автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение виброустойчивости процесса токарной обработки на основе управляемых колебаний скорости резания

На правах рукописи

АФОНИНА Наталья Александровна

ПОВЫШЕНИЕ ВИБРОУСТОЙЧИВОСТИ ПРОЦЕССА ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕБАНИЙ СКОРОСТИ

РЕЗАНИЯ

Специальность 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-

технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТУЛА - 2004

Работа выполнена на кафедре "Автоматизированные станочные системы" Тульскою государственного университета

Научный руководитель:

Доктор технических наук, доцент Орлов Александр Борисович.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Васин Леонид Александрович

Ведущая организация:

Кандидат технических иаук Русаков Олег Львович

ОАО «Тульский научно-исследовательский технологический институт »

Защита состоится 9 ноября 2004г. в !400 в 9 учебном корпусе, ауд. 101 на заседании диссертационного совета Д. 212.271.01 при Тульском государственном университете по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина 92.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан 8 октября 2004г.

/5*93

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обусловлена тем, что возникновение автоколебаний в упругих системах металлорежущих станков возможно при всех видах обработки материалов резанием. При интенсивных режимах обработки амплитуда автоколебаний может достигать значений, при которых существенно снижаются точность и качество обработанной поверхности, увеличиваются волнистость, наклеп, остаточные напряжения в детали, а также повышается износ режущего инструмента и станка. Это явление весьма характерно и для токарной обработки, которой подвергается значительная часть деталей, изготавливаемых резанием.

Существует ряд способов борьбы с вибрациями при точении, основанных на соответствующем подборе режимов резания, увеличении жесткости элементов систем, демпфировании колебаний и др. Однако в современных условиях постоянного расширения и изменения номенклатуры производства при широком использовании станков с ЧПУ способы, основанные на экспериментальном подборе оптимальных режимов резания, становятся неэффективными вследствие увеличения затрат времени на технологическую подготовку производства. Вместе с тем существуют способы гашения автоколебаний, основанные на адаптивном управлении режимами резания непосредственно в процессе обработки. Ряд подобных методов основан на управлении скоростью резания, которое достаточно просто реализуется технически и обеспечивает эффективное воздействие на процесс резания. Однако в настоящее время такие способы применяются также в виде регулирования на основе предварительных расчетов, что ограничивает их применение, поскольку не позволяет учитывать многообразие причин и изменчивость условий возникновения автоколебаний при обработке резанием на токарных станках с ЧПУ. При использовании таких способов в переменных условиях резания возникает необходимость соответствующего периодического изменения (колебания) режимов резания и, в первую очередь, скорости резания, которое будет способствовать гашению автоколебаний за счет недопущения равенства или кратности волн на поверхности заготовки и собственной частоты упругой системы и исключения резонансных явлений.

Кроме того, на современном этапе развития теории и практики числового программного управления металлообрабатывающим оборудованием нашли достаточно широкое применение системы ЧПУ на базе персональных компьютеров. Использование подобных систем открывает новые перспективы для выработки управляющих воздействий, которые могут быть реализованы программным способом. В связи с этим в области обработки материалов резанием актуальной становится задача повышения виброустойчивости процесса токарной обработки на основе оперативного управления колебаниями скорости резания на современных станках с ЧПУ.

Целью диссертационной работы является улучшение качества обработанной поверхности за счет повышения виброустойчивости процесса токарной обработки на основе управления колебаниями скорости резания.

Поставленная цель определила следующие основные задачи работы:

1. Исследовать механизм подавления автоколебаний в условиях оперативного управления скоростью резания.

2. Разработать эффективные способы управления колебаниями скорости резания, обеспечивающие повышение виброустойчивости.

3. Разработать эффективную модель прогнозирования и идентификации автоколебаний в процессе резания.

4. Разработать аппаратно-программное обеспечение управления приводом главного движения, обеспечивающее управление колебаниями скорости резания.

5. Произвести экспериментальную оценку повышения виброустойчивости токарной обработки на основе управления колебаниями частоты вращения заготовки и скорости резания.

6. Разработать способы аппаратной и программной реализации предложенных способов управления на станках ЧПУ.

Методы исследований. Теоретические исследования базировались на методах теории резания металлов, динамики станков, теории автоматического управления и теории распознавания образов. Экспериментальные исследования проведены на базе модернизированного токарного станка с ЧПУ и цифро-аналогового генератора FG- 32. Получение информации о процессе резания и её обработка производились с помощью цифрового осциллографа PC Scope PCS64i и компьютерной измерительной лаборатории на базе АЦП ЛА-2.

Автор защищает:

1. Математическую модель подавления автоколебаний технологической системы токарного станка с применением различных алгоритмов управления колебаниями скорости резания.

2. Вывод о целесообразности и эффективности использования для повышения виброустойчивости процесса токарной обработки способа управления колебаниями скорости резания со случайным изменением частоты и амплитуды колебаний.

3. Двухуровневую систему прогнозирования и идентификации автоколебаний технологической системы токарной операции на основе анализа огибающей и спектральной характеристики динамической составляющей силы резания в режиме реального времени.

4. Аппаратно-программное обеспечение управления приводом главного движения, обеспечивающее заданные колебания частоты вращения заготовки и скорости резания.

5. Результаты экспериментальной оценки повышения виброустойчивости процесса токарной обработки на основе управления колебаниями частоты вращения заготовки и скорости резания.

6. Способы аппаратной и программной практической реализации адаптивной системы подавления автоколебаний на основе управляемых колебаний скорости резания на токарных станках с ЧПУ.

Научная новизна исследования заключается в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении повышения виброустойчивости процесса токарной обработки при частотах вращения шпинделя ниже частот собственных колебаний системы на основе использования управляемых колебаний скорости резания со случайным изменением их частоты и амплитуды и применения двухуровневой системы прогнозирования и идентификации автоколебаний путем анализа огибающей и спектральных характеристик динамической составляющей силы резания в режиме реального времени.

Практическая ценность. Предложена адаптивная система управления частотой вращения шпинделя токарного станка на основе персонального компьютера, совместимая с серийными приводами главного движения станков с ЧПУ, для подавления автоколебаний в процессе токарной обработки, обеспечивающая заданное качество обрабатываемой поверхности, и разработаны рекомендации по выбору оптимальных способов управления колебаниями скорости резания.

Реализация работы. Предложенный способ подавления автоколебаний реализован на экспериментальной установке на базе токарного станка УТ16ФЗ с использованием системы ЧПУ на основе персонального компьютера в лаборатории станков кафедры "Автоматизированные станочные системы" Тульского государственного университета. Результаты работы приняты к внедрению на производстве АО «Тулаточмаш». Отдельные результаты теоретического и экспериментального исследования использованы также в учебном процессе по курсам « Теория автоматического управления », « Точность и динамика металлорежущих станков ».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета в 2001-2004 гг.; первой международной электронной научно-технической конференции 'Технологическая системотехника" (Тула, ТулГУ, 2002 г.); второй международной электронной научно-технической конференции 'Технологическая системотехника" (Тула, ТулГУ, 2003г).

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 5 работ.

Объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 104 с. машинописного текста, содержит 57 рисунков, 4 таблицы, 2 приложений на 19 страницах и списка литературы из 128 наименований. Общий объем диссертации 182 с.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, отмечена её научная новизна и практическая ценность.

В первой главе проведен анализ механизмов возникновения автоколебаний при обработке резанием на основе обзора работ И.С. Амосова, С.А. Васина, Л.А. Васина, И.И. Ильницкого, А.И. Каширина, В.А. Кудинова, Л.К. Кучмы, А.П. Соколовского, Н.И. Ташлицкого, МБ. Эльясберга и др., посвященных вопросам повышения виброустойчивости металлорежущих станков. Рассмотрен ряд способов борьбы с вибрациями при точении, основанных на соответствующем выборе режимов резания, увеличении жесткости элементов систем, демпфировании колебаний и др.

Традиционно выбор режимов резания осуществляется по эмпирическим зависимостям, достоверность которых может оказаться недостаточной в переменных условиях обработки. В подобных условиях высокой эффективностью обладают адаптивные системы повышения виброустойчивости, которые позволяют оптимизировать процесс обработки благодаря получаемой текущей информации по параметрам, определяющим условия и качество процесса резания.

