автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка научных методов создания технологии высокоэффективной многокоординатной автоматизированной обработки с синергетическим управлением формообразующими движениями

09-2

Ш§

На правах рукописи Флек Михаил Бенсионович

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ ТЕХНОЛОГ ИИ ВЫСОКОЭФФЕК ТИВНОЙ МНОГОКООРДИНАТНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ С СИНЕРГЕТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ ФОРМООБРАЗУЮЩИМИ ДВИЖЕНИЯМИ

05.02.08 - Технология машиностроения 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Ростов - на - Дону 2008

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Донском государственном техническом университете (ДГТУ)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

засл. деят. науки РФ Заковоротиый Вилор Лаврентьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Смоденцев Владислав Павлович, ВГТУ, Воронеж

доктор технических наук, профессор Бржозовский Борис Максович, СГТУ, Саратов

доктор технических наук, профессор Попов Михаил Егорович, ДГТУ, Ростов н/Д

Ведущая организация: Национальный институт авиационных технологий (г. Москва)

Защита состоится «27 » января 2009 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д212.058.02 ДГТУ по адресу:344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, I, ДГТУ. а.252

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ

Автореферат разослан «15» декабря 2008 г.

Ученый секретарь диссертациоиного совета

д.т.и., профессор В.С.Сидоренко

РОССИЙСКАЯ государственная библиотека

2000___ __ ^

--Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В современном машиностроении, особенно в авиационной и космической отрасли, большинство продукции выпускается по индивидуальным требованиям заказчика, для чего используется гибкоструктурное производство на базе быстропереналаживаемого автоматизированного оборудования (станков с ЧПУ, в том числе с прямым управлением от ЭВМ).

Большое количество отечественных и зарубежных работоспособных станков с ЧПУ, имеющихся на предприятиях машиностроения, недостаточно эффективно используются из-за ограниченности возможностей современных средств разработки и управления технологическими процессами. Для решения поставленных государственных задач по производству конкурентоспособной наукоемкой техники (в частности, продукции авиационно-космической отрасли) необходимо разработать новый подход к проектированию систем и методов управления, составляющих основу технологических процессов гибкоструктурного производства. Предлагаемая в работе система построения технологического обеспечения механической обработки на многокоординатных станках с ЧПУ создает условия для создания и выпуска наукоемких конкурентоспособных изделий, позволяет повысить уровень использования имеющегося автоматизированного оборудования до нормативных показателей (обеспечить загрузку не менее чем а 2 рабочие смены) и формирует требования к продукции отечественного станкостроения. Это отвечает национальным программам развития машиностроения, авиационной и космической техники.

Практика использования современных концепций и методик построения систем технологического обеспечения для оборудования с ЧПУ, в том числе, результаты работ автора, опубликованные в 1973-1985 г.г., показали, что дальнейшее совершенствование технологий механической и комбинированной обработки на станках с программным управлением связано с необходимостью создания теоретических основ преобразования траекторий исполнительных элементов станка в траектории формообразующих движений, с учетом влияния на них динамики процесса обработки, изменения жёсткости системы СПИД, припуска и эволюционных процессов (например, износа инструмента), происходящих в ходе функционирования технологической системы.

В изделиях авиационной и космической отрасли используют детали с минимальной массой, которые в большинстве случаев имеют пониженную жесткость. Для таких деталей целесообразно осуществлять технологическую подготовку процессов обработки ЧПУ с учетом изменения локальных характеристик жесткости детали и инструмента вдоль траектории их взаимодействия, износа инструмента, динамических

характеристик приводов исполнительных элементов, возможности диагностирования процесса обработки и его адаптации в реальном времени, что позволит получать без доработки детали с предельно достижимой точностью при минимальной массе.

В отлИчие от традиционного подхода к синтезу управления технологической системой механообработки с ЧПУ, когда на ЭВМ создаётся геометрический образ детали, ограниченный желаемыми траекториями движения инструмента, а затем все координаты движения станка подчиняются обеспечению этого образа, в работе использован подход, основанный на синергетической теории управления. Согласно ему технологическая система обработки рассматривается как единая эволюционирующая сложная динамическая система, обладающая внутренними связями.

