METHODS OF ENSURING VIBRATION RESISTANCE OF THE ELASTIC SYSTEM OF THE LATHE TOOL
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.1.39Keywords:
vibration-resistant turning, toolholder with elastic elements and damperAbstract
The article considers the main effective methods for ensuring the vibration resistance of the elastic system of the cutting tool during turning, namely: - reducing the rigidity of the elastic system of the tool in the direction tangent to the machined surface, which leads to a slight increase in the amplitude of tangential vibrations and to a decrease in the amplitude of the tool oscillations normal to the machined surface; - rational orientation of the main axes of the rigidity of the elastic system of the tool; - increasing damping in the elastic system. For the comprehensive implementation of the specified methods for ensuring vibration-resistant turning, an original design of a toolholder for a turret lathe is proposed. The toolholder provides the condition for pressing the cutter away from the part with an increase in cutting force and a sufficient amount of rigidity in the direction normal to the machined surface. The design of the toolholder is based on the results of research of the solid-state model of its elastic part, the shape of the polar diagram of its compliance, the results of experimental research of the frequency characteristics of the toolholder prototype on the machine tool. Comparison of the amplitude-frequency characteristics of the oscillations of the elastic part of the toolholder and the assembled structure allows us to conclude that the use of a damper is effective for damping oscillations in a fairly wide frequency range, including the frequency of free oscillations of the elastic part of the toolholder. Accordingly, the use of a damper ensures the absence of resonance effects between the natural oscillations of the elastic part of the toolholder and forced oscillations during cutting, which is one of the factors ensuring vibration-resistant cutting. The results of the performed calculations and experimental research allow us to recommend toolholder of this type for turning difficult-to-machine materials and parts with discontinuous surfaces.
References
Kuznietsov Yurii, Shevchenko Oleksandr, ŠOOŠ Ľubomir. (2025). Expanding the functionality of lathe toolholders // Strojnícky časopis – Journal of Mechanical Engineering, SjF STU Bratislava, Slovakia, vol. 75, ISSUE 1 (APRIL 2025), p.p. 71–86 (https:// doi.org/10.2478/scjme-2025-0008).
Орликов М.Л. Динамика станков: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд. перераб. и доп. – Киев : Вища школа, 1989. – 272 с.
Vnukov Y., Tryshynh P., Kozlova O, Dyadya S. (2024). Cutter-oscilator with single-degree-of-freedom for the study of cutting vibrations // Strojnícky časopis – Journal of Mechanical Engineering, SjF STU Bratislava, Slovakia, vol. 74 (2024), NO 1, p.p. 169–180 (https:// doi.org/10.2478/scjme-2024-0017).
Кузнєцов Ю. М., Луців І. В., Шевченко О. В., Волошин В. Н. Технологічне оснащення для високоефективної обробки деталей на токарних верстатах: Монографія / Упоряд. Кузнєцов Ю. М., – К. – Тернопіль : Терно-граф, 2011. – 692 с.
Shevchenko O., Zharov A.A. Effect of orientation of principal axises of stiffness of an elastic-system of the toolholder on a stability of turning process // Вісник НТУУ «КПІ» серія Машинобудування / ММІ НТУУ «КПІ», Вип. 67, Київ, 2013. с. 68–72.
Шевченко О. В. Ефективний спосіб підвищення вібростійкості токарної обробки // Технологічні системи / Науково-технічний журнал – Київ : УкрНИАТ, 2011. Вип. 1(54). – с. 60–65.
Шевченко О. В., Пирч В. М. Орієнтація пружної системи інструменту токарного верстата / Матеріали 14 Міжнародної науково-практичної конференції «Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем» – Чернігів, ЧНТУ: 23-24.05.2024. с. 34–36. (https://drive.google.com/file/d/1s2IU7CHhsXHLKxCXEVmEM_AxquSi6b0q/view).
Шевченко О. В. Вплив радіальної податливості пружної системи інструменту токарного верстата на точність обробки / Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Прогресивна техніка, технологія та інженерна освіта», секція: Прогресивна техніка та технологія машинобудування – Київ, КПІ ім. Ігоря Сікорського: 06-09.10.2020. с. 106Ц109.
Шевченко О. В. Вплив положення головних осей жорсткості пружної системи інструменту на точність токарної обробки. Матеріали 10 Міжнародної науково-практичної конференції «Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем» – Чернігів, ЧНТУ: 29–30.04.2020. с. 45–47.
Шевченко О. В., Ліщінер-Іващенко О. В. Ефективне гасіння коливань різального інструменту при токарній обробці / Матеріали 16 Міжнародної науково-технічної конференції «Вібрації в техніці та технологіях» – Вінниця : 26.11.–27.11.2017. с. 101–102.
Ganguli A., Deraemaeker A., Horodinca M., Preumont A. (2005). Active damping of chatter in machine tools – demonstration with a ‘hardware-in-the-loop’ simulator. Proc. IMechE Vol. 219 Part I: J. Systems and Control Engineering, p.p. 359–369.
Shevchenko O. V., Lishchiner-Ivashchenko O. V. (2021) Chatter stability of the boring bar at turning // Znanstvena misel, № 56/2021, Ljubljana, Slovenia, 2021. p.p. 24–27. (https://ru.scribd.com/document/635968101/Znanstvena-miseljournal-56-2021).
