автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эффективности лезвийной обработки на основе моделирования реологических процессов в зоне стружкообразования

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Санкт-Петербургский институт машиностроения

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ

Специальность 05.03.01 — Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

На правах рукописи

КОЗЛОВА Екатерина Борисовна

ГТБ ОД

2 г удя гзоэ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена на кафедре теоретической механики Санкт-Петербургского института машиностроения

Научный руководитель —

действительный член Международной, Российской и Санкт-Петербургской инженерных академий, Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Вейц В.Л.

Научные консультанты —

доктор технических наук, профессор Васильков Д.В. кандидат технических наук, профессор Шишов Г.А.

Официальные оппоненты —

доктор технических наук, профессор Петров В.И.

кандидат технических наук, доцент Петров В.М.

Ведущая организация —

АО НИТИ "Энергомаш"

Защита диссертации состоится 25 мая 2000 г. в 1600 часов на заседании диссертационного совета К-064.82.01 в Санкт-Петербургском институте машиностроения по адресу: 195197, Санкт-Петербург, По-люстровский пр., д.14, главный учебный корпус, ауд. 232.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского института машиностроения.

Автореферат разослан "«2*'" апреля 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

Хитрик В.Э.

К6Ъ-11с11вь0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации

Повышение эффективности процесса механической обработки лезвийным инструментом заготовок в машиностроении является одной из наиболее актуальных проблем современного промышленного производства. Несмотря на значительный прогресс в получении заготовок с минимальными припусками, объем операций, связанных с обработкой резанием, в промышленности остается значительным. Расширение области применения высокопроизводительного автоматизированного металлообрабатывающего оборудования, в частности, обрабатывающих центров, станков с числовым программным управлением и пр., может быть обеспечено только на основе новых результатов исследований процессов в технологической системе с учетом ее динамических свойств.

Хотя рассматриваемой проблеме в современной технической литературе и прикладных исследованиях уделяется значительное внимание, ряд ее важнейших аспектов остается недостаточно изученным. В частности, процессы стружкообразования, лежащие в основе процессов механической обработки, рассматриваются большинством исследователей в квазистатической постановке. Также квазистатические характеристики используются, в основном, при построении динамических моделей технологической системы механической обработки резанием (ТСМОР). при решении частных задач управления процессами резания.

Создание научно-обоснованной динамической модели ТСМОР с учетом реологических процессов в зоне стружкообразования и проведение комплекса исследований с ее использованием является актуальной научной проблемой, решаемой в диссертации.

В течение 1998 и 1999 годов исследования велись при финансовой поддержке (в форме индивидуального гранта) Конкурсного Центра Фундаментальных Исследований при Санкт-Петербургском Государственном Университете.

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка методов моделирования процесса стружкообразования для обеспечения динамической стабильности при лезвийной обработке. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

— анализ теоретических положений, отображающих процессы пластического деформирования и разрушения металла в зоне струж-кообразования на основе современных представлений механики твердого тела;

— построение модели процесса стружкообразования в зоне активного пластического деформирования обрабатываемого материала, отображающей физико-механические и вязкоупругопластические характеристики используемых обрабатываемых материалов;

— математическое описание реологических процессов с учетом вязкоупругопластических свойств материала срезаемого слоя и контактного взаимодействия сходящей стружки по передней поверхности инструмента;

— имитационное моделирование дискретной упруговязкопластич-ной среды с использованием реологических уравнений процесса стружкообразования;

— расширение области реализуемых режимов резания в вариативном пространстве параметров технологической системы на основе учета реологических процессов в зоне стружкообразования;

— разработка частных задач оптимизации режимов механической обработки на основе динамических критериев качества.

Научная новизна

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем:

— реализована гипотеза формирования процесса стружкообразования, предполагающая образование тонкой структуры пластинчатого типа, с равномерной периодичностью отражающей свойства обрабатываемого материала в зоне первичной пластической деформации, и формирование крупных внешних элементов стружки пилообразной формы;

— разработана реологическая модель процесса резания с учетом пластической деформации и разрушения металла в зоне стружкообразования, отражающая процесс первичной деформации металла срезаемого слоя (среды Ишлинского) и процесс деформации и трения сходящей стружки (среды Фойхта);

— установлено, что причина неустойчивости процесса резания заложена в природе пластической деформации металла срезаемого слоя и во взаимодействии двух процессов: повышении локальных

внутренних напряжений и их пластической релаксации.

Практическая ценность

Практическая ценность результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем.

1. Разработано программно-алгоритмическое обеспечение для решения задач динамики и термоупругопластичности, которое явилось основой для формирования областей допустимых режимов механической обработки в пространстве варьируемых параметров технологической системы.

2. Выявлены резервы повышения режимов механической обработки с обеспечением требований динамического качества (прежде всего, устойчивости технологической системы).

Реализация результатов работы

Результаты исследований, реализованные в виде технологических рекомендаций и программно-аппаратных комплексов, приняты к внедрению на АО "Ленинградский Металлический завод-', АО "Электросила", НПО "Прометей", СПбГТУ и др. Учитывая актуальность и высокую эффективность выполненных разработок, АЦИА приняла решение о распространении их через "Инжиниринг-сеть России", включающую 88 промышленных центров северо-западного региона Российской Федерации.

Апробация работы

Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-методических семинарах Санкт-Петербургского института машиностроения (1996 — 1999 гг.), Международной Школе по нелинейным колебаниям механической системы РАН РФ - Санкт-Петербург (1997 г.), Международной конференции "Сварка, электротермия, механообработка" (1999 г.), Всероссийской научно-технической конференции - Рыбинск (1999 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 205 нумерованных страницах (из них 62 рисунка, 3 таблицы). Состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 116 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрен круг вопросов, связанных с диссертационной темой, обоснована актуальность работы и сформулированы научная новизна, практическая значимость, а также цель и задачи исследования.

Глава 1. Состояние проблемы, цель и задачи исследования

В первой главе рассмотрены работы, посвященные изучению механики резания и разработке моделей для описания процесса струж-кообразования. Среди ученых, внесших значительный вклад в работу по созданию теории резания, необходимо отметить А.А.Безъя-зычного, В.Ф.Боброва, Г.И.Грановского, А.Н.Еремина, Н.Н.Зорева, М.И.Клушина, В.А.Кудинова, М.Н.Ларина, Т.Н.Лоладзе, Л.С.Му-рашкина, В.Н.Подураева, Н.И.Резникова, А.М.Розенберга, С.С.Силина, В.К.Старкова, а ТЕКЖ6 И.Дж.Армарего и Р.Х.Брауна, Д.Ку-мабэ, М.Е.Мерчанта, Е.М.Трента и др.

Поскольку в энергетическом балансе процесса резания значительная часть приходится на работу пластической деформации материала обрабатываемой детали, для построения модели резания целесообразным является привлечение теории пластичности и рассмотрение процесса резания как установившегося пластического течения, считая, что зона пластической деформации локализуется у острия резца, а в отдельных частях заготовки и стружки металл является жестким.

Под действием возмущений состояние деформированной зоны в процессе стружкообразования также изменяется, происходит соответствующее изменение силы резания. Данный процесс не может мгновенно распространяться на всю зону, что вызывает запаздывание в изменении силы резания. Наличие запаздывающих сил полагается, согласно исследованиям М.Е.Эльясберга, причиной возникновения автоколебаний в процессе резания.

Эта концепция положена в качестве основы для проведения исследований в работах В.Л.Вейца и Д.В.Василькова, а также в докторской диссертации Д.В.Василькова, где предложен новый подход к отображению процесса стружкообразования на основе рассмотрения двухфазного процесса контактного взаимодействия резца с обрабатываемым материалом заготовки. Указанное позволило уточнить

характеристики процесса, выявить резервы повышения производительности механической обработки.

Дальнейшее развитие данное направление получило в работах В.Л.Вейца и В.В.Максарова, а также в докторской диссертации В.В.Максарова. Анализ особенностей процессов пластической деформации и разрушения металла на основе дислокационного подхода позволил разработать реологическую модель стружкообразования высокого уровня и разработать основы имитационного моделирования процессов механической обработки.

