отзыв_Козочкин_СТАНКИН_без_подп (Идентификация параметров моделей динамики сложнопрофильных деталей при обработке фрезерованием)

В диссертационный совет Д 212.141.03 при Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д.5 Отзыв официального оппонента на диссертацию Николаева Сергея Михайловича «Идентификация параметров моделей динамики сложнопрофильных деталей при обработке фрезерованиемп, представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.02.0б - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры. Актуальность темы На сегодняшний день методы выбора режимов обработки резанием, используемые на машиностроительных предприятиях, занимающихся производством ответственных деталей, не позволяют учитывать динамические эффекты, возникающие при фрезерной обработке податливых, сложнопрофильных деталей, выполненных из труднообрабатываемых сплавов.

К таким деталям можно отнести лопатки газотурбинных двигателей, корпусные детали. Для обоснованного выбора виброустойчивых режимов обработки с минимальными относительными колебаниями инструмента и заготовки необходимо комплексно исследовать динамику процесса резания. Существует. несколько методик, позволяющих выполнять полное моделирование динамики процесса фрезерования сложнопрофильных деталей и выбирать рациональные режимы обработки. Однако соискателем отмечено, что решению задачи идентификации параметров моделей динамики заготовки и инструмента уделено недостаточное внимание., что для получения корректных результатов моделирования и выбора рациональных режимов обработки необходима модернизация существующих подходов, Динамические характеристики заготовки и инструмента, полученные с помощью моделирования, всегда в той или иной степени отличаются от соответствующих экспериментальных значений.

Это связано с наличием неопределенности динамических характеристик мест соединений заготовки и оснастки, а также с влиянием упругой системы станка на динамические характеристики инструмента и заготовки. Актуальность работы определяется необходимостью решения важной научно-технической задачи, посвященной идентификации и уточнению параметров динамических моделей заготовки и инструмента для выбора рациональных режимов обработки фрезерованием сложнопрофильных деталей. Оценка новизны и достоверности Научная новизна диссертационной работы С,М, Николаева состоит в разработке оригинальной расчетно-экспериментальной методики идентификации параметров моделей динамики обрабатываемого изделия при фрезеровании. В рамках работы предложен метод уточнения конечно- элементной модели заготовки по результатам модальных испытаний, а также метод детектирования интенсивных автоколебаний и способ выбора рациональных режимов.

Достоверность результатов, полученных в работе, подтверждается проверкой разработанных алгоритмов и программ на модельных и тестовых задачах, а также совпадением результатов моделирования динамики обработки фрезерованием, полученных с использованием уточненной модели с результатами натурных экспериментов. Практическаи значимость диссертационной работы Практическая значимость диссертации Николаева С.М.

состоит в создании пакета программ для идентификации динамических характеристик механических конструкций по результатам модальных испытаний и уточнения их конечно-элементных моделей. Стоит отметить, что предложенные в работе методики и программы могут быть использованы на машиностроительных предприятиях для моделирования и других вариантов обрабатываемых изделий. Оценка содержании и оформлении диссертационной работы Диссертация хорошо оформлена и состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из 129 наименований.

Общий объем работы 184 страниц, включая 9б иллюстраций и 5 таблиц. Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель и задачи диссертации, научная новизна и практическая значимость работы. В первой главе выполнен обзор и анализ литературы по методам моделирования динамики фрезерования, алгоритмам детектирования «чаттера», методам экспериментального модального анализа, методам уточнения конечно-элементных моделей. Во второй главе представлены результаты исследования точности работы алгоритмов экспериментального модального анализа, и влияния различных датчиков на результат модальных испытаний.

На базе результатов этого исследования предложена методика проведения модальных испытаний заготовки в процессе обработки. Данная методика применена для определения динамических характеристик заготовки, выполненной в форме лопатки компрессора, с учетом изменения этих характеристик по мере снятия материала. В третьей главе изложен метод уточнения модели механической системы по результатам модальных испытаний. Метод уточнения модели представляет из себя градиентный метод оптимизации, с большим количеством параметров.

