Моделирование и демпфирование автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» при высокоскоростной механической обработке маложестких авиационных деталей на оборудовании с ЧПУ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Губанов Глеб Анатольевич

• Губанов Глеб Анатольевич
• доктор наук
• 2024

Оглавление диссертации доктор наук Губанов Глеб Анатольевич

Введение

Глава 1. Исследование процессов вибраций маложестких компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» при высокоскоростной механической обработке

1.1 Причины возникновения вибраций при высокоскоростной механической обработке

1.2 Разработка методики оценки условий возникновения автоколебаний маложестких компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» при высокоскоростной механической обработке; оценка целесообразности введения технологического демпфирования

1.3 Анализ способов подавления автоколебательных вибраций при фрезеровании и

точении

Выводы по главе

Глава 2. Разработка навесных гасителей вибраций обрабатываемых маложестких заготовок

2.1 Выбор принципиальной конструкции навесного гасителя вибраций обрабатываемой маложесткой заготовки

2.2 Разработка методики расчёта характеристик и оптимизация настройки гасителя вибраций выбранной конструкции

2.2.1 Расчёт передаточной функции заготовки с гасителем

2.2.2 Оптимизация параметров гасителя под конкретные параметры заготовки

2.2.3 Разработка рационального способа настройки гасителя

2.2.4 Расчёт рационального зазора между грузом и корпусом

2.2.5 Анализ влияния сжимаемости воздуха

Выводы по главе

Глава 3. Экспериментальная отработка разрабатываемых гасителей вибраций

3.1 Комплекс программно-технических инструментальных средств для исследования процесса вибраций при высокоскоростной механической обработке

3.2 Исследование эффективности гасителей вибраций методом измерения передаточной функции заготовки

3.3 Исследование эффективности гасителей вибраций с помощью вибростенда

3.4 Экспериментальное фрезерование пластин с гасителями вибраций

3.5 Отработка применения гасителей на опытных деталях

Выводы по главе

Глава 4. Техническая реализация и внедрение пневматических гасителей вибраций маложестких заготовок

4.1 Разработка средств закрепления гасителей на заготовках

4.2 Разработка типовой конструкции гасителя

4.3 Испытание гасителя на ресурс

4.4 Порядок применения разработанных гасителей

4.5 Внедрение разработанных гасителей в производство маложестких деталей

Выводы по главе

Глава 5. Применение разработанных пневматических гасителей для снижения вибраций маложесткого режущего инструмента

5.1 Разработка, расчёт и оптимизация пневматического гасителя вибраций режущего инструмента

5.2 Испытания расточной державки с гасителем

5.3 Испытания фрезы с гасителем

5.4 Оснащение встроенным гасителем расточного инструмента специальной формы

Выводы по главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение. Акты внедрения результатов диссертационной работы

Введение

Актуальность темы исследования

К началу 2000-х годов мировая станкостроительная промышленность перешла на производство станочного оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) нового поколения. Его отличает повышенная интеллектуализация систем управления, преимущественное использование в приводах движения линейных двигателей, замена редукторных приводов шпинделя на безредукторные интегрированные мотор-шпиндели. В результате обеспечено многократное повышение основных функциональных характеристик, включая частоту вращения шпинделя, подачи рабочих и свободных перемещений, точность позиционирования инструмента. Освоение производства твердосплавного режущего инструмента для нового поколения станков создало условия повышения производительности и качества обработки деталей изделий машиностроения и формообразующей технологической оснастки для серийных и массовых производств.

К настоящему времени на машиностроительных предприятиях в России и за рубежом прошло техническое перевооружение, сопровождающееся повсеместным внедрением станочного оборудования с ЧПУ нового поколения. Необходимость его эффективного использования, в том числе за счёт освоения высокоскоростного резания металлических материалов, привела к разработке специализированного на новые характеристики станков технологического обеспечения разработки управляющих программ и технологий их применения. Особое место занимает соответствующее обеспечение фрезерных и токарно-фрезерных многоосевых обрабатывающих центров с ЧПУ, используемых при изготовлении особо сложных и ответственных деталей изделий авиастроения и ракетно-космической техники, передовых опытных образцов изделий машиностроения, формообразующей технологической оснастки повышенной геометрической сложности. Наряду с существенным ростом надёжности и точности современного оборудования, возросший потенциал повышения производительности при его использовании реализуется не в полной мере. Основным ограничением стали развивающиеся вибрации компонентов системы «станок-инструмент-заготовка». На их преодоление направлены исследования и разработки, проводимые во всех промышленно развитых странах. Принципиальные решения в устранении вибраций станочного оборудования к настоящему времени имеются. В частности, разработаны конструктивные решения, существенно повышающие жесткость его механической части. Применяются новые материалы, включая полимерные, характеризующиеся интенсивным затуханием вибраций компонентов станочного оборудования. Целый ряд работ по снижению вибраций инструмента и обрабатываемых заготовок выполняется исследователями в России и за рубежом. В основе некоторых из них лежит ограничение частоты вращения инструмента и его силового

воздействия на заготовку, в том числе по результатам мониторинга развивающихся вибраций в процессе обработки. Применение данного способа приводит к неизбежному падению производительности обработки. Другим направлением становится использование специализированной оснастки с большим количеством точек фиксации заготовки, что увеличивает затраты на изготовление оснастки, потерю времени на фиксацию заготовки по операциям в технологическом процессе, дополнительным затратам на обработку зон фиксации детали, что в конечном итоге также снижает производительность обработки. Интенсивно развиваемым направлением борьбы с вибрациями является их активное подавление с использованием электромеханических устройств, включая электромагнитные подшипники для шпинделей и гасители вибраций заготовки с электромагнитным рассеиванием энергии вибраций. Данное направление характеризуется необходимостью разработки сложных систем управления с развитыми датчиками вибраций, высокой стоимостью соответствующих устройств, необходимостью дополнительных энергетических затрат, обуславливаемых подводом энергии в зону обработки, что существенно осложняет широкое применение в единичных и опытных производствах, к которым относится в частности авиа- и ракетостроение. Для ключевых деталей силовых конструкций авиационной и ракетной техники наряду со значительными габаритами характерна малая жесткость, приводящая к динамическим деформациям в виде автоколебательных вибраций под воздействием инструмента, снижающим точность и качество обработанной поверхности.

В этой связи актуальным и практически важным применительно к эффективному использованию оборудования с ЧПУ нового поколения при изготовлении ключевых деталей конструкций изделий машиностроения, в т. ч. малой жесткости, является выявление условий возникновения автоколебаний заготовок и инструмента при высокоскоростной механической обработке на оборудовании с ЧПУ, разработка конструкции универсальных гасителей вибраций с теоретическим обоснованием и выводом расчётных соотношения для оценки их эффективности и оптимизации конструктивных параметров, создание инструментального обеспечения для их экспериментальной отработки и использования в условиях реального производства. Изложенное определило тему диссертационной работы.

При её выполнении использовались результаты предшествующих исследований и разработок.

Степень разработанности темы

Значимость проблемы вибраций при резании для народного хозяйства обусловила активное изучение механизма их возникновения и возможных способов предотвращения с начала ХХ-го века в России и за рубежом. Исследования осложнялись большим количеством влияющих на данное явление факторов, нелинейностью процессов пластического деформирования и разрушения металлов, разнообразием свойств обрабатываемых материалов,

типов производственного оборудования и режущего инструмента. Рядом исследователей (J.T. Nicolson, Н.А. Дроздовым, А.И. Кашириным, И. Тлустым, В.А. Кудиновым) были предложены различные модели явления, объясняющие возникновение вибраций неравномерностью процесса формирования стружки, ниспадающей зависимостью усилий резания от скорости резания или механизмом координатной связи.

На сегодняшний день общепризнанной является модель регенеративного возбуждения автоколебаний. В её разработку внесли вклад В.А. Кудинов, И.С. Амосов, S. Tobias, M. Polacek, J. Tlusty, E. Budak, Y. Altintas и др. В этой модели рассматривается влияние колебаний заготовки (или инструмента) при текущем и предшествующем проходах режущего зуба на мгновенную толщину срезаемой стружки и, следовательно, усилия резания. Вследствие существования такой обратной связи между колебаниями и усилиями резания возможно возникновение интенсивных автоколебаний с некоторой частотой, отличной от частоты прохода режущих зубьев. Построение соответствующих математических моделей позволяет определять граничные условия возникновения автоколебаний и строить так называемые диаграммы устойчивости.

На настоящее время разработан ряд коммерческих программных пакетов, в частности, CutProTM (производство ф. MAL UBS, Канада), позволяющих, на основе результатов измерения динамических характеристик элементов системы «станок-инструмент-заготовка», заданных свойств обрабатываемого материала и технологических параметров обработки строить диаграммы устойчивости и определять рациональные частоту вращения шпинделя и глубину резания, обеспечивающие высокую производительность обработки без возникновения автоколебаний. Новыми подходами является использование непрерывного варьирования частоты вращения шпинделя (T. Hoshi, K. Jemielniak и др.), применение автоматической системы с обратной связью для её коррекции (S. Smith, J. Tlusty, С.А. Воронов, И.А. Киселёв, И.И. Иванов).

Альтернативным способом предотвращения автоколебаний является повышение статической жесткости податливых элементов системы «станок-инструмент-заготовка». Для маложестких заготовок помимо применения различных видов дополнительной фиксирующей оснастки рассмотрена реализация специальных стратегий обработки с сохранением части исходного материала заготовки в качестве поддерживающих элементов и их удалением лишь на завершающем этапе обработки (S. Smith и др.).

Перспективным способом повышения динамической жесткости и подавления автоколебаний является применение специальных средств демпфирования. В технике известен ряд разработок пассивных и активных демпфирующих устройств. Одним из распространённых является динамический гаситель вибраций с трением, представляющий собой дополнительный механический осциллятор с оптимально настроенными параметрами, закрепляемый на

основной конструкции, предложенный H. Frahm. Методы оптимизации его параметров разработаны J.P. Den Hartog, J.E. Brock, N.D. Sims. Примером реализации такого гасителя является линейка режущих инструментов со встроенными гасителями вибраций Silent ToolsTM производства ф. Sandvik Coromant (Швеция). Возможность применения динамических гасителей для обрабатываемых заготовок исследовали A. Rashid, C. Nicolescu и др. N. Sims с коллегами изучил возможность применения ударных гасителей в виде пеналов с дробью. Рядом исследователей созданы демпфирующие устройства с автоматической адаптацией в соответствии с регистрируемыми колебаниями конструкции (J. Munoa, A. Iglesias и др.). Разработаны также системы активного демпфирования, оказывающие противодействие вызывающему вибрации внешнему воздействию с помощью актуатора, ориентируясь на показания датчика и используя внешний источник энергии (X. Beudaert и др.).

Применение перечисленных средств демпфирования для подавления вибраций заготовок в реальных производственных условиях в качестве штатных средств встречает значительные трудности. Недостатком традиционных динамических гасителей является необходимость их настройки в соответствии с конкретными параметрами обрабатываемой заготовки. Активные системы демпфирования сложны для применения в условиях единичного и малосерийного производства изделий авиастроения и ракетно-космической техники, имеют высокую стоимость и требуют подключения внешнего источника энергии. В этой связи востребованным остаётся разработка универсальных, надёжных, эффективных и практичных навесных гасителей вибраций маложестких заготовок, не требующих настройки на динамические характеристики конкретной заготовки или внешнего источника энергии, обеспечивающих существенное повышение производительности и качества обработки в условиях механической обработки с повышенными скоростями резания (до 500 м/мин и более при обработке конструкционной стали).

