Повышение эффективности глубокого сверления отверстий малого диаметра поликристаллическими алмазными инструментами на основе динамического мониторинга процесса резания

• Автор: Ханукаев, Михаил Гаврилович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований

1.1 Конструктивные особенности поликристаллических алмазных инструментов и способы его изготовления. Закономерности обработки
1.2 Диагностика и управление процессом сверления глубоких отверстий малого диаметра

1.3 Динамика сверления глубоких отверстий малого диаметра

Глава 2. Динамика сверления глубоких отверстий малого • диаметра поликристаллическим алмазным

инструментом твёрдых неметаллических материалов

2.1 Постановка задачи

2.2 Ограничения, накладываемые на силы. Спектральные характеристики сил резания

2.3 Спектральные свойства сигнала виброакустической эмиссии. Методика оценивания распределения кристаллов алмазов на режущей поверхности инструмента

2.4 Преобразование траекторий в динамической системе сверления

2.4.1 Постановка задачи

2.4.2 Математическая модель формирования траекторий
Ф формообразующих движений
2.4.3 Анализ области существования процесса резания
2.4.4 Анализ области обеспечения требуемых показателей геометрического качества изделий
2.5 Выводы
Глава 3. Экспериментальное изучение процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра поликристаллическим алмазным инструментом
3.1 Экспериментальные установки. Методика проведения
® исследований
3.2 Экспериментальное изучение интегральных сил при сверлении

отверстий малого диаметра поликристаллическими алмазными сверлами
3.3 Вибрации, сопровождающие процесс сверления
3.4 Эволюционные преобразования динамической системы
3.5 Выводы

Глава 4. Особенности аппаратной и конструктивной реализации автоматизированного оборудования для сверления глубоких отверстий малого диаметра поликристал-лическим алмазным инструментом
4.1 Модернизация многофункционального станка для обработки
Поликристаллическим алмазным инструментом
4.2 Системы диагностики и управления процессом сверления
активных каналов лазерного гироскопа
4.2.1 Архитектура системы управления и диагностики
4.2.2 Сопроцессор системы ЧПУ модернизированного
• станка
4.2.3 Блок сопряжения ТТУ-КБ 232
4.3 Основные алгоритмы диагностики процесса резания
4.4 Алгоритмы управления процессом сверления керамики и
кварца поликристаллическим алмазным инструментом
4.5 Выводы
Глава 5. Заключение. Общие выводы
Литература
д Приложения

Одно из динамично развивающихся направлений совершенствования металлорежущих станков связано с объединением собственно станка и ЭВМ, которая становится неотъемлемой его частью. Причём, между координатами состояния станка и ЭВМ осуществляется обмен информацией, и на ЭВМ формируются управляющие воздействия на элементы станка, изменяющие его координаты и траектории движения. Именно по такому принципу, в основном, строятся существующие в мире системы ЧПУ на основе управляющей индустриальной ЭВМ (УЭВМ). В данном случае обмен информацией между УЭВМ и станком заключается в том, что со стороны станка в УЭВМ поступает информация о текущих координатах и в отдельных случаях скоростях исполнительных элементов станка. Для станков токарной группы исполнительными элементами являются продольные и поперечные перемещения суппорта и частота вращения шпинделя (в отдельных случаях и угловая координата). Имеются разработки, когда используются дополнительные источники информации, например, силы резания. Однако возможности быстро развивающихся УЭВМ по быстродействию и объёму памяти позволяют сегодня существенно усложнять имеющиеся законы управления.
В связи с этим формируются новые научные задачи, связанные с анализом процесса резания как объекта автоматического управления. Становится доступным использование в реальном времени достаточно сложных алгоритмов обработки информации для решения проблем наблюдения за координатами состояния процесса обработки и показателями качества изготовления изделий. Многие вопросы построения систем управления процессами обработки на станках решены, они имеют достаточную научную базу, создана система знаний, позволяющая строить системы управления и диагностики на станках, в том числе - станках, управление в которых осуществляется от ЭВМ. Существенный вклад, в становление научной системы знаний в этом направлении внесли известные учёные Балакшин Б.С., Бржозовский Б.М.,
ак „ = —!—*- каждый из трех спектров однозначно определяется огранила,
ченным набором параметров т1°] ,т£0) ,ак,сгк т,сгкТ,сгк, причем величины Г/0) достаточно точно определяются по частотам всплесков наблюдаемого
спектра. В рассматриваемом примере - это — = Дю,, — = Дю2. Остальные
^0,1
параметры вычисляются на основе их перебора по критерию
п«щ,
^ {Бр. Г{0:)-Бр, г (О)}2 =>тт , причем, О0 - шаг дискретизации в частотно,, 1 ' '
ной области, определяющий дискретное множество частот, на котором обеспечивается аппроксимация силового шума импульсными случайными последовательностями. При оценивании параметров г[0),Т£°ак,акт,акТ,ак на основе минимизации отклонений реальных и модельных автоспектров имеет место множество экстремумов, т. е. многозначность оценок. Однако и в этом случае оценки т^Тк0),ак,&кт,а-кт,ак дают достаточно богатую информацию о свойствах силового шума.
Приведённые выше материалы показывают, что при рассмотрении сил контактного взаимодействия при обработке хрупких неметаллических материалов поликристаллическим алмазным инструментом возможно два подхода. Первый, традиционный, основан на изучении силовой реакции системы СПИД на суммарные силы. Здесь, прежде всего, рассматриваются значения осевого давления со стороны процесса резания, крутящего момента и неуравновешенной радиальной составляющей силы. Такой подход не позволяет выявить распределения сил между отдельными кристаллами алмазов. Например, суммарная осевая сила может формироваться 20% - ми алмазов и 80% - ми кристаллов алмазов. Однако реальная нагрузка на конкретные кристаллы при этом может существенно отличаться. Поэтому характеристики интенсивности износа инструмента и показатели качества формируемой поверхности будут существенно отличаться.