Визначення аналітичного критерію ефективної швидкохідності шпиндельного вузла для автоматичної обробки довгомірної заготовки

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.362733

Ключові слова:

критична частота, довгомірна заготовка, точіння прутка, пружно-піддатлива опора, швидкохідність шпинделя

Анотація

Об’єктом дослідження є довгомірна пруткова заготовка, закріплена у шпиндельному вузлі пруткового токарного автомата за схемою «затискний патрон – проміжна радіальна опора». Розглянута проблема пов’язана з обмеженням ефективної швидкохідності шпинделя через наближення робочої частоти обертання до першої критичної частоти поперечних коливань прутка. Відмінною рисою результатів є подання критичної частоти обертання як функції трьох керованих параметрів: діаметра прутка, довжини розрахункового прольоту та жорсткості проміжної радіальної підтримки прутка. Це дозволяє отримати інженерний критерій ефективної швидкохідності шпиндельного вузла при обробці довгомірної пруткової заготовки. Практично значущі результати визначаються особливостями прийнятої моделі де: подано затискний патрона як еквівалентне защемлення, розглянуто проміжну підтримку як жорстку або пружно-піддатливу радіальну опору та використано безрозмірний параметр відносної жорсткості μ. Це дало змогу відобразити перехід від фактично відсутньої підтримки до ідеально жорсткої опори та встановити нелінійний насичуваний вплив жорсткості підтримки на критичну частоту. Для сталевого суцільного круглого прутка отримано компактну залежність nкр = Kст·d/L2, де Kст ≈ 1.86·10⁵ об·м/хв. Встановлено, що довжина прольоту має квадратичний вплив на критичну частоту, діаметр – лінійний, а збільшення жорсткості опори ефективне лише до зони насичення. На основі одержаних співвідношень побудовано граничні залежності ефективної роботи системи за коефіцієнтом частотного навантаження. Результати придатні для попереднього вибору міжопорної відстані, діаметра прутка та умов його підтримки під час розробки, модернізації й налагодження пруткових токарних автоматів

Біографії авторів

Борис Іванович Придальний, Луцький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент, завідувач кафедри

Кафедра робототехніки

Дмитро Едуардович Селезньов, Луцький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра машинобудування

Едуард Леонідович Селезньов, Луцький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра машинобудування

Юлія Вікторівна Муравинець, Луцький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра машинобудування

Посилання

  1. Siddhpura, M., Paurobally, R. (2012). A review of chatter vibration research in turning. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 61, 27–47. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2012.05.007
  2. Otto, A., Khasawneh, F. A., Radons, G. (2015). Position-dependent stability analysis of turning with tool and workpiece compliance. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 79 (9-12), 1453–1463. https://doi.org/10.1007/s00170-015-6929-1
  3. Urbikain, G., López de Lacalle, L. N., Campa, F. J., Fernández, A., Elías, A. (2012). Stability prediction in straight turning of a flexible workpiece by collocation method. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 54-55, 73–81. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2011.11.008
  4. Sekar, M., Srinivas, J., Kotaiah, K. R., Yang, S. H. (2008). Stability analysis of turning process with tailstock-supported workpiece. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 43 (9-10), 862–871. https://doi.org/10.1007/s00170-008-1764-2
  5. Siddhpura, M., Siddhpura, A., Paurobally, R. (2017). Chatter stability prediction for a flexible tool-workpiece system in a turning process. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 92 (1-4), 881–896. https://doi.org/10.1007/s00170-017-0208-2
  6. Lu, K., Wang, Y., Gu, F., Pang, X., Ball, A. (2019). Dynamic modeling and chatter analysis of a spindle-workpiece-tailstock system for the turning of flexible parts. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 104 (5-8), 3007–3015. https://doi.org/10.1007/s00170-019-04224-w
  7. Stepan, G., Kiss, A. K., Ghalamchi, B., Sopanen, J., Bachrathy, D. (2017). Chatter avoidance in cutting highly flexible workpieces. CIRP Annals, 66 (1), 377–380. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2017.04.054
  8. Chanda, A., Dwivedy, S. K. (2018). Nonlinear dynamic analysis of flexible workpiece and tool in turning operation with delay and internal resonance. Journal of Sound and Vibration, 434, 358–378. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2018.05.043
  9. Yan, S., Kong, J., Sun, Y. (2021). Continuum model based chatter stability prediction for highly flexible parts in turning process with accurate dynamic force modeling. Journal of Manufacturing Processes, 62, 221–233. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.12.003
  10. Beri, B., Meszaros, G., Stepan, G. (2021). Machining of slender workpieces subjected to time-periodic axial force: stability and chatter suppression. Journal of Sound and Vibration, 504, 116114. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2021.116114
  11. Prydalnyi, B. (2020). Characteristics of Electromechanical Clamping Mechanism with Asynchronous Electric Motor. 2020 International Conference Mechatronic Systems and Materials (MSM), 1–5. https://doi.org/10.1109/msm49833.2020.9202186
  12. Prydalnyi, B. (2022). Creation of automatic clamping mechanisms for spindle assemblies of machine tools using a formalized description of structural elements. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (119)), 26–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265191
  13. Prydalnyi, B., Kuznetsov, Y., Lyshuk, V. (2021). Methodology and Tools for Computer-Aided Calculation of Characteristics of Electromechanical Clamping Drive Actuated by Induction Motor. Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020), 256–266. https://doi.org/10.1007/978-3-030-54817-9_30
  14. Pasternak, V., Samchuk, L., Huliieva, N., Andrushchak, I., Ruban, A. (2021). Investigation of the Properties of Powder Materials Using Computer Modeling. Materials Science Forum, 1038, 33–39. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1038.33
Визначення аналітичного критерію ефективної швидкохідності шпиндельного вузла для автоматичної обробки довгомірної заготовки

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-06-30

Як цитувати

Придальний, Б. І., Селезньов, Д. Е., Селезньов, Е. Л., & Муравинець, Ю. В. (2026). Визначення аналітичного критерію ефективної швидкохідності шпиндельного вузла для автоматичної обробки довгомірної заготовки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1 (141), 64–72. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.362733

Номер

Том 3 № 1 (141) (2026): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Borys Prydalnyi, Dmytro Seleznov, Eduard Seleznov, Yuliia Muravynets

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.