WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Завгородний Владимир Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

ТОЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ

СПЛАВОВ ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ

ПО ПАРАМЕТРУ ШЕРОХОВАТОСТИ

ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Специальность 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном технологическом университете «Станкин»

Научный руководитель доктор технических наук, ст. научн. сотр.

Маслов А.Р.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Рогов В.А.

кандидат технических наук Бойм А.Г.

Ведущая организация ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ»

Защита диссертации состоится «_»_2010 г. в _ на заседании диссертационного совета Д. 212.142.01 в ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» по адресу:

127994, Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. 3а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного технологического университета «Станкин»

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим высылать по вышеуказанному адресу в диссертационный совет Д. 212.142.01.

Автореферат разослан «_»2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д. 212.142.01 М.А. Волосова ЗАВГОРОДНИЙ Владимир Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

ТОЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СПЛАВОВ

ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ

ПО ПАРАМЕТРУ ШЕРОХОВАТОСТИ

ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

В диссертационной работе рассмотрены вопросы повышения производительности и качества деталей из труднообрабатываемых сплавов типа дисков, кольцевых и корпусных деталей, которые обрабатываются на станках с ЧПУ, за счет внедрения системы диагностирования и контроля состояния обработанной поверхности по косвенному диагностическому признаку - отношению амплитуд виброакустических сигналов (ВА-сигналов) из зоны резания.
Приведены разаработанные методика и устройства для измерения зависимостей параметров шероховатости и ВА-сигналов от основных управляющих факторов процесса точения торцовых поверхностей. Приведен математический аппарат корреляционного и регрессионного анализов полученных экспериментальных зависимостей. На основе выполненных исследований получена диагностическая модель взаимосвязи отношения амплитуд узкополосного ВА-сигнала и параметров шероховатости обработанных поверхностей.

Результатом проведенных исследований явились алгоритм диагностирования состояния обработанной поверхности, основанный на измерении амплитуд ВА-сигнала и рекомендации по аппаратной части и программному обеспечению устройств системы диагностирования для их встраивания в токарные станки с ЧПУ. В результате внедрения рекомендаций достигается повышение производительности точения заготовок зубчатых колес на 10-12 процентов.

PRODUCTIVITY TURNING MACHINING HARDER ALLOYS BY MANAGEMENT

ON THE MACHINED SURFACE ROUGHNESS PARAMETER

In dissertation examined the productivity and quality of components, made of a harder alloy, ring and casing parts handled by CNC system diagnosis and monitoring of surface on indirect discrimination-relative amplitudes of diagnostically vibro-acoustic signals from the cutting zone.

Method and apparatus for measuring the roughness parameter dependencies and vibro-acoustic signals from major governing factors of turning frontal surfaces. The mathematical device of correlation and regression analyses of experimental dependencies. On the basis of studies obtained a diagnostic model relationships of narrow-band signal amplitude vibro-acoustic and roughness parameters processed surfaces. Result of the carried out researches were machined surface diagnostic algorithm based on the measurement of amplitudes of vibro-acoustic signal, and recommendations for hardware and software devices in system troubleshooting for embedding into CNC lathes. As a result of implementation achieved productivity turning blanks gears by 10-12 per cent.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. У деталей из труднообрабатываемых сплавов, которые в настоящее время изготавливаются на станках с ЧПУ, торцовые поверхности составляют примерно 37% общей площади обрабатываемых поверхностей. В 43,8% случаев точения торцов одновременно изменяются несколько факторов процесса резания, например, диаметр обрабатываемой поверхности и скорость резания.

Из-за сложности прогнозирования результатов обработки торцовых поверхностей деталей из труднообрабатываемых сплавов при заданных требованиях к производительности, шероховатость этих поверхностей часто выходит за установленные пределы. Частые остановки оборудования и необходимость повторного запуска для компенсации бракованных деталей снижают производительность точения на токарных станках с ЧПУ.

Поэтому актуальным является повысить производительность точения торцовых поверхностей деталей из труднообрабатываемых сплавов путем управления процессом резания по параметру шероховатости обработанной поверхности. Актуальность темы диссертации подтверждается включением ее результатов в отчет по госконтракту №9411.1003702.05.011, выполняемому МГТУ «Станкин» по заказу Минпромторга РФ Цель работы. Повышение производительности точения деталей из труднообрабатываемых сплавов путем управления процессом резания по параметру шероховатости обработанной поверхности на основе виброакустического диагностирования и реализации алгоритма контроля состояния и прогнозирования результатов обработки торцовых поверхностей.