В качестве параметра, оказывающего управляющее воздействие на процесс развития автоколебаний, целесообразно выбрать скорость резания, определяемую частотой вращения шпинделя. Изменение скорости резания в определенных пределах не вносит существенной дополнительной погрешности обработки и не оказывает заметного влияния на качество обработанной поверхности, но может способствовать гашению автоколебаний, существенным фактором развития которых является след на обрабатываемой поверхности. Колебания частоты вращения и скорости резания можно рассматривать как своеобразную "девиацию" этих параметров, то есть их отклонение от некоторого среднего уровня, соответствующего оптимальному режиму резания в условиях отсутствия автоколебаний, поэтому в настоящей работе для обозначения управляемых колебаний будем также использовать термин "девиация".

В первой главе также проанализированы применяемые на практике адаптивные системы и проведен выбор способов аппаратно-программной реализации автоматизированной системы повышения виброустойчивости металлообрабатывающего оборудования.

Во второй главе рассмотрены вопросы математического моделирования процесса подавления автоколебаний и разработан алгоритм управления колебаниями (девиацией) параметров режима резания с целью повышения виброустойчивости процесса.

Процесс токарной обработки можно рассматривать как функционирование некоторой упругой системы, представляющей собой взаимодействие трех подсистем: станка, заготовки, инструмента и обеспечивающей изготовление детали с заданными показателями качества У(у1 ,У2 Уз, ..., Уп). Эти показатели зависят от множества входных контролируемых управляющих параметров Х2 ,Хз ... х„ ), к которым относятся, в частности, режимы резания (Я- подача, V - скорость, 1 — глубина резания), и множество неуправляемых возмущений £ Для компенсации возмущений и поддержания качества в заданных пределах требуется управление процессом обработки, заключающееся в выработке неко-

торой последовательности действий, предназначенной для предотвращения или устранения неблагоприятной ситуации, которой в данном случае является процесс развития автоколебаний. В качестве управляющего воздействия будем использовать изменение частоты вращения заготовки и, соответственно, скорости резания У(()=У+АИ . Если в процессе обработки с постоянной скоростью резания упругая система под действием неконтролируемых возмущающих воздействий £ потеряла устойчивость, то могут развиться автоколебания с частотой, определяемой свойствами упругой системы. Тогда при последующих проходах след, оставляемый резцом на поверхности резания, в случае совпадения или кратности частот волн на поверхности заготовки и колебаний резца может привести к дальнейшему развитию резонансных явлений и существенному увеличению амплитуды автоколебаний. В этих условиях изменение частоты вращения привода ведет к изменению скорости резания V на некоторую величину Л V, и при последующем проходе колебания припуска на поверхности заготовки относительно резца (след) будут происходить с некоторым фазовым сдвигом. Если этот сдвиг таков, что колебания вершины резца будут происходить с частотой не кратной или не равной собственной частоте, то устойчивость упругой системы может восстановиться. Изменение силы резания в этих условиях оказывает как бы демпфирующее воздействие на автоколебания. При этом в результате изменения фазы колебаний резца относительно заготовки произойдет частичное срезание волн (следа) на поверхности резания и амплитуда колебаний при последующих проходах снизится. Однако в процессе обработки незначительное изменение параметров упругой системы может привести к изменению частот собственных колебаний, оперативное определение которых весьма затруднительно. Поэтому функционально-заданный закон изменения скорости может привести к совпадению частот и, как следствие, усилению энергии и амплитуды автоколебаний. В результате появляется необходимость непрерывного изменения частоты вращения привода и скорости резания в некотором допустимом диапазоне.

Эквивалентная упругая система (ЭУС) может быть представлена как сумма подсистем резца и заготовки, причем каждая подсистема имеет три степени свободы. Очевидно, что исследование данной системы весьма проблематично, так как процесс приведения к нормальному виду взаимодействие двух подсистем весьма трудоемок, а учет внешних возмущающих воздействий приведет к значительному усложнению математической модели. Для упрощения описания целесообразно рассматривать изменение силы резания на вершине резца, так как колебания резца, в свою очередь, приводят к колебаниям припуска на обработанной поверхности заготовки, которые, влияют на резец. Характеристика ЭУС может быть представлена как сумма отдельных нормированных (приведенных к какой-либо оси координат) колебаний резца с двумя степенями свободы по осям Xи 2. Ввиду того, что качество обработанной поверхности характеризуется, в конечном счете, изменением координаты вершины резца в проекции на оси ОУ , которое характеризует изменение толщины срезаемого припуска, поэтому координаты Xи 2 составляющих силы резания необходимо

нормировать к координате Y. Структурная модель процесса резания представлена на рис. 1. В предложенной модели:

W(0) = Кр — передаточная функция, характеризующая статическую силу резания;

^(1) = —i——^ - передаточная функция, характеризующая реакцию ЭУС резца по оси OZ;

W(2) = —1 +2% Т—+ 1 - приведенная передаточная функция, характеризующая реакцию ЭУС резца по оси ОХ;

= ——-—^Tj,—^ - приведенная передаточная функция, характеризующая реакцию ЭУС заготовки по оси OZ;

Ti, Т2, Т} — постоянные времени, характеризующие собственные колебания резца и заготовки по соответствующим осям; -'постоянная демпфирования, характеризующая скорость затухания колебаний; kj, к2 ,к3- коэффициенты приведения при соответствующих воздействиях по координатам; к р

- передаточная функция, характеризующая динамические

Т4р+1

свойства заготовки, где Тл=—~1 — длина заготовки;./—осевой момент

инерции; Е- модуль Юнга.

W{5) = kie'p1 - передаточная функция, учитывающая изменение Рг под воздействием следа на поверхности резания, где — постоянная вре-

мени запаздывания, равная времени одного оборота заготовки; - главный

угол наклона в плане резца. £

- передаточная функция, учитывающая инерционность ди-

UP + 1

намических процессов, где кб = К- Ь- коэффициент резания; К- удельная сила

т Т — Г ао£о

резания, Ъ — толщина срезаемого слоя; l6 -<- '_~ - постоянная времени, характеризующая инерционность ЭУС. С - поправочный коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала; ао - толщина срезаемого слоя; ¿^ — коэффициент усадки стружки; v - скорость резания.

W(7) - передаточная функция, учитывающая изменение силы резания под воздействием управляемой частоты вращения привода (вид передаточной функции определяется законом девиации).

Построение модели в операторной форме позволило провести ее анализ при помощи систем имитационного моделирования CLASSIC и SIAM.

Рис 1 Структурная схема процесса резания с учетом управляемых колебаний скорости резания

При анализе рассмотрены следующие возможные способы управления колебаниями частоты вращения привода (девиацией скорости резания):

- синусоидальные колебания с постоянной или переменной частотой и (или) амплитудой;

- пилообразные колебания с постоянной или переменной частотой и (или) амплитудой

- синусоидальные колебания со случайно изменяющейся частотой (рис.2,а);

- синусоидальные колебания со случайным изменением частоты и амплитуды (стохастическая девиация, рис.2,6).