Системный синергетический синтез управления включает в уравнения движения технологической системы не только систему управления исполнительными элементами станка, но и законы преобразования траекторий исполнительных элементов в траектории движения инструмента относительно заготовки. При этом учитывается динамическая связь, формируемая процессом резания и объединяющая автономные подсистемы в единую управляемую систему, а также производится замена скалярного управления векторным. С другой стороны, для обеспечения управляемости процесса обработки в реальном времени должна обеспечиваться его наблюдаемость, т.е. возможность идентификации достаточного набора динамических параметров, определяющих выходные параметры: точность, качество, производительность. Основы такого подхода применительно к технологии многокоординатной обработки ранее подробно не рассматривались, хотя опыт авиационной и других отраслей машиностроения однозначно подтверждает его актуальность и своевременность разработки на его базе новых методов построения систем управления формообразованием и технологической подготовки.

Сформулированная проблематика фактически порождает новую предметную область знаний, получение которых определяет научную актуальность диссертационного исследования. Повышение точности сложноконтурных поверхностей особо ответственных деталей, качества поверхностного слоя, производительности процессов формообразования сокращает трудоёмкость последующей доработки, позволяет снизить массу, ускоряет освоение и выпуск отечественной новой техники, повышая ее конкурентоспособность. Решение поставленной проблемы отвечает национальным программам в области машиностроения, в частности задачам, поставленным в Федеральной целевой программе "Развитие гражданской авиационной техники России на 2002 - 2010 годы и на период до 2015 года", а также в "Стратегии развития авиационной промышленности на период до 20-1-5 года", утвержденной Правительством РФ.

Целью диссертации является разработка теоретических основ создания технологии высокоэффективной многокоординатной обработки деталей переменной жесткости на современных станках с ЧПУ с заменой принятых систем управления на динамические адаптивные, использующие законы преобразования траекторий исполнительных элементов в траектории движения инструмента относительно заготовки с учетом внутренних связей между всеми подсистемами технологической системы (ТС), формируемых процессом обработки путем корректировки траектории инструмента до получения максимальной точности обработки изделия с сохранением требуемых эксплуатационных характеристик.

Для достижения этой цели решаются следующие задачи:

1. Разработать научные положения о системном синергетическом синтезе векторного управления точностью обработки на металлорежущих станках класса СМС на основе раскрытия внутренней динамической структуры и реализации возможностей ТС, включающей процесс обработки резанием, комбинированные методы обработки.

2. Разработать математические модели динамики управляемой многокоординатной системы обработки, включающие подсистемы векторного управления исполнительными элементами станка; подсистемы, связывающие траектории исполнительных .элементов с траекториями движения вершины инструмента относительно зоны обработки заготовки переменной жесткости с учетом динамических характеристик процесса обработки.

3. На основе разработанных моделей и результатов системных экспериментальных исследований. установить закономерности преобразования траекторий исполнительных элементов станка в траектории формообразующих движений инструмента относительно заготовок переменной жесткости и раскрыть их связь с качеством обрабатываемой детали.

4. Раскрыть механизм эволюции динамических связей, формируемых в процессе резания, и метод идентификации его основных параметров.

5. На основе установленных закономерностей эволюционных изменений процесса обработки, а также методов расчета изменяющихся характеристик жесткости инструмента и заготовки вдоль формообразующей траектории создать методику синтеза оптимального векторного управления, обеспечивающего требуемое качество деталей.

6. Создать новую систему технологической подготовки производства (ТПП), базирующуюся на системном синергетическом синтезе оптимальных траекторий для технологических процессов (ТП) обработки на многокоординатных станках с ЧПУ.

7. Проверить правомерность созданной методики синтеза управления точностью на примере типовых технологических операций, выполняемых на серийном и специальном оборудовании с ЧПУ. на- предприятиях машиностроения, в том числе, в аэрокосмической отрасли.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые на основе исследования динамической структуры автономных подсистем: станка, управления приводами, инструмента и заготовки, связанных процессом резания в единую управляемую систему, установлены закономерности преобразования вектора управления (программы ЧПУ) в траектории исполнительных элементов станка, траектории исполнительных элементов - в траектории формообразующих движений инструмента. Основанный на принципах синергетической теории, в частности, на принципах расширения-сжатия пространства состояния и когерентности управления, новый подход создал базу для построения системы ТПП и разработки управляющих программ (УП) для многокоординатных станков с ЧПУ, обеспечивающих заданные показатели точности, качества и производительности ТП обработки ответственных сложноконтурных деталей.

