Синергетический подход при изучении устойчивости формообразующих траекторий попутного фрезерования боковыми гранями концевых фрез (случай малой скорости резания)
Автор: Заковоротный Вилор Лаврентьевич, Губанова Александра Анатольевна, Лукьянов Александр Дмитриевич
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 1 (84) т.16, 2016 года.
Бесплатный доступ
Целью работы является рассмотрение проблемы устойчивости стационарных траекторий упругих деформационных смещений инструмента при продольном фрезеровании концевыми фрезами. В подвижной системе координат, перемещение которой определяется движением исполнительных элементов, стационарным установившимся состоянием является не точка равновесия (как при точении), а некоторая замкнутая траектория. Использована синергетическая концепция анализа траекторий, выполняемого в два этапа. На первом этапе по предложенной методике вычисляются установившиеся стационарные траектории. На втором этапе анализируется их устойчивость. В предлагаемой статье исследуется случай, когда в пределах импульсной реакции системы параметры уравнений в вариациях относительно стационарной траектории можно считать постоянными. Рассмотрены особенности формирования стационарных траекторий, получены условия, при которых они сходятся к некоторым установившимся траекториям. Кроме того, получены некоторые общие свойства потери равновесия. Приводится пример анализа и даются рекомендации по обеспечению устойчивости траектории установившихся формообразующих движений.
Динамика процесса фрезерования концевыми фрезами, стационарные траектории, устойчивость, синергетика, переменные параметры
Короткий адрес: https://sciup.org/14250191
IDR: 14250191 | DOI: 10.12737/18207
Список литературы Синергетический подход при изучении устойчивости формообразующих траекторий попутного фрезерования боковыми гранями концевых фрез (случай малой скорости резания)
- Пригожин, И. Порядок из хаоса/И. Пригожин, И. Стенгерс; под общ. ред. В. И. Аршинова, Ю. Л. Климонтовича, Ю. В. Сачкова. -Москва: Прогресс, 1986. -193 с.
- Пригожин, И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой/И. Пригожин, И. Стенгерс. -Москва: Едиториал УРСС, 2003. -312 с.
- Хакен, Г. Синергетика. Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах/Г. Хакен. -Москва: Мир, 1985. -424 с.
- Хакен, Г. Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии/Г. Хакен. -Москва; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. -320 с.
- Колесников, А. А. Синергетическая теория управления/А. А. Колесников. -Москва: Энергоатомиздат, 1994. -344 с.
- Синергетика и проблемы теории управления/под ред. А. А. Колесникова. -Москва: Физматлит, 2004. -504 с.
- Заковоротный, В. Л. Динамика процесса резания. Синергетический подход/В. Л. Заковоротный, М. Б. Флек. -Ростов-на-Дону: Терра, 2006. -880 с.
- Синергетический системный синтез управляемой динамики металлорежущих станков с учетом эволюции связей/В. Л. Заковоротный . -Ростов-на-Дону: Изд-во ДГТУ, 2008. -324 с.
- Zakovorotny, V. L. The Problems of Control of the Evolution of the Dynamic System Interacting with the Medium/V. L. Zakovorotny, A. D. Lukyanov//International Journal of Mechanical Engineering and Automation. -2014. -Vol. 1, № 5. -Р. 271-285.
- Тлустый, И. Автоколебания в металлорежущих станках/И. Тлустый. -Москва: Машгиз, 1956. -395 с.
- Selbsterregte Schwingungen an Werkzeugmaschinen/I. Tlusty. -Berlin: Veb Verlag Technik Berlin, 1962. -320 р.
- Tobias, S.-A. Machine Tool Vibrations/S.-A. Tobias. -London: Blackie, 1965. -350 р.
- Кудинов, В. А. Динамика станков/В. А. Кудинов. -Москва: Машиностроение, 1967. -359 с.
- Эльясберг, М. Е. Автоколебания металлорежущих станков: теория и практика/М. Е. Эльясберг. -Санкт-Петербург: ОКБС, 1993. -182 с.
- Вейц, В. Л. Задачи динамики, моделирования и обеспечения качества при механической обработке маложестких заготовок/В. Л. Вейц, Д. В. Васильков//СТИН. -1999. -№ 6.-С. 9-13.
