Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 42 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Влияние вибраций на траектории формообразующих движений инструмента при точении Вилор Заковоротный a , Валерия Гвинджилия b, * 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 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 3 с. 42–58 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.3-42-58 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Колебания, сопровождающие процесс реза- ния, обычно делят на три категории. Во-первых, это различные притягивающие множества де- формационных смещений инструмента относи- тельно заготовки, обусловленные потерей устой- ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9:531.3 История статьи : Поступила: 10 апреля 2019 Рецензирование: 21 мая 2019 Принята к печати: 01 июля 2019 Доступно онлайн: 15 сентября 2019 Ключевые слова : Нелинейная динамика Вибрации Процесс резания Геометрическая топология поверх- ности детали Финансирование Исследование выполнено при фи- нансовой поддержке гранта РФФИ №19-08-00022 АННОТАЦИЯ Введение. Вибрации всегда сопровождают процесс резания и влияют на параметры качества изготовления деталей и состояние процесса резания, оцениваемого, например, интенсивностью изнашивания инструмента. В работе рассматриваются вибрации, генерируемые самим станком (биения шпиндельной группы, кинематические возмущения, вариации припуска и пр.), а также специально вводимые в зону резания управляемые колебания для улучшения качества изготовления деталей. За счет вибраций изменяются траектории формообразующих движений, зависящих от траекторий исполнительных элементов станка, дополнительных вибраций и упругих деформационных смещений инструмента относительно заготовки. Траектории формообразующих движений являются главным фактором формирования геометрической топологии поверхности детали в единстве геометрической точности, волнистости и шероховатости поверхности. Однако до настоящего времени нет единого мнения о влиянии вибраций на параметры качества детали. Методы исследования. В статье на основе математического моделирования динамической системы резания рассмотрено влияние вибраций на траектории формообразующих движений вершины инструмента относительно заготовки как основного фактора, определяющего геометрическую топологию детали. В отличие от известных работ, во-первых, параметры динамической связи предоставлены в координатах состояния. Во-вторых, учтено влияние вибрационных возмущений, существующих в станке, а также специально вводимых колебаний на свойства динамической системы (например, устойчивость) и результат (прежде всего геометрическую топологию). Результаты и обсуждение. Приведены результаты моделирования, раскрывающие эффекты нелинейной динамики, которые могут вызывать как улучшение, так и ухудшение параметров геометрической топологии. Эти эффекты проявляются в образовании динамической постоянной составляющей деформационных смещений, в формировании вдоль траектории различных притягивающих множеств деформационных смещений и их бифуркаций. Намечены пути улучшения качества формируемой резанием поверхности за счет согласования вводимых и (или) существующих естественным образом внешних возмущений со свойствами динамической системы и управляемыми от ЧПУ траекториями исполнительных элементов станка. Результаты исследований направлены на повышение эффективности процесса по параметрам качества изготовления деталей. Их можно использовать и для динамического мониторинга состояния процесса во время обработки, например износа инструмента. Для цитирования: Заковоротный В.Л., Гвинджилия В.Е. Влияние вибраций на траектории формообразующих движений инструмента при точении // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 3. – С. 42–58. – DOI:10.17212/1994- 6309-2019-21.3-42-58. ______ *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 чивости равновесия в динамической системе. При математическом моделировании их форми- рования принципиальное значение имеют нели- нейные связи, учитываемые в математическом описании сил, действующих на инструмент и представляемых в координатах состояния систе- мы [1–18]. Причем параметры в математическом описании связей считаются постоянными и, как правило, подлежащими идентификации. Напри- мер, постоянная времени стружкообразования, от величины которой зависит устойчивость рав-