WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

1

На правах рукописи

ЧЕПЧУРОВ МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПУТЕМ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Специальности

05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы) 05.02.08- Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Погонин Анатолий Алексеевич, доктор технических наук, доцент Феофанов Александр Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Аверченков Владимир Иванович доктор технических наук, профессор Вороненко Владимир Павлович доктор технических наук, профессор Ерменко Юрий Иванович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

Защита диссертации состоится «15» октября 2009 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.03 при ГОУ ВПО Московском государственном технологическом университете «Станкин» по адресу: 127994, Москва, Вадковский пер., д. 3а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

Автореферат разослан «29» июля 2009 г.

Учный секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доц. Семячкова Е.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Машиностроение – отрасль промышленности, определяющая развитие экономики на любой социальной формации современного общества. Интенсификация машиностроения, перевод его на инновационный путь развития позволит значительно увеличить темпы развития других отраслей промышленности и экономики в целом.

Актуальность проблемы.

Повсеместность использования крупногабаритных деталей, высокая себестоимость их обработки при слабой изученности явлений, обусловленных состоянием детали и условиями обработки, делает проблему повышения эффективности технологических процессов их обработки актуальной в масштабах экономики всей страны.

Изделия машиностроительного производства составляют основу любого оборудования – от электроники до производства строительных материалов.

В любой машине, установке, технологическом комплексе присутствуют крупногабаритные детали, как правило, составляющие основу конструкции.

Изготовление таких деталей, их восстановление и ремонт требуют использования специального оборудования и технологий. Подобное оборудование в настоящее время нашло применение как на машиностроительных предприятиях, так и в ремонтных службах предприятий различных отраслей промышленности, например, горнорудных, цементных заводах, химических предприятиях. Оборудование представляет собой либо уникальные крупногабаритные станочные комплексы, либо специальные станочные модули для нестационарной обработки.

Конструкции подобного оборудования к настоящему времени тщательно проработаны, а технологии обработки отлажены. Таким образом, добиться повышения производительности изготовления и восстановления крупногабаритных деталей с использованием применяемых станочных комплексов в составе технологических систем за счет совершенствования применяемых технологий или оптимизации конструкции практически невозможно. Многие современные работы посвящены автоматизации самого процесса обработки крупногабаритных деталей, но идеи, высказанные в них, прошли слабую промышленную апробацию, это связано, прежде всего, с высокой стоимостью экспериментальных исследований. Автоматизация процессов обработки крупногабаритных изделий позволяет значительно уменьшить стоимость механической обработки за счет снижения трудозатрат.

Крупногабаритные детали являются уникальными, их стоимость составляет миллионы рублей, например, стоимость бандажа цементной печи диаметром 5 метров на предприятии ОАО «Волгацеммаш» составляет 2 900 0рублей, поэтому при обработке неисправимый брак исключн. Сама обработка из-за состояния припуска может вестись с вибрациями или ударными нагрузками, да и сам припуск может быть неоднородным. В начале 1970-х годов Б.С. Балакшиным, Ю.М. Соломенцевым, В. А. Тимирязевым и другими была предложена и реализована идея адаптивных станочных модулей.

Подобные станочные модули позволяют реализовать эффективную обработку деталей с неравномерным припуском, при условии наличия быстродействующих исполнительных механизмов, но в условиях вибраций, ударной нагрузки, неравномерного по структуре материала припуска они малоэффективны. Для управления исполнительными механизмами оборудования требуются устройства, идентифицирующие, как можно более полно, всю технологическую систему, только в этом случае можно добиться снижения стоимости самой обработки при неизменных качественных характеристиках получаемого изделия. Отсутствие результатов теоретических и экспериментальных исследований, учитывающих особенности условий получения крупногабаритных деталей, особенности восстановительной механической обработки, влияние на технологические параметры ударной нагрузки и вибраций, вызванных неоднородностью припуска, не позволяет создать высокоэффективные технологии восстановительной обработки.

Разработка технических и технологических решений, учитывающих влияние состояние припуска обрабатываемой заготовки и условий обработки на параметры, определяющие эффективность технологического процесса, создание устройств идентифицирующих параметры технологической системы, внест значительный вклад в развитие экономики страны и повышение е обороноспособности.

Цель работы. Повышение эффективности автоматизированной механической обработки крупногабаритных деталей путм идентификации технологических параметров на основе научно обоснованных методик, алгоритмов и решений.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить наиболее значимые параметры технологической системы механической обработки крупногабаритных деталей.

2. Разработать методики и алгоритмы идентификации параметров технологической системы восстановительной обработки крупногабаритных деталей.

3. Разработать подсистему контроля и регистрации параметров восстановительной механической обработки крупногабаритных деталей.

4. Разработать методики и алгоритмы автоматического активного контроля погрешности формы в поперечном сечении обрабатываемых крупногабаритных деталей.

5. Разработать алгоритмы управления оборудованием для обработки крупногабаритных деталей с учетом подсистемы идентификации технологических параметров.

6. Разработать структуры технологических процессов восстановительной обработки крупногабаритных деталей, использующих подсистемы идентификации технологических параметров.

Рабочая гипотеза. Повышение эффективности восстановительной механической обработки крупногабаритных деталей может быть достигнуто за счт внедрения в технологическую систему подсистемы идентификации параметров при автоматизированной или автоматической обработке.

Методология и методы исследований. В процессе теоретических и экспериментальных исследований автором изучены, проверены и обобщены результаты существующих научных разработок в области управления технологическими системами и комплексами, технологий восстановительной обработки крупногабаритных деталей, методов контроля и регистрации параметров технологических систем.

При разработке структур технологических модулей автором использован системный подход к изучению и описанию их технологических и конструктивных параметров, определено влияние основных параметров процесса восстановительной обработки крупногабаритных деталей на качество рабочих поверхностей. С этой целью использовались методы системно-структурного анализа, теории размерностей и нечеткой логики, аппарат булевой алгебры.

Исследования проводились с использованием виртуальных и физических моделей, стендовых испытаний и в условиях реального производства, на основе чего определялись состав и структура систем управления производственными модулями и конструктивные параметры специального оборудования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена принятыми в основу объективно существующими математическими и физическими законами и закономерностями, и подтверждается использованием методов планирования экспериментальных исследований и статистических методов обработки результатов, применением современных измерительных средств и комплексов на основе вычислительной и микропроцессорной техники, допустимым интервалом сходимости результатов теоретических и практических исследований, положительным опытом внедрения результатов.

Научная новизна работы включает в себя:

- связи в технологической системе, отражающие влияние неоднородности и неравномерности припуска на технологические параметры обработки и геометрические характеристики восстанавливаемой детали;

- модель, учитывающую стохастическое изменение мощности резания и выявленные закономерности износа режущего инструмента;

- алгоритм автоматизированного управления технологическим процессом восстановительной механической обработкой крупногабаритных деталей на основе метода идентификации параметров обработки, учитывающий потребление мощности приводами оборудования, глубину резания, неоднородность и неравномерность припуска обрабатываемой поверхности;

- структуру подсистемы идентификации параметров механической обработки, созданной на основе правила, требующего не менее двух входных переменных для идентификации параметра;

- алгоритмы регистрации параметров обработки, формы детали в поперечном сечении с оценкой коэффициента круглости, позволяющие разрабатывать специальное программное обеспечение для управления оборудованием и устройствами для виброрезания;

- модели контроля технологических параметров и формы детали в поперечном сечении, являющейся основой для разработки приборов контроля и регистрации параметров обработки, устройств виброрезания и специальных станочных модулей.

