Влияние процесса резания на динамические свойства приводов исполнительных элементов станка

Виртуальные модели системы резания, созданные путем математического моделирования, позволяют рассматривать связь программы ЧПУ, траекторий исполнительных элементов станка и их упругих деформаций, а также законы преобразования траекторий в выходные характеристики обработки. Преобразования этих траекторий определяются системой нелинейных дифференциальных уравнений высшего порядка, анализ которых вызывает трудности. С этим также связана сложность определения законов изменения динамики серводвигателей исполнительных элементов в зависимости от их взаимодействия с процессом резания. Предложен общий подход к анализу управляемой динамической системой резания, основанный на асимптотических свойствах нелинейных дифференциальных уравнений, имеющих малые параметры при производных. Основное внимание уделено зависимости свойств приводов от взаимодействия с процессом резания. Приведены полученные путем математического моделирования зависимости свойств приводов от матриц упругих коэффициентов, взаимодействующих через процесс резания подсистем со стороны инструмента и заготовки.

Литература

[1] Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Москва, Прогресс, 1986. 431 с.

[2] Хакен Г. Синергетика. Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. Москва, Мир, 1985. 419 с.

[3] Колесников А.А. Синергетика и проблемы теории управления. Москва, Физматлит, 2004. 504 с.

[4] Заковоротный В.Л., Флек М.Б. Динамика процесса резания. Синергетический подход. Ростов-на-Дону, Терра, 2005. 876 с.

[5] Заковоротный В.Л., Гвинджилия В.Е. Синергетическая концепция при программном управлении процессами обработки на металлорежущих станках. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 5, с. 24–36, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2021-5-24-36

[6] Заковоротный В.Л., Гвинджилия В.Е. Синергетический подход к повышению эффективности управления процессами обработки на металлорежущих станках. Обработка металлов. Технология, оборудование, инструменты, 2021, т. 23, № 3, с. 84–99, doi: https://doi.org/10.17212/1994-6309-2021-23.3-84-99

[7] Zakovorotny V., Gvindjiliya V. Process control synergetics for metal-cutting machines. J. Vibroengineering, 2022, vol. 24, no. 1, pp. 177–189, doi: https://doi.org/10.21595/jve.2021.22087

[8] Заковоротный В.Л. Нелинейная трибомеханика. Ростов-на-Дону, Изд-во ДГТУ, 2000. 293 с.

[9] Zakovorotny V.L., Gvindjiliya V.E. Self-organization and evolution in dynamic friction systems. J. Vibroengineering, 2021, vol. 23, no. 6, pp. 1418–1432, doi: https://doi.org/10.21595/jve.2021.22033

[10] Кабалдин Ю.Г., Шатагин Д.А. Искусственный интеллект и киберфизические механообрабатывающие системы в цифровом производстве. Вестник машиностроения, 2020, № 1, с. 21–25.

[11] Altintas Y., Kersting P., Biermann D. et al. Virtual process systems for part machining operations. CIRP Annals, 2014, vol. 63, no. 2, pp. 585–605, doi: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2014.05.007

[12] Пантюхин О.В., Васин С.А. Цифровой двойник технологического процесса изготовления изделий специального назначения. Станкоинструмент, 2021, № 1, с. 56–59, doi: https://doi.org/10.22184/2499-9407.2021.22.1.56.58

[13] ltintas Y., Brecher C., Weck M. et al. Virtual machine tool. CIRP Annals, 2005, vol. 54, no. 2, pp. 115–138, doi: https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60022-5

[14] Erkorkmaz K., Altintas Y., Yeung C-H. Virtual computer numerical control system. CIRP Annals, 2006, vol. 55, no. 1, pp. 399–402, doi: https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60022-5

[15] Kilic Z.M., Altintas Y. Generalized mechanics and dynamics of metal cutting operations for unified simulations. Int. J. Mach. Tools Manuf., 2016, vol. 104, pp. 1–13, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2016.01.006

[16] Estman L., Merdol D., Brask K.G. et al. Development of machining strategies for aerospace components, using virtual machining tools. In: New production technologies in aerospace industry. Springer, 2014, pp. 63–68.