Целью работы является существенное повышение производительности и качества высокоскоростной механической обработки маложестких авиационных деталей на основе моделирования автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» и разработки универсальных средств их демпфирования.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование и демпфирование автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» при высокоскоростной механической обработке маложестких авиационных деталей на оборудовании с ЧПУ»

Задачи работы

1. Разработать и научно обосновать методику оценки условий возникновения автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» и определения целесообразности применения технологического демпфирования при высокоскоростной механической обработке на оборудовании с ЧПУ.

2. Построить математическую модель процесса автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка», позволяющую оценивать эффективность средств технологического демпфирования, необходимую для подавления этих автоколебаний.

3. Разработать принципиальную конструкцию гасителей вибраций компонентов системы «станок-инструмент-заготовка», отличающуюся высокой универсальностью, не требующую настройки и обслуживания в процессе эксплуатации, обладающую малой чувствительностью характеристик к изменениям температуры внешней среды, а также создать методику оптимизации параметров гасителей вибраций разработанной конструкции.

4. Разработать комплекс программно-технических инструментальных средств экспериментальной отработки гасителей вибраций компонентов системы «станок-инструмент-заготовка», опытные образцы гасителей и средства из закрепления, апробировать гасители при проведении высокопроизводительной обработки деталей изделий авиационной техники.

5. Разработать гасители вибраций режущего инструмента с большим вылетом режущей части (резцов, фрез) и конструкции инструмента со встроенными гасителями.

6. Подготовить методические материалы, обеспечивающие рациональный выбор параметров гасителей вибраций применительно к задачам обработки конкретных изделий на машиностроительных предприятиях технологами механообрабатывающих цехов.

7. Осуществить внедрение разработанных гасителей вибраций в производство особо ответственных деталей авиационных конструкций.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Диссертация соответствует п. 7 «Технологическая подготовка производства объектов авиационной и ракетно-космической техники» и п. 8 «Технологические процессы, специальное оборудование для изготовления деталей летательных аппаратов» паспорта научной специальности 2.5.13 «Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов (технические науки)».

Объект исследования - технологии высокоскоростной механической обработки на оборудовании с ЧПУ маложестких деталей авиационных конструкций.

Предмет исследования - автоколебательные вибрации компонентов системы «станок-инструмент-заготовка», возникающие при высокоскоростной механической обработке маложестких деталей авиационных конструкций, а также средства их демпфирования.

Основные результаты, представляющие научную новизну

1. Теоретическое обобщение и математическая модель процесса автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» при высокоскоростной механической обработке, а также исследование влияния развивающихся вибраций на производительность и качество обработки деталей авиационной техники, других изделий машиностроения.

2. Выявленные взаимосвязи между технологическими параметрами высокоскоростной механической обработки, динамическими параметрами компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» и необходимыми для предотвращения автоколебаний характеристиками средств технологического демпфирования.

3. Полученные новые аналитические зависимости и математическая модель, обеспечивающие оптимизацию параметров разработанных демпфирующих устройств для определённых условий технологического процесса высокоскоростной механической обработки авиационных деталей на оборудовании с ЧПУ.

4. Методики определения рациональных параметров разработанных гасителей вибраций на этапах их изготовления и использования, обеспечивающих высокую универсальность гасителей, возможность применения для широкой номенклатуры обрабатываемых деталей без настройки.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что решены задачи выявления условий возникновения автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» в процессе механической обработки в технологии высокоскоростного резания и их предотвращения с использованием универсальных гасителей вибраций. Получены теоретические зависимости значений оптимальных параметров гасителей вибраций. Теоретически показано и экспериментально подтверждено монотонное возрастание эффективности гасителя с ростом его относительной массы в рамках построенной модели и, соответственно, обоснована универсальность рассматриваемого гасителя по широте рабочего диапазона характеристик заготовок, частоте подавляемых вибраций и их интенсивности, определившие научно-техническую базу разработки типовых конструкций гасителей вибраций.

Практическую значимость работы составляют

1. Разработанные математическая модель и методика оценки условий возникновения автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка», позволяющие установить параметры технологического процесса обработки деталей авиационных конструкций при предельной производительности с соблюдением требований к точности и качеству.

2. Разработанная принципиальная конструкция гасителей вибраций, отличающаяся высокой универсальностью, технической простотой, не требующая настройки и обслуживания в процессе эксплуатации, не чувствительная к изменениям температуры внешней среды.

3. Проектировочная методика оптимизации конструктивных параметров универсальных гасителей вибраций, обеспечивающая подавление развивающихся автоколебаний в широком диапазоне динамических характеристик обрабатываемых заготовок и на этой основе существенное повышение производительности механической обработки маложестких авиационных деталей при соблюдении требований по точности и качеству.

4. Комплекс программно-технических инструментальных средств, обеспечивающий проведение внестаночной отработки и апробации гасителей вибраций компонентов системы «станок-инструмент-заготовка», а также система средств оперативного и надёжного крепления гасителей вибраций на обрабатываемых заготовках в цеховых условиях.

5. Подготовленные методические материалы, позволяющие технологам машиностроительных предприятий выполнять выбор рациональных параметров гасителей непосредственно при технологической подготовке высокоскоростной механической обработки авиационных деталей на оборудовании с ЧПУ.

6. Внедрение разработанных гасителей вибраций в технологические процессы производства целого ряда особо ответственных деталей авиационных конструкций.

Методология и методы исследования

В работе реализован комплексный подход, сочетающий аналитические, численные и экспериментальные методы исследования. Теоретическое исследование характеристик разрабатываемых гасителей проводилось аналитическим решением дифференциальных уравнений движения системы «станок-инструмент-заготовка». Вывод выражений для оптимальной настройки гасителя выполнялся поиском узловых точек передаточной функции. В качестве критерия эффективности рассматривалась минимизация глубины впадины действительной части передаточной функции заготовки с гасителем, величина которой, в соответствии с теории регенеративных автоколебаний при резании, определяет границу возникновения автоколебаний. При экспериментальных исследованиях выполнялось сопоставление передаточных функций заготовки без гасителя и с гасителем, измеряемых с помощью комплекса программно-технических инструментальных средств. Для исследования характеристик гасителя при различных амплитудах силового воздействия выполнялись испытания с применением модального вибростенда. Для исследования эффективности разработанных гасителей в реальных производственных условиях выполнялись экспериментальный обработки тестовых и опытных деталей на современных обрабатывающих центрах с ЧПУ с варьированием технологических параметров обработки.

Положения, выносимые на защиту

1. Теоретическое обобщение и методика оценки условий возникновения недопустимых вибраций в результате автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» при высокоскоростной механической обработке на оборудовании с ЧПУ, выявляющие возможность существенного повышения производительности обработки маложестких авиационных деталей с помощью технологического демпфирования.

2. Принципиальная конструкция универсальных гасителей вибраций компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» в виде пневматических поглотителей колебаний, сохраняющих эффективность в широком диапазоне частот вибраций и применимых в условиях реального производства без настройки.

3. Методика оптимизации конструктивных параметров универсальных гасителей вибраций для характерных технологических условий высокоскоростной механической обработки авиационных деталей на оборудовании с ЧПУ.

4. Методические материалы и программно-технические инструментальные средства для определения рациональных параметров гасителей вибраций при решении конкретных технологических задач в условиях машиностроительных производств.

Степень достоверности результатов проведённых исследований

Научные положения и выводы, сформулированные автором, базируются на использовании теоретических основ механики и теории колебаний, подтверждается сопоставлением результатов расчётов и экспериментальных измерений, а также результатами экспериментальной обработки конструктивно-подобных образцов и натурных деталей, опытом внедрения гасителей в реальные производственные процессы.

Апробация работы

Результаты исследований, обобщённые в диссертационной работе, доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях: Всероссийский форум «Инженеры Будущего», пос. Бол. Голоустное, Иркутский район, 2012 г.; XVII Международный конгресс двигателестроителей, пос. Рыбачье, Украина, 2012 г.; XXIV научно-техническая конференция по аэродинамике в пос. им. Володарского, Московская обл., 28 февраля - 1 марта 2013 г.; международная научно-техническая конференция 14-th CIRP Conference on Modeling of Machining Operations, г. Турин, Италия, 13-14 июня 2013 г.; XXV научно-техническая конференция по аэродинамике в пос. им. Володарского, Московская обл., 27-28 февраля 2014 г.; Всероссийская научно-техническая конференция "Авиадвигатели XXI века", ФГУП "ЦИАМ", г. Москва, 24-27 ноября 2015 г.; XXVIII научно-техническая конференция по аэродинамике в пос. им. Володарского, Московская обл., 20-21 апреля 2017 г.; XXXVII Всероссийская конференция, посвященная 70-летию Государственного ракетного центра им. академика В.П. Макеева, г. Миасс, 13-15 июня 2017 г.; II конференция «Проблемы развития теории механизмов и машин. Разработка научных основ инновационных технологий в станкостроении», ИМАШ РАН, г. Москва, 16 февраля 2018 г.; Одиннадцатая межрегиональная отраслевая научно-техническая конференция «Люльевские чтения», г. Екатеринбург, 20-22 марта 2018 г.; международный конгресс 9th International Congress on Machining UTIS 2018, Antalya, Turkey, 9-11 ноября 2018 г.; XXX научно-техническая конференция по аэродинамике в пос. им. Володарского, Московская обл., 25-26 апреля 2019 г.; XXXI научно-техническая конференция по аэродинамике, Парк-отель «Яхонты», Ногинский район, 29-30 октября 2020 г.; онлайн-конференция: заседание научно-технического совета отдела «Механика машин и управление машинами» и международный семинар по ТММ им. И.И. Артоболевского в Институте машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук 13 июля 2021 г.; VI Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении - ИТММ-2022», г. Пермь, 10-14 октября 2022 г.

Реализация результатов работы

Разработанные гасители вибраций внедрены в реальные производственные процессы на целом ряде предприятий авиа- и моторостроительной промышленности России. В частности, гасители используются в опытном производстве ФАУ «ЦАГИ» (г. Жуковский) при изготовлении аэродинамических моделей. Гасители были применены в ООО «НПП ЗПК» при изготовлении серии крупногабаритных силовых панелей самолёта. Гасителей с вакуумным закреплением успешно используются в Научно-производственной ассоциации «Технопарк Авиационных Технологий» (г. Уфа) при изготовлении крупногабаритных цельнофрезерованных титановых лопаточных колёс авиадвигателей. В Филиале АО «ОДК «НИИД» (г. Москва) отработано применение расточного инструмента специальной Г-образной формы, оснащённого разработанным встроенным гасителем вибраций.

Личный вклад автора

Автором диссертационной работы выполнены изложенные в работе теоретические и экспериментальные исследования, разработана методика оценки условий возникновения автоколебаний компонентов системы «станок-инструмент-заготовка», получены новые аналитические зависимости и построена математическая модель, позволяющие проводить оптимизацию параметров демпфирующих устройств по эффективности предотвращения автоколебаний в технологическом процессе высокоскоростной механической обработки авиационных деталей на оборудовании с ЧПУ, разработана принципиальная конструкция универсального гасителя вибраций компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» в виде пневматического поглотителя колебаний, разработана проектировочная методика оптимизации конструктивных параметров разработанных гасителей вибраций, разработан комплекс программно-технических инструментальных средств, обеспечивающий проведение внестаночной отработки гасителей вибраций и их апробацию, выполнено проектирование опытных образцов гасителей вибраций, проведено техническое сопровождение внедрения разработанных средств демпфирования в реальные производственные процессы на ведущих машиностроительных предприятиях, подготовлены публикации и выполнены доклады на научных конференциях по материалам диссертации.

