Влияние производства тепла на динамику процесса резания

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.