[17] Soori M., Arezoo B., Habibi M. Virtual machining considering dimensional, geometrical and tool deflection errors in three-axis CNC milling machines. J. Manuf. Syst., 2014, vol. 33, no. 4, pp. 498–507, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2014.04.007

[18] Duvedi R.K., Bedi S., Batish A. et al. A multipoint method for 5-axis machining of triangulated surface models. Comput. Aided Des., 2014, vol. 52, pp. 17–26, doi: https://doi.org/10.1016/j.cad.2014.02.008

[19] Gan W.F., Fu J.Z., Shen H.Y. et al. Five-axis tool path generation in CNC machining of T-spline surfaces. Comput. Aided Des., 2014, vol. 52, pp. 51–63, doi: https://doi.org/10.1016/j.cad.2014.02.013

[20] Kiswanto G., Hendriko H., Duc E. An analytical method for obtaining cutter workpiece engagement during a semi-finish in five-axis milling. Comput. Aided Des., 2014, vol. 55, pp. 81–93, doi: https://doi.org/10.1016/j.cad.2014.05.003

[21] Wu D., Rosen D.W., Wang L. et al. Cloud-based design and manufacturing: a new paradigm in digital manufacturing and design innovation. Comput. Aided Des., 2015, vol. 59, pp. 1–14, doi: https://doi.org/10.1016/j.cad.2014.07.006

[22] Tobias S.A. Machine tool vibration. London, Blackie, 1965. 180 р.

[23] Кудинов В.А. Динамика станков. Москва, Машиностроение, 1967. 359 с.

[24] Tlusty J., Polacek A., Danek C. et al. Selbsterregte Schwingungenan Werkzeugmaschinen. Berlin, VEB VerlagTechnik, 1962. 425 p.

[25] Merrit H.E. Theory of self-excited machine-tool chatter-contribution to machine tool chatter research. J. Eng. Ind., 1965, vol. 87, no. 4, pp. 447–454, doi: https://doi.org/10.1115/1.3670861

[26] Altitias Y. Analytical prediction of three dimensional chatter stability in milling. JSME Int. J. Ser. C, 2001, vol. 44, no. 3, pp. 717–723, doi: https://doi.org/10.1299/jsmec.44.717

[27] Gouskov A., Gouskov M., Lorong Ph. et al. Influence of the clearance face on the condition of chatter self-excitation during turning. Int. J. Mach. Mach. Mater., 2017, vol. 19, no. 1, pp. 17–39.

[28] Гуськов М., Динь Дык Т., Пановко Г. и др. Моделирование и исследование устойчивости процесса многорезцового резания «по следу». Проблемы машиностроения и надежности машин, 2018, № 3, с. 19–27, doi: https://doi.org/10.31857/S023571190000533-7

[29] Заковоротный В.Л., Фам Д.Т., Фам Т.Х. Параметрические явления при управлении процессами обработки на станках. Вестник Донского государственного технического университета, 2012, т. 12, № 7, с. 52–61.

[30] Заковоротный В.Л., Фам Д.Т., Нгуен С.Т. и др. Моделирование динамической связи, формируемой процессом точения, в задачах динамики процесса резания (скоростная связь). Вестник Донского государственного технического университета, 2011, т. 11, № 2, с. 137–146.

[31] Заковоротный В.Л., Фам Д.Т., Нгуен С.Т. и др. Моделирование динамической связи, формируемой процессом точения, в задачах динамики процесса резания (позиционная связь). Вестник Донского государственного технического университета, 2011, т. 11, № 3, с. 301–311.

[32] Понтрягин Л.С. Избранные труды. Т. 2. Москва, Наука, 1988. 551 с.

[33] Тихонов А.Н. Системы дифференциальных уравнений, содержащие малые параметры при производных. Математический сборник, 1952, т. 31, № 3, с. 575–586.