.2019.86.185849 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/33385 | |
| dc.language.iso | en | uk |
| dc.publisher | Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute | uk |
| dc.publisher.place | Kyiv | uk |
| dc.source | Mechanics and Advanced Technologies, 2019, №2 (86) | uk |
| dc.subject | вібрації | uk |
| dc.subject | процес різання | uk |
| dc.subject | математична модель | uk |
| dc.subject | стійкість процесу різання | uk |
| dc.subject | chatter | uk |
| dc.subject | cutting process | uk |
| dc.subject | mathematical model | uk |
| dc.subject | stability of the cutting process | uk |
| dc.subject | вибрации | uk |
| dc.subject | процесс резания | uk |
| dc.subject | математическая модель | uk |
| dc.subject | устойчивость процесса резания | uk |
| dc.subject.udc | 621.941.01:534.1 | uk |
| dc.title | Chatter suppression technologies for metal cutting | uk |
| dc.type | Article | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- madt_2019-2_6.pdf
- Розмір:
- 1.4 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 9.06 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: