Simulating the dynamics of vibration drilling featuring chip control driven by peak-to-peak vibration displacement

Abstract

Моделирование динамики вибрационного сверления с контролем дробления стружки по размаху колебаний © И.И. Плещеев, С.А. Воронов, И.И. Иванов МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия Одной из важных задач при обработке глубоких отверстий является дробление образующейся стружки. Его можно обеспечить с помощью вибропатронаспециального приспособления, работающего по автоколебательному принципу. Однако дробление стружки с помощью вибропатронов возможно только при определенных технологических параметрах, что сдерживает их применение. В данной статье предложен алгоритм адаптивного управления динамикой вибрационного сверления по размаху колебаний для поддержания дробления стружки. Приведена математическая модель сверления с вибропатроном, учитывающая нелинейную зависимость силы резания от толщины срезаемого слоя и возможность выхода режущей кромки из материала. Для проверки эффективности предложенного алгоритма адаптации выполнены расчеты в широком диапазоне варьируемых параметров обработки. Полученные результаты моделирования подтверждают эффективность предложенной стратегии для дробления стружки. Ключевые слова: вибрационное сверление, дробление стружки, регенеративный эффект, автоколебания, управление вибрациями, обратная связь Simulating the dynamics of vibration drilling featuring chip control driven…Chip control is one of the most important problems in deep hole machining. A special self-vibratory drilling head may be used to implement chip control. However, chip control via a self-vibratory head is only possible for specific manufacturing parameters, which limits the use of this method. This paper presents an algorithm for adaptive control of vibration drilling dynamics intended to facilitate chip control and driven by peak-topeak vibration displacement. We provide a mathematical model of drilling using a selfvibratory head, taking into account the facts that the cutting force is a non-linear function of the chip thickness and that there is additional non-linearity introduced when the drill is exiting the material. In order to validate the efficiency of the algorithm proposed, we performed numerical simulations for a wide range of variable processing parameters. The simulation results obtained confirm that the strategy proposed is efficient for chip control.