Повышение эффективности станков на основе их диагностирования и определения виброустойчивости в рабочем пространстве

• Автор: Сабиров, Фан Сагирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 269 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования

1.1. Влияние различных факторов динамической системы

станка на точность и производительность обработки

1.2. Представления о рабочем пространстве станка

1.3. Описание состояния рабочего пространства станка

1.4. Моделирование сложной динамической системы по частям

1.5. Обоснование выбранного направления работы и постановка задачи исследования
Глава 2. Разработка моделей производительности и точности в рабочем
пространстве станков
2.1. Анализ использования рабочего пространства станка
2.1.1. Зонное представление рабочего пространства
2.1.2. Конструирование представительных деталей-образцов
для испытаний
2.2. Анализ показателей производительности металлорежущего станка
2.3. Анализ ограничений производительности
2.4. Модели производительности в рабочем пространстве
2.5. Понятие внутренних и внешних ограничений производительности
2.6. Модели для ограничений производительности и точности
2.7. Планирование испытаний для построения эмпирических моделей
2.8. Определение граничных значений показателей производительности
2.9. Расчетно-экспериментальные модели для ограничений в динамической системе станка
2.9.1. Модели ограничений для мощности и нагрузок
2.9.2. Модели для ограничений по точности обработки
2.9.3. Модели для ограничений по волнистости и шероховатости поверхности
2.9.3.1. Образование микрорельефа поверхности
2.9.3.2. Образование микрорельефа поверхности при точении
2.9.3.3. Образование микрорельефа поверхности при торцевом фрезеровании
2.10. Выводы
Глава 3. Разработка и исследование динамических моделей упругой системы
станка в рабочем пространстве
3.1. Модели, учитывающие изменение характеристик упругой системы станка в рабочем пространстве
3.1.1. Изменение жесткости в рабочем пространстве станка
3.1.2. Изменение динамических характеристик
в рабочем пространстве станка
3.2. Методы определения частотных характеристик упругой системы в произвольной точке рабочего пространства
3.3. Методы экспериментального определения базовых частотных характеристик
3.3.1. Определение базовых частотных характеристик при абсолютном нагружении основной системы
3.3.2. Определение базовых частотных характеристик при относительном нагружении упругой, системы
3.4. Построение динамических моделей упругих систем станков
по результатам испытаний
3.4.1. Определение структуры модели упругой системы
3.4.2. Идентификация упругих связей в динамической модели

3.4.2.1. Цепные многомассовые системы
3.4.2.2. Плоские системы
3.4.2.3. Системы с распределенными параметрами
3.4.2.4. Задание демпфирования
3.5. Модели вынужденных колебаний в рабочем пространстве
3.5.1. Исследование колебаний холостого хода в рабочем пространстве
3.5.2. Вынужденные колебания при резании
3.5.3. Метод косвенных измерений колебаний в зоне резания
3.6. Экспериментальные исследования колебаний холостого хода
3.7. Выводы
Глава 4. Идентификация динамической характеристики процесса резания
4.1. Методы определение частотной характеристики процесса резания
4.2. Определение регрессионных моделей связи частотной характеристики упругой системы с устойчивостью при резании
4.3. Характеристика силы резания по площади среза
4.4. Выводы
Глава 5. Анализ ограничений и критерии оптимизации характеристик
станков
5.1. Оценка производительности станка
5.2. Анализ ограничений производительности
5.2.1. Зонный анализ ограничений
5.2.2. Понятие условных технологических ограничений
5.2.3. Взаимный анализ ограничений внутри зон
5.2.4. Межзональный анализ ограничений
5.3. Критерии оценки характеристик станка и установление
путей совершенствования станка
5.4. Критерии оптимизации характеристик станка
5.5. Выводы

технологические возможности изготавливаемого и приобретаемого оборудования во всем диапазоне его рабочего пространства, сравнивая возможности различных станков по интегральным показателям.
Учитывая сказанное, представляется актуальной задачей создание методики испытания станков, которая позволяла бы получать зависимости динамических характеристик станков от влияющих на них факторов: координат рабочего пространства, характеристик заготовки, приспособлений и пр. Эти зависимости должны быть удобны для использования при автоматизированной разработке управляющих программ для станков с ЧПУ, должны учитывать все ограничения технологических режимов по станку, приспособлению, инструментальной оснастке.
Получить показатели точности и виброустойчивости в различных точках пространства обработки можно (в принципе) непосредственно резанием заготовок. Но это приведет к непроизводительному расходу материала и инструмента, не обеспечивая достаточной точности определения показателей в силу разброса характеристик обрабатываемого материала, геометрии инструмента и др. [72, 81, 90, 141, 145, 184, 186 и др.].
Обоснованная в работах В.А.Кудинова [77-79] возможность оценки показателей динамического качества станков по динамическим характеристикам отдельных элементов их замкнутых динамических систем позволяет производить испытания без резания.
Проведенный анализ работ показал, что используемые в настоящее время методики расчета параметров качества обработки деталей не всегда дают удовлетворительный результат, поскольку не полностью учитывают влияние сложной многокоординатной упругой системы станка на статическую и динамическую- жесткость технологической' системы станок-приспособления-инструмент-заготовка и практически не учитывают непостоянство характеристик в рабочем пространстве станка.
Сложность динамических расчетов упругих систем станков определяется многомерностью модели и неопределенностью упруго-диссипативных