РАЗДЕЛ 2
ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Анализ применяемых в настоящее время методов оценки и управления суммарной
погрешностью обработки позволил прийти к выводу о нецелесообразности их
использования в задачах управления качеством механической обработки. Это
объясняется наличием больших значений ошибок, получаемых в результате расчетов,
а также большой трудоемкостью получения исходных данных для расчетов.
В разделе представлена разработка спектральной теории систем с переменными
параметрами применительно к анализу качества механической обработки. Ее
разработка необходима для преодоления трудностей при проектировании класса
нестационарных систем. При этом решается задача выявления закономерностей
рассеяния качественных показателей при механической обработке; на основе
гармонического анализа классифицируются факторы, влияющие на выходное качество
изделий; строится математическая модель механической обработки, рассматриваемой
как полигармонический процесс.
2.1. Динамика формообразования поверхности детали при обработке резанием
Для формулировки задач, связанных с проектированием и выбором методов расчета
систем управления механической обработкой, необходимо остановиться на
физической сущности самого ТП и установить причины и закономерности явлений,
которыми он сопровождается. Объектом управления является станок совместно с
процессом резания.
В работах [7, 8, 30], посвященных анализу точности обработки на металлорежущих
станках, предполагается, что возмущения, воздействующие на процесс, вызывают
упругие перемещения звеньев технологической системы, их температурные
деформации и износ, в результате чего нарушается заданная траектория
относительного движения заготовки и инструмента и на ней образуется
погрешность, т. е. погрешности положения отдельных звеньев технологической
системы, в конечном итоге, сводятся к погрешности замыкающего звена и поэтому
она соответствует погрешности на детали. Однако погрешности относительного
положения инструмента и заготовки не копируются на поверхности детали, а
приводят к искажению формообразования ее поверхности, величина и характер
которого и определяют вид и величину погрешности обработки. При этом
соответствие между погрешностями на детали и погрешностями относительного
положения инструмента и заготовки может быть найдено только на основании
анализа процесса формообразования поверхности детали. Поясним сказанное
примерами. При анализе точности обработки ранее не рассматривалась ситуация,
при которой относительные колебания инструмента и заготовки (вибросмещения)
приводят к появлению погрешности линейного размера. Однако такая ситуация
возможна. Например, при фрезеровании поверхность детали обрабатывается каждым
зубом отдельно. При этом фреза, если речь идет о периферийном контурном
фрезеровании, движется по контуру заготовки со скоростью vs и колеблется
нормально к контуру с амплитудой Ак. Зуб фрезы может врезаться в заготовку в
разной фазе вибросмещений, в результате чего образуется размерная погрешность,
определяемая амплитудой и фазой вибросмещений. Эта погрешность доходит до 20—
30 мкм и при чистовом фрезеровании превосходит погрешность, вызванную
статическим отжатием фрезы от заготовки. Тем не менее, она ранее не
учитывалась, что, по-видимому, является одной из причин того, что на
многоцелевых станках не обеспечивается точность обработки выше 10 мкм.
Еще один пример, показывающий, как возникает дополнительная погрешность
линейного размера, вызванная относительными вибросмещениями инструмента и
заготовки, характерен для случая, когда длина волны вибросмещений больше длины
элементарного участка поверхности заготовки. В этом случае поверхность
элементарного участка детали имеет несимметричную форму, что приводит к
смещению средней линии профиля и образованию дополнительной погрешности
размера.
Может также возникнуть ситуация, при которой большие относительные
вибросмещения инструмента и заготовки приводят к появлению малой погрешности
формы детали. Это связано с явлением самоперерезания волн, образующихся на
поверхности детали при обработке круглым инструментом. В процессе
формообразования могут возникать и разные рекомбинационные эффекты, следствием
которых является то, что высокочастотные вибросмещения могут приводить к
появлению низкочастотных составляющих погрешности, за счет смещения фазы
колебаний в отдельных сечениях детали. Эти примеры показывают, что между
погрешностями замыкающего звена, которые представляют собой отклонения
мгновенного значения относительного взаимного положения инструмента и заготовки
в пространстве от заданного, и параметрами точности существует существенно
нелинейная зависимость, которая может быть найдена на основе анализа процесса
формообразования.
При обработке материалов резанием возникают многочисленные возмущения разного
происхождения и длительности. К ним относят: медленно протекающие возмущения,
такие, как изнашивание базовых элементов станка; возмущения средней
длительности, связанные, например, с изнашиванием инструмента и температурными
деформациями; быстро протекающие возмущения, например, колебания отдельных
элементов станка, вызываемые разными причинами.
Воздействие рабочих процессов на технологическую систему (ТС) является главным
образом силовым, но может быть и другим, например, тепловым. Эти воздействия
вызывают смещения конструктивных элементов, т. е. изменяют взаимное положение
деталей, образующих подвижное соединение, в котором протекает тот или иной
рабочий процесс
- Київ+380960830922