Система стружкообразования является нелинейной, что и обусловливает возможность возникновения при определенных условиях автоколебаний в процессе механической обработки резанием. Амплитуда и частота изменения параметров резания определяются характеристиками деформированного материала. Следовательно, при анализе технологической системы механической обработки необходимо в полной мере учитывать характеристики процесса стружкообразования.

Определение факторов, вызывающих автоколебания в ТСМОР, адекватное описание процесса стружкообразования с учетом реологических характеристик и оптимизация процесса механической обработки резанием позволяют решать актуальную задачу, стоящую перед машиностроительной отраслью — достижение максимальной производительности при обеспечении требуемого качества обработки. На основании выполненного анализа состояния проблемы сформулированы цель и задачи исследования, которые представлены выше.

Глава 2. Исследование реологических характеристик материала заготовки в зоне стружкообразования

Реологическая модель процесса стружкообразования в данной работе реализована на основе дислокационного подхода. Это связано с тем, что исследуемый механизм стружкообразования включает в себя процессы пластического деформирования и разрушения в их взаимосвязи. С позиций теории дислокаций процесс пластической деформации рассмотрен в работе как результат движения и размножения дефектов кристаллической решетки деформируемого материала заготовки.

В соответствии с результатами, полученными В.В.Рыбиным, с увеличением степени деформации е плотность дислокаций р возрастает пропорционально, а, следовательно, уменьшаются расстояния между ними. По достижению плотности дислокаций р некоторого критического значения /9кр, движение дислокации нельзя уже рассматривать независимо от ее окружения, т.е. возникают коллективные эффекты. Структура металла претерпевает ряд изменений — от слабофрагментированной ячеистой структуры, означающей переход на стадию развитой пластической деформации, фрагментации кристалла и образования микрополос, до образования сильнофрагмен-тированной структуры. В работе показано, что такие факторы, как неоднородность структуры материала и поля внутренних напряжений, снижение с ростом деформации коэффициента деформационного упрочнения, различная длина полос скольжения, сложные превращения упрочняющих фаз обрабатываемых материалов с изменением их формы, размеров и характера распределения по объему приводят к неоднородности пластической деформации в зоне стружкообразова-ния. Указанное является одной из причин проявления неустойчивости процесса резания.

Процесс резания можно представить следующим образом (рис. 1). Под действием упругой, а, затем, пластической деформации в локальной зоне, происходит образование тонкой структуры пластинчатого типа А (рис. 1, а). После прохождения условной плоскости сдвига (ПС), деформированный слой в области вторичной пластической деформации формирует стружку. Контактируя с передней поверхностью резца, под действием сил трения, стружка подвергается упругой и пластической деформации, что приводит к формированию крупных внешних элементов стружки пилообразной формы Б (рис. 1, б).

В работе использовано модельное представление механических систем, широко применяемое в практике динамических расчетов, в виде цепных систем с сосредоточенными параметрами (дискретных реологических моделей). Динамические свойства таких систем описываются обыкновенными дифференциальными или интегродиффе-ренциальными уравнениями. Недостатком известных исследований по установлению взаимосвязи между параметрами моделей стружко-образования и контакта стружки с инструментом является неполная ясность в представлении реологической модели процесса резания,

а)

А

х

б)

ж X

ПС

4-

У

Первая граница Вторая граница тоны сдвига зоны сдвига

Рис. 1. Условная модель процесса стружкообразования: а) образование тонкой структуры пластинчатого типа А; б) образование элементов стружки пилообразной формы Б

а также отсутствие гипотезы, позволяющей отразить в достаточно полном объеме закономерности взаимосвязи между элементами реологической модели.

Физические свойства деформируемого металла в работе наглядно отображены в виде механического аналога (дискретной реологической модели), представленного определенной совокупностью механических элементов: упругости (Н), вязкости (ЛГ) и пластичности В диссертационной работе реализована обобщенная реологическая модель в виде последовательного соединения упруговязко-пластической релаксирующей среды Ишлинского и среды Фойхта с запаздыванием деформации (рис. 2). Такая комбинация элементов отображает динамическое взаимодействие между процессом пластификации металла срезаемого слоя (среда Ишлинского) и процессом деформации и трения сходящей стружки (среда Фойхта), а, следовательно, дает достаточно полное описание процесса резания.

Модель механической системы, отображающей процесс стружкообразования (рис. 3), представлена в операторной форме последовательностью элементов, соединенных определенным образом. Элементы и их совокупность рассмотрены относительно деформации по принципу вход — выход. Получено общее выражение операторного сопротивления в виде

где гц(р), ¿ф(р) — операторные сопротивления для последовательно соединенных моделей Ишлинского и Фойхта соответственно. Операторное сопротивление полной механической системы, выраженное

■*(Р) = Мр) + Мр) = (Р) + ¿2(р) + г3(р) ,

(1)

н

Рис. 2. Модель механической системы процесса стружкообразо-вания (обобщенная реологическая модель), где Н — обозначения упругих элементов, N — вязких элементов, и St.V — пластичных элементов; Р — прилагаемая нагрузка.

Рис. 3. Модель механической системы процесса стружкообразова-ния (операторное представление).

через параметры модели, имеет вид íhfh

z(p) =

G

С\С2 + С2С3 + CjC3

fhfcci

р2 + /32СЗ + &С2 + /З3С1 + íhcip | 1 ] х

2 . р2гЛЧ + ¡\гЛС2

Р + ~~~—;—г-;—, _ . Р +

С\С2 + С2С3 + С1С3

C1C2C3

) 1 , (2)

^CiC2 + С2С3 + С1С3 С1С2 + С2С3 + С1С3 CiC2 4" С2С3 + С1С3 ,

где cj, (3j (j = 1,2,3) — упругие и диссипативные параметры реологических сред. Дифференциальное уравнение реологической модели представлено в виде

ai & + аг а + (а — азсгпл) = 04 е + а5 ё + ав ё,

(3)

где коэффициенты г = 1,..., б являются линейными комбинациями характерных параметров элементарных реологических сред.

При моделировании различных процессов полагалось, что поведение деформации во времени известно. С учетом этого, правая часть уравнения (3) является известной функцией времени (ах ф 0)

f(t) = (а4е + аъё + айё) ¡а\.

(4)

Дифференциальное уравнение (3), описывающее реологические процессы в зоне стружкообразования, с учетом (4), преобразовано в виде

где х = <7 — аз<тпл, апл — предел пластичности материала; f(t) — имеет смысл вынуждающей силы; коэффициент при первой производной п = аг/2а1, представляет собой коэффициент сопротивления; wo = l/^/oj — круговая частота.

Коэффициенты о,-, i = 1... 6 положительны по своему физическому смыслу, поэтому тг и wo также действительные положительные величины. Важно отметить характерное свойство обобщенной реологической модели, выражающееся в том, что коэффициент сопротивления п всегда больше круговой частоты ио-

Принимая деформацию постоянной, s = е0 = const, и начальные условия а;(0) = хо и ¿(0) = ¿о, получим выражение для х, а, следовательно, и для напряжения сг, как функцию времени

Вид решения (6) описывает эффект релаксации напряжений. Обобщенная реологическая модель дает две скорости релаксации (п + и) и (п — ш).

Если ту же процедуру решения линейного неоднородного дифференциального уравнения применить к уравнению (3), записанному относительно деформации е, получим

Здесь также значение константы релаксации п всегда оказывается больше величины собственной частоты £>о. Поэтому для е реализуется только апериодический режим. Если величину напряжения поддерживать постоянной, х = сг-аз<7пл = хо = const, и задать начальные условия в виде е(0) = £о и ¿(0) = ¿о» выражение для деформации как функции времени примет вид

х + 2пх + = f(t),

(5)

= ^{l-fchH) + ^sh(c;t)]e-nt}

(Х\ OJq V» L LU J J

. w ,, . XQ + tixq 1 _nt -f XQch(uit) -|--sh(wf) e

(6)

e + 2he + L>le = f(t).