2. Разработаны математический аппарат, алгоритмы и средства построения УП для формирования вектора управлений, обеспечивающего преобразования траекторий исполнительных элементов ТС в требуемые по условиям достижения заданных показателей качества, производительности и себестоимости траектории формообразующих движений инструмента относительно заготовки. Предложены инженерные зависимости, аппроксимирующие преобразования траектории исполнительных элементов ТС в траектории формообразующих движений инструмента для ТП точения, растачивания, попутного фрезерования концевыми фрезами, сверления глубоких отверстий малого диаметра.

3.На основе исследования моделей динамики процесса обработки сформулированы требования к системам векторного управления ТП оборудования ЧПУ, обеспечивающие минимизацию машинного времени при достижении заданных параметров качества обработки.

4. Разработана модель эволюционных процессов динамической системы резания с использованием представления параметров системы в виде интегральных операторов, и на ее основе - метод мониторинга процесса обработки. С использованием нового подхода к определению параметров износа через мощность необратимых преобразований ТС разработаны алгоритмы идентификации ядер интегральных операторов, описывающих динамику износа инструмента.

5. Выявлены неизвестные ранее закономерности влияния эволюционных преобразований в динамической системе резания на показатели качества изделий, и на этой основе разработаны методы и средства построения УП, компенсирующие влияние износа на точность и параметры качества ТП механической обработки.

6. Раскрыты новые механизмы проявления отклонений геометрии деталей от заданной, обусловленные особенностями динамики взаимодействия подсистем станка, процесса резания и самостоятельными процессами в зоне резания, на основе чего предложены технологические рекомендации по устранению этих отклонений, повышению производительности, качества и стабильности ТП.

Практическая значимость работы включает:

1. На стадии ТПП создание новой системы формирования векторного управления для ЧПУ, что позволило расширить технологические возможности серийных многокоординатных станков и разработать требования к вновь создаваемому оборудованию с ЧПУ.

2. Создание новой системы ТПП, позволившей сократить сроки освоения новых изделий, повысить качество продукции, увеличить загрузку станков с ЧПУ, поднять уровень конкурентоспособности отечественного машиностроения.

3. Разработку инструктивных материалов для расчета УП, обеспечивающих оптимальное преобразование траекторий исполнительных элементов ТС в траектории формообразующих движений инструмента относительно заготовки, что позволило повысить точность обработки на оборудовании с ЧПУ, особенно изделий малой жесткости при большом вылете инструмента.

4. Создание программного обеспечения, интерфейсов и технических решений, обеспечивающих существенное повышение эффективности ТП обработки на станках с ЧПУ при точении, растачивании, сверлении, фрезеровании маложестких деталей сложной геометрической формы, которые расширили область использования и загрузку оборудования на ОАО «Роствертол» и других предприятиях машиностроения.

5. Разработку систем динамической диагностики ряда процессов обработки, что ускорило адаптацию ТП к условиям формообразования на оборудовании' в реальном масштабе времени.

6. Создание и внедрение в производство специализированных станков, в том числе для сверления глубоких отверстий малого диаметра, снабженных микропроцессорными системами синергетического управления, что позволило устранить брак дорогостоящих деталей и ускорить ТПП при запуске новых изделий.

Автор защищает:

1. Новую систему технологической подготовки производства, базирующуюся на системном синергетическом синтезе векторного управления точностью обработки на станках с ЧПУ, учитывающем динамическое состояние процесса обработки в реальном времени.

2. Установленные закономерности преобразования вектора управления в траектории исполнительных систем ' оборудования и формообразование поверхности заготовки, что позволило разработать и внедрить в промышленность программно-аппаратные средства ЧПУ с высокими технологическим возможностями для современного автоматизированного оборудования. •

3. Синергетический подход к созданию методов синтеза УП для станков с ЧПУ, использующий единое описание системы, управления исполнительными элементами станка, механическими подсистемами станка, заготовки и инструмента, законов преобразования траекторий

исполнительных элементов в траектории движения инструмента относительно заготовки и учет динамической связи, формируемой процессом резания, в том числе, при его эволюции.