Научная новизна работы состоит:

- в установленных экспериментальных зависимостях амплитудно-частотных характеристик виброакустических (ВА) сигналов от подачи, скорости, глубины и пути резания при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов и выборе в качестве косвенного диагностического признака состояния обработанной поверхности величины отношения среднеквадратических значений амплитуд ВА-сигналов;

- в установленной корреляционной связи параметра шероховатости обработанных торцовых поверхностей с величиной отношения среднеквадратических значений амплитуд ВАсигналов при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов;

- в установленной аналитической зависимости величины отношения амплитуд ВАсигналов от длины пути резания при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов, позволяющей по критерию заданной величины шероховатости обрабатываемых торцовых поверхностей деталей предупреждать параметрический отказ технологической системы;

- в алгоритме для контроля состояния торцовых поверхностей в процессе торцового точения деталей из труднообрабатываемых сплавов и прогнозирования количества деталей, которые могут быть обработаны до параметрического отказа технологической системы по критерию заданного параметра шероховатости обрабатываемых торцовых поверхностей деталей.

Практическая ценность работы заключается в:

- рекомендациях по практическому использованию диагностирования шероховатости обработанных поверхностей на основе измерения ВА-сигналов в токарных станках с ЧПУ для серийного производства сателлитов редукторов бортовых передач тяжелых гусеничных машин с целью увеличения времени безотказной работы токарных станков с ЧПУ и уменьшения количества деталей, бракованных по параметру шероховатости, и достижения повышения производительности точения на 10 – 12 процентов;

- создании виртуальной лабораторной работы «Диагностирование процесса точения по параметру шероховатости обработанной поверхности на основе измерения виброакустических сигналов» для выполнения студентами в ходе изучения курса «Надежность и диагностика технологических систем».

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.

В теоретических исследованиях применены основные положения теории резания материалов и динамики станков. Для получения математических моделей зависимостей параметров шероховатости обработанных поверхностей и амплитуд виброакустических сигналов от управляющих факторов процесса торцового точения проводилось планирование экспериментов. В исследованиях влияния износа режущей части резцов со сменными многогранными пластинами на шероховатость обработанных поверхностей применяли наноразмерный сканирующий микроскоп. Достоверность и обоснованность теоретических результатов диссертационной работы подтверждается их воспроизводимостью в экспериментальных исследованиях, их корреляцией с данными других авторов и апробацией полученных результатов в производственных условиях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Установленные зависимости параметров шероховатости обработанных торцовых поверхностей и амплитуд виброакустических сигналов от управляющих факторов процесса торцового точения деталей из труднообрабатываемых сплавов.

2. Установленная корреляционная связь параметра шероховатости обработанных торцовых поверхностей с величиной отношения среднеквадратических значений амплитуд виброакустических сигналов при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов;

3. Установленная аналитическая зависимость величины отношения амплитуд виброакустических сигналов от длины пути резания при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов.

-2Разработанный алгоритм диагностирования и контроля шероховатости торцовых поверхностей при точении деталей из труднообрабатываемых сплавов.

Реализация работы.

Результаты работы использованы ОАО «КП» (Красный Пролетарий) при усовершенствовании технологического оборудования для изготовления сателлитов бортовых редукторов тяжелых гусеничных машин.

Апробация результатов исследования. Материалы диссертации доложены на Всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» в ВГТУ (г. Воронеж) в 2006 году, на Международной научно-технической конференции «Инструментальные системы машиностроительных производств» в ТулГУ в году и на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «Станкин» в 2010 году.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ, в том числе 4 работы - в журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, библиографического списка из 82 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка и 22 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и приведены научные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации анализируются работы по теме диссертации. Исследованиям процессов резания современных труднообрабатываемых сплавов и обеспечению надежности технологических систем для обработки материалов резанием методами технического диагностирования посвящены работы Барзова А.А., Бржовского Б.М., Васина С.А., Верещаки А.С., Власова В.И., Геранюшкина А.В., Горелова В.А., Григорьева С.Н., Гурина В.Д., Кабалдина Ю.Г., Козочкина М.П., Рогова В.А., Сабирова Ф.С., Сарилова М.Ю., Синопальникова В.А., Старкова В.К., Яковлева М.Г. и др.

