автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эффективности глубокого сверления отверстий малого диаметра поликристаллическими алмазными инструментами на основе динамического мониторинга процесса резания

На правах рукописи

Ханукаев Михаил Гаврилович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЛУБОКОГО СВЕРЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ АЛМАЗНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ НА ОСНОВЕ ДИНАМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

Специальность 05.03.01 -

Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Ростов - на - Дону, 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор В.Л. Заковоротный

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А.Н. Чукарин кандидат технических наук, доцент А. В. Чубукин

Ведущее предприятие: Ассоциация «Станкоинсгрумент»

Защита состоится «11» апреля в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.058.02 в Донском государственном техническом университете по адресу: 344010, г. Ростов- на- Дону, пл. Гагарина, 1, ауд. 252.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать в диссертационный совет по указанному адресу.

Автореферат разослан "9 " марта 2006 года

Учёный секретарь диссертационного совета д.т.н.,профессор .

Сидоренко В.С.

ЯОС£А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Одно из динамично развивающихся направлений совершенствования металлорежущих станков связано с объединением собственно станка и ЭВМ, которая становится неотъемлемой его частью. В связи с этим формируются новые научные задачи, связанные с анализом процесса резания как объекта автоматического управления, неотъемлемой частью которых также являются проблемы наблюдения (диагностирования) за координатами состояния процесса резания и текущими показателями качества изделий. Одновременно в связи с расширением спектра технических устройств и применяемых материалов в машиностроении и приборостроении стали широко использоваться хрупкие труднообрабатываемые неметаллические материалы. Особенно большими темпами использование таких материалов наблюдается в связи с развитием оптических приборов, квантовой радиоэлектроники, медицинского приборостроения и др. Обработка таких материалов ведётся поликристаллическими алмазными инструментами. Динамика обработки такими инструментами в системной постановке практически не изучена. В диссертации рассматривается проблема динамического' мониторинга обработки глубоких отверстий малого диаметра трубчатыми пол и кристаллическими алмазными инструментами в хрупких высокопрочных неметаллических материалах. Изучение динамики, имеющее самостоятельное значение, направлено на определение закономерностей взаимосвязи распределения на режущей поверхности кристаллов алмазов и сигнала виброакустической эмиссии. Кроме этого рассматриваются и другие вопросы, решение которых позволило создать системы динамического мониторинга процесса обработки хрупких неметаллических материалов поликристаллическими алмазными инструментами. Создание таких систем базируется на новой системе знаний, формулирование и определение которой выполнено в настоящем исследовании. Указанные выше положения определяет актуальность диссертационного исследования для науки и практики.

Цель работы заключается в повышении эффективности процесса обработки хрупких труднообрабатываемых неметаллических материалов на основе создания систем динамического мониторинга процесса.

Новизна и научное значение работы заключается в следующем.

1. Предложена обобщённая математическая модель динамики управляемого процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра в хрупких материалах, включающая упругие деформации, динамическую характеристику процесса резания, раскрывающую изменение сил резания от координат состояния системы, и управляемые приводы подачи и частоты вращения шпинделя.

2. Предложена математическая модель формирования сил, действующих на кристаллы алмазов, в виде случайной импульсной последовательности. Рассмотрено преобразования этих сил в колебания измеримой координаты упругой системой станка и на этой основе предложены модели и алгоритмы оценивания распределения сил между отдельными кристаллами алмазов.

3.Рассмотрено преобразование упругих пространственных деформаций режущей поверхности инструмента в измеримые координаты упругой системы станка и на этой основе предложены модели и алгоритмы оценивания отклонения оси и точности поперечного сечения отверстия.

4. Изучены вопросы устойчивости и областей притяжения траекторий исполнительных элементов станка с учётом силовой реакции со стороны инструмента. Таким образом, приводы исполнительных элементов рассматриваются не автономными, как это делается традиционно, а как системы связанного управления. Причём, связь осуществляется через процесс обработки.

5. Выполнено экспериментальное изучение эволюционных преобразований режущей поверхности поликристаллического алмазного инструмента (его макро и микро морфология, силы и температура резания, спектральные характеристики сигнала виброакустической эмиссии), позволившее выявить периодически изменяющиеся стадии обрабатываемости и формирования дефектного слоя.

б. Предложена конфигурация и алгоритмы управления процессом сверления глубоких отверстий малого диаметра поликристаллическими алмазными свёрлами.

Практическое значение диссертации.

1.Предложены и апробированы на практике алгоритмы контроля распределения сил между отдельными кристаллами алмазов в инструменте, оценивания момента развития увода оси инструмента, математические модели для оценивания погрешности формы поперечного сечения в формируемом отверстии.

2.Предложен вариант конструктивных изменений многофункционального станка с УЧПУ для обработки глубоких отверстий. Таким образом, решена комплексная проблема конструктивной модернизации, диагностики и управления, позволившая в пять шесть раз увеличить производительность процесса обработки без нарушения точности изделий.

Достоверность основных положений и выводов подтверждается удовлетворительной сходимостью аналитических исследований и предложенных моделей с результатами экспериментальных исследований, а также опытно промышленными испытаниями созданных систем и диагностических комплексов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на следующих конференциях: IV межрегиональной научно-технической конференции «Инновации и двойные технологии»; международном конгрессе «Механика и трибология транспортных систем»; международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиноведения и высоких технологий», а также на научных семинарах ДГТУ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и общих выводов, списка литературы из 114 наименований и приложений. Основное содержание работы написано на 220 страницах машинописного текста, включает 48 рисунков и 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержится обоснование актуальности диссертационной работы, приводятся основные научные положения, составляющие предмет исследований.

В первой главе изложено состояние вопроса по обработке хрупких неметаллических материалов поликристаллическими алмазными инструментами (ПАИ). По своей постановке вопроса сформулированные проблемы относятся к проблеме адаптивного управления станками отдельные вопросы которые рассмотрены Балакшиным ' Б.С. Бржозовским Б.М. Заковоротным В.Л. Кабалдиным Ю.Г. Кобринским А.Е. Михелькевичем В.Н. Митрофановым В.Г. Ривиным Е.И. Соломинцевым Ю.М. Сосонкиным В.Л. Тугенгольдом А.К. Тверским М.М и др. Одновременно эти работы рассматривают динамику процесса обработки, раскрытию которой посвящены работы Вейца В.Л. Городецкого Ю.И. Заковоротного В.Л. Каминской В.В. Кудинова В.А. Мурашкина С.Н. Подураева В.Н. Пуша В.Л. и Пуша A.B. и др.Однако необходимо признать, что в этих исследованиях практически не рассматривалась проблема обработки ПАИ хрупких материалов. Обработка таких материалов имеет свою специфику и открывает принципиально новые возможности создания новых классов систем диагностирования и управления этим процессом. Сами конструкции инструментов и некоторые вопросы технологических режимов при обработке были рассмотрены в работах Бакуля В.Н., Гуревича A.C., Резникова А.Н. Виксмана Е.С., Зубкова Н.Я., Ипполитова Г.Н. и др. Однако в них практически не рассмотрены вопросы диагностирования и управления этим процессом. При анализе специфики этого процесса отмечается, что он характеризуется эволюционными свойствами, связанными с периодическим выкрашиванием кристаллов алмазов, сложным статистическим законом распределения сил между отдельными кристаллами, зависящим от эволюционной стадии изменения режущих свойств поверхности инструмента и пр. В связи с этим в диссертации сформулирована цель и задачи исследования