- Заковоротный, В. Л. Математическое моделирование и параметрическая идентификация динамических свойств подсистемы инструмента и заготовки/В. Л. Заковоротный, Д.-Т. Фам, С.-Т. Нгуен//Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. -2011. -№ 2. -С. 38-46. -(Технические науки).
- Соколовский, А. П. Вибрации при работе на металлорежущих станках/А. П. Соколовский//Исследование колебаний при резании металлов. -Москва: Машгиз, 1958. -С. 15-18.
- Мурашкин, Л. С. Прикладная нелинейная механика станков/Л. С. Мурашкин, С. Л. Мурашкин. -Ленинград: Машиностроение, 1977. -192 с.
- Zakovorotny, V. L. Bifurcations in the dynamic system of the mechanic processing in metal-cutting tools/V. L. Zakovorotny//Journal of Transactions on Applied and Theoretical Mechanics. -2015. -Vol. 10. -P. 102-116.
- Заковоротный, В. Л. Самоорганизация и бифуркации динамической системы обработки металлов резанием/В. Л. Заковоротный, Д.-Т. Фам, В. С. Быкадор//Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. -2014. -Т. 22, № 3. -С. 26-40.
- 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. 40-53.
- Stepan, G. Delay-differential equation models for machine tool chatter/G. Stepan; ed. F. C. Moon. -New York: John Wiley, 1998. -Р. 165-192.
- Stepan, G. Delay, Parametric excitation, and the nonlinear dynamics of cutting processes/G. Stepan, T. Insperge, R. Szalai//International Journal of Bifurcation and Chaos, 2005. -Vol. 15, № 9. -Р. 2783-2798.
- Tobias, S.-A. Theory of regenerative machine tool chatter/S. A. Tobias, W. Fishwick//The Engineer. -1958. -Vol. 205. -P. 199-203.
- Merritt, H.-E. Theory of self-excited machine tool chatter/H.-E. Merritt//ASME. Journal of Engineering for Industry. -1965. -Vol. 205, № 11. -P. 447-454.
- Sridhar, R. A stability algorithm for the general milling process. Contribution to machine tool chatter research -7/R. Sridhar, R.-E. Hohn, G.-W. Long//ASME. Journal of Engineering for Industry. -1968. -Vol. 90, № 2. -P. 330-334.
- Altintas, Y. Analytical prediction of stability lobes in milling/Y. Altintas, E. Budak//CIRP Annals. -1995. -Vol. 44, № 1. -P. 357-362.
- Tlusty, J. Special aspects of chatter in milling/J. Tlusty, F. Ismail//ASME. Journal of Vibration, Stress and Reliability in Design. -1983. -Vol. 105, № 1. -P. 24-32.
- Minis, I. A new theoretical approach for the prediction of machine tool chatter in milling/I. Minis, T. Yanushevsky//ASME. Journal of Engineering for Industry. -1993. -Vol. 115, № 2. -P. 1-8.
- Insperger, T. Stability of the milling process/T. Insperger, G. Stepan//Periodical Polytechnic-Mechanical Engineering. -2000. -Vol. 44, № 1. -P. 47-57.
- Budak, E. Analytical prediction of chatter stability in milling. Part I: General formulation/E. Budak, Y. Altintas//ASME. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. -1998. -Vol. 120, № 6 (1). -P. 22-30.
- Budak, E. Analytical prediction of chatter stability conditions for multi-degree of systems in milling. Part II: Applications/E. Budak, Y. Altintas//ASME. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. -1998. -Vol. 120, № 6 (1). -P. 31-36.
- Merdol, D. Multi-frequency solution of chatter stability for low immersion milling/D. Merdol, Y. Altintas//ASME. Journal of Manufacturing Science and Engineering. -2004. -Vol. 126, № 3. -P. 459-466.
- Stability of up-milling and down-milling. Part 1: Alternative analytical methods/T. Insperger//International Journal of Machine Tools and Manufacture. -2003. -Vol. 43, № 1. -P. 25-34.
- Kline, W.-A. The prediction of surface accuracy in end milling/W.-A. Kline, R.-E. Devor, I.-A. Shareef//ASME. Journal of Engineering for Industry. -1982. -Vol. 104, № 5. -P. 272-278.
