Rostov-na-Donu, Rostov-on-Don, Russian Federation
Rostov-na-Donu, Rostov-on-Don, Russian Federation
Some issues on forming movement modeling when drilling deep holes with the dynamic link generated under cutting are considered. The results of the spindle frequency drift trajectories simulation in Matlab according to the parameters of the servo motor and process characteristics are presented. For the first time, metal drilling cut processes with the ever increasing section modulus determined by chip making are simulated. The phase path describing the forming movement dynamics under drilling deep holes with the increasing section modulus associated with chip making is exemplified. The phase portrait transformation depending on the servo motor parameters and the production process is shown. Recommendations on the motor parameters selection are given. They depend on the processing dynamic characteristics, and on the modulus effect determined by chip making.
deep-hole drilling, section modulus, model, feed drive, bore chip
Введение
В процессе обработки глубоких отверстий при каждом единичном заглублении стружка накапливается в стружкоотводящих канавках. Таким образом изменяется момент резания по пути сверления. Это следует учитывать при создании оборудования для сверления глубоких отверстий. В процессе обработки приходится периодически выводить инструмент из зоны резания, чтобы очистить его от стружки и улучшить доступ смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. Это особенно актуально при сверлении глубоких отверстий малого диаметра. В этом случае действующий на сверло возрастающий момент достаточно быстро достигает значений, при которых инструмент ломается. Ограничение максимального значения момента обусловлено также тем, что по мере накопления стружки возрастает возмущение, действующее на сверло. По этой причине направление движения инструмента отклоняется от заданного — соответственно, отклоняется ось сверления. Накоплением стружки обусловлены и погрешности поперечного сечения отверстия.
Известные работы, посвящённые управлению процессом сверления [1, 2, 3], не принимали во внимание следующее. Сервопривод вращения инструмента за счёт динамической связи, формируемой процессом обработки, изменяет свои динамические характеристики. Изменения зависят как от динамической связи, так и от параметров двигателя. Они влияют также на эффективность системы управления процессом. Рассмотрим динамическую модель серводвигателя во взаимосвязи с процессом обработки.
Динамическая модель двигателя вращения шпинделя с учётом реакции со стороны процесса обработки.
Сверление глубоких отверстий малого диаметра выполняется на силовых сверлильных головках с управляемыми приводами подачи и вращения шпинделя [1]. Схема сверлильной установки приведена на рис. 1.
Вначале рассмотрим случай, когда скорость подачи V остаётся неизменной и реакцией со стороны процесса резания на привод подачи можно пренебречь. Отсутствие реакции в данном случае объясняется тем, что между пинолью перемещения шпинделя и сервоприводом подачи
1. Zakovorotnyy, V. L. Sistema optimal'nogo upravleniya protsessom glubokogo sverleniya otverstiy malogo diametra / V. L. Zakovorotnyy, T. S. Sankar, E. V. Bordachev // STIN. — 1994. — № 12. — S. 9–15.
2. Zakovorotnyy, V. L. Sistema optimal'nogo upravleniya protsessom glubokogo sverleniya otverstiy malogo diametra / V. L. Zakovorotnyy, T. S. Sankar, E. V. Bordachev // STIN. — 1995. — № 1. — S. 12–18.
3. Modelirovanie dinamicheskoy svyazi, formiruemoy protsessom tocheniya, v zadachakh dinamiki protsessa rezaniya (skorostnaya svyaz') / V. L. Zakovorotnyy [i dr.] // Vestnik Don. gos. tekhn. un-ta. — 2011. — № 2. — S. 137–146.
