Одним из путей повышения эффективности процесса резания является добавление синусоидальной колебаний на режущий инструмент. Общепризнано, что ультразвуковые колебания могут эффективно повысить качество и эффективность обработки, однако теоретическая основа данного процесса на данный момент не совершенна. Во многих исследованиях говорится о том, что создание колебаний на инструменте повышает устойчивость резания при различных условиях. Ультразвук в технологических операциях деревопереработки возможно использовать как для создания принципиально новых технологических решений, так и для использования совместно с существующими. Настоящая статья посвящена отображению диаграммы устойчивости процесса резания с добавлением колебаний – ультразвукового процесса резания (УЗПР) и сравнению ее с диаграммой механического процесса резания (МПР). Для определения динамической силы резания в УЗПР разработана математическая модель прогнозируемых сил, учитывающая свойства материала, геометрию инструмента, условия резания и параметры колебаний. Затем выполняется анализ устойчивости, произведенный на приведенном примере и основанный на предложенной модели силы, и получена соответствующая диаграмма состояния устойчивости, которая показывает влияние УЗПР на стабильность резания при различных скоростях режущего инструмента.
One way to increase the efficiency of the cutting process is to add a sinusoidal vibration to the cutting tool. It is generally accepted that vibration can effectively improve the quality and efficiency of processing, but the theoretical basis of this process is not perfect at the moment. In many studies, it is said that the creation of vibration on the tool increases the stability of cutting under different conditions. Ultrasound in technological operations of wood processing can be used both for creating fundamentally new technological solutions and for using with existing ones. This article is devoted to displaying the stability diagram of the cutting process with the addition of vibration (VAM) and compare it with the diagram of the conventional cutting process (CM). To determine the dynamic cutting force, a mathematical model of predicted forces is developed in VAM, taking into account the material properties, tool geometry, cutting conditions and vibration parameters. Then the stability analysis performed on the above example is performed and based on the proposed model of the force, and an appropriate stability state diagram is obtained which shows the effect of VAM on the cutting stability at different cutting tool speeds.
1. Babitsky V.I., Mitrofanov A.V., Silberschmidt V.V. Ultrasonically assisted turning of aviation materials: simulations and experimental study // Ultrasonics. – 2004. – № 42 (1–9). – Р. 81–86.
2. Гаспарян Г.Д., Гаспарян М.Д. Перспективы применения ультразвука при окорке лесоматериалов // Труды Братского государственного университета. Серия: естественные и инженерные науки. – 2012. – № 2. – С. 5–13.
3. Гаспарян Г.Д. Анализ ультразвуковых технологий с целью оценки интродукции в лесопромышленный сектор экономики // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6.; URL: http://www.science-education.ru/ru/article/viewid=7441 (дата обращения: 29.06.2018).
4. Гаспарян Г.Д. Методологические и технологические основы процесса окорки лесоматериалов ультразвуком: дис. … докт. техн. наук. – Москва, 2013. – С. 10–14.
5. Ulutan D., Ozel T. Machining induced surface integrity in titanium and nickel alloys: A review // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2011. – № 51(3). – Р. 250–280.
6. Jeon Y., Park H.W., Lee C.M. Current research trends in external energy assisted machining. // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. – 2013. – № 14(2). – Р. 337–342.
7. Brehl D.E., Dow T.A. Review of vibration-assisted machining // Precision Engineering. – 2008. – № 32(3). – Р. 153–172.
8. Guo Y., Mann J.B., Yeung H., Chandrasekar S. Enhancing Tool Life in High-Speed Machining of Compacted Graphite Iron (CGI) Using Controlled Modulation. Tribology Letters. – 2012. – № 47(1). – Р. 103–111.
9. Mann J.B., Guo Y., Saldana C., Compton W.D., Chandrasekar S. Enhancing material removal processes using modulation-assisted machining // Tribology International. – 2011. – № 44(10). – Р. 1225–1235.
10. Yuan Gao, Ronglei Suna, Jurgen Leopold, Analysis of cutting stability in vibration assisted machining using an analytical predictive force model // Procedia CIRP 31. – 2015. – Р. 515–520.
11. Xiao, M., Sato, K., Karube, S., Soutome, T., The effect of tool nose radius in ultrasonic vibration cutting of hard metal // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2003- № 43(13) – Р. 1375–1382.
12. Tabatabaei S.M.K., Behbahani S., Mirian S.M. Analysis of ultrasonic assisted machining (UAM) on regenerative chatter in turning // Journal of Materials Processing Technology. – 2013. – № 213(3). – Р. 418–425.
13. Insperger T., Stepan G. Updated semi-discretization method for periodic delay-differential equations with discrete delay // International Journal for Numerical Methods in Engineering. – 2004. – № 61(1). – Р. 117–141.
14. Ding Y., Zhu L., Zhang X., Ding H. A full-discretization method for prediction of milling stability. // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2010. – № 50(5). – Р. 502–509.
15. Lalwani D.I., Mehta N.K., Jain P.K, Extension of Oxley’s predictive machining theory for Johnson and Cook flow stress model // Journal of Materials Processing Technology. – 2009. – № 209 (12–13). – Р. 5305–5312.
16. P.L.B. Oxley. The mechanics of machining: an analytical approach to assessing machinability // Ellis Horwood Publisher. – 1989. – Р. 136–182.
17. Quintana G., Ciurana J. Chatter in machining processes: A review // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2011. – № 51(5). – Р. 363–376.