(7)

На основе такого решения значения времен запаздывания определяются через основные характеристики реологической модели:

(1) _ 1 _ _£3_ _£2_ _Ç3___Ç2_

Tret п + ш 2/?з 2/Зг 2/33

(2) _ 1 _ _С2_ _ _£з___С2_

Tret ~ п - ш ~ Wz 2/Зг 2/Зз 2/32

В основу описания процесса резания положено сочетание методов реологического моделирования со средствами компьютерного анализа, реализующего описание деформации металла с помощью теории сплошных сред. Такой комбинированный подход позволяет варьировать реологическую модель и усложнять вид нагружения при моделировании процесса резания.

Глава 3. Имитационное моделирование лезвийной обработки на основе реологического описания процесса стружкообразования

В третьей главе предложен ряд методов решения задач моделирования напряженно-деформированного состояния металла заготовки с учетом его упругих, вязких и пластических свойств в процессе стружкообразования с помощью конечно-элементного интегрированного комплекса COSMOS/M. Продемонстрирована эффективность комплекса в применении к задачам резания металлов.

В рамках модельного представления процесса резания как эволюции двух подсистем — заготовки и инструмента ■— возможно применение методов теории сплошной среды. Трение стружки о переднюю поверхность инструмента, обусловленное первичным и вторичным пластическим деформированием прирезцовых слоев, сопровождается адгезионными явлениями на микроучастках упругого контакта стружки с инструментом. Периодическое восстановление и разрушение адгезионных связей является одной из основных причин возникновения автоколебаний. Данное физическое явление можно представить как чередование фаз скольжения и схватывания. Одной из задач, поставленных в главе, является задача исследования напряженно-деформированного состояния стружки в фазе схватывания. Этому соответствует модельное описание стружки в виде элемента сплошной среды, на который действуют неравномерно распределенные в пространстве и переменные по времени силы, моделирующие действие резца. Численно, с применением интегрированного

(9) (10)

Ях1(Г5,11о M Па

1.8

1.2ст х Ю-5, МПа

0.6

5000

3000 Ь х Ю-7, 1000 Па'с

2.5

400

ат, МПа

800 0.5

О 400л/гтт йхюл1'5

°т> МПа МПа Рис. 4. Графики зависимостей: а) упругой характеристики Е стружки вблизи точки закрепления от модуля упругости ЕХ и предела текучести материала сгпл; б) диссипативной характеристики стружки Ь вблизи точки закрепления от модуля упругости ЕХ и предела текучести материала схпл

0.55 0.54 0.53

0.5? ^ С 0.50 0.49 8.00Е+8 4.00Е+8 О.ООЕОО ¿ту, Па

5.00Е+10

1.50Е+11

Е х 10~5, 2.50Е+11 Па

Рис. 5. Графики зависимости упруго-диссипативных характеристик материала в зоне активной пластической деформации от модуля упругости ЕХ и предела текучести гтпл

программного комплекса COSMOS/M, получена временная развертка деформаций и напряжений в слое, непосредственно прилегающем к контактной поверхности. Показано, что пластические деформации материала возникают дискретно (практически мгновенно) и сосредотачиваются преимущественно вблизи пятна схватывания. Построена и проанализирована диаграмма зависимости сдвигающей силы от деформации вблизи пятна схватывания. Изменением модуля упругости и предела текучести моделировались различные марки сталей и сплавов с получением упругих и диссипативных характеристик стружки в области пятна схватывания. Результаты расчетов представлены в виде поверхностей на рис. 4, а, б.

На основе предложенного подхода также осуществлено постро-

ение модели, имитирующей зону первичной пластической деформации материала заготовки при лезвийной обработке. Разработаны методики определения упруго-диссипативных коэффициентов реологической модели, основанные на статистической обработке данных компьютерных расчетов с помощью программного комплекса COSMOS/M. Зависимость упруго-диссипативных характеристик fa/ci от модуля упругости материала ЕХ и предела текучести <7ПЛ представлены в виде поверхности на рис. 5. Выполнено моделирование напряженно-деформированного состояния обработанной поверхности в результате динамического нагружения. Продемонстрирована работоспособность предложенного подхода для определения технологических остаточных напряжений в металле поверхностного слоя обработанного изделия. В процессе исследования варьировалось пиковое значение и периоды осцилляции силового воздействия со стороны задней поверхности инструмента. Установлено, что изменение амплитуды силового воздействия существенно влияет на величину и характер остаточных напряжений. При этом, изменение частоты воздействия оказывает малое влияние на указанные напряжения.

Глава 4. Экспериментальные исследования реологических процессов в зоне стружкообразования

На основе разработанных реологических моделей для исследования динамических процессов, происходящих в технологической системе механической обработки реализована задача динамического моделирования в пространстве переменных состояний, отображающая взаимодействие молекулярных процессов в зоне стружкообразования и упруго-диссипативных характеристик технологической системы (рис. 6).

Для ее построения введем в рассмотрение вектор переменных состояния q со следующими компонентами:

41 = х, д2 = У, 9з = ", qi = w, qb = x, Яв = У, 97 = ", q& = w, (И)

Q9 = P, Çio = Q ■

где х, у, и, w — координаты механической системы; Р, Q — соответственно, сила резания и сила трения.

Система дифференциальных уравнений движения в пространстве переменных состояния (12) будет иметь вид

5 = (12)

где В — (10 х 10)-матрица коэффициентов со следующими отличными от нуля элементами: с?1>5 = «¿2,е = ¿3,7 = ¿4,8 = ¿5,ю = ¿6,9 = -¿7,ю — -¿8,9 = 1; ¿5,1 = -(с* + сзт)/т„; ¿5,3 = с3т/тх; ¿5]5 = -(Ьх + Дзг)/тг; ¿5,7 = РзТ/тх; ¿6,2 = — (су + с3„)/ту; ¿б,4 = с3п/ту; ¿б,б = + /З3„)/ту; ¿6,8 = Рзп/туш, ¿7,1 = сзг/ти; ¿7>3 = -(с„ + с3,)/ти; ¿7,5 = /Зз,/™«; ¿7,7 = + /З3г)/ти; ¿8;2 = с3„/тш; ¿8)4 = -(сш + сз„)/т„,; ¿8,6 = Рзп/тт; ¿8,8 = -(&«, + Рз„)/та; ¿9,1 = ¿9,3 = — - крг)/{Тр + ГР1); ¿0,2 = -¿9,4 = Л^/О + Тл); ¿9,5 = -¿9,7 = -(№, - крх(Тр + Тр2))/{Тр + ГЛ); ¿9,6 = -¿9,8 = -(Г4г1-АР,(ГР+Га))/(ГР+Га); ¿9,9 = -1/(7>+ТЛ); ¿10,з = -¿ю,7 = -Г^/Гр; ¿ю,б = -Г^/Гд; ¿ю,8 = Зк^/Тд; ¿10,9 = -¿ю,ю = 1/2~сз; тх, ту, т„, Шщ — инерционные параметры; £>г, 6У, 6Ю — параметры рассеяния энергии; сх, су, с„, си, — параметры жесткости; с3г, с3п, ^3,) /?з„ — квазиупругие и диссипативные коэффициенты реологической модели зоны стружкообразования в касательном и нормальном направлениях; крх, кру, Тр1? Тр2 — коэффициенты передачи и постоянные времени, учитывающие реологические особенности процесса стружкообразования; Тк„, Т*У1, Ть» — постоянные времени демпфирования; кх — коэффициент усиления в контуре х системы.

Постоянные времени Тр3, характеризующие процесс релак-

сации напряжений, определяются на основе выражений (9), (10). Учет этих параметров позволяет уточнить положение границ области устойчивости ТСМОР. Сами квазиупругие и диссипативные коэффициенты реологической модели определяются с помощью специально разработанных алгоритмов. Эти коэффициенты являются аргументами для определения констант а\ — аб обобщенной реологической модели (3).