Основные положении, выносимые на защиту:

– впервые разработанная подсистема идентификации параметров механической обработки крупногабаритных заготовок, основанная на разработанных моделях, алгоритмах и методиках идентификации;

– результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований по установлению закономерностей влияния ударной нагрузки, неравномерного по структуре материла припуска, а также дефектов после наплавки на глубину и мощность резания при токарной обработке крупногабаритных заготовок;

– разработанная методика моделирования технологических процессов токарной обработки крупногабаритных деталей, учитывающая неравномерность и неоднородность материала припуска;

– правила идентификации параметров токарной обработки: глубины резания, мощности резания, скорости резания, усилия резания, амплитуды и частоты вибраций, требующие для идентификации параметра не менее двух входных переменных;

– предложенная и реализованная модульная технология восстановительной обработки крупногабаритных деталей без их демонтажа, отличающаяся разделением технологической системы на подсистему механической обработки, и устройства контроля и управления;

– разработанная методика проектирования технологических процессов автоматизированной обработки крупногабаритных заготовок, учитывающая подсистему идентификации мощности резания, глубины резания, геометрическую форму детали в поперечном сечении, параметры вибраций в технологической системе.

Практическая значимость результатов проведенных исследований. Результаты теоретических исследований позволяют разрабатывать новые технологии обработки крупногабаритных деталей, в том числе и без их демонтажа. Получены практические рекомендации по использованию адаптивной модульной технологии и созданию новых образцов оборудования. Особо следует отметить, что результаты работы внедрены на производственных предприятиях, и согласно расчетам планово-экономической службы, позволяют снизить себестоимость восстановления крупногабаритных деталей металлургического оборудования на 15%.

Внедрение результатов: результаты внедрены на ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат» в ремонтно-механическом цехе и используются для восстановления корпуса подшипника эксцентрика механизма качания кристаллизатора машины непрерывного литья, роликов машин непрерывной разливки стали, ОАО «Стойленский горно-обогатительный комбинат». Методика контроля и регистрации мощности резания внедрена в ОАО «СКИФ-М» и используется для оценки энергетических показателей сборных фрез. Результаты исследований использованы при чтении лекций, выполнении лабораторных работ по дисциплине «САПР ТП», «Управление системами и процессами в машиностроении» и «АПП в машиностроении» для студентов дневной и заочной формы обучения по специальности 1510«Технология машиностроения». Изданы учебные пособия с грифом УМО АМ, подготовлены учебники.

Публикации: по теме диссертации опубликованы: монография, 30 работ в периодических изданиях, в том числе 14 работ в изданиях, рекомендованных ВАК, получено 7 патентов на полезные модели.

Апробация работы: основные положения диссертационной работы представлены: на: Всесоюзной научной конференции «Энергоресурсосберегающие технологии», БТИСМ (Белгород 1991 г.); Международной конференции «Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, моделей, конструкций. Системотехнические принципы управления ТП» (Белгород, 1993 г.); Общероссийской конференции «Современные наукоемкие технологии» (Сочи, 2002 г.); Международной конференции «Моделирование как инструмент решения технических и гуманитарных проблем» (Таганрог, 2002 г.); Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Прогрессивные направления развития машино-приборостроительных отраслей и транспорта» (Севастополь, 2004 г.); Международной конференции «Техника и технология монтажа машин (ТТММ' 04)» (Польша, Ржешов, 2004 г.); Научно-технической конференции «Металлургия» (Старый Оскол, 2006 г.); Конференции «Научные исследования, наноситемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (Белгород, 2006 г.); International Scientific Conference (V; 2006; Rzeszow, Poland rok: 20г.); Международной научно-технической конференции «Автоматизация:

проблемы, идеи, решения» (Севастополь, 2003 г.).

Структура диссертации: диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы, приложений. Объем диссертации 2страниц, в том числе 135 рисунков и 14 таблиц, список литературы состоит из 191 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы и определены основные задачи, которые необходимо решить для ее достижения. Показана научная новизна и практическое значение полученных результатов.

В первой главе выполнен анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований в области разработки основ технологии обработки крупногабаритных заготовок и специального оборудования для восстановления крупногабаритных деталей технологического оборудования без их демонтажа. Значительный вклад в развитие теории и практики специальных технологий восстановления крупногабаритных деталей технологического оборудования, в том числе без их демонтажа, внесли такие учные, как А.А. Погонин, Н.А. Пелипенко, И.В. Шрубченко, Ю.А. Бондаренко.

Анализ работ этих учных показал отсутствие в них исследований по влиянию условий обработки и состояния технологической системы на эффективность технологического процесса.

Один из путей повышения эффективности технологических процессов – использование адаптивного управления станочным оборудованием, основоположниками которого являются Б.С. Балакшин, Ю.М. Соломенцев, В.А. Тимирязев, Е.И. Луцков, С.П. Протопопов. В работах А.М. Дальского и А.Г. Суслова рассмотрены вопросы прогнозирования механической обработки, но, как и при автоматизированном управлении, так и при прогнозировании обработки требуется идентификация параметров технологической системы. Этот вопрос может быть решен при наличии научно обоснованных методик, алгоритмов и приборов, объединнных в единую подсистему, являющуюся частью технологической системы обработки крупногабаритных деталей.

Рассмотренные в работе примеры деталей металлургического оборудования и результаты данных экономической службы ОАО «ОЭМК» позволили оценить целесообразность проведения мероприятий по внедрению новых технологий обработки крупногабаритных деталей. Экономия времени на механической обработке не должна превышать 15% от суммарного времени выполнения операции восстановления детали.

При проведении исследований, позволяющих получить научную основу для разработки эффективных автоматизированных технологических систем обработки крупногабаритных заготовок, составляют ранее известные модели и алгоритмы назначения режимов обработки, базирования крупногабаритных деталей при обработке нестационарными станочными модулями, основы создания специального станочного оборудования, и подсистема идентификации состояния технологической системы, базирующаяся на ранее неизвестных алгоритмах и моделях, учитывающих неисследованные связи в технологической системе. Структуру научного исследования можно представить в виде диаграммы, изображенной на рис. 1.

Технологическая сисАлгоритмы Модели и алгоритмы тема обработки круп- управления назначения режимов обработкой ногабаритных заготообработки крупногавок баритных заготовок Модели и алгоритмы базирования крупногабаритных деталей Алгоритмы и модели Алгоритмы Модели и алгоритмы идентификации и модели проектирования конкрупногабаритных идентификаструкций оборудодеталей вания ции параметров обработки Структуры систем Идентификация парауправления метров технологической системы Рис. 1. Структура исследования технологических систем обработки крупногабаритных деталей Анализ работ В.Г. Митрофанова, С. Н. Григорьева, А. С. Верещака, А.Н. Овсеенко, В.К. Старкова, В.П. Вороненко, В.Н. Брюханова, И. М. Колесова, М.Г. Косова, Н.М. Султан-Заде, В.Н. Подураева показал, что наиболее значимыми параметрами технологического процесса механической обработки деталей являются: скорость резания, мощность резания, глубина резания, стойкость инструмента, частота и уровень вибраций в технологической системе.

