автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Управление технологическими системами на основе динамических и нейронно-сетевых моделей процесса резания

р Н а_пр а в^хрукописи

% 2 ДЕК 2П00

Бурков Александр Алексеевич

УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ НА ОСНОВЕ ДИНАМИЧЕСКИХ И НЕЙРОННО-СЕТЕВЫХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

Специальность 05.03.01 - процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

Автореферат

диссертации на соискание учеой степени доктора технических наук

Комсомольск-на-Амуре 2000

Работа выполнена в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете (КнАГТУ)

Научный консультант: Заслуженный деятель науки и техники

РФ, академик РИА, доктор технических наук, профессор Кабаддин Ю.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ПушА.В.

доктор технических наук, профессор Кретинин О.В.

доктор технических наук, профессор Клепиков СМ.

Ведущее предприятие: Комсомольское-на-Амуре АО "Амурский судостроительный завод"

Защита диссертации состоится « 22 » декабря 2000 г. в_часов на

заседании диссертационного совета Д 064.70.01 в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете по адресу:

681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27, КнАГТУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КнАГТУ

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря.

Автореферат разослан «21 » ноября 2000 г..

Ученый секретарь диссертационного совета Д.064.70.01 В.А.Ким

<63-1,0

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Процессы обработки резанием по точности, качеству обработанных деталей, а также производительности и экономичности, являются более конкурентноспособными по сравнению с другими методами формообразования.

По-видимому, не будет преувеличением сказать, что сейчас мы переживаем новый этап повышения эффективности и конкурентоспособности процессов механообработки. Этому в значительной степени способствуют, прежде всего, успехи, достигнутые в области математического и компьютерного моделирования процесса резания.

Известно, что выходные параметры обработки (точность, качество обработанной поверхности и т.д.) в течении всего процесса резания недоступны для прямого измерения. Поэтому алгоритмы управления технологическими системами в настоящее время, как правило, строят на базе экспериментальных зависимостей выходных параметров от режима обработки. Повышение надежности процессов механообработки обусловливает необходимость разработки математических моделей возмущения автоколебаний при резании, износа инструмента, точности обработки, адекватно описывающих динамические процессы деформации и разрушения срезаемого слоя.

Важно отметить, что в области фундаментальных исследований также получены существенные результаты, позволяющие проводить разработку новых методов управления технологическими системами обработки резанием. Прежде всего, такая возможность появилась благодаря открытию стохастического поведения динамических систем и формированию новых научных направлений как: исследование динамики нелинейных систем; динамики процессов возникновения и разрушения "порядка" в сложных системах и дис-сипативных средах (биологических, химических и т.д.), далеких от термодинамического равновесия. Выдающуюся роль в решении проблем нелинейной динамики диссипативныхсред играет теория самоорганизации- синергетика.

Синергетика придала новый смысл определению «динамические системы» и ввела представление о динамическом хаосе. Это стимулировало поиск новых критериев оценки устойчивости технологических систем обработки резанием на основе синергетического подхода.

Как показали исследования, самоорганизация процессов механообработки обеспечивает оптимальные условия резания и значения (характеристики) выходных параметров. Поэтому, используя принципы теории самоорганизации, можно глубже изучить физическую сущность явлений, сопровождающих процесс резания и целенаправленно управлять ими.

В связи с изложенным, математическое моделирование самоорганизующихся процессов механообработки с целью повышения надежности и оптимального функционирования технологических систем является важной научной проблемой.

Работа выполнялась в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете (КнАГТУ) по межвузовской региональной научно-технической программе "Научное обеспечение федеральной целевой программы экономического и социального развития Дальнего Востока и Забайкалья" (Дальний Восток России) по темам "Разработка методов и аппаратного обеспечения технической диагностики автоматизированных комплексов на предприятиях Дальневосточного региона" и "Повышение эффективности процессов механообработки в гибких автоматизированных системах машиностроительных предприятий Дальневосточного региона" (1991 - 1999 г.г.); по проекту "Повышение надежности режущего инструмента и станочного оборудования в условиях автоматизированного производства" в рамках межвузовской программы "Научные исследования высшей школы в области производственных технологий" (раздел "Технология и оборудование для обработки изделий машиностроения").

Цель работы. Повышение надежности и обеспечение оптимального функционирования технологических систем на основе моделирования и управления процессами механообработки.

Методы и средства исследований. В работе использованы современные теоретические и экспериментальные методы исследования процесса резания. Теоретические исследования проводились путем математического и компьютерного моделирования самоорганизующихся процессов при резании, обеспечивающих оптимальные условия обработки, в частности, на основе подходов гидродинамики с привлечением для физического обоснования разработанных моделей современных достижений в области физики твердого тела, материаловедения, физико-химии; экспериментальные исследования осуществлялись на разработанных стендах, оснащенных современными аппаратными и программными средствами, при изучении процессов деформации срезаемого слоя и изнашивания режущего инструмента использовались тонкие методы физико-химического анализа и электронной микроскопии.

Научная новизна состоит в:

- разработке и теоретическом обосновании математических моделей процесса резания с учетом локализации деформации на фрикционном контакте на основе теории пограничного слоя;

- разработке динамических моделей трения, износа инструмента и смазочного действия СОТС при резании;

- предложенной гидродинамической модели автоколебаний при резании;

- разработанных новых критериях оценки устойчивого и хаотического движения упругой системы станка на основе синергетического подхода к процессу резания;

- предложенных нейронно-сетевых моделях процесса резания для систем адаптивного управления станочным оборудованием и диагностики износа инструмента.

Практическая ценность работы состоит в:

- разработанных программно-аппаратных средствах для исследования и управления автоматизированным станочным оборудованием;

- предложенных методах диагностики износа инструмента и стружкообразования;

- разработанных методах управления работоспособностью режущего инструмента (а.с .№№ 1322605,1342047,1351154,1356499,1372976,1407099).

Реализация работы.

Результаты работы внедрены в производство на Комсомольском-на-Амуре авиационном производственном объединении, в учебный процесс по магистерским курсам «Управление технологическими системами», «Динамика технологических систем», «Повышение надежности процессов резания в автоматизированном производстве».

Апробация работы.

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на краевых научно-техническая конференциях «Техническая диагностика станков и машин» (Хабаровск, 1982 г.), «Повышение эффективности использования автоматизированных комплексов на предприятиях Дальнего Востока» (Комсомольск-на-Амуре, 1989 г.), 2-ой Всесоюзной конференции «Применение лазеров в технологии и системах передач и обработки информации» (Ленинград, 1984 г.), 2-ом Всесоюзном научно-техническом симпозиуме «Современное оборудование для поверхностного упрочнения деталей машин и инструментов» (Саратов, 1990 г.), Всесоюзной конференции «Механика конструкций из композиционных материалов и проблемы динамических испытаний» (Комсомольск-на-Амуре, 1990 г.), Международной научно-технической и методической конференции «Технические средства, методы расчета прочностных характеристик, технологии, обеспечивающие надежность и долговечность деталей и конструкций из новых материалов в машиностроительной, горнодобывающей и нефтегазовой промышленности» (Комсомольск-на-Амуре, 1992 г.), региональной телеконференции по итогам выполнения межвузовской региональной научно-технической программы «Дальний Восток России» (Хабаровск, 1996 г.), Международной научной конференции «Синергетика.

Самоорганизующиеся процессы в системах и технологиях» (Комсомольск-на-Амуре, 1998 г.), Международной научно-технической конференции «Точность и надежность технологических и транспортных систем» (Пенза, 1999 г.), XVIII Всероссийской научно-технической конференции «Стратегия технического прогресса технологий производства XXI века» (Комсомольск-на-Амуре, 1999 г.), IV Международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика» КТИ-2000 (Москва, СТАНКИН, 2000 г.), Международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах» (Комсомольск-на-Амуре, 2000 г.), на заседаниях кафедр «Теория технологических машин» Московского государственного технологического университета «СТАНКИН» (2000 г.), «Автоматизация машиностроения» Нижегородского государственного технического университета (2000 г.), «Компьютерное проектирование и сертификация машин» Хабаровского государственного технического университета (2000 г.), «Технология машиностроения» Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета (1999,2000 г.г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано.... печатных работ, в том числе одна монография.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из .... наименований и приложения. Изложена на.... страницах машинописного текста, содержит.... рисунков и.... таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приводится общая характеристика работы, сформулированы цели и задачи исследований.

В первой главе рассмотрено современное состояние проблемы повышения надежности технологических систем обработки резанием. Исследованию явлений, сопровождаюищх процесс резания, повышению динамических показателей станочного оборудования посвящены работы российских и зарубежных учёных: Боброва В.Ф., Беккер М.С., Верещака A.C., Грановского Г.И., Городецкого Ю.И., Гуревича Д.М., Заковоротного B.JL, Зорева H.H., Исаева А.И., Кабалдина Ю.Г., Клушина М.И,, Кравченко А.Б., Кима В.А., Колева H.H., Костецкого Б.И., Кретинина О.В., Козлова A.A., Куфарева Г.Л., Кудинова В.А., Лоладзе Т.Н., Макарова А.Д., Мурашкина С.Л., Опитца Г., Подуравева В.Н., Полетика М.Ф., Пуш В.Э., Пуш A.B., Резникова А.Н., Рехта Р.Ф., Розенберга A.M., Рыжкина A.A., Силина С.С., Старкова В.К.,

Соломенцева Ю.М., Талантова В.Н., Тлусты И., Тугенгольца А.К., Трента В.М., Шатерина М.А., Якубова Ф.Я. и др.

Проведенный анализ литературных данных показал, что исследование процессов механообработки осществляется в основном на базе экспериментальных исследований.

В существующих теориях стружкообразования наиболее развита механика процесса резания, а установленные математические зависимости между контактными характеристиками и параметрами, определяющими напряженно-деформированное состояние срезаемого слоя, в основном получены из предположения о существовании локализации деформации в плоскости сдвига зоны стружкообразования. Вместе с тем известно, что в прирезцовых слоях стружки степень деформации может достигать 20...30 единиц.Это позволяет говорить о квазижидком состоянии таких слоев, на что указывали Е.Трент, Н.Опитц и др. Поэтому разработка математических моделей процесса резания, учитывающих локализацию деформации также и на фрикционном контакте, имеет важное как теоретическое, так и практическое значение.

При изучении механизмов изнашивания и разрушения инструментальных материалов недостаточно используются современные достижения в областях смежных наук, в частности, физики твердого тела, материаловедения, термодинамики и т.д. Существующие модели трения, износа и смазки при резании по своей сути являются статическими. Для диагностики износа инструмента в автоматизированном производстве необходима разработка динамических моделей, учитывающих фазовые и динамические структурные превращения в процессе резания.

В существующих математических моделях возмущения вибраций в технологических системах на базе нелинейных дифференциальных уравнений, числового или иммитационного моделирования не учитывается процесс пластического деформирования срезаемого слоя при резании, а также температура. Отсутствуют динамические характеристики, позволяющие прогнозировать как устойчивое движение упругой системы станка (УСС), так и хаотическое. Это обусловливает необходимость поиска новых критериев оценки и сценариев его развития.

При управлении процессами механообработки в настоящее время наибольшее распространение получили адаптивные системы на основе упругих перемещений, либо за счет изменения подачи, а также температурной стабилизации процесса резания путем поддержания оптимальной температуры при изменении скорости резания. Эти системы имеют жесткую структуру и алгоритм функционирования, что не позволяет системе адаптироваться к изменяющимся условиям обработки, состоянию режущего инструмента и состоянию УСС в целом. При этом наибольшее распространение получили модели, основанные на эмпирических степенных зависимостях выходных характеристик процесса резания от параметров режима и геометрии инструмента.

Однако такие модели являются приближенной имитацией технологического процесса и служат основой для беспоисковых систем адаптивного управления. Недостатком имитационных моделей является их неудовлетворительная точность и отсутствие адекватного отклика на изменяющиеся условия протекания процесса (возмущения).

Анализ литературных данных показывает, что управление технологических систем должно основываться на широком применении вычислительной техники, опираться на анализ изменяющейся информации о ходе процесса резания, что позволяет оптимизировать процесс механообработки путем формирования новой структуры и параметров алгоритма функционирования.

В связи с изложенным и с учетом поставленной цели было намечено выполнить следующий комплекс исследовательских работ:

1. На основе экспериментальных исследований разработать математическую модель процесса резания с учетом локализации деформации и плавления на фрикционном контакте.

2. На основе изучения процесса резания, учитывающего возможность плавления прирезцовых слоев обрабатываемого материала, разработать механизмы трения и износа инструмента, а также действия смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) при резании.

3. Разработать математическую модель автоколебаний при резании с учетом плавления прирезцовых слоев в области локализации деформации на фрикционном контакте и развития здесь гидродинамических неустойчивостей в процессе обработки.

4. Разработать новые критерии оценки устойчивого и хаотического движения УСС на основе синергетического подхода к процессу резания.

5. На основе принципов теории самоорганизации разработать нейро-сетевые модели процесса резания для систем адаптивного управления станочным оборудованием и диагностики износа инструмента в условиях автоматизированного производства.

6. Разработать методы повышения надежности наиболее слабого звена в технологических системах - режущего инструмента.

Во второй главе изложена математическая модель процесса резания с учетом областей локализованного сдвига с плавлением. Области локализованного сдвига как в зоне стружкообразования, так и в прирезцовых слоях контакта режущего инструмента (РИ) со стружкой и с обработанной поверхностью оказывают определяющее влияние на вид образующейся стружки.

Полосы сдвига являются необходимым элементом любой неупругой деформации, а также ее поворотных мод деформаций. Для описания образования полосы «холодного» скольжения дислокаций в деформируемых кристаллах предложены различные кинетические механизмы.

Однако, локализация пластической деформации в зонах сдвига может сопровождаться значительным эффектом тепловыделения и развитием структурных и фазовых превращений. При этом температура в месте контакта инструмента с обрабатываемым материалом может достигать температуры плавления металла, особенно при высоких скоростях резания.

В связи с изложенным, остро стоит задача математического моделирования самоорганизующихся процессов в системе резания с учетом локализации деформации в прирезцовых слоях стружки и обработанной поверхности. Такая модель легла бы в основу построения динамической тории трения, смазки и изнашивания режущей части инструмента, а также хаотической динамики станочного оборудования.

Рассмотрим математическую модель процесса резания с областями локализованного сдвига с учетом плавления только в прирезцовых слоях стружки и обработанной поверхности.

Режущий клин (рис. 1), который прижат силой Р к рассекаемой им на две части полосе, движется с постоянной скоростью V. При трении клина о подвижные рассеченные части полосы (стружка и обрабатываемая поверхность) выделяется тепло, в результате чего в прирезцовом слое толщиной 5 металл расплавляется.

При достаточно высоких скоростях резания V вся жидкость в слое увлекается этими частями полосы в направлении их движения. Вследствие вязкости скорость частиц расплава на поверхности клина обращается в ноль. Переход от нулевой скорости на клине к полной скорости V на внешней границе слоя совершается в очень тонком слое расплава. В этом слое градиент скорости в направлении, перпендикулярном режущим кромкам очень велик и вязкость оказывает существенное влияние на течение расплава. Согласно экспериментальным данным, толщина расплава 5 очень мала по сравнению с размерами контактных площадок клина и рассеченных частей полосы.

Расплав в данном случае можно, как обычно, считать несжимаемой жидкостью. Тогда масса расплава, втекающего в единицу объема, равна массе расплава, вытекающего из того же объема. Поэтому уравнение неразрывности (несжимаемости) расплава имеет вид

V

Рис. 1. Схема процесса резания с плавлением

^ + ^ -О Зх ду

где и и V - составляющие скорости расплава вдоль оси х и у (рис. 1).

В пределах слоя 5 разности температур малы и коэффициент вязкости ц имеет практически постоянное значение во всем слое. Тогда уравнение Навье-Стокса движения расплава в слое записывается - в направлении оси х

(да да р и — + v—

{ дх ду)

ЭР Эх

f л2 я2 ^

ou + ou

дк ду2

в направлении у /

Р

ÔV Эу U--h V-

Эх ду

эр

'ду

/ д2 я2 >

cv + ôv

кдк2 дуг )

(2)

(3)

С учетом оценки порядка слагаемых из (2,3) следует уравнение Прандтля для пограничного слоя:

V

Su du u — + v—

Эх Эу,

dP 3u

= ——+ ц —

dx ду

(4)

Рассматриваемое течение расплава не является изотермическим. На механическое течение налагается тепловой поток. Для нахождения распределения температуры в слое необходимо связать динамические уравнения движения с уравнением теплопроводности. В нашей задаче подводом энергии извне является поток тепла, который согласно закону Фурье пропорционален градиенту температур Т. Изменение внутренней (тепловой) энергии пропорционально изменению температуры с коэффициентом пропорциональности Су, где Су - теплоемкость при постоянном объеме. Коэффициент теплопроводности к в законе Фурье, а также теплоемкость Су в узком слое имеют практически постоянные значения. Тогда уравнение распространения тепла (энергии) в слое имеет вид

pcv

ЭТ эт

u — + v—

Sx ду

Л

/ 2 2 ' Э Т д T

—Т + -ПГ

Эх ду

+

ГЭуУ [ду

(5)

dv да

— + —

Эх Эу

Эи Эу

— + —

Эх Эу,

При малой толщине расплава слагаемые с величинами Э2Т/Эхг,Эи/Эх, Эу/Эуи Эу/Эх в уравнении (5) малы по сравнению с остальными членами. Поэтому уравнение распределение тепла в узком слое расплава записывается в более простом виде

PC.

ЭТ эт u— + v—

< дк ду

, Э2Т ду

Таким образом, уравнения течения расплава в зоне сдвига у РИ представляют собой уравнение неразрывности (1), уравнение движения (4) и уравнение энергии (6), которые перепишем в виде следующей системы:

f <?u дал и — + v

да dv . — + — = 0 р _ дх ду ' ^ дх ду j

( ят я-

рС

.2

dP д и + ц —т

dx Эу

дТ оГ U-+ V —

дх ду

\ г \2

, д Т [ 1

ау

(7)

Su

.ду.