По сравнению с традиционным рассмотрением условий равновесия при взаимодействии режущего клина с обрабатываемым материалом, реализован новый подход. Он состоит в том, что молекулярные процессы, происходящие в зоне стружкообразования, представлены в виде реологических моделей (рис. 2), связывающих подсистемы заготовки и режущего инструмента. В модельном представлении рассматриваемые процессы отображаются обобщенной упруго-вязкой средой в двух взаимоортогональных направлениях. В работах Д.В.Василькова и В.Л.Вейца динамика контактного взаимодействия в процессе резания при динамическом моделировании рассмотрена на основе кусочно-линейной аппроксимации. При этом, как последовательность состояний, моделируется две фазы: скольжения и схватывания. В каждой из указанной фаз моделируются условия упругого (сг < сгпл) и пластического взаимодействий (ст > апл). В результате формируются четыре фазы. Реология взаимодействия в каждой из указанных фаз описывается на основе обобщенного реологического уравнения (3) с введением элементов упрощения. На основании изложенного можно записать реологические уравнения для каждой из рассматриваемых фаз:

1. Уравнение 1 (фаза скольжения, о < аил)

с\ • е = <7.

(13)

2. Уравнение 2 (фаза скольжения, ст > стШ1)

СЬ'Зг . , С'1 с2

- • Е Ч--

(14)

С1 + с2 С1 + с2

3. Уравнение 3 (фаза схватывания, а < апл)

(16)

4. Уравнение 4 (фаза схватывания, а > <тпл)

Сффъ .. , С1С3Д + С1С2/З3 . ,

--е -|---£ +

С1С2 + С2С3 + С1С3 СХС2 + С2С3 + С1С3

С1С2С3___

С\0> + С2С3 + С1С3

РФъ .. , сф2 + Сэ/Зз + С2/З3 + СзА • ,

-- сг 4--- а + а —

С1С2 + С2С3 + С1С3 С1С2 + С2С3 + С!С3

С1С2 + С1С3

-;-;--^ПЛ •

СхС2 + С2С3 + С1С3

Учет фазовых переходов в обобщенной динамической модели (12) осуществляется на основе кусочно-линейной аппроксимации с учетом выражений (13) — (16). При этом система дифференциальных уравнений, отображающая реологические процессы, происходящие в ТСМОР, преобразуется к виду

Т-д + Щд)-д = 0, (17)

где Т = (Над [¿1, ¿2,..., — (10 х 10) - диагональная матрица постоянных времени; М(д) — п х п - матрица с кусочно-постоянными элементами; п — размерность модели (в рассматриваемой четырехконтур-ной модели п = 10).

Система уравнений (17) отображает реологические процессы, происходящие в ТСМОР. На основе системы уравнений (17) осуществлено решение задачи устойчивости и динамического качества технологической системы механической обработки, что является основой для повышения эффективности лезвийной механической обработки.

Для определения реологических характеристик системы уравнений (17) разработаны алгоритмы: алгоритм определения квазиупругих и диссипативных характеристик деформируемого материала стружки и алгоритмы определения квазиупругих и диссипативных характеристик в зоне пластической деформации в процессе стружкообразования.

Выполнен комплекс сопоставительных расчетных и экспериментальных исследований по обработке точением изделий из различных материалов при широком варьировании параметров обработки. Сравнение расчетных и экспериментальных данных (рис. 7) показало, что отклонение между расчетными и экспериментальными данными не превысило: по амплитуде — 16%, по частоте — 10%. Это

Рис. 7. Временная диаграмма виброперемещений при обработке изделий из материала 20X13: а) расчет; б) эксперимент

свидетельствует о качественном соответствии характера колебаний, что дает основания утверждать о работоспособности разработанных реологических моделей.

Рассмотрена задача оптимизации режимов механической обработки резанием на основе двухэтапного подхода с использованием критериев производительности и устойчивости технологической системы. В качестве примера реализации данного метода рассмотрена обработка точением ротора ЦВТ паровой турбины К-500-1С6-1 на станке модели БН2500/100 N0. Результаты расчетов показали, что для рассматриваемой операции определяющими являются шероховатость поверхности и устойчивость технологической системы. Одновременно были получены конкретные значения рациональных режимов резания.

Заключение и общие выводы

1, В диссертационной работе в качестве объекта исследования выделена актуальная проблема: исследование процессов лезвийной обработки заготовок для повышения эффективности па основе обеспечения динамической стабильности процесса стружкообразования.

2. Процессы пластической деформации и разрушения рассмотрены с точки зрения теории дислокаций как результат движения и размножения дефектов кристаллической решетки деформируемого материала. Выявлены важнейшие условия возникновения пространственной неоднородности и локализации пластической деформации, что может явиться причиной неустойчивости процесса резания.

3. На основе теории сплошной среды предложена и обоснована динамическая модель процесса стружкообразования. Зона первичной пластической деформации металла и сходящая с передней поверхности инструмента стружка предствлены как элементы сплошной среды, на каждый из которых действует динамическая нагрузка, имитирующая лезвийный инструмент. Модель в значительной степени универсальна и соответствует современным представлениям о механике процесса стружкообразования. Она отображает упругий отклйк, процесс пластического течения и эффекты запаздывания в обрабатываемом металле в их взаимосвязи.

4. Исследования реологических процессов при стружкообразо-вании осуществлены путем компьютерного моделирования с помощью программного комплекса COSMOS/M. Предложен ряд модельных подходов, учитывающих специфику проблемы резания металлов, обеспечивающих эффективность пакета в описании различных режимов процесса стружкообразования. Комплекс выполненных разработок образует основу для приложения методов компьютерного моделирования к решению актуальных задач динамики процесса резания и оптимизации режимов обработки.

5. Реализована обобщенная математическая модель, отображающая процесс резания с учетом упругопластических свойств в динамике контактного взаимодействия инструмента с заготовкой и реологических особенностей процесса стружкообразования в зоне активного пластического деформирования. Предложена реологическая модель в виде последовательного соединения упруговязкопластической релаксирующей среды Ишлинско'го (отражающей процесс первичной деформации металла срезаемого слоя) и среды Фойхта с двумя упруго-диссипативными элементами (отражающей процесс деформации и трения сходящей стружки).

6. На основе разработанных реологических моделей реализована задача динамического моделирования в пространстве переменных состояний, отображающая взаимодействие молекулярных процессов

в зоне стружкообразования и упруго-диссипативных характеристик технологической системы механической обработки.

7. Разработаны методики определения упруго-дисси-пативных коэффициентов реологической модели, основанные на статистической обработке данных компьютерных расчетов с помощью программного комплекса COSMOS/M.

8. Осуществлено моделирование напряженно-деформированного состояния обработанной поверхности в результате динамического нагружения, показавшее работоспособность предложенного подхода для определения технологических остаточных напряжений в металле поверхностного слоя обработанного изделия.

9. В результате анализа основных причин, вызывающих возникновение автоколебаний, стало возможным обосновать ранее предложенную гипотезу запаздывания силы резания, связав ее с нелинейностью процесса стружкообразования, порождаемого инерционностью пластической деформации материала в зоне резания. Используемое в ряде известных методик представление о квазистатической характеристике силы резания не позволяет адекватно отобразить поведение динамической системы при механической обработке.

10. Проведен комплекс сопоставительных расчетных и экспериментальных исследований по обработке точением изделий из различных материалов при широком варьировании параметров обработки. Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало, что отклонение между расчетными и экспериментальными данными не превысило: по амплитуде — 16%, по частоте — 10%. Это свидетельствует о качественном соответствии характера колебаний, что дает основания утверждать о работоспособности разработанных реологических моделей.

11. Результаты исследований, выполненных в виде технологических рекомендаций о программно-аппаратных комплексов, приняты к внедрению на АО "Ленинградский Металлический завод", АО "Электросила", НПО "Прометей", СПбГТУ и др. Учитывая актуальность и высокую эффективность выполненных разработок, АЦИА приняла решение о распространении их через "Инжиниринг-сеть России", включающую 88 промышленных центров северо-западного региона Российской Федерации.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах

1. Васильков Д.В., Козлова Е.Б., Применение интегрированного конечно-элементного комплекса COSMOS/M к решению задач термоупругопластичноети / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.4. — СПб.: СЗПИ, 1996. — С.122-130.

2. Васильков Д.В., Козлова Е.В., Конечно-элементная формулировка задачи контактного взаимодействия в процессе стружкообразования / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.6. — СПб.: СЗПИ,

1997. — С.64-75.

3. Козлова Б.Б. Методы численного моделирования инженерных задач с помощью программного пакета COSMOS/M / Изд-во "Инструмент", 1998. — N 1. — С.38-39.

