Диссертация (1025147), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Зависимость усилий резания от времени для режимов 7 и 314.6. Выводы по четвертой главе1. Первый метод выбора режимов основан на выборе диапазоновбезразмерной частоты вращения, соответствующих областям диаграммыустойчивости, имеющим наибольший запас устойчивости к возбуждению«чаттера».Построение коридоров осуществляется на единой диаграмме длязаданного числа зон кратности безразмерной частоты вращенияинструмента;В случае учета нескольких низших собственных частот приоритетновыбираютсядиапазонычастотывращенияшпинделя,136обеспечивающие динамическую устойчивость по всем выбраннымсобственным частотам;Результаты работы метода представляются в виде диаграмм,содержащих коридоры частоты вращения шпинделя, при которойнаиболее вероятно будет обеспечиваться динамическая устойчивостьобработки;2.
Альтернативный метод выбора режимов, изложенный в данной главе,основан на применении метода детектирования «чаттера», возникающихпри фрезеровании, позволяющего определять наличие «чаттера» в системеи классифицировать режимы обработки. Предложенный метод детектирования является комбинацией методаSSA и метода анализа вибрационного сигнала с помощьюпреобразования Фурье; Методдетектирования«чаттера»реализованвпрограммномобеспечении, разработанном автором работы; Для визуализации результатов работы метода и выбора рациональныхрежимовобработкиавторомпредложеноиспользованиецветографической карты режимов;3. Апробация предложенных методов выполнена на тестовых примерах.
Врезультате выделены основные преимущества и недостатки обоихподходов. Автором работы сделан вывод о целесообразности совместногоприменения предложенных методов для обоснованного выбора режимовобработки реальных изделий.137ГЛАВА5.ПРИМЕНЕНИЕМЕТОДИКИИДЕНТИФИКАЦИИПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ НА ПРИМЕРЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХРЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ ЛОПАТКИ ГТДРезультаты, полученные с помощью экспериментального модальногоанализа (глава 2) и метода уточнения модели (глава 3) использованы для выборарациональных режимов чистовой обработки лопатки ГТД с помощью методов,описанных в главе 4.
По результатам анализа многовариантного моделированиядинамики фрезерования построена карта режимов и выбраны рациональныережимы обработки. Продемонстрировано влияние коэффициентов модальногодемпфирования на результаты работы методики. По результатам работысформулированы рекомендации по применению предложенной методики приназначении режимов обработки при производстве податливых деталей.5.1. Моделирование процесса фрезерования лопатки ГТДМоделирование динамики обработки выполнено в специализированном ПО3D CUT в соответствии с методикой, приведенной в главе 1. Обработка состоитиз черновой, получистовой и чистовой стадии.
В рамках данной работынаибольший интерес представляет стадия чистовой обработки, так как именнона этой стадии влияние вибрационных отметин на качество поверхностиявляется определяющим.Результатом моделирования процесса являются графики перемещений, силрезания и толщины срезаемого слоя, а также поверхность детали послеобработки. На Рис. 5.1 представлены графики перемещений заготовки,компонент сил резания и толщины срезаемого слоя в зависимости от времениобработки при частоте вращения фрезы =24270 об/мин. Как видно изграфиков,значительноеувеличениеамплитудвибрацийвозникаетвзаключительной стадии процесса обработки.
Это объясняется тем, что обработкапроисходит по винтовой траектории (Рис. 5.2) от корня лопатки к свободномукраю.138Рис. 5.1. Графики перемещений (сверху), сил резания (посередине), итолщины срезаемого слоя (снизу)139Рис. 5.2. Поверхность заготовки в процессе черновой обработкиНа Рис. 5.3 представлена поверхность лопатки в процессе чистовойобработки. Как видно из Рис. 5.3 поверхность детали после чистовой обработкииспорченавибрационнымивозникновениячаттеравотметинами,процессекоторыеобработки.являютсяследствиемСтатическаяжесткостьрассматриваемой детали уменьшается при приближении к свободному краю, чтоприводит к повышению вероятности возбуждения «чаттера» и появлениявибрационных отметин вблизи незакрепленного края детали.В данной задаче максимальное влияние на динамику резания оказываютдинамические характеристики заготовки, так как именно заготовка обладаетнаибольшей податливостью.