Публикации

По теме диссертации автором опубликовано 69 печатных работ, в том числе 10 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 4 - в изданиях, индексируемых в Scopus и/или Web of Science и 9 патентов на изобретения и полезные модели.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из пяти глав, введения, заключения, списка обозначений, списка литературы, приложения (актов внедрения). Работа содержит 328 страниц, включая 25 таблиц и 179 рисунков. Список литературы содержит 234 наименования.

Глава 1. Исследование процессов вибраций маложестких компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» при высокоскоростной механической обработке

1.1 Причины возникновения вибраций при высокоскоростной механической обработке

При обработке металлов резанием возможно возникновение вибраций различных компонентов системы «станок-инструмент-заготовка». Это паразитное явление приводит к резкому ухудшению качества обработки (точности воспроизведения заданной формы детали, чистоты обработанной поверхности) [226], а также ускоренному износу режущего инструмента и оборудования (вследствие резкого возрастания пиковых нагрузок). Появление колебательного процесса определённой интенсивности является во многих случаях основной причиной, ограничивающей возможность повышения технологических параметров обработки, и, следовательно, производительности [6].

(а) (б)

Рисунок 1.1.1 - Ортогональное резание: (а) общий вид; ар - ширина срезаемого слоя, к -толщина срезаемой стружки; (б) касательная ^ и нормальная /п компоненты силы резания

Резание металла требует интенсивного силового взаимодействия между режущим инструментом и обрабатываемой заготовкой, необходимого для пластического деформирования и/или разрушения отделяемого от заготовки материала [25]. Величины усилий резания являются одним из основных факторов, определяющих статические и динамические деформации компонентов системы «станок-инструмент-заготовка» в процессе обработки. Для построения математических моделей процессов обработки исследователями предложен ряд зависимостей силы резания от существенных параметров задачи (толщина и ширина стружки, геометрические параметры режущей кромки, характеристики материала заготовки) [25, 37, 104, 117]. В наиболее упрощённой постановке касательная и нормальная силы резания (показаны на рисунке 1.1.1), действующие на небольшой элемент режущей кромки (при ортогональном резании), считаются пропорциональными мгновенной толщине срезаемой стружки. При сложном пространственном движении криволинейных режущих кромок инструмента расчёт

силы резания может быть реализован с помощью программы для ЭВМ [45, 61, 97, 105, 108, 117, 130, 131, 150, 158, 163, 177, 180, 199]. Определение величин усилий резания возможно также посредством моделирования срезания материала на основе решения контактной термо-вязко-пластической задачи методом конечных элементов [116, 121]. Интенсивный нагрев (до 800 °С и более) срезаемого материала при высокоскоростной механической обработке [48] может существенно влиять на величины возникающих усилий резания и, соответственно, амплитуды вызываемых ими вибраций.

В отличие от точения при фрезеровании процесс резания является прерывистым, что обуславливает периодические изменения усилий резания. На рисунке 1.1.2а приведён характерный вид графика силового воздействия фрезы на деталь (для чистового фрезерования, приведена компонента силы резания по нормали к поверхности заготовки) по времени [6 4]. На рисунке 1.1.2б дан частотный спектр этого силового воздействия, на рисунке 1.1.2в - первые три компоненты спектра во временной области. Видно, что силу резания можно представить как сумму равномерного (статического) воздействия, и ряда переменных (динамических) синусоидальных воздействий на частоте ударов зубьев фрезы и кратных ей частотах (гармониках). Статическое воздействие фрезы вызывает статические деформации компонентов системы «станок-инструмент-заготовка», а динамическое воздействие - их вынужденные колебания, складывающиеся в линейной модели из реакций на каждую из действующих гармонических составляющих. При близком совпадении частоты одной из составляющих спектра усилия с одной из собственных частот колебаний маложесткого элемента системы «станок-инструмент-заготовка» возникает резонанс, и амплитуда вынужденных колебаний может достигать значительных величин [44, 49, 200]. В процессе обработки приближение к резонансу детали можно зачастую распознать по громкому чистому равномерному звону, сопровождающему обработку. Поскольку частоты вынуждающей силы и вынужденных колебания совпадают, вынужденные колебания протекают с постоянным сдвигом по фазе между колебаниями и проходами режущих зубьев фрезы. Поэтому они приводят к смещению обработанной поверхности [136, 144, 161], но не нарушают равномерности процесса обработки. Соответственно, вынужденные колебания вызывает ухудшение точности изготовления, однако даже при больших амплитудах не приводят к заметному ухудшению чистоты обработанной поверхности и ускоренному износу режущего инструмента [61, 64].

Помимо вынужденных колебаний, протекающих на частоте прохода зубьев фрезы и кратных ей частотах, в процессе фрезерной (и иных видах лезвийной) обработки при определённых условиях возникает другой, более пагубный тип вибраций [6, 43, 61, 63, 117, 223]. Такие вибрации могут возникать при отсутствии переменного вынуждающего воздействия (например, при точении), либо одновременно с вынужденными колебаниями на частотах, отличных от гармоник частоты прохода режущих зубьев. В литературе колебания такого типа относят к автоколебаниям [6].

Рисунок 1.1.2 - Силовое воздействие фрезы при чистовом фрезеровании (а), его спектр (б) и компоненты спектра (в)

В разных литературных источниках приводятся различные варианты определения термина «автоколебания». В учебных пособиях Дж. П. Ден-Гартога [12] и С.П. Тимошенко [36] дано определение, согласно которому при автоколебаниях сила, возбуждающая колебания системы, возникает в результате самих колебаний системы, и если сделать систему абсолютно жесткой, то и колебания, и возбуждающая их сила исчезнут. Такое определение соответствует колебаниям рассматриваемого типа.

В отличие от вынужденных колебаний возникновение автоколебания приводит к нарушению равномерности процесса обработки, неравномерности нагрузки на режущие зубья инструмента, резкому возрастанию пиковых усилий, резкому ухудшению чистоты обработанной поверхности вплоть до формирования «зарезов» глубиной до 0.3 мм и более и браку детали [61, 64]. На рисунке 1.1.3 приведён график пиковых значений усилий резания при черновом фрезеровании в зависимости от глубины фрезерования, полученный автором данной диссертации с помощью силоизмерительной платформы. Видно радикальное повышение пиковых нагрузок при превышении граничного значения глубины фрезерования и возникновения автоколебательных вибраций фрезы. На рисунке 1.1.4 приведена фотография обработанной поверхности маложесткой заготовки. В процессе её чистового фрезерования для ряда значений частоты вращения шпинделя возникали интенсивные автоколебания, приведшие к образованию дефектов в виде глубоких выбоин, хорошо видимых на фотографии.

400 350 300

£ 250

х ге

Е 200

х и_

150 100 50 0

1 вибрации

к

поя виС вились

»рации

/ ^ - -

^ — _ — — * нет вибраций

0,5

1

2,5

1,5 2

ар, мм

Рисунок 1.1.3 - Радикальное возрастание пиковых усилий резания при возникновении автоколебательных вибраций (ар - глубина фрезерования)

Рисунок 1.1.4 - Дефекты на обработанной поверхности, образовавшиеся в результате автоколебаний тонкостенной детали в процессе обработки и приведшие к порче детали

В течении XX-го века рядом исследователей предлагались различные модели процесса возникновения автоколебаний при резании [20]. Трудно претендовать на исчерпывающее описание всех аспектов данного явления, принимая во внимания сложность и нелинейность процессов пластического деформирования и разрушения металлов, разнообразие свойств обрабатываемых материалов, условий обработки, типов лезвийной обработки, производственного оборудования, режущего инструмента. Непосредственное наблюдение явления и его результата зачастую весьма мало говорит о сущности протекающих физических процессов и их причинах. Как правило, применяются упрощённые методы, возможно не вполне строгие с математической точки зрения, но заслуживающие внимания благодаря возможности их практического использования в промышленности [6].

В своих опытах по точению мягкой стали с очень маленькой скоростью резания Никольсон [71] показал, что усилия резания не остаются постоянными, а испытывают весьма значительные изменения колебательного характера. Эти изменения связаны с чередованием процессов деформации срезаемого металла при его постепенном упрочнении и последующего скалывания при формировании элементной стружки. Это дало основания трактовать вибрации при резании как вынужденные колебания под действием периодически изменяющихся при

формировании элементной стружки усилий резания, в особенности, если частота этих изменений силы резания входит в резонанс с собственной частотой колебаний элемента станка

[1, 3, 4].

Позднее другие исследователи, в частности Каширин А.Н., установили, что для практически применяемых (на то время) скоростях резания элементная стружка переходит в сливную, и, тем не менее, интенсивные вибрации могут возникать и на таких скоростях. При этом образующаяся вибрационная стружка резко отличается от элементной [6]. Эти наблюдения и практическая потребность прогнозировать вибрации при резании потребовали поиска альтернативных моделей их возникновения. Дроздов в своей работе [5] показал, что за счет совместного действия усилий резания и трения могут возникать автоколебания. Каширин сформулировал теорию о возникновении автоколебаний из-за ниспадающей зависимости усилия резания от скорости резания по аналогии с маятником Фроуда и моделью с «отрицательным трением» Ван-дер-Поля. В своих экспериментах он показал, что при резании вязких сталей может наблюдаться существенная зависимость усилий резания от скорости резания - сначала довольно резкое нарастание усилий при 30-50 м/мин, затем более плавный спад. Данное явление Каширин объясняет в частности влиянием температуры в зоне резания на коэффициент трения стружки по передней поверхности резца. Постепенное возрастание коэффициента трения при повышении температуры до 500-600°С приводит к образованию на передней поверхности резца увеличивающегося нароста, увеличению пластической зоны и глубины проникновения пластических деформаций в срезаемую стружку и обработанную поверхность заготовки, что сопровождается возрастанием усилий резания. Снижение коэффициента трения и размягчение обрабатываемого материала при температурах, выше указанного критического значения, обуславливает уменьшение нароста, размеров пластической зоны и усилий резания. Именно на ниспадающем участке зависимости силы резания от скорости по наблюдениям Каширина и возникают автоколебания [6].

Другая модель возникновения автоколебаний разработана Тлустым И. [9] и Кудиновым В.А. [15]. В ней рассматривается механизм координатной связи, при котором динамическая система совершает колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и эти колебания связанны между собой за счет процесса резания.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Губанов Глеб Анатольевич, 2024 год

Список литературы

1. Тейлор, Ф. Искусство резать металлы / Ф.Тейлор. - Берлин, Бюро иностранной науки и техники, 1922.

2. Справочная книга для инженеров, архитекторов, механиков и студентов / Hutte. - Том 1. Издание 12.- М.: Государственное техническое издательство, 1929. - С 433-435.

3. Резников, Н.И. Теория резания металлов / Н.И. Резников. - Киев: ГНТИУ, 1934.

4. Вульф, А.М. Обработка металлов резанием / А.М. Вульф. - М.; Л.: Онти. Глав. Ред. лит-ры по машиностроению и металлообработке, 1936.

5. Дроздов, Н.А. К вопросу о вибрациях станка при токарной обработке / Н.А. Дроздов // Станки и инструмент. - 1937. - № 22. - С. 10-17.

6. Каширин, А.И. Исследование вибраций при резании металлов / А.И. Каширин. - М.: Изд-во АН СССР, 1944. - 282 с.

7. Амосов, И.С. Осциллографические исследования вибраций при резании металлов / И.С. Амосов // Точность механической обработки и пути ее повышения. М.: Машгиз, 1951. - С. 414-477.