Рис 2 Управляемые колебания (девиация) скорости резания со случайным изменением параметров а) случайное изменение частоты, б) случайное изменение частоты и амплитуды

Изменение случайных величин осуществляется в некотором интервале, определяемом свойствами упругой системы и возможностями привода, с равновероятным распределением в пределах данного интервала. Как показали результаты моделирования, наиболее эффективным является функционально заданный закон девиации с частотами, равными собственным с фазовым сдвигом на 180°. Однако реализовать такой закон девиации невозможно, из-за недостаточного быстродействия привода. Кроме того, даже незначительное изменение параметров упругой системы в процессе обработки приводит к изменению собственных частот. Поэтому наиболее эффективным и реализуемым становится способ управления колебаниями со случайным изменением параметров. Непрерывное изменение частоты вращения привода в заданном диапазоне частот не приводит к совпадению или кратности с собственной частотой, и, как следствие, снижаются энергия и амплитуда автоколебаний. При этом след, оставляемый резцом на поверхности резания, носит менее гармонический характер, что также приводит к снижению амплитуды автоколебаний при последующих проходах. Для реализации данного способа на практике необходима система адаптивного управления приводом главного дви-

и

жения с эффективным алгоритмом прогнозирования и идентификации зарождения автоколебаний в процессе резания. С точки зрения идентификации любое функционирование системы характеризуется некоторой совокупностью параметров идентификации, определяющих ее состояние,{81, 82, ... , ¡„}. В качестве такого параметра в данной работе выступает изменение силы резания Р(1), обеспечивающее достоверную оценку состояния. Условия работоспособности представляют собой правила, разделяющие конечное множество Я возможных состояний объекта на множество работоспособных и неработоспособных состояний Я= Л0(_/Л„. Рассмотрим случайную последовательность изменения силы резания которая в момент времени скачком меняет свои свойства, однозначно определяемые вектором параметров А (где А - максимально допустимая амплитуда колебаний). Это означает, что до момента включительно А=А], а начиная с момента 1о А=А2. Наблюдая Р, необходимо обнаружить момент развития автоколебаний %в. Если в некоторый момент времени 10 амплитуда А > Адо11 превысит допустимое значение, необходимо переходить на обработку с девиацией и подавлением автоколебаний. Для определения допустимого уровня амплитуды , с целью упрощения анализа в качестве признака идентификации следует использовать не сам сигнал, а его огибающую, которая выделяется при помощи амплитудного детектора. Вибрации считаются подавленными, если мгновенное значение А(1^)< А^. При выполнении данного условия система дает команду на отключение режима девиации.

Если на протяжении некоторого времени после перехода в режим девиации скорости резания уровень колебаний остается прежним или возрастает

, то можно сделать вывод, что в системе возникли вынужденные колебания и развитие автоколебательного процесса происходит из-за каких-либо внешних причин, к которым, например, можно отнести непрогнозируемый износ инструмента, погрешности установки обрабатываемой детали, ослабление клиньев в суппортах, ослабление крепления в резцедержателе и т.д. В общем случае подобные явления можно рассматривать как множество дефектов наладки. Идентификация подобных ситуаций является весьма трудоемкой задачей в связи с тем, что не всегда можно установить причины возникновения колебаний, используя один признак идентификации, случайные значения которого распределены по всем классам состояний. Поэтому для эффективного прогнозирования подобных ситуаций необходимо использовать несколько признаков идентификации.

Как показали экспериментальные исследования, функционирование неисправного узла, в рамках рассматриваемой системы, сопровождается увеличением амплитуды в районах собственных частот, но с более выраженным экстремумом в районе собственных частот резцедержателя и вышедшего из строя узла. Таким образом, возникает задача распознавания: к какому из множества возможных состояний принадлежит измеренный вектор признаков идентификации рассматриваемой системы. Важным вопросом построения системы распознавания является

выделение характерных признаков или кластеризация множеств состояний. Общим подходом к созданию классов состояний является образование множеств

для

которых

CiR^ =0 ; Ф j . При этом задача идентификации сводится к распозна-

ванию принадлежности измеренного вектора А к определенному множеству Процесс принятия решений базируется на построении границ областей решений, разделяющих рассматриваемые М классов — состояний. Границы этих областей определяются дискриминантными функциями которые пред-

ставляют собой однозначные функции образа для всех

...,Mj>¡> то А

Для построения дискриминантной функции использована следующая методика:

1.Преобразуем непрерывную спектральную функцию в дискретную А (оз)=. с некоторым переменным шагом дискретизации

(рис. 2). Интервалы разбиения определяются экспериментальным способом. Сначала тестовым воздействием на систему определяются диапазоны изменения собственных частот. Количество интервалов принимается: rt = 2-¡-(h-\), где l - количество интервалов собственных частот системы; h - количество общих границ интервалов собственных частот. Амплитуда дискреты равна максимальному значению амплитуды на шаге

2. Осуществляем линейное преобразование составляющих вектора А (рис.2) ,, .... , , ¡А,,еслих>0

- значение порога макси-

[О,если* <0

мально допустимой амплитуды, характеризующей нормальное качество функционирования ТС.

3. Составим дискриминантный вектор g(A), размерность которого зависит от количества интервалов. Присвоим каждому интервалу свой символ.

4. Упорядочиваем дискриминантный вектор в порядке убывания амплитуд. Каждому значению вектора приписывается весовой коэффициент к,, вычисляемый

по зависимости

где а, - целочисленное значение амплитуды на i

диапазоне частот. Если на каком-либо интервале значение амплитуды равно нулю (а,= 0) , то в дискриминантный вектор заносится 0. Для исключения влияния на принятие решений малых значений амплитуд на различных частотах, примем, что, если а,к,< АА ¿„„ , то в дискриминантный вектор также заносится 0. Например, для рис.3 дискриминантный вектор равен: §(А)={ к( £ к4 (1, ^ Ь, 0, 0, 0, 0}. Эталонные дискриминантные функции составляются по экспериментальным данным.

и

Рис 3 Преобразование непрерывного спектра для упругой системы станка

Таким образом, для решения задачи идентификации автоколебаний предлагаемая система должна иметь два уровня. На первом уровне осуществляется прогнозирование возникновения автоколебаний по выходному сигналу, снимаемому с датчика и проходящему через детектор, на основе анализа полученной огибающей. Анализируя сигнал, принимается решение о включении режима девиации и подавлении автоколебаний. На втором уровне осуществляется распознавание ситуаций, связанных с возникновением вынужденных колебаний в результате дефектов наладки.

В третьей главе приводятся результаты экспериментального исследования предложенных алгоритмов подавления автоколебаний в процессе токарной обработки. Эксперименты проводились в несколько этапов: на первом этапе изучалась реакция привода главного движения на различные законы изменения частоты вращения; на втором изучалось влияние различных законов управляемой девиации на стабилизацию динамической составляющей силы резания; на третьем исследовались изменения спектральных характеристик при различных типах дефектов наладок.

Для проведения экспериментальных исследований была создана экспериментальная установка на базе модернизированного токарного станка модели УТ16ФЗ (рис.4,а). Установка содержала цифровой осциллограф PC Scope PCS64i и цифро-аналоговый генератор FG- 32 фирмы VELLEMAN на базе ЭВМ а также компьютерную измерительную лабораторию на базе аналого-цифрового преобразователя ЛА-2А. Связь персонального компьютера со станком осуществлялась при помощи генератора FG- 32, подключенного к параллельному порту, а выход генератора через сумматор подключался к блоку управления электроприводом главного движения и осциллографу ЛА-2А, выполнявшего функцию АЦП, с фильтром и датчиком обратной связи на входе. Для исследования динамической составляющей силы резания применялся датчик ускорения типа ABC - 032. Для

большей достоверности результатов и определения доверительных интервалов эксперименты проводились сериями для каждого режима резания.

Рис 4 Общий вид экспериментальной установки (а) и обработанного образца (б)

Для определения влияния инерционности привода на параметры девиации была проведена серия экспериментов с использованием цифрового двухканально-го осциллографа PC Scope PCS64i, на экране которого фиксировались изменение задающего напряжения U„ и напряжения, снимаемого с тахогенератора привода U,Эксперименты проводились как без нагрузки, так и с нагрузкой при различных законах и параметрах задающего напряжения U^t) Сопоставление полученных графиков позволило подтвердить, что электропривод экспериментальной установки с приемлемой точностью отрабатывает управляющий сигнал частотой до 20 Гц, и может быть использован для проведения серии экспериментов по исследованию алгоритмов девиации скорости резания.

При исследовании динамической составляющей силы резания, применялась схема обработки цилиндрической заготовки с высоким уровнем колебаний припуска. На рис.4 (б) представлена экспериментальная заготовка с участками, обработанными при различных режимах: интервалы а и с - обработка с включенной стохастической девиацией скорости резания, b и d - обработка без девиации.

Проведенные экспериментальные исследования позволили получить семейство зависимостей эффективности подавления автоколебаний от режимов резания при различных способах девиации (рис. 5). Эффективность подавления автоколебаний оценивалась величиной - амплитуда колебаний вершины резца при включенной девиации скорости резания; Ао - амплитуда колебаний вершины резца при тех же режимах резания и постоянной скорости резания, то есть в условиях развития автоколебаний. Анализ полученных зависимостей позволил сделать вывод о том, что наиболее эффективными являются способы со случайным изменением параметров колебаний (девиации) скорости реза-

ния. Проведенные эксперименты показали, что применение разработанной системы подавления автоколебаний позволяет повысить качество обработанной поверхности в среднем в 15...20 раз, в зависимости от режимов резания, по сравнению с качеством поверхности при развитии автоколебаний, а при дефектах наладки станка более чем в два раза. Результаты экспериментов также подтвердили адекватность разработанной модели.

