Представлена модель технологического объекта, используемого при глубоком сверлении имеющих гетерогенную структуру трубных досок большого диаметра из труднообрабатываемых материалов. Проанализированы динамические свойства объекта как слоистой мембраны с несколькими точками закрепления. С учётом особенности внутренней гетерогенной структуры обрабатываемой заготовки определены моды её собственных колебаний. Изменение структуры объекта в процессе обработки (формирование большого числа отверстий) влияет на его упругие и динамические свойства. Рассмотрены особенности такого влияния. Для упрощения практического использования модели приведены некоторые рекомендации для преобразования глобальных матриц жёсткости и диссипации технологического объекта к локальным точкам, соответствующим местам приложения усилий при обработке отверстий. Результаты исследования ориентированы на создание автоматической системы управления глубоким сверлением труднообрабатываемых и гетерогенных материалов.
глубокое сверление, моделирование, динамика, метод конечных элементов (МКЭ), матрица жёсткости, гетерогенные материалы
Введение. Повышение точности и производительности механической обработки является важной и актуальной целью модернизации машиностроительного производства. Один из методов достижения этой цели — снижение уровня колебаний и вибрации при обработке. Актуальность такого подхода применительно к сверлению подтверждается рядом современных работ [1‒4].
В статье рассматривается задача моделирования динамических свойств пакета пластин, сформированного для обработки сверлением трубных досок пароконденсаторов энергетических турбин большого диаметра. Моделирование осуществляется с помощью МКЭ и направлено на определение:
— упруго-диссипативных свойств рассматриваемого объекта;
— закономерностей их изменения в процессе обработки пакета пластин (формирования большого количества отверстий).
Целью построения модели является получение набора характеристик, позволяющих рас- считать упруго-диссипативные свойства и оценить устойчивость процесса при работе системы автоматического управления станком для глубокого сверления.
1. Сергеев, С. В. Влияние динамических факторов на точность размера отверстий при сверлении / С. В. Сергеев, А. Г. Схиртладзе // Справочник. Инженерный журнал. — 2010. — № 10. — С. 33‒39.
2. Воронов, С. А. Динамическая устойчивость поперечных колебаний стержня с вибрирующей промежуточной опорой / С. А. Воронов, А. М. Гуськов, А. И. Хвостов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. — 2009. — № 1. — С. 43‒57.
3. Драчев, О. И. Обоснование выбора параметров технологической системы для сверления отверстий / О. И. Драчев, Д. А. Расторгуев // Металлообработка. — 2008. — № 1. — С. 2‒6.
4. Драчев, О. И. Расчёт на устойчивость технологической системы сверления с учётом вибрационного воздействия / О. И. Драчев, Д. А. Расторгуев, Д. Е. Салабаев // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. — 2007. — Т. 1, № 5. — С. 188‒193.
5. Оптимизация операции глубокого сверления с учётом ограничения на величину момента / Е. Н. Гаврилова [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2007. — Т. 7, № 4 (35). — С. 466‒473.
6. Янютин, Е. Г. Нестационарные колебания мембраны с присоединёнными массами / Е. Г. Янютин, П. А. Егоров // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. — 2012. — № 56. — С. 75‒79.
7. Динамика и управление движениями механических колебательных систем с распределёнными параметрами : отчёт о НИР (заключ.) ; № 96-01-00221 / Российский фонд фундаментальных исследований ; рук. Л. Д. Акуленко // Информационный бюллетень РФФИ. — 1998. — № 6. — 10 с.
8. Лукьянов, А. Д. Динамическая модель спецстанка для сверления глубоких отверстий в трубных досках большого диаметра из труднообрабатываемых материалов / А. Д. Лукьянов, Т. С. Онойко, П. П. Верещетин // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2012. — № 1 (62), вып. 1. — С. 62–69.
9. Заковоротный, В. Л. Устойчивость эволюционной траектории механической системы, взаимодействующей с трибосредой / В. Л. Заковоротный, Фам Дин Тунг, Нгуен Донг Ань // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2007. — Т. 7, № 4 (35). — С. 425‒441.
10. Долгов, В. В. Программирование формообразующих траекторий на станках ЧПУ при обработке маложёстких деталей : дис. … канд. техн. наук / В. В. Долгов. — Ростов-на-Дону, 2002. — 260 с.