4. Васильков Д.В., Козлова Е.Б. Обоснование выбора реологической модели при решении нелинейных задач вязкоупругопластичности / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.9. — СПб.: СЗПИ, 199S. — С.36-44.

5. Васильков Д.В., Козлова Е.В. Прогнозирование остаточных напряжений в поверхностном слое материала при динамическом погружении / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.9. — СПб.: СЗПИ,

1998. — С.45-50.

6. Васильков Д.В., Козлова Е.Б., Максаров В.В. Анализ реологических уравнений для моделирования процессов резания / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.13. — СПб.: СЗПИ, 1999. — С.47-51.

7. Васильков Д.В., Козлова Е.Б. Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя материалов при обработке резанием / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.13. — СПб.: СЗПИ, 1999. — С.77-85.

8. Козлова Е.Б. Описание процесса резания на основе различных реологических моделей / Современное машиностроение: Сборник трудов молодых ученых. —-СПб.: Изд. СПб инст. машиностроения, 1999. — Вып.1. — С.75-78.

9. Вейц В.Л., Козлова Е.Б., Максаров В.В. Математическое моделирование процессов стружкообразования при лезвийной обработке / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.14. — СПб.: СЗПИ, 1999. — С.139-145.

10. Васильков Д.В., Максаров В.В., Козлова Е.Б., Максимова А.Н., Захарова В.П. Имитационное моделирование контактных взаимодействий в процессе резания на основе решения вязкоупругопластических задач / Сварка, электротермия, механообработка: Тезисы докладов междунар. научно-техн. конф. — СПб.: Инструмент и технологии, 1999. — N 1. — С.30.

11. Васильков Д.В., Козлова Е.Б., Максимова А.Н. Вычислительные аспекта решения нелинейных задач динамики при исследовании контактных взаимодействий в процессе резания / Тезисы докладов всерос. научно-техн. конф.: Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов. — В 2-х ч. / Под ред. Безъязычного В.Ф. — Рыбинск: РГАТА, 1999. — ч.1.

Введение

1 Состояние проблемы, цель и задачи исследования

1.1 Современные представления в области построения моделей стружкообразования.

1.2 Физические основы моделирования процесса стружкообразования

1.3 Условия возникновения автоколебаний при резании металлов.

1.4 Задачи оптимизации режимов резания при лезвийной механической обработке. 1.5 Цель и задачи исследования.

2 Исследование реологических характеристик материала заготовки в зоне стружкообразования

2.1 Постановка задачи моделирования на основе дислокационного представления о механизме деформации и разрушения материала в процессе стружкообразования

2.2 Реологические модели процесса стружкообразования

2.3 Обобщенная реологическая модель процесса стружкообразования

2.3.1 Обоснование выбора реологической модели стружкообразования

2.3.2 Математическое моделирование процесса стружкообразования на основе обобщенной реологической модели

2.4 Результаты и выводы по главе

Имитационное моделирование лезвийной обработки на основе реологического описания процесса стружкообразования

3.1 Выбор и обоснование инструментальных средств для имитационного моделирования процесса стружкообразования

3.2 Моделирование зоны пластической деформации в процессе стружкообразования.

3.3 Моделирование контактного взаимодействия стружки с передней поверхностью инструмента.

3.4 Моделирование напряженно-деформированного состояния обработанной поверхности в результате динамического нагружения.

3.4.1 Моделирование контактного взаимодействия сходящей стружки с задней поверхностью инструмента

3.4.2 Моделирование контактного взаимодействия с обработанным изделием задней поверхности инструмента в случае подвижной нагрузки

3.5 Результаты и выводы по главе

Экспериментальные исследования реологических процессов в зоне стружкообразования

4.1 Динамическое моделирование технологической системы механической обработки с учетом реологических процессов в зоне стружкообразования.

4.2 Алгоритмы определения реологических характеристик при моделировании процесса резания.

4.3 Результаты динамического моделирования технологической системы с учетом реологических процессов в зоне стружкообразования

4.3.1 Стенд для динамического моделирования

4.3.2 Расчетные и экспериментальные динамические исследования по проявлению реологических свойств при обработке точением изделий из различных материалов.

4.4 Повышение эффективности лезвийной обработки на основе моделирования реологических процессов в зоне стружкообразования.

4.5 Результаты и выводы по главе

Технологические процессы обработки изделий резанием занимают и будут в дальнейшем занимать ведущее место во многих отраслях обрабатывающей промышленности. Автоматизация процессов механической обработки, использование современного высокопроизводительного оборудования приводит к повышению эффективности процесса резания. В свою очередь, необходимо использовать новые подходы для всестороннего изучения явлений, происходящих в процессе стружкообразования, как основы для повышения эффективности механической обработки.

За последнее время был проведен ряд теоретических и экспериментальных исследований, основанных на дислокационном представлении структуры материала. Данный подход позволяет более полно отобразить явления, происходящие в зоне стружкообразования в процессе механической обработки резанием. Вместе с тем, важной проблемой механической обработки, имеющей большое практическое значение, является изучение колебаний в технологической системе "станок — приспособление — инструмент — заготовка". Анализ процессов, связанных с различного рода колебаниями при обработке резанием, является весьма сложной и актуальной проблемой.

В зависимости от физической сущности механизма возникновения вибраций, возмущающие силы являются причиной возникновения собственных колебаний вследствие каких-либо нерегулярных воздействий, которые затухают под действием диссипативных сил, вынужденных колебаний, возбуждаемых от постороннего источника, вынужденных колебаний, возбуждаемых во время процесса резания, и автоколебаний. Наличие возмущений в упругой системе приводит к изменению состояния деформированной зоны и, следовательно, к изменению силы резания. Поскольку данное изменение силы резания не может произойти мгновенно, имеет место некоторое запаздывание в изменении состояния технологической системы, что и является одной из основных причин возникновения автоколебаний. Наличие вибраций приводит к снижению точности обработки и ухудшению качества поверхностного слоя изделия. Следствием этого является ограничение технологических возможностей оборудования и снижение производительности данного вида обработки.

На характер образующейся при резании стружки в значительной степени влияют упругопластические свойства металла срезаемого слоя. Однако, несмотря на то, что данные свойства обычно не учитываются при анализе динамических свойств технологической системы, именно они играют важную роль в процессе возникновения автоколебаний.

Указанное взаимодействие является сложным и недостаточно изученным процессом. К настоящему времени не создано единой теории, всесторонне объясняющей данное явление. Представление о том, что сила резания является квазистатической характеристикой, не позволяет с необходимой полнотой отобразить поведение динамической системы. Одновременно, процесс пластического деформирования материала при стружкообразовании носит нестационарный характер, что оказывает существенное влияние на данный процесс.

Все изложенное выше приводит к необходимости выделения в качестве самостоятельного объекта исследования проблему струж-кообразования в динамике процесса резания. Ее актуальность обусловлена также тем, что решение данной проблемы позволяет с максимально доступной полнотой определить состояние динамической системы станка и ее характеристики.

Объект исследования. Данная работа посвящена исследованию процессов лезвийной обработки заготовок для повышения эффективности на основе обеспечения динамической стабильности процесса стружкообразования.

Цель исследований. Целью работы является разработка методов моделирования процесса стружкообразования для обеспечения динамической стабильности при лезвийной обработке.

Для достижения поставленной цели требуется решение следующих основных задач: анализ теоретических положений, отображающих процессы пластического деформирования и разрушения металла в зоне стружкообразования на основе современных представлений механики твердого тела; построение модели процесса стружкообразования в зоне активного пластического деформирования обрабатываемого материала, отображающей физико-механические и вязкоупругопластиче-ские характеристики используемых обрабатываемых материалов; математическое описание реологических процессов с учетом вязкоупругопластических свойств материала срезаемого слоя и контактного взаимодействия сходящей стружки по передней поверхности инструмента; имитационное моделирование дискретной упруговязкопла-стичной среды с использованием реологических уравнений процесса стружкообразования; расширение области реализуемых режимов резания в вариативном пространстве параметров технологической системы на основе учета реологических процессов в зоне стружкообразования; разработка частных задач оптимизации режимов механической обработки на основе динамических критериев качества.