Однако в этих работах недостаточно сведений о достижении заданного качества поверхностей деталей путем управления процессом резания по параметру шероховатости обработанных поверхностей, разработанные системы диагностирования ориентированы на повышение надежности работы режущего инструмента путем определения состояния его режущей части, своевременной замены инструмента или корректировки режимов резания.

По результатам аналитического обзора были сформулированы задачи диссертации, решение которых направлено на достижение научной и практической целей работы:

-3а) разработать методику экспериментальных работ по установлению взаимосвязи управляющих факторов (скорости резания, подачи и пути резания) процесса точения, параметров виброакустических сигналов и параметров шероховатости обработанных поверхностей;

б) исследовать влияние управляющих факторов процесса точения деталей из труднообрабатываемых сплавов на параметры шероховатости обработанных торцовых поверхностей;

в) исследовать амплитудно - частотные характеристики виброакустического излучения при точении торцовых поверхностей деталей из труднообрабатываемых сплавов и установить их зависимости от управляющих факторов процесса резания;

г) исследовать взаимосвязь параметров виброакустических сигналов с параметрами шероховатости обработанных поверхностей и выбрать наиболее информативный косвенный признак состояния;

д) разработать рекомендации по управлению процессом резания, внедрение которых обеспечит повышение производительности точения деталей из труднообрабатываемых сплавов с гарантированным получением заданного параметра шероховатости обработанной торцовой поверхности.

Во второй главе дано описание предложенной методики экспериментальных исследований, применяемых средств измерений и вспомогательной аппаратуры. Эксперименты проводили на токарном станке с ЧПУ мод. МК7601-Ф3. В качестве обрабатываемых материалов использовали сплавы ХН77ТЮР (ЭИ437Б), ХН73МБТЮР (ЭИ698), ВТ9, а также стали 12Х18Н10Т и 20ХН3А в виде заготовок диаметром 55...105 мм и длиной 90 мм.

В соответствии с данными, полученными на основе обзора в главе 1, были выбраны режимы резания в экспериментальных условиях: а) частота вращения n = 300 мин-1, что соответствует рекомендуемым скоростям резания V в диапазоне 20- 70 м/мин; б) глубина резания t в интервале 0,5…1,5 мм; в) подачи на один оборот S с фиксированными значениями 0,4; 0,10 и 0,16 мм/об, что должно обеспечить возможность сравнения результатов экспериментальных исследований с данными других авторов.

Перед началом экспериментальных работ станок МК7601-ФЗ был аттестован по точности с помощью измерительного комплекса «Ballbar» фирмы «Renishaw» и по динамической жесткости с помощью динамометрического молотка. Твердость заготовок по торцу измеряли на твердомере мод. EQUOtip фирмы «Proceq» (Швейцария).

При исследовании параметров виброакустических сигналов (ВА-сигналов) из зоны резания применяли комплект аппаратуры для измерения виброускорений, записи спектров и обработки результатов измерений (рис.1).

При выбранной схеме сигнал с пьезопреобразователя (акселерометра) поступает на предусилитель заряда и далее на усилитель ВШВ-003-М3, имеющий встроенные частотные фильтры, а также полосовые фильтры: октавные и 1/3 - октавные, позволяющие производить классификацию, измерение и определение нормируемых параметров вибраций. Для перевода нормализованного сигнала к цифровому виду применяли аналого-цифровой преобразователь АЦП Е14-440.

Предложенная методика разработана с учетом последующего внедрения результатов исследований в серийное производство в виде рекомендаций по управлению процессом точения заготовок зубчатых колес из труднообрабатываемых сплавов и коррозионноустойчивых сталей.

В третьей главе исследовано влияние основных управляющих факторов процесса торцового точения деталей из труднообрабатываемых сплавов на параметры шероховатости обработанных поверхностей торцов заготовок из труднообрабатываемых сплавов.

Установлено, что в диапазонах подач 0,04...0,09 и 0,19...0,25 мм/об (рис. 2) параметр шероховатости находится в пределах, установленных требованиями к торцам деталей типа зубчатых колес из труднообрабатываемых сплавов.

Из полученных зависимостей (рис.3) следует, что при точении торцов заготовок в пределах скоростей резания от 13 до 51 м/мин значение параметра шероховатости увеличивается до максимума при значениях скорости резания 20...30 м/мин.