Эффективность подавления амплитуды автоколебаний при синусоидальном закона управления девиациеи

скорости резания 1 - приТ * 5 Гц; 2 - при! -15 Гц, 3 • лри( = 20 Гц.

----графики полученные аналитическим способом

-графики полученные экспериментальным способом

Эффективность подавления амплитуды автоколебаний при модулированном синусоидальном законе управления девиацией

скорости резания 1 - при С1-Г2) * (1-10)14 2 - при (1-12) * (1-20)Гц, 3-при Г1-Г2)-(5-10}Гц4 - при (142)«(5-20)Гц. где М- несущая частота 12- основная частота

Рис 5 Эффективность подавления автоколебаний в условиях девиации скорости резания

Для исследования влияния различных типов дефектов наладок на вид спектральных характеристик так же применялась схема обработки цилиндрической заготовки с высоким уровнем колебаний припуска. Эксперимент проводился с попеременным ослаблением звеньев рассматриваемой системы. Эксперименты подтвердили предположение о том, что функционирование неисправного узла сопровождается увеличением амплитуды в области собственных частот, но с более выраженным экстремумом в районе частот собственных колебаний резцедержателя и выведенного из строя узла. Следует отметить, что чем сильнее проявляется дефект элемента наладки, тем ниже становятся собственные частоты.

В четвертой главе рассматриваются варианты технической реализации предложенной адаптивной системы повышения виброустойчивости на основе управления колебаниями скорости резания.

Для реализации на практике разработанных алгоритмов предложено осуществлять интегрирование дополнительных программных модулей в структуру СЧПУ типа PCNC. Это осуществляется при помощи API - функций, которые определяют входной язык, что позволяет использовать функциональные возможности ядра системы СЧПУ. На вход интерпретатора поступают управляющие программы, настройка на конкретную версию осуществляется с помощью специального конфигурационного файла. Сюда же при помощи API - функций пристыковываются оригинальные программные модули. Выходом интерпретатора является специальный IPD-файл, содержащий команды для программируемого контроллера. Программируемый контроллер в соответствии с заложенными программами обрабатывает свои IPD команды и управляет электроприводом.

Другим вариантом технической реализации разработанной адаптивной системы управления девиацией скорости резания является использование автономных микропроцессорных контроллеров. На входе подобной адаптивной системы устанавливаются предварительный усилитель датчика виброускорений и фильтр низких частот. Усиленный и отфильтрованный сигнал датчика поступает на встроенный АЦП микроконтроллера, который формирует и анализирует спектр и по разработанному алгоритму распознает дефекты наладки станка, а также параллельно на детектор, который формирует огибающую изменения динамической составляющей силы резания. Огибающая анализируется на втором микроконтроллере и по заложенному в программу алгоритму принимается решение о включении программно реализованного закона девиации. Разработаны варианты технической реализации адаптивной системы подавления автоколебаний на основе управляемых колебаний скорости резания, как в виде программного модуля, так и в виде аппаратного блока на основе микроконтроллеров или микро-ЭВМ. Предложенные варианты достаточно просто интегрируются в серийные приводы главного движения и системы ЧПУ класса PCNC.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На современном этапе развития механической обработки материалов в многономенклатурном производстве с широким использованием интенсивных режимов резания повышаются требования к виброустойчивости процесса и оборудования. При этом одним из путей повышения виброустойчивости и снижения амплитуды автоколебаний может быть использование метода адаптивной оптимизации с оперативным управлением колебаниями (девиацией) скорости резания на основе изменения в режиме реального времени ее динамической составляющей.

2. Разработана математическая модель процесса резания в операторной форме, позволяющая оценить влияние различных параметров на эффективность подавления автоколебаний в технологической системе токарного станка с применением различных алгоритмов управления колебаниями скорости резания. Модель позволяет учитывать влияние неравномерности припуска под обработку и развитие автоколебаний под воздействием следа на обработанной поверхности.

3. Рассмотрены различные варианты колебаний частоты вращения заготовки (синусоидальные, пилообразные и др.), влекущие за собой колебания скорости резания, которое оказывает демпфирующее воздействие на процесс развития автоколебаний. Теоретический анализ этих вариантов показал, что при частотах вращения шпинделя, ниже частот собственных колебаний системы, оптимальным с точки зрения гашения вибраций является способ управления колебаниями частоты вращения и скорости резания со случайным изменением частоты и амплитуды колебаний, поскольку он обеспечивает нерегулярность следа на обработанной поверхности, что, в свою очередь, способствует устранению резонансных явлений и гашению вибраций. При этом величина изменения скорости резания будет зависеть от частоты установившихся колебаний, определяемых свойствами самой упругой системы, т.е. скорость должна изменяться таким образом, чтобы частота колебаний припуска на поверхности резания не была равной или кратной частоте собственных колебаний упругой системы.

4. Исходя из требований к организации алгоритмов программного управления колебаниями (девиацией) параметров режима резания, заключающихся в необходимости своевременного перехода в режим девиации при возникновении опасности развития автоколебаний, предложена двухуровневая адаптивная модель прогнозирования и идентификации вибрационных процессов при токарной обработке. Функционирование системы основано на анализе огибающей и спектральной характеристик динамической составляющей силы резания в режиме реального времени. На первом уровне осуществляется прогнозирование возникновения автоколебаний по выходному сигналу, снимаемому с датчика и проходящему через детектор. Анализируется полученная огибающая сигнала и принимается решение о включении режима девиации для подавления автоколебаний. Если

гашение автоколебаний не происходит, то на втором уровне осуществляется идентификация ситуаций связанных с возникновением колебаний, определяемых дефектами наладки станка, на основе анализа спектральной характеристики динамической составляющей силы резания.

5. Разработано аппаратно-программное обеспечение системы управления приводом главного движения, обеспечивающее управляемые колебания частоты вращения заготовки и скорости резания в соответствии с выбранным алгоритмом. Разработанные алгоритмы девиации скорости резания позволяют организовать как разомкнутые, так и замкнутые системы автоматического подавления автоколебаний, из которых первые могут быть использованы при обработке изделий с повышенными требованиями по точности и качеству поверхности при постоянной девиации, а вторые при черновых режимах обработки, когда переход в режим девиации осуществляется при опасности развития автоколебаний.

6. Проведенные экспериментальные исследования показали, что разработанные стохастические способы управления частотой вращения привода главного движения, обеспечивающие колебания скорости резания со случайным изменением частоты и амплитуды, эффективно снижают уровень автоколебаний в технологической системе станка. При этом амплитуда автоколебаний может снижаться в 15...20 раз по сравнению с обработкой на постоянной скорости резания в условиях развития автоколебаний. Снижение амплитуды автоколебаний более чем в два раза наблюдается также и при использовании предложенного способа гашения вибраций в условиях существования дефектов наладки станка. Разработанные способы управления колебаниями (девиацией) скорости резания при использовании на черновых режимах обработки позволяют существенно уменьшить припуск за счет повышения качества обработанной поверхности.

7. Результаты экспериментальной оценки повышения виброустойчивости процесса токарной обработки на основе управления колебаниями частоты вращения заготовки и скорости резания подтвердили теоретические предположения о том, что функционирование неисправного узла сопровождается возрастанием амплитуды в области собственных частот спектра с более выраженным увеличением в области, соответствующей частотам собственных колебаний резца, резцедержателя и неисправного узла. При этом установлено, что амплитуда собственных колебаний увеличивается с понижением качества сопряжений узлов станка, а частота их смещается в зону более низких частот.