Во второй главе: «Динамика сверления отверстий малого диаметра поликристаллическим алмазным инструментом твёрдых неметаллических материалов» рассматривается динамическая система сверления, состоящая из двух управляемых с помощью напряжения якоря двигателей постоянного тока, которые обеспечивают траектории движения точки Закрепления инструмента. Эти приводы взаимодействуют с процессом резания

через упруго-диссипативные подвески (рис.1). Таким образом, рассматривается система

-Л-/,*,;

0;

т

Л '

где /],/2,®1,(У2,7),У2,У3 - координаты состояния системы;¿7,,¿/2 - вектор управления; А'2(й;1,й;2,Т1,У2,Уз)/ М(а)1,а)2,У1,У2,У3)- динамическая характеристика процесса

сверления, показывающая связь соответственно крутящего момента и осевого усилия с координатами состояния гу, , <у 2, К,, У2, У,; Л,, , /?), Н2 - индуктивности и сопротивления соответственно первого и второго двигателей (частоты вращения приводов подачи и вращения шпинделя);/),Зг - моменты инерции механической части, приведённые к якорям двигателей;^ -величина, обратная передаточному отношению редуктора привода подачи; с1^, с(/,}, , - параметры двигателя; М* - момент

сопротивления, формируемый в приводе станка и не связанный с координатами состояния системы, ^гот момент определяется, в основном, анизотропией момента трения коробки передач привода подачи. Что касается момента сопротивления якоря двигателя вращения шпинделя, то он определяется, в основном, моментом, формируемом в зоне резания.

Рис. 1. Динамическая модель формирования траекторий формообразующих движений инструмента.относительно заготовки

Кроме (1) рассматривается связанная с ней подсистема упругих деформаций режущей поверхности инструмента относительно точки его закрепления в виде

т—+ Л— + сУ = 1<, (2)

а2 ж

где т, Ь, с - матрицы масс, диссипации и упругости; К(/) (У1(/),К2(0,1/з(а)}7 - вектор упругих деформаций режущей части инструмента относительно точки крепления;

- вектор - функция сил резания, раскрывающая зависимость сил контактного взаимодействия от скорости подачи У2{1) = кя&] ((),

скорости резания = ю2(<) и самих упругих деформаций

У . Для анализа подсистем (1) и (2) используется метод построения иерархии двух взаимосвязанных подсистем «медленных» и «быстрых» движений инструмента относительно заготовки. Вначале анализируется подсистема (2), для которой принципиальное

значение имеет закономерность формирования сил I7. Для анализа сил предлагается два уровня их моделирования. Для подсистемы «быстрых» движений силы представляются в виде случайной импульсной последовательности. Например, для нормальных составляющих сил (рис. 2), соответствующих к-му элементарному зерну алмаза

I

< N (О

КА0-- ЪКЛ'^Я",*??). (2)

|

На случайные параметры Р'*к(1) можно наложить

следующие ограничения: параметры г^/Г00,/^ являются статистически независимыми между собой; вероятность возникновения импульса в момент / в каком-либо интервале

равномерна (условие стационарности процесса); известны функции распределения каждого из перечисленных выше случайных процессов; характеристики распределения для каждого из параметров всех элементарных процессов равны между собой, если условия резания остаются неизменными.

Указанные требования являются справедливыми, если акты элементарных взаимодействий на поверхностях контактируемых тел (инструмента и заготовки) равновероятны по группе, расположенной вдоль траектории, совпадающей со ' скоростью относительного скольжения. Если процесс резания

является стационарным, то случайные характеристики во времени и пространстве должны совпадать, а характеристика автоспектра ^ сил соответствует

Я. (а,) = -^{(о-2 +а2)К(о>) + 2а2\Н(а>)? , (3)

АТ 11 1 -<р(со)

где Л' - число элементарных взаимодействий на инструменте; п - число импульсов на элементарной поверхности взаимодействий на временном отрезке А Г; гт - среднеквадратическое

отклонение амплитуд случайных силовых импульсов Fjf-, а -математическое ожидание отклонение амплитуд случайных

СО

силовых импульсов F^; <p(fo) ~ jeJr0Tр(т)с/т -

о

характеристическая функция интервалов между импульсами, р(т) является функцией распределения вероятностей случайной

величины интервалов между импульсами 7|(0).

Исследования на моделях и полученные экспериментальные данные позволили выяснить следующее; максимальное значение первого максимума автоспектра равен величине, обратной среднему временному расстоянию между импульсами; уширение спектральной линии определяется дисперсией этих расстояний. При неизменной частоте вращения инструмента и при измерении осевого усилия и крутящего момента эти характеристики легко пересчитываются на значения математических ожиданий и дисперсии сил, приложенных на отдельные кристаллы алмазов. Тем самым обосновывается метод диагностирования режущей способности инструмента на основе не только оценивания интегральных сил, но и их распределения между актами реальных взаимодействий кристаллов алмазов в процессе диспергирования материала.

В процессе обработки имеется возможность измерять отображение силовой эмиссии в сигналах ВАЭ. Для того чтобы определить точки в преобразующей системе станка, в которых указанные отображения являются наименее зашумлёнными предлагается использовать функцию когерентности между силами и

колебаниями. Исследование функции когерентности выполнено на основе прямых измерений сил и колебаний при обработке поляризованной пьезокерамики. Выполненные исследования показали, что наименее зашумлёнными являются точки на зажимном приспособлении расположенные по нормали к обрабатываемой поверхности.

Вторая проблема связана с выбором траекторий исполнительных элементов станка, при которых обеспечиваются заданные показатели геометрического качества отверстия. Требования к показателям геометрического качества чрезвычайно высокие. Достаточно указать на то, что при изготовлении активных каналов лазерного гироскопа необходимо просверлить отверстие диаметром 1,07мм на глубину 110мм и обеспечить отклонение оси 0.02-0.03мм. Для решения этой проблемы, во-первых, необходимо обеспечить заданную траекторию исполнительного элемента, во-вторых, уметь наблюдать отклонение режущей поверхности от траектории исполнительного элемента.

Выбор требуемых траекторий связан, прежде всего, с обеспечением их асимптотической устойчивости. В связи с этим в главе анализируется подсистема «медленных» движений -в-вариациях относительно стационарных траекторий. Усреднённые в полосе пропускания приводов силовые реакции со стороны процесса резания совместно с системой (1) позволяют рассмотреть уравнение в вариациях, которое является нелинейным. В главе показано, что существует ограниченная сапаратриссой область притяжения стационарных траекторий. Выявлены параметры, влияющие на область притяжения, в частности, параметры управляемых двигателей.

Для анализа отображения отклонений режущей поверхности инструмента относительно точки его закрепления в упругих деформациях инструмента предлагается эффективный алгоритм, названный синхронно-синфазным усреднением, позволяющий выявить тренды колебаний, регулярно повторяющиеся по периодам вращения инструмента. Этот алгоритм опирается на анализ Т -отображений Пуанкаре по всему ансамблю точек в пределах оборота инструмента.

В третьей главе: «Экспериментальное изучение процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра

поликристаллическим алмазным инструментом» рассматриваются эволюционные преобразования динамической системы сверления. Эволюция системы в данном случае обусловлена тремя существующими стадиями процесса, периодически повторяющимися. На первой стадии имеет место освобождение кристаллов алмазов от связки и регуляризация их рельефа. На второй стадии наблюдаются стационарные условия обработки, третья стадия соответствует этапу катастрофического выкрашивания алмазного слоя и освобождение следующего слоя от связки.

