ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ВЫЧЕТОВ ПРИ ПОСТРОЕНИИ АНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АВТОКОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ 
В ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ СТАНКА

Игнатьев Александр Анатольевич, доктор технических наук, профессор, кафедра автоматизации, управления, мехатроники, Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина (Россия, г. Саратов, ул. Политехническая, 77), atpa@sstu.ru
Самойлова Елена Михайловна,  кандидат технических наук, доцент, кафедра автоматизации, управления, мехатроники, Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина (Россия, г. Саратов, ул. Политехническая, 77), atpa@sstu.ru
Игнатьев Станислав Александрович,  доктор технических наук, профессор, кафедра автоматизации, управления, мехатроники, Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина (Россия, г. Саратов, ул. Политехническая, 77), atpa@sstu.ru

 681.5

DOI

10.21685/2072-3059–2017-1-12

Актуальность и цели. Динамическое качество металлорежущих станков, оказывающее существенное влияние как на геометрические параметры точности, так и на физико-механические характеристики поверхностного слоя деталей, базируется на измерении виброакустических (ВА) колебаний. Последующая их обработка направлена на определение спектральных, корреляционных
и других характеристик, на основе которых дается оценка как техническому состоянию станков, так и назначенному режиму резания с точки зрения качества и производительности обработки деталей. При этом весьма важным является выбор и обоснование информативной характеристики, базирующейся на измерении ВА колебаний динамической системы станка при резании, которая
позволяет установить целесообразный режим обработки. Данный режим устанавливается по максимальному запасу устойчивости динамической системы, определяемому из передаточной функции, которая, в свою очередь, определяется из автокорреляционной функции (АКФ), ВА колебаний узлов, участвующих в процессе формообразования. Актуальность работы связана с тем, что построение аналитической модели автокорреляционной функции ВА колебаний динамической системы важно с точки зрения последующего сопоставления с экспериментальной АКФ, вычисленной по результатам измерений колебаний на станке и применяемой в дальнейшем для получения запаса устойчивости динамической системы, служащего оценкой динамического качества станка.
Материалы и методы. Для вычисления АКФ ВА колебаний в динамической системы металлорежущего станка используется ее связь со спектральной плотностью мощности входного сигнала типа «белый шум» и частотной характеристикой динамической системы станка.
Результаты. Аналитически с применением теории вычетов получено выражение для АКФ ВА колебаний в динамической системы металлорежущего станка в виде затухающей косинусоиды, аналогичном идентифицированному по экспериментальным данным измерений ВА колебаний.
Выводы. Построенная теоретическая модель АКФ ВА колебаний динамической системы шлифовального станка адекватна АКФ, полученной по экспериментальным данным, что позволяет обосновать целесообразность ее использования для вычисления передаточной функции динамической системы станка с последующей оценкой ее запаса устойчивости.

Ключевые слова

виброакустические колебания, металлорежущий станок, динамическая система, автокорреляционная функция, теория вычетов.

 Скачать статью в формате PDF

 1. Ку динов, В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. – М. : Машиностроение, 1967. – 360 с.
2. Попов, В. И. Динамика станков / В. И. Попов, В. И. Локтев. – Киев : Техника, 1975. – 136 с.
3. Игнатьев, А. А. Мониторинг технологического процесса как элемент системы управления качеством продукции / А. А. Игнатьев, В. В. Горбунов, С. А. Игнатьев. – Саратов : СГТУ, 20009. – 160 с.
4. Risbood, K. A. Prediction of surface roughness and dimensional deviation by measuring cutting forces and vibrations in turning process / K. A. Risbood, U. S. Dixit, A. D. Sahasrabudhe // Journal of Material Processing Technology. – 2003. – Vol. 132. – Р. 203–214.
5. Игнатьев, А. А. Стохастические методы идентификации в динамике станков / А. А. Игнатьев, В. А. Каракозова, С. А. Игнатьев. – Саратов : СГТУ, 2013. – 124 с.
6. Козочкин, М. П. Влияние динамических характеристик станочных узлов на вибрации при резании / М. П. Козочкин // СТИН. – 2014. – № 2. – С. 4–9.
7. Ву , Д. Аналитическая модель динамики резания металлов / Д. Ву, К. Лю // Конструирование и технология машиностроения. – 1985. – № 2. – С. 89–100.
8. Добрынин, С. А. Методы автоматизированного исследования вибраций машин : справочник / С. А. Добрынин, М. С. Фельдман, Г. И. Фирсов. – М. : Машиностроение, 1987. – 224 с.
9. Игнатьев, А. А. Идентификация в динамике станков с использованием стохастических методов / А. А. Игнатьев, В. В. Коновалов, С. А. Игнатьев. – Саратов : СГТУ, 2014. – 92 с.
10. Lin, Z. H. In-process measurement and assessment of dynamic characteristics of machine tool structures / Z. H. Lin // Int. J. Mach. Tools Manufact. – 1988. – Vol. 28, № 2. – P. 93–101.
11. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического регулирования / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. – М. : Наука, 1975. – 768 с.
12. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн ; под ред. И. Г. Арамановича. – М. : Наука, 1984. – 832 с.