Установлено, что причиной роста шероховатости обработанных торцов деталей из труднообрабатываемых сплавов, применяемых в эксперименте. является усиленное наростообразование на указанных скоростях резания.

Для этого путем сканирования обработанных поверхностей с помощью конфокального микроскопа мод. «µ Surf» фирмы «Nanofocus» были получены изображения участков поверхности, обработанных с различными скоростями резания. На полученных сканах отчетливо различаются кусочки внедренного в поверхность нароста, состав которых соответствует составу обрабатываемого материала, что было подтверждено металлографическим анализом.

15 проходов при обработке ХН77ТЮР (V=30 м/мин, t=1,0 мм).

Рис. 3. Зависимость параметра шероховатости от скорости резания после 15 проходов при обработке: 1- ХН77ТЮР; 2 – ВТ9 (S=0,10 мм/об, t=1,0 мм).

Анализ динамики изменения шероховатости обработанной поверхности с ростом пути резания (рис. 4) при торцовом точении исследуемой номенклатуры труднообрабатываемых сплавов показывает, что существует возможность прогнозирования шероховатости обрабатываемой поверхности при обработке последующих деталей в данной партии, то есть прогнозирования величины оставшегося пути резания Lост, при котором обеспечиваются стабильные параметры шероховатости обработанной поверхности в пределах до Ra 2,5 при скоростях резания в интервале V = 50-55 м/мин и подачах в интервале 0,04...0,09 мм/об.

В четвертой главе приведены результаты исследования амплитудно-частотных характеристик виброакустического излучения при точении заготовок из труднообрабатываемых сплавов и установленные зависимости амплитуд виброакустических сигналов из пространства резания токарного станка с ЧПУ от количества обработанных поверхностей при переменных факторах процесса резания. Установлено, что для переходов торцового точения, приближающихся по времени к величине, соответствующей времени начала отказа по параметру шероховатости обработанной поверхности, наиболее информативным признаком является отношение величин их амплитуд Аi к амплитуде А1 первого прохода на доминирующих частотах 5-7 кГц (рис. 5).

Установлены зависимости основных параметров ВА-сигналов при точении торцов заготовок из труднообрабатываемых сплавов от основных факторов процесса резания (рис. 6 и 7).

Показано, что эффективная система диагностирования состояния обработанной поверхности может быть создана на основе анализа широкого частотного диапазона контролируемого ВА-сигнала с учетом дисперсии, выбранного в качестве диагностического признака, и регулярного вычисления отношения амплитуд ВА-сигнала на проходах, начиная со второго, к амплитуде при первом проходе На основе полнофакторного эксперимента разработана математическая модель зависимости отношения амплитуд А = Аi /А1 ВА-сигнала от основных управляющих факторов процесса торцового точения:

A = 0,587 + V0,122+0,139ln(S) S0,425·L0,34-0,035ln(S)+0,022ln(S)ln(V) (1) Рис. 6. Зависимость величины отношения амплитуд узкополосного ВА-сигнала Полученная модель дает возможность, при нахождении оптимальных значений скорости резания V и подачи S, получить аналитическую зависимость величины отношения амплитуд A -8от длины пути Lрез, необходимую для разработки алгоритма контроля и прогнозирования состояния параметрического отказа технологической системы.

Рис. 7. Зависимость величины отношения амплитуд от пути резания (V=52 м/мин, t=1,0) при подачах S, мм/об: 1 – 0,04; 2 – 0,16; 3 – 0,10.

В пятой главе изложены результаты анализа экспериментальных данных и установления корреляционной взаимосвязи управляемых параметров процесса торцового точения.

Для использования в диагностической информационно-измерительной системе зависимостей случайных величин Ra и А от факторов процесса резания оценивали значимость взаимного влияния этих параметров. Выполнены корреляционный и регрессионный анализы с последующим установлением парной линейной корреляции между параметрами Ra и А, которые дали возможность установить взаимозависимость между параметрами Ra и А, а также оценить параметр А в качестве информативного диагностического признака. Указанная взаимосвязь (рис.8) описывается линейным уравнением аппроксимации:

Установленная тесная корреляционная связь управляемых параметров процесса торцового точения позволяет использовать ее в системе диагностирования состояния обработанной поверхности по параметру шероховатости.

Проведена идентификация полученных математических моделей по параметру максимальной производительности торцового точения заготовок из труднообрабатываемых сплавов, которая позволила определить значения оптимальных управляющих факторов:

а) оптимальная подача S = 0,084 мм/об;

б) оптимальное время резания до смены инструмента Тмаш = 16,07 мин.

