Разработка методов анализа и синтеза управляемой динамической системы резания с учетом эволюции связей и самоорганизации

• Автор: Фам Динь Тунг
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 405 с. : ил. + Прил. ( 180 с. : ил.)

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВЕ 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1.0 системном подходе в науке
1.2. Система процесса резания на металлорежущем станке
1.3. Динамическая система металлорежущего станка
1.4. Эволюционные изменения динамической системы резания
1.5. Системный подход к управлению процессом резания с учетом эволюционных изменений
1.6. Общая концепция диссертации. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УПРАВЛЯЕМОЙ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ НА ПРИМЕРЕ ПРОЦЕССА ТОЧЕНИЯ
2.1. Подсистема упругих деформационных смещений подсистем
2.2.Моделирование и идентификация инерционных и диссипативных свойств подсистем
2.3. Динамическая связь, формируемая процессом резания, при малых отклонениях от точки равновесия
2.4. Иерархия дифференциальных уравнений движения инструмента относительно заготовки
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. СВОЙСТВА ПОДСИСТЕМЫ «МЕДЛЕННЫХ» ДВИЖЕНИЙ
3.1. Алгоритм вычисления управляемой стационарной траектории формообразующих движений
3.2. Частотные свойства преобразования скорости подачи в вариации
сил и деформационных смещений
3.3. Влияние траекторий «медленных» движений на точность изготовления деталей
3.4. Влияние реакции со стороны процесса резания на устойчивость

стационарных траекторий «медленных» движений
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. СВОЙСТВА ПОДСИСТЕМЫ «БЫСТРЫХ» ДВИЖЕНИЙ
4.1. Формулировка задачи устойчивости
4.2. Механизмы потери устойчивости динамической системы резания за счёт позиционных сил
4.3. Влияние изгибных деформационных смещений инструмента на устойчивость точки равновесия
4.4. Механизмы потери устойчивости динамической системы резания за счёт сил, формируемых скоростными связями
4.5. Параметрические явления
4.6. Инвариантные многообразия, формируемые в окрестности равновесия подсистемы «быстрых» движений
4.7. Экспериментальная проверка формирования инвариантных многообразий при точении
4.8. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ПЕРЕСТРОЙКА ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕЗАНИЯ
В ХОДЕ ЕЁ ЭВОЛЮЦИИ
5.1. Математическое моделирование эволюционной динамической системы резания
5.2. Алгоритм вычисления стационарной эволюционной траектории и эволюционных параметров системы
5.3. Примеры эволюционной перестройки системы для первой базовой динамической модели
5.4. Примеры эволюционной перестройки системы для второй базовой динамической модели
5.5. Принцип идентификации параметров и ядер интегральных операторов
5.6. Выводы по главе

ГЛАВА 6. СИНТЕЗ УПРАВЛЯЕМОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
РЕЗАНИЯ
6Л. Системный подход к управлению процессами обработки на металлорежущих станках
6.2. Ограничения на траектории формообразующих движений
6.3. Построение программного управления процессом точения на основе синергетической концепции
6.4. Построение программного управления процессом точения изделий сложной геометрической формы
6.5. Коррекция программируемых траекторий за счет дополнительных информационных потоков
6.5Л. Коррекция программируемых траекторий за счет введения обратной связи по силам резания
6.5.2. Оценивания текущего значения жесткости в процессе обработки
6.5.3. Оценивание текущих характеристик геометрической точности
6.6. Обеспечение асимптотической устойчивости траектории формообразующих движений
6.6.1. Выбор геометрических параметров инструмента
6.6.2. Рациональное конструирование элементов подсистемы режущего инструмента
6.6.3. Выбор технологических параметров
6.6.4. Влияние эволюционных преобразований на устойчивость
6.7. Определение оптимальных траекторий на множестве желаемых траекторий с учетом ограничений и эволюции
6.7.1. Определение программного управления с учетом эволюционных изменений в динамической системе резания
6.7.2. Влияние кинематических возмущений на точность изготовления деталей

[37,39,42, 49-57]. В основу построения программы ЧПУ положены два основных набора данных:
- геометрический образ детали, но не его динамические характеристики, например, изменение матриц жёсткости в контакте инструмента с деталью;
- технологические требования и ограничения, которые определяют диапазоны режимов резания, но не учитывают эволюционные преобразования системы резания, например, связанные с развитием износа режущего инструмента.
Таким образом, современный подход к управлению, базирующийся на принципе подчинения траекторий движений исполнительных элементов программе ЧПУ или управления, не позволяет учесть особенностей динамики процесса резания, и станка в ходе его функционирования. Однако при анализе точности изготовления деталей на станках с ЧПУ приходится считаться с тем, что погрешность их изготовления существенно (на порядок, иногда и более) превышает погрешность траекторий исполнительных элементов (ТИЭ). Это связано с тем, что ТИЭ отличаются от траекторий формообразующих движений (ТФД). На основе выполненного в параграфах 1.2-1.4 анализа можно выделить следующие факторы, связанные с особенностью динамики процесса резания, и вызывающие отклонение ТИЭ от ТФД.
- На отклонение ТФД от программы ЧПУ оказывают влияние упругие деформации инструмента и заготовки. Это влияние особенно актуально при изготовлении деталей, в которых матрицы жёсткости меняются вдоль траекторий движения исполнительных элементов.
- При обработке изделий сложной геометрической формы, особенно на участках характеризующихся значительными изменениями направления суммарного вектора скорости, формируется погрешность, обусловленная изменениями условий обработки, в том числе вариациями геометрии инструмента. На траектории исполнительных элементов в этом случае оказывает также влияние не идентичность динамических свойств регулируемых приводов.