Заковоротный Вилор Лаврентьевич, профессор кафедры «Автоматизация производственных процессов», доктор технических наук, профессор
Scopus ID 7005349023
Researcher ID I-2990-2014
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Гвинджилия Валерия Енвериевна, аспирант кафедры «Автоматизация производственных процессов
Scopus Author ID: 57204638971
Researcher ID: AAM-4580-2020
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Закалюжный Алексей Александрович, аспирант кафедры «Автоматизация производственных процессов»
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Introduction. One of the ways to improve the accuracy of manufacturing parts by cutting is related to the control of elastic deformations of the tool and the workpiece. This is particularly true for slender parts, whose stiffness law along the tool path is given. In this case, the control parameter, as a rule, is the return flow rate, which affects the cutting forces, whose change causes variations in elastic deformations. To provide the specified accuracy of the diameter, it is required to coordinate the controlled trajectory of the feed drive speed with the feed rate and a priori given law of change in the stiffness of the workpiece or the law of variation of the cutting process parameters. To do this, it is required to determine the law of converting the engine speed into the feed rate, and, ultimately, into elastic deformations. This law depends on the stiffness of the mechanical part of the feed drive and the changing parameters of the cutting process.
Materials and Methods. The paper presents mathematical modeling and, on its basis, analysis of the conversion of the feed rate into cutting forces, taking into account the final stiffness value of the mechanical part of the drive and the evolutionary parameters of the cutting process.
Results. It is shown that, starting from a certain critical value, the law of converting the feed rate into cutting forces becomes fundamentally dependent on the stiffness of the mechanical part of the drive. At the same time, there is an increase in time for setting a new force value when the feed rate varies, which affects the accuracy of providing forces that are consistent with the stiffness law of the part. The paper presents algorithms for calculating elastic deformations for a given stiffness law, as well as algorithms for calculating the trajectory of the feed rate at which the deformations remain constant. It is shown that the law of conversion is also affected by variations in the cutting parameters.
Discussion and Conclusion. The frequency and time characteristics of the conversion are discussed. A conclusion is made about the accuracy of the diameter formed through cutting, depending on the stiffness of the mechanical part of the feed drive and on some parameters of the cutting process.
Введение. Одно из направлений повышения точности изготовления деталей резанием связано с управлением упругими деформациями инструмента и заготовки. Особенно это относится к деталям малой жесткости, закон изменения которой вдоль траектории движения инструмента является заданным. При этом управляющим параметром, как правило, выступает величина оборотной подачи, влияющая на силы резания, изменение которых вызывает вариации упругих деформаций. Для обеспечения заданной точности диаметра необходимо согласовать управляемую траекторию частоты вращения привода подачи с величиной подачи и априорно заданным законом изменения жесткости заготовки или законом изменения параметров процесса резания. Для этого необходимо определить закон преобразования частоты вращения двигателя в величину подачи и в конечном счете в упругие деформации. Этот закон зависит от жесткости механической части привода подачи и изменяющихся параметров процесса резания.
Материалы и методы. В статье приводится математическое моделирование и на его основе — анализ преобразования скорости подачи в силы резания с учетом конечного значения жесткости механической части привода и эволюционно изменяющихся параметров процесса резания.
Результаты исследования. Показано, что начиная с некоторого критического значения закон преобразования скорости подачи в силы резания становится принципиально зависящим от жесткости механической части привода. При этом наблюдается увеличение времени установления нового значения силы при варьировании скорости подачи, что влияет на точность обеспечения сил, согласованных с законом изменения жесткости детали. В статье приводятся алгоритмы вычисления упругих деформаций при заданном законе изменения жесткости, а также алгоритмы вычисления траектории скорости подачи, при которой деформации остаются постоянными. Показано, что на закон преобразования влияют и вариации параметров резания.
Обсуждение и заключение. Обсуждаются частотные и временные характеристики преобразования. Делается заключение о точности формируемого резанием диаметра в зависимости от жесткости механической части привода подачи и от некоторых параметров процесса резания.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.