Повышение динамической устойчивости процесса резания на основе подходов нелинейной динамики и искусственного интеллекта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Шатагин Дмитрий Александрович

• Шатагин Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Шатагин Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО МЕХАНИЗМАМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВТОКОЛЕБАНИЙ ПРИ РЕЗАНИИ

1.1 Механизмы возникновения автоколебаний при резании

1.1.1 Возникновение автоколебаний вследствие нелинейной характеристики силы резания

1.1.3Возникновение автоколебаний вследствие динамической характеристики резания

1.1.2 Возникновение автоколебаний вследствие координатной связи

1.2 Введение в нелинейную динамику и фрактальный анализ

1.3 Введение в искусственный интеллект и искусственные нейронные сети

1.4Методы оценки и управления динамическим состоянием системы резания

1.5 Выводы

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ РЕЗАНИЯ

2.1 Описание экспериментальной установки

2.2 Алгоритм реконструкция аттрактора системы резания и расчет его фрактальной размерности по сигналу виброакустической эмиссии (ВАЭ)

2.3 Алгоритмы расчета информационной энтропии и старшего показателя Ляпунова по сигналу ВАЭ

2.4 Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОКОЛЕБАНИЙ ПРИ РЕЗАНИИ

3.1 Порядок проведения экспериментов

3.2 Оценка влияния условий обработки на автоколебания при резании

3.2.1 Влияние режимов обработки и СОТС на автоколебания при резании

3.2.2 Влияние вида обрабатываемого материала на автоколебания при резании

3.2.3 Влияние геометрических параметров инструмента и жесткости на автоколебания при резании

3.3 Выводы

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Дислокационный подход к механизму возникновения автоколебаний при резании

4.2 Влияния фазовой характеристики резания и тепловых процессов на интенсивность и устойчивость автоколебаний

4.3 Хаотическая динамика в технологических системах обработки резанием

4.4 Выводы

ГЛАВА 5. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

5.1 Моделирование динамики процесса резания на основе искусственного интеллекта и фрактального анализа

5.2 Разработка интеллектуальной системы управления динамической устойчивостью процесса резания

5.2.1 Апробация работы интеллектуальной системы анализа и прогнозирования динамической устойчивости системы резания

5.3 Разработка токарного резца со встроенной беспроводной системой сбора и

передачи данных сигнала ВАЭ

5.4 Повышение устойчивости процесса резания за счет применения разработанного состава износостойкого покрытия

5.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ А (Иллюстрации основных алгоритмов и модулей интеллектуальной системы управления динамической устойчивостью процесса резания)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (Акты внедрения результатов диссертационной работы)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение динамической устойчивости процесса резания на основе подходов нелинейной динамики и искусственного интеллекта»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время наблюдается активная фаза перехода предприятий промышленного машиностроения к «Цифровому» производству, реализуемого в рамках концепции Индустрии 4.0. При этом одной из основных задач является разработка и интеграция в уже существующую производственную систему принципиально новых технологических объектов -киберфизических систем. Данный переход сопровождается значительными трудностями, обусловленными множественными экономическими и техническими факторами. Одним из таких факторов является недостаточный уровень развития систем диагностики и управления технологическими комплексами на основе подходов искусственного интеллекта, обеспечивающих высокое динамическое качество и производительность механической обработки наряду с высокой экономической эффективностью.

Исследования показывают, что при определенных условиях механической обработки наблюдается потеря динамической устойчивости процесса резания, что приводит к возникновению интенсивных автоколебаний в технологической системе. Это явление вызывает ухудшение качества обрабатываемой поверхности, преждевременный износ инструмента и выход оборудования из строя, сопровождающийся значительными финансовыми издержками. Одной из причин возникновения автоколебаний при резании является динамическая характеристика процесса резания, однако на данный момент отсутствует физическое обоснование этого явления.

При анализе динамической устойчивости технологических систем, большинство существующих подходов предусматривают оценку устойчивости упругой системы станка и устойчивость самого процесса резания по математическим моделям. Однако такой подход оправдан лишь на этапе проектирования технологической системы для приближенной оценки границ устойчивости системы резания. Для оценки динамического состояния реального оборудования с допустимой точностью необходимо использовать сложные

нелинейные математические модели, учитывающие большое количество факторов. В производственных условиях это вызывает дополнительные трудности, т.к. приходится принимать во внимание текущий износ оборудования и получать информацию об устойчивости системы непосредственно в процессе механической обработки.

В ряде работ показано, что обработка материалов резанием всегда сопровождается излучением сигналов виброакустической эмиссии (ВАЭ), которые несут большое количество информации о состоянии системы резания. Указывается, что данный метод имеет ряд преимуществ, однако, к особенностям работы с ВАЭ - информацией необходимо отнести сложность взаимосвязи сигналов ВАЭ с устойчивостью процесса резания и наличие высокой шумовой составляющей в сигналах.

Решение этой задачи возможно при использовании подходов искусственного интеллекта, нелинейной динамики и фрактального анализа. Подходы нелинейной динамики позволяют проводить количественную оценку характера движения сложных систем, их организованность и оценивать степень хаотичности траекторий в фазовом пространстве с использованием коэффициента фрактальной размерности. Использование подходов искусственного интеллекта позволяет устанавливать связь между особенностями сигнала ВАЭ и характеристиками процесса резания, учитывая большое количество поступаемой информации в режиме реального времени, оценивать устойчивость системы резания и оптимизировать режимы обработки.

В этой связи исследования, направленные на повышение динамической устойчивости процесса резания на основе подходов нелинейной динамики и искусственного интеллекта, являются актуальной проблемой в машиностроении.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности механической обработки за счет управления динамической устойчивостью процесса резания на основе подходов нелинейной динамики и искусственного интеллекта.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Изучить и обосновать первичный механизм возбуждения автоколебаний при врезании инструмента в заготовку с учетом структурных изменений в зоне стружкообразования, а также механизма автоколебаний в процессе установившегося резания;

• Исследовать влияния технологических условий обработки на устойчивость процесса резания с использованием количественных критериев нелинейной динамики и фрактального анализа;

• Разработать пути повышения эффективности обработки материалов резанием за счет применения подходов нелинейной динамики и искусственного интеллекта;

Научная новизна работы:

