Application of the synergistic concept in determining the CNC program for turning

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 98 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Использование синергетической концепции при определении программы ЧПУ при токарной обработке Вилор Заковоротный a, Валерия Гвинджилия b, *, Элина Фесенко с Донской государственный технический университет, пл. Гагарина, 1, г. Ростов-на-Дону, 344000, Россия a https://orcid.org/0000-0003-2187-9897, vzakovorotny@dstu.edu.ru, b https://orcid.org/0000-0003-1066-4604, sinedden@yandex.ru, с https://orcid.org/0000-0003-0833-2758, ellinochaa@gmail.com Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 4 с. 98–112 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-98-112 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Постановка задачи. После опубликования работ Г. Хакена и И. Пригожина [1, 2] многие проблемы динамики технических систем стали рассматриваться с учетом их системно-синергетического анализа [3–7]. Системно-синергетический подход стал использоваться и при объяснении многих явлений при обработке резанием и ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9.06 История статьи: Поступила: 08 сентября 2022 Рецензирование: 03 октября 2022 Принята к печати: 28 октября 2022 Доступно онлайн: 15 декабря 2022 Ключевые слова: Управляемая система резания Синергетика механической обработки Динамика процесса резания Благодарности: Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнаукой № 13.ЦКП.21.0034). АННОТАЦИЯ Введение. Одно из динамично развивающихся направлений повышения эффективности станков с ЧПУ связано с использованием синергетической концепции при определении программы ЧПУ. При этом используется принцип расширения-сжатия размерности пространства состояния. Предмет. В статье на примере обработки детали, параметры жесткости которой являются функцией траектории движения инструмента, излагаются все этапы синтеза управления, при котором обеспечивается взаимосогласованность динамических подсистем, в том числе с процессом резания. Цель работы. Определение асимптотически устойчивой траектории движения исполнительных элементов станка, задаваемой параметрами программы ЧПУ, из множества траекторий, для которых выполняется условие минимума интенсивности изнашивания. Метод и методология. Приводится математическое моделирование управляемой системы резания, в основе которого лежит принцип расширения-сжатия пространства состояния. При расширении размерности пространства состояния в модель динамической системы резания включаются все элементы от системы ЧПУ, программирующей движения исполнительных элементов, до упругих деформаций инструмента, который взаимодействует с заготовкой через связь, формируемую процессом резания. Динамическая связь объединяет подсистемы в единую связанную систему управления. В этом пространстве конструируется желаемая траектория формообразующих движений вершины инструмента относительно заготовки, которая должна быть аттрактором всего пространства состояния. Преобразование желаемой траектории в аттрактор характеризует процедуру сжатия размерности пространства состояния. При этом полагается возможность управления траекториями движения исполнительными элементами в пределах полос пропускания серводвигателей. Результаты и обсуждения. Выполнен анализ устойчивости процесса резания, приводится пример эффективности построения программы ЧПУ на основе синергетической парадигмы. Показано, что при согласовании внешнего управления с внутренней динамикой системы можно повысить производительность изготовления детали до двух раз по машинному времени. Для цитирования: Заковоротный В.Л., Гвинджилия В.Е., Фесенко Э.О. Использование синергетической концепции при определении программы ЧПУ при токарной обработке // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 4. – С. 98–112. – DOI:10.17212/1994-6309-2022-24.4-98-112. ______ *Адрес для переписки Гвинджилия Валерия Енвериевна, аспирант Донской государственный технический университет, пл. Гагарина, 1 344000, г. Ростов-на-Дону, Россия Тел.: +7 (918) 583-23-33, e-mail: sinedden@yandex.ru при трении [8–10]. Одновременно в последнее десятилетие научной общественностью уделяется большое внимание разработке виртуальной модели процессов обработки на металлорежущих станках [11–30]. Эти модели предназначены прежде всего для использования их на стадии технологической подготовки производства деталей сложного геометрического профиля. Под деталями сложного профиля понимаются такие, при изготовлении которых приходится одновременно изменять траектории продольного и поперечного суппортов, а также детали, которые изменяют свойства вдоль траекторий исполнительных элементов станка (ТИЭС).

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1