Оптимизация движений исполнительных элементов станков для обработки глубоких отверстий

• Автор: Христофорова, Вероника Владимировна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 213 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Существующие подходы к созданию систем управления
сверлением глубоких отверстий
1.1 Методы, применяемые для улучшения сверления глубоких отверстий
1.2. Особенности сверления глубоких отверстий малого диаметра спиральными сверлами
1.3. Системный подход к созданию автоматизированного оборудования для сверления глубоких отверстий
Глава 2. Оптимизация вспомогательных перемещений
2.1. Анализ траекторий перемещений пиноли при
сверлении глубоких отверстий малого диаметра
2.2 Постановка задачи оптимизации вспомогательных перемещений
2.3 Математическая модель динамики вспомогательных перемещений силовой сверлильной головки в детерминированной постановке
2.4 Влияние временной неопределенности точки переключения перехода от вспомогательных перемещений к рабочим перемещениям
2.5 Влияние неопределённости момента сопротивления
движению пиноли 72 !
2.6 Выводы
Глава 3. Оптимизация рабочих движений инструмента по
критерию минимума приведенных затрат
3.1. Анализ особенностей формирования траекторий рабочих движений при сверлении глубоких отверстий малого диаметра
3.2.Имитационное моделирование системы управления процессом сверления
3.3.Анализ эффективности алгоритмов управления
рабочими заглублениями
3.4.Изучение оптимальной траектории при векторном управлении
3.4.1. Обоснование существования оптимальной траектории при векторном управлении
3.4.2 Построение оптимизационных поверхностей для алгоритма сверления глубоких отверстий при векторном- управлении
3.4.3 Анализ эффективности квазиоптимального Алгоритма
3.5 Выводы

Глава 4. Экспериментальное оборудование и практическая
реализация результатов исследования
4.1 Свойства измерительных преобразователей при переключении скорости на рабочих перемещениях 2-го прохода
4.2 Оценка пространственной задержки в системе
управления
4.3 Особенности управления сверлением вблизи зоны пакетирования стружки
4.4 Обоснование метода измерения крутящего момента на инструменте по току электродвигателя
4.5 Исследование стабильности момента сопротивления
при перемещении пиноли
4.6 Экспериментальная установка для исследования операций глубокого сверления отверстий малого
диаметра
4.7 Экспериментальная установка (прототип) системы управления глубоким сверлением
труднообрабатываемых материалов
4.8 Практическая реализация результатов исследования
4.9 Выводы
Заключение
Список использованной литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Приложение Ж

Введение
Управление процессом сверления глубоких отверстий малого диаметра осуществляется на силовых сверлильных головках специально созданных для этого процесса. Создание таких сверлильных головок есть комплексная проблема.
Настоящее исследование является результатом дальнейших разработок систем управления процессом сверления глубоких отверстий, которые выполнены на кафедре АЛЛ, а так же в ряде вузов и НИИ страны. Здесь, прежде всего, необходимо отметить работы Тверского М.М., Лещинского Л.Ю., Гуськова A.C., Мурашкина Л.С., Закамалдина В.И. выполненные в ЭНИМСЕ, в Южноуральском техническом университете, Санкт-Питербуржском техническом университете и МВТО имени Баумана. Необходимо так же отметить работы, выполненные в ДГТУ руководством Заковоротного В.Л., это работы Чубукина A.B., Яншахова М.Л., Назаренко Д.В., Панова Е.Ю. Главное внимание в этих работах уделялось проблемам управления собственно рабочих заглублений в процессе каждого единичного заглубления. Необходимо так же отметить исследования по совершенствованию режущего инструмента. В частотности использования шнековых инструментов, т.е. инструмента с большим подъемом спирали, а так же сверлению оружейными сверлами, вибрационному сверлению и прочее. Кроме этого используются сверла фирмы GUHRING, у которых осуществляется принудительный подвод СОЖ через специальные отверстия в инструменте, что также способствует улучшению процесса обработки. В последние годы при создании оборудования для сверления глубоких отверстий существенно расширилась номенклатура деталей. Кроме типичных для топливной и гидроаппаратуры деталей, например штуцеров и шпинделей гидросистем вертолетов, создано оборудование для обработки например трубных досок пароконденсаторов энергетических паровых турбин.
Тем не менее, несмотря на совершенствование режущего инструмента, все станочные системы созданные для сверления глубоких

и на скорость подачи при врезании инструмента в заготовку
К01,<(Г0;,±Д7);Ч,<(±Л*) (2.3)
где V0l < (V0j ±AV);x0 l < (х0(, ± Дх) - характеризуют окно, в пределах которого обеспечивается точность позиционирования пиноли в терминальном состоянии. Однако главное значение в (2.3) имеет ограничение по скорости.
Требуется найти управление |м| < С/0, минимизирующее время вспомогательных перемещений Тв:
Тв -> min (2.4)
и, одновременно, удовлетворяющее ограничениям (2.3).
Коль скоро в поставленной задаче введено условие (2.3), то математическая модель должна иметь факторы, вносящие неопределенность в координаты состояния и возможные траектории системы х. Поэтому будем дополнительно считать, что заданы статистики параметров р в (2.1) и момента сопротивления М.
Тогда, для определения управления, обеспечивающего (2.4) в (2.1), а также ограничения (2.2, 2.3), функция управления определяется на основе принципа максимума JI.C. Понтрягина [82] или на основе теории оптимального быстродействия В.Г. Болтянского [7-10]. Ограничение (2.3) определяется исходя из технологических требований, связанных со следующими особенностями процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра спиральными свёрлами:
-предельное значение скорости подачи при врезании в заготовку ограничено, в связи с тем, что при увеличении этой скорости возрастает осевое усилие, действующее на инструмент как на длинный стержень, жёстко закреплённый в зажимном приспособлении. При определённых значениях осевого усилия сверло теряет осевую устойчивость, что приводит к отклонению направления формируемого отверстия (формируется увод инструмента относительно оси его вращения). Это вызывает неисправимый брак. Важно подчеркнуть, что ограничение (2.3), в общем случае, является функцией величины единичного заглубления К0’, =К0*,(х). По мере увеличения глубины сверления допустимые величи-