4. Методы и результаты исследования эволюционных преобразований динамической системы резания и их влияния на выходные характеристики, определяющие повышение показателей качества изготовления изделий и стабильности ТП.

5. Алгоритмы управления геометрической точностью деталей, позволяющие автоматизировать проектирование ТП для перспективного технологического оборудования, повысить точность, снизить трудоемкость изготовления, сократить число последующих технологических операций.

6. Результаты использования и внедрения результатов на предприятиях машиностроения и в учебный процесс технических ВУЗов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и получили одобрение на следующих конференциях: Всесоюзная науч.-техн. конф. «Проблемные вопросы автоматизации производства», М., 1978; Всесоюзная науч.-техн. конф. «Конструирование и производство сельскохозяйственных машин», Ростов-на-Дону, 1982; V Международный конгресс «Конструкторско-технологическая информатика», М., МПГУ «Станкин». 2000; Вторая междунар. конф. «Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ: ВСГТУ, 2003; Междунар. науч.-техн. конф. «Контактная жесткость. Износостойкость. Технологическое обеспечение», Брянск: БГТУ, 2003; Российская науч.-техн. конф. «Проблемы определения технологических условий обработки по заданным показателям качества изделий», Рыбинск: РГАТА, 2003; Междунар. науч.-техн. конф. «Нелинейная динамика и прикладная синергетика», Комсомольск-на-Амуре, 2003; Межвуз. научн. конф, «Исследование станков и инструментов для обработки сложных и точных поверхностей», Саратов, 2003; Всерос. науч. -практ. конф. «Информационные технологии в российской промышленности», СПб., 2004; VII Междунар. науч. - техн. конф. «Динамика технологических систем», Саратов. СГТУ, 2004; III Международный технологический конгресс «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения», Омск, 2005; VIII Междунар. науч.-техн. конф. по динамике технологических систем, Ростов н/Д, ДГТУ, 2007; Отраслевая науч.:практ. конф. «Совершенствование производства поршневых двигателей для малой авиации», Воронеж, 2008.

Реализация результатов. Методики й технические решения, полученные по результатам диссертационной работы, нашли применение на предприятиях оборонно-промышленного комплекса: авиационной просышленности - согласно акту, утвержденному и.о. начальника Управления авиационной Промышленности В.Н. Рыбаковым; на ОАО «Азовский ОМЗ», г. Азов; на ОАО «КВЗ», г. Казань; ВМЗ, г. Воронеж; НП ОАО «Фаза», ОАО «НПП KÍÍ Квант», ОАО «Гранит», ОАО «Роствертол», г. Ростов-на-Дону.

Разработанные методы и результаты вошли составной частью в учебники и учебные пособия по дисциплине «Технология авиастроения».

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 37 трудов, из них 12 в журналах по Перечню ВАК РФ. Общий объем публикаций 142,5 печатных листа, в том числе соискателю принадлежит 93,6 печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы, приложений. Диссертация изложена на 300 страницах, содержит 151 рисунок, 16 таблиц, список литературы из 223 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, показана необходимость разработки новых принципов проектирования УП, раскрывается значение работы для науки и ее практическое применение.

В первой главе выполнен анализ исследований в области автоматизированной технологии многокоординатной обработки. В частности, обсуждаются результаты исследований по совершенствованию технологии автоматизированной обработки, конструкций металлорежущих станков, выполненных Бойцовым Б.В., Евсеевым Д.Г., Сусловым А.Г., Васильевым A.C., Смоленцевым В.П., Поповым М.Е., Митрофановым В.Г., Соломенцевым Ю.М., Киричеком A.B., Аверченковым В.И., Степановым Ю.С., Безъязычным В.Ф., Кутиным A.A., Дальским A.M., Демиховым К.Е., Норенковым И.П., Браиловым И.Г. Аверьяновым О.И., Бушуевым В.В., Масловым А.Р., Прониковым A.C., Пушем В.Э., Портманом В.Т., Решетовым Д.Н., Черпаковым Б.И. и др. При этом рассматриваются проблемы точности позиционирования, жёсткости, износостойкости, тепловых деформаций, универсальности компоновок, управляемости и пр. Однако рассмотрение единой системы, включая динамические связи, формируемые в процессе резания, и на этой основе проектирование управляемых движений с учётом этих связей остаются актуальными в равной мере для существующих станков, находящихся в эксплуатации, и станков современных конфигураций.