8. Тарг, С. М. Основные задачи теории ламинарных течений / С. М. Тарг. - М., Л.: ГИТТЛ, 1951. - 420 с.

9. Тлустый, И. Автоколебания в металлорежущих станках / И. Тлустый. - Пер. с чешск. М.: Машгиз, 1956. - 395 с.

10. Тихменев, С.С. Элементы точных приборов / C.C. Тихменев - М.: Оборонгиз, 1956. -360 с. - С339-356.

11. Амосов, И.С. Точность, вибрации и чистота поверхности при токарной обработке / И.С. Амосов, В.А. Скраган. - Л.: Машгиз, 1958. - 91 с.

12. Ден-Гартог, Дж. П. Механические колебания / Дж. П. Ден-Гартог.- М: государственное издательство физико-математической литературы, 1960.

13. Ананьев, И. В. Колебания упругих систем в авиационных конструкциях и их демпфирование / И. В. Ананьев, П. Г. Тимофеев. - М.: Машиностроение, 1965.

14. Башта, Т. М. Гидравлические приводы летательных аппаратов / Т. М. Башта. - М.: Машиностроение, 1967.

15. Кудинов, В.А. Динамика станков. / В.А. Кудинов. - М.: Машиностроение, 1967. -

357 с.

16. Лазарев, Г. С. Автоколебания при резании металлов / Г. С. Лазарев.- М.: Высшая школа, 1971.- 243 с.

17. Эльсгольц, Л.Е. Введение в теорию дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом / Л.Е. Эльсгольц, С.Б. Норкин - М.: Наука, 1971. - 296 с.

18. Мышкис А.Д. Линейные дифференциальные уравнения с запаздывающим аргументом. М.: Гостехиздат, 1972. - 352 с.

19. Гоздек, С. В. Об оценке эффективности динамических гасителей при колебаниях башенных сооружений / С. В. Гоздек // Строительная механика и расчёт сооружений. - 1974.-№3.- С. 38-40.

20. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов / В.Н. Подураев. - М.: Высшая школа, 1974. - 587 стр.

21. Беляев Н.М. Сопротивление материалов / Н.М. Беляев. - М.: издательство «Наука»,

1976.

22. Кедров, С. С. Колебания металлорежущих станков/ С. С. Кедров.- М.: Машиностроение, 1978.- 196 с.

23. Челомей, В. Н. Вибрации в технике / В. Н. Челомей.- Справочник в 6-ти томах.- М.: Машиностроение, 1978.

24. Бидерман, В.Л. Теория механических колебаний / В.Л. Бидермен. - М.: Высшая школа, 1980. - 408 с.

25. Грановский, В. Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов / В. Г. Грановский, И. Г. Грановский. - М.: «Высшая школа», 1985. - 304 с.

26. Жарков, И. Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом / И. Г. Жарков.- Л.: Машиностроение, 1986.- 184 с.

27. Пановко, Я. Г. Введение в теорию механических колебаний / Я. Г. Пановко. - М.: Наука, 1991.

28. Эльясберг, М. Е. Автоколебания металлорежущих станков: теория и практика / М. Е. Эльясберг.- СПб.: Особое КБ станкостроения, 1993.- 180 с.

29. Бабаков, И. М. Теория колебаний / И. М. Бабаков. - 4-е изд. - М.: Дрофа, 2004. - 591

с.

30. Гуськов, А.М. Разработка методов построения и анализа динамических моделей технологических процессов при механической обработке: дис. ... докт. тех. наук: 01.02.06 / А.М Гуськов. - М., 1997. - 335 с.

31. Кузнецов, А.П. Нелинейные колебания / А.П. Кузнецов, С.П. Кузнецов, Н.М. Рыскин - М.: Физматлит, 2002. - 194 с.

32. Капшунов, В.В. Повышение виброустойчивости и производительности концевого фрезерования способом модуляции скорости резания: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01 / В.В.: Капшунов. - Чита, 2003. - 193 с.

33. Капшунов, В.В. Сборный режущий инструмент / В.М. Свинин, А.А, Кулеш, С.В. Савоськина, В.В. Капшунов // Патент на изобретение RU 2212311 C2, 20.09.2003. Заявка № 2001119761/02 от 16.07.2001.

34. Шевцова, Е.В. Исследование газового демпфирования в микромеханических приборах: дис. канд. техн. наук: 05.11.03 / Е.В. Шевцова. - М., 2005. - 112 с.

35. Некрасов, В.Н. Управление качеством деталей путем прогнозирования топографии обработанной поверхности с использованием имитационного моделирования (на примере торцевого фрезерования): дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01. - Барнаул, 2007. - 118 с.

36. Тимошенко, С. П. Колебания в инженерном деле / С. П. Тимошенко. - М.: КомКнига,

2007.

37. Каталог металлорежущего инструмента // Sandvik Coromant. - 2008.

38. Корякин, А.Н. Динамический успокоитель колебаний аэродинамической модели / Быковский А.В., Корякин А.Н., Стрелков К С. // Патент RU 2375691C1. - 2008.

39. Станкевич, С.А. Разработка на основе метода конечных элементов модели и способа управления траекторией рабочего движения инструмента при фрезеровании сложнопрофильных деталей (на примере лопаток ГТД): дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / С.А. Станкевич. - Рыбинск, 2008. - 160 с.

40. Шведов, Н.Г. Автоматизация и управление процессом многолезвийной механической обработки на основе динамического моделирования технологической системы: дис. . канд. техн. наук: 05.13.06 / Н.Г. Шведов. - Санкт-Петербург, 2008. - 180 с.

41. Губанов, Г. А. Губанов Опыт изготовления лопаток модели турбокомпрессора с повышенной точностью в условиях опытного производства / С. А. Болсуновский, В. Д. Вермель, Г. А. Губанов, А. В. Кажан // САПР и графика. - 2009. - №3 (март), (149).

42. Качан, А. Я. Черновое фрезерование широкохордных вентиляторных лопаток твердосплавным инструментом на станках с ЧПУ / В. А. Панасенко, А. Я. Качан, В. Ф. Мозговой // Авиационно-космическая техника и технология.- 2009.- №10.- С.21.

43. Болсуновский, С. А. Развитие технологии производства аэродинамических моделей самолетов на основе высокоскоростного фрезерования: дис. ... канд. техн. наук: 05.07.02 / С.А. Болсуновский. - Жуковский, 2011. - 198 с.

44. Болсуновский, С. А. Расчетное и графическое обеспечение для уточнения высокоскоростного фрезерования аэродинамической модели для предотвращения резонансных вибраций / С. А. Болсуновский, В. Д. Вермель, В. И. Гришин, Г. А. Губанов, И. Н. Качарава // САПР и графика.- 2011.- №10.- С.94-96.

45. Губанов, Г. А. Расчётная оценка и экспериментальное измерение усилий резания при высокоскоростном фрезеровании / Г.А. Губанов // Материалы XXII научно-технической конференции по аэродинамике в посёлке им. Володарского.- Жуковский: ЦАГИ. - 2011.

46. Киселев, И.А. Моделирование динамики пространственного фрезерования податливых сложнопрофильных деталей с учетом изменения их динамических характеристик / И.А. Киселев // XXIII Международная инновационно ориентированная конференция молодых ученых и студентов: Тез. докл. НТК М.: ИМАШ РАН. - 2011. - С. 171.

47. Пученков, А.Л. Способ фрезерования на станках с чпу моделей лопаток роторов газотурбинных двигателей / О.Е. Барышников, В.Д. Вермель, О.В. Мисиюк, А.Л. Пученков, С.В. Савельев, А.О. Шардин, А.В. Шиняев // Патент RU 2481177 C1. - 2011.

48. Губанов, Г.А. Измерение температуры в зоне резания при высокоскоростном фрезеровании / С. А. Болсуновский, В. Д. Вермель, Г. А. Губанов, В. В. Зиняев, Ю. Д. Ходжаев, С. И. Ярошенко // Приборы.- 2012.- №1 (139).- С 43-49.

49. Губанов, Г. А. Подбор режима фрезерной обработки лопатки аэродинамической

модели компрессора ГТД / С. А. Болсуновский, В. Д. Вермель, Г. А. Губанов, И. Н. Качарава, Л. Л. Чернышев // Полет. - 2012. - №6. - С.37-42.

50. Губанов, Г. А. Способ снижения вибраций нежесткой заготовки, обрабатываемой фрезерованием / С.А. Болсуновский, В.Д. Вермель, Г.А. Губанов, А.Е. Леонтьев, Л.Л. Чернышев // Патент на изобретение RU 2500516 C1, 10.12.2013, заявка № 2012133802/02 от 08.08.2012.

51. Киселев, И.А. Геометрический алгоритм 3MZBL для моделирования процессов обработки резанием. Алгоритм изменения поверхности и определения толщины срезаемого слоя / С.А. Воронов, И.А. Киселев // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2012. - № 6. - C. 39.

52. Киселев, И.А. Геометрический алгоритм 3MZBL для моделирования процессов обработки резанием. Методика описания поверхности заготовки / И.А. Киселев // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2012. - № 6. - C. 47.

53. Киселев, И.А. Комплексная математическая модель динамики пространственного фрезерования податливых сложнопрофильных деталей / С.А. Воронов, И.А. Киселев // Проблемы механики современных машин: сб. ст. 5-ой международной НТК. Улан-Удэ. ВСГУТУ. - 2012. - С. 89-92.

54. Киселев, И.А. Методика применения численного моделирования динамики многокоординатного фрезерования сложнопрофильных деталей при проектировании технологического процесса / С.А. Воронов, И.А. Киселев, С.В. Аршинов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. - 2012. -№ 6. - C. 50- 69.

55. Киселев, И.А. Расчетно-экспериментальная методика идентификации параметров модели механической системы с помощью модального анализа / С.А. Воронов, С.М. Николаев,

И.А. Киселев // Проблемы механики современных машин: сб. ст. 5-ой международной НТК. Улан-Удэ. ВСГУТУ. - 2012. - С. 96-100.

56. Внуков, Ю.Н. Способ определения сдвига фаз волн на поверхности резания ¥ при точении / М.В. Кучугуров, Ю.Н. Внуков, С.И. Дядя // Процеси мехашчно! обробки в машинобудуванш. - 2013. - Выпуск 14.

57. Губанов, Г.А. Перспективы использования специальных демпферов при высокоскоростном фрезеровании нежестких деталей авиационных конструкций / Г. А. Губанов // Труды ЦАГИ.- Жуковский: ЦАГИ. - 2013.- Выпуск 2719.

58. Губанов, Г.А. Расчётная оценка эффективности применения инерционных демпферов при фрезеровании нежестких заготовок / Г.А. Губанов, О.А. Орлова // Труды ЦАГИ.-Жуковский: ЦАГИ. - 2013. - Выпуск 2719.

59. Губанов, Г.А. Программно-технический комплекс измерения и моделирования вибраций для обеспечения технологического процесса высокоскоростного фрезерования / С. А. Болсуновский, Г. А. Губанов, А. Е. Леонтьев // Труды ЦАГИ.-Жуковский: ЦАГИ. - 2013. - Выпуск 2719.

60. Губанов, Г. А. Опыт обработки тонкой компрессорной лопатки с демпфером / Г. А. Губанов, А. Е. Леонтьев, С. В. Шурупов // Труды ЦАГИ. - Жуковский: ЦАГИ. - 2013. -Выпуск 2719.

