Обеспечение качества процесса шлифования на основе оптимальной динамической настройки формообразующих механических систем станка

• Автор: Янкин, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 459 с. : ил.

ГЛАВА 1.СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИНАМИКИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ С УЧЕТОМ ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ЗОНЕ РЕЗАНИЯ

1.1. Развитие подходов к изучению динамических явлений при резании материалов

Т.2. Правка круга как способ обеспечения качества процесса шлифования

абразивным инструментом

1.3. Современное состояние исследований динамики станочных систем

и методов обеспечения качества обработки. Задачи исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННИМ ШЛИФОВАНИЕМ НА ОСНОВЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОЧЕТАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ СТАНКА
2.1. Анализ особенностей динамических явлений при обработке поверхностей внутренним шлифованием
2.2. Принципы обеспечения качества процесса обработки на основе оптимального сочетания параметров формообразующих механических систем станка

2.3. Обобщенная динамическая модель процесса правки

2.3.1. Постановка задачи исследования динамики процесса правки

2.3..2. Обобщенная динамическая модель процесса правки
2.3.3. Обобщенные силы правки
2.3.3.1. Взаимодействие абразивного зерна с вершиной правящего инструмента
2.3.3.2. Выражение обобщенной силы в динамической модели
2.4. Обобщенная динамическая модель процесса внутреннего шлифования
2.4.1. Базовые предпосылки описания динамики процесса внутреннего шлифования
2.4.2. Обобщенная динамическая модель процесса внутреннего шлифования
2.4.3. Уравнения движения динамической системы шлифования
2.5. Устойчивость динамических систем шлифования и правки
2.5.1 .Устойчивость динамической системы шлифования

2.5.1.1. Общие положения теории устойчивости применительно
к исследованию динамической системы шлифования
2.5.1.2. Устойчивость равновесного положения динамической системы
2.5.1.3. Устойчивость движений динамической системы шлифования
по первому приближению
2.5.2. Устойчивость динамической системы правки
2.6. Идентификация колебательного процесса в зоне резания
2.6.1. Спектральные поверхности колебательного процесса
2.6.2. Характеристики сечений и систем сечений спектральной поверхности
2.6.3. Реализация способа идентификации в программной среде ОеІрЬі
2.7. Выводы о возможности обеспечения качества процесса обработки на основе оптимальной динамической настройки формообразующих групп станка
ГЛАВА 3. КОМПЬЮТЕРНАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА
ПРАВКИ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА
3.1. Модель динамики процесса правки в условиях внутреннего шлифования
3.1.1. Динамическая модель процесса правки с учетом конструктивных особенностей механических систем абразивного круга и правящего инструмента
3.1.2. Уравнения движения динамической системы правки
3.2. Модель возмущенного движения ПС круга и правящего инструмента
3.2.1. Двухмассовая связанная подсистема на фазовой плоскости
3.2.2. Анализ движений в связанной подсистеме между импульсами сил
3.2.3. Расчет параметров затухающего движения в связанной подсистеме
3.2.4. Движения в подсистеме под действием импульса силы при взаимодействии вершины алмаза с абразивным зерном
3.3. Компьютерная динамическая модель процесса правки
3.3.1. Структурная схема компьютерной инструментальной системы правки
3.3.2. Модель поверхностного слоя шлифовального круга
3.3.3. Модель наладки на процесс правки
3.3.4. Модель технологического движения в станке с учетом колебаний ФМС
3.3.5. Модель силового взаимодействия абразивного зерна с вершиной правящего инструмента
3.3.6. Модель колебательных движений ПС круга и вершины правящего инструмента под действием возбуждающего эффекта процесса правки
3.3.7. Реализация компьютерной инструментальной системы в программной среде Бе1рЫ

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ КАЧЕСТВЕННЫХ
И ДИНАМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПРОЦЕССА ПРАВКИ
4Л. Оценочные показатели качества правленого поверхностного слоя
абразивного инструмента
4.2. Динамический образ поверхностного слоя абразивного инструмента
4.3. Компьютерные исследования связи качественных показателей процесса правки с динамическими параметрами станочной системы
4.3.1. Динамические параметры ФМС абразивного и правящего инструментов
4.3.2. Влияние параметров ФМС правящего инструмента на качество процесса правки
4.3.3. Исследование связи показателей качества процесса правки
с интенсивностью колебательного процесса
4.3.4. Исследование связи показателей качества процесса правки
с колебательным процессом по его спектральным характеристикам
4.4. Экспериментальные исследования динамики процесса правки абразивного инструмента
4.4.1. Методика проведения экспериментальных исследований
4.4.2. Исследование влияния вылета державки правящего инструмента
на показатели качества процесса правки
4.4.3. Исследование связи показателей качества процесса правки
с колебательным процессом
4.5. Выводы о возможности повышения качества процесса правки на основе оптимальной динамической настройки системы правки
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ КОЛЕБАНИЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ И КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ С ПАРАМЕТРАМИ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ГРУПП ИНСТРУМЕНТА И ИЗДЕЛИЯ
5.1. Анализ границ устойчивости самовозбуждающихся вибраций
5.1.1. Стационарные автоколебательные режимы
5.1.2. Критерии устойчивости стационарных режимов
5.1.3. Критерии выделения доминирующей подсистемы динамической системы шлифования
5.1.4. Расчет границ устойчивости стационарных режимов
5.2. Исследование динамики шлифования в условиях доминирующей подсистемы инструмента

динамические свойства станочной динамической системы в области обработки.
Рис. 2.4. Схема динамической настройки ФМС станка по критерию качества обработки
Одним из важных этапов на пути формирования оптимальных динамических свойств в зоне резания является обоснование принципов, в соответствии с которыми следует трансформировать характеристики УС групп инструмента, изделия и правки. С этой целью рассмотрим особенности процессов правки и шлифования в условиях, когда они сопровождаются колебательными движениями формообразующих групп.
При правке на круге образуется поверхностный слой, характеризующийся особым законом распределения вершин абразивных зерен по глубине. Именно этот слой, глубина которого определяется несколькими микрометрами, определяет потенциальную работоспособность и качество инструмента: его режущие свойства и стойкость при шлифовании. Указанный слой формируется в процессе высокоскоростного ударного взаимодействия компонентов абразивного круга с вершиной правящего инструмента (алмаза). Результатом столкновения отдельного абразивного зерна может явиться один из наиболее вероятных эффектов: скалывание вершины зерна, его объемное разрушение или вырывание из связки. Определяющим фактором предпочтительного скалывающего эффекта является ограничение глубины контакта зерна с алмазом. Глубина взаимодействия зависит от направления относительной скорости движения вершины зерна и вершины правящего инструмента в момент кон-