- Elbestawi, M.-A. Dynamic modeling for the prediction of surface errors in milling of thin-walled sections/M.-A. Elbestawi, R. Sagherian//Theoretical and Computational Fluid Dynamics. -1991. -Vol. 25, № 2. -P. 215-228.
- Campomanes, M.-L. An improved time domain simulation for dynamic milling at small radial immersions/M.-L. Campomanes, Y. Altintas//ASME. Journal of Manufacturing Science and Engineering. -2003. -Vol. 125, № 3. -P. 416-425.
- Paris, H. Surface shape prediction in high-speed milling/H. Paris, G. Peigne, R. Mayer//International Journal of Machine Tools and Manufacture. -2004. -Vol. 44, № 15. -P. 1567-1576.
- Altintas, Y. A general mechanics and dynamics model for helical end mills/Y. Altintas, P. Lee//CIRP Annals. -1996. -Vol. 45, № 1. -P. 59-64.
- Ozturk, E. Modeling of 5-axis milling processes/E. Ozturk, E. Budak//Machining Science and Technology. -2007. -Vol. 11, № 3. -P. 287-311.
- Budak, E. Modeling and simulation of 5-axis milling processes/E. Budak, E. Ozturk, L.-T. Tunc//CIRP Annals. Manufacturing Technology. -2009. -Vol. 58, № 1. -P. 347-350.
- Stability limits of milling considering the flexibility of the workpiece and the machine/U. Bravo //International Journal of Machine Tools and Manufacture. -2005. -Vol. 45. -P. 1669-1680.
- Modeling regenerative workpiece vibrations in five-axis milling/K. Weinert //Production Engineering. Research and Development. -2008. -№ 2. -P. 255-260.
- Biermann, D. A general approach to simulating workpiece vibrations during five-axis milling of turbine blades/D. Biermann, P. Kersting, T. Surmann//CIRP Annals. Manufacturing Technology. -2010. -Vol. 59, № 1. -P. 125-128.
- Воронов, С. А. Методика применения численного моделирования динамики многокоординатного фрезерования сложнопрофильных деталей при проектировании технологического процесса/С. А. Воронов, И. А. Киселев, С. В. Аршинов//Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Машиностроение. -2012. -Спецвыпуск, № 6. -С. 50-69.
- Воронов, С. А. Критерии оценки устойчивости процесса фрезерования нежестких деталей/С. А. Воронов, А. В. Непочатов, И. А. Киселев//Известия вузов. Машиностроение. -2011. -№ 1 (610). -С. 50-62.
- Voronov, S. Dynamics of flexible detail milling/S. Voronov, I. Kiselev//Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics. -2011. -Vol. 225, № 3. -P. 1177-1186.
- Заковоротный, В. Л. Свойства формообразующих движений при сверлении глубоких отверстий малого диаметра/В. Л. Заковоротный, Е. Ю. Панов, П. Н. Потапенко//Вестник Дон. гос. техн. ун-та. -2001. -Т. 1, № 2. -С. 81-93.
- Понтрягин, Л. С. Избранные труды. Т. 2/Л. С. Понтрягин. -Москва: Наука, 1988. -576 с.
- Тихонов, А. Н. Дифференциальные уравнения, содержащие малый параметр/А. Н. Тихонов, А. Б. Васильев, В. М. Волосов//Труды международного симпозиума по нелинейным колебаниям. -Киев: Изд-во АН УССР, 1963. -С. 56-61.
- Заковоротный, В. Л. Моделирование деформационных смещений инструмента относительно заготовки при точении/В. Л. Заковоротный, Д.-Т. Фам, С.-Т. Нгуен//Вестник Дон. гос. техн. ун-та. -2010. -Т. 7 (50). -С. 1005-1015.
- Данжело, Р. Линейные системы с переменными параметрами/Р. Данжело. -Москва: Машиностроение, 1974. -287 с.
- Березкин, Е. Н. Лекции по теоретической механике/Е. Н. Березкин. -Москва: Изд-во МГУ, 1968. -279 с.
- Заковоротный, В. Л. Построение информационной модели динамической системы металлорежущего станка для диагностики процесса обработки/В. Л. Заковоротный, И. В. Ладник//Проблемы машиностроения и надежности машин. -1991. -№ 4. -С.75-81.