2.1. Компьютерный практикум 1

Определение динамического качества технологической системы по переходным характеристикам

Цель работы: Установить зависимость динамического качества технологической системы по координатным осям от режима и параметров процесса резания, а также от конструктивных параметров упругой системы станка.

2.1.1. Практическая часть

Для выполнения работы используется прикладная программа «Динамические характеристики ТОС», интерфейс которой представлен на рис. 5. Инструкции и пояснения для работы с программой содержатся в самой программе и появляются на экране монитора при нажатии кнопки «Help».

При моделировании, после появления на главном интерфейсе переходной характеристики, определить динамическое качество по каждой координате. Для оценки динамического качества технологической системы предлагается комплексный показатель, учитывающий склонность системы к колебаниям. Такой показатель должен учитывать относительное значение подскока и время затухания колебаний. Поэтому, динамическое качество удобно оценивать произведением двух параметров переходного процесса: времени t_n и относительного подскока σ, который для каждой координаты рассчитывается по простой формуле:

(10)

Таким образом, динамический показатель качества:

(11)

Для идеальной системы этот показатель равен нулю. Поэтому, чем меньше динамический показатель качества, тем выше её динамическое качество.

Определение требуемых для расчётов параметров переходной характеристики по координате Z показано на рисунке 7.

При измерении величин деформаций по координатным осям удобно пользоваться функцией увеличения графиков, а при измерении времени переходного процесса ориентироваться на прекращение колебаний в исходном масштабе.

tn

Zmax

Zуст

Рис. 7. Схема определения экспериментальных данных

Выбирая шаг изменения заданного в соответствии с вариантом индивидуального задания, провести эксперименты на всём диапазоне изменения заданного параметра и определить динамический показатель качества для каждой координатной оси ЭУС. По экспериментальным данным построить графики зависимостей динамического показателя качества, а также график зависимости погрешности обработки от заданного параметра.

В качестве примера выполнения экспериментов ниже представлен ход исследований для исходных данных, указанных в окнах главного интерфейса программы на рисунке 5. Для проведения экспериментальных исследований, например, в функции главного угла в плане резца, перед активацией прикладной программы необходимо составить таблицу экспериментальных данных, определив диапазон и шаг изменения угла (таблица 1). Выполнить необходимые эксперименты, измерить параметры и записать в таблицу.

Для полученных экспериментальных данных рассчитать показатель динамического качества по каждой координатной оси. Расчёты выполнять по формулам (10) и (11), результаты удобно представить в таблице (таблица 2).

По результатам экспериментальных исследований и последующим расчётам (выделены жирным шрифтом в таблицах 1 и 2) на рисунке 8 построены соответствующие графики.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:

• наихудшие динамические показатели наблюдаются по координатной оси Z, наилучшие – по координатной оси Х;

• погрешность обработки с увеличением главного угла в плане резца уменьшается;

• наилучшие с точки зрения точности обработки и динамического качества всей технологической системы характеристики обеспечиваются при использовании проходного резца с главным углом в плане около 90°.

Таблица 1 – Экспериментальные данные

№	φ, град	Погреш-ность, мм	По оси X			По оси У			По оси Z
			хmax, мм	хуст, мм	tn, с	ymax, мм	yуст, мм	tn, с	zmax, мм	zуст, мм	tn, с
1	40	0,0328	0,0244	0,0244	0,05	0,0164	0,0157	0,28	0,0247	0,0232	0,41
2	50	0,0264	0,0261	0,0261	0,05	0,0132	0,0128	0,25	0,0243	0,0232	0,33
3	60	0,0194	0,0289	0,0289	0,05	0,0097	0,0094	0,24	0,0241	0,0232	0,32
4	70	0,0119	0,0308	0,0308	0,06	0,0059	0,0058	0,21	0,0240	0,0232	0,33
5	80	0,0040	0,0318	0,0318	0,07	0,0020	0,0020	0,05	0,0240	0,0232	0,33
6	90	-0,0040	0,0319	0,0319	0,07	-0,0019	-0,0019	0,03	0,0240	0,0233	0,30
7	100	-0,0119	0,0310	0,0310	0,07	-0,0058	-0,0058	0,04	0,0241	0,0234	0,28
8	110	-0,0195	0,0291	0,0291	0,07	-0,0097	-0,0095	0,21	0,0243	0,0234	0,25

Рис. 8 – Графики экспериментальных зависимостей

Таблица 2 – Расчётные параметры

№	φ, град	По оси X		По оси Y			По оси Z
		σх	Ах		σy	Ау		σz	Az
1	40	1,000	0,050		1,045	0,292		1,065	0,437
2	50	1,000	0,050		1,031	0,258		1,048	0,346
3	60	1,000	0,050		1,032	0,247		1,038	0,332
4	70	1,000	0,060		1,017	0,213		1,034	0,341
5	80	1,000	0,070		1,000	0,050		1,034	0,341
6	90	1,000	0,070		1,000	0,030		1,030	0,310
7	100	1,000	0,070		1,000	0,040		1,029	0,288
8	110	1,000	0,070		1,021	0,214		1,038	0,346