Testování dynamických vlastností obráběcích strojů

Abstract

Diplomová práce se zabývá experimentálním hodnocením dynamických vlastností frézovacích strojů na základě měření vibrací při obrábění. Cílem bylo analyzovat chování dvou typů nástrojů, nástrčné čelní frézy a čelní válcové stopkové frézy s velkým vyložením, na třech různých frézovacích strojích při identických řezných podmínkách. V rámci experimentu byla nejprve provedena frekvenční analýza k určení vlastních frekvencí jednotlivých systémů. Následně byly během reálného obrábění zaznamenány vibrace pomocí tříosého akcelerometru. Naměřená data byla vyhodnocena metodami RMS a FFT, přičemž analýza spekter umožnila identifikovat dominantní frekvence a jejich souvislost s dynamickým chováním jednotlivých nástrojů a strojů. Výsledky ukazují rozdíly v amplitudách vibrací a frekvenčním chování v závislosti na konkrétní kombinaci stroje a nástroje, což přispívá k hlubšímu porozumění stabilitě obráběcího procesu. Dále je v práci zpracovaný teoretický rozbor vniku chvění a vibrací při frézování. Zahrnuje rozdělení typů kmitání, popis obráběcí technologie frézování, regenerativní kmitání při frézování, popis frekvenční odezvové funkce, diagram stability, Fourierova transformace a popis měření vibrací.

The diploma thesis focuses on the experimental evaluation of the dynamic properties of milling machines based on vibration measurements during machining. The aim was to analyze the behavior of two types of tools, a face mill and a cylindrical end mill with a large overhang, on three different milling machines under identical cutting conditions. The experiment was divided into two parts, starting with a frequency analysis to determine the natural frequencies of the individual systems. Subsequently, vibrations were recorded during actual machining using a three-axis accelerometer. The collected data were evaluated using RMS and FFT methods, with spectral analysis enabling the identification of dominant frequencies and their relation to the dynamic behavior of the specific tools and machines. The results reveal differences in vibration amplitudes and frequency behavior depending on the specific machine tool combination, contributing to a deeper understanding of machining process stability. The thesis also includes a theoretical overview of chatter and vibration phenomena in milling, covering types of vibration, milling process description, regenerative chatter, frequency response function, stability diagrams, Fourier transform, and vibration measurement techniques.