- Исследован механизм возникновения автоколебаний при резании с позиции нелинейной динамики и фрактального анализа. Показано, что первичный механизм возникновения автоколебаний при резании обусловлен временными структурными изменениями обрабатываемого материала и волновым характером движения структурных элементов в зоне стружкообразования, вызывающих деформационное упрочнение и запасание энергии упругой деформации. При этом наблюдается перестроение аттрактора системы резания с изменением его фрактальной размерности. Экспериментально установлено, что уменьшение длины контакта передней поверхности с инструментом приводит, как к снижению амплитуды автоколебаний и значению фрактальной размерности аттрактора системы резания, так и времени структурных превращений в зоне стружкообразования, при сдвиге элемента стружки;

- Исследована динамическая устойчивость процесса резания на основе подходов нелинейной динамики и фрактального анализа. Показана возможность использования фрактальной размерности аттрактора, энтропии сигнала ВАЭ и старшего показателя Ляпунова, в качестве критериев оценки степени хаотичности и устойчивости фазовых траекторий системы резания. Установлено, что режимы

обработки влияют на аттрактор системы резания, его фрактальную размерность и степень его устойчивости, а при определенных условиях наблюдается переход системы резания к хаотическим автоколебаниям. Показано, что использование износостойких покрытий и применение СОТС повышает динамические характеристики процесса резания, при этом уменьшается амплитуда автоколебаний, фрактальная размерность аттрактора, значение информационной энтропии сигнала ВАЭ и старшего показателя Ляпунова;

- Разработана нейросетевая модель, характеризующая влияние условий обработки на показатели динамической устойчивости процесса резания - амплитуду автоколебаний, фрактальную размерность аттрактора, энтропию сигнала и старший показатель Ляпунова. Показана возможность удаленной диагностики и управления устойчивостью процесса резания в режиме реального времени с использованием высокопроизводительных вычислений и облачных технологий обработки данных, а также возможность обмена знаниями между группами аналогичных технологических систем;

Теоретическая и практическая значимость работы:

- Теоретически и экспериментально обоснован первичный механизм возникновения автоколебаний при резании, связанный со структурными изменениями в зоне стружкообразования, вызывающих запаздывание силы резания;

- На основе подходов искусственного интеллекта разработана автоматизированная система, позволяющая проводить диагностику и управлять динамической устойчивостью процесса резания в зависимости от условий обработки с использованием высокопроизводительных вычислений nVidia CUDA и облачных технологий. Получено свидетельство на регистрацию программного обеспечения (ПО);

- Разработана база данных для интеллектуальной системы диагностики и управления динамической устойчивостью процесса резания, включающая информацию о векторе технологических параметров и соответствующем векторе динамического состояния процесса резания и векторе неисправностей

оборудования;

- Разработан и запатентован токарный резец позволяющий регистрировать сигнал ВАЭ и передавать его в систему диагностики и управления устойчивостью процесса резания на основе беспроводных технологий передачи данных. Резец может использоваться в производственных условиях, ограничивающих использование стандартного регистрирующего оборудования;

- Предложен и запатентован состав наноструктурного износостойкого покрытия на режущий инструмент. Показано, что предлагаемое покрытие повышает динамические характеристики процесса резания, при этом уменьшается амплитуда автоколебаний, фрактальная размерность аттрактора, информационная энтропия сигнала ВАЭ и старший показатель Ляпунова.

Методология и методы исследования базируются на основных положениях теории резания материалов и технологии машиностроения, теории синергетики, нелинейной динамики, аппарата искусственных нейронных сетей, фрактального анализа, высокопроизводительных вычислений nVidia CUDA, теории планирования экспериментов, теории пластической деформации металлов, современных приборов и установок и вычислительной техники (National Instruments, ГлобалТест), с использованием стандартных и специальных программ обработки результатов экспериментов.

Достоверность результатов и выводов исследований подтверждалось соответствием полученных зависимостей экспериментальных данных и результатов производственных испытаний, а также. Основные положения диссертационной работы приняты к внедрению в виде системы диагностики и управления динамической устойчивостью процесса резания на основе походов нелинейной динамики и искусственного интеллекта на ПАО ГАЗ, а также в НГТУ для использования в лекционных курсах и на практических занятиях.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы изложены и обсуждены на научно-технических конференциях, а именно: 1.Международная научно-практическая конференция «Машиностроение. Интеграция образования,

науки и производства», посвященная столетию со дня рождения профессора Клушина М.И. Н.Новгород, 2015г.

2.XXI-M международная научно-практическая конференция «Технические науки - от теории к практике. С.Петербург, 2017.

3. Международная научно-практическая конференция «Итоги 2017 года: научные исследования и разработки». Иркутск 2018г.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 14 научных работах, в том числе одной монографии. В рецензируемых журналах и изданиях, включенных в перечень ВАК, опубликовано 4 статей, в журналах рецензируемых базой данных SCOPUS, опубликована 1 статья. Получены два патента на полезную модель и свидетельство на регистрацию программного обеспечения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Объем диссертации -159 страниц, включая 88 рисунков.

Введение содержит обоснование актуальности, описание целей и задач исследования, объекта, предмета и методов исследования, отмечены научная новизна и практическая значимость результатов.

В первой главе дан анализ состояния проблемы динамической устойчивости процесса резания, рассмотрены основные механизмы первичного возбуждения автоколебаний, а также методы оценки и управления динамическим состоянием системы резания.

Во второй главе описан экспериментальный стенд, а также изложены алгоритмы фильтрации и обработки сигналов ВАЭ, нелинейной динамики и искусственного интеллекта, расчета фрактальной размерности аттрактора, информационной энтропии и старшего показателя Ляпунова.

В третей главе приведены результаты экспериментальных исследований по оценке устойчивости процесса резания в зависимости от условий обработки. Рассмотрено влияние режимов обработки, обрабатываемого материала и геометрии инструмента на значение фрактальной размерности аттрактора и информационную энтропию сигнала ВАЭ и старший показатель Ляпунова.

В четвертой главе исследован и обоснован первичный механизм возбуждения автоколебаний на основе атомно-дислокационного подхода к процессу резания. Показаны возможные механизмы перехода системы резания от периодических автоколебаний к хаотическим.

Пятая глава посвящена разработке интеллектуальной системы управления и диагностики динамической устойчивости процесса резания для повышения эффективности механической обработки.