61. Киселёв, И.А. Моделирование динамики процесса фрезерования тонкостенных сложнопрофильных деталей: дис. ... канд. техн. наук: 01.02.06 / И.А. Киселёв. - М., 2013. -243 с.

62. Внуков, Ю.Н. Устройство для исследования автоколебаний при токарной обработке / Ю.Н. Внуков, С.И. Дядя, М.В. Кучугуров, Э.В. Кондратюк // 1нформацшш технологи в освт, наущ та виробницт: збiрник наукових праць. - Одеса: Наука i техшка. - 2014. - Вип. 2(7). - С. 38-48.

63. Губанов, Г.А. Выбор частоты вращения фрезы, обеспечивающей отсутствие как резонансных вибраций, так и автоколебаний тонкостенной детали в процессе фрезерной обработки / С. А. Болсуновский, В. Д. Вермель, Г. А. Губанов, А. Е. Леонтьев // XXV научно-технической конференция по аэродинамике в посёлке им. Володарского.- Жуковский: ЦАГИ. -2014.- С. 61.

64. Губанов, Г.А. Повышение эффективности автоматизированного производства аэродинамических моделей с применением разработанной системы демпфирующих устройств: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.06 / Г.А. Губанов. - Жуковский, 2015. - 237 с.

65. Киселёв, И.А. Моделирование динамики фрезерования с управлением скоростью вращения шпинделя / И.И. Иванов, С.А. Воронов, И.А. Киселёв // 27-я Международная

Инновационно-ориентированная Конференция Молодых Учёных и Студентов «МИКМУС», Труды конференции, Москва. - 2015. - С. 219-222.

66. Губанов, Г.А. Инструментальный стенд для исследования эффективности технологических демпферов вибраций деталей в высокоскоростном фрезеровании / В.Д. Вермель, Г.А. Губанов, А.Е. Леонтьев, Л.Л. Чернышев // «Авиационная промышленность». -2017. - №4.

67. Киселев, И.А. Нелинейные задачи динамики процессов резания // С.А. Воронов, И.А, Киселев // Машиностроение и инженерное образование. - 2017. - № 2 (51). - С. 9-23.

68. Губанов, Г.А. Применение малогабаритных технологических демпферов для гашения нежелательных вибраций натурной конструкции / Г.А. Губанов, В.А. Смотров, С.А. Смотрова, Д.А. Казанцев // Наука и технологии. Том 2. Материалы XXXVII Всероссийской конференции, посвященной 70-летию Государственного ракетного центра им. академика В.П. Макеева.- М.: РАН. - 2017. - 153 с.

69. Губанов, Г.А. Способ изготовления маложестких лопаток роторов при одноопорном закреплении на станках с ЧПУ / О.Е. Барышников, Г.А. Губанов, К.А. Деев // Патент RU 2688987C1. - 2018.

70. Губанов, Г.А. Экспериментальная верификация метода определения границы зон устойчивого фрезерования / С.А. Болсуновский, Г. А. Губанов, А.С. Шутенко // XXX научно-технической конференция по аэродинамике в посёлке им. Володарского.- Жуковский: ЦАГИ. -2019.- С. 61.

71. Nicolson, J.T. Experiments with a lathe tool dynamometer / J.T. Nicolson // Trans. ASME. - 1904. - vol XXV.

72. Frahm, H. Device for Damping Vibrations of Bodies / H. Frahm // US Patent №989958. -

1909.

73. Brock, J.E. A Note on the Damping Vibration Absorber / J.E. Brock // Trans. ASME. -1946. - A 284.

74. Hahn, R.S. Design of Lanchester Damper for Elimination of Metal-Cutting Chatter / R.S. Hahn // Journal of Engineering for Industry. - 1951. - 73(3). - P. 331-335.

75. Hahn R. Metal-Cutting Chatter & Its Elimination / R. Hahn // Transactions of ASME. -1952. -74. - P. 1073-1080.

76. Tobias, S. Theory of regenerative machine tool chatter / W. Fishwick, S. Tobias // London (UK): The Engineer, 1958. - 258 p.

77. Polacek, M. The stability of the machine tools against self-excited vibration in machining / J. Tlusty, M. Polacek // Proceedings of the International Research in Production Engineering ASME Conference. Pittsburgh. - 1963. - P.465-474.

78. Merrit, HE. Theory of Self-Excited Machine Tool Chatter / HE. Merrit // Trans. ASME. Journal of Engineering for Industry. - 1965. . - V. 87. - P. 447-454.

79. Polacek, M. Die optimalisation des dampfers bei selbsterregten Schwingungen an Werkzeugmaschinen / M. Polacek, J. Outrata // CIRP Annals. - 1965. - 14. - P. 369-376.

80. Tobias, S.A. Machine-Tool Vibration / S.A. Tobias. - Blackie & Sons Ltd., London. -

1965.

81. Hohn, R.E. A Stability Algorithm for the General Milling Process: Contribution to Machine Tool Chatter Research / R. Sridhar, R.E. Hohn, G.W. Long // Journal of Engineering for Industry. -1968. - 90(2). - P. 330-334..

82. Koenigsberger, F. Machine Tool Structures / F. Koenigsberger, J. Tlusty. - Pergamon Press, 1970.

83. Stone B.J. The Effect on the Chatter Behaviour of Machine Tools of Cutters with Different Helix Angles on Adjacent Teeth / B.J. Stone //Proceedings of the 11th MTDR Conference, Macmillan.

- 1970. - 169-180.

84. Weck, M. Adaptive Control for Face-Milling Operations with Strategies for Avoiding Chatter-Vibrations & for Automatic Cut Distribution / M. Weck, E. Verhaag, M. Gather // CIRP Annals. - 1975. - 24(1). - P. 405-409.

85. Everett Reed, F. Dynamic vibration absorbers and auxiliary mass dampers, in: C. Harris, C. Crede (Eds.), Shock and Vibration Handbook/ F. Everett Reed. - McGraw-Hill, New York. - 1976. -pp. 6.39-6.41.

86. Hoshi, T. Study of Practical Application of Fluctuating Speed Cutting for Regenerative Chatter Control / T. Hoshi, M. Sato, N. Sakisaka, I. Moriyama // CIRP Annals. - 1977. - 25(1). - P. 175-179.

87. Tlusty, J. Basic Nonlinearity in Machining Chatter / J. Tlusty, F. Ismail // Annals of CIRP.

- 1981. - V. 30. - P.21-25.

88. Tlusty, J. Stability Lobes in Milling / J. Tlusty, W. Zaton, F. Ismail // Annals of CIRP. -1983. - №32/1. - P. 309-313.

89. Jemielniak, K. Suppression of Self-Excited Vibration by the Spindle Speed Variation Method / K. Jemielniak, A. Widota //International Journal Machine Tools &Manufacturing. - 1984. -24(3). - P. 207-214.

90. Shi, H.M. Theory of finite amplitude machine tool instability / H.M. Shi, S.A. Tobias // Int. Journal of Machine Tool Design and Research. - 1984. - V. 24. № 1. - P.45-69.

91. Smith, S. Sensor-Based Control for Chatter-Free Milling by Spindle speed Selection / S. Smith, T. Delio // Proceedings of the Winter Annual Meeting, ASME. - 1989. - P. 107-112.

92. Minis, I. Analysis of linear and nonlinear chatter in milling / I. Minis et al // Annals of the CIRP - Manufacturing Technology. - 1990. - V. 39. № 1. - P. 459-462.

93. Altintas, Y. Dynamic peripheral milling of flexible structures / Y. Altintas, D. Montgomery, E. Budak // Journal of Engineering for Industry. - 1992. - V. 114. № 2. - P.137-145.

94. Delio, T. Use of Audio Signals for Chatter Detection and Control / T. Delio, J. Tlusty, S. Smith // Journal of Engineering for Industry, Trans. of ASME. - 1992. - Vol. 114. - P. 146-157.

95. Smith, S. Stabilizing Chatter by Automatic Spindle Speed Regulation / S. Smith, J. Tlusty // CIRP Annals. - 1992. - 41(1). - P. 433-436.

96. Minis, I. A New Theoretical Approach for the Prediction of Machine Tool Chatter in Milling / I. Minis, T. Yanushevsky // Trans. ASME. Journal of Engineering for Industry. - 1993. - V. 115. - P. 111-118.

97. Feng, H.Y. The Prediction of Cutting Forces in the Ball-End Milling Process - Part I: Model Formulation and Model Building Procedure / H.Y. Feng, C.H. Menq // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 1994. - V. 34. - P. 697-710.

98. Altintas, Y. Analytical Prediction of Stability Lobes in Milling / Y. Altintas, E. Budak // CIRP Annals - Manufacturing Technology. - 1995. - 44(1). - P. 357-362.

99. Andreassen, L. Means for Damping Vibrations, for Example Self-generated Oscillations in Boring Bars and Similar / L. Andreassen // US patent №5413318. - 1995.

100. Kuisma H. Equivalent-circuit model of the squeezed gas film in a silicon accelerometer / H. Kuisma, J. Lahdenpera, T. Ryhanen, T. Veijola // Sensors and Actuators. - 1995. - Vol. 48. -P.239-248.

101. Merdol, S.D. Multi Frequency Solution of Chatter Stability for Low Immersion Milling / S.D. Merdol, Y. Altintas // Trans. ASME. Journal of Manufacturing Science and Engineering. - 1995. - V. 126. - P. 459-465.

102. Stern, E. Good Vibrations / E. Stern // Cutting Tool Engineering. - 1995. - P. 39-44.

103. Altintas, Y. A general mechanics and dynamics model for helical end mills / Y. Altintas, P. Lee // Annals of the CIRP. Manufacturing Technology. - 1996. - V. 45. №. 1. - P.59- 64.

104. Budak, E. Prediction of Milling Force Coefficients from Orthogonal Cutting Data / E. Budak, Y. Altintas, E.J.A. Armarego // Transactions of ASME Journal of Manufacturing Science. -1996. - V. l18. - P. 216-224.

105. Lee, P. Prediction of Ball-End Milling Forces from Orthogonal Cutting Data / P. Lee, Y. Altintas // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 1996. - V. 36. № 9. - P. 10591072.

106. Liao, Y.S. A New On-line Spindle Speed Regulation Strategy for Chatter Control / Y.S. Liao, Y.C. Young //International Journal of Machine Tools & Manufacture. - 1996. - 36(5). - P. 651660.

107. Tlusty, J. Techniques for the Use of Long Slender End Mills in High-Speed Milling / J. Tlusty, S. Smith, W.R. Winfough // CIRP Annals. - 1996. - 45(1). - P. 393-396.

108. Yucesan, G. Prediction of Ball End Milling Forces / G. Yucesan, Y. Altintas // ASME Journal of Manufacturing Science Engineering. - 1996. - V. 118. № 1. - P. 95-103.

109. Gretillat, M.A. Effect of air damping on the dynamics of nonuniform deformations of microstructures / M.A. Gretillat, S.D. Senturia, Y.J. Yang // Proceeding of Transducers'97, Chicago. -1997. - P.1093-1096.

110. Budak, E. Analytical prediction of chatter stability in milling - part I: General Formulation / E. Budak, Y. Altintas // ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. - 1998. - V. 120. - P. 22-30.

111. Budak, E. Analytical prediction of chatter in milling - part II: application of the general formulation to common milling systems / E. Budak, Y. Altintas // ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. - 1998. - V. 120. - P. 31-36.

112. Dvorak, D. Tool path strategies for high speed milling aluminum workpieces with thin webs / S. Smith S., D. Dvorak // Mechatronics. - 1998. - 8(4). - P. 291-300.

