ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 3 2025 72 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ ственных колебаний, являющихся источником акустического поля. По характеристикам такого поля становится возможным прогнозирование во времени множества выходных параметров процесса шлифования: сил резания, параметров качества обработки [1, 2] (шероховатости, отклонений формы заготовки, наличия прижогов и др.) и жесткости технологической системы. Последовательность проявления собственных мод колебаний шлифовального круга, неразрывно связанных с его упругими показателями, определяет характер акустического отклика системы при эксплуатации – то, каким образом она будет реагировать на внешнее возбуждение при шлифовании. Эффективным методом определения динамических характеристик механической системы выступает модальный анализ. В машиностроении этот метод применяется для решения широкого круга задач – от проектирования и оптимизации конструкций машин, механизмов и деталей до диагностики и мониторинга состояния оборудования. Возрастающая потребность в совершенствовании конструкций современных металлорежущих станков и инструментов с точки зрения виброустойчивости, повышения их надежности и жесткости привела к возникновению новых и эффективных применений модального анализа. В работах [3–8] проводится параметрическая оптимизация как конструкции отдельных элементов станков (шпинделей, станин и др.), так и комплексной конструкции станков. Конструкции станков с числовым программным управлением, многоосевые высокоточные станки особенно часто оптимизируются посредством модального анализа. В работах [9–13] с помощью модального анализа проектируют режущий инструмент, а также совершенствуют существующие конструкции токарных резцов, сверл и фрез по критериям виброустойчивости и повышения динамического баланса при обработке. Определение собственных форм и частот колебаний конструкции систем, эксплуатация которых сопряжена с динамическими вибрационными нагрузками, вне зависимости от ее масштаба является необходимым расчетом на этапах проектирования, испытаний или модернизации. Если превалирующий режим работы системы приводит к возникновению вибраций на резонансной частоте, то в конструкцию вносят изменения во избежание аварийных ситуаций. Сложность и многокомпонентность структуры шлифовального круга в значительной степени осложняет задачу определения показателей его упругости, необходимых для расчета его собственных колебаний. Параметры упругости абразивного инструмента крайне слабо представлены в технической литературе – они не систематизированы, не установлены соответствия между ними и характеристикой шлифовальных кругов. Значения упругих свойств абразивных инструментов – коэффициента Пуассона и модуля Юнга, не приводятся в справочниках, удается найти лишь отдельные данные, полученные экспериментально для шлифовальных кругов конкретных характеристик. При этом разнообразие существующих и вновь возникающих рецептур шлифовальных кругов чрезвычайно широко. В зависимости от характеристики шлифовального круга значительно варьируются пропорции его компонентов (абразивный материал, связка и поры), а также их свойства [14]. Точный расчет значений упругих параметров шлифовального круга с учетом свойств каждого компонента и условий их взаимодействия друг с другом – задача исключительно трудоемкая. Для ее упрощения предлагается использовать модальный анализ, чтобы оценить упругие свойства системы как целого, без детализации по компонентам. Целью работы является установление зависимости фактических значений интегральных упругих показателей от характеристики шлифовального круга с помощью модального анализа. Для достижения цели необход имо решить следующие задачи: • провести экспериментальное исследование частот собственных колебаний шлифовальных кругов различных характеристик; • выполнить расчет частот и мод собственных колебаний шлифовальных кругов для множества комбинаций значений их упругих и геометрических параметров в специализированном программном обеспечении методом конечных элементов; • провести сравнение и добиться соответствия экспериментальных и расчетных значений частот собственных колебаний шлифовальных кругов;
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1