The lack of stiffness in all these

The lack of stiffness in all these operations results in severe limitations of cutting stability. To avoid chatter very low radial and axial depth of cut, a and b, see must be used. To resolve this limitation, it is possible and this is what is commonly done, to use very low cutting speeds and.machine ih the range of strong "Process Damping (PD). However, this results in low Metal Removal Rate (MRR). The small depth of cut limitation leads to the attempt to increase spindle speed n, resulting in an increased feed f and an increased MRR. This is the motivation 'for HSM. However, the loss of Process Damping complicates strongly this strategy. All the parameters in the MRR equation such as a, b, m when increased lead'to chatter except spindle speed n the effect of which is complex. The chip load c (feed per tooth) does not affect the limit of stability but, once the cut becomes unstable higher c causes higher vibration. Besides, increasing c increases the load on the cutting edge and such operations as machining of Ti alloys and machining of hardened steel have a tendency to chipping the tool edge unless the chip load is kept low. Process Damping has been the subject of a massive research effort in CIRP in the period 1970-1978, see Ref [I]. The essence of PD is reviewed in &J. The tool moves left to right with the cutting speed and vibrates up and down. Going down the slope, from A to C, the actual relief angle y closes down; going up, from C to E y opens up. A component AF of the thrust force depends on y and it increases as y decreases close to zero or even below zero: an interference and rubbing on the flank occurs. The component AF is maximum at B and minimum at D: it varies in phase with the velocity of the vibration. It is 90" out of phase with the vibrational displacement which is maximum in A. Therefore AF constitutes a damping force. For a given amplitude of vibration the slope of the wave decreases with increasing cutting speed -- the variation of y and AF decrease: process damping decreases. At high speeds it is negligible.

Fd = Cb[x/v -alp, for (x/v)-a > 0 Fd = 0, for (x/v)-a < 0
C,p = parameters to be determined. b = depth of cut (m). x = velocity of tool (mlsec), x is positive into the material. IY = tool relief angle (rad.).
The graphs in
where
have been obtained experimentally by cutting tests using a d = 19 mm, I = 44 mm end mill cutting aluminum, [4]. They apply to a full immersion (dd = 1.0) cut and to half and quarter immersion cuts. They show that for the slotting cut, at the traditional spindle speed 1,500 rpm a Pepth of cut b = 45 mm was possible without chatter. With the increase of speed the limit stable depth b,, decreased and at 4500 rpm it dropped to 2 mm; for further speed increase it remained practically constant. At high spindle speeds, such that they approach 1/3, 1/2 of and the full tooth frequency f, = nm (where m is the number of teeth on the cutter) the well known "lobes of stability" see Refs. [2], [3], [4], [51 are reached. At particuiar speeds depth of cut b,, is increased several times beyond the "critical depth of cut". Resultingly, the effect of spindle speed is typically expressed by a graph like the one in w. This one corresponds to a single degree of freedom vibratory system. In reality the graph is more complicated. Then, typically, at very low speeds bl, is very high, due to Process Damping, zone A. The effect of PD decreases with speed until it is completely lost and over a certain range in which the "lobes" are strongly overlapping the limit is the lowest b.,,,. zone B. Further on significant stability zones are reached, zone C. If one knew the dynamics on the tool one could determine the best speed, no*. This is, however, not practical.' At the University of Florida and MLI Inc., a system was developed that uses a microphone to detect chatter and its frequency in the sound signal and to automatically regulate the speed into a stability zone, Refs. [6], [7]. An example of the application of the "CRAC" (Chatter Recognition And Control) system to a horizontal machining center of the type shown in Fig .2 is given in fig 10. It presents the results of multiple tests of HS face milling of cast iron with Si,N, tools at a US machine tool company. It shows the limits of depttl of cut, or power, as function of the spindle extension without and with the CRAC system. Another example is in Fie.. It applies to end milling of aluminum with a carbide end mill, d = 12.5 mm, I = , with 4 teeth, using a HS spindle with n , = 42,000 rpm. An approximate lobing diagram constructed from the measurements of the transfer functions on the tool is in the diagram a). The sound record and spectrum of the initial cut A is in w. The spectral component of chatter frequency 3,228Hz is clearly seen. The system regulated to 23,056 rpm, the second lobe down, because the best speed of 48,420~111 was not available. Even so, the depth of cut improvement was about 0.71 0.21 = 3.33 times. It is seen that spindle speed regulation into stable zones compensates partially for the loss of Process Damping. HSM of thin ribbed aircraft parts is being developed at a US aircraft manufacturer, with UF participation. It is found so efficient that milling out of solid is so economical that it also replaces building some parts out of sheet metal, see Fig 12

Kết quả (Việt) 2:

Việc thiếu độ cứng trong tất cả các hoạt động này kết quả trong những hạn chế nghiêm trọng của sự ổn định cắt. Để tránh nhí radial rất thấp và trục chiều sâu cắt, a, b, xem phải được sử dụng. Để giải quyết hạn chế này, nó có thể và đây là những gì thường được thực hiện, sử dụng tốc độ cắt rất thấp and.machine ih phạm vi mạnh "Process Damping (PD). Tuy nhiên, kết quả này trong thấp Tỷ lệ kim loại Removal (MRR). Độ sâu nhỏ hạn chế cắt dẫn đến các nỗ lực để tăng tốc độ quay n, kết quả trong một f thức ăn tăng lên và tăng MRR. Đây là động lực 'cho HSM. Tuy nhiên, sự mất mát của quá trình phức tạp Damping mạnh chiến lược này. Tất cả các thông số trong phương trình MRR như a, b, m khi tăng lead'to nhí ngoại trừ tốc độ trục chính n tác dụng của nó là phức tạp. Các tải con chip c (thức ăn trên răng) không ảnh hưởng đến giới hạn của sự ổn định nhưng, một khi việc cắt giảm sẽ trở thành không ổn định c cao hơn gây ra rung động cao hơn. Bên cạnh đó, tăng c làm tăng tải trên các cạnh cắt và các hoạt động như: gia công của hợp kim Ti và gia công thép cứng có xu hướng sứt mẻ cạnh công cụ trừ khi load chip được giữ ở mức thấp. Process Damping có là chủ đề của một nỗ lực nghiên cứu lớn trong CIRP trong giai đoạn 1970-1978, xem Ref [I]. Bản chất của PD được xem xét trong & J. Các công cụ di chuyển trái sang phải với tốc độ cắt và rung lên và xuống. Đi xuống dốc, từ A đến C, thực tế góc cứu trợ y đóng xuống; đi lên, từ C đến E y mở ra. Một thành phần AF của lực đẩy phụ thuộc vào y và nó tăng lên khi y giảm gần bằng không hoặc thậm chí dưới đây không: một sự can thiệp và chà xát vào cánh xảy ra. Các thành phần AF là tối đa tại B và tối thiểu ở D: nó thay đổi trong giai đoạn với