113. Elbestawi, M. A. An improved process simulation system for ball-end milling of sculptured surfaces / B. M. Imani, M. H. Sadeghi, M. A. Elbestawi // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 1998. - 38(9). - P. 1089-1107.

114. Altintas, Y. Analytical Stability Prediction & Design for Variable Pitch Cutters / Y. Altintas, S. Engin, E. Budak // Journal of Manufacturing Science & Engineering. - 1999. - 121(2). -P. 173-178.

115. Delio, T.. Why the Harmonizer™ technique works to avoid chatter / T. Delio, Thomas // Manufacturing Laboratories, Inc. SME. High-speed high-power machining, Society of Manufacturing Engineers. - 1999. - P. 1-3.

116. Mirnov, I.Y. Evaluation of cutting forces in FEM simulation of machining / I.Y. Mirnov, I.A. Shurov, I.S. Boldyrev // Известия Челябинского научного центра УрО РАН. - 1999. - Вып. 2.

117. Altintas, Y., Modeling approaches and software for predicting the performance of milling operations at MAL UBS / Y. Altintas // Machining Science and Technology.- 2000.- 4/3.- с. 445478.

118. Davies, M.A. The stability of low radial immersion milling / M.A. Davies, J.R. Pratt, B.S. Dutterer, T.J. Burns // CIRP Annals - Manufacturing Technology. - 2000. - 49. - P. 37-40.

119. Ema, S. Suppression of chatter vibration of boring tools using impact dampers / S. Ema, E. Marui //International Journal of Machine Tools and Manufacture.- 2000. - 40(8). - P. 1141-1156.

120. Insperger, T. Stability of the Milling Process / T. Insperger, G. Stepan // Periodica Polytechnica Mechanical Engineering. - 2000. - V. 44. №. 1. - P. 47-57.

121. Movahhedy, M. Simulation of the orthogonal metal cutting process using an arbitrary Lagrangian-Eulerian finite-element method / M. Movahhedy, M.S. Gadala, Y. Altintas // Journal of materials processing. - 2000. - V. 103. - P.267-275.

122. De Silva, C. W. Vibration: Fundamentals and Practice. Vibration Testing. / C. W. de Silva. - CRC Press LLC, 2000.

123. Edhi, E. Stabilization of high frequency chatter vibration in fine boring by friction damper / E. Edhi, T. Hoshi // Precision engineering. - 2001. - 25(3). - P. 224-234.

124. Ekwaro-osire, S. Experimental Study on an Impact Vibration Absorber / S. Ekwaro-osire, I. C. Desen // Journal of Vibration and Control. - 2001. - 7(4). - P. 475-493.

125. Ewins, D.J. Encyclopedia of vibration / D.J. Ewins, S.S. Rao, S.G. Braun. - Elsevier Science, 2001. - 1645 p.

126. Jerard, R.B. On-line optimization of cutting conditions for nc machining / R.B. Jerard, B.K. Fussell, M.T. Ercan // Proceedings of NSF Design, Manufacturing and Industrial Innovation Research Conference. Tampa, FL, USA. - 2001. - P. 37- 42.

127. Schmitz T.L. Tool Point Frequency Response Prediction for High-Speed Machining by RCSA / T.L. Schmitz, M.A. Davies, M.D. Kennedy // Journal of Manufacturing Science & Engineering. - 2001. - 123(4). - P. 700-707.

128. Bayly, P. V. Multiple chatter frequencies in milling processes / T. Insperger, G. Stepan, P. V. Bayly, B. P. Mann // Journal of sound and vibration. - 2002.

129. Campomanes, M.L. An Improved Time Domain Simulation for Dynamic Milling at Small Radial Immersions / M.L. Campomanes, Y. Altintas // Trans. ASME. Journal of Manufacturing Science and Engineering. - 2003. - V. 125. - P. 416-425.

130. Fussel, B.K. Modeling of cutting geometry and forces for 5-axis sculptured surface machining / B.K. Fussel, R.B. Jerard, J.G. Hemmett // Computer-Aided Design. - 2003. - V. 35. №. 4. - P. 333-346.

131. Guzel, B.U. Sculpture surface machining: a generalized model of ball-end milling force system / B.U. Guzel, I. Lazoglu // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2003. -V. 43. №. 5. - P. 453-462.

132. Insperger, T. Stability of Up-milling and Down-milling, Part 1: Alternative analytical methods / T. Insperger et al // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2003. - V. 43. - P. 25-34.

133. Al Regib, E. Programming Spindle Speed Variation for Machine Tool Chatter Suppression / E. Al Regib E, J. Ni, S.H. Lee // International Journal of Machine Tools & Manufacture.

- 2003. - 43. - P. 1229-1240.

134. Tomlinson G.R. Particle vibration damper / G.R. Tomlinson //Patent US 6547049, Int. Cl. B64C 1/00, Assignee: Rolls-Royce plc. - 2003.

135. Altintas, Y. Chatter Stability of Metal Cutting and Grinding / Y. Altintas, M. Weck // Annals of CIRP. - 2004. - V. 53. № 2. - P. 619-642.

136. Ratchev, S. Milling error prediction and compensation in machining of low-rigidity parts / S. Ratchev et al // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2004. - V. 44. - P. 1629-1641.

137. Ziegert, J. Enhanced damping in long slender endmills / J. Ziegert, R. Sterling, C. Stanislaus, T. Schmitz // Journal of Manufacturing Processes. - 2004. - Vol. 8. №1.

138. Amarasinghe, A. Particle dampers for workpiece chatter mitigation / N. Sims, A. Amarasinghe, K. Ridgway // ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. USA. - 2005.

139. Aoyama, T. Development of Fixture Devices for Thin & Compliant Workpieces / T. Aoyama, K. Kakinuma // CIRP Annals. - 2005. - 54(1). - P. 325-328.

140. Bravo, U. Stability limits of milling considering the flexibility of the workpiece and the machine / U. Bravo et al // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2005. - V. 45. -P. 1669-1680.

141. Brent, W. Geometric algorithms for computing cutter engagement functions in 2.5d milling operations / Satyandra K. Gupta, Sunil K. Saini, Brent W. Spranklin, Yao Zhiyang // Computer-Aided Design. - 2005. - 37(14). - P. 1469-1480.

142. Ganguli, A. Active damping of chatter in machine tools - Demonstration with a "Hardware in the Loop" simulator / A. Ganguli, A. Deraemaeker, M. Horodinca, A. Preumont // Proceedings of the institution of Mechanical Engineers, Part I, Journal of systems and control engineering. - 2005.

143. Howard, C., An inexpensive DIY impact hammer for vibration analysis of buildings / C. Howard // Acoustics Australia, Australian Acoustical Society. - 2005.

144. Schmitz, T.L. Analytical solutions to surface location error in milling / T.L. Schmitz, B.P. Mann // Proceedings of IDETC/CIE, ASME 2005 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and information in Engineering Conference. Long Beach, California, USA.

- 2005.

145. Sims, N.D. Milling Workpiece Chatter Avoidance Using Piezoelectric Active Damping: A Feasibility Study / Y. Zhang, N. D. Sims // Smart materials and structures.- 2005. - 14(6). - P. 65-70.

146. Arnaud, L. Influence of material removal on dynamic behavior of thin walled structure in peripheral milling / V. Thevenot, L. Arnaud, G. Dessein, G. Cazenave-Larroche // Machining Science and Technology. - 2006. - №10. - P. 275-287.

147. Deraemaeker, A. Simulation and Active Control of Chatter in Milling via a Mechatronic Simulator / A. Ganguli, A. Deraemaeker, I. Romanescu, M. Horodinca, A. Preumont // Journal of Vibration and Control. - 2006. - Vol. 12. № 8. - P. 817-848.

148. Insperger, T. Unstable Islands in the Stability Chart of Milling Processes Due To the Helix Angle / T. Insperger, J. Munoa, M. Zatarain, G. Peigne' // CIRP 2nd International Conference on High Performance Cutting, Vancouver, Canada. - 2006.

149. Kim, N.H. Numerical analysis and parameter study of a mechanical damper for use in long slender endmills / N.H. Ki*, D. Won, J.C. Ziegert // International Journal of Machine Tools & Manufacture. - 2006. - 46. - P. 500-507.

150. Ozturk, B. Machining of free-form surfaces. Part I: Analytical chip load / B. Ozturk, I. Lazoglu // Internationl Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2006. - V. 46. - P. 728-735.

151. Riviere, E. Chatter detection techniques using microphones / E. Riviere, V. Stalon, O. Abeele, E. Filippi, P. Dehombreux // Faculté Polytechnique de Mons, Service de Genie mecanique. -2006.

152. Thevenot, V. Influence of material removal on the dynamic behavior of thin-walled structures in peripheral milling / V. Thevenot, L. Arnaud, G. Dessein, G. Cazenave-Larroche // Machining Science and Technology. - 2006. - V. 10. № 3. - P. 275-287.

153. Thevenot, V. Integration of dynamic behaviour in stability lobes method: 3D lobes construction and application to thin walled structure milling / V. Thevenot, L. Arnaud, G. Dessein, G. Cazenave-Larroche // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2006. - №27. -P. 638-644.

154. Weinert, K. Modeling of surface structures resulting from vibrating milling tools / K. Weinert, T. Surmann // Production Engineering - Research and Development, Annals of the German Academic Society for Production Engineering. - 2006. - V. 1. № 2. - P. 133-138.

155. Zatarain, M. Analysis of the Influence of Mill Helix Angle on Chatter Stability / M. Zatarain, J. Munoa, G. Peigne', T. Insperger // CIRP Annals. - 2006. - 5(1). - P. 365-368.

156. Bement, M. The use of active materials for machining processes: a review / G. Park, M. Bement, D. Hartman, R. Smith, C. Farrar // International Journal of Machine Tool and Manufacture. -2007. - Vol. 47 (15). - P. 2189-2206.

157. Huyanan, S. Vibration Control Strategies for Proof-mass Actuators / S. Huyanan, N.D. Sims // Journal of vibration and control. - 2007. - 13(12). - P. 1785-1806.

158. Ozturk, E. Modeling of 5-Axis Milling Processes / E. Ozturk, E. Budak // Machining Science and Technology: An International Journal. - 2007. - 11. - P. 287-311.

159. Schmitz, T.L. Shrink fit tool holder connection stiffness/damping modeling for frequency response prediction in milling / T.L. Schmitz, K. Powell, D. Won, G.S. Duncan, W.G. Sawyer, J.C. Ziegert // International Journal of Machine Tools & Manufacture. - 2007. - 47(7). - P. 1368-1380.

160. Sims, N.D. Vibration absorbers for chatter suppression: a new analytical tuning methodology / N. D. Sims // Journal of Sound and Vibration. - 2007. - 301 (3). - P. 592-607.

161. Aijun, T. Deformations of thin-walled plate due to static end milling force / T. Aijun, L. Zhanqiang // Journal of materials processing technology. - 2008. - 206. - P. 345-351.

162. Altintas, Y. Identification of Dynamic Cutting Force Coefficients & Chatter Stability with Process Damping / Y. Altintas, M. Eynian, H. Onozuka // CIRP Annals. - 2008. - 57 - P. 371-374.

163. Altintas, Y. Virtual Five-Axis Flank Milling of Jet Engine Impellers—Part I: Mechanics of Five-Axis Flank Milling / W. Ferry, Y. Altintas // Journal of Manufacturing Science & Engineering. 2008. - 130.

164. Ferry, W. Cutter-workpiece engagement calculations by parallel slicing for fiveaxis flank milling of jet engine impellers / W. Ferry, D. Yip-Hoi // Journal of Manufacturing Science and Engineering.- 2008.- 130:051011-12.