8. Предложенная адаптивная система подавления автоколебаний на основе управления колебаниями скорости резания может быть реализована двумя способами:

- в виде специального программного модуля, встраиваемого в программное обеспечение системы ЧПУ типа РСКС, путем использования существующих входных АР1-функций и аппаратно-программного блока для измерения в режиме реального времени величины динамической составляющей силы резания;

- в виде автономного модуля на основе микроконтроллера, встраиваемого в серийные приводы главного движения и обладающего возможностью оперативного управления частотой вращения шпинделя на основе заданного алгоритма.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ

1.Афонин А.А., Афонина 11А, Орлов А.Б. Использование систем ЧПУ на основе персональных компьютеров (РСКС) для управления девиацией параметров режима резания// Известия ТулГУ. Серия Технологическая системотехника 2002: сборник трудов первой международной электронной научно-гехнической конференции. — Тула: изд-во ТулГУ, 2003.-е 50-56.

2. Афонин А.А. Афонина П.А., Орлов А.Б. Использование алгоритмов самообучения для повышения виброустойчивости технологической системы.// Известия ТулГУ. Серия Технологическая системотехника 2002: сборник трудов первой международной электронной научно-технической конференции. - Тула: изд-во ТулГУ, 2003.-е 56-59.

3. Афонина НА., Орлов А.Б. Использование экономических критериев при адаптивном управлении процессом обработки лезвийным инструментом с девиацией режимов резания// Известия ТулГУ. Серия Экономика. Управление. Финансы. Вып.З.. -Тула: изд-во ТулГУ, 2003.-е 54-59.

4. Афонии А.А., Афонина Н.А., Орлов А.Б. Исследование возможности реализации низкочастотной девиации скорости резания с помощью тиристорного электропривода с двигателем постоянного тока// Известия ТулГУ. Серия Технологическая системотехника: сборник трудов второй международной электронной научно-технической конференции - Тула: изд-во ТулГУ, 2003.-е 247-252.

5. Афонин А.А., Афонина НА, Орлов А.Б Повышение виброустойчивости технологической системы на основе управляемой девиации параметров режима резания// «Справочник». Инженерный журнал. Приложение №8.2004- с. 29-32.

Подписано в печать (К. 10.04 . Формат о>млги 60X84 1/16. Бумага типограф.1 2 Офсетная печать. Усл. печ. лЛ2. Усл. кр. отт. Г2 Уч. и ад. л. 1.0. Тираж 80 чм. Тульский государственный } ниверситет. 300600, Тула, просп. Ленина, 92

»19074

РНБ Русский фонд

2005-4 15893

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 Современное состояние вопроса повышения виброустойчивости процесса резания.

1.1. Механизмы возникновения автоколебаний в упругой системе токарного станка.

1.2. Анализ способов повышения виброустойчивости процесса резания на основе адаптивного управления.

1.3. Выбор способов аппаратно-программной реализации автоматизированной системы повышения виброустойчивости металлообрабатывающего оборудования.

1.4. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2 Разработка алгоритмов управления колебаниями скорости резания целью повышения виброустойчивости процесса обработки.

2.1. Постановка задачи подавления автоколебаний в процессе токарной обработки на основе управления частотой вращения привода.

2.2.Разработка модели процесса резания в условиях управляемых колебаний скорости резания.

2.3. Анализ алгоритмов идентификации и прогнозирования вибрационных процессов для организации адаптивного управления колебаниями скорости резания.

2.4. Разработка алгоритмов программного управления колебаниями скорости резания.

2.5. Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3 Экспериментальное исследование алгоритмов подавления автоколебаний в процессе токарной обработки.

3.1. Описание экспериментальной установки.

3.2. Экспериментальная оценка эффективности разработанных алгоритмов подавления автоколебаний на основе адаптивного управления.

3.3. Экспериментальная оценка эффективности адаптивного способа снижения уровня автоколебаний.

3.4. Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4 Техническая реализация адаптивной системы подавления автоколебаний на основе управления колебаниями скорости резания.

4.1. Программное обеспечение для управления частотой вращения привода.

4.2. Вариант реализации адаптивной системы подавления автоколебаний для СЧПУ типа PCNC.

4.3. Вариант реализации адаптивной системы подавления автоколебаний на основе микроконтроллера PIC16С745.

4.4. Выводы по четвертой главе.

Актуальность работы обусловлена тем, что возникновение автоколебаний в упругих системах металлорежущих станков возможно при всех видах обработки материалов резанием. При интенсивных режимах обработки амплитуда автоколебаний может достигать значений, при которых существенно снижается точность и качество обработанной поверхности, увеличиваются волнистость, наклеп, остаточные напряжения в детали, а также повышается износ режущего инструмента и станка. Это явление весьма характерно и для токарной обработки, которой подвергается значительная часть деталей, изготавливаемых резанием.

Существует ряд способов борьбы с вибрациями при точении, основанных на соответствующем подборе режимов резания, увеличении жесткости элементов систем, демпфировании колебаний и др. Однако в современных условиях постоянного расширения и изменения номенклатуры производства при широком использовании станков с ЧПУ способы, основанные на экспериментальном подборе оптимальных режимов резания, становятся неэффективными вследствие увеличения затрат времени на технологическую подготовку производства. Вместе с тем существуют способы гашения автоколебаний, основанные на адаптивном управлении режимами резания непосредственно в процессе обработки. Ряд подобных способов основан на управлении скоростью резания, которое достаточно просто реализуется технически и обеспечивает эффективное воздействие на процесс резания. Однако в настоящее время такие способы применяются также в виде регулирования на основе предварительных расчетов, что ограничивает их применение, поскольку не позволяет учитывать многообразие причин и изменчивость условий возникновения автоколебаний при обработке резанием на токарных станках с ЧПУ. При использовании таких способов в переменных условиях резания возникает необходимость соответствующего периодического изменения (колебания) режимов резания и, в первую очередь, скорости резания, которое будет способствовать гашению автоколебаний за счет недопущения равенства или кратности частоты вращения заготовки и собственной частоты упругой системы и исключения резонансных явлений.

Кроме того, на современном этапе развития теории и практики числового программного управления металлообрабатывающим оборудованием нашли достаточно широкое применение системы ЧПУ на базе персональных компьютеров. Использование подобных систем открывает новые перспективы для выработки управляющих воздействий, которые могут быть реализованы программным способом. В связи с этим в области обработки материалов резанием актуальной становится задача повышения виброустойчивости процесса токарной обработки на основе оперативного управления колебаниями скорости резания на современных станках с ЧПУ.

Целью диссертационной работы является улучшение качества обработанной поверхности за счет повышения виброустойчивости процесса токарной обработки на основе управления колебаниями скорости резания.

Поставленная цель определила следующие основные задачи работы:

1. Исследовать механизм подавления автоколебаний в условиях оперативного управления скоростью резания.

2. Разработать эффективные способы управления колебаниями скорости резания, обеспечивающие повышения виброустойчивости.

3. Разработать эффективную модель прогнозирования и идентификации автоколебаний в процессе резания.

4. Разработать аппаратно-программное обеспечение управления приводом главного движения, обеспечивающее управляемые колебания частоты вращения заготовки и скорости резания.

5. Произвести экспериментальную оценку повышения виброустойчивости токарной обработки на основе управления колебаниями скорости резания.

6. Разработать способы аппаратной и программной реализации предложенных способов управления на токарных станках ЧПУ.

Методы исследований. Теоретические исследования базировались на методах теории резания металлов, динамики станков, теории автоматического управления и теории распознавания образов. Экспериментальные исследования проведены на базе модернизированного токарного станка с ЧПУ и цифрового генератора FG- 32. Получение информации о процессе резания и её обработка производились с помощью цифрового осциллографа PC Scope PCS64i и компьютерной измерительной лаборатории на базе АЦП J1A-2.

Автор защищает:

1. Математическую модель подавления автоколебаний технологической системы токарного станка с применением различных алгоритмов управления колебаниями скорости резания.

2. Вывод о целесообразности и эффективности использования для повышения виброустойчивости процесса токарной обработки способа управления колебаниями скорости резания со случайным изменением частоты и амплитуды колебаний.

3. Двухуровневую систему прогнозирования и идентификации автоколебаний технологической системы токарной операции на основе анализа огибающей и спектральной характеристики динамической составляющей силы резания в режиме реального времени.

4. Аппаратно-программное обеспечение управления приводом главного движения, обеспечивающее заданные колебания частоты вращения заготовки и скорости резания.

5. Результаты экспериментальной оценки повышения виброустойчивости процесса токарной обработки на основе управления колебаниями частоты вращения заготовки и скорости резания.

