Связь самоорганизации динамической системы резания с изнашиванием инструмента

Цель работы - повышение эффективности процесса металлообработки через согласование внешнего управления от системы ЧПУ с внутренней динамикой системы, её эволюцией, проявляющейся в развитии износа инструмента и влияющей на параметры и динамические свойства взаимодействующих подсистем инструмента и заготовки. Методы. Для раскрытия динамической связи, формируемой процессом резания, между подсистемами инструмента и заготовки приводится математическое описание сил, действующих на инструмент и заготовку, в координатах состояния системы с помощью нелинейных функционально связанных интегродифференциальных уравнений. Анализ выполнен численными методами в математическом пакете Matlab, Simulink. Результаты. В статье показано, что в ходе эволюции динамических свойств системы происходит принципиальное изменение траектории износа инструмента. Каждая траектория является уникальной, определяемой начальными параметрами системы, и чувствительной к их малым вариациям. В данном результате находят объяснение многие явления, рассматриваемые в статье, в том числе и существование ограниченного диапазона скорости резания, при котором запас устойчивости системы максимален, а интенсивность изнашивания инструмента минимальна, что подтверждается экспериментами многих исследователей. Поэтому предлагаются пути управления изнашиваемостью на основе изменения параметров динамической системы и управляемых траекторий исполнительных элементов станка. Заключение. Скорость изнашивания зависит от параметров динамической системы и их изменения, зависящего от фазовой траектории мощности необратимых преобразований поступающей энергии по совершенной работе. Поэтому в отличие от известных исследований скорость изнашивания рассматривается не только зависящей от параметров системы и формируемых притягивающих множеств деформационных смещений, но и от эволюции свойств и параметров, обусловленной необратимыми преобразованиями энергии в зоне резания.