Глубина резания Вибрации Период стойкости инструмента Мощность Скорость Во второй главе дано теоретическое обоснование структуры подсистемы идентификации параметров восстановительной механической обработки крупногабаритных деталей. Переход от аналитических алгоритмов к алгоритмам формальной логики позволяет освободить пользователя от предварительных расчтов и поиска оптимальных решений, при разработке технологических процессов механической обработки. Задача разработчика автоматической системы управления станком заключается в организации обмена информацией между различными модулями системы управления. Идентификация параметров механической обработки должна осуществляется с использованием подсистемы идентификации технологических параметров, структурная схема которой изображена на рис. 2.

Идентифицируемые параметры Датчик Датчик Модуль Датчик мощности положения измерения вибраций формы БОС БОС БОС БАС БАС БАС БАС Ограничение подачи Подсчет стойкоОграничение сти инструмента мощности Подсчет коэффициента Ограничение круглости скорости Формирование сигнала управОграничение ления припуска Управляющий сигнал Рис. 2. Структурная схема подсистемы идентификации параметров механической обработки крупногабаритных деталей Функции идентификации скорости и глубины резания выполняет датчик положения. При нестационарной обработке скорость определяется из расчта Задаваемые параметры Оптимизация параметров времени между стробирующими импульсами, а при обработке на стационарном оборудовании возможен контроль скорости посредством энкодера.

При определении глубины резания выполняются следующие преобразования.

Величину сигнала с датчика U, В, можно определить по формуле, (1) U k(Rб Rд) где k – постоянная прибора, В/мм; Rб – базовый радиус детали, мм; Rд – радиус детали, мм.

Восстановленная на основе измерений поверхность детали передатся в модели, воспроизводящие процесс обработки.

Массив информации о форме детали является матрицей, каждый элемент которой представляет координату радиус-вектора точки поверхности r1,1 r2,1 rm,` (2) R r1,2 r2,2 rm,2, r1,n r2,n rm,n где R – матрица массива информации; r – радиус-вектор; n – номер точки на окружности; m – номер окружности.

Если имеются искажения формы детали и дефекты на ее поверхности, то необходимо вычислить фактическую глубину резания, мм, в каждой точке поверхности:

, (3) t Rд max( R) t р где t – заданная глубина резания, мм.

Нахождение координат точек производится следующим образом:

Координата по оси X X = cos(Ki·j)Rд, (4) где i - номер окружности, i = [0...m]; j – номер точки на окружности поверхности, j = [0...n]; Ki - коэффициент интерполяции, определяемый, как Ki = 360/n.

Координата по оси Y Y = sin(Ki·j)Rд, (5) Координата по оси Z Z = ((m –1)n + j)S/n. (6) Идентификация погрешности формы крупногабаритной детали рассмотрена на примере бандажа цементной печи.

Прямыми измерениями получить достоверную информацию о параметрах формы не представляется возможным. Использование способа аппроксимации дугами с перекрытием позволяет вывести математические зависимости для получения параметрической модели сечения детали. Геометрическую модель контура бандажа можно отобразить с помощью следующей системы уравнений:

(x1 a)2 ( y1 b)2 r2, (7) (x2 a)2 ( y2 b)2 r2, (x3 a)2 (y3 b)2 r2, (x3 x1)2 ( y3 y1)2 l2.

где x и y - координаты соответствующих точек бандажа, мм; a – проекция аппроксимирующего отрезка на ось x, мм; b – проекция аппроксимирующего отрезка на ось y, мм; l – длина аппроксимирующего отрезка, мм.

Координаты точек дуг измеряются в процессе вращения бандажа в одном положении. По результатам расчетов создается массив значений радиусов и координат точек каждой дуги в положении измерения.

Как установлено в ходе исследования восстановительной обработки крупногабаритных деталей, имеющих форму тел вращения, основным параметром, определяющим требуемую работоспособность узла, является заданная круглость формы бандажей и опорных роликов в поперечном сечении.

В ходе моделирования был проведен анализ изменения параметров сечения при реализации процесса пошагового приближения формы к окружности. По результатам измерений для произвольного контура построена развертка радиусов по сечениям.

В качестве параметра, характеризующего относительное отклонение формы бандажа от круглости в поперечном сечении, предложен коэффициент относительной круглости формы, который может быть описан выражением:

n, (8) K n(Ri Rb ) кр n i (Ri Rb ) i где Ri – значение радиуса i -й дуги контура; – количество аппроксимиn рующих дуг; Rb – принятое для расчета значение базового радиуса. ГеометK рическая интерпретация коэффициента представлена на рис.3.

кр Предложенный способ представления контура поперечного сечения бандажа в виде сопряженных дуг дает теоретические основы для реализации измерения параметров формы во время вращения. Оценка формы в поперечном сечении с использованием коэффициента круглости позволяет производить контроль исправления формы в процессе восстановительной обработки.

Для вычисления величины погрешности предложена следующая методика:1) выполняется восстановление контура поперечного сечения;

2) определяется радиус и координаты центра максимальной вписанной в контур окружности; 3) определяется максимальное расстояние от центра вписанной окружности до контура сечения; 4) вычисляется величина отклонения от круглости, как разность между максимальным расстоянием до контура и радиусом вписанной окружности. Схема восстановления контура сечения детали по результатам измерений показана на рис. 4, где Д1…Д3 датчики устройства определения сечения детали.

Рис. 3. Геометрическая интерпретация коэффициента относительной круглости Исходные значения координат точек, полученных в положении измерения:

x1... xn x1... xn x1... xn.

cp3 :

cp1:

cp2 :

y1... yn y1... yn y1... yn В ходе восстановления используются следующие зависимости:

модули векторов:

;

vi (cp1i,1 cp2i,1)2 (cp1i,2 cp2i,2 )(9) начальный угол:

cp1n,1 cp2n,1 i ;

arctan cp1i,2 cp2i,2 j n 1 j (10) угол между двумя векторами в положении измерения:

Рис. 4. Схема восстановления cp1i,2 cp2i,2 cp2i,2 cp3i,контура сечения детали.

arctan arctan i cp1i,1 cp2i,1 cp2i,1 cp3i,(11) Вычисление координаты начала и конца каждого из векторов в новом их положении при повороте контура бандажа:

xi xi 1 cos( ) i.

vi yi yi 1 sin( ) i Моделирование восстановления выполнено с использованием программы MathCAD.

Результатом моделирования воссоздания контура в поперечном сечении является массив значений координат xi и yi контура ;.

Расстояние от центра вписанной окружности до любой точки на контуре будет определяться по формуле.

Из всех значений расстояний от центра окружности до контура выбирается максимальное –. Тогда максимальная погрешность, мм, составит:

Lmax.

Lmax Rвп max При анализе признаков идентифицируемых параметров получены следующие правила:

1. Идентификация входного параметра требует не менее двух переменных.

2. Для идентификации параметра технологического процесса требуется наличие его адекватного представления.

3. При наличии возможности следует переходить от количественной оценки параметров к логической.

Подсистема идентификации параметров механической обработки реализуется в виде модуля контроля при использовании модульной технологии, в соответствии с которой могут быть реализованы различные варианты технологических решений:

1 – восстановительная обработка с использованием активного контроля (модуль контроля и модуль обработки);

2 – контроль параметров геометрической формы объекта с автоматизированной обработкой и сохранением информации в базе данных (модуль контроля и блок обработки и анализа информации);

3 – плановая восстановительная обработка крупногабаритной детали с использованием методов идентификации параметров технологического процесса (модуль обработки и блок хранения и анализа информации);

4 – восстановительная обработка с использованием активного контроля, анализа информации и идентификацией технологических параметров обработки (модуль контроля, модуль обработки и блок хранения и обработки информации).