В заключении диссертации приведены основные результаты и выводы по работе.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО МЕХАНИЗМАМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВТОКОЛЕБАНИЙ ПРИ РЕЗАНИИ

1.1 Механизмы возникновения автоколебаний

Повышение точности и производительности обработки резанием является основной задачей современного машиностроения. Эти параметры в значительной степени зависят от состояния упругой системы станка и особенностей процесса стружкообразования. Улучшение динамического качества системы резания и увеличение её производительности происходит за счет использования жестких конструкций станков и инструмента, новых инструментальных материалов и за счет выбора оптимальных режимов обработки и геометрии инструмента. Получение высокого качества обрабатываемой поверхности возможно только при устойчивом процессе механической обработки, т.е. без вибраций. Однако на любых металлорежущих станках могут возникать вибрации двух типов: вынужденные и автоколебания. Источником вынужденных колебаний являются внешние периодические силы. Такие колебания возникают в зубчатых и ременных передачах станков, в неуравновешенных валах, сильно изношенных и неточных механизмах, также источником вынужденных колебаний является работающее вблизи оборудование. На данный момент механизм возникновения вынужденных колебаний достаточно хорошо изучен и существуют эффективные способы борьбы с ними.

Механизм возникновения автоколебаний имеет совершенно другую природу. Автоколебания не связаны с воздействием внешней периодической силы и их можно наблюдать при работе на новых, жестких и сбалансированных станках в широком диапазоне режимов обработки. Автоколебания сильно ограничивают производительность обработки, ухудшают качество обработанной поверхности и приводят к интенсивному износу инструмента и его поломке. Основным отличием автоколебаний от вынужденных колебаний является постоянная частота в широком диапазоне скоростей, исключением являются

релаксационные колебания [80]. Как правило частота автоколебаний близка к одной из собственных частот конструкции [22] .

На данный момент выполнен целый ряд исследований, посвященный изучению механизмов возникновения автоколебаний в процессе резания. [22, 51, 52, 56 и др.].Первым на автоколебательную природу вибраций при резании указал Н.А. Дроздов [21]. Было показано, что частота автоколебаний не зависит от скорости резания и что источником вибраций не является периодический характер стружкообразования. Также Н.А. Дроздов предложил модель колебательной системы резания работающей по следу от предыдущего прохода (рис.1.1). По мнению Н.А. Дроздова любое случайное возмущение выводит упругую систему станка из равновесия и вызывает затухающие колебания. Это в свою очередь приводит к возникновению волнистого следа от инструмента на обработанной поверхности. Частота получаемых неровностей непосредственно связана с собственной частотой колебаний упругой системы. При последующем проходе резец работает с переменной толщиной среза, что приводит к изменению силы резания и раскачке системы до определенного значения амплитуды.

Рисунок 1.1 - Механизм возникновения автоколебаний при работе по следу

Модель механической обработки с собственно неустойчивым процессом резания рассмотрена в работе [15]. При неустойчивом процессе резания происходит образование суставчатой или элементной стружки, а также возможно

Волнистость от предыдущего пппупдп

образование неустойчивого нароста. При неустойчивом стружкообразовании происходит формирование элемента стружки и последующий его сдвиг. Таким образом, происходит постоянное запасание энергии и её диссипация. Это в свою очередь приводит к периодическому изменению силы резания и возникновению вибраций. Такой характер вибраций ошибочно можно отнести к вынужденным колебаниям, тем более частота стружкообразования напрямую зависит от скорости. Однако, правильнее рассматривать данный процесс как взаимодействие автоколебательной системы процесса деформации металла в зоне стружкообразования и упругой системы станка. При небольшой толщине срезаемого слоя и высокой жесткости станка, такие вибрации имеют малую амплитуду и систему резания условно считают устойчивой, а колебания вызванные изменением силы резания - вынужденными. При большой толщине среза и невысокой жесткости станка, амплитуда колебаний может принимать высокие значения, а систему считают неустойчивой.

В работах А. И. Каширина источником автоколебаний при резании рассматривалась нелинейная зависимость силы трения стружки о переднюю поверхность инструмента от скорости резания (рис. 1.2) Поведение системы описывалось моделью Ван дер Поля. В этой схеме рассматривается масса на ленте, движущейся с постоянной скоростью и встречающая сил упругого сопротивления. А. И. Каширин показал, что при сильно нелинейной характеристике силы трения стружки возникает автоколебательный режим работы. Однако, как показывают экспериментальные данные [46], автоколебательный режим может возникать и в отсутствии нелинейных участков зависимости силы резания от скорости, что нельзя объяснить с точки зрения теории А.И. Каширина. Нелинейный участок зависимости силы резания от скорости связан с зоной наростообразования и тепловыми процессами. Инерционность тепловых процессов при быстром изменении скорости не позволяет быстро изменять состояние стружки и резца, соответственно и не изменяется значение силы резания. В результате нет условий для создания притока энергии для поддержания автоколебательного режима работы.

а) б)

Рисунок 1.2 - Автоколебательные системы с нелинейным трением: а) модель Ван дер Поля; б) Модель автоколебаний по А. И. Каширину

В модели возникновения автоколебаний при резании А. П. Соколовского [88] отмечается неравнозначность силы резания при врезании и отталкивании инструмента. По А. П. Соколовскому при врезании усилие меньше чем при отталкивании, так как инструмент внедряется в недеформированный металл. При обратном движении инструмента срезается слой металла с наклепом и соответственно с большим усилием. Однако, экспериментальные данные [44] полученные при обработке материалов не склонных к наклепу, показали что механизм возникновений автоколебаний при резании по А. П. Соколовскому не осуществляется. При обработке таких материалов также наблюдаются интенсивные автоколебания.

В работах А. И. Каширина и А. П. Соколовского система резания рассматривается как колебательная система с одной степенью свободы. В таких условиях автоколебания могут возникать только при нелинейной зависимости силы резания от перемещения. И. И. Ильинский [26] объясняет механизм возникновения автоколебаний при резании переменной силой на задней поверхности инструмента вследствие его прогиба и изменении действительных задних углов. Изменение задних углов инструмента приводит к изменению силы трения, этим, по мнению И. И. Ильинского, и поддерживаются автоколебания при резании.

В работах Шоу также отмечается неоднозначность силы резания при постоянной толщине среза. Шоу рассматривал колебания при резании в радиальном направлении, при точении, и связывал их с изменением фактического угла сдвига в зоне стружкообразования.

В работах В. А. Кудинова [53] и И. Тлустого [93] модель автоколебательной системы имеет две степени свободы и разную жесткость в различных направлениях, а направление силы резания не совпадает ни с одной из главных осей. Работы В. А. Кудинова и И. Тлустого внесли значительный вклад в понимание механизма возникновения автоколебаний при резании и развитие теории «Координатной связи».