Представлена апробация метода на нескольких примерах, включая модель реального изделия. Показано, что применение предложенного метода позволило уточнить модель заготовки и учесть изменение ее собственных частот колебаний по мере снятия припуска при чистовой обработке. В четвертой главе представлен метод детектирования «чаттера» на основе цифровой обработки сигнала, Предложенный метод основан на комбинации метода сингулярного спектрального анализа, преобразования Фурье и фильтрации сигнала виброперемещения заготовки. На основе данного метода предложена новая интерпретация результатов моделирования динамики обработки в виде карты режимов, которая облегчает выбор рациональных режимов резания, В пятой главе изложены основные результаты применения разработанных методов и программ на примере выбора режимов обработки тонкостенной сложнопрофильной детали.

Выполнен анализ влияния параметров модального демпфирование на результат моделирования динамики процесса фрезерования, дается оценка соответствия полученных результатов с результатами натурного эксперимента, По теме диссертации 1-1иколаева С.М. опубликовано 1О печатных работ 1! О из которых размещены в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВЛК РФ), в которых приведены основные методические разработки и результаты диссертации.

3 Автореферат достаточно полно и точно отражает содержание и результаты диссертации. Замечания по диссертационной работе 1. В работе утверждается, что следствием возникновения повышенных вибраций (т. н. чаттера) при резании является многократное увеличение сил резания, Это противоречит многочисленным экспериментальным наблюдениям, утверждающим, что при вибрациях потребляемая мощность может уменьшаться, В частности, в книге одного из известнейших ученых МВТУ профессора Подураева В,Н. приводится пример обработки стали 45, где при возникновении вибраций при резании потребляемая мощность падала в 2 раза. Можно упомянуть, что при обработке нежестких деталей для снижения сил резания рекомендуется применять ультразвуковые вибрации.

2. В работе утверждается, что очень важно для решения поставленных задач определять параметры демпфирования с максимальной точностью. Однако при экспериментальном определении параметров демпфирования не учитывался фрикционный контакт режущего инструмента с заготовкой, хотя в тексте автор упоминает, что трение по задней грани влияет на параметры демпфирования. Сложность оценки параметров демпфирования при резании не может быть поводом для игнорирования этого момента. Это влияние может оказаться столь значительным, что говорить о максимальной точности будет трудно. Кроме этого процесс резания относится к нелинейным системам.

В этом случае были бы полезны сведения о дополнительной неопределенности оценок модальных параметров, вызываемых допущением условий линейности. 3. Уточнение конечно-элементной модели за счет изменения механических свойств материала в отдельных конечных элементах модели может быть адекватным поставленным задачам только, если собственные частоты и формы колебаний в конечном итоге будут соответствовать экспериментальным данным.

В тексте работы об этом говорится, но на практике уточнение модели идет только относительно собственных частот конструкции. Возникает вопрос: как будут влиять на формы колебаний изменения механических характеристик отдельных групп элементов в процессе уточнения модели. 4. При чистовой обработке лопаток концевыми фрезами врезание зубьев происходит без перекрытия, т. е. сопровождается ударным взаимодействием зубьев фрезы с заготовкой.

Характеристики удара во многом зависят от состояния режущей кромки и от координат удара относительно узлов и пучностей форм колебаний. Износ режущей кромки меняет давление в контакте и характер снимаемой стружки, что влияет на характеристики демпфирования. В этом случае недостаточно иметь однозначные зависимости характеристик демпфирования от собственной частоты, необходимо строить семейство таких зависимостей для допустимых вариаций износа режущих кромок. 5, В работе для определения модального демпфирования предлагается метод стохастической идентификации подпространств, поскольку он, по утверждению автора, дает значительно более точные результаты оценки. Недостатком метода по отношению к широко применяемому является его сложность.

В связи с этим было бы полезно оценить, как ошибки простого метода определения демпфирования скажутся на оценке виброустойчивости фрезерной операции. Вопрос связан с тем фактом, что на фоне других допущений, упрощающих процедуру моделирования, погрешности, вызванные применением упрощенной методики, могут оказаться несущественными. Т. е.

хотелось бы иметь сравнительные данные по характеристикам демпфирования, полученным для реального обьекта исследований, и их влияния на вибрации лопаток. 6. Автор в работе утверждает, что качественных изменений собственных форм в процессе снятия припуска не происходило. Из описания неясно, как делалась такая оценка: по расчетной методике или экспериментально, при отводе фрезы или при резании. 7. При отсутствии перекрытия при фрезеровании в зоне резания присугствует ударный процесс, который возбуждает колебания заготовки и инструмента на собственных частотах.