Методы исследования. Диссертационная работа основана на использовании фундаментальных положений теории резания металлов, теории упругости и пластичности, металловедения, теории колебаний, физики металлов. Моделирование процессов струж-кообразования осуществлялось с помощью современных компьютерных систем. Экспериментальные исследования проводились на экспериментально-лабораторном комплексе лаборатории "Динамика и моделирование технологических систем" ПИМаш с использованием современных вычислительных средств.

Достоверность полученных результатов. Достоверность полученных результатов и выводов базируется на корректном использовании методов постановки задач и их решения, адекватности разработанных моделей экспериментально наблюдаемым закономерностям, на положительном опыте внедрения разработок в практику производства энергетических машин и установок.

Научная новизна. Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем: реализована гипотеза формирования процесса стружкообра-зования, предполагающая образование тонкой структуры пластинчатого типа с равномерной периодичностью отражающей свойства обрабатываемого материала в зоне первичной пластической деформации и формирование крупных внешних элементов стружки пилообразной формы; разработана реологическая модель процесса резания с учетом пластической деформации и разрушения металла в зоне струж-кообразования, отражающая процесс первичной деформации металла срезаемого слоя (среды Ишлинского), и процесс деформации и трения сходящей стружки (среды Фойхта);

- установлено, что причина неустойчивости процесса резания заложена в природе пластической деформации металла срезаемого слоя и во взаимодействии двух процессов: повышении локальных внутренных напряжений и их пластической релаксации.

Практическая ценность выполненных разработок. Практическая ценность результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем: разработано программно-алгоритмическое обеспечение для решения задач динамики и термоупругопластичности, которое явилось основой для формирования областей допустимых режимов механической обработки в пространстве варьируемых параметров технологической системы; выявлены резервы повышения режимов механической обработки с обеспечением требований динамического качества (прежде всего, устойчивости технологической системы).

Реализация в промышленности. Результаты исследований, реализованные в виде технологических рекомендаций и программноаппаратных комплексов, приняты к внедрению на АО "Ленинградский Металлический завод", АО "Электросила", НПО "Прометей", СПбГТУ и др. Учитывая актуальность и высокую эффективность выполненных разработок, АЦИА приняла решение о распространении их через "Инжиниринг-сеть России", включающую 88 промышленных центров северо-западного региона Российской Федерации.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на: научно-методических семинарах ПИМаш (1996 — 1999 гг.);

Международной Школе по нелинейным колебаниям механической системы, РАН РФ - Санкт-Петербург (1996 г.);

Международной конференции "Сварка, электротермия, механообработка" (1999 г.);

Всероссийской научно-технической конференции - Рыбинск (1999 г.).

В течение 1998 и 1999 годов исследования велись при финансовой поддержке (в форме индивидуального гранта) Конкурсного Центра Фундаментальных Исследований при Санкт-Петербургском Государственном Университете.

Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Считаю своим долгом выразить благодарность научному консультанту — действительному члену Балтийской академии Информатизации, доктору техни 13 — ческих наук, профессору Д.В.Василькову за постоянное внимание, плодотворные дискуссии и помощь при выполнении данной работы.

Приношу благодарность соавтору по совместным публикациям — доктору технических наук, профессору В.В.Максарову, а также сотрудникам лаборатории "Динамики и моделирования технологических систем" ПИМаш и кафедры теоретической механики.

Заключение и общие выводы

1 . В диссертационной работе в качестве основного объекта выделена актуальная проблема: исследование процессов лезвийной обработки заготовок для повышения эффективности на основе обеспечения динамической стабильности процесса стружкообразования.

2 . Процессы пластической деформации и разрушения при струж-кообразовании рассмотрены с точки зрения теории дислокаций как результат движения и размножения дефектов кристаллической решетки деформируемого материала. Выявлены важнейшие условия возникновения пространственной неоднородности и локализации пластической деформации, что может явиться причиной неустойчивости процесса резания.

3 . Предложена и обоснована динамическая модель процесса стружкообразования. Зона первичной пластической деформации металла и сходящая с передней поверхности инструмента стружка предствлены как элементы сплошной среды, на каждый из которых действует динамическая нагрузка, имитирующая лезвийный инструмент. Модель достаточно универсальна и соответствует современным представлениям о механике процесса стружкообразования. Она отображает упругий отклик, процесс пластического течения и эффекты запаздывания в обрабатываемом металле в их взаимосвязи.

4 . Реализована обобщенная математическая модель, отображающая процесс резания с учетом упругопластических свойств в динамике контактного взаимодействия инструмента с заготовкой и реологических особенностей процесса стружкообразования в зоне активного пластического деформирования. Предложена реологическая модель в виде последовательного соединения упруговязкопластической релаксирующей среды Ишлинского (отражающей процесс первичной деформации металла срезаемого слоя) и среды Фойхта с двумя упруго-диссипативными элементами (отражающей процесс деформации и трения сходящей стружки).

5 . На основе разработанных реологических моделей реализована задача динамического моделирования в пространстве переменных состояний, отображающая взаимодействие молекулярных процессов в зоне стружкообразования и упруго-диссипативных характеристик технологической системы механической обработки.

6 . Исследования реологических процессов при стружкообра-зовании осуществлены путем компьютерного моделирования с помощью программного комплекса COSMOS/M. Предложен ряд модельных подходов, учитывающих специфику резания металлов и обеспечивающих эффективность комплекса в описании различных режимов процесса стружкообразования. Выполненные разработки образуют основу для реализации методов и алгоритмов компьютерного моделирования при решении задач динамики процесса резания и оптимизации режимов обработки.

7 . Разработаны методики определения упруго-диссипативных коэффициентов реологической модели, основанные на статистической обработке данных компьютерного моделирования с помощью программного комплекса COSMOS/M.

8 . Осуществлено моделирование напряженно-деформированного состояния обработанной поверхности в результате динамического нагружения, показавшее работоспособность предложенного подхода для определения технологических остаточных напряжений в металле поверхностного слоя обработанного изделия.

9 . В результате анализа основных причин, вызывающих возникновение автоколебаний, стало возможным обосновать ранее предложенную гипотезу запаздывания силы резания, связав ее с нелинейностью процесса стружкообразования, порождаемого инерционностью пластической деформации материала в зоне резания. Получены постоянные времени запаздывания как функции характеристик обобщенной реологической модели.

10 . Проведен комплекс сопоставительных расчетных и экспериментальных исследований по обработке точением изделий из различных материалов при широком варьировании параметров обработки. Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало, что отклонение между расчетными и экспериментальными данными не превысило: по амплитуде — 16%, по частоте — 10%. Это свидетельствует о качественном соответствии характера колебаний, что дает основания утверждать о работоспособности разработанных реологических моделей.

11 . Результаты исследований, выполненных в виде технологических рекомендаций и программно-аппаратных комплексов, приняты к внедрению на АО "Ленинградский Металлический завод", АО "Электросила", НПО "Прометей", СПбГТУ и др. Учитывая актуальность и высокую эффективность выполненных разработок, АЦИА приняла решение о распространении их через "Инжиниринг-сеть России", включающую 88 промы 207 — шленных центров северо-западного региона Российской Федерации.

1. Агаркова H.H., Васильков Д.В., Вейц В. JL, Хитрик В.Э. Задачи динамики ГАП механообработки // Вибротехника. Межвуз. тематич. сб. научн. тр. — Вильнюс. 1987. 2(55). — С. 73-83.

2. Айзерман М.А. Теория автоматического регулирования. — М.: Наука, 1966. 452 с.

3. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности. / Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1987. — 352 с.

4. Армарего И.Дж.А., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием. /Пер. с англ. — М.: Машиностроение, 1977. 325 с.

5. Бетанели А.И. Хрупкая прочность режущей части инструмента. — Тбилиси: ГПИ, 1969. — 319 с.

6. Бленд Д. Теория линейной вязкоупругости / Пер. с англ. — М.: Мир, 1965. — 199 с.

7. Борисов В.И. Проблемы векторной оптимизации. / Исследование операций: Методические аспекты. — М.: Наука, 1977. — 91 с.

8. Брахман Т.Р. Многокритериальность и выбор альтернатив в технике. — М.: Радио и связь, 1984. — 288 с.

