Повышение эффективности токарной обработки за счет управления параметрическими явлениями в динамической системе резания

• Автор: Фам Тху Хыонг
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Современное состояние исследований в области динамики металлорежущих танков

1.2. Устойчивость траектории формообразующих движений. Многообразия, формируемые в окрестности траектории формообразующих движений
1.3. Причины, вызывающие периодические изменения параметров динамической системы станка
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЫЗЫВАЮЩИХ ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕЗАНИЯ. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕЗАНИЯ, КАК СИСТЕМЫ С ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
2.1. Переменные параметры динамической системы, обусловленные кинематическими возмущениями
2.2. Переменные параметры динамической системы, обусловленные радиальными биениями шпинделя и вариациями припуска
2.3. Формирование переменных параметров в динамической системе резания за счет пространственно анизотропии конструктивных элементов

2.4. Формирование переменных параметров за счет особенностей процесса резания

2.5. Методы оценивания переменных параметров динамической системы, обусловленные кинематическими возмущениями
2.6. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ КАК СИСТЕМЫ С ПЕРИОДИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ПАРАМЕТРАМИ

3.1. Базовые уравнения динамической системы резания, как системы с периодически изменяющимися параметрами
3.2. Случай скалярной модели. Общие свойства параметрического возбуждении
3.3. Векторная модель системы с периодическими изменениями жесткости
3.4. Совокупное влияние различных механизмов формирования периодических параметров
3.5. Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ С УЧЕТОМ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ
И ВАРИАЦИЙ ЖЕСТКОСТИ
4.1. Постановка проблемы
4.2. Влияние вариаций скорости продольной подачи на качество изготовления деталей
4.3. Совместное влияние кинематических возмущений и вариаций жесткости
4.4. Вычисление геометрической топологии поверхности по функции деформационных смещений инструмента
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение
Обеспечение изготовления деталей, удовлетворяющих требуемому качеству, является одной из основных задач машиностроительного производства. Один из факторов, влияющих на качество изготовления деталей, связан с обеспечением устойчивости стационарных траекторий движения инструмента относительно заготовки. Эти траектории являются формообразующими и непосредственно влияют на показатели качества изготовления деталей. Они задаются программой ЧПУ станка. Поэтому при проектировании технологического процесса при изготовлении деталей на станках с ЧПУ кроме традиционных факторов чисто геометрического характера необходимо подбирать технологические режимы, инструмент и, в некоторых случаях, обеспечивать компоновку станка исходя из обеспечения устойчивости стационарных траекторий движения инструмента относительно заготовки.
Именно поэтому на всем протяжении существования металлорежущих станков проблемам устойчивости траекторий формообразующих движений инструмента относительно заготовки уделялось значительное внимание. Здесь необходимо отметить работы Вейца B.JL, Васина С.А., Бржозовского Б.М., Городецкого Ю.И., Заковоротного B.JL, Кабалдина Ю.Г., Кудинова В.А., Шпилёва
A.М., Остафьева В.А., Эльясберга М.Е., Хомякова B.C., Тэйлора Ф.В., Гилберта
B.В., Бёрнса Т.Д., Амерго Э.А., Брюэра Р.К., Брауна Р.Х. и других авторов. В этих работах рассматривается динамическая система процесса резания, состоящая из двух взаимодействующих через процесс обработки подсистем со стороны инструмента и обрабатываемой заготовки. Важно отметить, что рассматриваемые модели представляются линейными или нелинейными моделями с постоянными параметрами. Однако реальный станок имеет периодически изменяющиеся параметры. Они обусловлены пространственной анизотропией свойств шпиндельной группы и обрабатываемой детали, которая за счет вращения шпинделя вызывает формирование периодически изменяющихся параметров. Кроме этого, периодические изменения параметров образуются при обра-
Приведенный пример (рис. 2.4) показывает, что при неизменной и постоянной уставке скорости подачи ее значение заметно варьируется относительно среднего значения. Это связано с тем, что при движении суппорта по направляющим на его движение оказывают дополнительное влияние силы, формируемые в области контакта направляющих суппорта с несущей системой станка. Эти силы формируют дополнительную связь, представляемую в координатах пространства состояния системы в виде динамической связи. Эта связь образует внутренние регуляторы, влияющие кроме внешнего управления на движение системы. Кроме этого, на значение скорости продольных перемещений суппорта относительно заготовки оказывают влияние осевые биения шпинделя, функцию изменения которых необходимо продифференцировать и просуммировать с вариациями скорости продольных перемещений суппорта.
Таким образом, скорость продольной подачи можно представить в виде двух составляющих
У3(О = У3(0>+У3(,>0), (2.6)
где =>0,прии -»со. Причем ¥}м(0 представляет собой сумму вариаций

скоростей перемещения продольного суппорта и скоростей осевых биений шпинделя. Эти функции равны нулю в идеальном по точности станке.
Чтобы конкретизировать наиболее важные свойства функции (/), рассмотрим пример спектральных свойств функции вариации скорости продольной подачи с учетом скоростей биений шпинделя в направлении оси его вращения. Спектр мощности, полученный на основе определения Фурье - изображения от корреляционной функции, соответствующей процессу К3(,) (/), приведен на рис. 2.5. Он рассмотрен в частотном диапазоне до 500 Гц. Как видно, спектр мощности колебательных скоростей представляет собой некоторый равномерный шум (на приведенной иллюстрации он выделен прямой, параллельной оси абсцисс), на который наложены узкополосные всплески. Поэтому функцию скорости продольной подачи можно представить в виде