Граничными условиями прилипания вязкого расплава к граням режущего инструмента являются

и = 0, v = 0 при у = 0. (8)

На границе между жидким слоем и обрабатываемым материалом у = 8(х) составляющая скорости - и, параллельная грани, пропорциональна скорости резания V

и= кУприу = 8(х) (9)

При плавлении металла его плотность изменяется мало и можно принять, что плотность жидкости в слое 5 такая же, что и у обрабатываемого металла.

На границе плавления температурное поле должно удовлетворять условию равенства температуре плавления металла Тщ,, а составляющая потока тепла, ортогональная грани, должна быть равна количеству, уносимой расплавленным металлом, эффективной теплоты плавления

Т = Тга, а~ = -pkVL приу = б(х). (10)

Эффективная теплота плавления L равна сумме истинной теплоты плавления L' и тепла, необходимого для нагревания обрабатываемого металла от его исходной температуры Т' до Тпл,

L = L' + cv (Тщ, - Т'), (11)

где су - теплоемкость металла.

Поверхности граней в нашей задаче можно считать теплоизолированными, так что

££ = 0 приу = 0. (12)

5у

К условиям (8)—(12) следует еще присоединить условие равенства нулю толщины слоя расплава в начальной точке, совпадающей с вершиной РИ: 6 = 0 прих = 0 (13)

Таким образом, математическая модель зоны сдвига с плавлением,

которая задается системой уравнений (7) слоя плавления и граничными условиями (8) - (13).

В первом приближении увеличение температуры в приконтактном слое стружки у передней поверхности инструмента можно получить по формуле

ат Т*Е

сГ 04)

где т5 - предел текучести обрабатываемого материала; г - пластическая деформация (относительный сдвиг) и С, - теплоемкость металла при постоянном объеме.

Для стали при =3-Ю'Н/м2, Су = 5000 Дж/(м^К)и е =20, что соответствует величине относительног сдвига в приконтактном слое стружки на передней поверхности резца, получим АТ = 1200 К, что близко к температуре плавления ~ 1543 К, например, для стали У8.

Таким образом, при резании возможно плавление приконтактных слоев обрабатываемого материала, интенсивность которого существенно определяется как термодинамическими (А Н), теплофизическими (Ср, X) характеристиками обрабатываемого материала, так и контактными нагрузками и степенью деформациии срезаемого слоя.

Плавление прирезцовых слоев на фрикционном контакте с позиций теории самоорганизации следует рассматривать как неравновесный фазовый переход, способствующий образованию новых диссипативных структур.

В третьей главе рассмотрены динамические модели процессов трения, износа и смазки при резании.

Математическая модель процесса резания в гидравлическом виде с учетом плавления и турбулгаации квазижидкого прирезцового слоя стружки позволяет предложить солитонный механизм трения, износа и смазки при резании.

Разработанные модели основываются на экспериментальных исследованиях, которые позволили выявить наличие вихревого движения объемов обрабатываемого материала в прирезцовых слоях стружки, на подошве нароста и на обработанной поверхности.

Солитоны, которые представляют собой локализованное стационарное возмущение нелинейной среды, находят эффективное применение в описании эволюции многих различных физических объектов и явлений в разных физических ситуациях. Топологический анализ нелинейных динамических систем с помощью изучения условий возникновения и эволюции солитонов позволяет выявить качественные особенности физических явлений при резании, которые должны быть приняты во внимание при более детальном изучении.

Исследованиями напряженно-деформированного состояния (НДС) в зоне резания бескоординатным численным методом установлено, что на прирезцо-вой поверхности стружки сжимающие напряжения о22 в середине контакта

Ядро нароста

Рис. 2. Классификация общей длины контакта стружки с инструментом с учетом математического моделирования и экспериментальных исследований

Рис.3. Микрофотография дислокационной структуры в прирезцовом слое стружки. Сталь 10 (х 1000)

переходят в растягивающие. Вблизи режущего лезвия контакт стружки с передней поверхностью отсутствует, что подгврждается экспериментально. Лишь на небольшом расстоянии от режущего лезвия имеет место первичный контакт (пятно касания) достаточной протяженности, где сжимающие нормальные напряжения достигают 300...450 МПа. Далее на оставшейся дайне формируются пятна касания малой протяженности, т.е. образуется прерывистый контакт стружки с инструментом.

Экспериментальные и теоретические исследования позволили предложить новый механизм образования нароста, суть которого заключается в том, что в месте первичного контакта (касания) с высоким давлением образуется ядро нароста (рис. 2 - зона И), затем происходит наслоение деформированных слоев и, в результате, формируется зона I. Электронномикроскопические исследования тонких фолы показывают, что в обрабатываемом металле (рис. 3) в прирезцовом слое стружки наблюдается резкое увеличение плотности дислокаций до 10,2...1014см'2.В результате нарушается кристаллическое строение, металл аморфизирует-ся. Электроннограммы (рис. 4) с при-резцовой поверхности стружки также свидетельствуют об отсутствии кристаллической структуры. Известно также, что структура нароста на шлифах

Рис. 4. Электроннограмма с прирез-цовой поверхности деформированной стружки

со стороны боковой поверхности не выявляется. Все это свидетельствует об аморфизированном состоянии прирезцовых слоев при резании. На квазивязкий характер пластического течения тонких прирезцовых слоев указывали Е.Трент, Н.Опитцидр.

+ ЛР ¡1

Область повышенного

Рис. 5. Схема, иллюстрирующая области высокого и низкого давления по длине фрикционного контакта

Рис. 6. Вихревое движение микрообъемов металла на подошве нароста. Сталь 10 (V = 20м/мин)

Суть новых представлений о трении в условиях резания заключается в следующем. В процессе резания происходит затормаживание частиц обрабатываемого материала. Эти частицы выполняют (рис. 5) роль областей высокого давления (ОВД) и происходит переход от скольжения контактных поверхностей по фактическим пятнам к пластическому срезу заторможенных частиц. Иначе говоря, вместо так называемых фактических пятен контакта возникают структуры в виде областей высокого давления, которые принимают на себя сжимающие усилия (рис. 5) и последующий срез. В этих областях нарушается ламинарный характер пластического течения, в модах пластического течения

а) б)

локализованным сдвиг

вырыв частиц инструмента

Рис. 7. Схемы, иллюстрирующие: а) семитонный механизм трения и смазки при резании; б) механизм образования локальных (мелкомасштабных) вихревых структур и отрыв частицы износа

появляется вращательная компонента (рис. 6) и возникают локальные вихревые структуры (рис. 7), т.е. реализуется ротационный массоперенос обрабатываемого материала на инструмент.

Данные локальные области образуются при критических скоростях пластической деформации, растут автоускоренно с увеличением скорости сдвига и неоднородности напряжения на контакте, а также релаксируют за несколько микросекунд. Систему таких областей следует рассматривать динамической диссипативной структурой. Экспериментально система таких областей фиксируется после вывода инструмента из зоны резания.

Рассмотрим математическую модель возникновения уединенных вихревых структур в прирезцовых слоях стружки, находящихся в квазижидком состоянии. Для описания движения в данном слое будем применять обобщенное приближение Буссинеска, при котором искомыми функциями являются профиль квазивязкого пластического контакта Л(х, 0 инструмент - деталь и осредненная по ширине пластического контакта тангенциальная компонента скорости и (х, 1). Эволюция искомых функция подчиняется уравнениям:

П.+К'+лИ =0, и,+шх+т1„+р„ =

(15)

где Р=Р(х, t) - распределение давления на контакте.

В начале рассмотрим течение с одной областью высокого давления. При резании эта область движется по пластическому слою. По краям этой области можно принять Р = 0, а в ее центре Р = Ртах ф 0. Поэтому ОВД можно задать в виде:

fM=P0@=

?mcoi 0

2.

(16)

с _ (х ~ Vt)

где с, ---— - локальная координата в системе отсчета, связанная с

инструментом, V - скорость резания, / - размер ОВД.

Таким образом, ОВД в прирезцовом слое характеризуется скоростью ее движения V = const, максимальным отклонением от нуля Рт= Ро(0) и размером /. В качестве начальных данных примем профиль начального контакта Г|0(х) и начальную скорость и0(х):

rio =л0(х), u0 = u0(x) npnt = 0 (17)

Из численного решения уравнений (15) следует, что движущаяся по поверхности квазивязкого пластического слоя ОВД может периодически

генерировать волны солитонного типа, убегающие вперед по потоку в направлении к вершине режущего клина (рис. 7, а). Причем генерация солитонов возникает по достижении некоторой критической скорости резания У^. С ростом давления Рт увеличивается частота генерации солитонов, их амплитуды и скорости. Расход квазижидкого пластического материала на формирование солитонов компенсируется образованием продолжительной впадины на прирезцовом слое позади ОВД (рис. 5). С увеличением скорости резания частота генерации солитонов убывает, а с увеличением толщины пластического слоя стружки - возрастает.

Генерируемые ОВД гидродинамические солитоны, представляют собой критические зародыши новой динамической структуры течения в прикон-тактных слоях. Их концентрация в срезаемом слое у вершины режущего клина представляет собой пакет трехмерных возмущений течения достаточно большой амплитуды, способный из-за нелинейных процессов преобразовываться в мелкомасштабную турбулентность. Таким образом, при резании пластическое течение приконтактных слоев ведет к образованию уединенных областей турбулентности (рис. 7, б), погруженных в ламинарное течение. В этой связи развитый нарост представляет собой ничто иное, как уединенную стационарную область турбулентности у вершины режущего клина, в котором имеет место перемешивание между слоями. Образование (рис.7, б) локальных областей массопереноса, формирующих по вихревому (ротационному) механизму и остающихся на передней поверхности инструмента в виде небольших «налипов», обусловлено, с одной стороны, ростом давления при движении волн солитона по поверхности квазижидкой среды (рис. 5), а с другой, взаимодействием подстилающих слоев жидкости с поверхностными слоями инструмента, последующей адгезией и блокированием вследствие этого процесса течения. В результате реализуются ротационные моды деформаций и образуется вихревой столб (рис.7, б), высота которого будет определяться /г толщиной квазижидкого слоя, природой обрабатываемого материала и

скоростью потока слоя. Последние факторы влияют и на степень упрочнения наростов. Увеличение высоты нароста (рис. 2) после образования ядра (зона II) происходит за счет солитонных волн на поверхности квазижидкого слоя, бегущих к режущему лезвию и теряющих скорость вследствии вязкостных сил трения. В результате нарост имеет послойное строение из деформируемых слоев, структура которого не выявляется даже после травления.

нетурбулизованный крупномасштабные слой . вихри

турбулизовашшй мелкомасштабные слой вихри

Рис. 8. Модель квазижидкого слоя в прирезцовых слоях стружки

На рис. 8 приведена модель квазижидкого слоя в прирезцовом слое стружки. Показаны мелкомасштабные (локальные) вихревые структуры и крупномасштабные, располагающиеся на некотором удалении от границы раздела стружка - инструмент, формирующие нарост после его перехода из аморфного (квазижидкого) состояния в аморфно-кристаллическое, которое фиксируется при получении корня стружки.

Анализ численного решения НДС в зоне резания показывает также, что в окрестностях режущего лезвия существует область повышенного давления (~ 900 МПа). В этой связи можно предполагать, что деформационное развитие вершины нароста связано также с генерацией солитонов из квазижидкого слоя в окрестностях режущего лезвия, т.е. со стороны задней поверхности инструмента, перемещающихся со скоростью У4 (рис. 7).

В целом, развитый нарост с клиновидной формой следует рассматривать уединенной диссипативной структурой, как результат самоорганизации процессов пластического течения в прирезцовых слоях с образованием стационарных волн - солитонов, т.е. образованием динамических структур. Нарост увеличивает передний угол инструмента и берет на себя функции режущего лезвия. В результате теплонапряженность процесса резания и производство энтропии снижаются.

Как указывалось выше, солитоны могут формироваться в основном при плавлении прирезцовых слоев обрабатываемого материала. Если же на образование зародышей вихревой структуры используется инструментальный материал поверхностного слоя резца, то будет наблюдаться унос частиц инструмента из участка ОВД (рис. 5), т.е. вихревой (солитонный) механизм изнашивания.

' ] V- 20 м\мин:

1" • а)х 100; б) х 1000; в) х 1000

Рис. 9. Микрофотографии износа инструмента из твердого сплава Т15К6 при резании титанового сплава ВТ14 (Косой срез):

Высказанное выше предположение о солитонном механизме износа режущего инструмента экспериментально подтверждается следующими исследованиями.

На рис. 9 приведены микрофотографии шлифов инструмента из Т15К6 после обработки титанового сплава, где показано, что по глубине лунки (рис. 9, а) в обрабатываемом металле, заполнившим ее, наблюдаются светлые пятна (указано стрелкой) вырванных частиц инструментального материала, что особенно наглядно видно при большом увеличении (рис. 9, б, 9, в).

Приведенные экспериментальные данные (рис.9) свидетельствуют о вихревом (ротационном) движении обрабатываемого материала в лунке и частиц микроразрушения инструментального материала. Вовлечение в процесс движения частиц износа происходит либо вследствие усталостных процессов (например, резание сталей), либо в результате локального отрыва частиц, например, при обработке титановых и жаропрочных сплавов, обладающих высокой прочностью адгезионных связей с инструментальными материалами.

Рассмотрим условия отрыва зерна карбидной фазы, либо частицы инструментального материала вследствие локального вихревого движения металла (рис. 7, б) в микрообьемах и его среза. Можно отметить, что локальный вихревой характер движения металла будет происходить в местах с высокой адгезией обрабатываемого материала с инструментальным, где достигаются условия его аморфизации и расплава. Образование очагов износа наиболее вероятно во впадинах за перемещающейся областью высокого давления вследствие ухода туда частиц материала пластического слоя для компенсации его расхода на волну солитона (рис. 5). Вследствие этого очаги износа

носят островковый (шгггинговый) характер (рис. 10), преимущественно в зоне II (рис. 2), где впоследствии формируется лунка.

В первом приближении область локальных наростов будем рассматривать (рис. 7, б) в виде пятна (круга), на который действует пара сил Ё с плечом Я/2. В результате пятно может срезаться, когда сопротивление сдвигу тс > т^ (тад - удельная прочность адгезии). Сопротивление тс сдвигу вследствие реализации ротационных мод деформации представить тс = т5 + КДст, где т8 -напряжения течения; К - коэффициент, учитывающий число систем скольжения, До - давления сжатия При

Рис. 10. Микрофотография, иллюстрирующая очаговый характер вырыва частиц инструментального материала. Резец ВК8

достижении тс > тад возникает микротрещина (рис. 9, а) и происходит отделение частиц инструментального материала с поверхностных слоев. Нарис. 10 показана микрофотография контактной поверхности инструмента после стравливания образующихся наростов при обработке стали, на которой видны изъяны, сформированные вследствие вихревого характера отрыва частиц инструментального материала с поверхностных слоев инструмента.

Солитоны с наибольшей амплитудой, а следовательно, энергией, будут формироваться также в локализованных полосах сдвига элемена стружки (рис. 7, а). Кроме того, возможно совместное действие солитонов, зарождающихся в полосе сдвига зоне стружкообразования и движущихся со скоростью V,, и в прирезцовом слое стружки (в пластическом слое), перемещающихся к режущему лезвия со скоростью V,. Дело в том, что в начальной области подошвы нароста всегда фиксируется структура отпуска мартенсита - троостит, либо бейнит. Следовательно, у режущего лезвия, где встречаются указанные солитоны действуют силовые и тепловые импульсы, в результате температура при этом значительно превышает точку плавления металла. Затем происходит охлаждение этой области металла с высокой скоростью и образуется мартенсит, а последующий отпуск ведет к формированию троостита. Это обстоятельство, по-видимому, является причиной и микроразрушения режущего лезвия и обусловливает его изнашивание по задней поверхности происходит не параллельно поверхностному слою заготовки, а под отрицательным углом. Такой характер износа инструмента был принят нами в математической модели при численном решении задачи.

Нарис. 11 приведена микрофотография инструмента со стороны передней поверхности, оснащенного твердым сплавом с покрытием. Как видно, по передней поверхности износ в области лунки носит питтинго-вый характер. Разрушение задней поверхности пластины происходит вблизи режущего лезвия вследствие совместного действия солитонов.

В связи с изложенным, представляет интерес оценить время действия (релаксации) деформационных солитонов и их энергию.

Расчеты показывают, что время действия солитона деформационного происхождения ~10"2...10"5с. Впер-

Puc.ll. Микрофотография, иллюстрирующая очаговый и "краевой"характер изнашивания твердого сплава с покрытием из ПС; сталь 40Х. V — 150м/мин

вом приближении время вязкостного затухания солитона:

Т,«Ь2/у,

где V - вязкость.

Таким образом, время жизни солитона ограничивается вязкостью. Поэтому, как скорость перемещения, так и энергия солитона деформационного происхождения существенно определяется средой, в которой движется солитон, т.е. обрабатываемым материалом.

Можно предположить, что износ инструмента по задней поверхности будет скоррелирован с ^частотой образования элемента стружки, т.е. с временем действия солитона в области локализованного сдвига (рис. 7, а) зоны стружкообразования.

Как отмечалось выше, с ростом скорости резания частота генерации солитонов уменьшается, при этом толщина Ь зоны квазижидкого течения в прирезцовом слое также сокращается (рис. 12). При Уопт оптимальной скорости резания интенсивность износа снижается. Как показывает электронная микроскопия тонких фольг, в поверхностных слоях инструментов (в зернах карбидов твердых сплавов, в связке, матрице при использовании быстрорежущего инструмента) формируется фрагментированная дислокационная структура. Это так называемая стационарная диссипативная структуры нижнего уровня, т.е. кинетически устойчивая структура, образующаяся на участке «нормального» износа в зависимости износ - время как результат самоорганизации трибосистемы.

Т

н Ь

стойкости режущего

высоты нароста и Л

Рис. 12. Схема, иллюстрирующая зависимость Т

инструмента, Н

структуры --наросты, полосы скольжения,

пульсирующие стационарные | (хаотические) (кинетически | структуры - устойчивые |

стационарные I перемешивание связки

(кинетически I с обрабатываемым

устойчивые I материалом, срез

: структуры)- объемов инструмента фрагментиро-

ваииые струк- |

туры, продук- I

ты спекания !

