ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
51
бания). Регенеративный тип вибраций возникает за счет возбуждения
при резании поверхности, образованной во время предыдущего про-
хода режущей кромки инструмента (механизм запаздывания). Коле-
бания системы происходят на частоте, отличной от частоты прохож-
дения режущих кромок и стремящейся к одной из собственных
частот системы. Амплитуды колебаний оказываются весьма значи-
тельными, поэтому вибрации приводят к существенному увеличению
усилий резания и снижению показателей качества обработки.
При подготовке технологического процесса недостаточно разра-
ботать маршрут движения инструмента с помощью CAM-системы:
требуется дополнительно смоделировать динамику обработки с це-
лью исключения нежелательных режимов, приводящих к низкому
качеству готовой детали ввиду большой амплитуды вибраций. Дан-
ная статья посвящена разработке методики комплексного имитаци-
онного моделирования динамики процесса пространственного фрезе-
рования с учетом динамических характеристик инструмента и обра-
батываемой детали.
Развитие методов исследования динамики процесса фрезе-
рования.
Первые работы в области динамики процесса резания,
опубликованные в конце 1950-х годов, были посвящены исследова-
нию автоколебаний инструмента, возникающих при точении [1].
В фундаментальных работах [1—3] объяснены базовые механизмы
возникновения автоколебаний при резании, разработана линейная
теория самовозбуждающихся вибраций при резании (чаттер — от
англ.
chatter vibrations). Было установлено, что причиной возникнове-
ния автоколебаний является обработка поверхности, сформирован-
ной во время предыдущего прохода режущей кромки и содержащей в
себе искажения, которые обусловлены вибрацией инструмента. В ре-
зультате исследований составлены диаграммы устойчивости процес-
са обработки, показывающие, при каких сочетаниях технологических
параметров обработка будет происходить без возникновения автоко-
лебаний.
При прямом расширении линейной теории чаттера, разработан-
ной в [1—4] для моделирования процесса фрезерования, столкнулись
с существенными трудностями, обусловленными прерывистым ха-
рактером процесса резания и вращением инструмента. При исследо-
вании процесса плоского фрезерования (фреза с прямыми режущими
кромками, направление подачи перпендикулярно оси фрезы) оказа-
лось, что в этом случае допустимо ограничиться рассмотрением за-
дачи в двумерной постановке — режущая кромка фрезы вырождается
в точку (точечная модель). При этом переменные коэффициенты в
дифференциальных уравнениях модели заменяли их средними значе-
ниями в промежутке времени между входом и выходом режущей