Повышение динамического качества металлорежущих станков и технологического оборудования на основе компьютеризированной виброакустической системы

• Автор: Махов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 192 с. : ил.

ГЛАВА 1 - ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Динамическое качество металлорежущего оборудования.

1.1.1 Основные требования

1.1.2 Показатели качества станков

1.1.3 Показатели качества шпиндельных узлов

1.1.4 Показатели качества шпиндельных опор

1.1.5 Показатели качества зубчатых передач

1.1.6 Показатели качества базовых деталей и направляющих

1.2 Вибрация металлорежущего оборудования

1.2.1 Источники вынужденных колебаний станков

1.2.2 Автоколебания при резании

1.2.3 Влияние вибрации на качество изготавливаемых изделий и стойкость инструмента
1.3 Методы экспериментального исследования колебаний металлорежущих станков
1.3.1 Исследование виброустойчивости при резании
1.3.2 Построение форм колебаний
1.3.3 Исследования динамических характеристик отдельных узлов
1.4 Опыт создания систем оценки динамического качества металлорежущих станков
1.5 Обсуждение проблемы, выводы по обзору и постановка задач исследования

ГЛАВА 2 - ОСНОВЫ АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ДАННЫХ ВИБРОАКУСТИЧЕ- 63 СКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Общий подход к решению задачи анализа состояния обору-

дования
2.2 Математические методы ВА диагностики
2.2Л Математические методы предварительной обработки сигналов
2.2.2 Параметры ВА сигнала используемые в диагностических целях
2.3 Правила распознавания
2.4 Выводы по второй главе
ГЛАВА 3 - РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ВА ИССЛЕДОВАНИЙ ДИНАМИКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
3.1 Методика исследования АЧХ путем использования внутреннего вибровозбудителя
3.2 Методика определения диссипативных характеристик динамических систем
. 3.3 Методика построения форм колебаний объектов и их визуализации
3.4 Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4 - РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВА ДИАГНОСТИКИ УЗЛОВ МЕТАЛЛОРЕЖУ- 98 ЩИХ СТАНКОВ
4.1 Вибрация в зоне резания как основной показатель динами- ^ ческого качества
4.2 ВА модель станка при работе на холостом ходе
4.3 ВА модель станка при резании
4.4 Формализация данных при решении задач ВА диагностики
4.5 Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5 - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ УЗЛОВ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ ф 5 Л Измерительная система В А исследований
5ЛЛ Измерительная аппаратура, применяемая при В А исследованиях
5.1.2 Разработка измерительной системы и ее калибровка
5.2 Экспериментальное исследование АЧХ, ФЧХ и влияния дисбаланса на общий уровень вибрации объекта на примере экспериментального балансировочного стенда
5.3 Экспериментальное исследование диссипативных характеристик динамических подсистем металлорежущих станков
5.3.1 Исследования демпфирующих свойств композиционной станины особо точного токарного станка
5.3.2 Получение данных о диссипативных характеристик динамической системы шпиндельного узла вертикального фрезерного станка 6А12П
5.4 Экспериментальные исследования форм колебаний технологического оборудования
5.4.1 Построение форм колебаний станины экспериментального балансировочного стенда в реальных условиях работы
5.4.2 Построение форм колебаний композиционной станины особо точного токарного станка в условиях кинематического возбуждения
5.4.3 Поиск источников повышенного шума станка МК 6056 с помощью форм колебаний
5.4.5 Построение форм колебаний стола вертикально фре-♦ зерного станка 6А12П при холостом ходе и при продольном фрезеровании

больших скоростях - так как при этом деформации меньше по величине и более стабильны.
В работах [33, 93] проведено исследование, касающееся использованию адаптивных систем (АС) с целью интенсификации процесса резания и устранения неустойчивых (вибрационных) состояний станка. Широкому применению существующих АС, позволяющих путем варьирования режимов резания (регулировкой подачи, скорости и глубины резания) избегать возникновения автоколебаний или предельного нормированного уровня вибрации, препятствует отсутствие справочных данных о нормах вибрации (амплитуды и частоты колебаний).
В работе [2] с помощью ВА методов исследовались автоколебания столов продольно-фрезерных станков. Экспериментально определяли зависимость устойчивости движения и параметров автоколебаний от скорости стола (подачи), условий его нагружения и ряда некоторых конструктивных признаков. Установлено, что источником возникающих при движении столов фрикционных автоколебаний является трение в червячно-реечном зацеплении. Возникающие фрикционные автоколебания в зависимости от параметров (скорости движения, нагружения, применяемой смазки и пр.) могут иметь как релаксационный, так и синусоидальный характер. При этом перемещение стола осуществляется скачками.
В работе [75] основное внимание сосредоточено на диагностике состояния подшипниковых узлов (ПУ) электродвигателей металлорежущих станков. Построены модели идентификации их состояния по данным вибродиагностики с использованием известных методов (см. главу 2). Установлены примерные эмпирические соотношения между исходным (базовым) уровнем виброактивности ПУ и его состояниями в процесс жизненного цикла, характеризуемыми различными уровнями износа (см. табл. 1.7).
Исследования динамических характеристик других параметров, описанные в работах [1, 4, 6-7, 35, 57-59, 66, 89, 92, 97, 102 и др.], охватывают решение большого спектра задач, частично рассмотренных ранее.