6. Способы аппаратной и программной практической реализации адаптивной системы подавления автоколебаний на основе управляемых колебаний скорости резания на станках с ЧПУ.

Научная новизна исследования заключается в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении повышения виброустойчивости процесса токарной обработки, при частотах вращения шпинделя ниже частот собственных колебаний системы, на основе использования управляемых колебаний скорости резания со случайным изменением их частоты и амплитуды и применения двухуровневой системы прогнозирования и идентификации автоколебаний путем анализа огибающей и спектральных характеристик динамической составляющей силы резания в режиме реального времени.

Практическая ценность. Предложена адаптивная система управления частотой вращения шпинделя токарного станка на основе персонального компьютера, совместимая с серийными приводами главного движения станков с ЧПУ, для подавления автоколебаний в процессе токарной обработки, обеспечивающая заданное качество обрабатываемой поверхности, и разработаны рекомендации по выбору оптимальных способов управления колебаниями скорости резания.

Реализация работы. Способ подавления автоколебаний реализован на экспериментальной установке на базе токарного станка УТ16ФЗ с использованием системы ЧПУ на основе персонального компьютера в лаборатории кафедры "Автоматизированные станочные системы" Тульского государственного университета. Результаты работы приняты к внедрению на производстве АО «Тулаточмаш». Отдельные результаты теоретического и экспериментального исследования использованы также в учебном процессе по курсах «Теория автоматического управления» и « Точность и динамика металлорежущих станков».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На современном этапе развития механической обработки материалов в многономенклатурном производстве с широким использованием интенсивных режимов резания повышаются требования к виброустойчивости процесса и оборудования. При этом одним из путей повышения виброустойчивости и снижения амплитуды автоколебаний может быть использование метода адаптивной оптимизации с оперативным управлением колебаниями (девиацией) скорости резания на основе изменения в режиме реального времени ее динамической составляющей.

2. Разработана математическая модель процесса резания в операторной форме, позволяющая оценить влияние различных параметров на эффективность подавления автоколебаний в технологической системе токарного станка с применением различных алгоритмов управления колебаниями скорости резания. Модель позволяет учитывать влияние неравномерности припуска под обработку и развитие автоколебаний под воздействием следа на обработанной поверхности.

3. Рассмотрены различные варианты колебаний частоты вращения заготовки (синусоидальные, пилообразные и др.), влекущие за собой колебания скорости резания, которое оказывает демпфирующее воздействие на процесс развития автоколебаний. Теоретический анализ этих вариантов показал, что при частотах вращения, шпинделя, ниже частот собственных колебаний системы, оптимальным с точки зрения гашения вибраций является способ управления колебаниями частоты вращения и скорости резания со случайным изменением частоты и амплитуды колебаний, поскольку он обеспечивает нерегулярность следа на обработанной поверхности, что, в свою очередь, способствует устранению резонансных явлений и гашению вибраций. При этом величина изменения скорости резания будет зависеть от частоты установившихся колебаний, определяемых свойствами самой упругой системы, т.е. скорость должна изменяться таким образом, чтобы частота колебаний припуска на поверхности резания не была равной или кратной частоте собственных колебаний упругой системы.

4. Исходя из требований к организации алгоритмов программного управления колебаниями (девиацией) параметров режима резания, заключающихся в необходимости своевременного перехода в режим девиации при возникновении опасности развития автоколебаний, предложена двухуровневая адаптивная модель прогнозирования и идентификации вибрационных процессов при токарной обработке. Функционирование системы основано на анализе огибающей и спектральной характеристики динамической составляющей силы резания в режиме реального времени. На первом уровне осуществляется прогнозирование возникновения автоколебаний по выходному сигналу, снимаемому с датчика и проходящему через детектор. Анализируется полученная огибающая сигнала и принимается решение о включении режима девиации для подавления автоколебаний. Если гашение автоколебаний не происходит, то на втором уровне осуществляется идентификация ситуаций связанных с возникновением колебаний, определяемых дефектами наладки станка, на основе анализа спектральной характеристики динамической составляющей силы резания.

5. Разработано аппаратно-программное обеспечение системы управления приводом главного движения, обеспечивающее управляемые колебания частоты вращения заготовки и скорости резания в соответствии с выбранным алгоритмом. Разработанные алгоритмы девиации скорости резания позволяют организовать как разомкнутые, так и замкнутые системы автоматического подавления автоколебаний, из которых первые могут быть использованы при обработке изделий с повышенными требованиями по точности и качеству поверхности при постоянной девиации, а вторые - при черновых режимах обработки, когда переход в режим девиации осуществляется при опасности развития автоколебаний.

6. Проведенные экспериментальные исследования показали, что разработанные стохастические способы управления частотой вращения привода главного движения, обеспечивающие колебания скорости резания со случайным изменением частоты и амплитуды, эффективно снижают уровень автоколебаний в технологической системе станка. При этом амплитуда автоколебаний может снижаться в 15.20 раз по сравнению с обработкой на постоянной скорости резания в условиях развития автоколебаний. Снижение амплитуды автоколебаний более чем в два раза наблюдается также и при использовании предложенного способа гашения вибраций в условиях существования дефектов наладки станка. Разработанные способы управления колебаниями (девиацией) скорости резания при использовании на черновых режимах обработки позволяют также существенно снизить припуск за счет повышения качества обработанной поверхности.

7. Результаты экспериментальной оценки повышения виброустойчивости процесса токарной обработки на основе управления колебаниями частоты вращения заготовки и скорости резания подтвердили теоретические предположения о том, что функционирование неисправного узла сопровождается возрастанием амплитуды в области собственных частот спектра с более выраженным увеличением в области, соответствующей частотам собственных колебаний резца, резцедержателя и неисправного узла. При этом установлено, что амплитуда собственных колебаний увеличивается с понижением качества соединений и узлов станка, а частота их смещается в зону более низких частот.

8. Предложенная адаптивная система подавления автоколебаний на основе управления колебаниями скорости резания может быть реализована двумя способами:

- в виде специального программного модуля, встраиваемого в программное обеспечение системы ЧПУ типа PCNC, путем использования существующих входных API-функций и аппаратно-программного блока для измерения в режиме реального времени величины динамической составляющей силы резания;

- в виде автономного модуля на основе микроконтроллера или микроЭВМ, встраиваемого в серийные приводы главного движения и обладающего возможностью оперативного управления частотой вращения шпинделя на основе заданного алгоритма.

Заключение

В диссертации разработан и реализован адаптивный способ подавления автоколебаний в технологической системе токарного станка на основе управляемой девиации параметров режима резания и двухуровневой модели прогнозирования и идентификации вибропроцессов. С помощью адаптивной системы на основе разработанного алгоритма управления частотой вращения шпинделя привода главного движения достигнуто существенное повышение качества обработанной поверхности.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Алтулов В.Н. Контроль характера стружки в условиях автоматического производства. //Типовые механизмы и технологическая оснастка. Тезисы доклада. Станки 92. - Киев 1992. - С29 - 30.

2. Альбрехт П. Автоколебания при резании металлов // Конструирование и технология машиностроения. М.: Мир. -1962. - №3. - с. 11 - 25.

3. Амосов И.С. Осциллографические исследования автоколебаний при резании металлов. Сборник «Точность механической обработки и пути ее повышения».-М., Машгиз, 1951.

4. Ананьев И.В., Тимофеев П.Г. Колебания упругих систем а авиационных конструкциях и их демпфирование. М. Машиностроение, 1965. 525 с.

5. А.с.1074660 СССР, В23В21/00.

6. А.с. 176.1383. СССР, МКИ3 В23В 1/100. Способ определения динамической жесткости станка.

7. Аршанский М.М., Щербаков В.П. Вибродиагностика и управление точностью обработки наМРС. М.: Машиностроение, 1988.- 136с.

8. Адаптивное управление станками. Под ред. Балакшина Б.С. // М.: Машиностроение. 1973. 684 с.

9. Афонин А.А. Повышение виброустойчивости технологической системы станка с применением адаптивного управления приводом главного движения. Дисс. канд. тех. наук. Тула 1998. -126с.

10. Афонин А.А., Афонина Н.А., Орлов А.Б. Повышение виброустойчивости технологической системы на основе управляемой девиации параметров режима резания .// «Справочник». Инженерный журнал, приложение №8. 2004- с. 29-32.

