În ultimele decenii, pachetele software CAM au fost folosite exclusiv pentru a genera traseul sculei. Dar, ele nu au nicio funcție suplimentară pentru a estima performanțele de tăiere, cum ar fi forța de tăiere, suprafața prelucrată și stabilitatea de tăiere. În mod tradițional, planificatorii de proces trebuie frecvent să recurgă la metode empirice sau metode de încercare-și-eroare (trial-and-error) pentru a găsi condiții acceptabile de tăiere într-un proces de tăiere. Metodele empirice sunt dezvoltate de obicei pe baza datelor experimentale. Deoarece un model empiric este valabil numai în intervalul în care au fost colectate datele, este dificil să se extrapoleze rezultatele de la un set de condiții de prelucrare la un nou set de condiții. Condițiile de tăiere, care sunt determinate prin metode empirice sau trial-and-error, pot duce adesea la sub-/supra-tăieri sau ruperea cuțitului din cauza forței de tăiere excesive. Prin urmare, majoritatea operatorilor devin în mod natural conservatori în selectarea parametrilor procesului pentru a asigura calitatea pieselor și pentru a evita astfel de rezultate nedorite. Însă, acest lucru vine cu prețul scăderii productivității. Pentru a depăși această problemă, una dintre tendințele majore de cercetare actuală în acest domeniu este dezvoltarea unui sistem care este capabil să simuleze procesul de prelucrare real, mai degrabă decât simpla verificare geometrică a traseelor ​​sculei.

Vibrațiile de prelucrare (chatter) devin adesea o piedică majoră pentru productivitatea ridicată și calitatea prelucrării. Deci, inginerii nu pot găsi calea de a evita vibrațiile severe cauzate de combinația condițiilor de tăiere și a mașinilor-unelte. Este o problemă bine-cunoscută în companiile de prelucrare CNC, iar inginerii depind încă de abordarea trial-and-error pentru a găsi condiții optime de tăiere și combinații adecvate de scule.

Prelucrarea este o varietate de procese de îndepărtare a materialului în care o unealtă de tăiere îndepărtează materialul nedorit dintr-o piesă de prelucrat pentru a produce forma dorită, dar calitatea suprafeței este adesea deteriorată de răspunsul dinamic al unui sistem de prelucrare. De exemplu, Fig. 1 arată comparația în calitatea suprafeței prelucrate generată de operația de frezare frontală. Figura 1b ilustrează calitatea și rugozitatea suprafeței fine în comparație cu calitatea suprafeței rugoase afectate de vibrația sculei din Fig. 1c.

Acest articol își propune să introducă metodologia de predicție a vibrațiilor de prelucrare înainte de prelucrarea reală, astfel încât inginerii să poată evita vibrațiile și să găsească condiția optimă de tăiere care are ca rezultat o calitate și o productivitate mai ridicate ale suprafeței. Au fost efectuate lucrări de cercetare privind mecanica și dinamica proceselor de frezare. Tobias și Tlusty au propus primele legi de stabilitate a chatterului în domeniul-frecvență (Tobias și Fiswick 1958; Tlusty și Polacek 1957). Sridhar a conceput soluția în domeniul-timp cu două ecuații diferențiale cuplate, întârziate, cu coeficienți care variază în timp (Sridhar și colab. 1968). Minis și Ianușevski au dezvoltat prima soluție analitică a stabilității la frezare folosind teoria lui Floquet, avansând de la formularea lui Sridhar (1993). Altintas și Budak au dezvoltat o soluție de formă generală și închisă a stabilității de frezare în domeniul-frecvență (Budak și Altintas 1998a, b). Articole recente menționează că sunt necesari lobi de stabilitate adăugați pentru a simula cu acuratețe tăierea radială cu imersie scăzută în timpul prelucrării de mare viteză (Insberger și Stepan 2000; Davies și colab. 2000; Bayly și colab. 2003; Merdol și Altintas 2004). Olgac şi colab. au luat în considerare atât întârzierile de timp unice, cât și multiple și și-au validat legea de stabilitate asupra rezultatelor tăietorilor cu pas uniform și variabil (Olgac și Sipahi 2005). Ko și Altintas au propus modele mecaniciste și dinamice în domeniul-timp și al frecvenței pentru procesele de frezare în adâncime (2007a, b; Altintas și Ko 2006). Modelul de stabilitate dezvoltat poate prezice o vibrație torsio-axială, precum și vibrații laterale, în timp ce modelul anterior de frezare plană se concentrează practic doar pe vibrațiile laterale.

Secțiunea „Modelarea dinamicii prelucrării” explică procedurile critice pentru modelarea în domeniul-frecvență și al timpului a dinamicii prelucrării, ilustrând exemplele de modele de frezare și frezare în adâncime. Secțiunea „Aplicarea dinamicii de prelucrare” prezintă aplicarea efectivă a modelării la procesele de fabricație din industrii. Secțiunea „Rezumat” rezumă în cele din urmă acest articol, care este util pentru a înțelege modelarea și aplicarea dinamicii de prelucrare pentru aplicarea efectivă în industrii.