Рассматривались следующие параметры процесса резания в ходе его эволюции: силы; средняя температура в зоне резания; спектральные характеристики ВАЭ; спектральные матрицы упругих деформаций стержня инструмента, измеренные токовихревым бесконтактным датчиком; характеристики микрорельефа поверхности инструмента и обработанного отверстия; точность его оси. Комплексные исследования выполнены на специализированном компьютеризированном стенде, снабжённом необходимыми интерфейсными узлами и программами. Кроме этого анализировалась морфология главной и вспомогательной режущих поверхностей инструментов. Характерный пример изменения морфрлогии приведён на рис. 3, соответствующий стадии освобождения кристалла алмаза от связки «А», его стационарного резания «В» и выкрашивания (на рис. 3 «С» хорошо видна каверна от удалённого алмаза из связки).

Анализируя эту часть экспериментальных исследований необходимо подчеркнуть, что при обработке при неизменных режимах в моменты, когда восстанавливается очередной алмазный слой, резко ухудшаются показатели качества отверстия, которые проявляются в прижогах и формированиях микротрещин. Кроме этого, в эти моменты резко возрастает разнообрабатываемость приводящая к разбивке отверстия и в отдельных случаях к уводу оси, отверстия.

Экспериментально обнаружено ряд явлений. На отдельных этапах обработки при постоянных режимах спектр сигнала виброакустической эмиссии не остаётся неизменным. При всех условиях он смещается в низкочастотную область при подходе к критическому состоянию режущей поверхности инструмента. При

этом плотность алмазных зёрен на единице поверхности VI ____

На участке стационарного резания увеличению скорости подачи соответствует смещение спектра в высокочастотную область. Это связано с увеличением актов микроконтактного взаимодействия. При этом интегральные силы увеличиваются примерно пропорционально величине подачи на оборот, а математическое ожидание сил, приходящихся на отдельный кристалл алмаза, возрастает незначительно. Анализ морфологии поверхности показал, что выкрашивание алмазных зёрен происходит группами. При этом по мере подхода к критической точке резко возрастает неравномерность распределения алмазных зёрен, которая вызывает формирование радиальной неуравновешенной составляющей силы резания, способствующей потере точности отверстия. Таким образом, путём варьирования скорости подачи имеется возможность не только обеспечивать нагруженность алмазных зёрен в заданных пределах но и увеличивать производительность процесса.

В четвёртой главе: «Особенности аппаратной и конструктивной реализации автоматизированного оборудования для сверления глубоких отверстий малого диаметра поликристаллическим алмазным инструментом» излагаются особенности модернизации станка 22.54ВМФИ снабжённого управляющей системой ЧПУ BOSCH CNC micro 8. Модернизация заключалась в следующем: установлена самостоятельная шпиндельная группа, снабжённая управляемым высокооборотным шпиндель-мотором с асинхронным регулируемым приводом разработанным НИИАТ. Регулирование частоты вращения осуществляется частотным преобразователем. Диапазон регулирования от 0,2-500гц.

Главная отличительная особенность модернизации заключается в следующем: конструкция шпиндель-мотора позволяет обеспечить подачу СОЖ через центральное отверстие инструмента; в шпиндельный узел встроены прецизионные датчики определения угла поворота шпинделя; на разработанном приспособлении установлены датчики ВАЭ. Аналогичные датчики встроены в узел шпиндельного подшипника. Для обеспечения обмена информацией между станком и ЭВМ используется специальная плата сопряжения, которая через специализированный процессор обработки сигналов ADSP-21.85 связывается с управляющей ЭВМ.

Сравнительные показатели производительности сверления при различных алгоритмах управления процессом сверления приведены в таблице. Только за счёт выбора рациональных алгоритмов управления траекториями исполнительных элементов удаётся в три - четыре раза увеличить производительность и при этом в четыре - пять раз снизить брак по прижёгам и выходу инструмента из строя, например, в результате его скручивания.

Алгоритм управления Время обработки Вероятность отказа инструмента

1. Обработка ведётся на постоянных режимах. 12Ю3с 0,08

2. Обработка ведётся по алгоритму М кр = const 6-103с 0,05

3. Обработка ведётся по алгоритмам предельных состояний с учётом диагностики распределения сил между отдельными кристаллами алмазов 2 103с 0,02 , ,

4. Обработка ведётся по адаптивному алгоритму 2-103с 0,01

Общие выводы

1. Впервые в практике изучения динамики процесса резания поликристаллическими алмазными инструментами рассмотрена единая динамическая система процесс обработки - упругая система станка - управляемый привод исполнительных перемещений станка. При этом рассмотрена иерархия дифференциальных уравнений динамики, опирающаяся на асимптотические свойства систем дифференциальных уравнений, имеющих малый параметр при старшей производной.

2. На нижнем иерархическом уровне в частотном диапазоне, лежащем в пределах полосы пропускания управляемых приводов исполнительных элементов станков, за счёт реакции со стороны процесса обработки система, обеспечивающая движение исполнительных элементов станка, может потерять устойчивость, Более того, траектории движения исполнительных элементов имеют ограниченную область притяжения.

3. Предложенная математическая модель формирования сил как совокупностей случайных импульсных последовательностей актов контактного взаимодействия позволила выяснить закономерности преобразования сил в вибрации. Этот подход, во-первых, позволил выяснить связь параметров случайной силовой

последовательности с сигналом виброакустической эмиссии, во-вторых, предложить алгоритмы статистического оценивания распределения сил между отдельными кристаллами алмазов в поликристаллическом алмазном инструменте. Этот подход, проиллюстрированный на примере сверления глубоких отверстий малого диаметра, можно распространить не только на другие процессы обработки поликристаллическими алмазными инструментами, но и на процессы абразивной обработки.

4.Выполненный анализ преобразующей системы станка, как зашумлённого информационного канала для диагностирования состояния главной режущей поверхности поликристаллического алмазного инструмента, позволил определить рациональные схемы установки измерительных преобразователей сигнала ВАЗ.

5. Адекватность построения математической модели проверена экспериментально на основе изучения сигналов виброакустической эмиссии на операциях сверления трубчатыми поликристаллическими алмазными инструментами.

6.Сисгемное экспериментальное изучение средних сил, температуры, морфологии режущей поверхности, её микрорельефа, сигнала ■ виброакустической эмиссии позволило выявить эволюционные стадии изменения режущих свойств инструментов. Показано, что при обработке существуют стадии последовательного высвобождения алмазного слоя из связки, приработки, регулярной стационарной обработки и быстрого удаления очередного алмазного слоя. Эти стадии сопровождаются изменениями интегральных сил, температуры и сигнала виброакустической эмиссии. Показано, что для каждой стадии должны выбираться свои режимы обработки, прежде всего, скорость подачи инструмента.

7.Изучение динамической системы сверления глубоких отверстий малого диаметра позволили предложить алгоритмы оценивания упругих отклонений режущей поверхности инструмента от траектории в точке его закрепления в зажимном прйслособлении. Предложены алгоритмы оценивания отклонения направления оси отверстия и формирования погрешности в поперечном его сечении.

8. Алгоритмы диагностирования состояния режущих поверхностей инструментов и показателей качества отверстий позволили разработать алгоритмы управления процессом по

критериям обеспечения показателей качества при рациональной производительности.

