Identification of the vibration frequency and form of the AWJ machine in aspect of cutter head vibration

Abstract

W ramach kompleksowych badań dotyczących wpływu drgań na proces cięcia wodno-ściernego AWJ (abrasive water jet) artykuł podejmuje temat identyfikacji własności modalnych maszyny z uwzględnieniem głowicy wodno-ściernej. Przeprowadzono eksperymentalną analizę modalną głównych podzespołów bramowej konstrukcji maszyny, tj. belki nośnej wraz z suportem narzędziowym i głowicą tnącą. Wyznaczenie własności modalnych maszyny pozwoliło na identyfikację tych drgań, które bezpośrednio wynikają z konstrukcji maszyny, oraz wskazanie ich w sygnale zarejestrowanym podczas cięcia. SŁOWA KLUCZOWE: obróbka wodno-ścierna, test impulsowy, częstotliwości, postacie drgań As part of a comprehensive study of influence of vibrations on the abrasive waterjet process, this article discusses about the identification of modal properties of the waterjet machine including the cutter head. The experimental modal analysis of the main gantry components of the machine construction was carried out, i.e. the carrier beam with the tool support and the cutter head. Determination of the modal properties of the machine allowed the identification of these vibrations, which are directly attributable to the construction of the machine and indicate them in the signal registered during the cutting. KEYWORDS: abrasive waterjet, impulse test, vibration frequencies, vibrations formsPodstawową drogą do wzrostu wydajności cięcia w metodzie obróbki wodno-ściernej jest przyspieszenie procesu poprzez zwiększenie jego parametrów, głównie ciśnie-nia i prędkości cięcia. Wzrost tych parametrów wiąże się jednak z większymi obciążeniami dynamicznymi oddziału-jącymi na maszynę. Wskutek tego mogą powstawać niepożądane drgania, które zmniejszają dokładność obróbki i jakość cięcia. Dlatego jednym z nadrzędnych celów badań prowadzonych w tym zakresie jest analiza własno-ści dynamicznych (parametrów modalnych) konkretnego rozwiązania konstrukcyjnego maszyny do cięcia wysokociśnieniową strugą wodno-ścierną, prowadząca do ujawnienia przyczyn powstawania drgań oraz ich wpływu na sam proces.Obecny stan wiedzy na temat oceny jakości procesu na podstawie analizy drgań opiera się głównie na pomiarze i analizie drgań bezpośrednio w trakcie procesu [1,2]. Towarzyszące procesowi cięcia drgania - ich częstotliwość i amplituda - w dużym stopniu zależą od parametrów cię-cia i grubości przedmiotu obrabianego. Również średnica strugi tnącej ma duży wpływ na postacie drgań - wraz ze wzrostem średnicy strugi ekstremum gęstości widmowej mocy przenosi się w kierunku niższych częstotliwości [4]. Parametry geometryczne powierzchni powstałej wskutek przecięcia istotnie zależą od ruchu i kąta nachylenia głowicy tnącej. Zarejestrowane sygnały drgań [5,6], mierzone na głowicy tnącej, ujawniły silną korelację z harmonicznymi widmami mocy profili chropowatości powierzchni cięcia.Autorzy badań przedstawionych w artykule [7] zwró-cili uwagę, że redukcja drgań wyraźnie poprawia jakość powierzchni uzyskanej w procesie cięcia strugą wysokociśnieniową. O tej jakości decyduje kilka warunków zewnętrznych -np. od...