Введение к работе
Актуальность. Процесс сверления глубоких отверстий малого
диаметра спиральными свёрлами характеризуется тремя наиболее важными особенностями. Во-первых, изгибная жёсткость инструмента есть величина малая. Во-вторых, в результате накопления стружки в стружко-отводящих канавках имеет место нарастание сил, действующих на инструмент, прежде всего, крутящего момента. В-третьих, прочность инструмента есть величина малая. В связи с этим при обработке на неизменных режимзх крутящий момент, действующий на инструмент, достаточно быстро достигает своего критического значения, при котором имеет место его поломка. Кроме этого за счёт малой изгибнои жёсткости инструмента имеет место большая вероятность брака по параметрам точности отверстия. В связи с этим при создании автоматизированного оборудования-возникает необходимость управления траекториями исполнительных элементов станка в пределах каждого единичного заглубления. При этом обработка ведётся с периодическими выводами инструмента из зоны резания."
В связи с этим имеют место две проблемы. Первая - управление процессом сверления без поломок инструмента. Решению данной проблемы посвящено большинство исследований. Вторая — управление процессом по критериям обеспечения точности отверстий. Решение второй проблемы связано с раскрытием динамики процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра. Решение второй проблемы, практически не рассмотренной до настоящего времени, объединяющей вопросы динамики, динамической диагностики и управления, посвящена диссертация. 8 этом её актуальность для науки и практики.
Цель работы заключается в повышении точности обработки глубоких отверстий малого диаметра спиральными свёрлами на основе раскрытия его динамики, создания алгоритмов динамической диагностики текущих характеристик качества отверстий и управления этим процессом. '
Новизна и научное значение работы заключаются в следующем.
1. Предложена обобщённая математическая модель динамики управляемого процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра,
включающая упругие деформации вершины инструмента относительно заготовки, динамическую характеристику процесса резания, раскрывающую изменение сил резания от координат состояния системы, и управляемые приводы подачи и частоты вращения шпинделя.,
-
Предложена математическая модель формирования оси отверстия и параметров его точности продольного и поперечного сечений. Рассмотрены преобразования этих сил в колебания измеримой координаты упругой системой станка и на этой основе предложены модели и алгоритмы оценивания отклонения оси, погрешностей поперечного и про-дольного'сечений отверстия, . .
-
Рассмотрена иерархия систем дифференциальных уравнений управляемой системы резания и показано, что область притяжения точки равновесия вершины, инструмента является, ограниченной. Она зависит от глубины просверленного отверстия, геометрии инструмента, технологических режимов, а при управлении - от траекторий изменения скорости подачи по перемещению. Нз основе изучения динамики раскрыты факторы влияющие на точность и пути управления точностью оси отверстия. В частности предложена рациональная геометрия инструмента, расширяющая область притяжения точки равновесия.
4. Методами экспериментальной динамики изучена взаимосвязь силовых параметров с.характеристиками точности оси, продольной волнистостью и макрогеометрией поперечного сечения отверстия.
-
Предложены алгоритмы диагностирования текущих характеристик качества, момента развития увода инструмента, характеристик разнообрабатываемости, влияющих на точность поперечного: сечения. Аналитически и экспериментально доказана сходимость алгоритмов, .
-
Предложена новая конфигурация системы управления процессом сверления, позволяющая не только обеспечивать обработку без поломок инструмента, но и изготавливать отверстия, удовлетворяющие требуемым показателям геометрического качества отверстий.
Практическое значение диссертации заключается в том, что в результате выполненных исследований создан вариант управляемой силовой сверлильной головки, обеспечивающий изготовление отверстий заданного качества, которая прошла широкую промышленную апробацию в производстве. ...
Достоверность основных положений и выводов.
[t Достоверность предложенных'.математических .моделей под
тверждается результатами цифрового моделирования, подтверждающего
все основные факторы влияния на точность отверстий технологических и
конструктивных факторов системы сверления:-Она включаетупругие
злемємтьг,связьіваіощие деформаций вершины" инструмента относитель
но точки его закрепления, двигатели, обеспечивающие движения испол
нительных элементов силовой сверлильной головки, геометрические.па;
раметры инструмента и др.' .. ..,,.. ,. .:,,-.- .-.:. .,:.-.,
*-.--. Связь теоретических "и - экспериментальных : исследований подтверждается результатами идентификации параметров динамических характеристик (связей), формируемых взаимодействиями инструмента с процессом'резания, ленточек сверла с обработанной частью отверстия
Эффективность предложенных алгоритмов диагностированиями управления подтвержу\эется- результатами опытно-промышленных испытаний созданных систем в условиях ОАО «Ростзертол». .. j'X-- :..-
. - Апробация работы; Результаты работы докладывались на еле*
дующих конференциях «Современные проблемь.1 машиноведения ;и высо
ких технологий» (Ростов-на-Дону, изд-во ДГТУ,'2005); «Автомобильный
транспорт: прогресс, кадры» "{Севастополь...'.1999); «Конструк-горско-;
технологическая информатика»!-(*MbccтaHl<и^i»,, 2000); «Теория, методы
и средства измерений, контроля и диагностики:* (Новочеркасск,. ЮРГТУ,;
2000); «Автоматизация > и информатизация з машиностроении*' * (Тула,
ТулГУ, -2СЮ0)р«Проблемы -современного машиностроения» (Тольятти;
ТолГУ, 2001); VI-международной конференций «ДмнамикаУехнологиче-
ских систем» (Рсстсэ-н.э-Дону, ДІТУ, 2001); «Прогрессивные техпроцессы
в машиностроении» (Тольятти, ТолҐУ, 2002) и до,'., /.')' ,т"."', ".'... ,ъ. ,, ...
'..'-'.' ^Структура и объём диссертации. Диссертация, состоит, из
введения, четырёх ffiuB-,.заключения и общих выводов,!списка, литйруту-^
ры из 198;наимено&гний м приложение-Основное,содержание работы
написано на '248 "страницах машинописного текста, включает US'рисун
ков И 14 Таблиц, '..-' - - ' -.-.і*:'-.:' .>'-'. ... '.- '-;:
