TOOL FOR RESEARCHING THE DYNAMIC SYSTEM OF METAL-CUTTING MACHINE

Dynamic characteristics of the system flexibility of the machine affect the accuracy of machining, so the study of this problem is very important. Fluctuations of the machine elements significantly affect the error of the shape of the workpiece. The quality of the processing is determined not so much by the static displacements between the tool and the workpiece but the stability of the machine system as a whole. There are many solutions of vibroacoustic diagnostics devices for machines and machine-tools in the related publications. Defects in the spectrum of vibroacustic signals are found in the process of manufacturing and assembling machines in the form of discrete components, parameters of which are used in vibroacoustic diagnostics as informative diagnostic features. Along with that there is, but not so common, another type of dynamic system analysis of the machine, which can be carried out by experimental methods, or, in particular, by simulating the perturbation of a dynamic system by cutting forces of special type. Imitated disturbance is carried out by using a tool of a special form. During the processing cutting edges of the tool create a pseudorandom process with certain statistical characteristics, in particular, the correlation function. The proposed design of the tool makes it possible to perform the research of frequency parameters of the dynamic system of the machine without complex loading devices.Dynamic characteristics of the system flexibility of the machine affect the accuracy of machining, so the study of this problem is very important. Fluctuations of the machine elements significantly affect the error of the shape of the workpiece. The quality of the processing is determined not so much by the static displacements between the tool and the workpiece but the stability of the machine system as a whole. There are many solutions of vibroacoustic diagnostics devices for machines and machine-tools in the related publications. Defects in the spectrum of vibroacustic signals are found in the process of manufacturing and assembling machines in the form of discrete components, parameters of which are used in vibroacoustic diagnostics as informative diagnostic features. Along with that there is, but not so common, another type of dynamic system analysis of the machine, which can be carried out by experimental methods, or, in particular, by simulating the perturbation of a dynamic system by cutting forces of special type. Imitated disturbance is carried out by using a tool of a special form. During the processing cutting edges of the tool create a pseudorandom process with certain statistical characteristics, in particular, the correlation function. The proposed design of the tool makes it possible to perform the research of frequency parameters of the dynamic system of the machine without complex loading devices

Tool for Researching the Dynamic System of Metal-cutting Machine

Dynamic characteristics of the system flexibility of the machine affect the accuracy of machining, so the study of this problem is very important. Fluctuations of the machine elements significantly affect the error of the shape of the workpiece. The quality of the processing is determined not so much by the static displacements between the tool and the workpiece but the stability of the machine system as a whole. There are many solutions of vibroacoustic diagnostics devices for machines and machine-tools in the related publications. Defects in the spectrum of vibroacustic signals are found in the process of manufacturing and assembling machines in the form of discrete components, parameters of which are used in vibroacoustic diagnostics as informative diagnostic features. Along with that there is, but not so common, another type of dynamic system analysis of the machine, which can be carried out by experimental methods, or, in particular, by simulating the perturbation of a dynamic system by cutting forces of special type. Imitated disturbance is carried out by using a tool of a special form. During the processing cutting edges of the tool create a pseudorandom process with certain statistical characteristics, in particular, the correlation function. The proposed design of the tool makes it possible to perform the research of frequency parameters of the dynamic system of the machine without complex loading devices

Дослідження впливу характеристик жорсткості системи патрон –деталь токарного верстату

