Саблин Павел Алексеевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры машиностроения
681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27
Pavel A. Sablin, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering
27, Lenin Prospect, Komsomolsk-on-Amur 681013
Космынин Александр Витальевич, доктор технических наук, профессор, проректор по науке и инновационной работе
681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27
Alexander V. Kosmynin, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Vice-Rector for Research and Innovation
27, Lenin Prospect, Komsomolsk-on-Amur 681013
Щетинин Владимир Сергеевич, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры машиностроения
681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27
Vladimir S. Shchetinin, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Department of Mechanical Engineering
27, Lenin Prospect, Komsomolsk-on-Amur 681013
Цель работы – обеспечение условий для управления качеством обработанной поверхности заготовок на основе применения газомагнитных опор в станочных системах (на примере внутришлифовального станка 3К227А). Для моделирования траектории взаимного перемещения инструмента и заготовки применены методы нелинейной динамики; проведены анализ литературных данных и экспериментальные исследования. На основе рассмотренных вопросов управления динамической устойчивостью технологических систем при механической обработке посредством бесконтактных управляемых газомагнитных опор шпиндельных узлов предложена схема адаптивного управления станочной системой, позволяющая во многом устранить внешние механические воздействия на технологическую систему, внутренние колебания, возникающие от приводов и подвижных частей, а также компенсировать температурные деформации станины и корпуса шпиндельного узла. Продемонстрирована в действии адаптивная система управления на основе газомагнитных опор шпиндельного узла и заготовки, а также системы контроля положения заготовки и инструмента (на примере внутришлифовального станка 3К227А). Разработанная в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете система управления газомагнитными опорами позволяет задавать положение оси ротора с точностью до 0,1 мкм. Полученные результаты исследования позволили сделать вывод: управление двумя адаптивными звеньями на газомагнитных опорах, а именно – шпиндельным узлом инструмента и шпиндельным узлом заготовки, позволяет достигать точность вращения до 0,2 мкм. Методы нелинейной динамики позволили в режиме реального времени построить аттрактор (траекторию) движения вершины инструмента, что дает возможность воздействовать на входные параметры процесса обработки и управлять тем самым выходными параметрами. При этом данная система управления динамической устойчивостью станочной системы применима и к другим видам обработки, в том числе лезвийной.
The purpose of the work is to provide conditions for machined workpiece surface quality control based on the use of gas-magnetic supports in machine-tool systems (on example of the 3K227A internal grinding machine). To model the trajectory of tool and workpiece mutual movement the methods of nonlinear dynamics are used. The literature data on the problem are analyzed and experimental studies are carried out. Based on the considered issues of controlling the dynamic stability of technological systems under machining by means of contactless controlled gas-magnetic supports of spindle units, a scheme for adaptive control of the machine-tool system is proposed. It allows in many respects to eliminate external mechanical effects on the technological system, internal vibrations caused by drives and moving parts, as well as to compensate temperature deformations of the spindle unit frame and body. An adaptive control system based on gas-magnetic supports of the spindle assembly and the workpiece, as well as the control systems of the position of workpiece and tool (on example of 3K227A internal grinding machine) are demonstrated in action. The gas-magnetic support control system developed at Komsomolsk-na-Amure State Technical University makes it possible to set the position of the rotor axis with the accuracy of 0.1 microns. The study results obtained lead to the conclusion that the control of two adaptive links on the gas-magnetic supports, i.e., the spindle assembly of the tool and the spindle assembly of the workpiece, allows to achieve a rotation accuracy of up to 0.2 microns. The methods of nonlinear dynamics make it possible to construct an attractor (trajectory) of the tool tip movement in the real time, which provides a possibility to affect the input parameters of the machining process and thereby to control the output parameters. In addition to this, the control system of machine-tool system dynamic stability is applicable to other processing types as well, including edge cutting machining.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.