Автоматизация и управление процессом лезвийной механической обработки на основе динамического моделирования технологической системы

• Автор: Захарова, Вера Петровна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 169 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ДИНАМИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Теоретические исследования возникновения вибраций при

резании металлов.

1.2. Анализ закономерностей процесса пластического

деформирования и разрушения при резании металлов.

1.3. Современные представления в области построения моделей

процесса стружкообразования

1.4. Анализ методов обеспечения виброустойчивости процесса

резания
1.5. Цели и задачи исследования.
2. ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
2.1. Основы пластического деформирования и разрушения
металла в процессе стружкообразования
2.2. Современный подход к построению динамической модели
стружкообразования в процессе резании
2.3. Физическое обоснование возможности управления
деформационным процессом при резании.
2.4. Результаты и выводы по главе.
3. ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
3.1. Построение упрощенной динамической модели
технологической системы механической обработки
3.2. Математическая модель технологической системы.
3.3. Моделирование условий фазовых переходов в процессе
стружкообразования
3.4. Результаты и выводы по главе
4. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ ПУТЕМ
СОЗДАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ МЕТАСТАБИЛЬНОСТИ В ОБРАБАТЫВАЕМОМ МАТЕРИАЛЕ.
4.1. Создание локальной метастабильности в обрабатываемом материале и ее влияние на кинематику процесса резания
4.2. Управление реологическими параметрами процесса стружкообразования при локальной метастабильности
в обрабатываемом материале
4.3. Теоретические и экспериментальные исследования
влияния локальной метастабильности в обрабатываемом материале на управление процессом резания.
4.4. Методы создания локальной метастабильности в
обрабатываемом материале. Автоматизация процесса механической лезвийной обработки на основе управления процессом стружкообразования
4.5. Результаты и выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛАТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


П. Соколовского также исходит из особенностей изменения силы резания, однако физическая сущность имеющих здесь место зависимостей объясняется иначе, чем у А. И. Каширина. А. П. Соколовский считает, что силы, возникающие в связи с падающей характеристикой, не являются основными силами, поддерживающими колебания, так как они сами по себе малы. Он рассматривает возникновение автоколебаний в тот момент, когда инструмент обрабатывает каждый раз новую поверхность, не имеющую волнистости и вибрационного наклепа от предшествующего прохода. При однажды возникающих колебаниях резец периодически внедряется в металл то на большую, то на меньшую глубину. Поэтому сила резания, возникающая во время выхода резца из металла и отталкивающая деталь от резца, будет больше силы резания, возникающей при внедрении резца в металл и препятствующей приближению детали к резцу. Л.С. Мурашкин , , С. Л.Мурашкин , предполагали, что неустойчивость процесса резания может вызываться зависимостью силы резания от скорости, имеющей падающую характеристику. При этом рассматривалось наличие попеременно падающих и подымающихся участков характеристики сил резания по скорости, а также их нелинейность. По И. И. Ильницкому основной причиной возбуждения автоколебаний является переменная сила, действующая по задней грани и возникающая в связи с периодическим изменением задних углов в процессе колебаний. Величина силы трения, действующая по задней грани и зависящая от величины заднего угла, в полупериод прогиба резца вниз увеличивается, а в полупериод движения его вверх уменьшается. Эта переменная сила трения и обеспечивает поддержание незатухающих колебательных процессов резания. И. Тлустый и В. А. Кудинов независимо друг от друга выдвинули теорию, основанную на принципе координатной связи, сущность которой состоит в следующем. Если тело совершает колебания в плоскости по двум направлениям и эти колебания связаны друг с другом, то при колебаниях в некоторых случаях может получиться положительная работа за цикл, хотя движение по каждому из этих направлений в отдельности совершалисшбы с поглощением работы. И. Тлустый и В. А. Кудинов учитывают две степени свободы системы и одновременно рассматривают колебания как в направлении действия силы Ру, так и в направлении действия силы Рт. Позднее В. А. Кудинов , изучая закономерности и условия, при которых отсутствуют автоколебания, с точки зрения устойчивости движения заданной механической системы со смешанным трением, объяснил природу разрывных автоколебаний при трении в металлорежущих станках. Переход от устойчивого движения к появлению автоколебаний получил следующую трактовку. Если движение неустойчиво, то случайно возникшее отклонение начинает возрастать. При колебательном периодическом характере неустойчивости, практически наиболее распространенном, возрастает амплитуда колебаний. В некоторых случаях такое возрастание продолжается вплоть до разрушения системы. В.А. Кудиновым было впервые введено понятие динамической характеристики резания, как элемента динамической системы станка, представляющей собой зависимость изменения силы резания от вызвавшего это изменение относительного смещения заготовки и инструмента. Введено принципиально новое понятие постоянной времени стружкообразования Тр, указано на ее прямую зависимость от размера усадки и обратную зависимость от скорости резания У5. Сила, образуемая в процессе резания, при этом отстает по фазе от изменения толщины срезаемого слоя, совершая работу, поддерживает в технологической системе автоколебательный процесс. М. Е. Эльясберг 0, 1 предложил теорию автоколебаний металлорежущих станков на основе особенностей физического процесса, протекающего при резании металла. В качестве феноменологического фактора, вызывающего возможность неустойчивости системы, принято записывание обоих видов сил по отношению к соответствующим возмущйиям, неизбежное при разрушающей деформации упруговязких металлов. Сюда относится запаздывание силы резания относительно колебания сечения срезаемого металла и силы трения относительно колебания силы резания.