износа I

толщины расплавленного слоя от скорости резания

| ¿доипппип,

Iскопление (дислокаций J_

V

V

ОПТ

В фрагментированной структуре скольжение дислокаций носит турбулентный характер. Переход к турбулентности происходит вследствие увеличения р плотности дислокаций. Важным параметром, инициирующим турбулентное скольжение дислокаций является то, что высокие контактные давления (~ 105 Н/ м2), ускоряя движения дислокаций, способствуют быстрому возникновению турбулентного скольжения и последующему выстраиванию дислокаций в стенки ячеек. Переход через точку буфуркации приводит к зарождению потока уединенных волн на границе областей с турбулентным скольжением. Это обстоятельство способствует эффективному рассеиванию механической энергии при внешнем трении и снижению, таким образом, производства энтропии, что обусловливает уменьшение интенсивности износа.

С ростом скорости резания ( V > Уопт ), а следовательно, увеличением температуры, толщина Ь пластического течения в прирезцовом слое стружки вновь возрастает (рис. 12). В результате, частицы инструментального материала вовлекаются квазижидким слоем в ротационное движение (рис. 13) и дополнительно осуществляют микроразрушение (микрорезание) контактных площадок, т.е. процесс изнашивания интенсифицируется. Интенсификация процесса обусловлена также развитием процессов самодиффузии в связующей фазе в твердых сплавах и матрице быстрорежущих сталей. Размягчение и течение связки (матрицы) способствуют перемешиванию квазижидкого слоя стружки с контактными слоями инструмента. В результате вероятным оказывается такое состояние, когда волна солитона будет содержать как обрабатываемый металл, так и зерна карбидной фазы.

Таким образом, с ростом скорости резания в прирезцовых слоях стружки и поверхностных слоях инструмента образуется спектр динамических диссипа-тивных структур: от пульсирующих (хаотических) до стационарных, кинетически устойчивых, что обусловливает немонотонность зависимости стойкости (интенсивности износа) инструмента от скорости резания (рис. 12).

На основе разработанных динамических моделей изнашивания инструмента предложены способы осаждения и составы износостойких покрытий на режущий инструмент (а.с. 1322605, 1342047, 1351154, 1356499, 1372976, 1407099).

Рис. 13. Микрофотография, иллюстрирующая вихревой механизм абразивного «пропахивания» контактных поверхностей инструмента (Указано стрелками). Резец ТН-20, ¡50 м/мин. Сталь 45.

Солитонные механизмы изнашивания преимущественно реализуются в зонах II и III по дайне контакта стружки с инструментом (рис. 2), либо на его задней поверхности. Зона III - зона внешнего трения, где процессы трения и износа минимизируются вследствие облегченного доступа туда внешней среды - кислорода воздуха.

Процесс резания при низких и средних скоростях обычно осуществляется с использованием смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС). Рассмотренные математические модели динамики контакта стружки с инструментом и механизмы изнашивания инструмента, а также экспериментальные исследования позволяют предложить новые механизмы действия СОТС при резании.

Как отмечалось выше, при низких и средних скоростях резания в контактных зонах II, III (рис.2) фактические пятна контакта (касания) стружки с инструментом заменяются областями высокого давления (рис. 5), формирование которых вызывает движение волн по пластическому слою прирезцового слоя. При этом за волной жидкости (солитоном) образуется полость и создается разряжение. Затем эта полость мгновенно заполняется обрабатываемым материалом или кислородом воздуха. Таким образом, в приконтактном слое образуется система капилляров, которые могут заполняться внешней средой, либо обрабатываемым материалом. Время их «жизни» ~ 10"3... 10 5 с. Поэтому, если СОТС обладает высокой смачиваемостью (растекаемостью), то она «засасывается» в контактные области, где в дальнейшем могут протекать процессы каталитического разложения и хемосорбции реагентов. Такая модель проникновения СОТС в зону резания хорошо согласуется с экспериментами Н.Н Зорева, где показано, что капля воды, поднесенная к зоне резания, мгновенно устремлялась в контактные зоны по границе раздела стружка -инструмент.

В зону III (рис. 2) доставка смазки существенно облегчена. Кроме того, в

результате перемещения объема смазки от места окончания контакта стружки с инструментом в направление к режущей кромке и образования своеобразного клина создаются необходимые усилия для «отжима» стружки и, таким образом, сокращения общей длины контакта. Уменьшение длины контакта при доставке СОТС в зоне I и II, по-видимому, маловероятно.

В приграничных слоя объема смазки, находящейся в зоне III, могут возникать гидродинамические неустойчивости (рис. 14), которые, в свою очередь, способствуют

Рис. 14. Схема, иллюстрирующая механизм действия СОТС в конце контакта стружки с инструментом

образованию динамических вихревых структур из внешней среды (СОТС), вызывающих высокие давления и отрыв частиц инструментального материала. Однако интенсивность изнашивания при этом сильно снижается и в этом состоит положительный эффект СОТС.

Создание клина, т.е. разъединение контактируемых поверхностей на толщину, превышающую высоту их шероховатости, может обеспечивать гидродинамический режим трения. Солитоны, обладая определенной энергией и создавая давление и «отжим» стружки при перемещении к режущему лезвию со скоростью Уз (рис.7), будут способствовать сокращению зоны III, т.е. фрикционного контакта. Расход жидкости на формирование солитонов компенсируется образованием продолжительной впадины позади источника возмущения (ОВД). Поэтому, в зонах II и III осуществляется постоянная подпитка СОТС для реализации смазочного действия. Этот эффект следует рассматривать как результат самоорганизации фрикционного контакта.

Можно предположить, что снижение смазочного действия СОТС с ростом скорости резания обусловлено изменением их агрегатного состояния до их проникновения в контактные области и создание, так называемой «паровой рубашки», ограничивающей проникновение СОТС в зону резания. Малая продолжительность существования зон разряжения обусловливает необходимость подачи СОТС под давлением как при их использовании методом полива, так и в распыленном состоянии.

В четвертой главе изложена гидродинамическая модель автоколебаний при резании.

Механизмы образования диссипативных структур в нелинейных самоорганизующихся системах близки или совпадают с автоколебательными процессами. Автоколебательные процессы происходят в системах с постоянным источником энергии. При этом потери в диссипативных средах компенсируются притоком энергии. Характерным свойством таких процессов является независимость амплитуды колебаний от начальных условий. Поэтому диссипативные структуры, как отмечалось выше, могут быть как стационарными, так и динамическими, хаотически пульсирующими во времени.

В связи с изложенным, можно полагать, что возникновение автоколебаний при резании обусловлено действием локализованных источников волновой природы, периодически подводящих энергию с определенной амплитудой и высокой скоростью, т.к. величина г фазовой характеристики силы резания составляет » 10"3...10'5 с. Образование таких локализованных источников энергии может быть результатом структурных перестроек в деформируемом материале, в зоне стружкообразования при врезании в заготовку и в прикон-тактных слоях стружки с инструментом в процессе резания.

Указанные экспериментальные факты свидетельствуют о возможности колебательного режима при деформации материала и в условиях резания. Поэтому внутренним источником, вызывающим сдвиг по фазе силы резания Р2, а следовательно, первичным механизмом возникновения автоколебаний УСС, является локализация пластической деформации и её запаздывание в зоне стружкообразования при врезании инструмента в заготовку. Время ^ запаздывания деформации определяется прежде всего свойствами обрабатываемого материала. Такой вид потери устойчивости системы следует считать мягкой потерей устойчивости.

В процессе установившегося резания стабилизируется длина контакта стружки с инструментом. Высокие степени деформации вызывают переход, от ламинарного движения частиц обрабатываемого материала в прирезцовы слоях к вихревому. В частности, по длине пластического контакта стружки с инструментом, как отмечалось выше (рис. 6), выявляются вихревые структуры, которые логично трактовать как цепочку вихрей. Вихревой характер движения частиц обрабатываемого материала следует рассматривать как источник возбуждения новых степеней свободы и апериодических (хаотичных) колебаний упругой системы.

Анализ экспериментальных данных показывает, что развитие пластического контакта происходит дискретно по сценарию удвоения периода, что, в свою очередь, вызывает, наряду с регулярыми, хаотические колебания (рис.15). Затем характер колебаний снова становится регулярным до среза приварившихся частиц на участке пластического контакта и появления новых вихрей. В результате реализуется жесткий вид потери устойчивости по сценарию перемежаемости, либо квазипериодичности.

скз,

мВ 0,0120

0,0105

0,0090

1

.11

0,0075

0,0060

0,0045 0,0030

1.С

Рис. 15. Зависимость акустической эмиссии от времени резания стали 45: V = 50 м/мин; Я = 0,52 мм/об; / = 1,5 мм

В процессе установившегося резания в приконтактных слоях стружки и в окрестности режущего лезвия создается квазижидкое состояние. В этом слое возникают возмущенные волновые движения (рис. 16), причем конфигурация волн деформаций граничных поверхностей слоя не зависит от времени. Работа сил резания в основном трансформируется во внутреннюю энергию этих квазижидких пластичных слоев, часть внутренней энергии расходуется на незатухающие колебания этого слоя.

Рассмотрим математическую модель, описывающую возникновение установившихся автоколебаний квазижидкого слоя на основе теории нелинейных волн.

Исходными являются

уравнение неразрывности - закон сохранения массы (объема)

divu = 0 » (19)

где ц = (u,v) - вектор скорости частиц в слое;

и уравнения импульсов (уравнение количества движения) - закон сохранения импульса

(u-Vju + ^VP^g, (20)

где (u-V) = u-^- + v^-, VP = (P„,P?) - градиент давления в данной точке дх ду

слоя, Р - плотность слоя, g = (о, - g) - вектор плотности массовых сил, g = const.

Установившееся распространение поверхностных (контактных) волн деформаций характеризуется перемещением со временем частиц слоя вдоль фиксированных в плоскости линий тока. При этом из (20) следует интеграл Бернулли

1 мг р

-|u|+- + gy = B, (21)

где функция Бернулли В = В(х, у) постоянна вдоль линий тока.

В данном случае безвихревого движения в слое постоянной плотности функция В тождественно постоянна и является константой Бернулли В = b, b = const.

квазижидкого прирезцового слоя при резании

Для решения поставленной задачи мы можем предполагать, что рассматриваемый слой имеет ровное дно, совпадающее с границей между слоем и твердым металлом. При достаточно большой скорости резания все частицы слоя увлекаются заготовкой в направлении ее движения относительно инструмента. Тогда колебания инструмента могут возникать в результате его скольжения вдоль волновой контактной границы со слоем и колебания вершины режущего клина в такт с проходящими по границе слоя волнами. Скорость прохождения этих волн складывается из скорости резания V и собственной скорости их распространения по контактной поверхности слоя - Ук (рис. 16).

Данное потенциальное движение частиц в слое, согласно (19) - (21) описывается функцией Ь = Ь(х) - переменная по длине толщина колеблющегося слоя, и функцией Ф(х,у) - потенциал скоростей частиц в слое. Таким образом, математическая постановка задачи о стационарных волнах на контактной поверхности слоя над ровным дном состоит в разыскании таких функций Ь(х) и Ф(х,у), что в слое потенциал скоростей удовлетворяет уравнению Лапласа

Фхх + Фуу = 0 (22)

и при у = 0, т.е. на дне — контакте слоя с твердым металлом-условию непротекания слоя в металл

Фу=0, (23)

а также, с учетом кинематического и динамического условий на контакте с инструментом, выполняются следующие законы сохранения: ь

(24)

|Фхс1у = о

1(ф;-Ф;)аУ=Еь2+2

чР

Ь + с (25)

с заданными константами а, Ь, с, где а - расход материала в слое, м2/с; Ь -постоянная Бернулли, м2/с2; с - плотность распределения импульса вдоль слоя, м3/с2; Р = Р(х, у) - распределение давления на границе слоя с инструментом, н/м2.

Обычное рассмотрение поставленной задачи (22) - (25) ограничивается частным случаем, когда давление Р = 0. В нашем случае необходимо полное рассмотрение задачи с учетом давления Р.

Тот факт, что отношение поперечного размера к продольному составляет порядка 10"2 - дает возможность применить при решении задачи (24) - (25) теорию мелкой воды.

Второе лагранжево приближение дает следующее основное уравнение теории мелкой воды для стационарных (контактных) волн слоя

-а2Ь'2 = -еЬ3 +2 3

/

ь-*

. Ру

Ь2 -сЬ + а2 (26)

Внешние параметры волн а, Ь, с сводятся к двум безразмерным

сг =

3 ge

9 =

27 g а

4 b" 8 b

которые позволяют получить уравнение (26 ) в безразмерной форме

у'2 =-у3 +3

1 —

2рЬ

у -Зау + 0.

(28)

Из уравнения (28) искомая функция Ь(х) находится квадратурой и дается формулой

I

У^Уз+СУз-Уг)™2 Гл/У

0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01

-У!Х,к| (29)

где модуль к определяется равенством: к2 = (у3 - у2)/(у3 - у,), а 0 < у, < у2 < у3 -корни правой части уравнения (28).

Численное решение задачи показало, что с увеличением давления или плотности, амплитуда, длина и скорость волны уменьшается, а средняя толщина слоя и частота волн возрастает. На рис. 17 показаны профили волн изменения толщины квазижидкого слоя. При этом периодические волны могут сменяться распространением солитонов, т.е. апериодическими локализованными волнами. Период волны и суперпозиция солитонов образуют осциллирующую структуру. В свою очередь, концентрация солитонов может обусловить крупномасштабные турбулентные пуль- а) сации (вихревые структуры) в квази- 0,09 жидком прирезцовом слое и развитие неустойчивости его течения. В результате ламинарное течение периодически переходит в турбулентное, которое вызываетхаракгерные хаотические всплески и развитие хаотического движения УСС по сценарию перемежаемости. Описанный механизм (сценарий) развития хаотического движения УСС согласуется с результатами исследований В.А.Кудинова.

Вихревые структуры (рис. 6) на °-ом подошве нароста наблюдаются, пре- 0,032 жде всего, при резании малоуглеродистых сталей 10 и 45. Степень деформации при обработке этих ста-

100 -80 <0 -Ю -20

ЗЭ 40 в) 80

б)

0,046 0,044

0,(М2 0,04 0,038 0,031

I "I i I

ИЛ

1 ' ' ■ ' '

200 -150 -100 -50 0 30 100 I» Л»

Рис. 17. Профиль волны изменения

толщины квазижидкого слоя: а) V - бОм/мин; б) V =120 м/мин

80

160

НО

20

\ Л-А, о-Н

Л °д \

\ ч

0.8

о.б я &

с с.

10-3

4 6

Вязкость, 11а'с

Рис. 18. Зависимость А

е

амплитуды относительных колебаний УСС и Н высоты нароста от Vвязкости углеродистых сталей

0.4 =

з я

0.2

лей выше, а V вязкость ниже, чем у высокоуглеродистых сталей (У8, У12). Поэтому должна существовать связь между А,, амплитудой колебаний (рис. 18) УСС и V, которая определяет энергию диссипации (уравн. 18) при волновом и

турбулентном движении крупномасштабных вихрей материала прирезцового слоя при плавлении (рис. 8). Как видно из рис. 18, чем меньше вязкость обрабатываемого материала, тем больше Ав амплитуда колебаний УСС.

При резании, наряду с колебательно-релаксационными процессами деформационного происхождения, возникают колебательно-релаксационные тепловые процессы. Причем затухающие колебания Т температуры и q тепловых потоков происходят при выделении тепла.

Известно, что источником теплообразования при резании является пластическое деформирование обрабатываемого материала в зоне стружкообразования и на контактных площадках режущего инструмента. Зависимость мощности тепловых процессов от степени деформации срезаемого слоя дает основание полагать, что действие деформационных и тепловых неустойчивостей на микроскопическом уровне могут быть согласованными.

Синергетический подход к исследованию динамических процессов при резании позволяет предложить Б, ¡3 в качестве динамических характеристик и, таким образом, определять влияние режимов обработки, обрабатываемого

материалам динамические процессы, происходящие в станках, в частности, на интенсивность автоколебаний при резании.

На рис. 19 приведены результаты расчета Би информационной энтропии АЭ и износа инструмента от о 100 200 ш « 5« 600 7«о мо>„м "Ути резания. Величину Би Рис. 19. Зависимость износа режупцего лезвия определяли в процессе ре-(1) и энтропии (2) от пути резания. Сталь зания на основе теории 09X17Н7Ю: У= 175 м/мин, Б = О,195 мм/об, вероятности I — 1,5 мм

|=т

где Р( - вероятность возможных исходов.

Как следует из рис. 19, упругая система станка в процессе резания испытывает бифуркационные изменения переходя из устойчивого состояния в неустойчивое вследствие колебательно-релаксационных процессов, обусловленных периодическим ростом и снижением производства энтропии. Потеря виброустойчивости УСС характеризуется резким ростом производства энтропии Б.

В пятой главе рассмотрены вопросы построения перспективных моделей управления технологическими системами на основе принципов самоорганизации и искусственного интеллекта.

Системы управления современных металлорежущих станков должны обеспечивать высокую им производительность, надежность и оптимальное функционирование, особенно в случаях, когда процесс обработки носит нестационарный характер. Наиболее перспективным способом решения задач быстрого поиска оптимальных режимов резания по критериям точности, качества, производительности и динамической корректировки этих режимов в зависимости от изменений условий обработки является применение систем адаптивного управления. Однако широкое внедрение адаптивных систем в металлообработке сдерживается отсутствием математических моделей процесса резания, как при обработке новых материалов, так и при создании эффективных алгоритмов оптимального управления процессами механообработки.

Существенно облегчить и систематизировать процесс построения адаптивных систем управления позволяет применение принципов самоорганизации технологических систем и методов искусственного интеллекта. Использование алгоритмов искусственного интеллекта отрывает возможность осуществления более современного подхода к данной проблеме, который предполагает отказ от статистического управления технологическим процессом на основе обобщенных экспериментальных зависимостей и полностью основывается на принципе динамической самообучаемости и приспосабливаемое™ системы управления станка к реальным условиям производства.