с величиной параметра шероховатости при V=52 м/мин; S=0,084 мм/об; t=1,0 мм.

Значение оптимальной подачи было принято в качестве исходного для определения «уставки» (величины отношения амплитуд ВА-сигнала), используемой в системе диагностирования в качестве информативного диагностического признака, путем подстановки значений оптимальной скорости V = 52 м/мин и оптимальной подачи S = 0,084 мм/об в зависимость (1).

График полученной зависимости А = 0,587 + 1,063Lрез0, 197 приведен на рис. 9. По этой зависимости определена величина «уставки» - предельно допустимого отношения амплитуд [А] = 6.

Рис. 9. Зависимость отношения амплитуд от пути резания ХН77ТЮР скорости V = 50,8 м/мин, глубины резания t = 1,0 мм и подачи S = 0,084 мм/об показывает, что рассчитанная с точки зрения максимальной производительности оптимальная величина времени до смены инструмента Тмаш = 16,07 мин и установленная экспериментально величина допустимой суммарной длины пути резания Lрез. 420 м взаимосвязаны между собой, а диагностирование процесса резания с оптимальными режимами обеспечивает повышение производительности точения заготовок по сравнению с обработкой на режимах, рекомендуемых в нормативах.

В шестой главе описываются алгоритм контроля и прогнозирования состояния обработанных торцовых поверхностей и разработанные рекомендации по управлению процессом точения деталей из труднообрабатываемых сплавов по заданному параметру шероховатости обработанных поверхностей.

Для реализации алгоритма осуществляются: а) контроль величины пути резания; б) диагностирование состояния обработанной поверхности путем измерения величины эффективной амплитуды ВА-сигнала на первом проходе и на каждом последующем проходе с вычислением их отношения как косвенного информативного признака; в) автоматическое управление заменой инструмента по наработке, измеряемой в единицах пути резания, путем прогнозирования остаточного пути резания Lост.

Для решения задачи прогнозирования параметрического отказа при обработке следующей детали в данной партии, то есть прогнозирования Lост, определяется значение ki в функции A = f (L) (рис. 10).

точения, например, при обработке второй детали партии, нужно измерить амплитуду Ai1, а после задержки опроса Lзд измерительной системой при Li2 измерить амплитуду Ai2.

где – угол наклона участка кривой на рис. 9, соответствующего пути резания Li2, а оставшийся путь резания на любой предстоящий период обработки:

Алгоритм (рис. 11) контроля шероховатости обработанной торцовой поверхности и прогнозирования возможности обработки следующей детали на основе прогнозирования остаточного пути резания Lост реализуется в следующем порядке.

1. Определяется номер обрабатываемой детали.

2. Осуществляется обработка детали № 2, 3, 4…n.

3. Измеряются амплитуды виброускорений в широком частотном диапазоне контролируемого ВА-сигнала с последующей фильтрацией по октавным частотам, выбранных с учетом информативности диагностического признака. Вычисляются отношения полученных амплитуд к амплитуде при первом проходе и вводится из базы данных функция A = f(L).

4. Определяются Ai1 = f(Li1) и Ai2 = f(Li2) и коэффициент ki при обработке детали №2. На i- ом проходе рассчитывается коэффициент kср.

5. Для принятия решения о прогнозировании Lост осуществляется ввод [A] и kср, рассчитанный с учетом всех ki, определяется Aтек= f(Lтек) и рассчитывается величина:

6. Для прогнозирования возможности обработки следующей детали осуществляется ввод Lмаш обработки следующей детали и принимается решение LостLмаш; если «да», то после задерки опроса и определения новой величины kср обрабатывается следующая деталь; если «нет», то производится смена инструмента после завершения обработки данной детали.

Для встраивания алгоритма контроля и прогнозирования в систему ЧПУ токарного станка с целью управления процессом точения осуществлена перекодировка сигналов, для оперирования в расчетах не физическим параметром его диагностического признака – отношением амплитуд ВА-сигнала А, а его отображениями в диагностических сигналах, полученных в милливольтах (mV) от акселерометров.

стических признаков Определение величины Принятие решения о прогнозировании Lост Рис. 11. Алгоритм контроля шероховатости обработанной поверхности и прогнозирования возможности обработки следующей детали.