11. Бесекерский В.А. Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования М.: Наука, 1966. 920с.

12. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение. 1975.343с.

13. Васин JI.A., Васин С.А., Бородкин Н.Н. Исследование природы повышенной демпфирующей способности бетонов, применяемых в машиностроении. // Технология механической обработки и сборки. Сб. научн. трудов ТГУ. 1993.

14. Васин JT. А. Комплексное проектирование безвибрационного процесса токарной обработки на основе динамических характеристик элементовтехнологической системы. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Тула 1994

15. Вазан М. Стохастическая аппроксимация . /Пер. с англ Э.М. Вайсборда.— М.: Мир, 1972,—295 с.

16. Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.: Наука, 1969. - 576с.

17. Воробьев В.А., Голованов В.Е. Анализ сигналов акустической эмиссии. // Дефектоскопия 1992 № 4 с 3 - 8

18. Воронов A.JI. Высокочастотные вибрации резца при точении. М., Обо-ронгиз, 1956.

19. Гаскаров Д.В., Голинкевич Г.А. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. Радио, 1974. 224с .

20. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Вибро-аккустическая диагностика машин механизмов.- М.: Машиностроение, 1987.- 288с.

21. Городничев С.В., Васин С.А. Токарный резец с элементами крепления из сплавов высокого демпфирования. // Технология механической обработки и сборки. Сборник научных трудов ТулПИ.1991. с. 58- 61.

22. Гуляев В.А., Чаплыгв В.М. Методы и средства обработки диагностической информации в реальном времени. Киев.: Наукова думка. 1986. 220 с.

23. Дас М. Автоколебания станков. Пер. с англ. Кушнир Э.Ф.// Автоматические линии и металлорежущие станки. 1982. - Вып. 17. - с10 - 18.

24. Дроздов Н.А. К вопросу о вибрации станка при токарной обработке. //Станки и инструмент , 1937, №22.

25. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем. М. Наука, 1979. 432с.

26. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. Л.: Машиностроение, 1986. 179с.

27. Зорев Н.Н. Некоторые задачи науки резания металлов и механика процесса резания. Материалы конференции по проблемам резания металлов. М., НТОмашпром, МДНТП, 1963.

28. Зорев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов. М.: Машгиз, 1956. - 368 с

29. Ильницкий И.И. Колебания в металлорежущих станках и пути их устранения. М,- Свердловск. Машгиз, 1958.

30. Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 304 е.: ил.

31. Каминская В.В. Приближенный расчет несущих систем станков, находящихся под действием стационарных случайных возмущений. // Станки и инструмент. 1989. № 6. - с. 10 - 14.

32. Каширин А.И. Исследование автоколебаний при резании металлов. М.-Л., М., изд-во АН СССР, 1944.

33. Кедров С.С. Колебания металлорежущих станков. М. Машиностроение. 1978. 198 с.

34. Командури Р. Туркович Б. Новые данные о механизме стружкообразова-ния при обработке резанием титановых сплавов. / Пер. С английского М.М. Эйдинова // Режущие инструменты. 1981.- Вып. 2-е. 1-9.

35. Кошелева А.А. Повышение виброустойчивости технологической системы токарного станка путем использования резцов с переменной жесткостью. // Дисс. канд. техн. наук. Тула 1995.

36. Кудинов В.А. Динамика станков. -М.: Машиностроение. 1967. 358с.

37. Кудинов В.А. Динамическая характеристика резания // Станки и инструмент. 1963. №10.

38. Кудинов В.А. Схема стружкообразования (динамическая модель процесса резания).// Станки и инструмент. 1992 №10.

39. Кудинов В.А. Автоколебания на низких и высоких частотах (устойчивость движений) при резании. //Станки и инструмент. 1997. №2.

40. Кудинов В.А. Динамические расчеты станков (основные положения). //Станки и инструмент. 1995. №8.

41. Кучма JI.K. Устранение автоколебаний при обработке металлов резанием. Сб. Исследование колебаний МРС при резании металлов. М.: Маш-гиз, 1958.

42. Кушнир Э.Ф. Матричный метод оценки динамического качества станков. // Автоматизация расчетов и проектирования МРС: сборник научных трудов М.: ЭНИМС, 1988. - с. 94 - 101.

43. Ключев В.И. Теория электропривода : Учебник для вузов. М.: Энерго-атомиздат, 1985. - 560'с.

44. Левина З.М. Основные характеристики работоспособности направляющих качения. «Станки и инструмент», 1966, №6.

45. Лин 3., Ходсан Д. Текущий контроль динамических характеристик станка. / Пер.с англ. А. Елисаветского // Технология и оборудование обработки металлов резанием. 1988. - № 23. С. 21 - 28.

46. Лодербо Л., Алсой А. Модель динамики процесса фрезерования и ее использование в задачах управления // Современное машиностроение, -1989 №6. С.176-185.

47. Лукашин Ю.П. Адаптивные методы краткосрочного прогнозирования. М.: статистика 1979. 254с.

48. Макаров Д.К. Повышение точности обработки путем применения механической адаптивной системы: дисс. К.т.н. С -П, 1992, 151с.

49. Манжос Г.А. Исследование автоколебаний в условиях скоростного точения и изыскание методов борьбы с ними. Сб. «Точность механической обработки и пути ее повышения». М.- Л., Машгиз, 1951.

50. Махмудов К.Г., Конаровцев В.В. Диагностика состояния процесса резания. // СТИН 1994 №2, с17 18.

51. Млочков А.В., Пацкевич В.А. высокочастотные вибрации при точении. // СТИН. 1972.-№ 7.-с 11-13.

52. Мурашкин Л.С. К вопросу о возбуждении автоколебаний на металлорежущих станках. //Труды ЛПИ № 191. М. Машиностроение. Машгиз, 1957.

53. Массори О., Кореп И. Анализ устойчивости адаптивной системы управления, применяемой для стабилизации силы резания при точении // Конструирование и технология машиностроения. -М.: Мир 1985.-№ 4. -с. 110119.

54. Ментель Т. Вязкоупругое деформирование стержней и пластин на границе. Прикладная механика. М. 1964г.

55. Массори О. Оценка параметров процесса резания при токарной обработке в режиме реального времени.//Конструирование и технология машиностроения. 1984. -№3. -с. 141-145.

56. Межевой Ю.Т. Экспериментальное исследование вибраций при точении в зависимости от условий обработки. Дисс. канд. тех. наук. М. 1956г.

57. Накра Б., Гротениус П. Демпфирование колебаний в четырехслойной конструкции . Конструирование и технология машиностроения. М., 1972 №1 С. 78-93.

58. Настасий В.К. Автоматическое управление технологическим процессом на копировально прошивочных станках. Автореф. дис. канд. тех. наук. -М., 1974. -22с.

59. Невельсон М.Б. Хасьминский Р.З. Стохастическая аппроксимация и рек-курентное оценивание. М.: наука, 1972. - 304с.

60. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 448с.

61. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на токарно-автоматные работы. Изд. 3-е М.: Машиностроение. 1979.

62. Оптиц Г. Современная техника производства. Пер с нем. М.: Машиностроение, 1975, - 280с.73.Орлов А.Б., Русаков

63. Паршаков А.Н., Стефаненков П.Н., Свирищев В.И. Об одном из путей управления автоколебаниями при резании. // Тр. Пермского института / Совершенствование процессов абразивно алмазной и упрочняющей технологии в машиностроении. 1984, с. 36 - 42.

64. Пат. 5142210 СССР, МКИ5 G 05 В 09 / 02.

65. Пат. 5059905 США, МКИ5 G 01 № 27/ 80.

66. Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970. -357с.

67. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М.: Машиностроение, 1977.

68. Подураев В.Н., Горнев В.Ф., Бурмистров В.В. К теории гашения автоколебаний при механической обработке с осциллирующей подачей. // Изв. Вузов. Машиностроение. 1974. - № 11. С. 12 - 14.

69. Подураев В.Н., Валиков В.И, Чирков В.И. Эффективные процессы резания при нестационарном режиме обработки. -// Станки и инструмент. -1976, №3, с. 25-28.