Иллюстрацией к этому утверждению является предлагаемая ниже концепция адаптивной системы управления процессами механической обработки, органично сочетающая в себе диагностические модели процесса обработки, основанные на свойстве самоорганизации нейронных сетей, нечеткую логику управления процессом, генетические алгоритмы оптимизации режимов и экспертные системы накопления знаний.

Как известно, основой для построения адаптивных систем управления является математическая модель управляемого процесса обработки, аналитически задающая систему технических ограничений области поиска оптимальных режимов резания и выражающая зависимость критерия оптимальности от параметров процесса обработки.

В настоящее время, из-за простоты реализации, наибольшее распространение получили модели, основанные на эмпирических степенных зависимостях выходных характеристик процесса резания от параметров режима и геометрии инструмента:

А(У,5Д,ф,ф1,...) = САУа5р11'фкф^...к1к2кз...кп (31)

Данные модели являются достаточно приближенной имитацией процесса механической обработки и служат основой для беспоисковых систем адаптивного управления (рис. 20, а). Недостатком имитационных моделей является их неудовлетворительная точность и отсутствие адекватного отклика на изменяющиеся условия протекания процесса (возмущения).

Рис. 20. Схемы построения систем адаптивного управления технологическим процессом: и (V)-вектор управления; £(т) - вектор возмущающих воздействий: А'(0 - вектор выходных параметров процесса; )(у{\) - вектор предполагаемых значений выходных параметров процесса; (г) - вектор физически измеримой информации о процессе

Более перспективной структурой в классе адаптивных систем управления технологическими режимами механообработки является системы, в которых реальный процесс и модель процесса располагаются в контуре управления последовательно, а не параллельно (рис. 20, б). Такие системы базируются на диагностических моделях процесса и реализуют поисковый алгоритм адаптивного управления.

Наиболее логично решать задачи, связанные с идентификацией состояния процесса, специализированными методами теории распознавания образов. Эффективным математическим механизмом обобщения и распозна-

вания образов могут служить искусственные нейронные сети (ИНС). Проведенные теоретические и практические исследования показали, что задача оценки состояния процесса резания по результатам косвенных измерений может быть формализована и корректно перенесена на класс задач, решаемых искусственными нейронными сетями. Наиболее перспективным для моделирования технологических процессов является использование многослойных персеп-тронов, обучаемых по алгоритму обратного распространения.

Данные сети представляют собой совокупность единообразных, связанных друг с другом, вычислительных ячеек -искусственных нейронов, имеющих нелинейную активационную функцию Р ( рис. 21). Таким образом, теоретически, обладая достаточно большим количеством нелинейных элементов, можно построить сеть, реализующую нейросетевую модель процесса любой сложности.

Рассмотрим универсальный алгоритм построения нейросетевых диагностических моделей процесса механообработки на базе ИНС встречного распространения можно описать следующим образом:

Шаг 1: Формирование обучающей выборки, характеризующей широкий спектр условий протекания технологического процесса и состоящей из векторов Ч7(т,) доступной для физического измерения диагностической информации о процессе и, соответствующих им, векторов выходных параметров процесса Х^).

Шаг 2: Обобщение и классификация входных образов диагностической информации с целью определения множества ©(Г) возможных фазовых состояний технологического процесса путем самообучение слоя Кохонена.

Шаг 3: Сопоставление каждого отдельно взятого фазового состояния 0к процесса с наиболее вероятными значениями его выходных параметров Х'к путем обучения слоя Гроссберга.

Использование ИНС встречного распространения позволяет однотипными методами создавать достаточно широкий спектр диагностических моделей процессов механообработки: модели точности формообразования, модели качества обработанной поверхности, динамические модели.

На базе такой сети была разработана эффективная динамическая модель процесса резания при токарной обработке. В качестве входных данных использованы действующие значения силы тока в обмотках электродвигателей главного привода 1ш(т) и привода подачи 1п(т), а также огибающие сигналов

Рис. 21. Диагностическая модель технологического процесса на основе многослойной нейронной сети

ортогональной системы поляризованных вибродатчиков 8х(т), 8у(т), Б/т), расположенных на элементах упругой системы станка. В качестве выходных данных приняты амплитудные значения проекций относительных перемещений обрабатываемой детали и инструмента Дх(т), Ау(т), Аг(т). Действующие значения токов характеризуют квазистатическую, медленноменяющуюся составляющую силы резания Р, а сигналы вибродатчиков позволяют оценить динамику изменения этой силы в проекциях.

Сеть была сформирована программными средствами в памяти ЭВМ. Обучающая выборка формировалась на основе сопоставления значений входных параметров для различных вариаций режима резания и величин относительных микроперемещений обрабатываемой детали и режущего инструмента Ах(т;), Ау(Т|), Дг(т^, определяемых с помощью лазерного интерферометра.

После обучения ИНС способна идентифицировать динамическое состояние упругой системы станка (отличать устойчивое резание от неустойчивого, классифицировать траекторию автоколебаний вершины резца) и диагностировать амплитудные значения колебаний режущего инструмента относительно обрабатываемой детали в проекциях на оси координат системы СПИД.

Для диагностирования качества обработанной поверхности и надежности металлообработки был разработан ряд других нейросетевых моделей процесса резания. Эти модели позволяют в режиме реального времени оценить мгновенные значения степени износа инструмента высоту нароста Н и диагностировать вид получаемой стружки по сигналам акустической эмиссии (АЭ), излучаемой в процессе токарной обработки.

Таким образом, задача моделирования каждого из параметров сводится к созданию обучающей выборки сигналов АЭ, характеризующей фазовые переходы процесса резания (явные или размытые) в связи с изменением контролируемой величины, и соответственного обучения нейронной сети. Обучающие выборки для нейросетевых диагностических моделей, как правило, формируются на основе однофакторных экспериментов.

Для величины линейного износа инструмента Ь3 в качестве такого одно-факторного эксперимента были использованы стойкостные испытания по классической схеме, а для высоты нароста Н и вида стружки - точение с изменяющейся скоростью резания.

В процессе эксперимента непрерывно фиксировался сигнал АЭ, оцифровывался и сохранялся в памяти ЭВМ. Полоса частот сигнала АЭ ограничивалась аппаратным фильтром высокой частоты (ФВЧ) и программно реализованным фильтром низкой частоты (ФНЧ) до двух порядков частотного диапазона(1...100КГцдля8,5...500ГцдляЬи1...100КГцдлявида стружки). Для каждой осциллограммы методом быстрого преобразования Фурье вычисляется

энергетический спектр мощности сигнала. Затем частотная шкала спектров всех осциллограмм приводится к единому логарифмическому виду, где каждый последующий отсчет получается увеличением предыдущего в 101/64 раз (3,66%). Таким образом, увеличение частоты на порядок отображается с помощью 64 отсчетов шкалы, а вся шкала для исследуемого диапазона составляет 128 отсчетов. Переход к логарифмической шкале осуществляется путем предварительного численного дифференцирования спектра сигнала по старой шкале частот, а затем численного интегрирования для новых значений шкалы с применением метода нелинейной интерполяции.

Каждый преобразованный спектр мощности предложено трактовать как вектор \у2, ..., \Vi2j) в 128-мерном ортогональном пространстве, где - мощность сигнала АЭ, излучаемого в _)-том диапазоне частот. Направление этого вектора определяется соотношением значений \у2, ..., Wl28, и характером процессов, происходящих в зоне резания. Длина вектора XV определяется чувствительностью датчика АЭ и усилительными характеристиками измерительной аппаратуры. Для того, чтобы исключить эти зависимости и иметь возможность сравнивать показания разных датчиков все векторы приводятся к единичной длине) V/! = 1. С этой целью производится нормирование проекций каждого вектора \¥], \у2, ..., лу128 до единичной дисперсии и нулевого среднего.

Истинность выдвинутых предположений и корректность математической обработки сигналов АЭ предварительно была проверена с помощью метода главных компонент. Проекция одной из обучающей выборки, полученной в результате стойкостных испытаний, на плоскость главных компонент представлена на рис. 22. Каждая осциллограмма представлена в виде маркера, соответствующего вершине вектора, форма и цвет маркера определяется значением ширины фаски износа инструмента по задней поверхности Ь3. Маркеры складываются в характерный веерообразный рисунок. Группа маркеров (кластер) в нижней части графика соответствует осциллограммам, записанных в промежутках между резанием, при включенном шпинделе. Дугообразная цепочка кластеров в верхней части графика соответствует

И» 1** (*)£ А, те I

9 Р

'».7 1,( М | и « 1, г* 1 ш ОД

«,1 V

_6

Нея реинии

та*

1 ■

• Износ 0 мм

• Износ 0,1 мм

•Износ 0,2 мм

.* Износ 0,3 мм

«Износ 0,4 мм

•Износ 0,5 мм

•Износ 0,6 мм

•Износ 0,7 мм

о Ценры кластеров

-М -0.1 -0,3 -0,2

-о.) о 0.1 оа о.з <¡,1 Рис. 22. Двухкоординатный график наблюдений зависимости спектральной плотности сигнала АЭ от линейного износа инструмента с1з. Оси графика -соответственно 1 и 2 главные компоненты.

осциллограммам, записанным во время резания инструментом с различной степенью износа. То есть, в течении экспериментов наблюдается два фазовых перехода исследуемого процесса:

а) явный фазовый переход между состоянием резания и состоянием холостого вращения шпинделя при отсутствии механического контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью;

б) распределенный фазовый переход, соответствующий изменению параметров процесса резания в связи с и изменением режущих свойств инструмента.

Таким образом, наличие в рамках данной обучающей выборки информации об изменении фазового состояния процесса резания, соответствующего изменению степени износа инструмента, доказывает возможность построения нейросетевой диагностической модели процесса резания, способной идентифицировать состояние инструмента по спектру сигналов АЭ.

Для оценки мгновенных значений ширины фаски износа инструмента высоты нароста Н и вида получаемой стружки были созданы диагностические модели, реализованные в виде программно сформированных ИНС встречного распространения. Первый слой каждой сети имеет 128 входов и состоит из 16384 нейронов, представляя собой двумерную самоорганизующуюся карту Кохонена 128x128. Второй, выходной слой Гроссберга состоит из 9 нейронов.

Обучение сетей аналогично вышеописанному алгоритму. На первом этапе входные 128-разрядные образы обучающей выборки предъявляются на входы слоя Кохонена. Слой Кохонена классифицирует входные векторы в группы схожих, самообучаясь, тем самым, идентифицировать состояние процесса резания по сигналам АЭ.

Слой Гроссберга обучается на основе информации о принадлежности предъявляемого образа к одному из классов. Входные 128-разрядные образы обучающей выборки предъявляются на входы слоя Кохонена. В соответствии со сформированной в нем во время самообучения информацией, слой Кохонена возбуждает один или несколько своих нейронов и передает возбуждение на входы слоя Гроссберга. Настройка нейронов слоя Гроссберга происходит таким образом, чтобы возбужденным оставался только один нейрон выходного слоя и порядковый номер возбужденного нейрона совпадал с номером класса, к которому принадлежит предъявляемый входной образ.

После процедуры обучения ИНС способна идентифицировать ситуацию отсутствия резания или, в противном случае, оценивать значение параметра резания, измеряя его по 8-бальной дискретной шкале.

Проверка данных диагностических моделей на актуальность выявила некоторые их скрытые недостатки. Например, проверка диагностической модели износа инструмента показала, что в большинстве случаев погрешность

определения мгновенного значения ширины фаски износа инструмента по задней поверхности Ь3 не превышает значения ±15%, что более чем удовлетворительно для условий реального производства. Но в определенных условиях, например, при точении мягких алюминиевых сплавов с большими глубинами резания (о 4 мм), величина погрешности резко возрастает и может достигать значения ± 45% (рис. 23, а, (1)).

а> б)

Гяубкн* (МПМП, мм

Рис. 23. Диагностика износа инструмента: а) изменение погрешности диагностики ^ от глубины резания при использовании модей: нейросетевой (1) и пеиго-/игту (2); б) износ токарных инструментов вдоль лезвий.

Путем дополнительных исследований была найдена причина такого неадекватного поведения модели. Дело в том, что большой класс фазовых состояний реальных технологических процессов невозможно охарактеризовать с помощью четко определенных численных значений. Причиной этому являются размытости и неопределенности фазовых переходов.

Показательным примером является определение степени износа инструмента. Наиболее распространенным показателем состояния токарного инструмента является ширина Ь3 площадки износа по задней поверхности. В реальных условиях ширина площадки износа вдоль главного лезвия в общем случае неодинакова. Как правило, максимальная ширина площадки износа наблюдается на переходной задней поверхности и затем уменьшается по мере удаления от вершины резца ( рис. 23, б). Поэтому о степени износа инструмента обычно судят по максимальной величине Ь3.

При небольших глубинах резания I неоднородность изношенности режущей кромки практически не проявляется, но при увеличении ^ в определенный момент, в идентификации фазового состояния процесса резания возникает неопределенность: часть диагностической информации соответствует значению износа инструмента Ь3', в то время, как другая часть соответствует значению и/', причем ь3' ф ь3". хотя такая неопределенность диагностической информации является отражением реального положения вещей в зоне

резания, тем не менее она становится причиной неадекватного поведения диагностических моделей и, следовательно, источником значительных погрешностей.

Для решения этой проблемы было предложено рассматривать информацию о состоянии процесса механообработки с позиций нечетких понятий, то есть преобразовать вектор Л" предполагаемых выходных параметров процесса в нечеткое множество К', определяющее состояние процесса в виде набора величин {x'i, х'2> •••> Х'пЬ характеризующих вероятность нахождения исследуемого процесса в одном из фазовых состояний ©!, ©2,..©п. Причем суперпозиция величин %'ь %'г, ..., вполне допускает одновременное частичное нахождение процесса в нескольких фазовых состояниях сразу.

В соответствии с этим были доработаны диагностические модели процесса резания. Алгоритм обучения слоя Гроссберга был изменен таким образом, чтобы выходная информация кодировалась не в виде дискретного 8-бального шкалирования, а выводилась в виде нечеткого множества (х'ь х'г. • • • > X's} > определяющего вероятность нахождения процесса в одном из фазовых состояний ©1, ©2, ©8-

Например, для диагностической модели степени износа инструмента, выходные значения {0, 0,0,0.2,0.3,0.5,0,0} слоя Гроссберга соответствуют тому, что с вероятностью 20% ширина площадки износа h3 = 0.3 мм, с вероятностью 30% - h3 = 0.4 мм и с вероятностью 50% - h3 = 0.5 мм. Что можно трактовать как признак того, что износ режущей кромки неоднороден вдоль его длины - участок лезвия, равный половине глубины резания t, имеет износ соответствующий h3 = 0.5 мм; критерий изношенности двух других участков, равных 0.3tH 0.2t, составляетhj = 0.4 мм иЬз = 0.3 мм соответственно.

В англоязычной литературе нейронные сети с нечетким кодированием выходной информации часто называют neuro-fuzzy сетями (от английских слов пеиго - нейронный и fuzzy - нечеткий, размытый). Поэтому, по аналогии, предлагаемые выше откорректированные нейросетевые модели будем называть neuro-fuzzy моделями.

Проверка построенных диагностических neuro-fuzzy моделей на актуальность показала, что данные модели способны достаточно устойчиво функционировать в условиях неоднозначности фазового состояния диагностируемого процесса (рис. 23, а, (2)). Платой за эту устойчивость является уменьшение точности диагностики, вызванное искусственно заданной неопределенностью выходных значений модели.

После разработки диагностических моделей следующим важным этапом построения системы адаптивного управления процессами механообработки является разработка алгоритма оптимизации технологических режимов.

Оптимальность параметров технологического процесса обычно опреде-

ляется экономическими показателями себестоимости или производительности. Однако при этом главным условием назначения режимов обработки является получение годной детали, удовлетворяющей требованиям точности и качества обработки. Также задавая режим обработки необходимо учитывать конструктивно-кинематические особенности технологического оборудования, уровень допустимых нагрузок на его узлы и механизмы.

Большинство оптимизационных алгоритмов предполагают выражение критерия оптимальности с помощью специальной целевой функции. В случае поиска оптимальных режимов резания при токарной обработки такая функция может иметь вид:

где v, э и I - скорость резания, подача и глубина резания; Рх, Ру и Р2 - актуальные значения проекций силы резания, а Рх доп, Ру доп, Рг доп - их предельно допустимые значения; Л2р - расчетное значение шероховатости обрабатываемой поверхности; Ьн - диагностируемое значение высоты нароста; Ав - амплитуда вибраций системы СПИД; 53 - диагностируемое значение степени износа инструмента; 11гдоп -максимально допустимое значение шероховатости получаемой поверхности; С], С2, Сз, Сн, С„, С5 - константы.

Анализ целевой функции (33) показывает, что она имеет два хорошо выраженных экстремума I и II (рис. 24). Перешеек между экстремумами обусловлен возникновением сильных вибраций системы СПИД в диапазоне скоростей резания 50...100 м/мин. Нахождение глобального экстремума такой мультимодальной зависимости является задачей нетривиальной. Наиболее часто применяемый в задачах оптимизации алгоритм градиентного спуска не даст в данном случае желаемых результатов, так как поиск останавливается в локальном минимуме I (рис. 24), характеризующемся приемлемым качеством обработки, но низкой производительностью. Другой, популярный для решения оптимизационных задач, переборный алгоритм теоретически способен отыскать глобальный минимум И целевой функции (33), но практически перебор всех возможных комбинаций скорости резания и подачи в процессе точения займет значительное время, намного большее времени выполнения перехода токарной операции без применения системы адаптивного управления.

Выходом из сложившейся ситуации является применение новых,

\с2

+

(33)

б(у, Б, I) -» шт

разработанных в рамках задач искусственного интеллекта, методов оптимизации - генетических алгоритмов. Генетические алгоритмы - это определенным образом построенные комбинации переборных и градиентных методов.

Рис. 24. Зависимость целевой функции д от скорости резания и подачи (для наглядности показаны значения функции qJ 2).

