Влияние частотных характеристик технологической системы и износа режущего инструмента на точность токарной обработки

• Автор: Авилов, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ решений задач математического моделирования технологической системы, процесса резания

и точности механической обработки

1.1 Моделирование упругой системы станка

1.2 Динамическая модель процесса стружкообразования

1.3 Модели износа режущего инструмента

1.4 Моделирование точности механической обработки

1.5 Системы управления износом режущего инструмента и точностью механической обработки
2. Математические модели элементов технологической системы при токарной обработке для консольного закрепления детали

2.1 Постановка задачи

2.2 Математическая модель суппорта
2.3 Робастная математическая модель колебаний детали с консольным закреплением в шпинделе
2.4 Математическая модель колебаний детали
с консольным закреплением в шпинделе на упругих опорах
2.5 Математическая модель колебаний детали, закрепленной в шпинделе в зависимости от износа инструмента
2.6 Математическая модель колебаний упругой системы станка в зависимости от износа инструмента
3. Теоретическое исследование влияния износа и частотных характеристик технологической системы на радиальные смещения инструмента и детали
3.1 Теоретическое исследование влияния износа и частотных характеристик технологической системы на радиальные смещения инструмента и детали при обработке заготовки диаметром 20 мм.

3.2 Выводы
4. Экспериментальная часть
4.1 Разработка методики проведения экспериментальных исследований с помощью виброизмерительного комплекса
4.2 Идентификация закона распределения амплитуды вибросигнала
4.2.1 Исследование закона распределения амплитуды вибросигнала
при обработке стали 45 резцом с пластиной из твердого сплава Т15К6
4.2.2 Выводы
4.3 Исследование и анализ амплитудно-частотных характеристик вибросигнала
4.4 Исследование траектории движения резца и анализ эллипса перемещений
4.5 Определение количественного значения энтропии вибросигнала
при обработке материалов
4.6 Исследование влияния траектории движения резца
на износ режущего инструмента в пространстве состояний
4.6.1 Исследование влияния траектории движения резца
на износ режущего инструмента с пластиной из твердого сплава Т15К6 при обработке стали
4.6.2 Выводы
4.7 Построение регрессионных моделей энтропии
4.7.1 Условия проведения эксперимента
4.7.2 Кодирование факторов и результаты эксперимента
4.8 Построение круглограмм после механической обработки
4.9 Построение регрессионной модели стойкости режущего инструмента
4.9.1 Определение констант моделей стойкости режущего инструмента
4.9.1.1 Определение констант моделей стойкости режущих пластин
из твердого сплава Т15К6 при обработке стали
4.9.1.1.1 Условия проведения эксперимента
4.9.1.1.2 Кодирование факторов и результаты эксперимента
4.9.1.1.3 Определение констант моделей стойкости режущих пластин
из твердого сплава Т15К6 при обработке стали
4.9.1.2 Определение констант моделей стойкости режущих пластин из твердого сплава Т15К6 при обработке стали
4.9.1.2.1 Условия проведения эксперимента
4.9.1.2.2 Кодирование факторов и результаты эксперимента
4.9.1.2.3 Определение констант моделей стойкости режущих пластин
из твердого сплава Т15К6 при обработке стали 60С2
4.10 Выводы
Список использованной литературы
Приложения
Приложение 1. Последовательность построения регрессионной модели второго порядка по плану Вп
Приложение 2. Данные и результаты регрессионного анализа при построении модели энтропии
Приложение 3. Данные и результаты полного факторного эксперимента при обработке сталей 45 и 60С2

колебаниях силы резания наблюдаются нелинейные искажения, которые отображаются в колебаниях технологической системы станка, в том числе и в колебаниях инструмента. На основании этих исследований было разработано устройство для контроля износа инструмента, в котором фильтр высоких и низких частот автоматически настраивается на частоты, имеющие наибольшие амплитудные значения в своих поддиапазонах, что должно увеличить точность и помехоустойчивость данного устройства.
Наиболее перспективны методы активного контроля состояния режущего инструмента, которые позволяют вести непрерывное наблюдение, например, методом акустической диагностики с помощью виброакусгических акселерометров. Физические явления в зоне резания: трения, упругого и пластического деформирования, быстропротекающие процессы хрупкого разрушения, ударные процессы и др. являются источником упругих волн различной интенсивности и частоты. Эти волны, распространяясь по упругой среде со скоростью звука, отражаясь от поверхностей и постепенно затухая, образуют результирующую волну, которая, достигая какой-либо точки поверхности, вызывает ее смещение. Ускорение этих смещений фиксируется пьезодатчиком. Изнашивание режущего инструмента также влияет на акустическое излучение, при изнашивании увеличивается пластическая деформация удаляемой стружки и поверхности резания, изменяется геометрия микронеровностей в контакте режущего инструмента с обрабатываемой деталью, уменьшается скорость скольжения стружки по передней поверхности инструмента, изменяются условия образования нароста на инструменте, более интенсивно идут процессы упрочнения и разупрочнения обрабатываемого материала. Т.к. процесс изнашивания является случайным, то параметры регистрируемого сигнала также являются случайными функциями износа.
Мейером экспериментально установлено /201/, что наибольший разброс амплитуд акустического сигнала соответствует периоду приработки инструмента, далее, в период равномерного износа, разброс уменьшается, но интенсивность сигналов при этом изменяется незначительно, а энергия акустического сигнала монотонно возрастает с развитием износа