Диссертация (1143852), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Переключатель вносит соответствующие стадии механические свойства исходного металла 1 {1 , 2 , 2 , }. За короткийпромежуток времени от 0 до 1 в процессе механической обработкипроисходит постепенное увеличение амплитуды автоколебаний до значений 1 .Время, за которое будет происходить механическая обработка на стадии ,можно представить как: (0 → 1 ) =((∙з )−ℎ )∙1000∙16.6,(3.37)где ℎ – ширина локального пластического воздействия.Полная стадия механической обработки за один оборот заготовки от 0до 2 будет иметь вид:100 (0 → 2 ) = ∙ з ∙ 1000, ∙ 16.6(3.38)где з – диаметр заготовки.Последующаямеханическаяобработкаприводитквхождениюинструмента в область с измененной структурой 1 , за которую отвечает стадия . Переключатель отслеживает этот период и вводит механические свойстваизмененной структуры 2 {1′ , 2′ , 2′ , ′ }. В результате внесения коэффициентовосуществляется расчет силы резания и действующих напряжений.

В томслучае, если значения напряжений превысят допустимые ( ≥ доп ), топроисходит разрыв связей (рабочего процесса 2 = 0) между инструментом изаготовкой, что приводит к сбрасыванию «динамических настроек» ТСМО. Этозаставляет систему совершать свободные затухающие колебания до значенийамплитуды 2 , пока не произойдет встреча инструмента с исходным металлом.В этом случае время обработки на участке с измененной структурой от 1 до 2в математическом виде представится как: (1 → 2 ) = − .(3.39)Используя в качестве скрытой энергии в поверхности заготовкиизмененнуюструктуру,создаваемуюпосредствомпластическогодеформирования, удается рассеивать неустойчивый автоколебательный процесспри механической обработке.3.4 Моделирование динамических характеристик технологическойсистемы и шероховатости поверхности при механической обработкедеталейтипа«телвращения»слокальнымпластическимдеформированиемИмитационноемоделированиединамическиххарактеристиктехнологической системы и влияние на них заложенной посредствомпереключателялокальнойпластическойдеформациипроизводилосьв101современной программной среде LabVIEW со встроенным модулем «ControlDesign and Simulation Module» и «MathScript RT Module» [3, 34, 87].Описаниепостояннымисистемылинейныхкоэффициентамидифференциальных(3.35)уравненийосуществлялосьсширокораспространенным способом, через передаточные функции.

Такой подходпозволяеткаждоеуравнениеэквивалентнойтехнологическойсистемыпредставить как отдельное типовое звено. Записанные в операторной формезвенья связаны между собой через соотношение входной координаты квыходной. Для получения необходимых динамических характеристик каждоезвено необходимо подвергнуть интегральному преобразованию Лапласа.

Всоответствии с вышесказанным, замкнутую структурную схему эквивалентнойТСМО можно представить в виде (Рисунок 3.25), с учетом тех особенностей,которые приняты в теории управления динамическими системами [17, 18, 58,107].Ядром замкнутой системы является контур . В типовые звенья вписанысоответствующиеимпередаточныефункции.Рассмотримпроцесспрохождения «сигнала» через соединенные между собой звенья.

Опираясь напринятуюконцепциювозникновенияавтоколебаний,основаннуюназапаздывании сил резания и трения от смещения, данное явление вструктурной схеме будет проявляться следующим образом.На вход системы, через звено суммирования 1, поступает внешнийвозмущающий «сигнал», определяющий приращение глубины + ∆ вусловиях механической обработки. С учетом имеющихся изменений в глубинесрезаемого припуска сигнал поступает на звено 2.

Это звено характеризуетзапаздывание силы резания. Выход «сигнала» из апериодического звена 2 сположительной связью поступает на звено 3, проходя через запаздывающеезвено первого порядка 4. Положительный «сигнал» об изменении силы тренияпоступает через звено 5 на колебательное звено 7, где проходит звеносуммирования 9 с положительной связью и через звено 10 уже с отрицательнойсвязью возвращается на звено 5. Учитывая третий закон Ньютона, получим, что102сила, действующая на парциальную систему со стороны трения понаправлению , вызывает силу противодействия по направлению .Рисунок 3.25 – Структурная схема четырехконтурной технологической системымеханической обработки103Следовательно «сигнал» от звена 4 с отрицательной связью проходит навход звена 6, далее через звено 8 переходит в звено 9 и с обратной связью череззвено 11 поступает на звено 6.

Изменения, которые получили колебательныеконтуры по причине запаздывания силы резания и в последующем силы трения,поступают на звено 13, где происходит рассеивание части энергииколебательного процесса. Последующая передача «сигнала» от сложногообъеденного контура , к , осуществляется через звено 12, отвечающееза изменение механических свойств рабочего процесса вследствие изменениядействующих сил. Сгенерированный «сигнал» на входе звена 1 уже сположительным значением поступает на звено 14, колебательное звено 16,звено 18 и через звено 19 с обратной отрицательной связью на звено 14.Согласно структурной схеме «сигнал» в контуре от звена 2 поступает в видеотрицательного значения на звено 15, проходит на звено 17, далее через звено18 на вход звена 20 и в последующем на выход звена 15.

