"Механики XXI веку" №16 2017

Современные технологии и автоматизация в машиностроении

133

УДК 621.91.01

Моделирование динамической устойчивости процесса сверления

Пятых А.С.

1,а

Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83 Иркутск,

Россия

Ключевые слова:

модальный анализ, сверло, сверление, гидропластовый патрон, собствен-

ная частота, коэффициент демпфирования

В статье приведены результаты исследования процесса сверления отверстий. Для проведе-

ния исследований было выбрано цельное твердосплавное сверло общего назначения. Проведен экспе-

риментальный модальный анализ инструментальной наладки на базе гидропластового патрона с

зажатым в него твердосплавным спиральным сверлом. Определены собственные частоты, попе-

речные и крутильно-осевые моды, коэффициенты демпфирования и модальная жесткость. Получе-

ны зависимости для расчета числа оборотов шпинделя и жесткости резания, эффективность ко-

торых доказана результатами проведенного эксперимента. Проведен расчет областей стабильного

резания. На фрезерном обрабатывающем центре в алюминиевом сплаве В95пчТ2 были просверлены

отверстия, измерены силы резания и проведен спектральный анализ. Результаты работы позволя-

ют проводить моделирование процесса сверления отверстий, на основании которого назначаются

режимы резания, обеспечивающие устойчивый процесс сверления.

Назначение скорости резания для операции сверления отверстий в авиационных дета-

лях, обеспечивающей стабильный процесс резания является сложной технологической зада-

чей. Прежде всего, это связано с большой длиной рабочей части и сравнительно малым диа-

метром инструмента. Неверно назначенная скорость резания приводит к возникновению вы-

нужденных автоколебаний, что негативно сказывается на качестве получаемой поверхности.

Решить данную проблему позволило бы определение скорости резания, при работе на кото-

рой не возникали бы вибрации.

Рис. 1. Выкрашивание на периферии сверла

В мировой практике, для этого успешно применяются технологии, основанные на мо-

дальном анализе технологической системы. В результате, которого определяют модальные

параметры (коэффициент демпфирования, модальная жесткость, модальная масса) для всех

мод в определенном частотном диапазоне. Результатом модального анализа является переда-

точная функция, которая имеет пики, соответствующие собственным частотам колебаний

системы. Передаточная функция может иметь множество максимальных значений, что явля-

ется следствием модульности такой системы. Каждый компонент технологической вибриру-

ет на собственной частоте колебаний, каждое значение собственных частот компонентов

системы соответствует максимальному значению передаточной функции, причем, чем