В третьей главе рассмотрены вопросы обработки заготовок с ударной нагрузкой и неоднородным припуском.

Для определения параметров обработки с ударной нагрузкой деталей, имеющих дефекты наплавки, выполнено моделирование взаимодействия инструмента и детали в зоне резания, с использованием конечноэлементного анализа.

В качестве режущей части инструмента принят твердый сплав Т5КГОСТ 3882-74: модуль Юнга 3.5е5 мПа; коэффициент Пуассона 0,3; плотность, для упрощения геометрических построений и сокращения итераций при расчете плотность принята равной 30 000 кг/м3. В качестве материала детали – сталь со свойствами: модуль Юнга 3.5е5 мПа; коэффициент Пуассона 0,3; плотность – 8300 кг/м3.

Анализ полученных расчтов позволил выявить режимы, при которых возможна работа инструмента без поломок. Данные расчта, используемые в конечно-элементной модели, позволили впервые смоделировать излом режущей части инструмента. Результаты этого моделирования представлены на рис. 5.

ANSYS 8.Contact Pressure JAN 7 2016:39:-11.3183 3675507349171101128514681652 MPa Y Z X ANSYS Analysis Рис. 5. Излом в режущей части инструмента Механические напряжения, возникающие в зоне резания при обработке материала с неоднородными по свойствам, определены также с помощью программы, использующей метод конечно-элементного анализа. Результаты конечно-элементного анализа напряжений в режущей кромке инструмента для сплава Т15К6 показали, что механические напряжения при обработке сплошного материала и материала с неоднородной структурой, отличаются незначительно.

Расчт смещения режущей кромки инструмента с использованием конечно-элементного анализа позволил выявить режимы, при которых смещение составляет всего 0,064 мм (для скорости резания – 140 м/ мин; усилия резания 1800 Н), что значительно ниже обычного смещения в диапазоне скоростей от 100 до 190 м/мин, и усилий от 1400 до 2400 Н.

Пересчет длительности действия усилия резания в скорость резания произведн из условия: высота выбранного сегмента заготовки – 20 мм. При превышении смещения значения 0,17 мм происходит излом режущей части твердосплавной пластины, таким образом, инструмент становится непригодным для дальнейшего использования. При конечно-элементном анализе смещения режущей кромки при обработке сплошного материала это явление не наблюдается. Для найденных значений скорости и усилия резания были выполнены уточняющие расчты.

Таким образом, можно сделать вывод, что это явление связано с неравномерностью структуры обрабатываемого материала. При обработке поверхностей, имеющих неравномерную структуру материала, неизменно возникают колебания режущей кромки инструмента [33], которые приводят к изменению как сил в зоне резания, так и абсолютного смещения режущей кромки.

При обработке детали с неравномерным припуском появляется дополнительная сила Fy, вызывающая дополнительные периодические перемещения режущей части инструмента, причем эти колебания происходят с частотой, определяемой значениями параметров системы.

На основе модели, отображающей уменьшение смещения режущей кромки инструмента, можно объяснить эти смещения периодическими колебаниями инструмента, вызванных неоднородностью припуска.

Сила Fy вызывает смещение режущего инструмента на величину a, м, величина этого смещения определяется составляющей силы резания, действующей вдоль оси режущего инструмента, его величину можно определить из выражения где my – масса подвижных частей дополнительного устройства для виброрезания, кг; h – коэффициент демпфирования для соответствующего устройстCys Cyt) v (12) (ms mt mv)a (hs ht )a ( )a F sin( ) 0, Cys Cyt 1000D ва, Н; c – коэффициент жсткости пружины для резца (державки резца) и дополнительного устройства для виброрезания; – круговая частота колебаний вершины резца, рад·с-1.

Согласно (12) для компенсации колебаний режущего инструмента, к нему следует приложить периодически изменяющуюся силу, смещение е фазы должно составлять 180.

Представленная на рис. 6 Simulink-модель воспроизводит процесс механической обработки с расчетом мощности резания в каждой точке поверхности детали. Полученная информация сохраняется в виде вектора NN, на основе которой производится построение соответствующего графика. В переменной T% накапливается значение износа инструмента.

Последовательная выборка элементов из массива радиус-векторов (Sup), содержащих информацию о поверхности детали, осуществляется в блоке Selector. Блок ChartI формирует текущее значение счетчика для каждого элемента массива. В том случае, если текущее значение глубины резания отрицательно, то блок Switch выбирает его нулевое значение.

Прогнозирование значения мощности резания производится в блоке Power_forward_step.

Рис. 6. Simulink-модель с прогнозированием мощности обработки Блок Power выполняет расчет текущего значения мощности резания, кВт, в продольном направлении текущее значение мощности резания выводится на экран виртуального осциллографа (блок Scope).

Особенностью модели является наличие элемента задержки (Transport Delay), учитывающей запаздывание реакции привода оборудования. Значение подачи, мм/об, вычисляется согласно выражению:

1/ yp Pmax, (13) S xp C v t(np 1)KK pz m где m – номер текущего шага дискретизации; Сpz– коэффициент сил резания;

xp, yp np – показатели степеней. Согласно рекомендациям из [10], Сp = 315;

xp,= 1; yp = 0,2; np = -0,4.

Расчет подачи ведется для следующего шага, т.е. из расчта прогнозируемого значения мощности в зависимости от глубины резания. Но величина шага дискретизации, мм, зависит от скорости резания и времени реакции системы контроля:

v, (14), где – величина времени реакции системы, с.

Выражение (14) имеет значение для практической реализации схемы контроля припуска, оно определяет расстояние, на котором размещается датчик контроля припуска.

Исследования мощности резания для обработки материалов с неоднородным материалом припуска выполнены с использованием аналоговых моделей.

Модели позволили получить теоретические значения изменения мощности резания при обработке крупногабаритных деталей.

Исходя из условия, что вс время обработки поделено на равные дискретные участки, остаточная стойкость инструмента в процентах может быть выражена:

r, (15) Tо 100%, Ti i где Ti– текущее значение периода стойкости, %; r – количество точек дискретизации.

Из выражения (15) становится ясным, что чем больше точек дискретизации, тем точнее расчет остаточной стойкости.

Преобразовав соответствующим образом выражение (15), можно определить текущее значение периода стойкости 1, (16) Ti kV i iS % m n V S C m n e где i – длительность измеряемого периода времени, с.

Из выражения (16) условие идентификации поломки инструмента Ti< T.

Модель идентификации стойкости инструмента представлена на рис. 7.

Известные Проверка на наличие «мгновенного» износа параметры Определение остаточной Расчет текущего стойкости процентного износа Прекращение Задаваемые параметры работы (Авария) Идентифицируемые параметры Рис.7. Модель идентификации стойкости инструмента Входные параметры модели разделены на задаваемые, известные и идентифицируемые. К первым относятся коэффициенты, учитывающие свойства материала, условия обработки и т.п. Известные параметры задаются оператором и программой в начале обработки, т.е. устанавливаются системой, к ним в нашей модели можно отнести подачу. К идентифицируемым параметрам следует относить параметры, значение которых определяется в процессе обработки, в нашем случае определяется скорость на заданном дискретном временном интервале.

