Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных особенностей развития временного машиностроения является использование металлообра-атывающих станков в составе гибкого автоматизированного проиэвод-гва, причем в последнее время все более актуальным и экономически алесообразным становится средне- и малосерийное производство из-елий, что накладывает особые требования к универсальности как про-зводственной системы в целом, так и, отдельных ее составляющих, іднако опыт промышленной эксплуатации существующих гибких произ-одственных систем показывает, что из-за невысокой надежности функ-ионирования, определяемой недостаточно хорошо разработанными етодами оценки и диагностики как состояния станочной системы в це-ом, так и отдельных составляющих процесса обработки, использова-ие подобных автоматизированных комплексов с желаемой эффектив-остью затруднительно.
Не менее важным фактором надлежащего функционирования іеталлорежущего станка, к тому-же приобретающим особое значение ри функционировании станка в составе ГПС является обеспечение адлежащего качества изготовления изделия, включающего в себя как оответствие геометрических размеров делали программе ЧПУ, так и юрмирование поверхности детали с требуемым классом чистоты. Пер-ая задача частично может быть решена при использовании системы одчиненного регулирования в составе приводов станка, и переносе очки включения обратной связи по цепочке ротор двигателя - ходозой инт - суппорт - резец. Однако и при такой модернизации системы всег-а останется неопределенность, вносимая взаимными смещениями ершины режущего инструмента и обрабатываемой детали, которые бусловлены динамическими процессами, протекающими в зоне реза-ия. Эти-же процессы будут оказывать влияние и на формирование іикрорельефа поверхности изготавливаемого изделия.
По перечисленным выше причинам возникает необходимость ключенил в состав металлорежущего станка системы динамической іиагностики состояния процесса обработки как сопроцессора системы 'ЧПУ станка
Существующие системы автоматического контроля и диагноста ки состояния процесса обработки имеют ряд существенных недостатков и не удовлетворяют современным требованиям по автоматизации ме таллообработки, требующим функционирования в реальном масштаб времени.
Также недостаточно разработаны теоретические основы созда ния подобных систем диагностики, что приводит к использованию диаг ностических признаков, слабо связанных с закономерностями, опреде ляющими эволюцию процессов, происходящих при обработке металле резанием.
В связи во всем вышеизложенным, разработка теоретически закономерностей эволюции процессов металлообработки, и создани системы диагностики процесса обработки как составной части системі ЧПУ, направленные на повышение надежности функционирования стг ночной системы в целом, и улучшения показателей качества изготовл* ния изделий является важной научной проблемой.
Актуальность работы также подтверждается проведением ис следований в рамках тематики диссертации в государственных прс граммах "Конверсия и высокие технологии" и "Технические университет России" и программе международного сотрудничества "Экспортные те) нологии и международное научное сотрудничество"
Цель работы : повышение надежности функционирования стг ночной системы путем создания автоматизированной системы динамі ческой диагностики процесса металлообработки.
Научная новизна работы состоит в том, что :
на примере динамической системы резания на МРС выявлены осної ные закономерности отображения динамических характеристик системі а также изменение динамических характеристик процесса резания кг динамической связи под влиянием силовой эмиссии процесса резания;
показано, что в динамической системе процесса резания, предстаї ляющей собой объединение упруго - диссипативных подсистем МРС процесса обработки, формирующего в ней динамическую связь, дин мические характеристики системы зависят от параметров динамическс характеристики процесса обработки и имеет место отображение эволг
ции отдельных его составляющих (например, износа инструмента), в глобальных характеристиках системы резания;
- выявлен ряд фундаментальных закономерностей эволюции процесса
резания, в частности, определено, что :
этапам стационарного резания соответствует снижение дисперсии распределения корней характеристического полинома системы резания;
этапам с увеличенной интенсивностью изнашивания соответствует увеличение диссипации и дисперсии распределения корней характери-стичекого полинома системы.резания;
по мере развития износа частоты характеристического полинома системы резания смещаются в низкочастотную область.
Практическая ценность работы заключается в :
разработаны методики и алгоритмы, позволившие идентифицировать параметры характеристичекого полинома динамической системы резания, и определить закономерности эволюции процесса резания как функцию износа режущего инструмента, а также разделить корни характеристического полинома на ответственные за структурную перестройку динамической системы и на определяемые вынужденной реакцией системы резания на силовую эмиссию процесса резания;
разработаны и доведены до практической реализации отдельные подсистемы автоматической системы динамической диагностики процесса резания на базе процессора обработки сигналов ADSP-2105 и портативной микроЭВМ.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на:
- совещании 'Проблемы теории проектирования и производства
инструмента", Тула, 1995;
- V-й международной научно-технической конференции по динамике
технологических систем, Ростов-на-Дону, 1997;
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены на Азовском оптико - механическом заводе (АОМЗ) и Новочеркасском станкостроительном заводе (НСЗ), а также используются в учебном процессе кафедры "Автоматизация производственных процессов" Донского государственного технического университета по дисциплине
"Методы научных исследований и диагностика объектов и систем упра
ления".
Публикации. По материалам диссертационной работы опубл
ковано 6 печатных работ.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введени
4-х глав, общих выводов по работе, списка использованной литературі
приложений. Диссертация изложена на **тстраницах, содержит 79 р
сунков, 10 таблиц, список литературы из 262 источников, ^прилож
ний.