системы имеет вид:

где (mV)0 – постоянная, полученная экспериментально в период предэксплуатационного диагностирования; – угловой коэффициент зависимости A = f(mV).

Аналоговое описание процессов преобразуется в цифровой эквивалент с помощью АЦП, которое выполняет весь комплекс действий, необходимых для преобразования: выборка, квантование и кодирование. Обработка цифровой информации по стандартным программам обеспечивает получение на дисплее ПК ЧПУ графическое отображение сигналов адекватное аналоговым.

На основании опыта исследований и производственных испытаний разработаны рекомендации по аппаратной части и программному обеспечению устройств системы диагностирования для их встраивания в токарные станки с ЧПУ. Указанные рекомендации приняты к внедрению на ОАО «Красный Пролетарий» при создании оборудования для обработки заготовок сателлитов планетарных редукторов тяжелых гусеничных машин.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В работе решена актуальная научно-техническая задача, состоящая в повышении производительности точения труднообрабатываемых сплавов путем управления процессом резания по параметру шероховатости обработанной поверхности на основе виброакустического диагностирования и реализации алгоритма контроля состояния и прогнозирования результатов обработки торцовых поверхностей.

2. Разработана методика экспериментальных работ по установлению взаимосвязи параметров шероховатости обработанных поверхностей, управляющих факторов процесса резания и параметров ВА-сигналов из зоны резания токарного станка с ЧПУ с целью последующего внедрения результатов исследований в серийное производство в виде рекомендаций по управлению процессом точения заготовок зубчатых колес из труднообрабатываемых сплавов и коррозионноустойчивых сталей.

3. Установлены зависимости параметров шероховатости обработанных торцовых поверхностей при точении деталей из труднообрабатываемых сплавов от таких факторов процесса резания как подача, скорость, глубина и путь резания, из которых следует, что в диапазонах подач 0,04...0,09 мм/об и скоростей резания 50...55 м/мин значение параметра шероховатости находится в пределах, установленных требованиями к торцам деталей типа зубчатых колес из труднообрабатываемых сплавов.

режимах работы, при различных параметрах скорости резания V, подачи S и глубины резания t.

Установлено, что с ростом скорости резания амплитуды ВА-сигнала возрастают в 2,5…3 раза.

Это обеспечивает высокую информативность этого косвенного признака изменения шероховатости на оптимальной величине скорости резания V = 50…55 м/мин. В результате принято, что для управления процессом резания в качестве косвенного диагностического признака могут быть приняты величины отношений среднеквадратических значений амплитуд ВА-сигнала на доминирующих частотах 5...7 кГц.

5. Методом линейного программирования установлена оптимальная величина подачи S = 0,084 мм/об, с которой при заданной глубине резания и оптимальной скорости резания возможно вести обработку с максимальной производительностью при времени до смены инструмента, равном 16,07 мин.

6. Полученная в работе зависимость отношения амплитуд ВА-сигналов от пути резания Lрез для скорости V = 50,8 м/мин, глубины резания t = 1,0 мм и подачи S = 0,084 мм/об показывает, что рассчитанная с точки зрения максимальной производительности оптимальная величина времени до смены инструмента Тмаш = 16,07 мин и установленная экспериментально величина допустимой суммарной длины пути резания Lрез. 420 м, при которой безотказно обеспечивается заданная шероховатость обработанной поверхности, взаимосвязаны между собой и позволяют диагностировать процесс точения заготовок с высокой точностью на режимах резания, обеспечивающих повышение производительности, по сравнению с рекомендуемыми в нормативах.

7. Установлены корреляционная тесная связь величин отношения амплитуд ВА-сигналов с параметрами шероховатости обработанных торцовых поверхностей и аналитическая зависимость отношения амплитуд ВА-сигналов от величины пути резания при точении деталей из труднообрабатываемых сплавов, что позволяет надежно предупреждать параметрический отказ технологической системы по критерию заданной величины шероховатости обрабатываемых торцовых поверхностей деталей.

8. На базе установленных зависимостей разработан алгоритм диагностирования шероховатости обработанной поверхности, основанный на измерении амплитуд ВА-сигнала, а также технологический алгоритм прогнозирования количества деталей, которые могут быть обработаны до параметрического отказа технологической системы, по критерию предельно допустимой шероховатости с целью исключения брака путем смены инструмента.

