Математическая и физическая модели колебаний при резании в рабочем пространстве токарного станка

• Автор: Пири, Джеймс
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ
ЖЕСТКОСТИ СТАНКОВ
1.2 ДИНАМИКА СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ И ЕЕ РОЛЬ В
ЗАМКНУТОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
Глава II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕТЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава III. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ТОКАРНОГО
СТАНКА
3.1 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
3.2 МАТЕМАТИЧЕКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ
“ШПИНДЕЛЬ-ЗАГОТОВКА”
3.3 МАТЕМАТИЧЕКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОЙ
ПОДСИСТЕМЫ “СУППОРТ-РЕЗЕЦ”
3.4 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ РЕЗЦА И ЗАГОТОВКИ НА ХОЛОСТОМ
ХОДУ
3.5 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЗАНИЯ
3.5.1 АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
РЕЗАНИЯ В ФОРМЕ В.А.КУДИНОВА
3.5.2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОНТАКТА РЕЗЦА И ЗАГОТОВКИ
ПО ЗАДНЕЙ ГРАНИ

3.5.3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕРИРОВАНИЕ УГЛОВ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ
С УЧЕТОМ УПРУГОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РЕЗАНИЯ
3.6 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ЗАМКНУТОГО ПРОЦЕССОМ
РЕЗАНИЯ
Глава IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ФИЗИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ
4.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УПРУГОЙ СИСТЕМЫ БЕЗ
РЕЗАНИЯ
4.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ПРИ РЕЗАНИИ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Обработка резанием на токарных станках является одниой из наиболее распространенных операций, при этом такая обработка часто завершает процесс механической обработки, что предъявляет высокие требования к уровню колебаний при резании. Относительные колебания резца и заготовки ухудшают качество обработанной поверхности и вызывают повышенный износ режущих пластин.
При технологическом проектировании актуальной задачей является прогнозирование амплитуд относительных колебаний при резании на основных частотных составляющих колебательного процесса с тем, чтобы скорректировать режимы резания, исходя из технических требований на обработанную поверхность и обеспечить требуемую стойкость режущего инструмента.
Существующие методы анализа динамики процесса резания направлены по преимуществу на выявление условий устойчивости системы, что является главным требованием, обеспечивающим нормальную эксплуатацию станков и инструментов. Расчет амплитуд и частот колебаний, сопровождающих процесс устойчивого резания, требует применения математических моделей, позволяющих анализировать влияние технологических факторов на раскачивающее и демпфирующее влияние процесса стружкообразования. В этой связи предлагается обратить внимание на недостаточно изученный феномен роли контакта по задней грани режущего клина и обработанной поверхности. Протяженность этого контакта меняется в течение периода колебаний и зависит как от элементов режима резания, так и от амлитуды и частоты колебаний (через кинематический угол), при этом в определенных условиях может наблюдаться либо раскачивающий динамическую систему эффект, либо демпфирующий, ограничивающий рост амплитуды определенным уровнем. Предлагаемая математическая модель позволяет в компьютерных экспериментах находить амплитуду установившихся колебаний с учетом нелинейных зависимостей, определяемых контактом по задней поверхности режущего клина.

ивых
Рис.2.3. Схема датчика
Для измерения и регистрации относительных колебаний резца и заготовки использовался бесконтактный световолоконный преобразаватель малых перемещений, общая схема которого показана на рис.2.3. В схеме используются: источних 5 стабилизированного постоянного напряжения ТЭС -13, фотодиод 3 марки ФД-10ГВ, нагрузочное сопротивление 4 выходного канала преобразавателья, светодиод 7 марки ЗД107, нагрузочное сопротивление 6 светодиода и коаксиальный световод, имеющий светоподводящую 1 и светоотводящую 2 части. По светоподводящей части свет от монохроматического источника света 7 направлется к отражающей поверхности внутри оправки.
При изменении зазора 8 между объектом измерения и торцом световода освещенность фотодиода изменяется, и на нагрузочном сопротивлении 4 возникает соответствующий сигнал. Зазор 8 между заготовкой и торцом световода устанавливался таким, чтобы использовать линейную часть