70. Попов В.И. К вопросу о статистической динамике процесса резания. // Республиканский межведомственный научно технический сборник. Резание и инструмент. - Выща школа, 1973. - Вып. 7 - 47 с.

71. Петрова А.П. Кондратов Э.К. Склеивание инструмента и оснастки в машиностроении . М.: Машиностроение, 1985. 184 с.

72. Решетов Д.Н. Левина З.М. Демпфирование колебаний в деталях станка. М., Машгиз, 1958г.

73. Руководство пользователя программой осциллографа и спектроанализа-тора для плат серии ЛА-2 к ПЭВМ типа IBM PC/AT/EISA

74. Рыжков Д.И. Вибрации при резании металлов и методы их устранения. -М.: Машгиз, 1961.- 172с.

75. Санкин Ю.Н., Жиганов В.И., Санкин Н.Ю. Устойчивость процесса резания на токарных станках. // Станки и инструмент. 1997. №7. -с. 20-24.

76. Скляревич A.M. Линейгые системы с возможными нарушениями. М.: Наука, 1975. 352 с.

77. Соколовский А.П. Жесткость в технологии машиностроения. М.-Л., Машгиз, 1946. 208с.

78. Соколовский А.П. Расчеты точности обработки на металлорежущих станках. М Л., Машгиз, 1952, 286с.

79. Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г., Протопопов С.П. и др. Автоматическое управление технологическими процессами М.: Машиностроение, 1980 -536с.

80. Солоненко В.Г. Термо-здс критерий работоспособности режущего инструмента. // Инструментальное обеспечение и современные технологии / Краснодарский дом науки и техники РосНИО. -Краснодар, 1994. - с31 - 33

81. Справочник технолога машиностроителя.// Ю.А.Абрамов, В.Н.Андреев, Б.И.Горбунов и др.: Под ред. Мещерякова Р.К. - 4-е издание, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. 496с.

82. Справочник проектировщика АСУ ТП / Г.Л. Смилянский, Л.З. Амлин-ский, В.Я. Баранов и др. ; Под ред. Г.Л. Смилянского. М. : Машиностроение, 1983. - 527с.

83. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 616с.

84. Ташлицкий Н.И. Первичный источник энергии возбуждения автоколебаний при резании металлов. // Вестник машиностроения 1960 №2.

85. Тищенко Н.М. Введение в проектирование систем управления. М. : Энергоатомиздат, 1986. - 248с.: ил.

86. Тлусты И. Автоколебания в металлорежущих станках. -М.: Машгиз. 1956.

87. Тлусты И., Исмаил Ф. Учет нелинейности при анализе автоколебаний станков. Пер. С англ. Цейтлин Л.Н. //Автоматические линии и металлорежущие станки. 1982. - Вып 18.-е. 1- 2.

88. Томпсон Р. Модуляция автоколебаний, возникающих при механической обработке материалов. //Конструирование и технология машиностроения. М.: Мир. 1969. № 3 с. 141 - 148.

89. Фассуа, Имен, By. Быстрый алгоритм идентификации параметров модели адаптивного управления процессом обработки.//Современное машиностроение. 1989,- № 1-2 - с. 91 - 99.

90. Цыпкин ЯЗ. Основы теории обучающихся систем. М.: Наука.1970.252с.

91. Чуев Ю.В. Прогнозирование количественных характеристик процессов. М.: Сов. Радио, 1975. 400 с.

92. ЮЗ.Чукарин А.И. Акустическая модель системы деталь инструмент при токарной обработке.// Надежность и эффективность станочных и информационных систем. - Донской ГТУ. Ростов на Дону. 1993 с 19-26.

93. Чэнь, Чан. Выбор параметров адаптивного регулятора, обеспечивающего постоянство силы резания при точении.// Совр. Машиностроение, серия Б.-1989, №12. -с. 83-91.

94. Шевченко В.В., Клобушков В.В. Электромагнитное устройство регистрации износа инструмента. //Типовые механизмы и технологическая оснастка станков- автоматов, станков с ЧПУ и ГПС: Тезисы доклада НТК Станки- 92, Киев - 1992 - с 40 - 41.

95. Шевченко В.В., Клобушков В.В. Устройство определения степени износа режущего инструмента. // Типовые механизмы и технологическая оснастка станков- автоматов, станков с ЧПУ и ГПС: Тезисы доклада НТК Станки- 92, Киев - 1992 - с 40 - 41.

96. Штейнберг И.С. Устранение автоколебаний, возникающих при резании металлов на токарном станке. М. Машгиз, 1947.

97. Эккерт С.А. Повышение эффективности токарной обработки на основеиспользования резцов с улучшенными диссипативными свойствами : Дисс. . канд. Техн. Наук /ТулПИ. Тула, 1989. 263с.

98. Эльясберг М.Е. Об устойчивости процесса резания. Известия АН СССР. ОТН, 1958. №9. -с.39-52.

99. Эльясберг М.Е., Биндер М.Г. Повышение устойчивости автоколебательной системы станка при воздействии периодического низкочастотного изменения скорости резания. //Станки и инструмент. 1989. №10,11.- с. 6-9

100. Эльясберг M.E. О независимости границы устойчивости процесса резания от возмущений по следу. // СТИН 1976.- № 11. - с. 32 - 36.

101. Эльясберг М.Е. О расчете устойчивости процесса резания с учетом предельного цикла системы. // СТИН 1975.- № 2. -с. 20 - 29.

102. Явленский К.Н., Явленский А.К. Вибро-диагностика и прогнозирование качества механических систем. JI.: Машиностроение - 1983.- 289 с.

103. Ямниова О.А. Стабилизация силы резания при точении: дисс. канд. техн. наук Тула, 1997. - 191с.

104. А г п о 1 d R. Mechanism of Tool Vibration in cutting of Steel.- The Engineer. № 4686; 4687, 1945.

105. Bandyopadhay B.P. Theeffecfof unstable builup edge fomation on the stability of mashine tools bysimilation and modeling // Jnt. J. Modell and Simul. -1985. 1 1,P. 21 -24.

106. Bromberek Francishek, Latos Hubert. Badania wybranych czynnikowna syg-nal emisji akustycznej podczas ksztalfowej. // Pr. nauk. Inst. Techol. Masz. I autom. P. Workl. Ser. Kont 1991 - 1 18. -P.135 -140.

107. Zhangjisuo, Wuganhua, Zhengh.//Xiamen daxue xuebao. Ziran Kexue Ban = J.Xia men Univ. Natur. Sci. 1995. - 34, №1,- P.51-56.

108. Zhu Fanglaietal. Jichuang. // Mashin Tools. 1992 1 6 - P. 34 - 37.

109. Korperschallsensoren uberwachen Werkzeuge // Feinwerktechn. + Messtechn.- 1992. 100 1 8 -P. 356.

110. Mitsuo Takatsuo, Katsuhiko Kato, Кого Kishi. / Nihonkikai gakkai robun-shu.// Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. C. 1993. - 59, № 560. - P. 1268 - 1273.

111. Pfeiffer F/ Unter Aufscht. Markt der Werkzenguberwachung systeme birgt grobes wachstumspotential. // Mashinenmarkt. 1993. -99. № 40. P.20 - 21.

112. Sflje E. Moderni metody pouzite provoznen merenia vyhoduoceni vyko-novych krivek technologickych celku SHR.// Zprax. SHD. 1991. - № 3 - P. 81- 89.

113. Takemura Т., Kitamura Т., Hoshi Т. Aktive suppression of chatter by programmed variation of spindle speed // Annals of the CIPR. 1974. - V. 23. - N 1. - P. 121 - 122.

114. Tobais S. And Fishwick W. Eine Theorie des Regenerativen Ratterns.- Der Mashinenmarkt, vol. 62, №17, 1956.

115. Shevchenko V. Heikkala J. / Cutting tool wear determination with help of elektromagnetic signal./ Tribologia. 1993. - №12 P. 2-3.

116. Stapelfeldt G. Neue Wege zur Realisierung eines aktiven dinamischen Zusatzsystems. Industrie Ahzeiger - 1978 № 87 - P.30 -31.

117. Jemielniak K., Widota A. Suppression of self excited vibration by the spindle speed variation metod. // Int. J. Mach. Tool Des. Res. - 1984. - V. - 24. - N 3. -P. 207 - 214.