Амплитуда колебаний в технологической системе только теоретически может иметь нулевое значение. К тому же значение амплитуды всегда будет находиться рядом с определнным значением. Применение традиционных «жстких» систем управления в этой ситуации невозможно – требуется применение автоматизированных систем управления, учитывающих приближение измеренного значения входного сигнала к требуемой величине. Поэтому автором доказана необходимость использования системы управления, основанной на нечткой логике (Fuzzy Logic).

С помощью нечеткой логики можно добиться снижения требований по быстродействию к аппаратному и программному обеспечению. Во многих случаях сложное математическое моделирование предпочтительнее заменить функциями принадлежности и правилами нечеткой логики и с их помощью управлять системой. При сокращении объемной информации размеры программного кода уменьшаются и система работает быстрее.

«мгновенный» износ возможен Продолжение работы В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований по обработке деталей с ударной нагрузкой и неоднородным припуском.

При проведении эксперимента по обработке детали с ударной нагрузкой производились контроль и регистрация мощности, расходуемой на обработку. Замер и регистрация мощности осуществлялись оборудованием и в соответствии с методикой, приведенной в работе [7]. При адекватном контроле мощности, расходуемой на обработку, можно вычислить значение подачи, мм/об:

mp 3 U I cos T S =, (17) yp xp np C v t KK где T – задаваемый период стойкости инструмента, мин; – КПД. двигателя привода оборудования.

При проведении эксперимента осуществлялась проточка диаметра 420+0.063 с шероховатостью Ra = 2,5.

Показания датчика тока снимались и записывались для режима чернового и получистового точения, в процессе обработки из-за наличия дефектов на обрабатываемой поверхности происходила поломка резца, эти изменения также фиксировались датчиком тока. Обработка велась со следующими значениями параметров:

черновая — глубина резания от 3 до 2 мм, частота вращения шпинделя станка от 19 об/мин, подача 0,2 мм/об;

получистовая — глубина резания от 2 до 1,5 мм, частота вращения шпинделя станка от 38 об/мин, подача 0,2 мм/об.

Обработка данных производится также на базе Simulink-модели, созданной на основе рекомендаций, изложенных в [26]. Уже в процессе снятия показаний процесса обработки были получены рекомендации, позволившие установить режимы обработки, повышающие производительность процесса.

Обработка результатов данных, полученных в ходе эксперимента, позволила получить номограмму для назначения оптимальных режимов обработки (рис. 8). При экспериментальной обработке корпуса эксцентрика максимальное отклонение экспериментальных данных от расчетных составляет 3%, что вполне допустимо в условиях реального производства. Сравнение расчетных и экспериментальных данных представлено в виде графиков, которые изображены на рис. 9. Линия (более светлая) полученных значений мощности резания постоянно отклоняется от прямой линии теоретических значений, но эти отклонения весьма не значительны и находятся в пределах допустимой погрешности измерений. По результатам этой работы можно сделать вывод – использование специальных приборов, контролирующих мощность резания, позволяет значительно улучшить показатели процесса обработки, а реализация подобного прибора при современном состоянии элементной базы не вызовет затруднений.

Зависимость скрости резания от подачи и глубины 7Глубина, мм 600 1,51,1,4Область рекомендуемых режимов 2,32,2,22,1Подача, мм/об Рис. 8. Номограмма для назначения оптимальных режимов обработки Мощность резания, кВт Реальные значения мощности, кВт 16,14,12,10,8,6,4,2,0,20 25 30 35 40 45 50 55 Скорость, м/мин Рис. 9. Зависимость мощности от скорости резания Скорость, м/мин Мощность, кВт Анализ напряжений, возникающих при ударе, позволил получить следующие рекомендации, учитываемые при назначении режимов обработки при ударно-ограничивающем резании:

1. Назначать технологические режимы обработки с учетом ударной нагрузки за счт снижения скорости резания.

2. Не применять резкое торможение шпинделя станка, предпочтительно – при обработке крупногабаритных деталей использовать дополнительные устройства, обеспечивающие плавное торможение.

3. Изменять вращение шпинделя на противоположное можно только после его полной остановки, предпочтительно – обеспечить оборудование устройством, контролирующим направление вращения, исключающее его изменение без полной остановки.

При ударе припуск изменяется очень быстро, т.е. происходит скачок мощности, что регистрируют измерительные приборы. Приборы не всегда могут достоверно зарегистрировать кратковременные изменения мощности, поэтому автором предложена модель идентификации удара (рис. 10).

АЦП Акселерометр Усилитель В систему управления оборудованием Устройство Анализатор отображения Рис. 10. Структура модуля идентификации удара Сигнал от датчика ускорения (акселерометра) усиливается, а затем преобразовывается в цифровую форму, удобную для отображения или использования для последующего анализа. Величина ускорения отображается на специальном устройстве, и также поступает в специальный преобразователь, генерирующий сигнал управления. Сигнал управления предназначен для корректирования текущих параметров обработки, ограничения режимов, аварийной остановки оборудования.

При обработке деталей с неоднородным припуском контроль мощности выполнялся так же, как и при ударно-ограничивающем резании.

Результаты сравнения зависимости теоретической и экспериментальной мощности резания от скорости при неоднородном припуске представлены на рис. 11.

Основным результатом экспериментального исследования мощности резания при обработке деталей с неравномерным по структуре материалом припуска является подтверждение теоретически предсказанного уменьшения мощности резания, возникающего в предсказанном диапазоне. Расхождение экспериментальных и теоретических данных примерно на 10% объясняется отклонениями в расчетах и точности произведенных измерений.

В найденном диапазоне задаваемых режимов обработки происходит увеличение стойкости инструмента (рис. 12). По результатам исследования аналоговой модели и экспериментальных исследований по обработке наплавленной поверхности ролика тянуще-правильной машины разработано устройство для вибрационной обработки на токарных станках [11,15], а на рис. 13 приведена схема управления вибрациями режущего инструмента за счет изменения их фазы.

Мощность резания, кВт 7,7,7,7,6,Теоретическое значение 6,Экспериментальное значение 6,6,6,5,5,Скорость резания, м/мин Рис. 11. Практические и теоретические результаты исследования мощности резания Изменение стойкости инструмента, мин 30,25,20,15,10,5,0,100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 2Скорост ь резания, м/мин Рис. 12. Изменение периода стойкости инструмента Мощность, кВт Стойкость, мин Деталь Датчик Исполнительное устройство Устройство сравнения фаз Усилитель Инструмент Усилитель Генератор Запоминающее устройство Рис. 13. Схема управления вибрациями режущего инструмента Устройство можно использовать в адаптивных системах управления, вариант предлагаемой структуры управления представлен на рис.14.

Устройство контроля мощ ПК АЦП ности Датчик вибраций Устройство сопряжения (Акселерометр) Устройство для ЦАП виброрезания Рис. 14. Адаптивная схема управления оборудованием с устройством для виброрезания В пятой главе описано устройство для контроля погрешности формы детали в поперечном сечении. Схема устройства изображена на рис. 15. Устройство работает следующим образом. На измеряемой детали вращения 22 делают радиальную метку, например, в виде магнита. На удобную поверхность, например на стойку или кронштейн, установленные вблизи измеряемой детали, вне измерительного устройства устанавливают датчик количества оборотов 20, так, чтобы метка пересекала линию измерения датчика при вращении тела.

Устройство устанавливают непосредственно около детали так, чтобы оси опорных роликов были параллельны оси вращения измеряемой детали. С помощью устройства 12 поперечного перемещения подводят корпус 1 к измеряемой детали. При этом должен быть обеспечен контакт роликов 4 и 5, установленных в основании 3 каждой из опор 2, с измеряемой поверхностью.

