Устойчивость токарных станков при нелинейной характеристике процесса резания

• Автор: Санкин, Николай Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Состояние вопроса. Современные представления об устойчивости процесса резания металла
1.2. Анализ устойчивости нелинейных динамических
систем прямым методом Ляпунова. Частотные методы типа Попова
1.3. Передаточные функции узлов на направляющих скольжения
1.4. Устойчивость токарных станков в линейной постановке при наличии сливной стружки
1.5. Экспериментальное определение коэффициентов трения стружки по резцу и постоянных времени
процесса резания
1.6. Выводы. Цель и задачи исследования
2. ЧАСТОТНЫЙ КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ УПРУГИХ СИСТЕМ С РАСПРЕДЕЛЁННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ПРИ НЕЛИНЕЙНОМ РАСПРЕДЕЛЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
2.1. Операторные уравнения динамики вязко-упругих тел
2.2. Частотный метод исследования устойчивости замкнутых систем, включающих упругое звено
с распределенными параметрами при нелинейном распределенном воздействии
2.3. Выводы
3. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УПРУГОЙ СИСТЕМЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА
3.1. Идентификация упругой системы
3.2. Построение передаточной функции относительного перемещения в зоне резания
3.3. Учет конструкционного рассеяния энергии
3.4. Выводы

4. УСТОЙЧИВОСТЬ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ
4.1. Методика оценки устойчивости токарных станков
в линейной постановке
4.2. Устойчивость токарных станков при не вполне определенной характеристике процесса резания
4.3. Устойчивость процесса резания при раздельном рассмотрении касательной и нормальной составляющих сил резания в нелинейной постановке
4.4. Построение динамической модели относительного перемещения между резцом и заготовкой
по экспериментальным данным
4.5. Экспериментальная оценка устойчивости токарного станка УТ16 при резании
4.6. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение
Технологические процессы обработки изделий резанием занимают и будут занимать важнейшее место в машиностроении. Срок службы, надёжность, более высокое качество машин, механизмов, приборных устройств зависит от качества их обработки. Повышение технического уровня и эффектив-ности технологических процессов невозможно без глубокого и всестороннего их изучения. Высокая эффективность технологических процессов, таких как обработка резанием, достигается при максимальном использовании технологических возможностей станков.
При обработке деталей на токарных станках при некоторых условиях возникает нарушение устойчивого движения суппорта, которое выражается в появлении вибраций технологической упругой системы станка при резании. Вибрации негативно влияют на качество обрабатываемой поверхности. Высокочастотные колебания приводят к ухудшению поверхности обработки, низкочастотные колебания — к отклонению формы детали от заданного чертежом. На обработанной поверхности появляются волны, "муар" и т. п., при этом понижается
стойкость инструмента, падает точность станка, его надёжность и в конечном итоге долговечность.
Особенно сильно проявляются вышеперечисленные явления при точении труднообрабатываемых материалов, таких как некоторые конструкционные стали, титановые сплавы и т.д.
В связи с этим, большая роль принадлежит обеспечению максимальной виброустойчивости станков и мероприятиям по её улучшению, что позволит повысить качество, точность и
производительность обработки. Применение более совершенных
систем управления процессом резания также один из путей
существенного повышения качества обработки.
Задача динамики станка [29] при резании представляет

Коэффициенты уравнения (52) мало зависят от площади контакта и определяются в значительной степени нормальным давлением.
Получилась следующая система уравнений: тх + Ьгх + сх = суж/ + /ф, + ЙР0
+ F = F0 - 6х + 6,х . (53)
исключим из этих уравнений F :
ЬхЬ+т + ЬхЬ Ь,с + Ь-Ь с с Л + 8Рл + 6, су.
х+ -х + — - х + х =
Ъхт Ъхт Ьхт Ьхт
Осуществим замену переменных так, чтобы исчезла правая часть:
X = х1 + V,/ + х0
Находя х0 из условия:
{Ьхс + Ьг - й)у5 + сх0 = <5Р0 + Ь1сах,
получим:
„ <5Р0 + (ь - Ьг )у,

Следовательно:
{Ь - йг К + <5Р0
X = Xj + vst +

После подстановки новой переменной получим уравнение:
bbr+m + bxb b,c + br-b сх,
х, +
Ьхт Ъхт Ьхт
при начальных условиях:
_ (b-br)v,+SF„
Л10 _ ' лю ~ ' л10 ~

и огранечении скорости
Корни характеристического уравнения: rl 2 = -п ±ico , г3 =-А ,
решение уравнения:
X! = e~nt (Q cos cot + C2 sin cot) + C3e~M