В связи с этим для корректного моделированиядинамики обработки необходимо идентифицировать параметры системы сучетом их изменения в процессе снятия материала.140Рис. 5.3. Поверхность заготовки после чистовой обработки, полученная спомощью моделирования (сверху) и в результате фрезерования реальнойзаготовки (снизу)1415.2. Многовариантное моделирование процесса обработки и построениекарты режимовДлявыборавиброустойчивыхрежимовобработкивыполненомноговариантное моделирование динамики фрезерования исследуемой детали сразличными скоростями вращения шпинделя.
Для моделирования динамикифрезерования была использована уточненная конечно-элементная модельзаготовки, а также принята в расчет полиномиальная зависимость модальногодемпфирования от собственной частоты колебаний на двух формах колебаний(глава 2).По результатам многовариантного моделирования чистовой обработкипостроены объёмные диаграммы амплитуд колебаний и сил резания (Рис. 5.4).С помощью данных диаграмм можно предварительно выбрать режимы, накоторых амплитуды перемещений и сил минимальны, однако в них отсутствуетинформация о характере колебаний и наличии чаттера в сигнале. В связи с этим,для более глубокого анализа динамики обработки с помощью метода,изложенного в главе 4, построены цветографические диаграммы – картырежимов (Рис.
5.5). При построении карты режимов были использованы законызависимости коэффициентов демпфирования заготовки от точки маршрута,приведенные в главе 2, а также уточненная конечно-элементная модельзаготовки (глава 3.7).По оси абсцисс диаграммы отложено время обработки в секундах. По осиординат отложена относительная скорость вращения фрезы, r котораярассчитывается в соответствии с выражением 4.5.С учетом того, что первая собственная частота заготовки до чистовойобработки 1 = 890 Гц , а количество зубьев фрезы = 2, режим = 1.1(нижняя граница рассматриваемого на Рис 5.5 диапазона) соответствуетскорости вращения фрезы 24270 об/мин, а режим = 1.6 (верхняя граница)соответствует скорости вращения фрезы 16688 об/мин.142Рис.
5.4. Диаграмма амплитуд колебаний заготовки (сверху) и компонент сил(снизу) в зависимости от точки маршрута обработки и режима обработкиСиними точками на диаграмме отмечены благоприятные режимы, краснымиточками отмечены режимы, на которых имеет место чаттер. Желтыми точкамиотмечены переходные режимы. С помощью анализа данной карты можновыбрать рациональные режимы обработки лопатки, свободные от проявлениячаттера.
Как видно из диаграммы, зоны чаттерных и виброустойчивых режимовлокализованы, их положение определяется параметрами системы.143Рис. 5.5. Карта режимов чистовой обработки лопатки ГТД5.3. Выбор оптимальных режимов обработкиПри построении диаграммы режимов, приведенной выше использовалсяметод детектирования «чаттера», описанный в главе 4.1 данной работы. Однакодля более полного анализа процесса метод построения диаграммы режимовследует дополнить учётом возможных пересечений собственных частотколебаний заготовки с частотой прохождения режущих кромок и кратными ейчастотами в каждый момент маршрута обработки (глава 4.2).
Комбинацияприменения метода детектирования «чаттера» и метода контроля относительнойчастоты вращения позволяют найти рациональные режимы обработки,свободные от проявления «чаттера» (Рис. 5.6).На Рис. 5.7 показана поверхность заготовки, полученной с помощьювыбранного режима. Скорость вращения шпинделя станка для выбранногорежима изменяется в процессе обработки и соответствует зеленой линии наРис.5.6.
Как видно из Рис. 5.7 разработанная методика продемонстрировала своюэффективность на примере решения задачи выбора виброустойчивого режима144обработки лопатки ГТД. Данная методика может быть использована для подборарежимов обработки подобных деталей при производстве ГТД (лопаткикомпрессора, блинги, блиски, импеллеры) и тонкостенных корпусных деталей.Рис. 5.6. Карта режимов обработки с нанесенным рациональным режимом5.4. Анализ влияния коэффициентов модального демпфирования заготовкина диаграмму режимовДля анализа влияния коэффициентов демпфирования заготовки на вид картырежимов был выполнен ряд расчетов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