Кроме того, в контакт с измеряемой поверхностью должен войти измерительный диск 17. Момент контакта определяется по наличию сигналов с датчиков угловых перемещений 7, индуктивных датчиков 6 и датчика линейных перемещений 19. В качестве крупногабаритной детали, на которой проводятся измерения, может быть, например, бандаж цементной печи. Измерения проводятся в процессе технологического вращения печи без ее остановки.

Первый этап измерений проводится в определенном сечении.

Рис. 15. Устройство для измерения геометрических параметров формы крупногабаритных деталей вращения При вращении детали по сигналу с датчика пути 18 измерительные датчики 6 фиксируют расстояние до измеряемой поверхности. Датчики 18 и электрически связаны через блок вычислений и хранения информации 21.

Датчик 19 фиксирует перемещение рычага 16 относительно корпуса 1. Датчики 7 фиксируют углы поворота опор 2 относительно корпуса 1. Значения углов поворота поступают в блок вычислений и хранения информации 21.

Измерительный датчик 9 фиксирует угол поворота корпуса 1 относительно штанги 8, что позволяет отследить положение центра сечения измеряемой детали. Датчик 11 фиксирует перемещение штанги 8 относительно рамы 10, что позволяет определять радиальное биение контура детали в измеряемом сечении. Измерения в одном сечении повторяются с шагом, задаваемым датчиком пути 18, до совершения деталью одного полного оборота, который определяется датчиком количества оборотов 20. После измерения в заданном сечении при помощи механизма поперечного перемещения 12 устройство отводят от измеряемой поверхности и при помощи устройства продольного перемещения 13 перемещают устройство для измерения в следующее сечение. Процесс измерения в следующем сечении аналогичен описанному выше. Действия повторяются до тех пор, пока не будет измерено каждое сечение с заданным шагом. По показаниям датчиков 6, 7, 19 рассчитываются координаты трех точек каждого сечения и по этим координатам определяются радиусы аппроксимирующих дуг. Показания датчика 9 позволяют определить поведение центра каждого сечения детали. По показаниям датчика определяют радиальное биение контура измеряемой детали. Показания датчиков поступают в блок вычислений и хранения информации, который может быть сопряжен с ЭВМ. По полученным данным может быть сгенерирована цифровая объемная трехмерная модель тела вращения, которая в дальнейшем может использоваться для математического моделирования поведения этого тела в процессе вращения.

Для обработки поверхности крупногабаритной детали (например, технологического барабана) настройку станочного модуля на каждый проход предложено производить по схеме, приведенной на рис. 16. На рис. 16 показаны: – расстояние от настроечной базы до образующей с наибольшим hотклонением от круглости; hн – размер настройки вылета резца, определяющий глубину резания; t – задаваемая на проход глубина резания; – Ri min минимальное значение из радиусов аппроксимирующих дуг в выбранном r сечении; – радиус опорного ролика; L – расстояние между осями опорных роликов.

Настроечный размер (вылет резца), мм, определяется по формуле hн t (Ri min r)2 (L / 2)2 Ri min. (18) Глубина резания назначается на проход в соответствии с коэффициентом, который представляет собой отношение части погрешности формы, K кр уменьшаемой на каждом проходе, к величине исходной погрешности.

ti кр i 1 K, (19) кр i где ti – глубина резания на выполняемом проходе; – отклонение кр i от круглости, полученное после предыдущего прохода (или исходное при выполнении первого прохода); – значение коэффициK кр i ента относительного отклонения от круглости после предыдущего прохода (или исходное при выполнении первого прохода).

Для определения значения коРис. 16. Расчетная схема для настройки эффициента круглости выполнено положения инструмента моделирование многопроходной обработки, при котором значение глубины резания на каждый проход корректировалось в соответствии с коэффициентом, полученным в K кр результате измерения профиля. Результат моделирования показывает, что для устранения исходной погрешности формы до требуемых значений круглости необходимо меньшее число проходов по сравнению с традиционной технологией (рис. 17). Анализ состояния современной элементной базы показал, что использование акселерометра в качестве датчика параметров вибраций позволяет создать эффективный прибор для контроля вибраций в технологической системе. А конструкция акселерометра, тражающая проекцию силы тяжести на одну из осей, позволяет измерять угол изгиба державки резца. На основе акселерометра был разработан прибор для регистрации вибраций в технологической системе, структурная схема которого изображена на рис. 18, а. Особенностью этого прибора является использование в качестве вычислительного и регистрирующего элемента карманного персонального компьютера, что позволяет значительно уменьшить габариты контрольнорегистрирующего комплекса и уменьшить затраты на его практическую реализацию. На рис. 18,б приведено изображение КПК с загруженной программой регистрации вибраций.

Прибор был использован для определения влияния назначаемых технологических параметров обработки на величину вибраций. При проведении измерений и регистрации виброускорений данные были сохранены в соответствующих файлах для последующей обработки. Отклонение среднего значения виброускорения в одну из сторон означает изменение угла прогиба державки резца. Увеличение среднего отклонения в отрицательную сторону означает увеличение прогиба державки резца под действием сил резания.

существующая технология с корректировкой глубины резания n 0 1 2 3 4 Рис. 17. Изменение погрешности формы при многопроходной обработке Гибкий кабель а б Акселерометр АЦП Гибкий кабель Преобразователь COM КПК порта Рис. 18. Структурная схема контрольно-регистрирующего прибора (а) и его реализация в КПК (б) Подробное описание прибора для контроля и регистрации параметров вибраций в технологической системе, а также методики обработки полученных результатов, приведено в монографии автора [1].

Погрешность, мм Реализация технологии с использованием активного контроля представлена следующим образом:

1. Установка, наладка и подключение технологических модулей.

2. Выполнение измерений параметров формы (модуль контроля).

3. Определение припуска и параметров обработки.

4. Обработка с активным контролем (одновременная работа модуля контроля и модуля обработки):

4.1. Выполнение одного прохода восстановительной обработки.

4.2. Измерение получаемых после прохода параметров формы.

5. Корректировка параметров обработки и выполнение обработки по п. 4.

6. Окончание обработки при обеспечении заданной точности.

В шестой главе дана оценка методики восстановительной обработки крупногабаритной детали с использованием рекомендаций, полученных по результатам теоретических и экспериментальных исследований.

Для реализации автоматической или автоматизированной системы управления обработкой крупногабаритных деталей технологического оборудования без их демонтажа следует предварительно определить режимы обработки согласно предлагаемой методике:

1. Производится замер поверхности обрабатываемой детали и определяется слой снимаемого припуска, мм, по формуле = (Dmax – Dmin)/2+1, (20) где Dmax – максимальный диаметр отверстия детали, мм; Dmin – минимальный диаметр детали, мм.

2. Определяется частота вращения обрабатываемой детали, а затем согласно замеренному диаметру вычисляется скорость резания при механической обработке.

3. По данным производителя оборудования для мощности, затрачиваемой на перемещения суппорта и преодоления сил трения, и паспортной мощности электродвигателя механизма подачи станка определяется максимально допустимая мощность резания.

4. Из полученных в ходе исследования номограмм выбираются наиболее подходящие по мощности резания, и в зависимости от выбранной скорости резания и требуемой глубины выбирается соответствующая подача и производится обработка поверхности.

