Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Рассматриваются вопросы моделирования формообразующих движений при сверлении глубоких отверстий с учётом динамической связи, возникающей в процессе резания. Приведены результаты моделирования в среде Matlab траекторий изменения частоты вращения шпинделя в зависимости от параметров серводвигателя и характеристик процесса. Впервые проведено моделирование процессов обработки металлов сверлением с учётом постоянно увеличивающегося момента сопротивления, обусловленного стружкообразованием. Представлен пример фазовой траектории, описывающей динамику формообразующих движений при сверлении глубоких отверстий с учётом увеличивающегося момента, связанного со стружкообразованием. Показано преобразование фазовых портретов в зависимости от параметров серводвигателя и процесса обработки. Приведены рекомендации по выбору параметров двигателя. Они зависят от динамической характеристики процесса обработки и влияния момента, обусловленного стружкообразованием.
сверление глубоких отверстий, момент сопротивления, модель, привод подачи, стружка
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. Заковоротный, В. Л. Система оптимального управления процессом глубокого сверления отверстий малого диаметра / В. Л. Заковоротный, Т. С. Санкар, Е. В. Бордачёв // СТИН. — 1994. — № 12. — С. 9–15.
2. Заковоротный, В. Л. Система оптимального управления процессом глубокого сверления отверстий малого диаметра / В. Л. Заковоротный, Т. С. Санкар, Е. В. Бордачёв // СТИН. — 1995. — № 1. — С. 12–18.
3. 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. — № 2. — С. 137–146.