Работы М. Е. Эльясберга [100], Л. К. Кучмы [55], Н. И. Ташлицкого [92] указывают на запаздывание силы резания от изменения толщины среза. Показано, что максимальное значение силы резания не соответствует наибольшему значению толщины срезаемого слоя. Данные эксперименты проводились при обработке волнистой поверхности. Наличие запаздывания в системе резания способствует к поддержанию автоколебаний станка.

В работе [92] Н. И. Ташлицкий указал на запаздывание силы резания от изменения толщины среза, вследствие переходного процесса формирования зоны вторичной деформации ^ при перемещении инструмента относительно заготовки выведенного из состояния равновесия случайным возмущением (рис. 1.3).

Р.С

Отталки&ание инструмента

Врезание инструмента

У

Рисунок 1.3 - Модель возбуждения автоколебаний по Н. И. Ташлицкому

При врезании, значение величины площадки контакта стружки с передней поверхностью меньше, а при удалении больше чем при резании с постоянной толщиной среза. Это объясняет и сам факт задержки силы резания, т.к. величина силы резания непосредственно связана с величиной площадки контакта.

В работах [70, 22, 52, 51, 31, 57] к основным механизмам возникновения автоколебаний при резании относятся: нелинейная характеристика сил резания и трения; запаздывание силы резания от изменения толщины среза; «Координатная связь».

В работе [70] показано, что возникновение автоколебательного режима работы можно определить, используя линеаризованные дифференциальные уравнения движения. Однако такой подход сопряжен с дополнительными вычислительными трудностями и неточностями, что не позволяет определить условия резания с допустимой амплитудой автоколебаний и тем самым увеличить производительность механической обработки.

В работах [47, 74] широкое распространение для анализа устойчивости процесса резания применялся анализ сигнала виброакустической эмиссии (ВАЭ) из зоны резания. Как показали исследования [46,47,48] ВАЭ всегда сопровождает процесс резания и отображает его функциональное состояние. Основной проблемой при работе с сигналами ВАЭ является их неоднозначность и сложность взаимосвязи с характеристиками процессов протекающих в технологической системе.

Отмечено наличие двух характерных диапазонов частот сигналов ВАЭ: 50100 кГц и выше 100 кГц. Первый диапазон принято называть виброакустическим (ВА) сигналом, а второй диапазон - акустической эмиссией (АЭ).

Источниками ВАЭ при резании могут быть как процессы деформации металла (колебания линейных и точечных дефектов кристаллической решетки), процессы трения на передней и задних поверхностях инструмента, удары микровыступов контактируемых поверхностей, развитие микротрещин, фазовая перестройка материала (от ламинарного течения к турбулентному) [29], и т.д.

Также, отмечено, что источником сигнала ВАЭ эмиссии может являться и износ инструмента.

В работе [47] показано, что высокочастотные автоколебания при резании в отличие от низкочастотных присутствуют практически всегда, а источником таких автоколебаний является процесс стружкообразования, в частности сдвиг элемента стружки. Такие автоколебания могут осуществлять различные виды движений: периодические, квазипериодические и хаотические. Вид аттрактора такой системы определяется характеристическими показателями Ляпунова При наличие хотя бы одного положительного показателя, аттрактор системы принимает хаотическую форму. Траектории такого аттрактора не покидают фазового объема и устойчивы по Пуассону и не устойчивы по Ляпунову. Такой режим наиболее характерен для высокочастотных автоколебаний.

1.1.1 Возникновение автоколебаний вследствие нелинейной характеристики силы резания

Влияние нелинейной характеристики силы резания на автоколебания рассмотрено в работе [70]. Представлена модель, имеющая одну степень свободы

(Ргс.1.4).

7

Рисунок 1.4 - Модель системы с одной степенью свободы

Зависимость силы резания P от скорости резания V, при постоянных прочих условиях, определяется выражением:

(1.1)

где Су - коэффициент учитывающий условия обработки; у - скорость резания; zp

- степенной показатель.

Движение динамической системы с одной степенью свободы по координате Е можно описать уравнением вида:

+ Ц + = Р (О (1.2)

где т - масса; Е - координата перемещения; X - коэффициент демпфирования; с -коэффициент учитывающий жесткость системы; Р(Е) - изменение силы резания. Изменение силы резания описывается выражением:

дР

Р(0 = аР = —йу = -Шу (1.3)

оу

где

дР

ду

- параметр полученный в ходе линеаризации

уравнения (1.1) и характеризующий крутизну зависимости силы резания от скорости. Подставляя зависимость (1.3) в уравнение (1.2) получим линеаризованное уравнение движения:

+ (Я - + = 0 (1.4)

Применяя алгебраический критерий устойчивости к анализу системы описываемой уравнением (1.4) видно, что система устойчива при Н<Х, в противном случае система будет иметь положительное трение и потеряет устойчивость. Однако, как показывают экспериментальные данные, нелинейная зависимость силы резания от скорости справедлива только для стационарных режимов обработки. При изменении скорости резания вследствие колебаний

инструмента, сила резания меняется мало, по причине инерционности тепловых процессов в зоне стружкообразования. Поэтому данную зависимость стоит учитывать только при больших амплитудах автоколебаний.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шатагин Дмитрий Александрович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андронов, А. А. Динамические системы на плоскости [Текст] / А. А. Андронов. - М.: Наука, 1961. - 326 с.

2. Андронов, А. А. Динамические системы на плоскости [Текст] / Андронов

A. А., Витт А. А., Хайкин С. Э. - М. : Наука, 1981 . - 568 с.

3. Анищенко, B.C. Аттракторы динамических систем [Текст] / Анищенко

B.C. // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика.- 1997, т,5, №1. С. 109-127

4. Анищенко, B.C. Детерминированный хаос/ Анищенко, B.C. [Текст] // Соровский образовательный журнал. - 1997, №6. С. 70-76

5. Анищенко, B.C. Динамические системы / Анищенко B.C. [Текст] // Соровский образовательный журнал. - 1997, №11. С. 77-84

6. Анищенко, B.C. Устойчивость, бифуркации, катастрофы/ Анищенко, В.

C. [Текст] // Соровский образовательный журнал. — 2000, т.6 №6. С. 105-109

7. Арнольд, В. И. Теория бифуркаций. Итоги науки и техники. Современные проблемы математики. Фундаментальные направления. [Текст] / Арнольд В.И. - М.: Наука, 1985. Т.5. С. 5-218.

