Повышение производительности и надежности процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра спиральными сверлами за счет диагностики состояния и векторного управления его координатами

• Автор: Панов, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 220 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Проблема обработки глубоких отверстий малого диаметра

1.1. Особенности сверления глубоких отверстий малого диаметра и пути

его совершенствования

1.2. Принципы управления сверлением глубоких отверстий малого диаметра

1.3. Цель и задача исследования

ГЛАВА 2. основные параметры, характеризующие процесс сверления глубоких отверстий малого диаметра

2.1. Постановка задачи

2.2. Экспериментальная установка и методы организации исследований.

2.2.1. Механическая часть

2.2.2. Электрическая часть
2.2.3. Датчики
2.2.4. Заготовительный материал, инструмент, оснастка,
оптическая аппаратура
2.3. Общие закономерности процесса сверления глубоких отверстий
малого диаметра
2.3.1. Особенности формирования сил, действующих на сверло
2.3.2. Силы резания. Идентификация параметров динамической модели
2.3.3. Температура при сверлении глубоких отверстий малого диаметра
2.4. Влияние осевой жесткости силовой сверлильной головки на
динамику изменения сил
2.4.1. Вычисление переходных процессов при врезании сверла
2.4.2. Методика определения осевой жесткости в процессе сверления
2.4.3. Уточнение постоянных времени резания в динамической характеристики процесса
2.5. Выводы по главе

Глава 3. Пути оптимизации траекторий формообразующих движений при сверлении глубоких отверстий малого диаметра
3.1. Постановка задачи
3.2. Пути оптимизации рабочих заглублений
3.3. Свойства траекторий формообразующих движений
3.3.1. Иерархия систем дифференциальных уравнений динамики сверления глубоких отверстий малого диаметра
3.3.2. Свойства аттракторов "медленных" движений
3.3.3. Взаимосвязь "быстрых" и "медленных" движений
3.4. Выводы
Глава 4. Особенности физической реализации системы управления процессом сверления глубоких отверстий малого диаметра спиральными сверлами. Опыт внедрения в условиях ОАО "Роствертол"
4.1. Конструктивные решения автоматизированных сверлильных
головок
4.1.1. Конструктивное решение силовой сверлильной головки для станка 1В340Ф
4.1.2. Конструктивные особенности силовой сверлильной головки
для станка 1Г
4.2. Особенности построения системы управления
4.3. Эффективность системы
4.4. Выводы
Заключение и общие выводы
Список литературы
Приложение
... з-
Введение.
Для станковедения вопросы производительности и надежности станочных систем всегда актуальны. Современные технологии управления посредством вычислительной техники представляют такие возможности, как повышение производительности и надежности производственных процессов. Здесь хотелось бы отметить одно важное свойство, присущее современным устройствам управления: ввиду достаточно высокой вычислительной способности и
быстродействия они позволяют управлять объектами, характеризующимися нестационарностью проистекающих в них процессов. Отметим, что на сегодняшний день практически невозможно найти системы управления нестационарными процессами, не использующие современную микропроцессорную основу.
Диссертационная работа посвящена детальному изучению процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра, выявлению свойств и закономерностей этого процесса, а также включает в себя разработку принципов управления этим процессом и идеологию построения станочного оборудования для сверления глубоких отверстий и систем управления. Таким образом, представленная работа является дальнейшим развитием известных исследований М.М. Тверского, В.Л. Заковоротного, Д.В. Назаренко, A.B. Чубукина, М.Л. Яншахова, М.Ю. Лещинского и др. На базе произведенного анализа механики сверления предпринимаются попытки формулировки задачи оптимального управления процессом глубокого сверления, для чего строится подробная математическая модель, которая связывает силовые параметры процесса с пространством координат состояния системы. При этом данная модель учитывает ограничения параметров в системе. В результате математического моделирования получены алгоритмы оптимального управления процессом глубокого сверления. Также рассмотрены возможности реализации полученных алгоритмов на базе современных микропроцессорных устройств.
Отметим, что характерной особенностью, отличающей процесс сверления глубоких отверстий малого диаметра от других процессов металлообработки, является существенная нестационарность присущая данному процессу. Это

где Р<к ' .Мкр .(>' - предельно допустимые значения осевого усилия Рос, крутящего момента Мкр и температуры в зоне резания о.
В дальнейшем, при построении функции управления процессом сверления глубоких отверстий малого диаметра, нам необходимо будет использовать математические модели динамики управляющей системы. Эта система включает в себя управляемые электромеханические приводы на основе двигателей постоянного тока и механическую часть системы с учетом ее взаимодействия с процессом резания. В данной главе не будут рассмотрены проблемы моделирования электромеханических преобразователей. Эти вопросы, с учетом действия процесса резания, будут раскрыты в третей главе. Однако некоторые проблемы моделирования механической части системы, в частности, приведенной жесткости системы в осевом направлении, логично рассмотреть в данной главе.
Указанные выше особенности определяют перечень следующих вопросов, которые необходимо выяснить, прежде чем анализировать законы управления процессов глубокого сверления отверстий малого диаметра.
- Выяснить особенности изменения силовых параметров в процессе каждого единичного заглубления, и раскрыть их связь с координатами состояния системы. Эти закономерности необходимы в дальнейшем для построения математических моделей управления траекториями формообразующих движений.
- Определить закономерности изменения температуры в зависимости от скорости резания в пределах единичного заглубления, и выяснить связь изменения температуры с интенсивностью изнашивания режущих лезвий инструмента.
Определить особенности изнашивания инструмента при сверлении отверстий малого диаметра.
Проанализировать кинематические схемы формообразующих движений под углом зрения минимизации отклонения оси отверстия.
Раскрыть взаимосвязь формирования сил с закономерностями изменения жесткости силовой сверлильной головки в осевом направлении. Причем эти закономерности, как правило, являются нелинейными и обладают некоторыми неопределенностями, так как