vận tốc của sự rung động. Nó là 90 "ra khỏi giai đoạn với các chuyển rung động mà là tối đa trong A. Vì vậy AF là lực giảm xóc Đối với một biên độ nhất định rung độ dốc của sóng giảm khi tăng tốc độ cắt - các biến thể của giảm y và AF.: quá trình giảm xóc giảm. Ở tốc độ cao, nó là không đáng kể. Fd = Cb [x / v -alp, cho (x / v) -a> 0 Fd = 0, cho (x / v) -a <0 C, p = thông số được xác định. b = Chiều sâu cắt (m). x = vận tốc của công cụ (mlsec), x là tích cực vào vật liệu. IY = góc cứu trợ công cụ (rad.). Các đồ thị tại nơi đã thu được bằng thực nghiệm bằng cách cắt các bài kiểm tra sử dụng quảng cáo = 19 mm, I = 44 mm nhôm cắt máy kết thúc, [4]. Họ áp dụng cho một ngâm đầy đủ (đ = 1,0) và cắt giảm một nửa và quý ngâm vết cắt. Họ cho thấy rằng trong cắt khía, ở truyền thống trục chính tốc độ 1.500 rpm một Pepth cắt b = 45 mm là có thể mà không nói nhảm Với sự gia tăng của tốc độ giới hạn độ sâu ổn định b ,, giảm và tại 4500 rpm nó giảm xuống còn 2 mm;. cho tốc độ tăng hơn nữa nó còn thực tế không đổi. Ở tốc độ trục chính cao, như vậy mà họ tiếp cận 1/3, 1/2 và tần số f răng đầy đủ, = nm (trong đó m là số răng trên lưỡi dao cạo) cũng được biết đến "búp ổn định" thấy Refs. [2], [3], [4], [51 là đạt. Tại particuiar tốc độ sâu cắt b ,, được tăng lên nhiều lần vượt "chiều sâu quan trọng của cut". Resultingly, ảnh hưởng của tốc độ trục chính thường được biểu diễn bằng một đồ thị như một trong w. Điều này tương ứng với một mức độ duy nhất của hệ thống tự do rung. Trong thực tế, các biểu đồ phức tạp hơn. Sau đó, thông thường, ở tốc độ bl rất thấp, là rất cao, do để trình Damping, khu A. Hiệu quả của PD giảm với tốc độ cho đến khi nó hoàn toàn bị mất và trong một phạm vi nhất định, trong đó các "búp" được chồng chéo mạnh giới hạn là b thấp nhất. ,,,. Khu B. thêm về khu ổn định đáng kể đạt được, khu C. Nếu ai biết các động thái trên một công cụ có thể xác định tốc độ tốt nhất, không có *. Đây là, tuy nhiên, không thực tế. " Tại trường Đại học Florida và MLI Inc., một hệ thống được phát triển có sử dụng một microphone để phát hiện nói nhảm và tần số của nó trong các tín hiệu âm thanh và để tự động điều chỉnh tốc độ vào một khu vực ổn định, Refs. [6], [7]. Một ví dụ về ứng dụng của "CRAC" (tán gẫu Recognition Và Control) hệ thống để một trung tâm gia công ngang của các loại hình 0,2 được đưa ra trong hình 10. Nó trình bày các kết quả của nhiều cuộc thử nghiệm của HS phay mặt bằng gang với Si, N, công cụ tại một công ty máy công cụ của Mỹ. Nó cho thấy các giới hạn của depttl cắt, hoặc quyền lực, như chức năng của phần mở rộng mà không có trục chính và với hệ thống CRAC. Một ví dụ khác là ở Fie .. Nó áp dụng cho kết thúc phay nhôm với một nhà máy cuối carbide, d = 12,5 mm, I =, với 4 răng, sử dụng một trục HS với n, = 42.000 rpm. Một sơ đồ lobing ước xây dựng từ các phép đo các chức năng chuyển giao về công cụ này là trong sơ đồ a). Các bản ghi âm thanh và quang phổ của cắt giảm đầu tiên trong A là w. Các thành phần quang phổ của tần nhí 3,228Hz được nhìn thấy rõ ràng. Hệ thống quy định cho 23.056 rpm, thùy xuống thứ hai, bởi vì tốc độ tốt nhất của 48.420 ~ 111 là không có sẵn. Mặc dù vậy, độ sâu của cải cắt khoảng 0,71 0,21 = 3,33 lần. Nó được xem là điều chỉnh tốc độ trục chính vào khu ổn định bù đắp phần nào cho sự mất mát của Process Damping. HSM của các bộ phận máy bay mỏng có gân đang được phát triển tại một nhà sản xuất máy bay Mỹ, với sự tham gia của UF. Nó được tìm thấy rất hiệu quả mà phay ra của rắn là rất kinh tế mà nó còn thay thế xây dựng một số bộ phận ra khỏi tấm kim loại, xem hình 12