8. Балыков, И.А. Акустическая модель режущего инструмента при фрезеровании [Текст] / Балыков И.А. // Надёжность и эффективность станочных и инструментальных систем: Сб.ст.-Ростов-н/Д, 1996.-С.-116-122.

9. Бобров, В. Ф. Особенности образования суставчатой и элементной стружек при высокой скорости резания [Текст] / Бобров В. Ф. Сидельников А.И. //Вестник машиностроения, 1976, №7. С.61-66.

10. Бржозовский, Б. М. Динамический мониторинг и оптимизация процессов механической обработки [Текст] / Бржозовский, Б. М. // СТИН. 2002. №1. С. 3-8

11. Бржозовский, Б.М. Стабилизация динамического состояния станка как основа решения задач повышения точности механической обработки деталей [Текст] / Бржозовский Б.М., Мартынов В.В., И.Н. Янкин, М.Б. Бровкова //

Вестник Саратовского государственного технического университета. 2006. Т. 3. № 1 (14). С. 61-70.

12. Бржозовский, Б.М., Использование метода фазовых диаграмм при оценке динамических процессов при механической обработке [Текст] / Бржозовский Б.М., И.Н. Янкин // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2013. Т. 2. № 1 (70). С. 106-109.

13. Бржозовский, Б.М. Диагностика резания материалов на основе анализа неслучайных составляющих колебательного процесса [Текст] / Бржозовский Б.М., Хайров Д.А., Янкин И.Н. // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2012. № 2-4 (292). С. 109-115.

14. Бржозовский, Б.М. Извлечение полезной информации из сигнала колебательного процесса при механической обработке материалов [Текст] / Хайров Д.А., Янкин И.Н. // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2012. Т. 1. № 9. С. 65-70.

15. Вибрации в технике [Текст]: Справочник. В 6-ти т./Ред. В. Н. Челомей (пред). — М.: Машиностроение, 1980 — Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов/ Под ред. Ф. М. Диментберга и К. С. Колесникова. 1980. - 544 с

16. Галушкин, А. И. Теория нейронных сетей Кн. 1. Учеб. пособие для вузов [Текст] / Общая ред. А.И. Галушкина. М.: ИПРЖР, 2000. - 416с

17. Галушкин, А. И. Нейрокомпьютеры: Кн. 3. Учеб. пособие для вузов [Текст]. / Общая ред. А.И. Галушкина. М.: ИПРЖР, 2000. -528 с.

18. Галушкин, А. И. Нейроматематика (проблемы развития) [Текст] / Галушкин А. И. — М.: Радиотехника; 2003. — 40 с.

19. Галушкин, А. И. Синтез многослойных систем распознавания образов [Текст] / Галушкин А. И. — М.: Энергия, 1974. 368 с.

20. Патент 2478929 (РФ). Способ определения износа режущего инструмента. Авторы: Григорьев С.Н., Козочкин М.П., Филатов В.В., Порватов А.Н. Опуб. 20.10.2011

21. Дроздов, Н.А. К вопросу о вибрациях станка при токарной обработке [Текст]/ Дроздов Н.А. Станки и инструмент. - 1937, №22

22. Жарков, И. Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом [Текст]/ Жарков И. Г. -Л.: Машиностроение, 1986. - 184 с.

23. Заковоротный, В.Л. Самоорганизация и бифуркации динамической системы обработки металлов резанием в сборнике [Текст] / Заковоротный В.Л., Быкадор В.С., Голованёв В.А., Фам Д.Т. // Динамика технических систем Сборник трудов XII международной научно-технической конференции. 2016. С. 175-179.

24. Зорев, Н.Н. Вопросы механики процесса резания [Текст] / Зорев Н.Н. М,: Машиностроение, 1956

25. Иванов, Н.И. Основы виброакустики [Текст] / Иванов Н.И. Никифоров A.C. СПб.: Политехника, 2000.-482 с.

26. Ильницкий, И.И. Причины автоколебания резцов [Текст] / Ильницкий И.И. Сб. «Вопросы технологии машиностроения». - Свердловск: Машгиз. - 1956, вып. 63

27. Кабалдин, Ю. Г. Атомный подход к процессам деформации и разрушения срезаемого слоя при резании [Текст] / Кабалдин Ю. Г., Кузьмишина А.М. // ТРУДЫ НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2014. № 2 (104) . С. 78-88.

28. Кабалдин, Ю.Г. Резание металлов в условиях адиабатического сдвига элемента стружки [Текст] / Кабалдин Ю.Г. // Вестник машиностроения, 1995, № 7, с. 19-25.

29. Кабалдин, Ю.Г. Управление процессами механообработки в автоматизированном производстве. Синергетика [Текст] / Ю.Г. Кабалдин, A.M. Шпилев. - Комсомольск-на-Амуре: Изд-во Комс.-на-Амуре гос. техн. унта, 1997.260 с.

30. Кабалдин, Ю.Г. Управление динамическими процессами в технологических системах механообработки на основе искусственного интеллекта [Текст] / Ю.Г. Кабалдин, СВ. Биленко, СВ. Серый. - Комсомольск-наАмуре, 2003. - 201 с.

31. Кабалдин, Ю.Г. Наноструктурирование контактных поверхностей твердосплавного инструмента при резании [Текст] / Кабалдин Ю.Г., Кретинин О.В., Серый С.В., Шатагин Д.А. // Вестник машиностроения. 2014. № 7. С. 74-79.

32. Кабалдин, Ю.Г. Наноструктурирование контактных поверхностей твердосплавного инструмента при резании [Текст] / Кабалдин Ю.Г., Кретинин О.В., Серый С.В., Шатагин Д.А. // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева.

2012. № 4 (97). С. 123-132.

33. Кабалдин, Ю.Г. Оценка состояния режущего инструмента в режиме реального времени на основе подходов нелинейной динамики с использованием nvidia cuda в программной среде LabVIEW [Текст] / Кабалдин Ю.Г., Лаптев И.Л., Шатагин Д.А., Вытнов Ю.В., Голубев С.В. // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева.

2013. № 5 (102). С. 114-121.

34. Кабалдин, Ю.Г. Интеллектуальные системы диагностики состояния оборудования и износа инструмента / Кабалдин Ю.Г., Лаптев И.Л., Шатагин Д.А., Зотов В.О., Серый С.В. // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. № 2. С. 47-50.

