Вестник научно-технического развития www.vntr.ru
№7 (71), 2013 г.
УДК 534.1 О ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ ВОЗБУЖДЕНИЯ АВТОКОЛЕБАНИЙ ПРИ РЕЗАНИИ © Георгий Константинович Корендясев Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, Москва, Россия
[email protected] Аннотация. В статье описаны и проанализированы основные существующие на сегодняшний день представления о физической природе автоколебаний при обработке металлов резанием. Рассмотрены взаимосвязи математических моделей, описывающих данные представления. Ключевые слова. Автоколебания, резание, математическая модель. On the physical models of auto-oscillations at the processing of metal. © G.K. Korendyasev Blagonravov Mechanical Engineering Research Institute of RAS, Moscow, Russia Abstract. The article describes and analyzes the main currently existing theory of oscillations in metal cutting. Discussed the relationship of mathematical models describing these theories. Keywords. chatter, cutting, mathematical model. Введение Проблема вибрации при обработке металлов резанием изучалась на протяжении всего XX века и продолжает изучаться в XXI веке отечественными и зарубежными исследователями. Такое пристальное внимание к этой проблеме обусловлено двумя причинами: 1. По мере повышения требований к точности и производительности обработки металлов резанием вибрации стали наиболее серьезным ограничением к обеспечению этих показателей. 2. Проблема автоколебаний при резании находится на стыке нескольких наук: теории колебаний, теории упругости, трибологии, технологии машиностроения и др. Сложность этой проблемы определила немалый интерес к ней специалистов различных областей науки. На сегодняшний день не существует единого взгляда на физическую природу этих автоколебаний. Сложность и неоднозначность физических процессов, происходящих при резании металлов, позволяет предположить, что возникновение и поддержание автоколебаний определяется рядом физических явлений, которые могут действовать одновременно. В зависимости от конкретных условий и состояния упругой системы станка некоторые из них могут доминировать. Среди этих условий, прежде всего, следует выделить жесткость и демпфирующую способность элементов технологической системы, режимы резания и вид обработки, а также свойства обрабатываемого материала. В настоящей статье приводится анализ и делается попытка классификации известных моделей самовозбуждения автоколебаний при резании по признакам различной их природы Классификация основных моделей возбуждения автоколебаний при резании. Существующие модели автоколебаний при резании можно условно разделить на три большие группы. В основе моделей первой группы лежит статическая или динамическая двузначность силы резания, причем выявление причин данной двузначности производится с помощью систем с одной степенью свободы. Ко второй группе относятся теории, 15
Вестник научно-технического развития www.vntr.ru
№7 (71), 2013 г.
основанные на представлении технологической системы в виде системы с двумя или более степенями свободы, где автоколебания объясняются наличием координатной связи между ними. К третьей группе относятся теории, основанные на идее «вторичного возбуждения автоколебаний», когда потеря устойчивости объясняется наличием волнистого следа на обработанной поверхности, являющегося следствием предыдущего вибрационного прохода инструмента. Необходимо