Preview

Вестник Донского государственного технического университета

Расширенный поиск

Влияние производства тепла на динамику процесса резания

https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-3-14-26

Полный текст:

Аннотация

Введение. Один из механизмов, вызывающих потерю устойчивости равновесия в динамической системе резания, обусловлен зависимостью сил от скорости обработки. В свою очередь, зависимость сил от скорости объясняется изменением температуры, связанным с выделением энергии в зоне резания. Необратимые преобразования в зоне резания (и, следовательно, температура) не только влияют на физико-механические характеристики материала зоны резания, но и приводят к образованию различных диссипативных структур, формируемых в областях первичной пластической деформации и контакта передней поверхности инструмента со стружкой. При этом все изменения свойств зоны резания, зависящие от производства тепла и теплообмена, происходят во времени. Материалы и методы. Приводится математическая модель системы, рассматривается проблема влияния термодинамической подсистемы на устойчивость траекторий формообразующих движений и на притягивающие множества, формируемые в окрестности этих траекторий. Также приводятся примеры влияния термодинамической подсистемы на динамику системы резания в целом. Результаты исследования. Во всех известных работах динамическая система резания рассматривалась как механическая подсистема, координаты состояния которой никак не зависели от координат термодинамической подсистемы. В отличие от этих работ в статье приводятся результаты изучения взаимосвязанных термодинамической и механической подсистем. Главное внимание уделяется свойствам динамической системы резания. Рассмотрено изменение этих свойств в зависимости от переходных процессов в механической и термодинамической подсистемах. Показана их взаимосвязь через изменение параметров, зависящих от температуры. Принимается во внимание изменение давления стружки на переднюю поверхность инструмента, обусловленное необратимыми преобразованиями энергии в зоне резания. Учитываются также температурные деформации инструмента. Таким образом, рассматривается взаимное влияние механической и термодинамической подсистем. Обсуждение и заключения. Необратимые преобразования, подводимые к зоне резанья могут существенно влиять на такие свойства процесса обработки как устойчивость точки равновесия, а также на формируемые в ее окрестности различные притягивающие множества.. При этом точка равновесия динамической системы резанья рассматривается в подвижной системе координат движения, которой определяется управляемыми траекториями исполнительных элементов станка. Как точка равновесия, так и притягивающие множества характеризуют упругие деформационные смещения вершины режущего инструмента относительно обрабатываемой детали в точке контакта с ней инструмента. Поэтому при потере устойчивости, формируемые притягивающие множества непосредственно влияют на параметр качества изготовляемой детали. Учет термодинамических процессов позволяет не только повысить достоверность изучения динамической системы резанья, но и открыть новые не рассматриваемые ранее, направления стабилизации процесса обработки.

Об авторах

Вилор Лаврентьевич Заковоротный
Донской государственный технический университет
Россия


Ирина Андреевна Винокурова
Донской государственный технический университет
Россия


Список литературы

1. Тлустый, И. Автоколебания в металлорежущих станках / И. Тлустый. -Москва : Машгиз, 1956. -395 с.

2. Tobias, S.-A. Machine Tool Vibrations / S.-A. Tobias. - London : Blackie, 1965. - 350 р.

3. Кудинов, В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. - Москва : Машиностроение, 1967. - 359 с.

4. Zakovorotny, V. L. Bifurcations in the dynamic system of the mechanic processing in metal-cutting tools / V. L. Zakovorotny // WSEAS. Journal of Transactions on Applied and Theoretical Mechanics. - 2015. -Vol. 10. - P. 102-116.

5. Заковоротный, В. Л. Влияние изгибных деформаций инструмента на самоорганизацию и бифуркации динамической системы резания металлов / В. Л. Заковоротный, Д.-Т. Фам, В. С. Быкадор // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. - 2014. - Т. 22, № 3. - С. 40-52.

6. Bifurcation of stationary manifolds formed in the neighborhood of cutting / V. L. Zakovorotny [et al.] // Journal of Sound and Vibration. - 2016. - Т. 368. - С. 174-190.

7. Заковоротный, В. Л. Использование синергетической концепции для изучения устойчивости формообразующих траекторий попутного фрезерования / В. Л. Заковоротный, А. А. Губанова, А. Д. Лукьянов // СТИН. - 2016. - № 4. - С. 32-40.

8. Заковоротный, В. Л. Условия параметрического самовозбуждения динамической системы фрезерования концевыми фрезами / В. Л. Заковоротный, А. А. Губанова, А. Д. Лукьянов // СТИН. - 2016. - № 6. - С. 10-16.

9. Заковоротный, В. Л. Притягивающие множества при фрезеровании концевыми фрезами / В. Л. Заковоротный, А. А. Губанова, А. Д. Лукьянов // СТИН. - 2016. - № 8. - С. 27-33.

10. Заковоротный, В. Л. Параметрическое самовозбуждение динамической системы резания / В. Л. Заковоротный, Т.-Х. Фам // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2013. - Т. 13, № 5-6 (74). - С. 97-103.

11. Моделирование динамической связи, формируемой процессом точения, в задачах динамики процесса резания (скоростная связь) / В. Л. Заковоротный [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 11, № 2 (53). - С. 137-146.

12. Моделирование динамической связи, формируемой процессом точения, в задачах динамики процесса резания (позиционная связь) / В. Л. Заковоротный [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 11, № 3 (54). - С. 301-311.

13. Мурашкин, Л. С. Прикладная нелинейная механика станков / Л. С. Мурашкин, С. Л. Мурашкин. - Ленинград : Машиностроение, 1977. - 192 с.

14. Заковоротный, В. Л. Динамика процесса резания. Синергетический подход / В. Л. Заковоротный, М. Б. Флек. - Ростов-на-Дону : Терра, 2006. - 880 с.

15. Nonlinear dynamics of a machining system with two interdependent delays / A. M. Gouskov [et al.] // Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. - 2002. - Vol. 7. - P. 207

16. Хакен, Г. Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии / Г. Хакен. - Москва ; Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2003. - 320 с.

17. Рыжкин, А. А. Теплофизические процессы при изнашивании инструментальных режущих материалов / А. А. Рыжкин. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2005. - 311 с.

18. Ляпунов, А. М. Общая задача об устойчивости движения / А. М. Ляпунов. - Москва : Гостехиздат, 1950. - 472 с.

19. Резников, А. Н. Тепловые процессы в технологических системах / А. Н. Резников, Л. А. Резников. - Москва : Машиностроение, 1990. - С. 187-190.

20. Леонова, В. Ф. Термодинамика / В. Ф. Леонова. - Москва : Высшая школа, 1968. - 158 с.

21. Макаров, А. Д. Износостойкость режущих инструментов / А. Д. Макаров. - Москва : Машиностроение, 1966. - С. 236-237.

22. Синергетика и проблемы теории управления / под ред. А. А. Колесникова. - Москва : Физматлит, 2004. - 504 с.


Для цитирования:


Заковоротный В.Л., Винокурова И.А. Влияние производства тепла на динамику процесса резания. Вестник Донского государственного технического университета. 2017;17(3):14-26. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-3-14-26

For citation:


Zakovorotny V.L., Vinokurova I.A. Effect of heat generation on dynamics of cutting process. Vestnik of Don State Technical University. 2017;17(3):14-26. (In Russ.) https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-3-14-26

Просмотров: 70


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1992-5980 (Print)
ISSN 1992-6006 (Online)