35. Кабалдин, Ю.Г. Диагностика износа режущего инструмента на основе фрактального и вейвлет-анализа с использлванием искусственного интеллекта в режиме реального времени с возможностью удаленного доступа [Текст] / Кабалдин Ю.Г., Лаптев И.Л., Шатагин Д.А., Зотов В.О., Серый С.В. // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013. № 5 (102). С. 183-189.

36. Кабалдин, Ю.Г. Диагностика выходных параметров процесса резания в режиме реального времени на основе фрактального и вейвлет анализов с использованием программно-аппаратных средств national instruments и nvidia CUDA [Текст] / Кабалдин Ю.Г.,Лаптев И.Л., Шатагин Д.А., Серый С.В. // Вестник машиностроения. 2014. № 8. С. 36.

37. Кабалдин, Ю.Г. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием [Текст] / Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И., Шпилев А.М., Бурков А.А. Владивосток, Дальнаука, 2000. 194 с.

38. Кабалдин, Ю.Г. Моделирование состава и структуры нитридных покрытий для режущего инструмента на основе квантовомеханических расчётов

[Текст] / Кабалдин Ю.Г., Серый С.В., Кретинин О.В., Шатагин Д.А. // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013. № 1 (98). С. 104-112.

39. Кабалдин, Ю.Г. Разработка динамического паспорта станка на основе нейросетевого моделирования его рабочего пространства с использованием технологии nvidia с^а и подходов глубокого обучения [Текст] / Кабалдин Ю.Г., Шатагин Д.А., Лаптев И.Л., Сидоренков Д.А.. // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 10 (679). С. 49-56.

40. Кабалдин, Ю.Г. Повышение устойчивости процесса при резании инструментом с нанопокрытием [Текст] / Кабалдин Ю.Г., Серый С.В. // Вестник машиностроения. 2013. № 3. С. 54-57.

41. Кабалдин, Ю.Г., Атомно-дислокационный подход к процессу резания металлов [Текст] / Кабалдин Ю.Г., Серый С.В., Кузьмишина А.М. // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013. № 4 (101) . С. 189-198.

42. Каминская, В. В. Динамическая характеристика процесса резания при сливном стружкообразовании [Текст] // В.В. Каминская, Э. Ф. Кушнер // Станки и инструменты. 1979. №5. С. 27 - 30.

43. Каширин, А.И. Вопросы устойчивости рабочего движения при обработке металлов резанием [Текст] / Каширин А.И. Сб. «Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов». - М.: Машгиз, 1958

45. Каширин, А.И. Исследование вибраций при резании металлов [Текст] / Каширин А.И. М.-Л., АН СССР, 1944

46. Козочкин, М.П. Нелинейная динамика процесса резания [Текст] / Козочкин М.П. // СТИН-2012-№1

47. Козочкин, М.П. Особенности вибраций при резании материалов [Текст] / Козочкин М.П. // СТИН-2009-№1

48. Козочкин, М.П. Разработка переносного и интегрированного диагностического комплекса для анализа процессов резания материалов [Текст] / Козочкин М.П., Порватов А.Н. // Контроль и диагностика. 2017. № 1. С. 44-48.

49. Козочкин, М.П. Система адаптивного управления станочным оборудованием по сигналам вибрации и активной мощности [Текст] / Козочкин

М.П., Порватов А.Н., Дуйсенгали А. // Автоматизация и управление в машиностроении. 2016. № 1 (23). С. 17-25.

50. Красулин, Ю.Л., Тепловыделение на контактных поверхностях в процессе обработки металлов [Текст] / Красулин Ю.Л., Тимофеев В.И. Сб. «Физико-механические и теплофизические свойства металлов.» М.: Издательство «Наука». 1976. С. 132-136

51. Кудинов, В. А. Автоколебания на низких и высоких частотах (устойчивость движений) при резании [Текст] / Кудинов В. А. // Станки и инструмент. - 1997. - № Ю.-с. 16-22.

52. Кудинов, В. А. Динамика станков [Текст] / Кудинов В. А. М.: Машиностроение, 1967. 357с.

53. Кудинов В.А. Теория вибраций при резании (трении) [Текст] / Кудинов В.А. Сб. «Передовая технологии машиностроения». — М., АН СССР, 1955

54. Кумабэ, Д. Кумабэ Д. Вибрационное резание [Текст] / Пер. с япон. М.: Машиностроение, 1985.- 424с.

55. Кучма, Л.К. Учет сил сопротивления в автоколебательной системе деталь-станок-инструмент [Текст] / Кучма Л.К. Сб. «Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов». - М.: Машгиз, 1958

56. Лазарев, B.C. Устойчивость процесса резания металлов [Текст] / Лазарев B.C.. - М.: Высшая школа, 1973. - 184 с

57. Лазарев, Г.С. Автоколебания при резании металлов [Текст] / Лазарев Г.С. - М.: Высшая школа, 1971. - 243 с.

58. Ланда, П.С. Автоколебания в распределенных системах [Текст] / Ланда П.С.- 2-е изд . - М. : Эдиториал УРСС, 2010 . - 320 с.

59. Лаптев И.Л. Фрактальный и вэйвлет-анализ при диагностике динамики процесса резания и износа инструмента [Текст] / Лаптев И.Л., Шатагин Д.А., Серый С.В., Бурдасов Е.Н. // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013. № 1 (98). С. 94-103

60. Леви, Б.Г. Новый глобальный фрактальный формализм описывает различные переходы к хаосу [Текст] / Леви Б.Г.. - В. сб.: Физика за рубежом. Вып. 87. -М:

61. Лихтенберг, А. Регулярная и хаотическая динамика [Текст] / Лихтенберг А., Либерман М.. - М.: Мир, 1984.

62. Макаров, В.Н. Термодинамика высокоскоростной лезвийной обработки [Текст] / Макаров В.Н, Проскуряков С.Л. // Вестник машиностроения. 1993, № 56. С. 28-29.

63. Максимов, И.Л. Кинетический механизм формирования полосы скольжения в деформируемых кристаллах [Текст] / Максимов И.Л., Сарафанов Г.Ф., Нагорных С.Н. // Физика твердого тела, 1995, № 10, с. 3169-3178.

64. Малинецкий, Г.Г. Современные проблемы нелинейной динамики [Текст] / Г.Г. Малинецкий, А.Б. Потапов. - М.: Эдиториал УРСС, 2000. 336 с.

65. Мандельштам, Л.И. Лекции по колебаниям [Текст] / Мандельштам Л.И. М.: Изд-во АН СССР, 1955

66. Младов, А.Г. Системы дифференциальных уравнений и устойчивость движения по Ляпунову [Текст] / Младов А.Г..- М.: Высшая школа, 1966.- 224 с.