9. Предложен вариант модернизации станка, включающей создание специализированного шпинделя-мотора с подводом СОЖ для охлаждения, смазки и выноса шлама из зоны резания, а также установку измерительных преобразователей для диагностирования состояния процесса резания и качества отверстий в ходе обработки. Варианты модернизированных станков прошли опытно-промышленные испытания на ОАО «Квант» (г. Ростов-на-Дону).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Беленький Д.М. Теория надёжности маший и механических конструкций/Д.М. Беленький, М.Г. Ханукаев. -'Ростов н/Д: Феникс, 2004.- 608 с.

2. Заковоротный В.Л. Принципы создания систем автоматического управления процессами обработки алмазным инструментом/В.Л. Заковоротный, М.Г. Ханукаев // Труды IV межрегиональной научно-технической конференции «Инноваций и двойные технологии». Ростов н/Д, 2003. - С. 88-91.

3.Беленький Д.М. Физика прочности металлопроката, деталей машин и элементов металлоконструкций/ Д.М. Беленький, Н.Л. Вернези, М.Г. Ханукаев.// Труды международного конгресса «Механика и трибология транспортных систем». Ростов н/Д: РГУПС, 2003.- С. 82-86.

4. Заковоротный В.Л. Диагностика режущей способности поликристаллических алмазных инструментов при обработке хрупких неметаллически* материалов/ В.Л. Заковоротный, М.Г. Ханукаев// Проектирование технологического оборудования: межвуз. сб. науч. тр.-Ростов н/Д: Издательский дом ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2004. -Вып. 3.- С.8-24.

5. Заковоротный В.Л. Анализ преобразующей системы станка как информационного канала в системах виброакустической диагностики / В.Л. Заковоротный, М.Г. Ханукаев, A.A. Самосудов// Проектирование технологического оборудования: межвуз. сб. науч. тр.-Ростов н/Д: Издательский дом ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2004. -Вып. 3.- С.28-37.

6. Заковоротный В.Л. Алгоритмы динамической диагностики показателей геометрического качества изготовления отверстий /

В.Л. Заковоротный, М.Г. Ханукаев, A.A. Самосудов// Проектирование технологического оборудования: межвуз. сб. науч. тр.-Ростов н/Д: Издательский дом ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2004. -Вып. 3.- С.40:52.

7. Ханукаев М.Г. Алгоритмы управления процессом сверления керамики и кварца поликристаллическими алмазными инструментами / М.Г. Ханукаев // Проектирование технологического оборудования: межвуз. сб. науч. тр.-Ростов н/Д: Издательский дом ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2004. -Вып. 3.- С. 61-74.

8. Ханукаев М.Г. Диагностика состояния режущей поверхности инструмента при обработке поликристаллическими алмазными инструментами хрупких материалов /М.Г.Ханукаев // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки.-2005. № И. С.88-98.

9. Ханукаев М.Г. Выбор частотного диапазона для оценивания состояния режущей поверхности при обработки полйкристаллическим алмазным элементом./ М.Г.Ханукаев, A.A. Самосудов// Изв. ВУЗов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки - 2005 прил. №4.- CS0-54.

10. Ханукаев М.Г. Моделирование динамики' процесса резания поликристаллическими алмазными инструментами в виде случайной импульсной последовательности/ М.Г. Ханукаев // «Современные проблемы машиноведения и высоких технологий»: тр.' Международной науч. - техн. Конф., посвящённой 75 летию Дон. Гос. Техн. Ун-та. - Ростов н/Д 2005.-Т 111.-С. 40-45.

11. Ханукаев М.Г. Диагностика состояния режущих поверхностей поликристаллических алмазных инструментов при обработке хрупких материалов// М.Г. Ханукаев // Там же. - С. 45-49.v"

ЛР № 04779 от 18.05.01. В набор 04.03.06. В печать 10.03.06. Объем усл.п.л., 1,0 уч.-изд.л. Офсет. Бумага тип №3

Формат (>0x84/16. Заказ № УО . Тираж 100.

■ ' ~ ■

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г.Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.

I

t

ajQogfi 5038

Введение

Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований.

1.1 Конструктивные особенности поликристаллических алмазных инструментов и способы его изготовления. Закономерности обработки.

1.2 Диагностика и управление процессом сверления глубоких отверстий малого диаметра.

1.3 Динамика сверления глубоких отверстий малого диаметра.

Глава 2. Динамика сверления глубоких отверстий малого • диаметра поликристаллическим алмазным инструментом твёрдых неметаллических материалов.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Ограничения, накладываемые на силы. Спектральные характеристики сил резания.

2.3 Спектральные свойства сигнала виброакустической эмиссии. Методика оценивания распределения кристаллов алмазов на режущей поверхности инструмента.

2.4 Преобразование траекторий в динамической системе сверления.

2.4.1 Постановка задачи.

2.4.2 Математическая модель формирования траекторий

Ф формообразующих движений.

2.4.3 Анализ области существования процесса резания.

2.4.4 Анализ области обеспечения требуемых показателей геометрического качества изделий.

2.5 Выводы.

Глава 3. Экспериментальное изучение процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра поликристаллическим алмазным инструментом.

3.1 Экспериментальные установки. Методика проведения исследований.

3.2 Экспериментальное изучение интегральных сил при сверлении отверстий малого диаметра поликристаллическими алмазными сверлами.

3.3 Вибрации, сопровождающие процесс сверления.

3.4 Эволюционные преобразования динамической системы.

3.5 Выводы.

Глава 4. Особенности аппаратной и конструктивной реализации автоматизированного оборудования для сверления глубоких отверстий малого диаметра поликристаллическим алмазным инструментом.

4.1 Модернизация многофункционального станка для обработки

Поликристаллическим алмазным инструментом.

4.2 Системы диагностики и управления процессом сверления активных каналов лазерного гироскопа.

4.2.1 Архитектура системы управления и диагностики.

4.2.2 Сопроцессор системы ЧПУ модернизированного станка.

4.2.3 Блок сопряжения TTY-RS 232.

4.3 Основные алгоритмы диагностики процесса резания.

4.4 Алгоритмы управления процессом сверления керамики и кварца поликристаллическим алмазным инструментом.

4.5 Выводы.

Одно из динамично развивающихся направлений совершенствования металлорежущих станков связано с объединением собственно станка и ЭВМ, которая становится неотъемлемой его частью. Причём, между координатами состояния станка и ЭВМ осуществляется обмен информацией, и на ЭВМ формируются управляющие воздействия на элементы станка, изменяющие его координаты и траектории движения. Именно по такому принципу, в основном, строятся существующие в мире системы ЧПУ на основе управляющей индустриальной ЭВМ (УЭВМ). В данном случае обмен информацией между УЭВМ и станком заключается в том, что со стороны станка в УЭВМ поступает информация о текущих координатах и в отдельных случаях скоростях исполнительных элементов станка. Для станков токарной группы исполнительными элементами являются продольные и поперечные перемещения суппорта и частота вращения шпинделя (в отдельных случаях и угловая координата). Имеются разработки, когда используются дополнительные источники информации, например, силы резания. Однако возможности быстро развивающихся УЭВМ по быстродействию и объёму памяти позволяют сегодня существенно усложнять имеющиеся законы управления.