9. Разработаны рекомендации по аппаратному и программному обеспечению, необходимые для реализации технологического алгоритма контроля шероховатости обработанных поверхностей на токарных станках с ЧПУ, которые доведены до стадии практического использо- тяжелых гусеничных машин. За счет увеличения времени безотказной работы токарных станков с ЧПУ и уменьшения количества деталей, бракованных по параметру шероховатости, достигается повышение производительности точения заготовок сателлитов на 10 – 12 процентов.

10. Результаты работы использованы при создании виртуальной лабораторной работы «Диагностирование процесса точения по параметру шероховатости обработанной поверхности на основе измерения виброакустических сигналов» для выполнения студентами в ходе изучения курса «Надежность и диагностика технологических систем».

1. Григорьев С.Н., Завгородний В.И., Рюмкин Я.И. Управление инструментом многокоординатноой технологической машины на участках сопряжения траектории. Сб. трудов Всероссийской конф. «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве». Воронеж. Изд-во ВГТУ, 2006, с. 58-59.

2. Завгородний В.И. Обеспечение качества поверхности лопаток компрессора при фрезеровании. «Справочник. Инженерный журнал», №10, 2008, с. 24-26.

3. Завгородний В.И., Маслов А.Р. Сравнение виброустойчивости технологической системы при различных способах закрепления фрез. «Инструменты. Технология. Оборудование», №10, 2009, с. 46.

4. Григорьев С.Н., Завгородний В.И., Маслов А.Р. Обеспечение заданного качества деталей при высокоскоростной обработке. Вестник МГТУ «Станкин», №1, 2010, с. 38-40.

5. Завгородний В.И., Козочкин М.П., Маслов А.Р., Сабиров Ф.С. Виброакустическое диагностирование инструмента в процессе резания. «Справочник. Инженерный журнал», №2, 2010, с. 44-47 и 3-я стр. обложки.

6. Завгородний В.И., Козочкин М.П., Маслов А.Р., Сабиров Ф.С. Влияние динамических характеристик инструмента и заготовки на результаты виброакустического контроля процесса резания.// СТИН, № 6/2010, с. 13-17: ил.

Курсивом выделены публикации в журналах, включенных в Перечень ВАК РФ

 
Похожие работы:

«Рыбалко Андрей Иванович РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ДВИГАТЕЛЕ СТИРЛИНГА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОМ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ БРОСОВОЙ ТЕПЛОТЫ 05.04.02 - Тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул - 2011 1 Работа выполнена в ОАО 15 центральный автомобильный ремонтный завод Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Кукис Владимир Самойлович Официальные оппоненты : доктор технических наук,...»

«Макаров Владимир Сергеевич МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ОЦЕНКА ПРОХОДИМОСТИ КОЛЕСНЫХ МАШИН ПРИ КРИВОЛИНЕЙНОМ ДВИЖЕНИИ ПО СНЕГУ 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Н. Новгород 2009 Работа выполнена на кафедре Автомобили и тракторы Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Беляков Владимир Викторович Официальные...»

«ГРИГОРЬЕВ ЕВГЕНИЙ ЮРЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ КОЛЬЦЕВЫХ ДИФФУЗОРОВ ГАЗОВЫХ ТУРБИН Специальность 05.04.12 – Турбомашины и комбинированные турбоустановки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2014 Работа выполнена на кафедре Паровых и газовых турбин ФГБОУ ВПО Национальный исследовательский университет МЭИ Научный руководитель : Зарянкин Аркадий Ефимович заслуженный деятель науки и техники РФ,...»

«Пешков Сергей Владимирович ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ВСТРОЕННЫХ В ЛЕНТУ КОНВЕЙЕРА Специальность 05.05.06 – Горные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово 2009 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет Научный руководитель доктор технических наук, действительный член Академии горных наук Захаров...»

«БЕЛОГОЛОВ ЮРИЙ ИГОРЕВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ТОНКОСТЕННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ (УПРУГОЙ КРОМКОЙ) Специальность 05.02.02– Машиноведение, системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Братск– 2013 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Братский государственный университет и ФГБОУ ВПО Иркутский государственный университет путей сообщения. Научный руководитель : Долотов Алексей Митрофанович доктор...»

«Хусаинов Винер Наильевич ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ И РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНВЕРТАЦИИ ДИЗЕЛЕЙ НА РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПРОПУСКОМ РАБОЧИХ ХОДОВ ПОРШНЕЙ Специальность: 05.04.02 – тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург-Пушкин -2010 2 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Башкирский государственный аграрный университет Заслуженный деятель науки РФ и РБ, член-корр. Научный...»