Непосредственно проблемам управления процессами обработки и проектированию УП для технологических процессов, выполняемых на автоматизированном оборудовании, посвящены известные исследования Базрова Б.М., Заковоротного В.Л., Смоленцева В.П., Соломенцева Ю.М., Сосонкина В.Л., Тверского М.М. и др. Использованные в этих работах подходы не охватывают в полном объеме всех факторов, определяющих технологические показатели процесса (точность, шероховатость изделий), что ограничивает реализацию возможностей . современного автоматизированного оборудования, снижает его технико-экономические показатели, загрузку, привлекательность для заказчиков.

Для решения поставленной проблемы требуется разработка системы проектирования УП, учитывающих влияние всего комплекса динамических связей в управляемой технологической системе на достижимую точность выполнения контура изделий. Работа использует основные положения динамики станков, созданной благодаря работам Бржозовского Б.М., Вейца В.Л., Городецкого Ю.И., Жаркова И. Г., Зарса В.В., Заковоротного В.Л., Кашир14на А.И., Каминской В.В., Кабалдина Ю.Г., Кудинова В.А., Левина А.И., Мурашкина С.Л., Максарова В.В., Остафьева В.А., Подураева В.Н., Попова М.Е., Пуша A.B. и др. Однако, в отличие от них, в части динамики станков в диссертационном исследовании анализируются не проблемы устойчивости или автоколебаний в вариациях относительно некоторой точки равновесия, а проблемы выбора инвариантного многообразия траекторий формообразующих движений инструмента относительно заготовки, обеспечивающего требуемые технологические показатели качества деталей, и вопросы обеспечения устойчивости этих многообразий. Так как динамическая характеристика процесса резания обладает свойством эволюционной изменчивости, то рассматриваются также вопросы моделирования эволюции системы обработки. При этом для получения основных теоретических результатов работы используется аппарат теории управления сложными техническими объектами, основы которой созданы работами Воронова A.A., Кулебакина B.C., Красовского A.A., Красовского H.H., Крутько П.Д., Летова A.M., Поспелова Г.С., Петрова Б.Н., и современной синергетической теории управления, разработанной в трудах А.А.Колесникова и др.

Изложенное обосновывает научную позицию соискателя, согласно которой повышение эффективности использования и загрузки основного вида оборудования для гибкоструктурного производства возможно, если: изменить систему технологической подготовки производства на базе синтеза синергетического векторного управления точностью обработки на станках с ЧПУ; установить закономерности преобразования вектора управления (программы ЧПУ) в траектории исполнительных элементов станка, траектории исполнительных элементов - в траектории формообразующих движений инструмента относительно зоны обработки заготовки; сформулировать требования к модернизации существующего и разработке нового оборудования с ЧПУ; создать методическое, алгоритмическое и программное обеспечение для управления оборудованием с учетом требований к обрабатываемым изделиям.

На базе анализа состояния вопроса сформулирована научная концепция работы, включающая: методологию синергетического управления процессами обработки резанием на станках класса CNC, заключающуюся в согласованном (когерентном) управлении всеми координатами пространства состояния системы резания и построении программы ЧПУ не

по геометрическому образу детали, а по инвариантному многообразию траекторий формообразующих движений инструмента относительно заготовки, обеспечивающих требуемые показатели качества изделий. Как неотъемлемая часть сформулированной концепции ставится задача выбора из этого многообразия оптимальной траектории, минимизирующей приведённые затраты при изготовлении партии изделий.

Обоснована научная гипотеза, включающая введение понятия инвариантного многообразия траекторий формообразующих движений, обеспечивающих требуемые показатели качества изделий, а также понятия многообразия траекторий, обеспечивающих требуемое состояние технологического процесса резания. Эти понятия не только позволяют строго сформулировать проблему управления процессами обработки на станках, но и отражают новую, не анализируемую ранее, сущность любого процесса обработки.

Показано, что совершенствование технологической и станочной базы предприятия на основе предлагаемых принципов управления процессами обработки на станках позволяет по-новому решить проблему повышения • качества деталей и машины в целом, обеспечивая, с одной стороны, существенное повышение качества изделий на существующем оборудовании, и с другой - возможность и пути создания более совершенных станков, управляемых от ЭВМ.

