АНАЛИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ И ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Аннотация

Посвящена анализу методов количественной оценки качества технологического процесса с использованием динамических методов технического диагностирования. Анализируются приборы и методы технической диагностики. Рассмотрены существующие методы контроля состояния режущего инструмента. Проанализирован акустический метод исследования и диагностики обработки поверхностных пластических деформаций. Оценены методы вибрационной и виброакустической диагностики. Проанализирован метод диагностики, основанный на динамике изменения сил резания. Рассмотрен метод диагностики, основанный на измерении потребляемой мощности электродвигателя металлорежущего станка. Проанализирован методы и средства повышения точности токарной обработки. Результаты анализа показали, что в условиях нестационарного процесса резания, при обработке больших объемов материалов и с высокими требованиями к производительности системы наиболее оптимальный метод основан на измерении виброакустического сигнала. При этом было показано, что метод нахождения сил резания в зависимости от эффективной мощности считается наиболее перспективным методом. Ключевые слова: Станок, оперция, технология, маршрут, резец, эксперимент, скорост, металл, детал, износ, деформация, обработка, поверхност, режим, сдвиг, инструмент. Модель процесса чистового точения, теоретически исследованы закономерности физических основ формирования погрешностей в процессе резания. В зависимости от конкретных условий чистового точения выбор соответствующих параметров S, V, t оказывает существенное влияние на значение δ . Как показали эксперименты, при i токарной обработке существуют такие скорости, которые сопровождаются минимальным износом, минимальным значением усилий сдвига и максимальной чистотой обрабатываемой поверхности. 63 ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE International scientific-online conference Отклонение от оптимальной скорости к более низким и более высоким скоростям в процессе резания привело к увеличению сил резания, увеличению износа режущего инструмента и ухудшению качества обработанной поверхности. В результате анализа этих явлений установлено что при заданных параметрах S, t и скорости резания v для 0 рекомендованный геометрии режущего инструмента, ошибки, возникающие в процессе резания, минимальны [1]. В процессе эксплуатации обеспечивается минимальное значение усилий сдвига и погрешности, которые могут возникнуть при износе режущего инструмента. Деформация технологической системы, образовавшейся в результате действия поперечных сил в указанной точке, также минимальна, и погрешность, возникающая в результате радиального износа режущего инструмента h , также минимальна. Общая погрешность r обработки в процессе резания определяется δ, как доля ошибки процесса резания δ , и, согласно приведенному выше δ (s,v,t,æ), функция минимальна, где: æ - величина, учитываются материал режущего инструмента и его геометрические параметры[2]. = 0; = 0; = 0; = 0; (1) ∂S ∂v ∂t ∂æ δ если произведение для данного параметра равно нулю, а остальные параметры постоянны, оно будет минимальным по отношению к этому параметру. Ошибки, возникающие в процессе резание, выражаются в векторной форме. δ = δ + δ + δ + δ + δ (2) т и м Здесь: δ - погрешность процесса резания, δ - погрешность по причине т повышения температуры, δ -- погрешность радиального износа резца, и δ − погрешность станка, δ - погрешность, которая учитывает физические м механический свойства материалов режущего инструмента и заготовки. Энергетическая модель процесса чистового точения основана на анализе физических явлений, происходящих в зоне резания. В работе используется модель, предложенная Франкелем и Конторовой, для описания поведения дислокации, возникающей в процессе резания. В модели Франкеля и Конторово атомы движутся вдоль оси X, и все силы, действующие на них, также параллельны этой оси. Мы видим, что уравнение движения n-атома в кристаллической решетке зависит от 64 ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE International scientific-online conference поперечной силы взаимодействия между соседними атомами в цепочке и описывается этим выражением[3]. f (τ) = k(y − y ) − k(y − y ) (3) n n+1 n n n−1 здес: у (τ) = x (τ) − na (4) n n a −расстояние между атомами; x (τ)-n - координата атома; n у = y (τ − ∆τ) (a) (5) n+1 n у = y (τ + ∆τ) (б) n+1 n ∆τ -время задержки; Константа силового взаимодействия между атомами в k-цепочке и атомами в нижнем слое влияет на атомы в верхней цепочке с силой f(x), равной 2πx f(x) = −f sin( ) (6) o a Если учесть, что смещение атома из положения равновесия определяется формулой (4), 2πy f(х ) = −f sin( n) (7) n o a Тогда составляется уравнение движения n-атома 2πy mÿ = −f sin( n) + k(y − 2y + y ), (8) n 0 n+1 n n−1 a где: m - масса атома. Полученное уравнение (5) соответствует дислокационной модели Франкело-Конторовой. Решение этого уравнения описывает движущуюся дислокацию. После нескольких модификаций получаем следующее выражение ü − u′′ + sinu = 0, (9) При анализе решений уравнения (9) было определено, что осн