Первоначально генетические алгоритмы разрабатывались для моделирования эволюции в природе и, поэтому в их описании используется упрощенная биологическая терминология. Применительно к задаче поиска оптимального режима резания в процессе токарной обработки генетический алгоритм выглядит следующим образом:

1. Инициализация: Формируется популяция из четырех вариантов изменения текущего режима резания, каждый из которых характеризуется приращением одного из элементов режима в сторону увеличения или уменьшения и весом: м;(+ау,0), м2(-лу,0), м3(0,+0з), м4(0,-а$), где ду и ая - величины итерационных приращений скорости резания и подачи. Вес М, каждого индивидуума показывает насколько часто индивидуум выигрывал отбор. Или, другими словами, насколько часто режим резания в процессе оптимизации изменялся в сторону характеризуемую знаком приращения данного элемента режима. Подобное распределение весов необходимо для предания процессу оптимизации некоторой инерциальности, не позволяющей алгоритму застревать в локальных минимумах целевой функции. Первоначально весам М! - М4 присваивается значение 1.

2. Определение наиболее перспективного варианта изменения режима: Формируется популяция аш(+ау,0), а02(-ау,о), аез(0,+а5), а011(о,~ Дб), весом Де которой является приращение целевой функции (33) относи-

тельно текущего значения режима. Значения А^ - Д^ определяются с помощью четырех тестовых итераций (пробными изменениями скорости резания и подачи в обе стороны).

3. Сглаживание процесса оптимизации (иммитация инерции):

Производится скрещивание популяций М и А0 и отбор самого сильного индивидуума популяции. Скрещивание происходит путем перемножение весов соответствующих индивидуумов по формуле Р; = Л^Лд,кМ9, где кМ9- коэффициент, характеризующий степень инерциальности процесса оптимизации. Результатом отбора является увеличение на единицу веса М; индивидуума, для которого произведение Р( является максимальным. После скрещивания популяция - Ад4 уничтожается.

4. Добавление стохастической составляющей: Осуществляется корректировка текущего режима резания. При этом в ход алгоритма вносится элемент случайности - мутация. Вариант изменения режима выбирается случайным образом, причем вероятности выбора каждого из вариантов прямо пропорциональны величине весов М1 - М4 соответствующих индивидуумов популяции. Добавление случайной составляющей позволяет увеличить гибкость алгоритма оптимизации и компенсировать некоторую прямолинейность выбора вариантов, полученную на шаге сглаживания.

5. Завершение цикла оптимизации: Алгоритм переходит на шаг 2.

Цикл оптимизации повторяется непрерывно все время перехода токарной

операции. При этом алгоритм осуществляет динамическую коррекцию режима в соответствии с изменяющимися, под воздействием возмущений, условиями резания.

Опыты по апробации данного алгоритма в условиях управления реальным токарным станком показали, что несмотря на достаточно хорошую теоретическую способность к сходимости, практическое использование генетических алгоритмов в управлении режимом резания наталкивается на ряд ограничений. Дело в том, что в условиях реального точения невозможно резкое произвольное изменение скорости резания или подачи, так как это связано с недопустимыми нагрузками на узлы станка и скачкообразными изменениями профиля обрабатываемой поверхности, приводящим к погрешностям формообразования.

Вследствии этого, расстояние между промежуточными положениями алгоритма (индивидуумами) не может превышать определенного значения -максимально допустимой для механизмов станка и качества обрабатываемой поверхности величины единовременного скачкообразного приращения скорости резания или подачи. Таким образом вся популяция группируется в некой локальной области в непосредственной близости друг от друга. Подобное положение вещей приводит к тому, что практически все члены популяции являются достаточно близкими родственниками (имеют сходный набор признаков), что

при некоторых условиях становится причиной вырождения популяции.

Применительно к отысканию экстремума мультимодальной целевой функции (34) это означает, что генетический алгоритм без труда минует локальные минимумы любой глубины, но малой площади и может застрять даже в неглубоком, но обширном локальном экстремуме. То есть несмотря на явные преимущества в сходимости перед градиентными и переборными алгоритмами, генетические алгоритмы также имеют свои недостатки.

Таким образом, для обеспечения более надежного функционирования системы адаптивного управления следует предусмотреть в составе системы альтернативный механизм поиска оптимального режима обработки. Таким методом может стать экспертная система, основанная на базе знаний.

Несомненным достоинством экспертных систем, основанных на знаниях, является их способность к саморазвитию. То есть пополняя, следуя определенным правилам, свою базу знаний экспертная система способна в конечном итоге находить решение достаточно большого класса задач, в том числе и задач поиска экстремума сложных мультимодальных зависимостей. Это свойство экспертных систем позволяет с успехам использовать их в устройствах поиска оптимальных режимов обработки для различных технологических процессов.

Естественно, что в процессе саморазвития экспертной системе требуется некоторое время для сбора дополнительная информация о характере технологического процесса и зависимости выходных параметров от режимов обработки, то есть время на обучение (в данном случае на самообучение). В общем случае время обучения может составить значительный период, в несколько раз превосходящий штучное время обработки одной детали (рис. 25). Поэтому использование экспертных систем для поис-

\ ■Эксперт / | 1&ЯС

\

V

к еги1 ескм и ал ори Г

Г

4Обучен «экспср ной сист

123<5в?В»10

Количество изготовленных деталей, шт.

Рис. 25. График, поясняющий динамику поиска оптимального режима обработки при использовании генетического алгоритма и экспертной системы.

ка оптимальных режимов обработки становится невозможным в условиях единичного или мелкосерийного производства.

Наоборот, методы оптимизации режимов на основе генетических алгоритмов, при всей их приблизительной точности в нахождении оптимума, обладают способностью работать в условиях минимального количества априорной информации о характере процесса. Поэтому логичным подходом к построению адаптивной системы управления процессами механообработки является совместное использование в контуре поиска оптимального режима и

генетического алгоритма и экспертной системы. Такой подход позволяет конструировать системы управления металлорежущими станками, способные эффективно функционировать, как в условиях единичного, так и в условиях серийного и массового производств.

В общем случае структура системы адаптивного управления металлорежущим станком, построенная на основе принципов искусственного интеллекта может выглядеть согласно схемы, представленной рис. 26. Как видно из рисунка система обладает всеми необходимыми компонентами интеллектуального устройства.

В первую очередь это набор диагностических пеиго-й!22у устройств,

«.................*................>•

Свободный обмен знаниями с аналогичными системами

Рис. 26. Структурная схема системы адаптивного управления металлорежущим

станком, построенная на основе принципов искусственного интеллекта.

которые можно ассоциировать с органами чувств биологических прототипов интеллектуальных поведенческих моделей. Далее, система содержит совокупность встроенных знаний, позволяющих функционировать в совершенно

незнакомых условиях начала обработки новой партии деталей, реализованную в виде генетического алгоритма оптимизации режимов. И наконец, в состав системы входит механизм накопления опыта и усовершенствования собственных знаний, роль которого выполняет самообучающаяся экспертная система.

Важной особенностью предлагаемой архитектуры системы управления металлорежущими станками является ее открытость для свободного обмена информацией и знаниями с внешней средой. Подобный обмен знаниями служит для ускорения сбора информации о наиболее оптимальных режимах обработки в условиях крупносерийного производства за счет одновременного параллельного самообучения нескольких станочных систем.

Основные результаты и выводы:

Процессы деформации, разрушения срезаемого слоя и инструмента, автоколебания упругой системы станка существенно определяются фазовыми и структурными превращениями в системе резания.

Автоматизация производства, развитие систем информационного управления технологическими системами обусловливает необходимость изучения физических основ процесса резания и разработки динамических моделей трения, износа и смазки на фундаментальных подходах, к числу которых следует отнести термодинамику неравновесных процессов, составляющую основу нового междисциплинарного направления - теорию синергетики (самоорганизации).

Повышение надежности и обеспечение оптимального управления технологическими системами должно основываться на широком использовании средств вычислительной техники и принципов искусственного интеллекта, т.е. применения систем управления, которые способны не только выполнять однажды запрограммированную последовательность действий над заранее определенными данными, но и способны сами анализировать вновь поступающую информацию, находить в ней закономерности, производить прогнозирование и т.д. В этой области приложений самым лучшим образом зарекомендовали себя так называемые нейронные сети - самообучающиеся системы, имитирующие деятельность человеческого мозга на принципах теории самоорганизации.

1. Экспериментально установлено и теоретически обосновано формирование в прирезцовых слоях стружки и на подошве наростов вихревых структур. Предложены новые модели эволюции контактных процессов и образования нароста при резании.

2. Разработана динамическая модель процесса резания с учетом лока-

лизации деформации и плавления прирезцовых слоев обрабатываемого материала.

3. Установлено, что интенсивность плавления прирезцовых слоев в процессе резания существенно определяется как термодинамическими (ДН -теплота плавления), теплофизическими (Су, X) характеристиками обрабатываемою материала, так и контактными нагрузками и степенью деформациии срезаемого слоя.

На основе изучения процесса резания с учетом плавления на фрикционном контакте и экспериментальных исследований разработаны динамические модели трения, износа инструмента и смазки при резании. Указаны причины немонотонности зависимости стойкости режущего инструмента от скорости резания.

Показано, что в прирезцовых слоях стружки нарушается ламинарный характер пластического течения и в модах пластического течения появляется вращательная компонента, происходит затормаживание частиц обрабатываемого металла и возникают локальные вихревые структуры. В процессе трения эти структуры выполняют роль областей высокого давления, воспринимая сжимающие усилия и происходит переход от скольжения контактных поверхностей по фактическим пятнам к пластическому срезу заторможенных частиц.

Локальная и крупномасштабная турбулизация в прирезцовом слое обусловливает ротационное движение частиц износа и вихревой механизм изнашивания инструмента.

Создание областей высокого и низкого давления в зоне пластического контакта облегчает доставку частиц СОТС на контактные поверхности и реализацию смазочного действия.

4. Разработана гидродинамическая модель возмущения автоколебаний при резании, учитывающая волновые движения квазижидких прирезцовых слоев и гидродинамические неустойчивости.

Показано, что при установившемся резании в квазижидком слое происходит периодическое изменение толщины слоя и периодические волны могут сменяться распространением апериодических локализованных волн (соли-тонов). В результате ламинарное течение периодически переходит в турбулентное, которое вызывает характерные хаотические всплески.

Рассмотрены сценарии хаотического движения упругой системы станка на основе подходов синергетики к динамическим системам (удвоение периода, перемежаемость, квазипериодичность, солитонныйхаос).

Предложены новые динамические характеристики оценки устойчивого и хаотического движения упругой системы станка, в качестве которых приняты Б энтропия и Б производство энтропии в системе. Показано, что в процессе резания упругая система станка постоянно испытывает бифуркационные изменения. Потеря виброустойчивости характеризуется резким ростом Б и Б.

5. Предложены перспективные модели диагностики и управления технологическими системами на основе принципов самоорганизации и искусственного интеллекта, органично сочетающих в себе свойство самоорганизации нейронных сетей, нечеткую логику управления процессом, генетические алгоритмы оптимизации режимов обработки и экспертные системы накопления знаний.

6. Практическая реализация аппаратно-программного комплекса, разработанного с учетом приведенных выше моделей, обеспечила оптимизацию работы автоматизированного станочного оборудования на предприятиях Дальневосточного региона.

7. Методы диагностики и управления процессом механообработки, а также повышения работоспособности режущего инструмента (а.с. 1322605, 1342047, 1351154, 1356499, 1372976, 1407099) внедрены в производство на Комсомольском-на-Амуре авиационном производственном объединении (КнААПО им. Ю.А.Гагарина).

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием. - Владивосток: Дальнаука, 2000. - 194 с. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И., Шпилев A.M.).

2. Термодинамический анализ разрушения инструментальных материалов. Межвузовский сборник научных трудов «Вопросы теории и технологии литейных процессов», Хабаровск, 1985. - С. 36-44. (В соавт. Кабалдин Ю.Г.).

3. Механизмы разрушения и пути повышения прочности инструмента. Межвузовский сборник научных трудов «Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов», Уфа, 1985. - С. 71-76. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Кожевников Н.Е.).

4. Повышение прочности и износостойкости покрытий //Машиностроитель, 1985,№3. - С. 27. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Изотов С.А.).

5. Термопластическое упрочнение твердых сплавов //Машиностроитель, 1985, №6. - С. 39. (В соавт. Кабалдин ЮГ., Изотов С. А.).

6. Прогнозирование работоспособности инструмента //Машиностроитель, 1986,№7. - С. 23. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Изотов С.А., Кожевников Н.Е.).

7. Физико-химические основы формирования высокопрочных покрытий на режущем инструменте. Межвузовский сборник научных трудов «Повышение эффективности литейных процессов и качества отливок», Хабаровск, 1986. - С.

59-63. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Кожевников Н.Е., Изотов С.А.).

8. Повышение прочности твердосплавного инструмента на основе структурно-энергетического подхода. Судостроительная промышленность. Серия: «Технология и организация производства судового машиностроения»,

1988, № 12. - С. 40-43. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Соловьев М.Ю., Изотов С.А.).

9. Повышение работоспособности твердосплавного инструмента комбинированными методами упрочнения. Всесоюзная конференция «Механика конструкций из композиционных материалов и проблемы динамических испытаний», Комсомольск-на-Амуре, 1990. - С. 82-84.

10. Повышение работоспособности режущего инструмента. Международная научно-техническая и методическая конференция «Технические средства, методы расчета прочностных характеристик, технологии, обеспечивающие надежность и долговечность деталей и конструкций из новых материалов в машиностроительной, горнодобывающей и нефтегазовой промышленности», Комсомольск-на-Амуре, 21-25 сентября 1992 г. Часть 1. - С. 3. (В соавт. Кабалдин Ю.Г.).

11. Диагностика выходных параметров процесса резания //Проблемы надежности обработки, создание новых материалов и технологий для предприятий Дальнего Востока: Сборник научных трудов межвузовской программы «Научно-технические и социально-экономические проблемы развития Дальневосточного региона России» /Под ред. Ю.Г. Кабалдина: Комсомольск-на-Амуре: Комс.-на-Амуре гос. техн. ун-т, 1994. - С. 5-19. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Шпилев А.М.).

12. Виброакустические методы в диагностике состояния упругой системы станка и режущего инструмента //Проблемы надежности обработки, создание новых материалов и технологий для предприятий Дальнего Востока: Сборник научных трудов межвузовской программы «Научно-технические и социально-экономические проблемы развития Дальневосточного региона России» /Под ред. Ю.Г. Кабалдина: Комсомольск-на-Амуре: Комс.-на-Амуре гос. техн. ун-т, 1996. - С. 38-43. (В соавт. КабалдинЮ.Г., Шпилев А.М.).

13. Динамический мониторинг процесса резания в автоматизированном производстве. Тезисы докладов региональной телеконференции по итогам выполнения МРНТП "Дальний Восток России", Хабаровск, 1996. - С. 26-27. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Шпилев А.М.).

14. Пути повышения износостойкости режущего инструмента при различных видах обработки. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в системах и технологиях», Комсомольск-на-Амуре, 21-26 сентября 1998 г. Часть 1. - С. (В соавт. Пронин А.И., Алешин В.М., Воронин Н.В.).

15. Синергетика эволюции структур и солитонные механизмы трения и износа при резании. Материалы XVIII Всероссийской научно-технической конференции «Стратегия технического прогресса технологий производства XXI века» (к 65-летию КнААПО), Комсомольск-на-Амуре, 14-16 июля 1999 г. - С. 180-186. (В соавт. КабалдинЮ.Г., Олейников А.И.).

16. Повышение эффективности процесса высокоскоростного резания.

Материалы Международной научно-технической конференции "Точность и надежность технологических и транспортных систем", Пенза, 1999.-С. 102-105.

17. Солитонный механизм возмущения вибраций в технологических самоорганизующихся системах обработки резанием. Материалы Международной научно-технической конференции "Точность и надежность технологических и транспортных систем", Пенза, 1999.-С. 158-159. (В соавт. Кабаддин Ю.Г., Шпилёв A.M.).

18. Синергетика эволюции структур и солитонные механизмы трения, износа и смазки при резании //Вестник машиностроения, 2000, № 1. - С. 34-41. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И.).

19. Солитонный механизм возмущения вибраций в технологических самоорганизующихся системах обработки резанием //Вестник машиностроения, 2000, № 3. - С. 31-37. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M.).

20. Физические основы управления процессом завивания стружки в условиях автоматизированного производства //Вестник машиностроения, 2000, № 4. - С. 28-33. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Кравченко Е.Г.).

21. Механизмы разрушения твердосплавного инструмента при прерывистом резании //Вестник машиностроения, 2000, №5.-С.31-35.(В соавт. Кабалдин Ю.Г., Виноградов C.B.).

22. Механизмы и сценарии хаотизации технологических систем обработки резанием. Вестник Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета: Вып. 2. Сб. 1. Ч. 1. Прогрессивные технологии в машиностроении: Сб. науч. тр. Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2000. - С. 3-23. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M., Олейников А.И.)

23. Исследование механизмов трения и наростообразования при резании. Вестник Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета: Вып. 2. Сб. 1. Ч. 1. Прогрессивные технологии в машиностроении: Сб. науч. тр. Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2000. - С. 24-32. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., СемибратоваМ.В.)

24. Гидродинамический подход к исследованию механизмов трения и контактных процессов при резании. Вестник Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета: Вып. 2. Сб. 1. Ч. 1. Прогрессивные технологии в машиностроении: Сб. науч. тр. Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2000. - С. 33-39. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Александров A.A.)

25. Солитонные механизмы изнашивания режущего инструмента. Вестник Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета: Вып. 2. Сб. 1. Ч. 1. Прогрессивные технологии в машиностроении: Сб. науч. тр. Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2000. - С. 42-51. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Ялымов Д. А.).

26. Синергетический подход к анализу динамических процессов в техно-

логических системах. Материалы IV Международного конгресса «Конструк-торско-технологическая информатика» КТИ-2000 (Москва, 3-6 октября 2000 г.). - С. 244-246. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M.).

