Повышение виброустойчивости технологической системы токарного станка с применением адаптивного управления приводом главного движения

• Автор: Афонин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 126 с.

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ 1. Анализ состояния вопроса о виброустойчивости процесса резания
1.1. Анализ факторов, влияющих на виброустойчивость технологической системы токарного станка
1.2. Способы снижения интенсивности колебаний
1.3. Анализ информационных потоков о процессе резания
1.4. Цель и задачи исследования
1.5 Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 2. Особенности функционирования технологической системы токарного станка при адаптивном управлении приводом главного движения
2.1. Задача адаптивного управления приводом главного движения
2.2. Механизм подавления автоколебаний при оперативном изменении скорости резания
2.3. Функционирование адаптивной системы в условиях зарождения и
развития автоколебаний
2.4.Особенности разработки способа адаптивного управления приводом главного движения. Требования к модели
2.5. Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 3. Разработка модели автоколебаний для исследования способа адаптивного управления
3.1. Обоснование способа построения модели динамической характеристики процесса резания. Выбор структуры модели
3.2. Идентификация модели динамической характеристики процесса резания
3.3. Описание экспериментальной установки для исследования динамических характеристик процесса резания. Методика проведения
экспериментов
3.4. Анализ экспериментальных исследований динамической характеристики процесса резания
3.5. Преобразование изменения Р2(Х) в. колебания на обработанной поверхности ад(Х)
3.6. Моделирование обработки по следу
3.7. Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 4. Имитационное моделирование и разработка адаптивного способа подавления автоколебаний
4.1. Исследование параметров алгоритма подавления автоколебаний
4.2. Разработка адаптивного алгоритма подавления автоколебаний
4.3. Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 5. Экспериментальные исследования эффективности адаптивного способа подавления автоколебаний
5.1. Экспериментальные исследования динамических характеристик привода главного движения
5.2. Описание адаптивной системы
5.3. Экспериментальная оценка эффективности адаптивного способа подавления автоколебаний
5.4. Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ.

В машиностроении повышение производительности механической обработки и качества обработанных поверхностей деталей идет по нескольким направлениям. Наименее изученным и скрывающим наибольшие возможности является правильное использование динамических процессов, происходящих в технологических системах, в частности - автоколебаний.
В связи с уменьшением размеров узлов и механизмов отмечается расширение номенклатуры деталей из высокопрочных, а поэтому труднообрабатываемых сталей и сплавов, форма деталей типа тел вращения всё больше усложняется, а совершенствование режущего инструмента позволяет значительно увеличить объем снимаемой с заготовки стружки за единицу времени. При точении на токарных станках с ЧПУ таких деталей с повышенными режимами резания резко возрастает вероятность возникновения автоколебаний.
Следует ожидать, что в условиях экономии металла и энергии будет проявляться тенденция к снижению массогабаритных показателей станков, что требует снижения моментов инерции всех движущихся частей станка и повышения их прочности и надежности. Это достигается уменьшением диаметров шпиндельных узлов, ходовых винтов, снижением веса суппортов, столов. Уменьшение габаритов узлов станка может привести к уменьшению жесткости и, как следствие - снижению виброустойчивости. Амплитуда автоколебаний при интенсивных режимах обработки на недостаточно жестких станках может достигать недопустимо больших значений. При этом значительно снижаются стойкость режущего инструмента, точность и чистота обработанной поверхности, увеличиваются волнистость, наклеп, остаточные напряжения в детали. Колебания с большой амплитудой способствуют разрушению

Поставленная цель определила основные задачи работы:
1. исследовать механизм снижения автоколебаний в условиях оперативного управления скоростью резания;
2. разработать модель автоколебаний для исследования алгоритма адаптивного управления;
3. разработать и реализовать аппаратно алгоритм адаптивного управления приводом главного движения;
4. произвести экспериментальную оценку адаптивного способа снижения уровня автоколебаний в технологической системе токарного станка.
1.5. Выводы по разделу 1.
1. Возникающие в процессе резания колебания технологической системы станка существенно снижают технологические показатели обработки: повышается волнистость и шероховатость обработанной поверхности, снижается стойкость инструмента. Стремление к повышению интенсивности режимов резания и обработка труднообрабатываемых сталей и сплавов снижает виброустойчивость технологической системы станка.
2. Анализ известных способов управления виброустойчивостью позволил установить, что они направлены на повышение жесткости технологической системы станка, устранение резонансных частот при выборе режимов резания, стабилизацию силы резания и демпфирования ее колебаний. При разнообразии технологического оборудования, режущего инструмента, при сложной геометрии обрабатываемой поверхности и смене материала заготовок такие способы малоэффективны. Большей эффективностью обладают адаптивные системы, оперативно управляющие