Praca dotyczy nadzorowania drgań samowzbudnych typu chatter podczas frezowania szybkościowego z wykorzystaniem zmiennej prędkości obrotowej wrzeciona. Opracowano model obliczeniowy procesu jak też przeprowadzono badania symulacyjne z wykorzystaniem programów komputerowych oraz doświadczalną weryfikację uzyskanych wyników. Omówiono problematykę drgań samowzbudnych typu chatter w procesie frezowania szybkościowego. Następnie przedstawiono opis niestacjonarnych procesów frezowania z uwzględnieniem drgań samowzbudnych, charakterystyk dynamicznych tego procesu oraz modelowania strukturalnego zarówno układu stacjonarnego, jak i nie stacjonarnego. Zawarte w monografii rozważania dotyczące układów niestacjonarnych ze sprzężeniem zwrotno opóźniającym, sterowaniem optymalnym i optymalno – liniowym przy uwzględnieniu energetycznego wskaźnika jakości. Przedstawione modele zostały wykorzystane w proponowanej metodzie i procedurach nadzorowania drgań z wykorzystaniem zmiennej prędkości obrotowej wrzeciona. Dla wybranych przypadków procesu frezowania pełnego z użyciem freza kulistego ze stałą oraz zmienną prędkością obrotową przeprowadzono symulacje komputerowe. Analizę przeprowadzono uwzględniając różne modele dynamiki procesu skrawania (np. model proporcjonalny, Nosyrievej – Molinariego). Zaprezentowano metodykę oraz wyniki prowadzonych badań doświadczalnych. Badania wykonane zostały na nowoczesnych frezarkach Mikron VCP 600 oraz Alcera Gambin CR120 doposażonej w szybkoobrotowe wrzeciono firmy S2M. Przeprowadzono szereg prób dla stopu aluminium EN AW – 2017 A, brązu CC331G oraz stali C45, przy różnych kątach pochylenia osi freza oraz przy frezowaniu pełnym, współbieżnym i przeciwbieżnym.

Spis treści

1. Wstęp

2. Wprowadzenie

   1. Rys historyczny

   2. Współczesne tendencje w obróbce frezowaniem

   3. Obróbka szybkościowa

   4. Rodzaje drgań w układach mechanicznych

   5. Drgania samowzbudne typu chatter

   6. Nadzorowanie drgań

   7. Metody redukcji drgań w obrabiarkach

   8. Modelowanie dynamiki procesu skrawania

3. Niestacjonarny model obliczeniowy

   1. Drgania samowzbudne w procesie skrawania

      1. Sprzężenie przez przemieszczenie

      2. Zjawisko regeneracji śladu

   2. Dynamiczna charakterystyka procesu frezowania

      1. Model proporcjonalny siły skrawania

      2. Model Nosyrievej – Molinariego siły skrawania

   3. Modelowanie strukturalne dynamiki frezowania

      1. Układ stacjonarny

      2. Układ niestacjonarny o zmiennym położeniu elementów sprzęgających

      3. Równania stanu sterowanego układu niestacjonarnego

      4. Niestacjonarny model procesu frezowania

         1. Os freza prostopadła do powierzchni obrabianej

         2. Oś freza pochylona w płaszczyźnie osi i prędkości posuwu

         3. Oś freza pochylona w przypadku ogólnym

   4. Modelowanie dynamiki frezowania powierzchni krzywoliniowych

4. Nadzorowanie drgań z wykorzystaniem zmiennej prędkości obrotowej wrzeciona

   1. Sterowanie w układzie niestacjonarnym ze sprzężeniem opóźniającym

   2. Sterowanie optymalne

      1. Sterowanie optymalne przy energetycznym wskaźniku jakości

      2. Sterowanie optymalno – liniowe przy energetycznym wskaźniku jakości

   3. Sterowanie z wykorzystaniem programu zmiennej losowo prędkości obrotowej wrzeciona

   4. Prognozowanie rezultatów nadzorowanie drgań

      1. Procedura prognozowania rezultatów nadzorowania

      2. Zmodyfikowana procedura prognozowania rezultatów nadzorowania

      3. Mechatroniczna procedura prognozowania rezultatów nadzorowania

      4. Procedura prognozowania rezultatów nadzorowania dla programu losowo zmiennej prędkości obrotowej

5. Symulacje komputerowe nadzorowania drgań w wybranych przypadkach procesów obróbkowych

6. Badania doświadczalne

   1. Cele badań

   2. Metodyka badań

      1. Analiza własności dynamicznych obrabiarki

         1. Wymagania stawiane obrabiarkom

         2. Wytypowane centra obróbkowe

         3. Realizacja programów zmiennej prędkości obrotowej

      2. Analiza własności układów pomiarowych

      3. Budowa stanowiska pomiarowego

   3. Pomiary drgań podczas nadzorowania wybranych procesów obróbkowych

      1. Zakres badań

      2. Określanie wpływu drgań uchwytu sond pomiarowych na wyniki pomiarów drgań freza

      3. Wyznaczenie częstotliwości drgań własnych freza

      4. Wyniki pomiarów drgań

         1. Frezowanie pełne stopu aluminium – oś freza prostopadła do powierzchni obrabianej

         2. Frezowanie pełne stopu aluminium – oś freza pochylona o 45˚

         3. Zestawienie wyników badań dla frezowania pełnego

         4. Zestawienie wyników badań dla frezowania przeciwbieżnego

         5. Zestawienia wyników badań dla frezowania współbieżnego

   4. Analiza wyników badań

Podsumowanie

Bibliografia

Streszczenia