В связи с этим формируются новые научные задачи, связанные с анализом процесса резания как объекта автоматического управления. Становится доступным использование в реальном времени достаточно сложных алгоритмов обработки информации для решения проблем наблюдения за координатами состояния процесса обработки и показателями качества изготовления изделий. Многие вопросы построения систем управления процессами обработки на станках решены, они имеют достаточную научную базу, создана система знаний, позволяющая строить системы управления и диагностики на станках, в том числе - станках, управление в которых осуществляется от ЭВМ. Существенный вклад, в становление научной системы знаний в этом направлении внесли известные учёные Балакшин Б.С., Бржозовский Б.М.,

Городецкий М.С., Заковоротный В.Л., Кабалдин Ю.Г., Кобринский А.Е., Михелькевич В.Н., Митрофанов В.Г., Ривин Е.И., Ратмиров В.А., Соломен-цев Ю.М., Сосонкин В.Л., Тугенгольд А.К., Тверской М.М. и др.

При анализе процесса резания как управляемого и диагностируемого объекта естественно возникают вопросы анализа динамики. Собственно проблемы динамики станков являлись и являются предметом исследований многих известных учёных - Вейца В.Л., Городецкого Ю.И., Заковоротного В.Л., Каминской В.В., Кудинова В.А., Кучмы Л.К., Мурашкина СЛ., Подураева В.Н., Пуша В.Э., Пуша А.В.и др. Однако оснавная часть этих исследований посвящена проблеме динамической устойчивости процесса резания и автоколебаний в ходе обработки. В последние годы, прежде всего, благодаря работам Заковоротного В.Л. и его учеников сформировано научное направление, в содержание которого входит решение проблем динамического мониторинга процессов обработки на станках. Причём, под динамическим мониторингом авторы понимают триединую проблему наблюдения, предсказания и управления. В этом случае рассматривается единая управляемая динамическая система, включающая динамическую модель процесса резания, эволюцию её параметров, динамические подсистемы станка со стороны инструмента и заготовки, включая управляемые приводы исполнительных перемещений станков.

Одновременно в связи с развитием техники и быстрого расширения спектра технических устройств и применяемых материалов в машиностроении и приборостроении стали широко использоваться хрупкие труднообрабатываемые неметаллические материалы. Особенно большими темпами использование таких материалов наблюдается в связи с развитием оптических приборов, квантовой радиоэлектроники, медицинского приборостроения, а также аэрокосмической техники. Достаточно указать на широкое распространение в авиации и ракетной технике лазерных гироскопов, проблемы изготовления которых во многом стимулировали настоящее исследование.

Обработка таких материалов ведётся поликристаллическими алмазными инструментами. Динамика обработки такими инструментами в системной постановке, когда рассматривается динамическая система, состоящая из процесса обработки, упругой системы станка и управляемых приводов, практически не изучена. В диссертации же рассматривается частный вопрос обработки глубоких отверстий малого диаметра трубчатыми поликристаллическими алмазными инструментами в высокопрочных хрупких неметаллических материалах типа ситалла или кварца. Изучение динамики, имеющее самостоятельное значение, направлено на определение закономерностей взаимосвязи распределения на режущей поверхности кристаллов алмазов и сигнала виброакустической эмиссии. Кроме этого рассматриваются и другие вопросы, решение которых позволило создать системы динамического мониторинга процесса обработки хрупких неметаллических материалов поликристаллическими алмазными инструментами. Создание таких систем базируется на новой научной системе знаний, формулирование и определение которых выполнено в настоящем исследовании. Указанные выше положения определяет актуальность диссертационного исследования для науки и практики.

Новизна и научное значение диссертационного исследования заключается в следующем.

1. Предложена обобщённая математическая модель динамики управляемого процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра в хрупких материалах, включающая упругие деформации, динамическую характеристику процесса резания, раскрывающую изменение сил резания от координат состояния системы, и управляемые приводы подачи и частоты вращения шпинделя.

2. Предложена математическая модель формирования сил контактного взаимодействия отдельных кристаллов алмазов с обрабатываемой заготовкой в виде случайной импульсной последовательности. Суммарные силы в этом случае рассматриваются как сумма суперпозиций случайных импульсных последовательностей, формируемых всеми вступающими во взаимодействия кристаллами алмазов на режущей поверхности инструмента. Рассмотрены преобразования этих сил в колебания измеримой координаты упругой системой станка и на этой основе предложены модели и алгоритмы оценивания распределения сил между отдельными кристаллами алмазов.

3.Рассмотрено преобразование упругих пространственных деформаций режущей поверхности поликристаллического алмазного инструмента в измеримые координаты упругой системы станка и на этой основе предложены модели и алгоритмы оценивания отклонения оси и точности поперечного сечения отверстия.

4. Изучены вопросы устойчивости и областей притяжения траекторий исполнительных элементов станка с учётом силовой реакции со стороны инструмента, зависящей от траекторий исполнительных элементов. Таким образом, приводы исполнительных элементов рассматриваются не автономными, как это делается традиционно, а как системы связанного управления. Причём, связь осуществляется через процесс обработки.

5. Рассмотрена и изучена упругая система станка как зашумлённый информационный канал, по которому передаётся информация о распределении сил между отдельными кристаллами поликристаллического алмазного инструмента.

6. Выполнено экспериментальное изучение эволюционных преобразований режущей поверхности поликристаллического алмазного инструмента (его макро и микро морфология, силы и температура резания, спектральные характеристики сигнала виброакустической эмиссии), позволившее выявить периодически изменяющиеся стадии обрабатываемости и формирования дефектного слоя в процессе сверления.

7. Предложена конфигурация и алгоритмы управления процессом сверления глубоких отверстий малого диаметра поликристаллическими алмазными свёрлами.

Практическое значение диссертационного исследования заключается в следующем.

1.Предложены и апробированы на практике алгоритмы контроля распределения сил между отдельными кристаллами алмазов в инструменте, оценивания момента развития увода оси инструмента, математические модели для оценивания погрешности формы поперечного сечения в формируемом отверстии. Предложенные алгоритмы в совокупности с системами управления позволили создать систему динамического мониторинга процесса сверления глубоких отверстий в кварце и ситаллах, применение которой без существенных изменений можно распространить и на другие операции обработки поликристаллическими алмазными инструментами.

2.Предложен вариант конструктивных изменений многофункционального станка с УЧПУ для обработки глубоких отверстий. Таким образом, решена комплексная проблема конструктивной модернизации, диагностики и управления, позволившая в пять шесть раз увеличить производительность процесса обработки без нарушения точности изделий.

Исследования выполнены на кафедре «Автоматизация производственных процессов» Донского государственного технического университета, при этом использованы программно аппаратные комплексы, разработанные под руководством проф. Заковоротного В.Л., за что автор выражает особую благодарность сотрудникам доц., к.т.н. Лукьянову А. Д., доц., к.ф.м.н. Алексей-чику М.И. и др. Часть исследований выполнено на оборудовании фирмы Presenilis (Германия, город Швайнфурт), а также в условиях ОАО Квант.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований.

Во многих отраслях современной техники применяются изделия из твёрдых неметаллических материалов, например, кварца, ситалла, рубина, керамики, различных видов высокопрочного стекла и пр. Эти материалы обладают высокой твёрдостью и хрупкостью. Они, как правило, имеют малые коэффициента теплопроводности и в процессе диспергирования имеют высокую абразивную активность. Одновременно к изделиям, изготавливаемым из неметаллических материалов, предъявляются высокие требования к геометрической точности изделий и к качеству поверхности. Достаточно привести пример. При сверлении активного канала, в котором возбуждается вращающийся лазерный луч в лазерном гироскопе, допустимое отклонение оси отверстия диаметром 1,6 мм на расстоянии 120 мм определяется величинами 0,02-0,03 мм. При этом предъявляются высокие требования к качеству поверхности: средняя высота микронеровности не должна превышать 0,032 мКм; на поверхности должны отсутствовать микротрещины и прижёги. Последнее связано с эксплуатационными требованиями приборов, работающих при высоких динамических нагрузках и при большом варьировании температуры (в пределах (+50° -40° )С). Существуют и другие примеры, относящиеся, прежде всего к изделиям квантовой электроники, оптики и в последние годы машиностроения, обработка которых вызывает большие сложности.