The results of the study of the hardness characteristics of the collet-part lathe system, which are essentially nonlinear and influence the damping parameters of the spindle assembly unit, are presented. The aim of the work is to study the characteristics of the nonlinear hardness of the elements of the collet-part technological system. In order to realize this aim, in the course of experimental research, static and dynamic characteristics of the spindle core hardness are defined, which are looped hysteresis curves that are characteristic of mechanical systems with a large number of bonds. Measurements of nonlinear parameters of the hardness of the collet-part system are carried out. Measurements are made according to the original method. The basis of the technique is the multi-cycle static load of the spindle in the processing zone in the direction of the vector of the dynamic component of the cutting force by the developed equipment. The equipment includes a screw loader, a two-way ring dynamometer and a mandrel fitted in the spindle of the machine. As a result of the research, the features of the nonlinear characteristics of the hardness of the collet-part lathe system are determined. For the collet-part system, the width of the hysteresis loop in the cold state can reach 20...70 microns. The hysteresis characteristics of the collet-part system in the heated state have the width of the hysteresis loop of 50...200 microns with clamping the part with a diameter of 80...115 mm and a radius of 100...120 mm. Recommendations on the assessment of the hardness change limit depending on the design of the collet are developed. The proposed technique allows one cartridge position to be measured by pressing according to the scheme of loading «on a cam» and «between cams», which reduces twofold the amount of experimental research.Приведены результаты исследования характеристик жесткости системы патрон – деталь токарного станка, которые существенно нелинейными и влияют на демпфирующие характеристики шпиндельного узла в целом.Целью работы является исследование (непонятное высказывания) характеристик нелинейной жесткости элементов технологической системы патрон- деталь. Для реализации этой цели в процессе экспериментальных исследований определены статические и динамические характеристики жесткости шпиндельного узла, которые представляют собой петлеобразные гистерезисные кривые, которые характерны механическим системам с большим количеством связей.Проведены измерения нелинейных параметров жесткости системы патрон – деталь. Измерения осуществлены по оригинальной методике. Основу методики составляет многоцикловое знакопеременное статическое нагружение шпинделя в зоне обработки в направлении вектора динамической составляющей силы резания разработанным оснащением. Оснащение включает винтовое погрузочное устройство, кольцевой двусторонний динамометр и оправку, установленную в шпинделе станка. В результате проведения исследований определены особенности нелинейных характеристик жесткости системы патрон – деталь токарного станка. Для системы патрон – деталь ширина петли гистерезиса в холодном состоянии может достигать 20...70 мкм. Гистерезисные характеристики системы патрон – деталь в разогретом состоянии имеют ширину петли гистерезиса 50...200 мкм при зажиме детали диаметром 80...115 мм на вылете 100...120 мм. Разработаны рекомендации по оценке предела изменения жесткости в зависимости конструкции патронаНаведені результати дослідження характеристик жорсткості системи патрон – деталь токарного верстату, які є суттєво нелінійними і впливають на демпфуючі параметри шпиндельного вузла в цілому.Метою роботи є дослідження характеристик нелінійної жорсткості елементів технологічної системи патрон- деталь. Для реалізації цієї мети в процесі експериментальних досліджень визначені статичні та динамічні характеристики жорсткості шпиндельного вузла, які являють собою петлеподні гістерезисні криві, які характерні механічним системам з великою кількістю зв’язків.Проведено вимірювання нелінійних параметрів жорсткості системи патрон- деталь. Виміри здійснено по оригінальній методиці. Основу методики складає багатоциклове знакозмінне статичне навантаження шпинделя в зоні обробки в напрямку вектора динамічної складової сили різання розробленим оснащенням. Оснащення включає гвинтовий навантажувальний пристрій, кільцевий двохсторонній динамометр та оправку, встановлену в шпинделі верстата. В результаті проведення досліджень визначенні особливості нелінійних характеристик жорсткості системи патрон - деталь токарного верстату. Для системи патрон - деталь ширина петлі гістерезису в холодному стані може досягати 20...70 мкм. Гістерезисні характеристики системи патрон - деталь в розігрітому стані мають ширину петлі гістерезиса 50...200 мкм при затиску деталі діаметром 80...115 мм на вильоті 100...120 мм. Розроблені рекомендацій по оцінці межі зміни жорсткості в залежності конструкції патрона. Запропонована методика дозволяє в одному кутовому положенні патрона вимірювати відтискування за схемою навантаження «на кулачок» і «між кулачками», що в два рази зменшує обсяг експериментальних досліджен

Дослідження впливу характеристик жорсткості системи патрон –деталь токарного верстату