165. Geng, Z. Adaptive Design of Fixture for Thin-Walled Shell/Cylindrical Components/ Z. Geng // International Patent WO 2008/107672 A1. - 2008.

166. Quintana, G. A new experimental methodology for identification of stability lobes diagram in milling operations / G. Quintana, J. Ciurana, D. Teixdor // International Journal of Machine Tools & Manufacture. - 2008. - 48.- P. 1637-1645.

167. Rashid, A. Design and implementation of tuned viscoelastic dampers for vibration control in milling / A. Rashid, C.M. Nicolescu // International Journal of Machine Tools & Manufacture.-2008. - 48. - P. 1036-1053.

168. Sathianarayanan, D. Chatter suppression in boring operation using magnetorheological fluid damper / D. Sathianarayanan, L. Karunamoorthy, J. Srinivasan, G. Kandasami, K. Palanikumar // Mater. Manuf. Process. - 2008. - 23. - P. 329-335.

169. Seguy, S. Toolpath dependent stability lobes for the milling of thin-walled parts / S. Seguy et al // International Journal of Machining and Machinability of Materials. - 2008. - V. 4. № 4. - P. 377-392.

170. Tondl, A. To the problem of self-excited vibrations suppression / A. Tondl // Engineering mechanics. - 2008. - Vol. 15. №4. - P.297-307.

171. Yaqub, S. A device for the study of process damping effects / S. Yaqub, A. Larue, F. Lapujoulade, G. Coffignal // 2nd International Conference « Innovative Cutting Processes & Smart Machining». - 2008.

172. Bediaga, I. An Automatic Spindle Speed Selection Strategy to Obtain Stability in HighSpeed Milling / I. Bediaga, J. Munoa, J. Herna'ndez, L.N. Lo'pez de Lacalle // International Journal of Machine Tools & Manufacture. - 2009 - 49(5). - P. 384-394.

173. Budak, E. Modeling and Simulation of 5-Axis Milling Processes / E. Budak, E. Ozturk, L.T. Tunc // Annals of CIRP, Manufacturing Technology. - 2009. - V. 58. - P. 347-350.

174. Kersting, P. Simulation concept for predicting workpiece vibrations in five-axis milling / P. Kersting, D. Biermann // Machining Science and Technology. - 2009. - V. 13. № 2. - P. 196 - 209.

175. Biermann, D. A General Approach to Simulating Workpiece Vibrations During Five-Axis Milling of Turbine Blades / D. Biermann, P. Kersting, T. Surmann // CIRP Annals. - 2010. - 59(1). -P. 125-128.

176. Budak, E. Identification & modeling of process damping in turning & milling using a new approach / E. Budak, L.T. Tunc // CIRP Annals. - 2010. - 59(1). - P. 403-408.

177. Dongming, G. An Approach to Modeling Cutting Forces in Five-Axis Ball-End Milling of Curved Geometries Based on Tool Motion Analysis / G. Dongming, R. Fei, S. Yuwen // Journal of Manufacturing Science and Engineering. - Vol. 132. - 2010.

178. Yang, Y. Optimization of the tuned mass damper for chatter suppression in turning / Y. Yang, Q. Liu, M. Wang // Chinese journal of mechanical engineering. - 2010. - 23(6). - P. 717-724.

179. Arnaud, L. Simulation of low rigidity part machining applied to thin-walled structures / L. Arnaud et al // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2011. - V. 54. - P. 479-488.

180. Boz, Y. Modeling Cutting Forces for 5-Axis Machining of Sculptured Surfaces / Y. Boz, H. Erdim, I. Lazoglu // CIRP Conference on Modelling of Machining Operations.- 2011.

181. Houck, L. A tuned holder for increased boring bar dynamic stiffness / L. Houck, T.L. Schmitz, K S. Smith // Journal of Manufacturing Processes. - 2011. - 13. - P. 24-29.

182. Insperger, I. Semi-discretization for time-delay systems / I. Insperger, G. Stepan. -Springer. Applied mathematical sciences. - 2011.

183. Kiselev, I. Stability criteria of flexible details milling / S. Voronov, I. Kiselev // Proceedings of ASME International Design Engineering Technical Conference & Computer and Information in Engineering Conference IDETC/CIE. Washington, DC, USA. - 2011. - V. 4. - P. 511520.

184. Quintana, G. Chatter in machining processes: A review / G. Quintana, J. Ciurana // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2011. - 51(5). - P. 363-376.

185. Rizos, D. Structural identification of a prototype pre-stressable leaf-spring based adaptive tuned mass damper: nonlinear characterization and classification / D. Rizos, G. Feltrin, M. Motavalli // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2011. - 25. - P. 205-221.

186. Sellmeier, V. Stable Islands in the Stability Chart of Milling Processes Due To Unequal Tooth Pitch / V. Sellmeier, B. Denkena // International Journal of Machine Tools & Manufacture. -2011. - 51(2). - P. 152-164.

187. Altintas, Y., Manufacturing Automation. Metal cutting mechanics, machine tool vibrations, and CNC design / Y. Altintas.- Cambridge, UK: Cambridge University Press. - 2012. -366 p.

188. Budak, E. Prediction of Workpiece Dynamics& Its Effects on Chatter Stability in Milling / E. Budak, L. Tunc, S. Alan, H.N. Oguven // CIRP Annals. - 2012. - 61(1). - P. 339-342.

189. CUTPRO™, MAL Manufacturing Automation Lab. Inc., www.malinc.com. - 2012.

190. Lorong, Ph. Simulation of a finishing operation: milling of a turbine blade and influence of damping / Ph. Lorong, G. Coffignal, M. Guskov // Proceedings of ASME 11-th Biennal Conference on Engineering Systems design and analysis ESDA. Nantes, France. - 2012. - P. 203-219.

191. Schmitz, T.L. Mechanical Vibrations. Modeling and Measurement / T.L. Schmitz, K. S. Smith. - Springer, 2012.

192. Silent tools. Application Guide / Sandvik Coromant. - 2012.

193. Smith, S. Sacrificial Structure Preforms for Thin Part Machining / S. Smith, R. Wilhelm, B. Dutterer, H. Cherukuri, G. Goel // CIRP Annals. - 2012. - 61(1). - P. 379-382.

194. Tunc, L.T. Effect of Cutting Conditions & Tool Geometry on Process Damping In Machining / L.T. Tunc, E. Budak // International Journal of Machine Tools & Manufacture. - 2012. -57. - P. 10-19.

195. Yuan, S. M. Study on a Method for Vibration Control of the Aeronautic Thin-Walled Workpiece in High-Speed Milling Process / S. M. Yuan, H. L. Zhang // Applied Mechanics and Materials.- 2012.- Vol. 117-119.- P. 1851-1856.

196. Aguirre, G. Self-tuning dynamic vibration absorber for machine tool chatter suppression / G. Aguirre, M. Gorostiaga, T. Porchez, J. Munoa // 28th Annual meeting of the American society for precision engineering (ASPE), St. Paul. - 2013.

197. Bakker, O. Active Fixturing: Literature Review & Future Research Directions / O. Bakker, T. Papastathis, A. Popov, S. Ratchev // International Journal of Production Research. - 2013. - 51(11). - P. 3171-3190.

198. Bolsunovsky, S. Reduction of flexible workpiece vibrations with dynamic support realized as tuned mass damper / S. Bolsunovsky, V. Vermel, G. Gubanov, A. Leontiev // Procedia CIRP. -2013. - Vol. 8. - pp. 230-234.

199. Bolsunovsky, S. Cutting Forces Calculation and experumental measurement for 5-axis ball end milling / S. Bolsunovsky, V. Vermel, G. Gubanov // Procedia CIRP. - 2013. - Vol. 8. - pp. 235 -239.

200. Bolsunovsky, S. Thin-walled part machining process parameters optimization based on finite-element modeling of workpiece vibrations / S. Bolsunovsky, V. Vermel, G. Gubanov, I. Kacharava, A. Kudriashov // Procedia CIRP.- 2013.- Vol. 8.- pp. 276-280.

201. Munoa, J. Chatter suppression in ram type travelling column milling machines using a biaxial inertial actuator / J. Munoa, I. Mancisidor, N. Loix, L.G. Uriarte, R. Barcena, M. Zatarain // CIRP Annals - Manufacturing technology. - 2013. - 62(1). - P. 407-410.

202. Munoa, J. Interaction between multiple modes in milling processes / J. Munoa, Z. Dombovari, I. Mancisidor, Y. Yang, M. Zatarain // Machining Science and Technology. - 2013. -17(2). - P. 165-180.

203. Kolluru, K. A solution for minimising vibrations in milling of thin walled casings by applying dampers to workpiece surface / K. Kolluru, D. Axinte, A. Becker // CIRP Annals -Manufacturing Technology. - 2013. - 62. - P. 415-418.

204. Grappasonni, C. Practical design of a nonlinear tuned vibration absorber / C. Grappasonni, G. Habib, T. Detroux, F. Wang, G. Kerschen, J.S. Jensen // Proceedings of the ISMA 2014 conference. - 2014.

205. Lu, X. Magnetic actuator for active damping of boring bars / X. Lu, F. Chen, Y. Altintas // CIRP Ann.-Manuf. - 2014. - 63. - P. 369-372.

206. Mancisidor, I. Receptance Coupling for Tool Point Dynamic Prediction by Fixed Boundaries Approach / I. Mancisidor, A. Urkiola, R. Barcena, J. Munoa, Z. Dombovari, M. Zatarain // International Journal of Machine Tools & Manufacture. - 2014. - 78. - P. 18-29.

207. Kiselev, I. Multi-variant simulation of milling of 3-D shaped detail considering changing of workpiece rigidity while cutting / I. Kiselev, S. Voronov, S. Arshinov // ASME proceedings of 10th International conference on multibody systems, nonlinear dynamics and control, ASME. - pp. V006T10A076. - 2014.

208. Shamoto, E. Analytical Prediction of Contact Stiffness & Friction Damping in Bolted Connection / E. Shamoto, Y. Hashimoto, M. Shinagawa, B. Sencer // CIRP Annals. - 2014. - 63(1). -P. 253-256.

209. Stone, B.J. Chatter & Machine Tools / B.J. Stone. - Springer, Switzerland. - 2014.

210. Grossi, N. Spindle speed ramp-up test: a novel experimental approach for chatter stability detection / N. Grossi, A. Scippa, L. Sallese, R.Sato, G.Campatelli // International journal of machine tools and manufacture. - 2015. - 89. - 221-230.

211. Mancisidor, I. Hardware-in-the-loop simulator for stability study in orthogonal cutting / I. Mancisidor, X.Beudaert, A.Etxebarria, R.Barcena, J.Munoa, J.Jugo // Control Engineering Practice. -2015. - 44. - P. 31-44.

212. Munoa, J. Active suppression of structural chatter vibrations using machine drives and accelerometers / J. Munoa, X. Beudaert, K. Erkorkmaz, A. Iglesias, A. Barrios, M. Zatarain // CIRP Ann.-Manuf. - 2015 - 64. - P. 385-388.

213. Munoa, J. Tuneable mass dampers with variable stiffness for chatter suppression / J. Munoa, Z. Dombovari, A. Iglesias, G. Stepan // 4th International conference on virtual machining process technology (VMPT). - 2015.

214. Yang, Y. Design and implementation of two-degree-of-freedom tuned mass damper in milling vibration mitigation. / Y. Yang, W. Dai, Q. Liu //J. Sound Vib. - 2015. - 335. - P. 78-88.