27. Динамическая модель процесса резания с плавлением на фрикционном контакте. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах», Комсомольск-на-Амуре, 20-24 сентября 2000 г. - С. 16-19.

28. Гидродинамическая модель возмущения автоколебаний при резании. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах», Комсомольск-на-Амуре, 2024 сентября 2000 г. - С. 10-15. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И.).

29. Диагностика и управление в технологических системах. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах», Комсомольск-на-Амуре, 20-24 сентября 2000г. -С.20-24.

30. Самоорганизация впроцессах трения при резании. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах», Комсомольск-на-Амуре, 20-24 сентября 2000 г. - С. 25-31. (В соавт. Семибратова М.В.).

31. Оптимизация нейросетевых моделей технологических процессов механообработки путем предварительной оценки неопределенности исходных данных. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах», Комсомольск-на-Амуре, 20-24 сентября 2000 г. - С. 45-46. (В соавт. Биленко C.B.)

32. Применение принципа самоорганизации и методов искусственного интеллекта в задачах синтеза систем управления технологическими процессами. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах», Комсомольск-на-Амуре, 20-24 сентября 2000 г. - С. 41-44. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Биленко C.B., Шпилев А.М.)

33. Способ доработки многогранных твердосплавных пластин. A.c. № 1289659 СССР МКИ В 24 В 3/34, В 23 Р15/28. (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Изотов С. А., Кожевников Н.Е.).

34. Способ изготовления твердосплавного инструмента. A.c. № 1342047 СССР МКИ С 23 С14/32, В 23 Р 15/28 (В соает. Кабалдин Ю.Г., Мокрицкий Б.Я., Фадеев B.C., Андреев A.A., Аникин В.Н.).

35. Способ обработки режущего инструмента. A.c. № 1351154 СССР МКИ С 23 С 8/00 (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Мокрицкий Б .Я., Андреев A.A., Кожевников Н.Е., Дунаевский Ю.В.).

36. Режущий инструмент и способ его изготовления. A.c. № 1356499 СССР МКИ С22 С 29/00, С 23 С 8/00, В 23 В 27/14 (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Мокрицкий Б.Я., Аникин В.Н., Семашко H.A., Щелкунов Б.П.).

37. Многослойное покрытие и способ его получения. A.c. № 1372976 СССР МКИ С 23 С14/00, С 22 С 29/00, В 23 В 27/14 (В соавг. Кабалдин Ю.Г., Мокрицкий Б.Я., Изотов С. А., Аникин В.Н., Семашко H.A.).

38. Способ изготовления износостойкого покрытия из карбидов титана. A.c. № 1407099 СССР МКИ С 23 С 16/32 (В соавт. Кабалдин Ю.Г., Мокрицкий Б.Я., Аникин В.Н., Семашко H.A.).

КнАГТУ, тир. 100, зак. 15094

ВВЕДЕНИЕ.'.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ПРОЦЕССОВ МЕХАНООБРАБОТКИ.

1.1. Механизмы стружкообразования при резании.

1.2. Механизмы возникновения и исследование автоколебаний при резании

1.3. Трение и износ инструмента при резании

1.3.1. Механизмы трения при резании.

1.3.2. Механизмы изнашивания инструмента при резании

1.4. Методы диагностики состояния инструмента при резании

1.5. Выводы. Цели и задачи исследований.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РЕЗАНИИ.

2.1. Самоорганизация процессов трения и смазки при резании.

2.2. Математическая модель процесса резания с плавлением на фрикционном контакте.

2.3. Механизмы трения и адгезии при резании с учетом плавления на фрикционном контакте.

2.3.1. Стенд для исследования прочности адгезионной связи стружки с инструментом.

2.3.2. Трение и механизм адгезии между инструментальным и обрабатываемым материалами при плавлении на фрикционном контакте.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КОНТАКТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РЕЗАНИИ.

3.1. Солитонный механизм возникновения и эволюции вихревых структур в зоне контакта стружки с инструментом.

3.2. Вихревой механизм отрыва частиц (изнашивания) инструментального материала в поверхностных слоях инструмента.

3.3. Солитонный механизм действия СОТС при резании.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ДИНАМИЧЕСКИМ

ПРОЦЕССАМ ПРИ РЕЗАНИИ.

4.1. Стенд для исследования динамических процессов при резании с использованием виброакустической эмиссии.

4.2. Анализ динамических процессов в УСС на основе синергетического подхода.

4.3. Гидродинамическая модель автоколебаний при резании

4.4. Выводы.

ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПОВ САМООРГАНИЗАЦИИ

И ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА.

5.1. Управление стружкообразованием при резании.

5.2. Диагностика износа режущего инструмента при фрезеровании по частоте стружкообразования.

5.3. Управление работоспособностью режущего инструмента путем осаждения износостойких покрытий.

5.4. Управление процессами механообработки на основе нейронно-сетевых моделей.

5.5. Выводы.

Актуальность проблемы.

Процессы обработки резанием по точности, качеству обработанных деталей, а также производительности и экономичности, являются более конкурентоспособными по сравнению с другими методами формообразования.

По-видимому, не будет преувеличением сказать, что сейчас мы переживаем новый этап повышения эффективности и конкурентоспособности процессов механообработки. Этому в значительной степени способствуют, прежде всего, успехи, достигнутые в области математического и компьютерного моделирования процесса резания.

Известно, что выходные параметры обработки (точность, качество обработанной поверхности и т.д.) в течении всего процесса резания недоступны для прямого измерения. Поэтому алгоритмы управления технологическими системами в настоящее время, как правило, строят на базе экспериментальных зависимостей выходных параметров от режима обработки. Повышение надежности процессов механообработки обусловливает необходимость разработки математических моделей возмущения автоколебаний при резании, износа инструмента, точности обработки, адекватно описывающих динамические процессы деформации и разрушения срезаемого слоя.

Важно отметить, что в области фундаментальных исследований также получены существенные результаты, позволяющие проводить разработку новых методов управления технологическими системами обработки резанием. Прежде всего, такая возможность появилась благодаря открытию стохастического поведения динамических систем и формированию новых научных направлений как: исследование динамики нелинейных (хаотических) систем; динамики процессов возникновения и разрушения "порядка" в сложных системах и диссипативных средах (биологических, химических и т.д.), далеких от термодинамического равновесия. Выдающуюся роль в решении проблем нелинейной динамики диссипативных сред играет теория самоорганизации - синергетика.

Синергетика придала новый смысл определению «динамические системы» и ввела представление о динамическом хаосе. Это стимулировало поиск новых критериев оценки устойчивости технологических системах обработки резанием на основе синергетического подхода.

Как показали исследования, самоорганизация процессов механообработки обеспечивает оптимальные условия резания и значения (характеристики) выходных параметров. Поэтому, используя принципы теории самоорганизации, можно глубже изучить физическую сущность явлений, сопровождающих процесс резания и целенаправленно управлять ими.

В связи с изложенным, математическое моделирование самоорганизующихся процессов механообработки с целью повышения надежности и оптимального функционирования технологических систем является важной научной проблемой.

Работа выполнялась в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете (КнАГТУ) по межвузовской региональной научно-технической программе "Научное обеспечение федеральной целевой программы экономического и социального развития Дальнего Востока и Забайкалья" (Дальний Восток России) по темам "Разработка методов и аппаратного обеспечения технической диагностики автоматизированных комплексов на предприятиях Дальневосточного региона" и "Повышение эффективности процессов механообработки в гибких автоматизированных системах машиностроительных предприятий Дальневосточного региона" (1991 -1999 г.г.); по проекту "Повышение надежности режущего инструмента и станочного оборудования в условиях автоматизированного производства" в рамках межвузовской программы "Научные исследования высшей школы в области производственных технологий" (раздел "Технология и оборудование для обработки изделий машиностроения").

Цель работы. Повышение надежности и оптимального функционирования технологических систем за счет моделирования и управления процессами механообработки.

Методы и средства исследований. В работе использованы современные теоретические и экспериментальные методы исследования процесса резания. Теоретические исследования проводились путем математического и компьютерного моделирования самоорганизующихся процессов при резании, обеспечивающих оптимальные условия обработки, в частности, на основе подходов гидродинамики с привлечением для физического обоснования разработанных моделей современных достижений в области физики твердого тела, материаловедения, физико-химии; экспериментальные исследования осуществлялись на разработанных стендах, оснащенных современными аппаратными и программными средствами, при изучении процессов деформации срезаемого слоя и изнашивания режущего инструмента использовались тонкие методы физико-химического анализа и электронной микроскопии.

Научная новизна работы состоит в:

- разработке и теоретическом обосновании математических моделей процесса резания с учетом локализации деформации на фрикционном контакте на основе гидродинамики;

- разработке динамических моделей трения, износа инструмента и смазочного действия СОТС при резании;

- предложенной гидродинамической модели автоколебаний при резании;

- разработанных новых критериях оценки устойчивого и хаотического движения упругой системы станка на основе синергетического подхода к процессу резания;

- предложенных нейронно-сетевых моделях процесса резания для систем адаптивного управления станочным оборудованием и диагностики износа инструмента.

Практическая ценность работы состоит в:

- разработанных программно-аппаратных средствах для исследования и управления автоматизированным станочным оборудованием;

- предложенных методах диагностики износа инструмента и стружкообразования;

- разработанных методах управления работоспособностью режущего инструмента (а.с. №№ 1322605, 1342047, 1351154, 1356499, 1372976, 1407099).

Реализация работы.

Результаты работы внедрены в производство на Комсомольском-на-Амуре авиационном производственном объединении, в учебный процесс по магистерским курсам «Управление технологическими системами», «Динамика технологических систем», «Повышение надежности процессов резания в автоматизированном производстве».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 293 наименований и приложения. Изложена на 253 страницах машинописного текста, содержит 116 рисунков и 8 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Процессы деформации, разрушения срезаемого слоя и инструмента, автоколебания упругой системы станка существенно определяются фазовыми и структурными превращениями в системе резания.

Автоматизация производства, развитие систем информационного управления технологическими комплексами обусловливает необходимость изучения физических основ процесса резания на фундаментальных подходах и разработки динамических моделей трения, износа и смазки на принципах теории синергетики.

Повышение эффективности и оптимального управления технологическими системами должно основываться на широком использовании средств вычислительной техники и принципов искусственного интеллекта, т.е. применения систем управления, которые способны не только выполнять однажды запрограммированную последовательность действий над заранее определенными данными, но и способны сами анализировать вновь поступающую информацию, находить в ней закономерности, производить прогнозирование и т.д. В этой области приложений самым лучшим образом зарекомендовали себя так называемые нейронные сети - самообучающиеся системы, имитирующие деятельность человеческого мозга.

1. Экспериментально установлено и теоретически обосновано формирование в прирезцовых слоях стружки и на подошве наростов вихревых структур. Предложены новые модели эволюции контактных процессов обрабатываемого материала и образования нароста при резании.

2. Разработана динамическая модель процесса резания с учетом локализации деформации и плавления прирезцовых слоев обрабатываемого материала.

3. Установлено, что интенсивность плавления прирезцовых слоев существенно определяется как термодинамическими (АН - теплота плавления), теплофизическими (Су, X) характеристиками обрабатываемого материала, так и контактными нагрузками и степенью деформациии срезаемого слоя.

На основе изучения процесса резания с учетом плавления на фрикционном контакте и экспериментальных исследований разработаны динамические модели трения, износа инструмента и смазки при резании. Указаны причины немонотонности зависимости стойкости режущего инструмента от скорости резания.

Показано, что в прирезцовых слоях стружки нарушается ламинарный характер пластического течения и в модах пластического течения появляется вращательная компонента, происходит затормаживание частиц обрабатываемого металла и возникают локальные вихревые структуры. В процессе трения эти структуры выполняют роль областей высокого давления, воспринимая сжимающие усилия и происходит переход от скольжения контактных поверхностей по фактическим пятнам к пластическому срезу заторможенных частиц.

Локальная и крупномасштабная турбулизация в прирезцовом слое обусловливает ротационное движение частиц износа и вихревой механизм изнашивания инструмента.

Создание областей высокого и низкого давления в зоне пластического контакта облегчает доставку частиц СОТС на контактные поверхности и реализацию смазочного действия.

4. Разработана гидродинамическая модель возмущения автоколебаний при резании, учитывающая волновые движения квазижидких прирезцовых слоев и гидродинамические неустойчивости.

Показано, что при установившемся резании в квазижидком слое происходит периодическое изменение толщины слоя и периодические волны могут сменяться распространением апериодических локализованных волн (солитонов). В результате ламинарное течение периодически переходит в турбулентное, которое вызывает характерные хаотические всплески.

Рассмотрены сценарии хаотического движения упругой системы станка на основе подходов синергетики к динамическим системам (удвоение периода, перемежаемость, солитонный хаос).

Предложены новые динамические характеристики оценки устойчивого и хаотического движения упругой системы станка, в качестве которых приняты 8 энтропия и 8 производство энтропии в системе. Показано, что в процессе резания упругая система станка постоянно испытывает бифуркационные изменения. Потеря виброустойчивости характеризуется резким ростом 8 и .

5. Предложены перспективные модели диагностики и управления технологическими системами на основе принципов самоорганизации и искусственного интеллекта, органично сочетающих в себе свойство самоорганизации нейронных сетей, нечеткую логику управления процессом, генетические алгоритмы оптимизации режимов обработки и экспертные системы накопления знаний.

6. Практическая реализация аппаратно-программного комплекса, разработанного с учетом приведенных выше моделей, обеспечила оптимизацию работы автоматизированного станочного оборудования на предприятиях Дальневосточного региона.

Методы диагностики и управления процессом механообработки, а также повышения работоспособности режущего инструмента (а.с. 1322605, 1342047,1351154,1356499, 1372976,1407099) внедрены в производство на Комсомольском-на-Амуре авиационном производственном объединении (КнААПО им. Ю.А.Гагарина).

1. Тиме И.А., Сопротивление металлов и дерева резанию, СПБ, 1877.

2. Зворыкин К.А. Работа и усилие, необходимые для отделения металлической стружки. 1883.

3. Зорев H.H. Вопросы механики процесса резания. М.: Машгиз, 1956. -365 с.

4. Христианович С.А., «Математический сборник», новая серия, т. I (43), вып. 4, 1936.

5. Клушин М.И. Резание металлов. М.: Машгиз. 1958. 363 с.

6. Теория пластических деформаций металлов. / Е.П. Унксов, У. Джонсон, В.Л. Колмогоров и д.р. Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М. Машиностроение. 1983. 598 с.

7. Ящерицин П.И. и др. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах,- Мн.: Высш.шк., 1990.- 512 с.

8. Исаев А. И. Процесс образования поверхностного слоя при обработке металлов резанием. М.: Машгиз. 1950. -252 с.

9. Усачев Я.Г. Известия С.П.Б. Политехнического института, 1915, № 1.

10. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. Изд. 3-е, перераб. и доп. Учебник для машиностроительных техникумов. М., «Машиностроение», 1976. 440 с.

11. Бобров В.Ф. О стружкообразовании при свободном резании инструментом с углом наклона главного лезвия не равным нулю.// Вестник машиностроения. 1982. - № 2. - С. 62-64.

12. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М., «Машиностроение», 1975. 344 с. с илл.

13. Бобров В.Ф., Сидельников А.И. Особенности образования суставчатой и элементной стружек при высокой скорости резания. // Вестник машиностроения. 1976. -№ 7. - С. 61-66.

14. Виноградов В.В. Стружкообразование при точении пластичных металлов инструментом с округленной режущей кромкой.// Сверхтвердые материалы. -1991.- № 1.- С.,65-70.

15. Вульф A.M. Резание металлов. М.-Л., Машгиз, 1963. 428 стр. с илл.

16. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М., 1985.

17. Зорев H.H. Вопросы механики процесса резания металлов. М., Машгиз, 1956.-267 с.

18. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M. Повышение надежности процессов механообработки в автоматизированном производстве. Владивосток. Дальнаука. 1996. 264 с.

19. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M. Самоорганизующиеся процессы в технологических системах обработки резанием. Диагностика. Управление. Владивосток: Дальнаука, 1998, - 296 с.

20. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M. Синергетика. Управление процессами механообработки в автоматизированном производстве. Комсомольск-на-Амуре: Изд-во Комс.-на-Амуре гос. техн. ун-та, 1997. - 260 с.

21. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M. Синергетический подход к процессам механообработки в автоматизированном производстве.// Вестник машиностроения. 1996. № 8. С. 13-19.

22. Клушин М.И. О физических основах сверхскоростного резания. Горький, Г.П.И. 1961. т. XVII. Вып. 4. С. 15-22.

23. Кравченко Б.А. Влияние кристаллографического строения металла на формирование срезаемого слоя при механической обработке.// Вестник машиностроения. 1991.- № 10. - С. 53-56.

24. Кудинов В.А. Динамика станков. М., Машиностроение, 1967. 359 с.

25. Кудинов В.А. Схема стружкообразования (динамическая модель процесса резания).// Станки и инструмент. 1992. № 10. с. 14-17. № И. С. 26-29.

26. Курдюмов С.П., Мамнецкий Г.Г. Синергетика-теория самоорганизации. Идеи, методы, перспективы. М.: Знание. 1983. 64 с.

27. Куфарев Г.Л. Физическая модель формирования сливной стружки при непрерывном резании.// Вестник машиностроения. 1981. - № 10. - С. 54-58.

28. Куфарев Г.Л., Оканов К.Б., Говорухин В.А. Стружкообразование и качество обработанной поверхности при несвободном резании. Фрунзе: Мектеп. 1970. 170 с.

29. Литвиненко В.П. Механизм образования стружки в зоне первичной деформации.// Резание и инструмент. 1990. - № 44. - С. 19-23.

30. Литвиненко В.П. О механизме стружкообразования при резании.// Резание и инструмент. 1990. -№ 43. - С. 79-81.

31. Лоладзе М.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1982. 320 е., ил.

32. Матвеев B.C. Классификация видов сливной стружки// Пути интенсификации производственных процессов при механической обработке. Томск, 1979.-С. 12-16.

33. Нодельман М.О. Суховилов Б.М. Допустимые значения параметров расчетной схемы стружкообразования.// Машиностроитель. 1997. № 3. с. 22-25.