The results of the study of the hardness characteristics of the collet-part lathe system, which are essentially nonlinear and influence the damping parameters of the spindle assembly unit, are presented. The aim of the work is to study the characteristics of the nonlinear hardness of the elements of the collet-part technological system. In order to realize this aim, in the course of experimental research, static and dynamic characteristics of the spindle core hardness are defined, which are looped hysteresis curves that are characteristic of mechanical systems with a large number of bonds. Measurements of nonlinear parameters of the hardness of the collet-part system are carried out. Measurements are made according to the original method. The basis of the technique is the multi-cycle static load of the spindle in the processing zone in the direction of the vector of the dynamic component of the cutting force by the developed equipment. The equipment includes a screw loader, a two-way ring dynamometer and a mandrel fitted in the spindle of the machine. As a result of the research, the features of the nonlinear characteristics of the hardness of the collet-part lathe system are determined. For the collet-part system, the width of the hysteresis loop in the cold state can reach 20...70 microns. The hysteresis characteristics of the collet-part system in the heated state have the width of the hysteresis loop of 50...200 microns with clamping the part with a diameter of 80...115 mm and a radius of 100...120 mm. Recommendations on the assessment of the hardness change limit depending on the design of the collet are developed. The proposed technique allows one cartridge position to be measured by pressing according to the scheme of loading «on a cam» and «between cams», which reduces twofold the amount of experimental research.Приведены результаты исследования характеристик жесткости системы патрон – деталь токарного станка, которые существенно нелинейными и влияют на демпфирующие характеристики шпиндельного узла в целом.Целью работы является исследование (непонятное высказывания) характеристик нелинейной жесткости элементов технологической системы патрон- деталь. Для реализации этой цели в процессе экспериментальных исследований определены статические и динамические характеристики жесткости шпиндельного узла, которые представляют собой петлеобразные гистерезисные кривые, которые характерны механическим системам с большим количеством связей.Проведены измерения нелинейных параметров жесткости системы патрон – деталь. Измерения осуществлены по оригинальной методике. Основу методики составляет многоцикловое знакопеременное статическое нагружение шпинделя в зоне обработки в направлении вектора динамической составляющей силы резания разработанным оснащением. Оснащение включает винтовое погрузочное устройство, кольцевой двусторонний динамометр и оправку, установленную в шпинделе станка. В результате проведения исследований определены особенности нелинейных характеристик жесткости системы патрон – деталь токарного станка. Для системы патрон – деталь ширина петли гистерезиса в холодном состоянии может достигать 20...70 мкм. Гистерезисные характеристики системы патрон – деталь в разогретом состоянии имеют ширину петли гистерезиса 50...200 мкм при зажиме детали диаметром 80...115 мм на вылете 100...120 мм. Разработаны рекомендации по оценке предела изменения жесткости в зависимости конструкции патронаНаведені результати дослідження характеристик жорсткості системи патрон – деталь токарного верстату, які є суттєво нелінійними і впливають на демпфуючі параметри шпиндельного вузла в цілому.Метою роботи є дослідження характеристик нелінійної жорсткості елементів технологічної системи патрон- деталь. Для реалізації цієї мети в процесі експериментальних досліджень визначені статичні та динамічні характеристики жорсткості шпиндельного вузла, які являють собою петлеподні гістерезисні криві, які характерні механічним системам з великою кількістю зв’язків.Проведено вимірювання нелінійних параметрів жорсткості системи патрон- деталь. Виміри здійснено по оригінальній методиці. Основу методики складає багатоциклове знакозмінне статичне навантаження шпинделя в зоні обробки в напрямку вектора динамічної складової сили різання розробленим оснащенням. Оснащення включає гвинтовий навантажувальний пристрій, кільцевий двохсторонній динамометр та оправку, встановлену в шпинделі верстата. В результаті проведення досліджень визначенні особливості нелінійних характеристик жорсткості системи патрон - деталь токарного верстату. Для системи патрон - деталь ширина петлі гістерезису в холодному стані може досягати 20...70 мкм. Гістерезисні характеристики системи патрон - деталь в розігрітому стані мають ширину петлі гістерезиса 50...200 мкм при затиску деталі діаметром 80...115 мм на вильоті 100...120 мм. Розроблені рекомендацій по оцінці межі зміни жорсткості в залежності конструкції патрона. Запропонована методика дозволяє в одному кутовому положенні патрона вимірювати відтискування за схемою навантаження «на кулачок» і «між кулачками», що в два рази зменшує обсяг експериментальних досліджен