9. Бриджмен П. Исследование больших пластических деформаций и разрыва / Пер. с англ. — М.: ИЛ, 1955. — 238 с.

10. Бункин'В.А., Курицкий Б.Я., Сокуренко Ю.А. Решение задач оптимизации в управлении машиностроительным производством. — JL: Машиностроение, 197G. — 232 с.

11. Валетов В.А., Васильков Д.В., Воронин A.B., Могендович М.Р. Автоматизированная система непараметрической оценки микрогеометрии поверхности/ Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. научн. тр. Вып.2. — СПб.: СЗПИ, 1995. — С. 54-67.

12. Васильков Д.В. Теория и практика оптимизационного проектирования механической обработки мало-жестких заготовок / Дисс. д-ра техн. наук. — СПб.: ГТУ, 1997. — 426 с.

13. Васильков Д.В. Формирование реологических свойств поверхностного слоя материалов / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.З. — СПб.: СЗПИ, 1996. — С.94-99.

14. Васильков Д.В., Вейц B.JL, Лонцих П.А. Динамика технологической системы при обработке малож.естких заготовок -Иркутск: Изд-во иркут. ун-та, 1994. — 98 с.

15. Васильков Д.В., Вейц B.JL, Лонцих П.А. Колебания в приводах металлорежущих станков Иркутск: Изд-во иркут. унта, 1997. — 200 с.

16. Васильков Д.В., Всйц B.JL, Максаров В.В. Моделирование процесса стружкообразования на основе кусочно-линейной аппроксимации / Академический вестник. Информатизация. Вып.1. — СПб.: ИМаш., 1998. — С.16-21.

17. Васильков Д.В., Вейц B.JL, Шевченко B.C. Динамика технологической системы механической обработки. СПб.: ТОО "Инвентекс", 1997. - 230 с.

18. Васильков Д.В., Козлова Е.Б. Конечно-элементная формулировка задачи контактного взаимодействия в процессе струж-кообразования / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.6. — СПб.: СЗПИ, 1997. — С.64-75.

19. Васильков Д.В., Козлова Е.Б. Обоснование выбора реологической модели при решении нелинейных задал вязкоупругопла-стичности / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.9. — СПб.: СЗПИ, 1998. — С. 3644.

20. Васильков Д.В., Козлова Е.В. Применение интегрированного конечно-элементного комплекса COSMOS/M к решению задачтермоупругопластичности / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.4. — СПб.: СЗ-ПИ, 1996. — С.122-130.

21. Васильков Д.В., Козлова Е.Б. Прогнозирование остаточных напряжений в поверхностном слое материала при динамическом нагружении / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.9. — СПб.: СЗПИ, 1998.1. С.45-50.

22. Васильков Д.В., Козлова Е.Б., Максаров В.В. Анализ реологических уравнений для моделирования процесса резания / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 13. — СПб.: СЗПИ, 1999. — С. 47-51.

23. Вейц В.Л. Динамика машинных агрегатов. — Л.: Машиностроение, 1969. — 370 с.

24. Вейц В.Л. Исследование трения покоя в направляющих скольжения при низкочастотных направленных микроколебаниях // Новое в теории трения. — М.: Наука, 1966. — С.60-82.

25. Вейц В.Л., Дондошанский В.К., Чиряев В.И. Вынужденные колебания в металлорежущих станках. — М.: Машгиз, 1959.288 с.

26. Вейц В.Л., Коловский М.З., Кочура А.Е. Динамика управляемых машинных агрегатов. — М.: Наука, 1984. — 352 с.

27. Вейц В.JI., Кочура А.Е. Динамика машинных агрегатов с двигателями внутреннего сгорания. — Л.: Машиностроение, 1976. — 384 с.

28. Вейц В. Л., Кочура А.Е., Мартыненко A.M. Динамические расчеты приводов машин. — Л.: Машиностроение, 1971. — 352 с.

29. Вейц В.Л., Максаров В.В. Динамическое моделирование стружкообразования в процессе резания / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.14.

30. СПб.: СЗПИ, 1999. — С.15-20.

31. Вейц В.Л., Максаров В.В. Физические основы моделирования стружкообразования в процессе резания / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 13.

32. СПб.: СЗПИ, 1999. — С.44-46.

33. Вейц В.Л., Максаров В.В., Козлова Е.Б., Математическое моделирование процесса стружкообразования при лезвийной обработке! Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 14. — СПб.: СЗПИ, 1999. — С. 139-145.

34. Вейц В.Л., Мартыненко A.M. Автоколебания в механических кусочно-линейных системах / Нелинейные колебания и переходные процессы в машинах. — М.: Наука, 1972. — С. 283 -294.

35. Вейц В.JI., Царев Г.В. Динамика и моделирование электромеханических приводов. / Саранск: Изд-во Мордовск. ун-та, 1992. 228 с.

36. Вибрации в технике: Справочник: В б т. — М.: Машиностроение, 1978. — Т.1 — 352 с.

37. Вибрации в технике. — Т.З: Колебания машин, конструкций и их элементов / Под ред. Ф.М.Диментбега и К. С. Колесникова.

38. М.: Машиностроение, 1980. — 544 с.

39. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов

40. М.: Металлургия, 1984. — 280 с.

41. Габасов Р., Кириллова Ф.М. Методы линейного программирования. 4.1: Общие задачи. — Минск: Изд-во БГУ, 1977. — 170 с.

42. Гольденблат И.И., Копнов В.А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. — М.: Машиностроение, 1968. — 192 с.

43. Давиденков H.H. Динамичекие испытания металлов. — М.: ОНТИ, 1936. — 395 с.

44. Дерягин В.В. Что такое трение? — М.: Изд. АН СССР, 1963. — 230 с.

45. Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров / Пер. с англ. — М.: Машиностроение, 1979. — 567 с.

46. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. — JL: Машиностроение, 1987. — 184 с.

47. Заре В;В. Вопросы самовозбуждения вибраций металлорежущих станков / Дисс. д-ра техн. наук. — JL: ЛПИ, 1972. — 238 с.

48. Зорев H.H. Вопросы механики процесса резания металлов. — М.: Машгиз, 1956. — 368 с.

49. Зорев H.H. Главная сила резания и новая методика ее расчета / Новые исследования в области резания металлов. — М.: Машгиз, 1948. — С. 147 — 175.

50. Калитин H.H. Численные методы. — М.: Наука, 1978. — 512 с.

51. Карминов В.Г. Математическое программирование. — М.: Наука, 1975. — 272 с.

52. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1974. — 240 с.

53. Каширин А.И. Исследование вибраций при резании металлов. — М Л.: АН СССР, 1944. — 232 с.

54. Каширин A.B. Вопросы устойчивости рабочего движения при обработке металлов резанием / Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов. — М.: Маш-гиз, 1958. — С.15-18.

55. Козлова Е.Б. Методы численного моделирования инженерных задач с помощью программного пакета COSMOS/M / Изд-во "Инструмент", 1998. — N 1. — С. 38-39.

56. Козлова Е.Б., Васильков Д.В., Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя материала при обработке резанием/ Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 13.

57. СПб.: СЗПИ, 1999. — С. 77-85.

58. Козлова Е.Б., Описание процесса резания на основе различных реологических моделей/ Современное машиностроение: Сборник трудов молодых ученых. — СПб: Изд. СПб инст. машиностроения, 1999. — Вып.1. — С.75-78.

59. Кудинов В.А. Динамика станков. — М.: Машиностроение, 1967. — 359 с.

60. Кудинов В.А. Схема стружкообразования (динамическая модель процесса резания // Станки и инструмент, 1992, N 10. С. 14-17, N И. - С. 26-29.

61. Кучеряев Б.В. Механика сплошных сред. — М.: МИСИС, 1999.320 с.

62. Левина З.М., Решетов Д.H. Контактная жесткость машин. — М.: Машиностроение, 1971. — 264 с.

63. Лесин В.В., Лисовец Ю.П. Основы методов оптимизации. -— М.: Изд-во МАИ, 1995. — 344 с.

64. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: Машгиз, 1958. — 356 с.

65. Лэсдон Л.С. Оптимизация больших систем / Пер. с англ. — М.: Наука, 1975. — 432 с.

