Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 1 2020 66 ОБОРУДОВАНИЕ . ИНСТРУМЕНТЫ дорогостоящих машин , производимых в мире . В металлорежущих станках существенно уве - личились производственные возможности , бла - годаря тому что последние тенденции развития металлообрабатывающего оборудования были направлены на область , связанную с дальней - шим внедрением цифровых систем контроля точности и надежности процесса обработки , что объясняется дальнейшим развитием систем цифрового контроля ( датчики ) и обработки по - лучаемых от них данных . Сегодня на рынке обо - рудования диагностики и мониторинга таких аспектов , как состояние обрабатываемой детали ( шероховатость поверхности , целостность и точ - ность размеров ), обнаружение износа и полом - ки инструмента , идентификация дребезжания , анализ состояния компонентов станка , представ - лено большое количество датчиков и методов обработки сигналов . Однако несмотря на это , вибрации инструмента при резании до сих пор являются ограничением для повышения произ - водительности и качества деталей в машино - строении . Одной из причин появления вибраций ин - струмента , сопровождающих процесс резания , является влияние на процесс обработки так на - зываемого регенеративного эффекта . Впервые регенерацию колебаний при обработке метал - лов на металлорежущих станках исследова - ли Hahn R.S . и Tobias S. A . [1, 2]. Работы этих авторов являются фундаментальным базисом , лежащим в основе анализа динамики вибраций инструмента при резании в европейской и севе - роамериканской научной публицистике , которая в дальнейшем оценивала влияние регенерации колебаний на нелинейные модели систем реза - ния [3–8]. В работах многих авторов , публику - ющихся в европейской и североамериканской печати , отмечается возможность установления хаотического характера вибраций инструмен - та при регенерации колебаний [9–12]. В целом удалось установить , что главным фактором , вли - яющим на регенеративный эффект , является так называемая временная задержка “time delay” [13–17], именно она определяет динамику про - цесса . Во всех выше указанных работах авто - рами рассматривался вариант либо скалярной системы , либо ( в очень редких случаях ) вариант системы с двумя степенями свободы . Отметим , что вибрации реального инструмента проис - ходят в реальном трехмерном пространстве , и , как следствие , модель силовой реакции зависит именно от трехмерного движения инструмента . В нашей стране также занимаются вопросами описания и анализа нелинейной регенеративной динамики колебаний ( вибраций ) инструмента при обработке металлов резанием [18–24], од - нако в этих работах вопросы оценки влияния резания по « следу » на динамику вибраций ин - струмента рассматриваются косвенно , за исклю - чением работ [17, 22]. Все указанные работы за исключением работ , исследующих общие под - ходы к описанию регенерации колебаний при резании [1–5, 7, 9, 10, 12–14], в основном по - священы вопросам регенерации колебаний при фрезеровании [6, 8, 11, 15, 21, 22] или сверлении [18, 19]. Для придания таким моделям свойств , обеспечивающих сложную динамику процесса обработки , как правило , а также ограничений на рост амплитуды колебаний , в них дополнитель - но вводят некоторые нелинейности , например как в уравнении Дюффинга [11–15], что сложно объяснить с точки зрения описания реального процесса обработки . При моделировании таких уравнений величина запаздывания , в реальном процессе резания представленная , как правило , скоростью вращения шпинделя , не связана с па - раметрами уравнения в вариациях и представля - ется некоторой внешней переменной . В случае , например , связанного резания , когда от скорости вращения шпинделя зависит как скорость реза - ния , так и величина подачи ( подача на оборот ), такая вариация величины запаздывания должна приводить к параметрической коррекции мате - матической модели , что зачастую не делается . В случаях описания регенеративных эф - фектов при точении металлов речь в основном идет об ортогональном резании , и здесь также рассматривается либо скалярная одномассовая модель , либо двухмассовая с двумя степенями свободы [16, 17]. Такое упрощение не позволяет учитывать влияние на динамику вибраций слож - ной нелинейной , связанной через силу резания природы деформационных движений инстру - мента . Однако в работах научной школы В . Л . За - коворотного [22–25], посвященных анализу не - линейной динамики деформаций инструмента в условиях связанности через силовую реакцию этого деформационного движения с элементами резания системы ЧПУ станка , рассматривается