Наиболее эффективным известным в настоящее время способом изготовления изделий из этих материалов является обработка алмазным инструментом на металлических связках. Это поликристаллический алмазный инструмент. Механообработка таких изделий, как правило, обладает низкой производительностью и высокой трудоёмкостью. Высокие требования к точности обработки каналов при сверлении и скосов при фрезеровании вызвали необходимость использования высокоточного оборудования с повышенной жёсткостью и виброустойчивостью. Как правило, при изготовлении таких изделий используются специальные высокоточные методы их ориентирования в пространстве с помощью лазерных интерферометров. Обработка ведётся неподвижной детали с одной установки на прецизионных станках.

Однако обеспечение даже идеальных формообразующих движений исполнительных элементов не позволяет гарантировать такие движения в зоне резания. Кроме этого за счёт различных эффектов физико - механического взаимодействия поверхности инструмента и заготовки имеют место изменения режущих свойств инструмента и, следовательно, эффективности процесса и показателей качества изготовления изделий. В связи с этим возникают вопросы диагностирования и управления процессом обработки с целью повышения эффективности процесса в целом. Прежде всего остановимся на конструктивных особенностях инструментов и технологии иго изготовления. Эти особенности позволяют принципиально выявить их недостатки и определить пути управления этим процессом.

4.6. Выводы

4.6.1. Одно из направлений создания автоматизированного оборудования для сверления глубоких отверстий малого диаметра поликристаллическими алмазными инструментами связано с модернизацией существующих многофункциональных станков с ЧПУ высокой точности. Приведённые конструктивные примеры модернизации шпиндельного узла и системы крепления заготовки, дополненные измерительными преобразователями для обеспечения процесса диагностирования состояния режущих поверхностей инструмента и качества отверстий, позволяют обеспечить изготовление отверстий высокой точности при высокой производительности.

4.6.2. Модернизация заключается также и в том, что управляющая ЭВМ станка снабжается системами обмена информацией между измерительными преобразователями и ЭВМ. Применение УЭВМ высокого уровня позволяет в реальном времени осуществлять процесс диагностирования и текущих характеристик качества изготовления отверстий. При этом имеется возможность использовать достаточно сложные алгоритмы обработки информации.

4.6.3. Предложенные алгоритмы диагностирования принципиально отличаются от существующих тем, что позволяют оценивать статистические характеристики сил, приходящихся на отдельные кристаллы алмазов в единстве их математических ожиданий и дисперсии распределения между зёрнами. Системы диагностики опираются на новые представления о формировании сил резания совокупностями силовых импульсных последовательностей, статистические свойства которых отображаются в спектральных характеристиках сигнала виброакустической эмиссии.

4.6.4. Разработанные алгоритмы оценивания текущих характеристик качества изделий, опирающиеся на выяснение динамической связи между циклическими силами в точке крепления инструмента и упругими колебаниями режущей поверхности, позволяют оценивать в ходе обработки момент развивающегося увода инструмента и погрешности формы поперечного сечения.

4.6.5. Использование предложенных алгоритмов диагностирования позволило создать систему управления процессом сверления глубоких отверстий малого диаметра трубчатыми поликристаллическими алмазными свёрлами, позволяющую в пять - шесть раз увеличить производительность процесса при обеспечении требуемого качества изделий. Система прошла опытно-промышленные испытания на ОАО «Квант», заводе аэрокосмического приборостроения.

4.6.6. Разработанные принципы диагностирования и управления, апробированные на операциях сверления трубчатыми поликристаллическими алмазными свёрлами хрупких неметаллических материалов могут практически без изменения быть распространены на процессы фрезерования плоских поверхностей, отрезания, процессы обработки фасонных поверхностей, в том числе при производстве оптических систем. Они после доработки и соответствующих исследований могут быть распространены на процессы абразивной обработки широкого класса.

5. Заключение. Общие выводы.

В диссертации представлены исследования, существенно расширяющие систему знаний в области динамики процессов обработки резанием на случай обработки изделий из твёрдых неметаллических материалов поликристаллическими алмазными инструментами. Главное внимание уделено процессу сверления глубоких отверстий малого диаметра трубчатыми поликристаллическими алмазными свёрлами. Выполненные исследования позволили выявить ряд закономерностей и свойств, которые привели к созданию новых принципов диагностирования и управления процессом обработки, что характеризует актуальность их для науки и практики. По диссертации в целом можно сделать следующие выводы.

5.1.В диссертационном исследовании впервые в практике изучения динамики процесса резания поликристаллическими алмазными инструментами рассмотрена единая динамическая система процесс обработки -упругая система станка - управляемый привод исполнительных перемещений станка. При этом рассмотрена иерархия дифференциальных уравнений динамики, опирающаяся на асимптотические свойства систем дифференциальных уравнений, имеющих малый параметр при старшей производной.

5.2. Динамика сверления глубоких отверстий в хрупких неметаллических труднообрабатываемых материалах характеризуется различным иерархическим уровнем описания, зависящим от того, какой частотный диапазон изменения сил и деформаций рассматривается. На нижнем иерархическом уровне в частотном диапазоне, лежащем в пределах полосы пропускания управляемых приводов исполнительных элементов станков, за счёт реакции со стороны процесса обработки система, обеспечивающая движение исполнительных элементов станка, может потерять устойчивость. Более того, траектории движения исполнительных элементов имеют ограниченную область притяжения.

5.3. Предложенная математическая модель формирования сил как совокупностей случайных импульсных последовательностей актов контактного взаимодействия отдельных кристаллов алмазов позволила выяснить закономерности преобразования сил в вибрации. Этот подход, во-первых, позволил выяснить связь параметров случайной силовой последовательности с сигналом виброакустической эмиссии, во-вторых, предложить алгоритмы статистического оценивания распределения сил между отдельными кристаллами алмазов в поликристаллическом алмазном инструменте. Этот подход позволяет описать упругие колебания подсистем станка в высокочастотной области. Это второй иерархический уровень описания системы. Этот подход, проиллюстрированный на примере сверления глубоких отверстий малого диаметра, можно распространить не только на другие процессы обработки поликристаллическими алмазными инструментами, но и на процессы абразивной обработки.

5.4.Выполненный анализ преобразующей системы станка, как зашумлённого информационного канала для диагностирования состояния главной режущей поверхности поликристаллического алмазного инструмента, позволил не только определить рациональные схемы установки измерительных преобразователей, но и имеет значение для построения систем динамической диагностики различных процессов обработки на станках.

5.5. Адекватность построения математической модели проверена экспериментально на основе изучения сигналов виброакустической эмиссии на операциях сверления трубчатыми поликристаллическими алмазными инструментами.