На предприятиях оборонно-промышленного комплекса, в частности, в авиационной промышленности, используются типовые детали сложного геометрического профиля, имеющие сложные законы распределения матриц жёсткости по траекториям перемещений инструмента. При их обработке требуется знание закономерностей преобразования траекторий исполнительных движений в траектории формообразующих движений инструмента относительно заготовки, что требует решения связанных задач динамики станка, управляемых приводов, нестационарного анализа напряженно-деформированного состояния инструмента и обрабатываемой детали. Причем взаимодействие инструмента и детали через процесс резания формирует динамическую связь, объединяющую подсистемы ■ станка, в результате чего образуется единая динамическая система с присущими ей свойствами инерционности, эволюции (в частности, за счет износа инструмента) и др. Такой уровень рассмотрения позволяет по-новому подойти к проектированию программ для станков с ЧПУ, открывает возможность эффективного построения векторного управления точностью формообразования и качеством поверхностного слоя.

На базе анализа состояния вопроса поставлены цель и задачи исследований, приведенные во введении работы.

Во второй главе раскрыт механизм взаимодействия траекторий исполнительных элементов станка с положением инструмента относительно заготовки. Рассмотрены причины отклонений траектории движений инструмента от заданной.программой ЧПУ. В их числе: упругие деформации инструмента! и заготовки, вариации припуска и геометрии инструмента, неидентичность динамических свойств регулируемых приводов, эволюционные преобразования, вызванные износом инструмента, непостоянство жесткости,станков во времени.

, Существо., синергетического подхода, принципиально отличающего настоящую работу от общепринятых концепций построения технологических процессов механообработки, заключается в том, что проектируются траектории формообразующих движений, которым подчиняются траектории исполнительных элементов и, наконец, вектор управления, или программа ЧПУ (см. рис.1). При этом полученному многообразию траекторий формообразующих движений будет отвечать многообразие траекторий Исполнительных элементов. Следовательно, в основу построения программ ЧПУ закладывается не геометрический образ детали, а это многообразие траекторий, которое должно быть асимптотически устойчивым. Тогда в диссипативной системе к этим многообразиям естественным образом будут стягиваться все траектории.

Геометрический образ лет пли на УЧПУ

Программа ЧПУ, построенная на многообразии траекторий, обеспечивающих заданные показатели

2Е

У

Управляемый злек тромеханический преобразователь вместе с динамической системой станка и процесса резания,

Программируемая фаэшзя траектория

Геометрический образ детали, построенный на формообразующих траекториях из и| шариантного многообразия

Оптимальная траектория на инвариантном многообразии.

Ц

-V

-1/ с/

ск,

Ж

Эволюцися шые преобразования инвариантного многообразия.

Реальная фазовая траектория

Рисунок 1. Схема синергетического управления при построении управляющих программ по инвариантным многообразиям, обеспечивающим требуемые показатели качества деталей

Таким образом, принципиальное отличие двух парадигм построения технологических процессов и управления процессом обработки на станках заключается в том, что при традиционном подходе в основе лежит чертеж детали, . а при синергетическом многообразие траекторий

формообразующих движений, обеспечивающих обработку с требуемыми показателями качества.

Синергетическое управление строится на основе принципов расширения-сжатия пространства состояния и когерентности управления с целыо достижения предельно возможных показателей точности геометрической формы и качества поверхностного слоя деталей, заложенных в технологическом процессе обработки. Расширение (увеличение . размерности) пространства состояния технологической системы связано с возникновением дополнительных связей, формируемых процессом резания, а также электромеханической подсистемой управления .приводами станка. Принцип сжатия пространства состояния заключается в том, что по мере движения координат состояния в диссипативных системах имеем место уменьшение их фазового объема, т.е. координаты состояния притягиваются к некоторым многообразиям, являющимся аттракторами. Размерность пространства состояния при этом уменьшается, что и позволяет решить задачу поиска оптимальной траектории на многообразии при проектировании технологии и УГ1.

Принцип когерентности управления требует построения управлений согласно естественным динамическим свойствам технологической системы. Синергетический подход создает возможность регулирования дополнительных связей и управляющих воздействий для обеспечения того, чтобы притягивающие многообразия стали теми траекториями формообразующих движений инструмента, которые обеспечивают требуемые показатели качества. Это, в свою очередь, требует знания естественных динамических свойств системы (процесса резания, изменяющейся жёсткости подсистем, в том числе, при изменении направления движения инструмента).