67. Мун, Ф. Хаотические колебания [Текст] / Мун Ф.. М.: Мир, 1990.

68. Мурашкин, С.Л. Колебания и устойчивость движения систем станков с нелинейными характеристиками процесса резания [Текст] / Мурашкин С.Л.. Дис. канд.техн.наук. М., 1976.

69. Неймарк, Ю. И. Стохастические и хаотические колебания [Текст] / Ю.И. Неймарк, Л.С. Ланда 1987. - 424 с.

70. Орликов, М. Л. Динамика станков. - 2-е изд., перераб. и доп. [Текст] / Орликов М. Л.. К.: Выща шк., 1989.-272с.

71. Панин, В.Е. Новая область физики твердого тела [Текст] / Панин В.Е. // Новая область физики твердого тела. Известия вузов. Физика, 1987, № 1, с. 3-8.

72. Панин, В.Е. О связи энергии дефекта упаковки с электронной структурой металлов и сплавов [Текст] / Панин В.Е. Фадин В.П. // Изв. Вузов. Физика. 1969, № 9, с. 119 - 126.

73. Песин, Я.Б. Характеристические показатели Ляпунова и гладкая эргодическая теория [Текст] / Песин Я.Б. // УНН, т. 32, 1977. С. 55-112

74. Подураев, В. Н. Технологическая диагностика резания методом акустической эмиссии [Текст] / В.Н. Подураев, А.А. Барзов, В.А. Горелов. - М.: Машиностроение, 1988. - 56 с.

75. Подураев, В.И. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания [Текст] / Подураев В.И.. М.: Машиностроение, 1974. 304 с.

76. Подураев, В.Н. Обработка резанием с вибрациями [Текст] / Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машипостроение. - 1970,351 с.

77. Полетика, М.Ф. Влияние свойств обрабатываемого материала на процесс стружкообразования [Текст] / Полетика М.Ф. //Вестник машиностроения,-2001.- № 1,- С. 45-48.

78. Пронников, А. С. Программный метод испытаний металлорежущих станков [Текст] / Пронников А. С.. - М.: Машиностроение, 1985. - 288 с.

79. Пронников, А.С. Параметрическая надежность машин и технологического оборудования. Проблемы, перспективы, тенденции [Текст] / Пронников А.С. Параметрическая надежность машин и технологического оборудования. Проблемы, перспективы, тенденции // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1990. № 2. С. 50-59.

80. Пуш, В.Э. Малые перемещения в станках [Текст] / Пуш В.Э. Малые перемещения в станках. М.: Машгиз, 1961

81. Режимы резания металлов: Справочник, под ред. Барановского Ю.В., М.: НИИТавтопром, 1995. - 456 с.

82. Резников, Н.И. Обработка резанием жаропрочных, высокопрочных и титановых сплавов [Текст] / Резников Н.И.Бурмистров Г.В., Жарков И.Г. и др.. Издательство «Машиностроение», М:, 1972.-200с.

83. Решетов, Д.Н. Надежность машин [Текст] /Решетов Д.Н., Иванов A.C., Фадеев В.З. Под ред. Д.Н.Решетова. М.: Высшая школа, 1988.- 239 с.

83. Решетов, Д.Н. Возбуждение и демпфирование колебаний в станках [Текст] / Решетов Д.Н., Левина З.М. // Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов. М.: Машгиз, 1958.- С. 87-153.

84. Решетов, Д.Н. Демпфирование колебаний в деталях станков [Текст] / Решетов Д.Н., Левина З.М. // Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов. М.: Машгиз, 1958.- С. 45-86

85. Сабиров, Ф.С. Разработка методов повышения эффективности использования многоцелевых станков с ЧПУ на основе исследования их динамических характеристик в рабочем пространстве [Текст] / Сабиров Ф.С. Дис. канд.техн.наук. М., 1979, - 218 с.

86. Санкин, Ю.Н. Устойчивость процесса резания на токарных станках [Текст] / Ю.Н. Санкин, В.И. Жиганов, Н.Ю. Санкин // СТИН. - 1997, №7. С. 20-24

87. Санкин, Ю.Н. Устойчивость токарных станков при неопределенной нелинейной характеристике процесса резания [Текст] / Ю.Н. Санкин Н.Ю. Санкин // СТИН.-1998, №10. С. 7-И

88. Соколовский, А.П. Вибрации при работе на металлорежущих станках [Текст] / Соколовский А.П. Сб. «Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов». М.: Машгиз, 1958

89. Старков, В.К. Физика и оптимизация резания материалов [Текст] / Старков В.К. Москва, Машиностроение, 2009. 640 с.

90. Судзуки, Т. Динамика дислокаций и пластичность [Текст] / Судзуки Т., Есинага Х., Таксути С. Пер. с япон. - М.: Издательство «Мир», 1989, -290с.

91. Табор, М. Хаос и интегрируемость в нелинейной динамике [Текст] / Табор М. Перев. с англ. М.: Эдиториал. УРСС 2001. - 320 с.

92. Ташлицкий, Н.И. Первичный источник энергии возбуждения автоколебаний при резании металлов [Текст] / Ташлицкий Н.И. Вестник машиностроения. - 1960, №2

93. Тлустый, И. Теория возникновения автоколебаний при обработке и расчет устойчивости металлорежущих станков [Текст] / И. Тлустый, Н. Полачек Станки и инструмент. - 1956, № 3,4

94. Уоссермен, Ф., Нейрокомпьютерная техника [Текст] / Уоссермен Ф., М.,Мир, 1992.

95. Федер, Е. Фракталы [Текст] / Федер Е. - М.: Мир, 1991. - 260с.

96. Филимонов, Л.Н. Особенности стружкообразования в условиях локального термопластического сдвига при высокоскоростном резании [Текст] / Филимонов Л.Н. Петрашина Л.Н. // Вестник машиностроения. 1993. № 5-6. С.23-25.

97. Хайкин, Саймон Нейронные сети: полный курс, 2e издание [Текст] / Хайкин, Саймон. : Пер. с англ. М. Издательский дом "Вильямс", 2006. 1104 с. : ил. Парал. тит. англ. "Вильямс", 2006. 1104 с. : ил. Парал. тит. англ.

98. Хакен, Г. [Текст] / Синергетика Хакен Г. Пер. с англ.- М.: Мир, 1973.-

404с.