5. Учитывая, что при производстве оптимизационных расчетов в качестве одного из условий ограничения принимался период стойкости, то при обработке детали в несколько проходов требуется использовать по одному инструменту на каждый проход.

6. Для получения требуемой чистоты поверхности детали последний проход выполняется как чистовой с максимально возможной подачей при относительно небольшой глубине резания.

7. По окончании обработки производится замер обработанной поверхности детали, дается заключение о пригодности к эксплуатации.

Экономические расчты дают возможность сделать заключение о достижении поставленной цели исследований – повышения эффективности обработки крупногабаритных деталей путм идентификации технологических параметров. В табл. 1 и 2 дан сравнительный анализ замены детали на новую и е восстановления с использованием предлагаемых технологий Таблица Оценка себестоимости вариантов ремонта корпуса эксцентрика Вариант Восстановление Монтаж новой дета№ п/п. Наименование затрат детали ли 1 Стоимость детали 0 12502 Транспортные расходы 0 103 Стоимость ремонта 78 694 17 4 Итого 78 694 143 4Таблица Оценка себестоимости вариантов ремонта ролика тянуще-правильной машины Вариант Восстановление Монтаж новой дета№ п/п. Наименование затрат детали ли 1 Стоимость детали 0 13502 Транспортные расходы 0 11Стоимость (ремонта) уста- 3 новки 93 193 28 4 Итого 93 193 164 5Экономия средств при восстановлении одного корпуса подшипника эксцентрика составляет – 64 797 руб. (в 2005 г.); одного ролика тянущеправильной машины – 71 392 руб. (в 2007 г.).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. В работе представлены теоретические и практические результаты исследования, являющиеся основой технических и технологически решений, позволяющих повысить эффективность автоматизированной восстановительной обработки крупногабаритных деталей и вносящие значительный вклад в развитие экономики страны и повышение е обороноспособности.

2. Установлены связи в технологической системе, отражающие влияние неоднородности и неравномерности припуска обрабатываемой поверхности на мощность, потребляемую приводом оборудования, и уровень вибраций, позволяющие реализовать подсистему идентификации основных технологических параметров обработки и контроль формы детали в поперечном сечении, а также прогнозировать состояние технологической системы восстановительной механической обработки.

3. Автоматизированная восстановительная обработка крупногабаритных деталей с неоднородным и неравномерным припуском, ударноограничивающим резанием, выполняется по модели, учитывающей стохастическое изменение мощности резания, и выявленные закономерности износа режущего инструмента, что позволяет повысить эффективность технологического процесса.

4. Алгоритм управления технологическим процессом восстановительной механической обработкой крупногабаритных деталей реализует метод идентификации параметров обработки, учитывающий потребление мощности приводами оборудования, глубину резания, неоднородность и неравномерность припуска обрабатываемой поверхности. В алгоритме реализуется методика оценки износа режущего инструмента, основанная на автоматическом контроле мощности и глубины резания с возможностью прогнозирования его величины.

5. Подсистема идентификации технологических параметров восстановительной обработки крупногабаритных деталей учитывает правило, требующее для идентификации параметра не менее двух входных переменных. При управлении технологическим модулем обработки подсистема позволяет прогнозировать состояние технологической системы и оценивать эффективность обработки.

6. Программное обеспечение для контроля и идентификации технологических параметров обработки, разработанное в ходе практической реализации результатов научных исследований, основывается на полученных моделях и алгоритмах управления технологическим процессом. Алгоритмы реализованы в виде специального программного обеспечения для компьютеров управления технологической системой и контроллеров управления устройствами регистрации технологических параметров и управления колебаниями режущего инструмента.

7. По результатам теоретических и практических исследований разработаны и запатентованы устройства и приборы, являющиеся частью подсистемы идентификации технологических параметров обработки и предназначенные для контроля мощности резания, уровня и частоты вибраций в технологической системе, глубины резания, формы детали в поперечном сечении.

Алгоритмы управления оборудованием реализованы в запатентованных автономном нестационарном станочном модуле и устройствах для виброрезания.

8. Внедрение разработанных методик идентификации параметров технологических процессов обработки крупногабаритных деталей позволило снизить себестоимость механической обработки на ОАО «ОЭМК» на 15% и энергопотребление фрезерования титановых сплавов фрезами ОАО «СКИФ – М» на 14%. Опытная обработка заготовок крупногабаритных деталей металлургического оборудования показала возможность использования методик, основанных на автоматизированном контроле параметров технологического процесса, не только при восстановлении, но и при получении крупногабаритных деталей технологического оборудования. Результаты научных исследований внедрены в учебный процесс и используются в курсах:

«Управление системами и процессами в машиностроении» и «Системы автоматизированного проектирования технологических процессов».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Монография 1. Чепчуров, М.С. Контроль и регистрация параметров механической обработки крупногабаритных деталей [Текст]:моногр. /М.С. Чепчуров. – Белгород:

БГТУ, 2008. -232 с.

Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень периодических изданий ВАК РФ 2. Чепчуров, М.С. Контроль и регистрация мощности резания при обработке крупногабаритных деталей [Текст] / М.С. Чепчуров // Технология машиностроения. –2008. – № 3. – С. 13-15.

3. Погонин, А.А. Моделирование параметров технологического процесса обработки с использованием метода Монте-Карло [Текст] / М. С. Чепчуров, А.А. Погонин // Горный информационно-аналитический бюллетень; Московский государственный горный университет. – 2003. – № 2. - С. 17 18.

4. Погонин, А.А. О спецификации на нестационарный станочный модуль [Текст] / А. А. Погонин, М.С. Чепчуров // Горный информационноаналитический бюллетень. – 2004. – № 3. – С. 83 – 86.

5. Чепчуров, М.С. Использование АЦП для регистрации и обработки аналогового сигнала в ПК [Текст] // М.С. Чепчуров // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2008. – №5. – С.8 - 10.

6. Чепчуров, М.С. Модернизация токарного автомата на базе персонального компьютера [Текст] / М. С. Чепчуpов, А. Г. Схиpтладзе, А.В. Жила // Ремонт, восстановление и модернизация.– 2007. – №11.– С. 7 - 9.

7. Погонин, А.А. Автономный нестационарный станочный модуль. [Текст] / А.А. Погонин, М.С. Чепчуров // СТИН. – 2002. – №10. – С. 26 - 28.

8. Чепчуров, М.С. Технология ремонта крупногабаритных корпусных деталей металлургического оборудования [Текст] / М.С.Чепчуров, А.А. Погонин, С. В. Старостин, А. Г. Схиртладзе // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2005. – № 2. – С.20 - 22.

9. Погонин, А.А. Снятие характеристик процесса механической обработки крупногабаритных деталей [Текст] / А.А. Погонин, М.С. Чепчуров, С. В. Старостин // Тяжелое машиностроение. – 2005. – № 3 – С. 15 - 16.

10. Чепчуров, М.С. Измерение и pегистpация тока в цепи привода обоpудования [Текст] / М.С. Чепчуров // Ремонт, восстановление, модернизация. –2008. – № 9. - С.46 - 11. Погонин, А.А. Выбор параметров управления технологическим процессом при обработке нестационарным станочным модулем [Текст]/ А.А.

Погонин, М.С. Чепчуров // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2003. – № 2. - С. 21 - 23.

12. Чепчуров, М.С. Модернизация управления приводом фpезеpного станка с ЧПУ при использовании ПК [Текст]/ М.С. Чепчуров// Ремонт, восстановление, модернизация. – 2008. –№ 7. - С.13 - 15.