«Гончаров Антон Александрович РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ САМОТОРМОЖЕНИЕ КЛИНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ СВОБОДНОГО ХОДА 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград 2013 2 Работа выполнена на кафедре Прикладная математика федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Волгоградский...»

«Цатиашвили Вахтанг Валерьевич СНИЖЕНИЕ ЭМИССИИ ОКСИДОВ АЗОТА В КАМЕРАХ СГОРАНИЯ ТРДД С КОМПАКТНЫМ ДИФФУЗИОННЫМ ФРОНТОМ ПЛАМЕНИ 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рыбинск –2013 Диссертация выполнена в отделе камер сгорания (КО-203) опытноконструкторского бюро Открытого акционерного общества Авиадвигатель, г. Пермь. Научный руководитель : Александр...»

«ГУСЕВ АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ Подготовка попутного газа нефтедобычи к транспорту с применением трёхпоточной вихревой трубы Специальности: 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Тюмень – 2004 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тюменский...»

«Коперчук Александр Викторович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕХАНИЗМА БЛОКИРОВКИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МУФТЫ Специальность 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Юрга - 2013 2 Работа выполнена на кафедре механики и инженерной графики Юргинского технологического института (филиала) Национального исследовательского Томского политехнического университета и кафедре теоретической и...»

«Трибельский Иосиф Александрович РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ РЕЗИНОКОРДНЫХ КОНСТРУКЦИЙ УЗЛОВ АГРЕГАТОВ И МАШИН Специальность: 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы в промышленности Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Омск – 2009 2 Работа выполнена в ФГУП Научно-производственное предприятие Прогресс, г. Омск Научный консультант : доктор технических наук, профессор Шалай Виктор Владимирович Официальные...»

«ПИКАЛОВ Вячеслав Анатольевич УДК 622.33.:658.5.(043.3) МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ СИСТЕМ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ Специальность 05.02.22 – Организация производства (горная промышленность) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва 2003 1 Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Научно-техническом центре угольной промышленности по открытым...»

«Тощаков Александр Михайлович ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ МЕЖТУРБИННОГО ПЕРЕХОДНОГО КАНАЛА И ДИАГОНАЛЬНОГО СОПЛОВОГО АППАРАТА ПЕРВОЙ СТУПЕНИ ТУРБИНЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ Специальность 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рыбинск – 2014 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего...»

«Айметов Сергей Фаритович РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ ИЗГИБЕ Специальность: 05.02.10 Сварка, родственные процессы и технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск – 2011 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Работа выполнена на кафедре Оборудование и технология сварочного производства Южно-Уральского государственного университета. Научный...»

«ЯКИМОВ Артем Викторович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Братск – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Забайкальский государственный университет Научный руководитель : доктор технических наук, профессор кафедры...»

«Федулов Виталий Михайлович ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА НАТЯГА В ПРЕССОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ НА ОСНОВЕ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рыбинск – 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Рыбинский государственный авиационный технический...»

«МАТРОХИН АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ ПРЯДИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ ОПЕРАТИВНОГО МОНИТОРИНГА Специальности: 05.19.02 – Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья; 05.02.23 – Стандартизация и управление качеством продукции. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Иваново 2011 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном...»

«БОСЯКОВ Владимир Петрович ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСКУСТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ 05.04.02 - Тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул – 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова и Некоммерческом партнерстве Сертификационный центр автотракторной техники. Научный...»

«Иванайский Виктор Васильевич ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРОЙ И СВОЙСТВАМИ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ ИЗ БЕЛЫХ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ ХРОМИСТЫХ ЧУГУНОВ И ПСЕВДОСПЛАВОВ, СФОРМИРОВАННЫХ ИНДУКЦИОННОЙ НАПЛАВКОЙ НА УГЛЕРОДИСТЫЕ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ Специальность 05.02.10 – Сварка, родственные процессы и технологии Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Барнаул – Работа выполнена ФГБОУ ВПО Алтайский государственный...»

«САБЛИН Роман Анатольевич ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИОННОЙ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ С НАКЛОННОЙ КАМЕРОЙ ДРОБЛЕНИЯ Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования СанктПетербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) Научный руководитель...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

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.