Основы теории и экспериментальные исследования виброакустических явлений при резании, направленные на совершенствование технологических процессов на станках с ЧПУ и ГП-модулях

• Автор: Козочкин, Михаил Павлович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 329 с. : ил

Содержание
Введение. Волновые процессы в структурной модели процесса резания.
Г лава 1. Исследование физической природы акустического излучения при резании и трении.
1.1 Состояние вопроса.
1.1.1 Основные источники виброакустического излучения при трении.
1.1.2 Основные источники акустического излучения при резании.
1.1.3 Обобщение представлений об источниках акустического излучения при трении и резании.
1.1.4 Противоречия во взглядах на природу акустического излучения при трении и резании.
1.2 Предварительные экспериментальные исследования виброа-
кустических явлений при резании и трении твердых тел.
1.3 Выводы по результатам обзора публикаций и предваритель-
ных исследований и основные направления дальнейшей работы.
Глава 2. Разработка и исследование акустических моделей фрикционного контакта.
2.1 Классификация трибоакустических систем и их структура.
2.2 Особенности потерь механической энергии в трибоакустических системах.
2.3 Простейшая акустическая модель фрикционного контакта.
2.4 Акустическая модель фрикционного контакта, учитывающая
диссипацию акустического излучения.
2.5 Энергетические особенности акустической модели фрикционного контакта.
2.6 Общая линейная акустическая модель фрикционного контакта.
2.7 Нелинейная акустическая модель фрикционного контакта.
2.8 Влияние скорости трения на акустическую модель.
2.9 Влияние нароста при трении металлов на ВА сигнал.
2.10 Влияние формы контактной поверхности на виброакустиче-
ский сигнал.
2.11 Влияние шероховатости контактирующих поверхностей на
виброакустический сигнал.

2.12 Исследование влияния низкочастотных вибраций на виброа-
кустический сигнал при трении.
2.13 Основные выводы по 2-ой главе.
Глава 3. Особенности контактных процессов при резании метал-
лов и их отображение в виброакустическом сигнале.
3.1 Процессы в зоне стружкообразования и в зоне контактного взаимодействия на передней поверхности инструмента и их
влияние на параметры виброакустического сигнала.
3.2 Особенности процессов контактного взаимодействия на площадке износа задней поверхности инструмента и их влияние
на параметры виброакустического сигнала.
3.3 Влияние режимов резания, геометрии режущего инструмента, свойств обрабатываемого и инструментального материалов на контактные процессы и параметры виброакустического сиг-
нала.
3.4 Экспериментальное исследование влияния зоны контактного пластического деформирования и области оптимальной ско-
рости резания на параметры виброакустического сигнала.
3.5 Разрушение режущей части инструмента и его отображение в
параметрах виброакустического сигнала.
3.6 Особенности износа твердосплавного инструмента с покрыти-
ем и его отображение в диагностических сигналах.
3.7 Источники неустойчивости процесса пластического деформи-
рования при резании и их влияние на параметры ВА сигнала.
3.8 Основные выводы по 3-й главе.
Глава 4. Исследование механизма возникновения интенсивных
автоколебаний при резании и их влияние на ВА сигнал.
4.1 Проявления автоколебаний в различных частотных диапазонах и их влияние на точность, надежность и экологию метал-
лообработки.
4.2 Особенности математического описания динамических систем
с автоколебаниями.
4.3 Механизм возникновения автоколебаний при резании. Ото-
бражение автоколебаний в В А сигнале.
4.4 Механизмы влияния вынужденных виброакустических сигна-
лов на процесс резания и на автоколебания при резании.
4.5 Исследование аттракторов при резании. Влияние динамических характеристик станка и процесса резания на топологию
аттракторов.
4.6 Основные выводы по 4-ой главе.
Глава 5. Отображение функциональных параметров процесса резания в параметрах акустического излучения.
5.1 Требования к методам и средствам контроля состояния режущих инструментов.
5.2 Особенности распространения акустического излучения из зоны резания к месту установки первичных преобразователей.
5.3 Исследования изменений параметров виброакустических сигналов при поломках режущих инструментов.
5.4 Исследование изменений параметров виброакустических сигналов при износе режущих инструментов.
5.5 Применение методов дисперсионного и регрессионного анали-
за для проверки разрешающей способности параметров ВА сигнала при контроле износа инструментов.
5.6 Основные выводы по 5 - ой главе.
Г лава 6 Разработка и создание систем контроля, диагностики и принятия решений при резании, основанных на контроле виброакустического сигнала.
6.1 Основные закономерности поведения виброакустического сиг-
нала при трении и резании, используемые в системах контроля, диагностики и принятия решений.
6.2 Алгоритм статистической оценки и прогнозирования текущего
износа режущего инструмента по ВА сигналу.
6.3 Регулирование режимов резания на основе информации о параметрах ВА сигнала.
6.4 Опыт внедрения и эксплуатации систем ВА диагностики со-
стояния режущего инструмента на многоцелевых станках с ЧПУ.
6.5 Расширение функциональных возможностей использования ВА
сигналов на станках с ЧПУ и ГП-модулях.
6.6 Поиск параметров В А сигналов, характеризующихся минимальной зависимостью от режимов резания.
6.7 Шум станков и их узлов. ВА диагностика причин шума и вибраций.
6.8 Основные выводы по 6 - ой главе.
Основные выводы по работе
Литература
Приложение. Таблицы к главе 5
кращение роста суммарного счета АЭ авторы объясняют развитием пластических деформаций и уменьшением контактных давлений на единичных пятнах касания, т.е. уменьшением числа очагов разрушения. Активность же источников АЭ, обусловленных пластическим течением, незначительна. Отмечено, что показанный характер зависимости суммарного счета АЭ от ФПК сохраняется для всех исследованных полимеров. На рис. 1.8 показан пример непосредственного влияния напряженного состояния пятен фактического касания поверхностей на параметры АЭ. На рисунке показан гистерезис зависимости скорости счета импульсов АЭ от номинальной нагрузки при сухом трении пары полимер-металл в режиме нагружение - разгрузка. Здесь также отмечается явление насыщения, когда при возрастании нагрузки скорость счета АЭ не менялась. Гистерезис объясняется гистерезисом ФПК, который основан на том, что на стадии формирования пятен касания часть микровыступов сближаемых поверхностей деформируется пластически и при уменьшении удельной нагрузки не восстанавливается, поэтому величина ФПК в режиме "разгрузка" меньше, чем при прямом нагружении.
Т.о., несмотря на всю очевидность предположение о пропорциональности энергии АИ количеству актов взаимодействие отдельных неровностей, в экспериментах это предположение подтверждается только в узком диапазоне изменения ФПК. Это положение очень важно не только в теоретическом плане, но и в прикладном, т.к. одним из приложений методов ВА диагностики является контроль износа контактирующих пар без их разборки. При этом тоже обычно исходят из предположения о зависимости, приближающейся к линейной, между площадью износа и энергией ВА сигнала. Наличие "насыщения" в зависимостях между энергией АИ и ФПК ставит под сомнение универсальность метода и требует тщательного изучения проблемы. Практика применения методов ВА диагностики тоже говорит за то, что закономерности излучения акустических сигналов не столь просты как это допускается в теоретических моделях. Именно сложность экспериментальных зависимостей параметров АИ от состояния контактных поверхностей позволяет, на-