Повышение стабильности процесса резания на основе моделирования динамики рабочего пространства технологических систем

• Автор: Позняк, Георгий Григорьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 478 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ И ПОСТАНОВКА
ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1 Л.Исследования статики и динамики металлорежущих станков...Л
1.2. Статика и динамика режущего инструмента
1.3. Исследования статики и динамики стружкообразования и роли процесса резания в замкнутой системе
1.3Л. Существующие представления о статике процесса
стружкообразования
1.3.2. Динамика процесса стружкообразования и колебания
в замкнутой системе
1.4. Обсуждение проблем и постановка задач исследования
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИКИ И ДИНАМИКИ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ФОРМИРУЮЩИХ РАБОЧЕЕ ПРОСТРАНСТВО МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
НА ФИЗИЧЕСКИХ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ
2.1. Методология и организация разработки и исследования физических и математических моделей металлорежущих станков
2.2. Экспериментальное исследование динамических характеристик особо точного токарного станка (ОТТС) и разработка его математической модели
2.2.1. Методика экспериментального исследования
2.2.2. Исследование шпиндельного узла ОТТС на физической модели
2.2.3. Экспериментально-аналитический способ динамических испытаний шпинделей ОТТС
2.2.4. Математическая модель балансировки шпинделя ОТТС и ее реализация с помощью микропроцессорной техники
2.2.5. Математическая и физическая модели отклонений формы поверхности при алмазном точении на ОТТС
2.3. Натурные статические и динамические исследования и разработка математической модели электроимпульсного станка
2.3.1. Методологический подход к моделированию упругой системы электроимпульсного станка
2.3.2. Экспериментальные статические исследования натурного объекта
2.3.3. Экспериментальное исследование колебаний в рабочем
пространстве электроимпульсных станков
2.3.3.1. Методика экспериментального исследования
2.3.3.2. Исследование колебаний электрода-инстру-

мента, возбуждаемых электромагнитным вибратором станка
2.3.3.3. Исследование колебаний электрода-инструмента в реальном процессе электроэрозион-
ной обработки
2.3.3.4. Исследование связи колебаний электрода-ин-
струмента с точностью и эффективностью
электроимпульсной обработки
2.3.4. Математическая модель электроимпульсного станка
2.4. Разработка математической модели вертикально-фрезерного станка для исследования динамики торцового фрезерования
2.4.1. Методологический подход к моделированию рабочего пространства вертикально-фрезерного станка
2.4.2. Статические исследования упругой системы вертикально-фрезерного станка
2.4.3. Динамические исследования разомкнутой упругой системы
в рабочем пространстве станка
2.4.4. Математическая модель упругой системы рабочего пространства вертикально-фрезерного станка
2.4.4.1. Моделирование линеаризированной динамической системы
2.4.4.2. Моделирование нелинейных функций жесткости
2.5. Разработка и исследование математической модели упругой системы рабочего пространства токарного станка
2.5.1. Методологический подход к разработке математической модели токарного станка
2.5.2. Математическая модель подсистемы «шпиндель -заготовка»
2.5.3. Математическая модель подсистемы «суппорт-резец»
2.5.4. Математическая модель относительных колебаний резца
и заготовки при холостом ходе
Глава 3. ФИЗИЧЕСКИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ
3.1. Методологические основы физического и математического моделирования токарных резцов
3.2. Исследование на физических моделях частот собственных колебаний державок токарных резцов
3.2.1. Теоретический анализ частоты колебаний консольно закрепленных призматических стержней с относительно малым вылетом
3.2.2. Исследование статических деформаций в месте "заделки" державки резца и ее упругой линии на физической модели

3.2.3. Экспериментально-аналитическая модель частот
собственных колебаний державок резцов
3.3. Физическое моделирование деформаций сборного отрезного резца при статической нагрузке и разработка
его математической модели
3.4. Физическое моделирование деформаций сборного расточного резца при статической нагрузке и разработка
его математической модели
3.5. Экспериментально-аналитическая модель напряжений в режущей пластине
3.6. Квазидискретная математическая модель твердосплавной режущей пластины
Глава 4. ФИЗИЧЕСКОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ЗОНЫ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ
4.1. Методологические подходы и организация исследований при разработке моделей зоны стружкообразования
4.2. Экспериментально-аналитическая модель зоны стружкообразования как однородного непрерывного упругопластического континуума
4.2.1. Формирование экспериментально-аналитической
модели
4.2.2. Непосредственное численное решение модели
4.2.3. Математическое описание модели с помощью функции напряжения
4.2.4. Примеры имитационных экспериментов на математической модели ЗСО
4.3. Математическое моделирование зоны стружкообразования
как звена замкнутой динамической системы
4.3.1. Анализ динамической характеристики резания в форме
В. А.Кудинова
4.3.2. Математическая модель контакта резца и заготовки
по задней грани
4.3.3. Многофакторная математическая модель углов фазовых сдвигов с учетом упругого восстановления обработанной поверхности
4.4. Математические и физические модели зоны стружкообразования как квазидискретной среды
4.4.1. Методологический подход к формированию
квазидискретных моделей
4.4.2. Определение нагрузочного состояния отдельного дискретного элемента
4.4.3. Расчет напряженно-деформированного состояния дискретного элемента математической модели

конечные границы пластической зоны повышается на определенную величину. Из условия равновесия элементарной площадки и условий нагрузки на свободном контуре зоны стружкообразования было получено уравнение для угла наклона условной плоскости сдвига.
На основании выдвинутой гипотезы о том, что линии скольжения в процессе резания можно описать кривыми второго порядка в виде эллипса, в работе [290], излагается расчет усадки стружки и силы резания. По данным автора, расхождение аналитических результатов расчета поперечной усадки и экспериментальных составляет 3-15%.
При формировании математической модели существенным моментом является то, какие виды деформации в зоне стружкооразования авторы полагают определяющими.
В исследовании [133, 135] процесс резания рассматривается, по преимуществу, как процесс пластического сжатия, и деформация стружки определяется, главным образом, ее усадкой. Используя уравнения для пластически сжатых образцов и полагая, что усадка стружки аналогична усадке образца при пластическом сжатии, автором выведена формула усилия с учетом политропы сжатия. В этом же направлении выполнено исследование [121], где сила резания выражена в виде степенной функции.
В работе [166] утверждается, что процесс стружкообразования нужно рассматривать как сочетание деформаций сжатия и сдвига, поскольку при резании передний угол может принимать различные значения, в то время как при пластическом сжатии он всегда равен нулю.
Иное представление выдвигается в исследовании [8] , в котором на основании проведенных экспериментов процесс стружкообразования рассматривается как процесс пластического сжатия и изгиба. Автор полагает, что основная деформация осуществляется силой, приложенной к режущей кромке, а последующая возникает вследствие сопротивления передней грани свободному движению стружки. При этом происходит скольжение тонких слоев по плоско-