OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 1 2023 17 TECHNOLOGY резания. Вибрации вершины инструмента при резании зависят от двух групп факторов: первая группа – вибрационная активность, не связанная с событиями, протекающими в зоне резания, а вторая группа – это вибрационная активность, вызванная процессами, протекающими в зоне резания. В связи с этим большое значение приобретает разработка методов и способов минимизации вибрационной активности, природа которой определяется процессом резания. Вибрации инструмента, сопровождающие процесс резания, во многом определяются регенерацией колебаний при резании по «следу», которая получила название «регенеративный эффект» [1–4]. В этих работах отмечается, что главным фактором влияющим на регенеративный эффект, является так называемая временная задержка “time delay” [5–7], именно она определяющим образом влияет на устойчивость динамики процесса. Помимо регенеративного характера самовозбуждения вибрационной динамики системы резания на устойчивость вибраций режущего инструмента влияют: температура в зоне контакта инструмента и обрабатываемой детали [8], изменения силовой реакции со стороны процесса резания на формообразующие движения инструмента [9], величина, характеризующая степень изношенности режущего клина, и т. д. [10]. Однако развивающаяся сегодня синергетическая концепция описания процессов, протекающих в станках [11, 12], позволяет говорить не о каждом отдельно взятом факторе, а о некоторой совокупности взаимосвязанных и взаимодействующих факторов, определяющих механизм самовозбуждения системы управления резанием [13, 14]. Важнейшим фактором сложности математического описания динамики процессов обработки является уже указанная ранее временная задержка “time delay”, которая и определяет регенеративный характер самовозбуждения системы резания. Здесь надо отметить, что в процессе линеаризации системы интегродифференциальных уравнений, описывающих сложную нелинейную с запаздыванием динамику процесса обработки, придется иметь дело с элементом, содержащим запаздывающий аргумент. Такой элемент не позволит провести анализ системы дифференциальных уравнений системы управления резанием с использованием линеаризованной модели в окрестности точки равновесия на основе алгебраических критериев, таких как критерий Гурвица [15] или критерий Рауса [16]. Решением этой проблемы выступает использование частотных критериев устойчивости, таких, как критерий Найквиста [17, 18] или его советский аналог критерий Михайлова [19–21]. Сам критерий Найквиста в приложении к математическим моделям систем управления резанием металлов хорошо рассмотрен в работах Заковоротного В.Л. [11, 12], а вот критерий Михайлова, хорошо и давно известный в американской инженерной школе [21], пока широко не применяется. Целью такого моделирования может быть определение некоторого наилучшего режима резания, т. е. такого режима, при котором фактор самовозбуждения системы управления резанием будет сведен к минимуму. Экспериментально уже доказано, что такой режим существует и он связан со скоростью резания [22, 23]. В указанных работах под наилучшим режимом понимается режим, обеспечивающий минимальную шероховатость обрабатываемой поверхности и максимальную размерную стойкость режущего инструмента. К примеру, А.Д. Макаров в своей монографии [22] формулирует следующее утверждение: «важнейшим фактором, определяющим характеристики процесса резания, является средняя температура контакта, определяемая режимом резания (скорость резания)». В этой и других работах температура контакта инструмента определяется текущей мощностью, выделяемой при резании и преобразованной в тепло, которая линейно зависит от скорости резания. Однако в статье [8] было показано, что при формировании износа режущего клина по задней грани формируется дополнительная термодинамическая обратная связь, которая предварительно за период до текущего момента резания прогревает зону резания. В последующем это приведет к температурному расширению материала обрабатываемой детали, которое увеличит значение выталкивающей инструмент силы. Отметим, что этот фактор перестройки силовой реакции, которая подтверждается экспериментальными исследованиями [9], ранее не учитывался при формировании математических моделей систем резания. Сам А.Д. Макаров в своих рассуждениях опирался на следующие известные факторы: 1) падающий характер силы резания (температурно-скоростной фактор обработки), выяв-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1