5.6.Системное экспериментальное изучение средних сил резания, средней температуры на инструменте в области, прилегающей к главной режущей поверхности инструмента, морфологии режущей поверхности, её микрорельефа, сигнала виброакустической эмиссии позволило выявить эволюционные стадии изменения режущих свойств инструментов. Использованы инструменты, в которых алмазные слои закрепляются методом электролитического осаждения. Показано, что при обработке существуют стадии последовательного высвобождения алмазного слоя из связки, приработки, регулярной стационарной обработки и быстрого удаления очередного алмазного слоя. Эти стадии сопровождаются изменениями интегральных сил, температуры и сигнала виброакустической эмиссии. Показано, что для каждой стадии должны выбираться свои режимы обработки, прежде всего, скорость подачи инструмента.

5.7.Изучение динамической системы сверления глубоких отверстий малого диаметра поликристаллическими алмазными инструментами позволили предложить алгоритмы оценивания упругих отклонений режущей поверхности инструмента от траектории в точке его закрепления в зажимном приспособлении. При этом предложены алгоритмы оценивания отклонения направления оси отверстия и формирования погрешности в поперечном его сечении.

5.8. Предложенные алгоритмы диагностирования состояния режущих поверхностей инструментов и показателей качества формируемых отверстий, прежде всего, точности его оси, позволили предложить алгоритмы управления процессом по критериям обеспечения показателей качества при рациональной производительности. Эти алгоритмы определили базу для модернизации многофункциональных станков класса CNC.

5.9. Предложен вариант модернизации станка, включающей создание специализированного шпинделя-мотора с подводом СОЖ для охлаждения, смазки и выноса шлама из зоны резания, а также установку измерительных преобразователей для диагностирования состояния процесса резания и качества отверстий в ходе обработки. Варианты модернизированных станков прошли опытно-промышленные испытания на заводе им. Войьского (г. Москва) и на ОАО «Квант» (г. Ростов-на-Дону). Показано, что на основе использования созданного оборудования имеется возмож ность в пять - шесть раз повысить производительность без нарушения по казателей качества изготовления отверстий.

1.Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента // Под ред. В.Н.Бакуля / М.: Машиностроение, 1975,295 с.

2. Гуревич А.С. Оборудование для производства абразивного инструмента. M.-JI.: Машиностроение, 1964, 260 с.

3. Абразивная и алмазная обработка материалов// Под ред. А.Н.Резникова/ М.: Машиностроение, 1977, 390 с.

4. Виксман Е.С. и др. Алмазные инструменты с упорядоченным расположением зёрен. Синтетические алмазы, 1972, №1, с. 13-16.

5. Ферсман А.Е. Кристаллография алмаза. М.: изд-во АН СССР, 1965, 566с.

6. Шафрановский И.И. Алмазы. М: Наука, 1964, 174 с.7.3убков М.Я. Силы резания при обработке поликристаллическими алмазными инструментами быстрорежущих сталей. Харьков: Резание и инструмент, 1977, 103 с.

7. Ипполитов Г.М. Абразивно-алмазная обработка. М.: Машиностроение, 1969, 336 с.

8. Лоскутов В.В. и др. Изучение сил резания при шлифовании алмазными кругами. Станки и инструмент, 1971, №5, с.30-31.

9. Палей Л.Я., Воробьёв И.Т. Исследование стружкообразования и усилий при плоском глубинном шлифовании. Станки и инструменты, 1974, №10, с. 36-37

10. Лурье Г.Б. Шлифование металлов. М.: Машиностроение. 1969, 175 с.

11. Пивоваров М.С. Особенности геометрических параметров синтетических алмазов. Алмазы, 1971, №7, с. 8-9.

12. Миньков А.Г. Работоспособность алмазных кругов при резании си-талла. Синтетические алмазы, 1983, №1, с.41-44.

13. Н.Резников А.Н. Краткий справочник по алмазной обработке. Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство, 1967, 202 с.

14. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов, М.: Машиностроение, 1974,320 с.\

15. Резников А.Н., Мовал-Заде В.З. Исследование устойчивости алмазных зёрен в связке абразивно-алмазного инструмента. Синтетические алмазы, 1972, №5, с.5-10.

16. Резников А.Н., Щипанов В.В. Исследование мгновенной контактной поверхности при шлифовании. Вестник машиностроения, 12974, №9, с.64-66.

17. Рубан Ф.Г., Ткаченко Л.А. Исследование изнашивания связки в поликристаллических алмазных инструментах, Синтетические алмазы, 1983, №2, с. 20-21.

18. Шальнов В.А. Шлифование высокопрочных материалов. М.: Машиностроение, 1972, 272 с.

19. Шульман В.К. Резка технического стекла алмазными кругами. Синтетические алмазы, 1973, № 6, с. 56-57.

20. Вакслер Д.И., Иванов В.А., Никитков Н.В., Рабинович В.Б. Алмазная обработка технической керамики. Л.: Машиностроение, 1976, 160 с.

21. Ардамацкий А.Л. Алмазная обработка оптических деталей. Л.: Машиностроение, 1978, 232 с.

22. Хрульков В.А., Головарь А.Я., Федоров А.И. Алмазные инструменты в прецизионном машиностроении. М.: Машиностроение, 1978, 219 с.

23. Шиго А.И. и др. Изготовление трубчатых алмазных свёрл методомгальванопластики. Синтетические материалы, 1970,№1, с. 95-99.

24. Комолаева Л.В., Пащенко Н.Г. Сверление глубоких точных отверстий в деталях оптических приборов. Синтетические алмазы, 1975, №3, с.56-58.

25. Комолаева Л.В., Пащенко Н.Г. Установка для глубокого сверления неметаллических материалов. Синтетические алмазы, 1976, №4, с.2829.

26. Комолаева Л.В., Пащенко Н.Г. Исследование работоспособности свёрл с алмазно-гальваническими покрытиями. Синтетические алмазы, 1989, №1, с. 28-30.

27. Перлин О.С., Турчин В.И., Третьяков Л.М. Высокопроизводительная алмазная обработка отверстий малого диаметра в неметаллах. Свёрх• твёрдые материалы, №5, с. 68-72.

28. Голуб Г.Ф. и др. Алмазные кольцевые свёрла. Синтетические алмазы, 1975, №4, с. 34-39.

29. Голуб Г.Ф. и др.Алмазное сверление отверстий в линзах. Синтетические алмазы, 1983 №5, с.46-48.

30. Herbert S.A. Hew aproch at Manchester/ Industrial Diamond Revien? 1989, November, p. 389-390.34.3аковоротный В.Л. Нелинейная трибомеханика. Ростов н/Д: изд-во ДГТУ, 2000,293с.

31. Заковоротный В.Л. Динамика трибосистем. Самоорганизация, эволюция. Ростов н/Д: изд-во ДГТУ, 2003, 502 с.

32. Заковоротный В.JT. Введение в динамику трибосистем. Ростов н/Д: ИнфоСервис, 2004, 680 с.

33. Заковоротный В.Л., Перлин О.С., Турчин В.И. Исследование и разработка систем оптимального управления сверлением глубоких отверстий. Электронная техника. Сер.7. Технология, организация производства и оборудование, 1980. -Вып. 4.

34. Тверской М.М., Полетаев В.А. Автоматическая стабилизация крутящего момента при сверлении глубоких отверстий малого диаметра.

35. Станки и инструмент, 1968, № 8.

36. Тверской М.М., Закамолдин В.И. Станок для сверления глубоких отверстий малого диаметра. Станки и инструмент, 1972, №1.

37. Заковоротный В.Л., Санкар Т.С., Бордачев Е.В. Система оптимального управления процессом глубокого сверления отверстий малого диаметра. СТИН. -1994. -№ 12, 1995, №1.