34. Обработка резанием с вибрациями. Подураев В.Н. М., «Машиностроение», 1970. 350 с.

35. Развитие науки о резании металлов. Под ред. H.H. Зорева, М., Машиностроение, 1967.

36. Стружкообразование при резании в условиях глубокого охлаждения./ Михайлов Н.П., Морозов Л.В., Потурениц A.A.// Интенсиф. технол. процессов и повыш. ресурса изделий./ Запорож. машиностр. ин-т. Киев; 1991.- С. 87-92.

37. Тимощенко В.А. Раца П.П. Стружкообразование при прямоугольном резании заготовок с неоднородными механическими свойствами.// Известия вузов. Машиностроение.- 1983. № 9. -С. 144-146.

38. Тимощенко В.А. Стружкообразование при точении вязких материалов./ /СТИН. 1995. - № 2. - С. 28-31.

39. Трент Е.М. Резание металлов: Пер. с англ/ Пер. Г.И. Айзенштока. М.: Машиностроение, 1980-263 е., ил.

40. Филимонов JI.H., Петрашина JI.H. Особенности стружкообразования в условиях локального термопластического сдвига при высокоскоростном резании.// Вестник машиностроения. 1993. - № 5-6. - С. 23-25.

41. Кудинов В.А., Виноградов Д.О. О закономерностях суставчатого стружкообразования //СТИН. 2001. - №

42. Амрахов И.Г., Сысоев В.В. Системная модель представления устойчивости в процессе механической обработки деталей //Вестник машиностроения. 1998. - № 11. - С. 49-52.

43. Заковоротный В. Д., Эльхамрауи А., Назаренко Д.В. Экспериментально-аналитическое определение передаточной функции процесса резания при точении //Диагностика и управление в технологических системах / Дон. гос. техн. ун-т. Ростов н/Д, 1997. : С. 178-185.

44. Jerzy Lipski, Antoni Swiè. Числовое моделирование самовозбуждающихся хаотичных колебаний, происходящих в процессах резания //Сб. «Точность и надежность технологических и транспортных систем». Пенза, 1999.-С. 9-13.

45. Зверев И. А. Комплексная математическая модель шпиндельных узлов на опорах качения //Тезисы докладов V-Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем. 1,2. С. 31-34.

46. Каширин А.И. Исследование вибраций при резании. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1944. 262 с.

47. Соколовский А.П. Вибрации при работе на металлорежущих станках. Сб. «Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов». М., Машгиз, 1958.

48. Каширин А.И. Вопросы устойчивости рабочего движения при обработке металлов резанием. Сб. «Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов». М., Машгиз, 1958.

49. Ильинский И.И. Причины автоколебания резцов. Сб. «Вопросы технологии машиностроения», вып. 63, Свердловск, Машгиз, 1956.

50. Кудинов В.А. Теория вибраций при резании (трении). Сб. «Передовая технология машиностроения». М., АН СССР, 1955.

51. Пилянкевич А.Н., Бритун В.Ф., Ткаченко Ю.Г., Юлюгин В.К. Элек-тронномикроскопические исследования структуры поверхностных слоев карбида титана после трения при 20 1440 град. С //Порошковая металлургия. - 1983. -№ 1.-С. 63-67.

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

53. Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И., Шпилев A.M., Бурков А.А. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием. Владивосток: Дальнаука, 2000. - 194 с.

54. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. Л.: Машиностроение, 1986. - 184 с.

55. Эльясберг М.Е. К теории и расчету устойчивости процесса резания металла на станках. // Станки и инструмент, 1971, № 11. С. 6-11 и № 12. - С. 1-6; 1972, № 1.-С. 1-7.

56. Кучма JI.K. Учет сил сопротивления в автоколебательной системе деталь- станок инструмент. Сб. «Исследования автоколебаний метал-лорежущих станков при резании металлов». М., Машгиз, 1958.

57. Ташлицкий Н.И. Первичный источник энергии возбуждения автоколебаний при резании металлов. // Вестник машиностроения. 1960. - № 2. -С. 45-50.

58. Лазарев Г.С. Автоколебания при резании металлов. М.: Высшая школа, 1971.-343 с.

59. Мурашкин Л.С., Мурашкин С.Л. Прикладная нелинейная механика станков. Л.; Машиностроение, 1977. 192 с.

60. Хакен Г. Синергетика /Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 280 с.

61. Ильинский И.И. Колебания в металлорежущих станках и пути их устранения. М.; Свердловск: Машгиз, 1958. 168 с.

62. Соколовский А.П. Жесткость в технологии машиностроения. Л.: Машгиз, 1946. 206 с.

63. Точность механической обработки и пути ее повышения /Под ред. А.П. Соколовского. М.; Машгиз, 1951. -560 с.

64. Каминская В.В., Кушнир Э.Ф. Динамическая характеристика процесса резания при сливном стружкообразовании //Станки и инструмент. -1979. №5.- С. 27 29.

65. Пуш А.В. Диагностика станков. Труды IV Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика 2000» (70-летию «СТАНКИНа» посвящается), (Москва, 3-6 октября 2000 г.). С. 122-125.

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

67. Трусов В.В. Температура резания в задачах обеспечения технологической надежности обработки деталей в ГПС. //Вестник машиностроения. 1993. - № 5-6. - С. 44-46.

68. Адаптивное управление технологическими процессами /Ю.М. Со-ломенцев, В.К. Митрофанов, С.П. Протопопов и д.р. М.: Машиностроение, 1980.- 536 с.

69. Старков В.К. Дислокационные представления о резании металлов. М.: Машиностроение, 1978. - 126 с.

70. Исаев А.И., Анохин B.C. Влияние ультразвуковых колебаний на стойкость инструмента при резании металлов. Вестник машиностроения, 1962, № 8, С. 45-49.

71. Лоладзе Т. Н. Износ режущего инструмента. -М.: Машгиз, 1958. 355 с.

72. Розенберг A.M., Розенберг Ю.А. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания. Киев. Наукова думка. 1990. -320 с.

73. Зорев Н. Н. О взаимосвязи процессов в зоне стружкообразования и в зоне контакта передней поверхности инструмента //Вестник машиностроения. -1963. -№12. С. 41 - 42.

74. Гленсдорф П., Пригожин И.Р. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.: Мир. 1973. -280 с.

75. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. М.: Машиностроение. 1969. -149 с.

76. Гордон М.Б. Исследования трения и смазки при резании металлов / В кн. «Трение и смазка при резании металлов». Чебоксары. Изд-во ЧТУ. 1972. С.7-73.

77. Беккер М. С., Куликов М.Ю., Никоноров А.В. Роль структуры инструментального материала в процессе изнашивания твердосплавного режущего инструмента. //Вестник машиностроения 1997. №10. С. 30-33.

78. Бобров В.Ф., Иванов В.В. Режущие свойства титановых твердых сплавов при непрерывном точении углеродистых и легированных инструментальных сталей// Вестник машиностроения. 1979. № 3. С.53-56.

79. Грановский Г. И. Износостойкость твердых сплавов и закаленных инструментальных сталей. В кн.: -Трение и износ при резании металов. М., Машгиз, 1955. С. 14-32.

80. Костецкий Б. И. Стойкость режущих инструментов. -М.: Машгиз, 1979. -158 с.

81. Крагельский И. В., Добычин М. И., Комбалов В. С. Основы расчетов на трение и износ. М., Машиностроение, 1977. -526 с.

82. Бурыкина A.JL, Самсонов Г.В. К вопросу о механизме адгезионного взаимодействия металлов и металлоподобных соединений //Порошковая металлургия. 1970. № 3. С.37-41.

83. Лоладзе Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1982. -320 с.

84. Андреев Г. С. Влияние тепловых и адгезионных явлений на работоспособность твердосплавного инструмента при периодическом резании //Вестник машиностроения. -1974. -№10. -С. 71-74.

85. Гордиенко Л.К. Субструктурное упрочнение металлов и сплавов. М.: Наука. 1973. -223 с.

86. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1976. -277 с.

87. Бетанели А. И., Бадачкория М. П. Вероятностная оценка хрупкой прочности инструмента//Автоматизация процессов точной отделочной обработки и транспортно-складских операций в машиностроении. М.: Наука, 1979. - С. 135-141.

88. Егоров С. В., Волков С. И. Исследование обрабатываемости резанием жаропрочных сплавов. М.: ЦБТИ, 1959. -107 с.

89. Жилин В. А., Стебленко В. П. Пластический износ режущего инструмента с пластинками из твердого сплава //Станки и инструмент. -1979. -№3. -С. 36-38.

90. Лоладзе Т. Н., Бетанели А. И. Прочность режущего инструмента //Развитие науки о резании металлов /Под. ред. Н. Н. Зорева. М.: Машиностроение, 1967. -С. 157-181.

91. Семенов А. П. Трение и адгезионное взаимодействие тугоплавких материалов при высоких температурах. -М.: Наука, 1972. -156 с.

92. Зорев H.H., Клауч Д.Н., Богатырев В.А. и др. О природе износа твердосплавного инструмента//Вестник машиностроения. 1971. № 11. С.70-73.

93. Гуревич Д.М. Износ твердосплавного инструмента при высоких температурах. // Вестник машиностроения. 1975. № 8. С.73-75.

94. Гуревич Д. М. Механизм изнашивания титановольфрамового твердого сплава // Вестник машиностроения. -1980. -№11. -С. 41-43.

95. Самсонов Г. В., Запорожец А. А. Антифрикционные характеристики и электронное строение металлов //Проблемы трения и изнашивания. Киев: Техника, -1971. -№1. -С. 48-51.

96. Самсонов Г. В., Прядко И. Ф., Прядко Л. Ф. Конфигурационная модель вещества. Киев: Наукова думка, 1971. -273 с.

97. Журков С. Н. Дилатонный механизм прочности твердого тела. -1983. -Т. 25.-Вып. 10. -С. 3119-3123.

98. Жилин В. А. Субатомный механизм износа режущего инструмента. -Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1973. 168 с.

99. Зорев Н. Н., Фетисова 3. М. Обработка резанием тугоплавких сплавов. М.: Машиностроение, 1966. - 227 с.

100. Талантов Н. В., Дудкин М. Е. О структурных превращениях в твердом сплаве при резании стали //Сверхтвердые материалы. -1982. -№1. С. 23-27.

101. Талантов Н. В., Черемушников Н. П. Закономерности пластического деформирования при обработке упрочняемой стали //Тр. Волгоградского политехнического института. -1976. Вып. 26. - С. 36-42.

102. Чапорова И. Н., Репина Э. И., Сапранова Э. Н. Структура и свойства спеченных твердых сплавов //Тр. МиТОН. -1984. -№2. С. 52-55.

103. Подураев В. Н., Барзов А. А., Горелов В. А. Технологическая диагностика резания методом акустической эмиссии. М.: Машиностроение, 1988. -56 с.

104. Кретинин О.В. Исследование спектра ТЭДС и сил при резании: Науч. тр. /Горьковский политехи, ин-т. Горький, 1970. Т.26, вып. 4. С.25-26

105. Кретинин О.В., Елепин А.П., Кварталов А.Р. Выбор параметров для оценки износа инструмента в процессе обработки. // Станки и инструмент. 1981. №2. с.25-26

106. Кретинин О. В., Соловьев М. Ю., Лахонин А. И. Диагностирование режущего инструмента на основе анализа ЭДС резания и виброакустической эмиссии // Тезисы докладов зональной научно-технической конференции. -Андропов, 1988. -69 с.

107. Якубов Ф. Я. и др. Энергетические аспекты износа режущего инструмента. Комсомольск-на Амуре, -1989. -С. 53-54.

108. Якубов Ф. Я. Энергетические соотношения процесса механической обработки материалов. Ташкент: Фан, -1965. - 104 с.

109. Кабалдин Ю.Г. Структура, прочность и износостойкость композиционных инструментальных материалов. Владивосток: Дальнаука. 1996. 183 с.

110. Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Кожевников Н.Е., Изотов С.А. Прогнозирования работоспособности инструмента из твердых сплавов и быстрорежущей стали методом внутреннего трения // Машиностроитель. 1986. № 7. С.23-24.

111. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M. Повышение надежности процессов механообработки в автоматизированном производстве. Владивосток. Дальнаука.1996. -264 с.

112. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M. Синергетический подход к процессам механообработки в автоматизированном производстве. // Вестник машиностроения. 1996. №8. С. 13-19.

113. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M. Синергетика. Управление процессами механообработки в автоматизированном производстве. Комсомольск-на-Амуре: Комс.-на-Амуре гос. техн. ун-т, 1997. -260 с.

114. Кабалдин Ю.Г., Шпилёв A.M. Самоорганизующиеся процессы в технологических системах обработки резанием. Диагностика, управление. Владивосток: Дальнаука, 1998. -296 с.

115. Кабалдин Ю.Г., Шпилёв A.M., Молоканов Б.И. Физические основы диагностики износа инструмента в автоматизириванном производстве // Вестник машиностроения. 1991. № 4. С.48-51.

116. Кабалдин Ю.Г., Шпилёв А.М., Просолович A.A. Синергетический анализ причин возмущения вибраций при резании //Вестник машиностроения.1997. -№10. -С. 21-29

117. Кабалдин Ю.Г., Шпилёв A.M. Динамический мониторинг состояния упругой системы станка при резании. /Динамика технологических систем: Тезисы докладов V Международной научно-технической конференции /в 2-х т.: т. 1. ДГТУ. Ростов на - Дону, 1997. -С. 8-10

118. Белянин Б.И. Автоматический контроль и диагностика в ГПС. Сб. тр. М.: Наука, 1988. - С. 13-24.

119. Адаптивное управление станками / Под ред. Б.С. Балакшин. М.: Машиностроение, 1973. - 213 с.

120. Верещака A.C., Козочкин М.П., Сулейманов М.У. К вопросу о диагностики состояния твердосплавных инструментов в условиях ГПС //Весник машиностроения. 1988. - №9. - С. 40-44.

121. Палей С.М., Васильев C.B. Контроль состояния режущего инструмента на станках с ЧПУ: Обзор. М.: НИИмаш, 1983. - 52 с.

122. Кибальченко A.B. Контроль состояния режущего инструмента: Обзор. М.: ВНИИТЭМР, 1986. - 44 с.

123. Вальков В.М. Контроль в ГАП. Д.: Машиностроение, Ленинград, отд-ние, 1986. - 232 с.

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

125. Деревянченко А.Г. Контроль и диагностика износа резцов в условиях автоматизированного производства //Надежность и диагностирование технологического оборудования. М.: Наука, 1987. - С. 103-111.

126. Деревянченко А.Г., Павленко В.Д., Комадовский В.А. Автоматический контроль состояния режущего инструмента по топографии его износа //Металлорежущие станки. 1986. - № 14. - С. 63-66.

127. Гусев И.Т., Зайцев К.С., Бжезинский И.В. и др. Система технического зрения для контроля режущего инструмента на станках с ЧПУ //Микропроцессорные средства и системы. 1987. - № 2. - С. 62-64.

128. Мерат Ф., Шарферпорт У., Пипер X. Контроль состояния режущих инструментов при обработке на токарных станках //Станки и инструмент. -1988. -№ 1.С. 11-13.

129. Инадзаки Исиро. Контроль целостности инструмента на металлорежущих станках //Кикай то когу. 1984, 28, № 2. - С. 93-98.

130. A.c. 1009620 СССР. Способ контроля состояния режущей кромки инструмента /С.М.Палей, С.В.Васильев. Опубл. Б.И., 1983, № 13.

131. A.c. 596378 СССР. Способ контроля состояния режущих кромок инструментов ЯО.А.Лешенко, С.В.Васильев. Опубл. Б.И., 1978, № 9.

132. Кретинин О.В., Еленин А.П., Кварталов А.Р. Система контроля рабо-тспособности инструментов при точении //Вестник машиностроения. 1984. -№ 7. - С. 41-43.

133. Остафьев В.А., Тымчик Т.С., Шевченко В.В. Адаптивная система управления процессом резания на базе когерентного оптического микропроцессора/Механизация и автоматизация управления. -1983. № 1. С. 25-27.

134. A.c. 1122430 СССР. Устройство управления процессом резания / Т.Р.Клочков, В.А.Астафьев, Т.С.Тымчик. Опубл. Б.И., 1984. № 41.

135. Остафьев В.А., Тымчик Т.С., Шевченко В.В. Устройство для измерения скорости износа режущего инструмента в системах адаптивного управления процессом резания //Приборостроение. 1984. - № 37. С. 91-93.

136. Зориктуев В.Ц., Исаев Ш.Г. Устройство для измерения электрической проводимости контакта инструмент-деталь в системах управления процессом резания //Измерительная техника. 1984. - № 4. - С. 16-17.

137. Гуляев В.А., Чаплыга В.М., Кедровский И.В. Методы и средства обработки диагностической информации в реальном времени. Киев: Наукова думка, 1986.-224 с.

138. Горелик A.JI. Алгоритмы распознавания систем технической диагностики //Диагностика и прогнозирование разрушения сварных конструкций. Вып.З. Киев: Наукова думка, 1986. - С. 22-28.

139. Городецкий М.С., Гордон Е.Р., Осипова С.С. Применение средств контроля и диагностики в ГПМ //Перспективы развития гибких производственных модулей и промышленных роботов для механообработки. М.: ЭНИМС, 1986.- С.34-43.

140. Тимирязев В.А. Автоматическое определение состояния режущего инструмента и момента его замены в гибком автоматизированном производстве / /Вестник машиностроения. 1985. - № 6. - С. 38-40.

141. Деревянченко А.Г. Алгоритм автоматического контроля износа лезвий инструментов в гибких производственных системах //Металлорежущие станки.- 1985.-JSfol3.-C. 37-46.

142. Вороненко В.П., Литвинюк В.А. Автоматическое определение режущей способности инструментов на многоцелевых станках, управляемых от ЭВМ // Механизация и автоматизаци производства. 1983. - № 5. - С. 19-20.

143. Зорев H.H. Вопросы механики процесса резания. М.: Машгиз, 1956.- 365 с.

144. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном контакте.- М.: Машиностроение, 1986. 360 с.