66. Максаров В.В. Реологическое представление при моделировании стружкообразования в процессе резания / Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.14. — СПб.: СЗПИ, 1999. — С.21-24.

67. Максаров В.В. Теория и методы моделирования и управления процессом стружкообразования при лезвийной м еха п иче с к о й обработке / Дисс. д-ра техн. наук. — СПб.: ГТУ, 1999. -— 340 с.

68. Мартынюк A.A. Техническая устойчивость в динамике. — Киев: Технша, 1973. — 188 с. Машиностроение, 1985. — 496 с.

69. Маталин A.A. Технология машиностроения. — Л.: Машиностроение, 1985. — 496 с.

70. Медведев Д.Д. Автоматизированное управление процессом обработки резанием. — М.: Машиностроение, 1980. — 143 с.

71. Меркин Д.Р. Введение в теорию устойчивости. — М.: Наука, 1987. — 304 с.

72. Могендович М.Р. Прогнозирование качества обработки изделий точением на основе имитационного моделирования технологической системы с мало жесткими элементами / Дисс. канд. техн. наук. — СПб.: СПбИМаш, 1999. — 207 с.

73. Моисеев H.H. Элементы теории оптимальных систем. — М.: Наука, 1974. — 528 с.

74. Мурашкин JI.C. Исследование динамики процесса резания / Дисс. д-ра техн. наук. — JI.: ЛПИ, 1958. — 348 с.

75. Мурашкин С.Л. Вынужденные колебания самовозбуждающихся систем при вибрационной обработке материалов. / Автоматизация и технология машиностроения. Труды ЛПИ, 1969. — N 309. — С.234-239.

76. Мурашкин Л.С., Мурашкин С.Л. Прикладная нелинейная механика станков. — Л.: Машиностроение, 1977. — 192 с.

77. Мурашкин С.Л. Колебания и устойчивость движения систем станков с нелинейными характеристиками процесса резания / Дисс. д-ра техн. наук. — Л.: ЛПИ, 1980. — 548 с.

78. Оптимальный динамический синтез электромеханических приводов / Вейц B.JL, Вербовой П.Ф., Кочура А.Е. и др. — Препринт-395. ИЭД АН УССР. — Киев, 1985. — 44 с.

79. Основы динамики и прочности машин / Под ред. В.Л.Вейца. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1978. — 232 с.

80. Основы трибологии (трение, износ, смазка)/ Браун Э.Д., Буше H.A., Буяновский И.А. и др. Под ред. А.В.Чичинадзе. -М.: Центр "Наука и техника", 1995. 778 с.

81. Остафьев В. А. Расчет динамической прочности режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1979. — 160 с.

82. Павлов А.Г. Экономическая эффективность снижения вибраций станков // Машиностроитель, 1980. —- N 10. — С.27.

83. Павлов А.Г. Эффективность снижения колебаний в станках // Вестник машиностроения, 1981. — N 7. — С.16-18.

84. Панин В.Е. Стуктурные уровни пластической деформации и разрушения— Новосибирск: Наука, 1990. — 251 с.

85. Петров В.М. / Дисс. канд. техн. наук. — СПб.: СПбИМаш, 1998. — 151 с.

86. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. — М.: Машиностроение, 1977. -304 с.

87. Полетика М.Ф. Приборы для измерения сил резания и крутящих моментов. — М.: Машгиз, 1963. — 106 с.

88. Полетика М.Ф., Мелихов В.В. Контактные нагрузки на задней поверхности инструмента // Вестник машиностроения, 1967, N 9. — С.78-81.

89. Расчет машиностроительных конструкций на прочность и жесткость. / Н.Н.Шапошников, Н.Д.Тарабасов, В.Б.Петров, В.И.Мяченков. — М.: Машиностроение, 1981. — 333 с.

90. Резание металлов и инструмент/ Под ред. А.М.Розенберга. — М.: Машиностроение, 1964. — 227 с.

91. Розенберг A.M., Еремин А.Н. Элементы теории прогресса резания металлов. — М.: Машгиз, 1956. — 319 с.

92. Роменская Т.В. Повышение производительности и точности при обработке резанием крупногабаритных маложест,ких заготовок / Дисс. канд. техн. наук. — СПб.: СПбИМаш, 1998.151 с.

93. Рубашкин И.Б., Алешин А.А. Микропроцессорное управление режимом металлообработки. — JL: Машиностроение, 1989.160 с.

94. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов — М.: Металлургия, 1986. — 224 с.

95. Савин Г.Н., Рушницкий Я.Я. Элементы механики наследственных сред— К.: Вища школа, 1976. — 252 с.

96. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. / Пер. с англ. — М.: Мир, 1979. — 392 с.

97. Седоков Л.М. Уравнение для расчета силы резания. — Томск: Томский дом ученых, 1956.

98. Сикора Е. Оптимизация процессов обработки резанием с применением вычислительных машин / Пер. с польск. — М.: Машиностроение, 1983. — 226 с.

99. Силин С.С. Методы подобия при резании материалов. — М.: Машиностроение, 1979. — 152 с.

100. Соколовский А.П. Вибрации при работе на металлорежущих станках / В кн.: Исследование колебаний при резании металлов. — М.: Машгиз, 1958. — С.3-23.

101. Старков В.К. Дислокационные представления о резании металлов. — М.: Машиностроение, 1979. — 160 с.

102. Старков В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. — М.: Машиностроение, 1989. — 296 с.

103. Степанов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. — М.: Машиностроение, 1985. ■— 232 с.

104. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента — М.: Машиностроение, 1992. — 240 с.

105. Тлустый И. Автоколебания в металлорежущих станках / Пер. с чешек. — М.: Мир, 1965. — 395 с.

106. Утешев М.Х., Сенюков В.А. Напряженное состояние режущей части инструмента с округленной режущей кромкой // Вестник машиностроения, 1972, N 2. — С.70-73.

107. Физика резания металлов. Вып.1. Отв. ред. М.В.Касьян. Ереван, Изд-во АН АрмССР, 1971. — 90 с.

108. Хает Г.Л. Прочность режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1975. — 168 с.

109. Хилл Р. Математическая теория пластичности. / Пер. с англ. — М.: ГИТТЛ, 1956. — 407 с.

110. Хитрик В.Э., Шмаков В.А. Исследование закономерностей трения скольжения в нестационарных режимах движения // Вибротехника. Межвуз. тематич. сб. научн. тр. — Вильнюс. 1981. 2(32). — С. 97-106.

111. Хитрик В.Э., Шмаков В.А. Исследование триб о логических характеристик, материалов в нестационарных режимах движения / Машиностроение и автоматизация производства. Меж-вуз. сб. Вып. 2. СПб.: СЗПИ, 1996. — С. 104-119.

112. Хитрик В.Э., Шмаков В.А. Нестационарная характеристика трения скольжения в задачах динамики машин / Нелинейные задачи динамики и прочности машин. Под ред. В.Л.Вейца. — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. — С. 152-175.

113. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. — М.: Наука, 1977. — 559 с.

114. Эльясберг М.Е. Автоколебания металлорежущих станков: Теория и практика. — СПб.: Изд-во ОКБС, 1993. — 180 с.

115. Юдин Д.В., Голыптейн Е.Г. Задачи и методы линейного программирования. — М.: Сов, радио, 1964. — 736 с.

116. Black J.T.On the fundamental mechanism of large strain plastic deformation. Electron microscopy of metal cutting chips. Paper. ASME, 1970. N WA/Prod II, 22 p.

117. Fraisage: comment 'eviter le broutage // Mach. prod., 1980. — N 269. — P.45-46.

118. Introduction to COSMOS/М. — Fifth Edition, 1992.223 —

119. Mises R., Mechanik der plastischen Formänderungen von Kristallen. Zeitschrift für angew, Mat. und Mech., B. 8, 1928, H. 3. S. 161-185.

120. Rechlies S. Ursachen zur Tjitstehung Selbsttrregter Schwingunger bei der Spanenger Bearbeitung // maschinenbant. — 1977. — 26. — N 9. — S.403-407.

121. Tobias S.A. Swingungen an Werkzeugmaschinen. — Münchcn: Häuser. — 1961. — 322 S.