38. Zakovorotny V.L.,Bordatchev E.V., Sankar T.S. Variational Formulation for Optimal Multi-Cycle Deep Drilling of Small Holes. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control/ ASME.-1997.- Vol. 119.

39. Zakovorotny V.L.,Bordatchev E.V. Dynamic diagnostic of tribological contacts. Zagadnienia eksploatacji maszyn. -1994. -Vol. 29, z.3-4 (99-100).

40. Zakovorotny V.L.,Bordatchev E.V., Subramaniam K.S. Stochastic Modelling of the CNC Machine-Tool Cutting Motions for Signals and Data Processing in Diagnostic Systems. Modelling, Measurement and Control, B,AMSE Press. -1994. -Vol.54, № 3.

41. Заковоротный В.Л., Бордачев Е.В. Информационное обеспечение системы динамической диагностики износа режущего инструмента на

42. Ш примере токарной обработки. Проблемы машиностроения и надежностимашин. 1995. -№ 3.

43. Заковоротный B.JL, Бордачев Е.В. Научные основы прогнозирования и диагностики качества обрабатываемой на металлорежущем станке детали. Диагностика и управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д, 1995.

44. Заковоротный B.JL, Бордачев Е.В., Субраманиам К. Новый подход к созданию систем динамической диагностики износа режущего инструмента при токарной обработке. Изв. Вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. нау-ки.-1995. -№ 1-2.

45. Zakovorotny V.L., Ladnik I.V. A method for characterisation of machine-tools dynamic parameters for diagnos tic purposes. Journal of Materials Processing Technology. -1995.-Vol.53.

46. Zakovorotny V.L.,Bordatchev E.V. New approach for tool wear condition estimation based on information properties of dynamic characteristics in a turning-operations. Zagadnienia eksploatacji maszyn. -1995. -Vol.30, z.4 (104).

47. Zakovorotny V.L.,Bordatchev E.V. Prediction and diagnostics of work piece machining quality in machine tools, based on dynamic simulation. Proceedings of the Thirty-first International MATADOR Conference, 20th-21st April. -Manchester, 1995.

48. Заковоротный В.Л., Марчак М. Анализ неопределенности состояния трибосопряжения по функции когерентности колебаний индентора. Бе-зызносность: Межвуз. сб. науч. ст. -Ростов н/Д, 1996. -Вып.4.

49. Заковоротный В.Л., Марчак М. Особенности динамики трибосопряжения. Безызносность: Межвуз. сб. науч. ст. -Ростов н/Д, 1996. -Вып.4.

50. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967, 357 с.

51. Тлустый И. Автоколебания в металлорежущих станках. М.: Машгиз, 1956,257 с.

52. Соколовский А.П. Жёсткость в технологии машиностроения. М.-Л.: Машгиз, 1946,620 с.

53. Вейц В.Л., Дондошанский В.К., Чиряев В.И. Вынужденные колебания в металлорежущих станках. М.-Л.: Машгиз, 1059.

54. Каминская В.В. Расчёт на виброустойчивость в станкостроении. М.: Машиностроение, 1985, 56с.

55. Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970, с. 350.

56. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. JL: Машиностроение, 1986,с. 184.

57. Колесников А.А. Синергетическая теория управления. М.: Энерго-атомиздат, 1994.

58. Колесников А.А. Синергетический подход в современной теории управления // Сб. РАН «Новые концепции общей теории управления». Москва Таганрог, 1995. С. 11-41.

59. Андерсон Т. Введение в многомерный статистический анализ. М.: Физ-матгиз, 1963.

60. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

61. Марпл-мл С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990.

62. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов: Прогноз и управление. В 2 т. М.: Мир, 1974.

63. Кендалл М. Дж., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. М.: Наука, 1976.

64. Хусу А.П., Виттенберг Ю.Р., Пальмов В.А. Шероховатость поверхносей. Теоретико вероятностный подход. М.: Наука ,1975.

65. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982

66. Алексейчик М.И. К проблеме математического моделирования процессов механической обработки.//Проблемы машиностроения и автоматизации. 2002. №3. С. 15-33.

67. Алексейчик М.И. О состоятельном оценивании возмущений//Проблемы машиностроения и автоматизации. 2001. №2. С. 57-74.

68. Вейц В.Л. , Коловский М.З., Кочура А.Е. Динамика управляемых машинных агрегатов. М.: Наука, 1984.

69. Вейц В.JI., Кочура А.Е., Мартыненко А.Е. Динамические расчеты приводов машин. JL: Машиностроение, 1971.

70. Заковоротный B.JI. и др. Свойства формообразующих движений при сверлении глубоких отверстий малого диаметра. Известия вузов. Северо -Кавказский регион. Технические науки. №4, 2001 г. с 30-42.

71. Колесников А.А. Синергетическая теория управления. М.: Энергоатом-издат 1994.

72. Колесников А.А. Основы синергетической теории синтеза нелинейных динамических систем//Новые концепции общей теории управления, Москва-Таганрог, 1995.

73. Понтрягин JI.C. Избранные труды. М.: Наука, 1988. Т.2. С. 95-154.

74. Тиханов А.Н. Системы дифференциальных уравнений с малым параметром при высших производных.//Математический сборник, М.: 1952. Т.31. №3.

75. Геращенко Е.И. Теоретические основы метода разделения движений. // Методы синтеза нелинейных систем автоматического управления. М.: Машиностроение, 1970.

76. Тондл А. Нелинейные колебания механических систем.М.:Мир, 1973.

77. Вибрации в технике//Под ред. В.В. Болотина. М.: Машиностроение, 1978. Т. 1.С. 345.

78. Четаев Н.Г. Устойчивость движения. М.: Гостехиздат, 1955.

79. Бухгольц Н.Н. Основной курс теоретической механики. М., 1972, С. 119.

80. Нелинейные системы автоматического управления.//Под ред. Е.П. Попова. М.: Машиностроение, 1970,

81. Вавилов А.А. Частотные методы расчета нелинейных систем. JL: Энергия, 1970.

82. Андронов А.А., Витт А.А., Хайкин С.Э. Теория колебаний. М.: Физ-матгиз, 1959.

83. Барбашин Е.А. Введение в теорию устойчивости. М.: Наука, 1967.

84. Ляпунов A.M. Общая задача об устойчивости движения. М.: АН СССР, 1956.

85. ЮЗ.Данжело Г. Линейные системы с переменными параметрами. М.: Ми-шиностроение, 1974.

86. Беленький Д.М., Ханукаев М.Г. Теория надёжности машин и механических конструкций.Ростов н/Д: Феникс, 2004. 608 с.1. АКТвнедрения результатов НИР

87. При сверлении глубоких отверстий малого диаметра (1,2-6,0 мм) отклонение оси отверстия не превышает:-при сверлении d = 1,2мм на глубину 80,0мм величины 0,1мм; -при сверлении d = 6,0мм на глубину 120,0 мм величины 0,05 мм.

88. Поломки инструмента при испытаниях более 50,0 изделий отсутствуют.

89. В процессе зенкерования с последующим развёртыванием инструментами диаметром d = 60,0лш волнистость по оси отверстия не превышает 1,0-1,5мКм, средняя высота микронеровностей на длине 3,0мм не превышает0,5 мКм.

90. Внедрение результатов работы на предприятии позволит получить экономический эффект в размере 156,0 тыс рублей.

91. Главный технолог ОАО НППКП «Квант» •1. Аспиранты каф. АПП1. Дгту1. Босый В.А.амосудов А.А.1. Мороз К.А.1. Ханукаев М.Г.