145. Розенберг A.M., Розенберг Ю.А. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания. Киев: Наукова думка, 1990. - 320 с.

146. ПолетикаМ.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. М.: Машиностроение, 1969. - 149 с.

147. Клушин М.И. Резание металлов М.: Машгиз, 1958. - 363 с.

148. Пирс Д.Ф., Ричардсон Д.Б. Повышение эффективности обработки резанием с помощью резцов с сокращенной длинной контакта резец-стружка. // Экспресс-информация "Режущий инструмент", 1977. № 24. - С. 1-7.

149. Немцов Ю.Ю. Завивание и дробление сливной стружки при точении резцами с укороченной передней поверхностью. //Сб. Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов. Чебоксары: ЧГУ, 1983. - С. 72-75.

150. Подураев В.Н., Закураев В.В. Разработка и реализация способа управления оптимальным режимом резания. //Вестник машиностроения. 1996. -№11.-С. 31-36.

151. Nakazawa Н., Inada S. Влияние формы режущей кромки на динамику процесса резания металлов. Экспресс-информация «Режущий инструмент», 1988. -№33. -С.1-10.

152. Красулин Ю.Л. Дислокации как активные центры в топохимическихреакциях. //Теоретическая и экспериментальная химия. 1967. - Т.З. - № 1. - С. 58-62.

153. Красулин Ю.Л., Шоршоров М.Х. О механизме образования разнородных металлов в твердом состоянии // физика и химия обработки материалов. 1967. - № 1. - С. 36-41.

154. Розенберг A.M., Еремин А.М. Элементы теории резания металлов. -М.:Машгиз, 1956.-319 с.

155. Берштейн M.JI. Структура деформированных металлов. М.: Металлургия, 1977. - 432 с.

156. Лизунов В.И. Композиционные стали. М.: Металлургия, 1978. -150 с.

157. Клушин М.И. Состояние разработки вопросов теории действия смазочно-охлаждающих технологических средств в процессах обработки металлов резания. Горький, 1975. -79 с.

158. Костецкий Б.И. Структура и поверхностная прочность материалов при трении. //Проблема прочности. 1981. - № 3. - С. 90-98.

159. Поверхностная прочность материалов при трении /Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Караулов А.К., и др. Под ред. Б.И. Костецкого. Киев: Техника, 1976.-296 с.

160. Рыжкин A.A., Филлипчук А.И., Шуцев К.Г., Климов М.М. Термодинамический метод оценки интенсивности изнашивания трущих материалов. // Трение и износ. 1982. - Т.З. - № 5. - С. 367-872.

161. Динамическая модель процесса резания с плавлением на фрикционном контакте. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах», Комсомольск-на-Амуре, 20-24 сентября 2000 г. С. 16-19.

162. Ковальский А.Е., Семешко Н.Г. Внутреннее трение в твердых сплавах //Сб.: Релаксационные явления в твердых телах. Труды 4 Всесоюзной научной конференции. М.: Металлургия, 1968. - С. 491-493.

163. Кабалдин Ю.Г., Трембач E.H. Исследование смазочного действия СОЖ при прерывистом резании. //Сб. «Вопросы теории действия смазочно-охлаждающих технологических средств в процессах обработки металлов резанием» Т.1. Горький, 1975. С. 93-99.

164. Кретинин О.В., Елепин А.П., Кварталов А.Р. Выбор параметров для оценки износа инструмента в процессе обработки //Станки и инструмент. -1981. №2. - С. 25-26.

165. Панин B.E. Структурные уровни локализации деформации // Сб. "Кооперативные деформационные процессы и локализация деформации". -Киев: Наукова думка, 1989. С. 38-57.

166. Максимов И.Л., Сарафанов Г.Ф., Нагорных С.Н. Кинетический механизм формирования полосы скольжения в деформируемых кристаллах //Физика твердого тела. Т. 37. - № 10. - 1995. - С. 3169-3178.

167. Блэк У. Модель напряжения пластического течения при резании металлов. //Конструирование и технология машиностроения. -1979. -№ 4. С. 124-139.

168. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. - 736 с.

169. Черный Г.Г. Движение плавящегося твердого тела между двумя полупространствами //Доклады АН СССР, 1985. Т. 282. - № 4. - С. 814-818.

170. РехтР.Ф. Разрушающий термопластический сдвиг//Тр.амер. общества инж.-механиков. Пер.с англ. т.31. Серия Е, № 2. М.: МИД, 1964. - С. 189-193.

171. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Ил, 1969. - 680 с.

172. Семенов А.П. Трение и адгезионное взаимодействие тугоплавких материалов при высоких температурах. М.: Наука, 1972. - 156 с.

173. Григорович В.К. Металлическая связь и структура металлов. М.: Наука, 1988. - 296 с.

174. Герцрикен С. Д., Дехтяр И. Л. Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1960. - 554 с.

175. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975. - 456 с.

176. Кабалдин Ю.Г. Исследование прочности сцепления стружки с инструментом при прерывистом резании. //Станки и инструмент. -1973. № 4. - С. 2324.

177. Кабалдин Ю.Г., Дунаевский Ю.В., Семибратова М.В. Исследование наростообразования при обработке углеродистых сталей // Изв. вузов. Машиностроение. 1988. - №10. - С. 141-145.

178. Фаст Дж.Д. Взаимодействие металлов с газами. В 2-х томах. Т.2. М.: Металлургия, 1975. - 352 с.

179. Андриевский А.Р., Спивак И.И. Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе: Справочник. Челябинск: Металлургия, 1989. - 368 с.

180. Самсонов Г.В., Виницкий И.М. Тугоплавкие соединения: Справочник.- М.: Металлургия, 1976. 560 с.

181. Самсонов Г.В., Прядко И.Ф. Конфигурационная модель вещества. -Киев: Наукова думка, 1971. 437 с.

182. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия, 1982. - 584 с.

183. Старенченко В.А., Попов Л.Е., Шалыгин H.H. Модель сдвигово-диф-фузионной деформации кристаллических материалов. //Известия вузов. Черная металлургия. 1990. - № 10. - С. 91-94.

184. Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ. М.: Машиностроение, 1985.-65 с.

185. Марголис Л .Я. Гетерогенное каталитическое окисление углеводородов.- Л.: Химия, 1967. 363 с.

186. Берсукер И.Г. Электронное строение и свойства координационных соединений. М.: Химия, 1986. - 256 с.

187. Панин В.Е., Фадин В.П. О связи энергии дефекта упаковки с электронной структурой металлов и сплавов. // Изв. вузов. Физика, 1969. № 9. - С. 119126.

188. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник /Под ред. С.Г. Энгелиса, Э.М. Берлинера. М.: Машиностроение, 1986. - 352 с.

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

190. Протопопов Б.Е. Численное моделирование явления генерации соли-тонов движущейся областью поверхностного давления //ПМТ. 1991. - № 3. -С. 78-84.

191. Зорев H.H., Клауч Д.Н., Богатырев В.А. и др. О природе износа твердосплавного инструмента//Вестник машиностроения. 1971. - № 11. - С. 7073.

192. Кабалдин Ю.Г. Разрушение режущей части инструмента под воздействием адгезионных явлений. //Станки и инструмент. -1981. № 2. - С. 23-25.

193. Лоскутов А.Ю., Михайлов A.C. Введение в синергетику. М.: Наука, 1990.-272 с.

194. Гленсдорф П., Пригожин И.Р. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.: Мир, 1973. - 280 с.

195. Ланда П.С. Автоколебания в системах с конечным числом свободы. -М.: Наука, 1980.-359 с.

196. Нелинейные волны. Структура и бифуркации. М.: Наука, 1987. - 399 с.

197. Бега Н.Д., Даниеленко В.М., Засимчук Е.Э. Моделирование начальной стадии деформации молибдена //Проблемы прочности. 1979. - № 3. - С. 6264.

198. Барахтин В.И., Владимиров В.И., Иванов С.А. и др. Периодичность структурных изменений при ротационной пластичности //ФММ. Т. 63, в.6. -С. 1185-1191.

199. Овсянников Л.Ф., Макаренко И.Н., Налимов В.И. и др. /Сб.: Нелинейные проблемы теории поверхностных и внутренних волн. -Новосибирск: Наука, 1995.

200. Шабловский О.Н. Нелинейные свойства градиента температуры в задачах о волновом теплопереносе с подвижными границами //Инженерно-физический журнал, 1999. Т. 72 - № 1. - С. 80-87.

201. Красулин Ю.П., Тимофеев В.Н. Тепловыделение на контактных поверхностях в процессе обработки металлов. // Физико-механические и теплофизические свойства металлов. М.: Наука, 1976. - С. 132-136.

202. Петров В.А., Башкиров А.Я., Веттергень В.И. Физические основы прогнозирования долговечности конструкционных материалов. СПб.: Политехника, 1993. - 475 с.

203. Кабалдин Ю.Г. Трение и износ инструмента // Вестник машиностроения. -1995.-№ 5. С. 26-31.

204. Кабалдин Ю. Г. Закономерности наростообразования при резании. // Вестник машиностроения. 1995. - № 5. - С. 17-23.

205. Кабалдин Ю.Г. Повышение работоспособности режущей части инструмента из быстрорежущей стали. //Вестник машиностроения. 1996. - № 6. - С. 27-32.

206. Иванова B.C. Синергетика. Прочность и разрушение металлических материалов. М: Наука, 1992. - 159 с.

207. Чижов В.Н., Михайлов C.B. Исследование закономерностей завивания сливной стружки. //Сб. : Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов. Уфа, 1985. - С. 70-73.

208. Клушин М.И. О физических основах сверхскоростного резания. -Горький: ГПИ, 1961. T. XVII. Вып. 4. С.15-22.

209. Верещака A.C., Третьяков Ц.П. Режущий инструмент с износостойким покрытием.- М.: Машиностроение, 1986. 192 с.

210. Туненгольд А.К., Герасимов В.А., Лукьянов Е.А. Интеллектуальное управление станком по состоянию элементов технологической системы//Станки и инструмент. 1997. - № 3. - С.7-12.

211. Верещака A.C. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. - 336 с.

212. Пуш В.Э. Малые перемещения в станках. М., Машгиз, 1961.

213. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. Л.: Машиностроение, 1986. -184 с.

214. Жарков И.Г., Попов И.Г. Влияние автоколебаний на стойкость инструмента.- Станки и инструмент, 1971, № 5, с. 7-8.

215. Заковоротный В.Л. Исследование динамической характеристики резания при автоколебаниях инструмента. В кн. : Изв. техн. науки. Ростов: Ростов, ин-т с.-х. машиностроения, 1976, с. 37-44.

216. Исследования колебаний металлорежущих станков при резании металла /под ред. В.И. Дикушина и Д.Н. Решетова. М.: Машгиз, 1958. 294 с.

217. Остафьев В. А. Расчет динамической прочности режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1979, 168 с.

218. Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970, 351 с.

219. Сридхар, Хон, Лонг. К вопросу об автоколебаниях в металлорежущих станках.- В кн. Конструирование и технология машиностроения: Тр. американ. об-ва инж.-механиков. М.:Мир, 1973, № 2, с. 141-146

220. Тлусты И. Автоколебания в металлорежущих станках: Пер. с чеш. М.: Машгиз, 1955. -395 с.

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

222. Эльясберг М.Е. Основы теории автоколебаний при резании металлов. «Станки и инструмент», № 10,11,1962.

223. Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A. Термодинамический анализ разрушения инструментальных материалов. Межвузовский сборник научных трудов «Вопросы теории и технологии литейных процессов», Хабаровск, 1985. С. 36-44.

224. Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Кожевников Н.Е. Механизмы разрушения и пути повышения прочности инструмента. Межвузовский сборник научных трудов «Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов», Уфа, 1985.-С. 71-76.

225. Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Изотов С.А. Повышение прочности и износостойкости покрытий //Машиностроитель, 1985, №3. С. 27.

226. Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Изотов С.А. Термопластическое упрочнение твердых сплавов //Машиностроитель, 1985, №6. С. 39.

227. Повышение работоспособности твердосплавного инструмента комбинированными методами упрочнения. Всесоюзная конференция «Механика конструкций из композиционных материалов и проблемы динамических испытаний», Комсомольск-на-Амуре, 1990. С. 82-84.

228. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M., Бурков A.A. Динамический мониторинг процесса резания в автоматизированном производстве. Тезисы докладов региональной телеконференции по итогам выполнения МРНТП "Дальний Восток России", Хабаровск, 1996. С. 26-27.

229. Повышение эффективности процесса высокоскоростного резания. Материалы Международной научно-технической конференции "Точность и надежность технологических и транспортных систем", Пенза, 1999. С. 102105.

230. Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И., Бурков A.A. Синергетика эволюции структур и солитонные механизмы трения, износа и смазки при резании //Вестник машиностроения, 2000, № 1. С. 34-41.

231. Кабалдин Ю.Г., Шпилёв A.M., Бурков A.A. Солитонный механизм возмущения вибраций в технологических самоорганизующихся системах обработки резанием //Вестник машиностроения, 2000, № 3. С. 31-37.

232. Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Кравченко Е.Г. Физические основы управления процессом завивания стружки в условиях автоматизированного производства //Вестник машиностроения, 2000, № 4. С. 28-33.

233. Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Виноградов C.B. Механизмы разрушения твердосплавного инструмента при прерывистом резании //Вестник машиностроения, 2000, № 5. С. 31-35.

234. Диагностика и управление в технологических системах. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах», Комсомольск-на-Амуре, 20-24 сентября 2000 г. С. 20-24.

235. Бурков A.A., Семибратова М.В. Самоорганизация в процессах трения при резании. Материалы международной научной конференции «Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в технологиях и системах», Комсомольск-на-Амуре, 20-24 сентября 2000 г. С. 25-31.

236. Способ доработки многогранных твердосплавных пластин. A.c. № 1289659 СССР МКИ В 24 В 3/34, В 23 Р 15/28. (Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Изотов С.А., Кожевников Н.Е.).

237. Способ изготовления твердосплавного инструмента. A.c. № 1342047 СССР МКИ С 23 С 14/32, В 23 Р15/28 (Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Мокрицкий Б.Я., Фадеев B.C., Андреев A.A., Аникин В.Н.).

238. Способ обработки режущего инструмента. A.c. № 1351154 СССР МКИ С 23 С 8/00 (Кабалдин Ю.Г., Мокрицкий Б.Я., Бурков A.A., Андреев A.A., Кожевников Н.Е., Дунаевский Ю.В.).

239. Режущий инструмент и способ его изготовления. A.c. № 1356499 СССР МКИ С22 С 29/00, С 23 С 8/00, В 23 В 27/14 (Кабалдин Ю.Г., Мокрицкий Б.Я., Бурков A.A., Аникин В.Н., Семашко H.A., Щелкунов Б.П.).

240. Многослойное покрытие и способ его получения. A.c. № 1372976 СССР МКИ С 23 С 14/00, С 22 С 29/00, В 23 В 27/14 (Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Мокрицкий Б.Я., Изотов С.А., Аникин В.Н., Семашко H.A.).

241. Способ изготовления износостойкого покрытия из карбидов титана. A.c. № 1407099 СССР МКИ С 23 С 16/32 (Кабалдин Ю.Г., Бурков A.A., Мокрицкий Б.Я., Аникин В.Н., Семашко H.A.).

242. Tlusty I., Polacek M., Danek О., Spacek L. Selbsterregte Schwingungen an Werkzeugmaschinen. Veb Verlag Technik, Berlin, 1962.

243. Tobias S.A. Machine-tool vibration. London, Blackie, Glasgow, 1965.

244. Arnold R. Mechanism of Tool Vibration in Cutting of Steel.- «The Engineer» №4686; 4687,1945.

245. Shaw M.C., Sanghani S.R. On the origin of cutting vibrations. «Annales du College International pour L'Etude Scientifique des Techniques de Productin Mecanique», № 2, 1962-1963.

246. Ostermann G. Uber die Ursache, des Werkzeugver-schleisses, «IndustrieAnzeiger», Nr. 62-4, Aug. (1959).

247. Vierrege G. Der Werkzeugverschleiss bei der spanabhebenden Bearbeitung im Spiegel der Verschleiss schnittgeschwindig keitkurven. «Stahl und Eisen», 77 (1957), Heft. 18.

248. Atomic scale level chip formation of amorphous metal investigated by using AFM and MD-RPFEM simulation / Ueda Kanji, Fu Huinan, Manabe Keiji // Mach. Sei. and Technol/ 1999. - 3, № 1. - C. 61-75.

249. Childs T.H.C. // Mahc. Sei. and Technol. 1998. - 2, № 2. - C. 303-316.

250. Li Shijie, Fang Jing // Hebei gongye daxue xuebao = J. Hebei Univ. Technol. 1999.-28, №6.-C. 81-86.

251. A system theory approach to mode coupling chatter in machining / Gaspsretto Alessandro // Trans. ASME. J. Dyn. Syst., Meas. and Contr. 1998. - 120, № 4. - C. 545-547.

252. Kong Fausen, Yu Junyi, Pan Zhigang // Zhendong gongcheng xuebao = J. Vibr. Eng. -1998. 11. № 1. - C. 106-109.

253. Research on mechanism and model of cutting chatter / Liu Guangfu, Chen Xiyuan, Liu Xueping, Li Baaxin, Li Yueming // Jixie gongcheng xuebao = Chin. J. Mech. Eng. 1998. - 34, № 4. - C. 40-46.1. УТВЕРЖДАЮинженер КнААПО В.И.Шпорт 200011. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

254. Работы по теме: «Управление технологическими системами на основе динамических и нейронно-сетевых моделейпроцесса резания»

255. Научны^/фуководитель C^^fcjjSjßypKOB A.A.

256. Ответственный исполнитель Просолович A.A.1. Исполнители

257. Виноградов C.B. Биленко C.B.1. От предприятия1. Зам.гл.технолога1. Алешин В.М.

258. Рукфводитель лаборатории ОМР Воронин Н.В.руководио^З^^а^ор по учебной работе1. А.М. Шпилев 2000 г.1. АКТ О ВНЕДРЕНИИработы по теме: «Управление технологическими системами на основе динамических и нейронно-сетевых моделей процесса резания»