Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 3 2020 45 EQUIPMENT. INSTRUMENTS автоматизированных систем . Во многом совре - менная база металлорежущих станков по своей научной и инженерной сложности не уступает такой отрасли , как космонавтика . В металло - обработке в настоящее время наиболее полно реализуется цифровой подход к управлению и контролю процессов обработки , что объясня - ется широким внедрением систем цифрового контроля ( датчики ) и систем обработки полу - чаемых от них данных . Благодаря этому подхо - ду становится возможным использование при анализе процесса резания на конкретном станке более сложных моделей , чем те , что использова - лись ранее . Здесь перспективным направлением контроля качества процесса обработки являются бурно развивающиеся системы вибромонито - ринга и вибродиагностики [1–5]. В связи с этим возникает задача описания связи вибраций , из - меряемых в процессе резания с неизмеряемы - ми , но представляющими инженерный интерес характеристиками , такими , как силовая реакция и температура в зоне контакта инструмента и об - рабатываемого изделия . В современном представлении вибраций , возникающих при резании , принято их разде - лять на три составляющие : свободные , вынуж - денные и самовозбуждающиеся колебания [6]. Свободные колебания связаны с добротностью системы резания и являются реакцией на изме - нения в процессе обработки ; вынужденные ко - лебания обусловлены внешними воздействиями , такими , к примеру , как биения в подшипниках шпиндельного узла , вибрациями корпуса станка или биениями в ШВП . Для борьбы со свободны - ми и вынужденными вибрациями сегодня разра - ботано много инженерных методов , а вот с само - возбуждающимися колебаниями , которые могут извлекать энергию из взаимодействия , возника - ющего в зоне резания , однозначных инженерных решений на настоящий момент нет . Это делает тематику самовозбуждающихся колебаний при резании очень популярной в современных науч - ных исследованиях [7–11]. Однако в указанных работах главный упор делается на оценку вли - яния на колебания инструмента , т . е . так назы - ваемый регенеративный эффект . Впервые реге - нерацию колебаний при обработке металлов на металлорежущих станках исследовали Hahn R.S ., Tobias S.A. и Merritt H.E. [12–14]. Работы этих авторов являются фундаментальным базисом , лежащим в основе анализа динамики регенера - тивных вибраций инструмента при резании . Во многих работах отмечается возможность уста - новления хаотического характера вибраций ин - струмента при регенерации колебаний [15–18]. В этих работах указывается , что главным фак - тором , влияющим на регенеративный эффект , является так называемая временная задержка “time delay”, именно она определяет динамику процесса регенерации колебаний инструмента . В российской научной публицистике , посвя - щенной самовозбуждающимся колебаниям ( ви - брациям ) инструмента при обработке металлов резанием , вопросы оценки влияния резания по « следу » на динамику вибраций инструмента рассматриваются косвенно . Больше внимания уделяется построению и анализу моделей , опи - сывающих взаимосвязанную динамику про - цесса обработки [19–21]. К примеру , в ранее опубликованных нами работах [22–25], анализ динамики деформационных вибраций инстру - мента производится на основе связанности че - рез силовую реакцию этого деформационного движения с элементами резания системы ЧПУ станка . В этом случае динамические эффекты , возникающие при моделировании , по нашему мнению , более точно отражают природу вза - имодействия подсистем системы управления резанием в зоне контакта инструмента и обра - батываемой детали . В фундаментальных рабо - тах ведущих советских и российских ученых , изучающих вибрационную динамику процесса резания [26–30], отмечается тот факт , что в про - цессе резания помимо обратной связи по силе резания , в которой и учитывается регенерация колебаний при резании по « следу », формиру - ется термодинамическая обратная связь , кото - рая также зависит от вибрационной активности инструмента и износа режущего клина [26–30]. Таким образом , речь идет о том , что в реальном процессе обработки наблюдается достаточно сложное взаимодействие , включающее в себя формирование множества зависящих друг от друга обратных связей . Приведем такой пример рассуждений о возможности самовозбужде - ния системы резания : изменение силы резания приводит к изменению температуры в зоне ре - зания и изменению вибрационной активности инструмента [26, 28]. Одновременно вибра - ционная активность связана с температурой в