Полученные«сигналы» с двух контуров и суммируются, проходят через звено 21 и 22,возвращаясь на вход звена 1. Как и в предыдущем случае, звено 21 демпфируетэнергию колебаний, а звено 22 учитывает изменяющиеся параметры рабочегопроцесса. Движение «сигнала» через звенья 23 и 24, являются окончательными,внося дополнительную рассевающую способность в контуры замкнутойсистемы. По аналогии с представленной структурной схемой был созданвиртуальныйприборпоимитационномумоделированиюамплитудно-временных характеристик ТСМО. Параметры замкнутой эквивалентнойтехнологической системы выбирались согласно полученным значениям изТаблицы 3.3:- жесткость упругих подсистем: = 17.5 ∙ 106 Н/м; = 21 ∙ 106 Н/м; = 167 ∙ 106 Н/м; = 57 ∙ 106 Н/м;- приведенные массы упругих подсистем: = 65 кг; = 52.3 кг; = 44 кг; = 90.2 кг;- коэффициенты демпфирования энергии в системе: = 5 ∙ 103 Нс/м; = 1.9 ∙ 103 Нс/м; = 12.5 ∙ 103 Нс/м; = 8.1 ∙ 103 Нс/м.104Значениямеханическихсвойствобрабатываемогоизделияизтехнического титанового сплава:- безпредварительноголокальногопластическоговоздействия:1 = 1.5 ∙ 1011 Н/м2 ; 2 = 3.43 ∙ 108 Н/м2 ; 2 = 3.51 ∙ 108 Н/м2 ;-спредварительнымлокальнымпластическимвоздействием:1′ = 4 ∙ 1010 Н/м2 ; 2′ = 3.48 ∙ 108 Н/м2 ; 2′ = 7.3 ∙ 107 Н/м2 .В свою очередь для исследуемого титанового сплава (Ti-4.5Al-2V):- безпредварительноголокальногопластическоговоздействия:1 = 2.97 ∙ 1011 Н/м2 ; 2 = 3.46 ∙ 108 Н/м2 ; 2 = 7.29 ∙ 108 Н/м2 ;-спредварительнымлокальнымпластическимвоздействием:1′ = 2.92 ∙ 1011 Н/м2 ; 2′ = 3.43 ∙ 108 Н/м2 ; 2′ = 6.95 ∙ 108 Н/м2 .Коэффициенты длин запаздывания и трения приняты следующие: =0.24 и = 0.13 за искомое время и ; = 0.68.Коэффициент усадки стружки, отвечающий за изменение глубиныдеформируемой зоны в имитационной модели, выбирается исходя из принятыхдиапазонов режимов механической обработки и материала режущей частиинструмента (ВК8: = 45° ; = 0.1 мм).

Так для режимов механическойобработки заготовки с предварительно нанесенным локальным пластическимвоздействием ( = 0.02 мм; ℎ = 0.52 мм) приняты значения:- длятехническогорез = 0.05 мм;подачатитанового–сплава: = 0.021 мм/об;глубинарезания–скоростьрезания– = 60 м/мин; = 1.52; ′ = 1.18;- для исследуемого титанового сплава (Ti-4.5Al-2V): глубина резания –рез = 0.05 мм; подача – = 0.021 мм/об; скорость резания – = 60 м/мин; = 1.27; ′ = 1.01.Подставив экспериментально полученные параметры в созданныйвиртуальный стенд, было зафиксировано на осциллограмме виброускоренийположительное влияние заложенной локальной пластической деформации на105подавлениеавтоколебанийвэквивалентнойтехнологическойсистемемеханической обработки (Рисунок 3.26).Рисунок 3.26 – Лицевая панель вибродиагностического стендаРеакцияимитационноймоделинаизменяющиесякоэффициентыобрабатываемого титанового сплава и режимы механической обработки вшироком диапазоне представлена в качестве осциллограмм виброускорений(Рисунок 3.27, 3.28, 3.29).106Рисунок 3.27 – Моделирование амплитудно-временной характеристики процессамеханической обработки титанового сплава с предварительным локальнымдеформированием: = 60 м/мин; = 0.042 мм/об; рез = 0.05 ммРисунок 3.28 – Моделирование амплитудно-временной характеристики процессамеханической обработки титана без предварительного локального деформирования: =60 м/мин; = 0.021 мм/об; рез = 0.05 ммРисунок 3.29 – Моделирование амплитудно-временной характеристики процессамеханической обработки титана с предварительным локальным деформированием: =10760 м/мин; = 0.021 мм/об; рез = 0.05 ммРисунок 3.30 – Моделирование амплитудно-временной характеристики процессамеханической обработки титана без предварительного локального деформирования: = 60 м/мин; = 0.015 мм/об; рез = 0.05 ммИмеявналичиитакиепараметрыкакрасчетныеамплитудывиброускорений, геометрические показатели режущего инструмента, а такжережимы механической обработки, дается возможность спрогнозироватьсреднеарифметическое отклонение профиля изготавливаемого изделия втехнологическом процессе по следующей эмпирической формуле [107]: = ∙ ∙ ∙ ∙ ∙0.5∙,(3.40)где А – амплитуда автоколебательного процесса; – коэффициентшероховатости; ˚ – главный задний угол; ˚ – главный передний угол; , , , , , – показатели степени, занесенные в Таблицу 3.4.Таблица 3.4 – Значения показателей степениОбрабатываемыйметаллСплавы наоснове титана0.860.880.490.760.720.560.320.790.9108Подставляя степенные показатели в формуле 3.40, получим следующиеграфические зависимости шероховатости поверхности обрабатываемого изделияот амплитуды автоколебательного процесса (Рисунок 3.31, 3.32, 3.33).

Характеристики

Список файлов диссертации