215. Yang, Y. Milling Vibration Attenuation by Eddy Current Damping / Y. Yang, D. Xu, Q. Liu //The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2015. - 81(1-4). - P. 445454.

216. Iglesias A. Analytical expressions for chatter analysis in milling operations with one dominant mode / A. Iglesias, J. Munoa, J. Ciurana, Z. Dombovari, G. Stepan // Journal of Sound and Vibration. - 2016. - 375. - 403-421.

217. Kuchugurov, M.V. Research of the possibility of self-excited vibrations amplitude reducing when turning by the variation of the cutting speed / M.V. Kuchugurov, A.E. Zubarev, N.N. Chernovol // Сучасш технологи в машинобудуванш. - 2016. - Выпуск 11.

218. Munoa, J. Chatter suppression techniques in metal cutting / J. Munoa, X. Beudaert, Z. Dombovari, Y. Altintas, E. Budak, C. Brecher, G. Stepan // CIRP Annals - Manufacturing Technology. - 2016. - 65. - P. 785-808.

219. Munoa, J. Design of self-tunable mass damper for modular fixturing systems / J. Munoa, A. Iglesias, A. Olarra, Z. Dombovari, M. Zatarain, G. Stepan // CIRP Annals-Manufacturing Technology. - 2016. - 65(1). - P. 389-392.

220. Sallese L. Intelligent fixtures for active chatter control in milling / L. Sallese, N. Grossi, J. Tsahalis, A. Scippa, G. Campatelli // Procedia CIRP - 2016. - 55. - P. 176-181.

221. Fei, J. Chatter mitigation using moving damper / J. Fei, B. Lin, S. Yan, M. Ding, J. Xiao, J. Zhang, X. Zhang, C. Ji, T. Sui // Journal of Sound and Vibration. - 2017. - 410. - P. 49-63.

[222. Habib, G. Chatter mitigation using the nonlinear tuned vibration Absorber / G. Habib, G., Kerschen, G., Stepan // International Journal of Non-Linear Mechanics. - 2017. - 91. - P. 103-112.

223. Germashev, A. Optimal cutting condition determination for milling thin-walled details / A. Germashev, V. Logominov, D. Anpilogov, Y. Vnukov, V. Khristal //Adv. Manuf. - 2018. - 6. - P. 280-290.

224. Mashhood, A. B. Five-axis milling vibration attenuation of freeform thin-walled part by eddy current damping / A.B. Mashhood, Y. Yiqing, X. Pei, Q. Liu // Precision Engineering. - 2018. -51. - P. 682-690.

225. Kiselev, I. Automated block-by-block correction of milling parameters by means of numerical simulation / I. Kiselev, N. Jukov, K. Deev // MATEC Web of Conferences. 2018 International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment, ICMTMTE 2018. - 2018.

226. Ramanaiah, B.V. Experimental study of deflection and surface roughness in thin wall machining of aluminum alloy / B.V. Ramanaiah, B. Manikanta, M. Ravi Sankar, M. Malhotra, K.K. Gajrani // Materials today: proceedings. - 2018. - 5. - P. 3745-3754.

227. Beudaert, X. Portable damping system for chatter suppression on flexible workpieces / X. Beudaert, K. Erkorkmaz, J. Munoa // CIRP Annals. - 2019. - 68 (1). - P. 423-426.

228. Yang, Y. Design of a milling cutter with large length-diameter ratio based on embedded passive damper / Y. Yang, Y. Wang, Q. Liu // Journal of vibration and control. - 2019. - 25(3). - P. 506-516.

229. Munoa, J. Tuneable clamping table for chatter avoidance in thin-walled part milling / J. Munoa, M. Sanz-Calle, Z. Dombovari, A. Iglesias, J. Pena-Barrio, G. Stepan // CIRP Annals -Manufacturing Technology. - 2020. - 69. - P. 313-316.

230. Pena-Barrio, J. Optimal tuning strategy for chatter avoidance in thinwalled part milling by means of tuneable clamping table / J. Pena-Barrio, M. Sanz-Calle, G. Aguirre, A. Iglesias, G. Stepan, L. N. López de Lacalle, J. Munoa, Z. Dombovari // Proceedings of the ISMA2020 and USD2020, Leuven, Belgium. - 2020. - P. 3119-3132.

231. Sahu G.N. Validation of a hardware-in-the-loop simulator for investigating and actively damping regenerative chatter in orthogonal cutting / G.N. Sahua, S. Vashishta, P. Wahia, M. Law // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. - 2020. - 29. - P. 115-129.

232. Yadav, A. Design of chatter-resistant damped boring bars using a receptance coupling approach / A. Yadav, D. Talaviya, A. Bansal, M. Law // Journal of manufacturing and materials processing. - 2020.

233. Sanz-Calle, M. Self-Tuning Algorithm for Tuneable Clamping Table for Chatter Suppression in Blade Recontouring / M. Sanz-Calle, Z. Dombovari, J. Munoa, A. Iglesias, L. N. López de Lacalle // Applied sciences. - 2021. - 11.

234. Zheng, W. Experimental and theoretical results of the performance of controllable clearance squeeze film damper on reducing the critical amplitude / W. Zheng, S. Pei, Q. Zhang, J. Hong // Tribology international. - 2021.

Приложение. Акты внедрения результатов диссертационной работы

УТВЕРЖДАЮ

женера ФГУП «ЦАГИ»

л X.

МА. Знаменский

2021 г.

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы ГА. Губанова в процесс изготовления аэродинамических моделей в опытном производстве ФГУП «ЦАГИ»

Результаты диссертационной работы Г.А. Губанова внедряются в опытном производстве ФГУП «ЦАГИ» начиная с 2012 г. в обеспечение высокоскоростной фрезерной обработки на станках с ЧПУ деталей малой жесткости конструкций аэродинамических моделей ЛА, других изделий, включая лопаточные колёса, лопатки винто-вентилляторов и компрессоров ТРД, элементы силовых конструкций испытательных стендов. Применительно к реализации высокоскоростного фрезерования с повышенной производительностью им предложено проводить предварительный частотный анализ заготовок по этапам фрезерной обработки для оценки необходимости специального демпфирования в случае недостаточной эффективности использования регулировки частоты вращения инструмента.

Г.А. Губановым последовательно были разработаны: гасители вибраций разных типов, инструментальные средства для их внестаночной отработки и настройки параметров, расчётные методы оценки эффективных характеристик гасителей в соответствии с планируемой технологией обработки и конструктивными параметрами обрабатываемых деталей. Предложена типовая конструкция высокоэффективных демпферов с

использованием вязкого трения, допускающая определённую настройку их параметров, обеспечивающую интенсивную диссипацию энергии вибраций. В конструкции предусмотрены технологические узлы крепления к обрабатываемым заготовкам. Для применения демпферов в условиях опытного производства разработана система вакуумного крепления, включающая манжеты держания, в т.ч. на поверхностях сложной формы, воздушные магистрали и специализированная компактная вакуумная насосная станция с автономным источником питания, ориентированная на установку в зоне обработки станка с ЧПУ. Также для деталей из ферромагнитных сплавов (сталей) предложено применение магнитного крепления. Разработанный инструментарий успешно применялся в производстве ЦАГИ при выполнении целого ряда работ, связанных с изготовлением аэродинамических моделей и других изделий по государственным и зарубежным контактам, а также прямым договорам с предприятиями авиационной промышленности.

Начальник научно производственного

комплекса (НПК) ФГУП «ЦАГИ»

Начальник опытного производства института (ОПИ)

А.В. Шиняев

Главный технолог ОПИ

А.А. Баранов

Начальник сектора механической обработки

С.А. Болсуновский

ФАУ

«Утверждаю»

Актот

внедрения результатов диссертационной работы ГА. Губанова в процесс изготовления деталей опытных изделий ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

Результаты диссертационной работы ГА. Губанова были внедрены при изготовлении особо сложных лопаток колёс (блисков) компрессора и турбины действующих макетов перспективных ТРД для горячих стендовых испытаний. Особо сжатые сроки изготовления лопаточных колёс не позволяли использовать технологию серийного производства, включающую в частности заполнение межлопаточных промежутков металлополимерным составом, обеспечивающим поддержку лопаток от деформаций под воздействием сил резания и повреждающих вибраций при фрезерной обработке. Разработанные Г.А. Губановым демпферы, прикрепляемые к лопаткам, обеспечили их поддержку, препятствующую деформирующему отжиму, и, за счёт устранения вибраций, требуемое качество обработанной поверхности. В результате удалось, при удовлетворении всех требований к блискам, обеспечить необходимые сроки изготовления в условиях опытного модельного производства.

Начальник отделения «Аэродинамика компрессоров воздушно-реактивных двигателей и газотурбинных установок»

Заместитель директора по производству-начальник цеха ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Бара!

ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

А.А. Попов

илешин

450027, г. Уфа, ул. Трамвайная, 5, корп.1 Тел./факс: [phone] E-mail: tpatiatp-at.ru

ТЕХНОПАРК Б—

Авиационных Технологий

к/с 30101810300000000601 ИНН: 0273061330, БИК: 048073601 ОКПО: 97965980, КПП: 0273 01001

р/с:40703810706000104558 отделение № 8598 ПАО Сбербанк

Научно-производственная ассоциация

Исх. № «¿У» ¿У

2021 г. 2021 г.

На №_от « »

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы Г.А. Губанова в производственный процесс изготовления цельнофрезерованных рабочих колес

Применение гасителей вибраций, разработанных Г.А. Губановым, на операциях получистовой и чистовой обработки лопаток цельнофрезерованного рабочего колеса 1-ой ступени позволило предотвратить вибрации заготовки относительно инструмента и обеспечить заданное качество обработанной поверхности.

При чистовом фрезеровании пара гасителей закреплялась с помощью вакуумных присосок на каждой из лопаток обрабатываемого колеса, что обеспечило радикальное снижение вибраций и успешное достижение требуемой шероховатости поверхности Яа 3,2 мкм и точности обработки ±0.4 мм. Следует отметить повышение стойкости применяемых фрез в 2-3 раза при использовании демпферов Г.А. Губанова, которое было достигнуто за счет исключения ударной переменной нагрузки на режущий инструмент при вибрации.

На основании выше изложенного рекомендуется использование результатов диссертационной работы Г.А. Губанова с целью разработки и изготовления комплекта демпферов для обработки лопаток цельнофрезерованных рабочих колес 2-ой и 3-ей ступени.

Начальник отдела по инновационной деятельности, к.т.н.

С. В. Старовойтов

ХТ \ ГН ЁЖ Филиал акционерного общества

'«Объединенная двигателестроительная корпорация»

«Научно-исследовательский институт технологии и

организации производства двигателей» (Филиал АО «ОДК» «НИИД»)

УТВЕРЖДАЮ тор филиала

Павлинич ¿>Г 2021 г

АКТ № / от ^

внедрения результатов диссертационной работы Г.А. Губанова, посвященной разработке гасителей вибраций маложестких заготовок

и режущего инструмента

Настоящий акт составлен о том, что в производство внедрены следующие результаты диссертационной работы:

1. Внедрена конструкция расточного инструмента специальной Г-образной формы, оснащенного гасителем вибрации, позволяющий снизить амплитуду вибраций державки при обработке.

2. Внедрен технологический процесс механической обработки с применением специального инструмента, позволяющий существенно повысить ресурс режущих пластин и качество обработанной поверхности.

Заместитель директора филиала

Начальник отдела «Обработки металлов давлением и разработки нового технологического оборудования»

¿о//

Е.В. Родин

С.В. Морозов