13. Чепчуров, М.С. Обработка деталей с неравномерным по структуре материалом припуска [Текст]/ М.С. Чепчуров // Технология машиностроения. – 2008. – №10. – С. 12 - 14.

14. Погонин А.А. Нестационарный станочный модуль с адаптивной системой управления /А.А. Погонин, М.С. Чепчуров, А.В. Хуртасенко// Известия ВУЗов, серия «Строительство». -2008. -№ 2. -С.23-28.

15. Чепчуров М. С. Способ контроля вибраций в технологических системах [Текст]/ М.С. Чепчуров, А. Н. Феофанов // Автоматизация в промышленности. – 2009. – № 4. – С.13–14.

Авторские свидетельства и патенты 16. Свидетельство на полезную модель № 35265. Автономный нестационарный станочный модуль для обработки крупногабаритных изделий [Текст]/ А.А. Погонин, М.С. Чепчуров, А.В. Хуртасенко: Бюл. № 6, 2004. – 7 с.

17. Пат. № 40234 РФ. Устройство для вибрационной обработки крупногабаритных деталей/ А.А Погонин., М.С. Чепчуров, С.В.Старостин. Опубл.

Бюл. № 22, 2005. – 5 с.

18. Пат. № 66511 РФ. Устройство для измерения геометрических парметров формы крупногабаритных деталей вращения [Текст] / А.А. Погонин, М.С. Чепчуров, А.В. Хуртасенко. Бюл. № 25,2007. – 7 с.

19. Пат. № 49981 РФ. Устройство для контроля шероховатости отверстий малого диаметра [Текст] / А.А.Погонин, М,С.Чепчуров, Д.В. Челядинов. Бюл. № 22, 2005. – 5 с.

20. Пат. № 61173 РФ.Устройство для вибрационной обработки на токарных станках [Текст] / А.А.Погогнин, М.С Чепчуров., А.А. Глуховченко. Бюл.

№ 21, 2007. – 7 с.

21. Пат. № 71423 РФ. Датчик положения рабочих органов [Текст] / А.А, Погонин, М.С. Чепчуров, А.Д. Короп. Бюл. № 7, 2008. – 8с.

22. Пат. № 71431 РФ. Устройство измерения мощности резания [Текст] / Т.А. Дуюн, М.С. Чепчуров, А.В. Гринк. Бюл. № 7, 2008. – 9 с.

Публикации в других изданиях, материалы конференций 23. Чепчуров, М.С. АСУ контроля качества деталей автооборудования [Текст] / М.С. Чепчуров, Д.В. Челядинов // Вестник Тамбовского государственного университета. – 2007. –№ 1 – С. 234–236.

24. Чепчуров, М. С. Анализ и задачи оптимизации параметров конструкций мобильных станков [Текст] / М.С. Чепчуров, А.В. Хуртасенко, А.А. Максимов// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2005. –№ 11. -С. 349–352.

25. Чепчуров, М.С. Контроль технологического процесса механической обработки деталей в условиях ремонтного производства [Текст] / Техника и технология монтажа машин (ТТММ' 04): материалы междунар. конф., Польша, - 2004. -С.14-15.

26. Pogonin, A.A. Identyfikacja parametrow procesu technologicznego przy obrobce niestacjonarnymi modulami obrabiarkowymi / А.А. Pogonin, A.W.Churtasenko, M.S. Czepczurow // Modulowe techologie i konstrukcje w budowie maszyn: materialy IV Miedzynarodowej Konferencji Naukowo-Techicznej. – Rzeszow: Oficyna wydawnicza Politechniki Rzeszowskej. –2004. – Z. 67-70.

27. Чепчуров М.С. Моделирование процесса обработки нестационарными станочными модулями [Текст] /М.С. Чепчуров, А.А. Погонин. Моделирование как инструмент решения технических и гуманитарных проблем. сб. докл.

междунар. конф.–Таганрог: ТГРУ, - 2002. -С. 59 - 60.

28. Погонин, А.А. Автоматизация расчетов при определении предельно допустимого сечения державки резца в процессе обработки крупногабаритных изделий нестационарными станочными модулями [Текст] /А. А. Погонин, М.С. Чепчуров. Экспресс-обзор. Промышленность строительных материалов.

Сер.1. Цементная промышленность. - 2002. - Вып.4. -С. 21 25. ISSN – 02341638.

29. Погонин, А. А. Исследование процесса точения крупногабаритных изделий при нестационарной обработке [Текст] / А. А. Погонин, М.С. Чепчуров // Экспресс-обзор. Промышленность строительных материалов. Сер.1. Цементная промышленность. - 2002.- Вып.4. -С. 1421. ISSN – 0234-1638.

30. Погонин, А.А. Автономный нестационарный модуль на базе УВС – [Текст] / А.А. Погонин, М.С, Чепчуров, А.В. Хуртасенко и др. // Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов:. материалы межвузовского сборника статей. – Белгород:

Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, -2003.

31. Погонин, А.А. Гибкая мобильная технология восстановления геометрической точности крупногабаритных деталей [Текст] / А.А. Погонин, М.С. Чепчуров, А.В. Хуртасенко и др. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова»: материалы Международного конгресса «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии», посвященного 150-летию В.Г. Шухова. - Белгород. -2003. - №7. -С. 73–72.

32. Погонин, А.А. О формате данных САПР ТП обработки крупногабаритных деталей [Текст] / А.А. Погонин, М.С. Чепчуров, Е.Ю. Кудриков // Прогрессивные направления развития машино-приборо-строительных отраслей и транспорта:. материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. г. Севастополь: 17-20 мая. - Севастополь: Изд-во СевНТУ. -2004. 2004. -Т 1. - С. 40 – 42.

33. Чепчуров, М.С. Анализ и задачи оптимизации параметров конструкций мобильных станков [Текст] / М.С. Чепчуров, А.В. Хуртасенко, А.А. Максимов. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2005. - № 11. -С. 349–352.

34. Чепчуров, М.С. Вопросы расчета параметров базовых элементов мобильных станочных модулей/ М.С. Чепчуров, А.А. Погонин, А.В. Хуртасенко // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, - 2005. - № 11. - С. 380–382.

35. Чепчуров, М.С. Определение величины контактных напряжений при ударном взаимодействии детали режущей части инструмента [Текст] / М.С. Чепчуров, А.А. Погонин, С.В. Старостин // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2005. -№ 11. - С. 385–338.

36. Чепчуров, М.С. О деформациях бандажей цементных печей при их механической обработке [Текст] / М.С. Чепчуров, В.Я. Дуганов, В.В. Серов// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. -2005. - № 11. - С. 309–313.

37. Дуюн, Т.А. Условия отсутствия автоколебаний при обработке коллекторов машин постоянного тока [Текст] / Т.А. Дуюн, М.С. Чепчуров, А.В. Гринк// Сб. докл. междунар. науч.-практич. конф. –Белгород: Изд-во БГТУ им. В,Г. Шухова.-2007. –Ч9.-С.112-115.

38. Чепчуров, М.С. Бесконтактный метод контроля качества поверхности детали и его реализация [Текст] / М.С. Чепчуров, Д.А. Коломин.// сб.докл. 7-й междунар. конф. Авиация и космонавтика, - М.: Изд-во МАИ, 2008. -С.31-27.

Чепчуров Михаил Сергеевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПУТЕМ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Автореферат




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.