ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 2 2024 143 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Влияние динамических характеристик процесса резания на шероховатость поверхности детали при токарной обработке Валерия Гвинджилия a, *, Евгений Фоминов b, Денис Моисеев с, Екатерина Гамалеева d Донской государственный технический университет, пл. Гагарина, 1, г. Ростов-на-Дону, 344000, Россия a https://orcid.org/0000-0003-1066-4604, vvgvindjiliya@donstu.ru; b https://orcid.org/0000-0002-0165-7536, fominoff 83@mail.ru; с https://orcid.org/0000-0002-7186-7758, denisey2003@mail.ru; d https://orcid.org/0000-0001-5829-4695, belan_kate80@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 2 с. 143–157 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.2-143-157 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9.06 История статьи: Поступила: 18 декабря 2023 Рецензирование: 22 февраля 2024 Принята к печати: 15 апреля 2024 Доступно онлайн: 15 июня 2024 Ключевые слова: Динамика процесса резания Вибрации Имитационная модель Шероховатость поверхности Финансирование Исследование выполнено при поддержке гранта в рамках конкурса «Наука-2030». АННОТАЦИЯ Введение. В основе формирования поверхности детали при ее обработке на металлорежущем станке лежат правильно подобранные режимы резания. Комплексные методики обеспечения заданного качества поверхности детали также учитывают геометрию инструмента, его состояние и включают в себя поправки на отклонение инструмента от траектории, заданной системой ЧПУ, под влиянием кинематических возмущений и биений шпинделя. Предмет. В статье анализируется связь между режимами резания, динамическими характеристиками процесса точения и их отображением в шероховатость поверхности. Цель работы: оценить влияние технологических режимов резания с учетом вибрационной активности инструмента на шероховатость обработанной поверхности с помощью имитационного моделирования. Метод и методология. Приводится математическое моделирование динамики процесса резания, на основе которого строится цифровая имитационная модель. Предлагается методика использования имитационной модели для определения оптимальных режимов резания и предсказания шероховатости поверхности с учетом вибраций инструмента. С помощью экспериментов и анализа частотных характеристик вибраций инструмента проводится валидация созданной модели, уточняются параметры подсистемы модели сил резания и динамической подсистемы инструмента, а также строятся геометрические топологии поверхности детали. Вычисленные силы резания сравниваются с экспериментальными силами, при этом наблюдаются схожие закономерности и уровни характеристик. Предлагается оценка оптимальности подобранных режимов резания на основе анализа спектра колебаний инструмента относительно заготовки и результатов симуляции цифровой модели. Результаты и обсуждение. Приводится сравнение результатов цифрового моделирования геометрической поверхности детали и реальной поверхности, полученной в ходе натурного эксперимента. Показано, что шероховатость реальной поверхности, полученной при обработке с постоянными режимами резания, варьируется относительно шероховатости поверхности имитационной модели в пределах не более 0,066 мкм. Для цитирования: Влияние динамических характеристик процесса резания на шероховатость поверхности детали при токарной обработке / В.Е. Гвинджилия, Е.В. Фоминов, Д.В. Моисеев, Е.И. Гамалеева // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 2. – С. 143–157. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.2-143-157. ______ *Адрес для переписки Гвинджилия Валерия Енвериевна, к.т.н., старший преподаватель Донской государственный технический университет, пл. Гагарина, 1, 344000, г. Ростов-на-Дону, Россия Тел.: +7 918 583-23-33, e-mail: vvgvindjiliya@donstu.ru Введение Вопросы формирования требуемого геометрического профиля поверхности детали в совокупности ее микрорельефа, отклонений от линейных размеров и волнистости особенно актуальны для машиностроительной и авиакосмической отраслей. В основе решений указанной проблемы лежит прямая обработка экспериментальных данных, следствием которых являются эмпирические зависимости [1]. Они определили три основных фактора, влияющих на формирование поверхности детали при механической обработке: начальное состояние поверхности, геометрию режущего инструмента, возмущения в виде биений шпиндельной группы и кинематических возмущений со стороны приводной группы [1–4]. Следующим шагом в совершенствовании методов анализа и прогнозирования геометрического профиля поверхности детали стало технологическое обеспечение параметров состояния ее поверхностного слоя [5–10]. Однако траектории движения инструмента определяются не только технологическими режимами
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1