Управление технологическими системами на основе динамических и нейронно-сетевых моделей процесса резания

• Автор: Бурков, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 255 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ПРОЦЕССОВ МЕХАНООБРАБОТКИ
1.1. Механизмы стружкообразования при резании
1.2. Механизмы возникновения и исследование автоколебаний
при резании
1.3. Трение и износ инструмента при резании
1.3.1. Механизмы трения при резании
1.3.2. Механизмы изнашивания инструмента при резании
1.4. Методы диагностики состояния инструмента при резании
1.5. Выводы. Цели и задачи исследований
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РЕЗАНИИ
2.1. Самоорганизация процессов трения и смазки при
резании
2.2. Математическая модель процесса резания с плавлением
на фрикционном контакте
2.3. Механизмы трения и адгезии при резании с учетом плавления на фрикционном контакте
2.3.1. Стенд для исследования прочности адгезионной связи стружки с инструментом
2.3.2. Трение и механизм адгезии между инструментальным и обрабатываемым материалами при плавлении на фрикционном контакте
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КОНТАКТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РЕЗАНИИ
3.1. Солитонный механизм возникновения и эволюции
вихревых структур в зоне контакта стружки с инструментом
3.2. Вихревой механизм отрыва частиц (изнашивания) инструментального материала в поверхностных слоях инструмента

3.3. Солитонный механизм действия СОТС при резании
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ДИНАМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ ПРИ РЕЗАНИИ
4.1. Стенд для исследования динамических процессов при резании с использованием виброакустической эмиссии
4.2. Анализ динамических процессов в УСС на основе синергетического подхода
4.3. Гидродинамическая модель автоколебаний при резании
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПОВ САМООРГАНИЗАЦИИ
И ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
5.1. Управление стружкообразованием при резании
5.2. Диагностика износа режущего инструмента при фрезеровании по частоте стружкообразования
5.3. Управление работоспособностью режущего инструмента путем осаждения износостойких покрытий
5.4. Управление процессами механообработки на основе нейронно-сетевых моделей
5.5. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Процессы обработки резанием по точности, качеству обработанных деталей, а также производительности и экономичности, являются более конкурентоспособными по сравнению с другими методами формообразования.
По-видимому, не будет преувеличением сказать, что сейчас мы переживаем новый этап повышения эффективности и конкурентоспособности процессов механообработки. Этому в значительной степени способствуют, прежде всего, успехи, достигнутые в области математического и компьютерного моделирования процесса резания.
Известно, что выходные параметры обработки (точность, качество обработанной поверхности и т.д.) в течении всего процесса резания недоступны для прямого измерения. Поэтому алгоритмы управления технологическими системами в настоящее время, как правило, строят на базе экспериментальных зависимостей выходных параметров от режима обработки. Повышение надежности процессов механообработки обусловливает необходимость разработки математических моделей возмущения автоколебаний при резании, износа инструмента, точности обработки, адекватно описывающих динамические процессы деформации и разрушения срезаемого слоя.
Важно отметить, что в области фундаментальных исследований также получены существенные результаты, позволяющие проводить разработку новых методов управления технологическими системами обработки резанием. Прежде всего, такая возможность появилась благодаря открытию стохастического поведения динамических систем и формированию новых научных направлений как: исследование динамики нелинейных (хаотических) систем; динамики процессов возникновения и разрушения "порядка" в сложных системах и диссипативных средах (биологических, химических и т.д.), далеких от термодинамического равновесия. Выдающуюся роль в решении проблем нелинейной динамики диссипативных сред играет теория самоорганизации - синергетика.

представлять динамику функционирования технологической системы (ТС) в процессе механической обработки деталей в виде системы интегральных уравнений и определять отклонения ТС во времени; на основании вектора отклонений судить об устойчивости ТС в смысле определения устойчивости по Ляпунову и Лагранжу, которые гарантируют существование заданной окрестности в пространстве параметров ТС, где должны выполняться ее требуемые свойства; формировать информационное пространство для решения различного вида задач при принятии решений на соответствующих этапах технологического производства.
Приведены [291] методика и результаты экспериментального и теоретического исследования устойчивости процесса резания в условиях автоколебаний. Разработана математическая модель сложения колебаний по двум взаимно перпендикулярным координатам. Для условий фрезерования концевой фрезой методом моделирования установлены границы устойчивой работы технологической системы и рекомендации по повышению устойчивости.
В работе [292] приведены методика и результаты исследования динамической устойчивости процесса резания с использованием математического аппарата нечеткой логики. Исследовано влияние факторов нечеткой неопределенности на границы области неустойчивости, а также распределение вероятности потери устойчивости для различных доверительных интервалов.
Представлена [293] модель вибрационной системы при резании с двумя степенями свободы. В модели учтены взаимовлияния систем детали и режущего инструмента. Проанализирован механизм вибраций с одной и двумя частотами с учетом условий возникновения таких вибраций. Полученные результаты проверены экспериментальным путем.
Авторы [46] исследовали динамическую характеристику, которая раскрывает запаздывание и диссипативное влияние процесса резания во взаимосвязи силы резания, движения инструмента относительно обрабатываемой детали. Определение этой характеристики необходимо прежде всего при решении задачи автоматизированного проектирования технологических процессов при выборе режимов резания, исходя из условия удовлетворения