99. Шатагин, Д.А. Разработка динамического паспорта технологического оборудования на основе нейронно-сетевого моделирования с использованием технологии nvidia CUDA [Текст] / Шатагин Д.А., Лаптев И.Л., Зотов В.О., Сидоренков Д.А. // Фундаментальные исследования. 2015. № 10-1. С. 117-120.

100. Эльясберг, М.Е. Основы теории автоколебаний при резании металлов [Текст] / Эльясберг М.Е. Станки и инструмент. - 1962, №10, 11

101. Яблонский В.А., Курс теории колебаний [Текст] / Яблонский В.А.Норейко С.С. -М.: Высшая школа, 1975, 248 с.

102. Hopfield, J. J. Neural network and physical systems with emergent collective computational abilities // Roc. Nat. Acad. Sci. USA. 1982. - V.79. -Pp. 25542558.

103. Hopfield, J. J., Tank, D. W. Computing with neural-circuits: a model // Science. 1984. - V. 233, № 4764. - Pp. 625 - 633.

104. Hornik, K., Stinchcombe, M., White, H. Multilayer feedforward networks are universal approximators // Neural Networks. 1989. - Vol. 2. - Pp. 359-366. 105. Kozochkin M.P., Porvatov A.N., Grigor'ev S.N. Vibroacoustic monitoring of the major parameters of electrical discharge machining. measurement Techniques. 2017. С. 1-6

106. Lorentz, G. G. Lower bounds for the degree of approximation // Trans. Amer. Math. Soc. 1960. - V.97. - №1. - Pp. 25 - 34.

107. Lorentz, G. G. Metric entropy, widths, and superpositions of functions // Amer. Math. Monthly. 1962. - V.69. - Pp. 469 - 485.

108. Zakovorotny V.L., Gubanova A.A., Khristoforova V.V., Lukyanov A.D. Bifurcation of stationary varieties formed in the vicinity of the equilibrium in the dynamic cutting system. В сборнике: Академическая наука - проблемы и достижения Материалы V международной научно-практической конференции. 2014. С. 72.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

А - амплитуда сигнала ВАЭ

Df - фрактальная размерность аттрактора системы резания

E - информационная энтропия сигнала ВАЭ

X - старший показатель Ляпунова

ОЦК - объёмно-центрированная кубическая (решетка)

ГПУ - гексагональная плотноупакованная (решетка)

ПО - программное обеспечение

ИНС - искусственная нейронная сеть

CPU - центральный процессор

GPU - графический процессор

nVidia CUDA - технология параллельных вычислений разработанная компанией nVidia.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(Справочное)

Иллюстрации основных алгоритмов и модулей интеллектуальной системы управления динамической устойчивостью процесса резания

Рисунок А.1 - Алгоритм определения фрактальной размерности аттрактора

х, - Хшл< а ?

Рисунок А2 - Алгоритм расчета информационной энтропии сигнала ВАЭ

Нет

Выбор случайной точке на аттракторе УМ

Выбор соседней точки zi(t)

1

Расчет расстояния е(1) = Уг^ — У(||.

1

1 Да г

Расчет расстояния е'(1 + т) = ^г^ — уу ||.

1

Да

Нет

Рисунок А3 - Алгоритм расчета старшего показателя Ляпунова

Рисунок А.4 - Структурная схема БД динамической устойчивости интеллектуальной системы анализа и прогнозирования динамической устойчивости системы резания

Рисунок А.5

- Интерфейс ввода значений векторов БД динамической устойчивости в интеллектуальной системе анализа и прогнозирования динамической устойчивости системы резания

Рисунок А.6 - Временной ряд сигнала ВАЭ, его спектр и реконструированный аттрактор

Рисунок А.7 - Структура программной реализации интеллектуальной системы анализа и прогнозирования

динамической устойчивости системы резания

7

Рисунок А.8 - Нейросетевая модель динамической устойчивости процесса резания

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(Справочное)

Акты внедрения результатов диссертационной работы

"Хт «утверждаю^

/$/ у

ё^щ^тдНррктор ПАО «ГАЗ»

^щМ^Шг а.Б. Заботин ///У /<1 ¿¡»ноября2017г.

АКТ

О внедрении научно-технической разработки по повышению динамической устойчивости процесса резания на станках с ЧПУ

Настоящий акт удостоверяет, что результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных Шатагиным Д.А. в диссертационной работе «Повышение динамической устойчивости процесса резания на основе подходов нелинейной динамики и искусственного интеллекта» могут быть использованы в технологических процессах механической обработки на станках с ЧПУ на предприятии ПАО «ГАЗ».

Полученные результаты позволяют производить оценку степени устойчивости процесса резания для различных условий обработки, а также выявлять сбои и неполадки в системе резания в режиме реального времени.

Экономическая эффективность от внедрения научно-технической продукции достигнута за счет: повышения производительности обработки, уменьшение времени технологической подготовки производства и снижения количества брака.

Начальник корпуса цветного литья

Чижов М.В.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо] «Нижегородский государственный технич! университет им. P.E. Алексеева» (НГТУ)

АКТ

Р>~ с*7 Г /. 2 С- Ajf; № /3-. QS- -о/

г. Нижний Новгород

ебной работе

Ивашкин Е.Г. /

2018 г.

о внедрении

результатов диссертационной работы Шатагина Д.А.

«Повышение динамической устойчивости процесса резания на основе подходов нелинейной динамики и искусственного интеллекта» в учебный процесс Института промышленных технологий машиностроения Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева

Результаты диссертационной работы Шатагина Д.А. (научный руководитель - д.т.н., профессор Кабалдин Ю.Г.), представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, внедрены в учебный процесс Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева на кафедре «Технология и оборудование машиностроения» и лаборатории «Нанотехнологии в машиностроении» Института промышленных технологий машиностроения при подготовке бакалавров и магистров по направлениям 15.03.05 и 15.04.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Результаты диссертационного исследования, полученные Шатагиным Д.А., используются в лекционных курсах и на практических занятиях по дисциплинам:

- «Современные проблемы машиностроительных производств»;

- «Надежность и диагностика технологических систем»;

- «Процессы и операции формообразования»,

а также при выполнении учебной научно-исследовательской работы студентов и выпускных квалификационных работ по специальности 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

Заведующий кафедрой

«Технология и оборудование машиностроения», к.т.н., доцент

Научный руководитель д.т.н., профессор

Лаптев И.Л.

Кабалдин Ю.Г.