Изложенные принципы были положены в основу разработки синергетической концепции построения технологических процессов и УП.

На основе анализа взаимосвязей между подсистемами ТС, выполненного на примере процесса точения как типовом и наиболее важном в методическом отношении с учетом сил резания, зависящих, в том числе, от скоростей по всем координатам, получена система уравнений, описывающая траекторию движений вершины инструмента, испытывающего упругие деформации в процессе обработки

Т2 с12.х/сН2 + 2^]'(1\/с)1 + стх = Со1 !■(Х2,ТМ 2У2,■ • -х3,Ги} с!х}/с11), (1)

где - 7е - диагональная матрица, элементы которой т/сц- равны отношению массы : инструмента к диагональным элементам матрицы жесткости его подвески;

" Тм/, - диагональные матрицы постоянных времени управляемых двигателей;

- с0"' - диагональная матрица, элементы которой равны (сц)"1; элементы матрицы 2£Т выражаются через отношения элементов матриц диссипации и жесткости (2£7)(/=/7,/с,;;

- Х={0;Х2,Х3,а.1}' е К", Хс={0,Х2,ХзУ' - координаты положения суппорта, соответствующие вылету недеформированного инструмента, и а4 - угол поворота шпинделя, отсчитываемые от нулевой точки Х={0,0,0,0}

- Х,;={-Х1>[ХгХ2),(Хз-хз)}' - координаты вершины инструмента с учётом их вариаций х={х/, л:2, дс?}7 относительно системы координат суппорта. Таким образом, вектор х представляет собой упругое смещение вершины инструмента относительно суппорта.

- - вектор силы резания с учётом упругих деформаций режущего инструмента, причем на величину этой силы влияют скорости перемещения по всем координатам и эволюционные изменения закона формирования сил (см. рис.2).

Г - ^Л'2,Тмл,с1Х2/Л• -ТМА,(¡а4/Л,х,,тЩ Л,/Л• -ТЩ ¿х3/А) (2)

Рисунок 2. Система координат управляемой технологической системы (на примере токарной обработки)

После перехода в системе (1) от реального t к безразмерному, «медленному» времени т-ф/г, описывающему движения в ТС под действием управлений, получены уравнения «медленных» движений

сГ'О)

т(\>

стх = с?Р ул-р Мл

и(т)-ии(Х1 с!Х.

'и, 1

¿г

■х3,0),

Г-Хг, 0)

-Т,

эм —-Е® ат

(3)

и система дифференциальных уравнений «быстрых» движений (неуправляемых вариаций или колебаний вершины инструмента) в реальном времени (

'Г2 с1гх1сИ2 -1-2£Гс1х/Л + стх = с0-1'^Л/д^.,7$ с!х,/сН), (4)

где У={0,У2,Уз,О}^}'^{0, (1Х21сН , с1Х3/Л, йа^ск}* - параметры системы «быстрых» движений; элементы матрицы Сг равны су/с,/- ТэмТэ; диагональные матрицы, составленные из постоянных времени трёх управляемых двигателей; Е~ единичная матрица; (с«)'1 - матрица, коэффициентов противо-ЭДС двигателей сД и(1)={и.1(0,и3(1),Щ0}г -вектор управления (программа ЧПУ); со={со1,а>з,а>^}' - вектор частот вращения роторов; Ту^г/Ж, ...х3 Тм1зйх/Л)={им(2>, £/АД,

и^}'1 - вектор моментов сопротивления вращения роторов.

Для количественного определения динамической связи, формируемой в результате взаимодействия подсистем инструмента и заготовки через процесс резания, были построены зависимости сил резания от координат формообразующих движений. Так, для силы резания на передней поверхности инструмента в предположении зависимости модуля этой силы от площади срезаемого слоя Ро=р(У(р))81 малости изменения скорости резания У(1>)-гсд4+У'1 при глубине резания /,,(/) и подаче 5(0 (см. рис.3) получено интегральное выражение

№ф)№

1-Г

г®-

-с

\У1Ф)(1)сН

1-Г

(5)

где Т- период вращения заготовки, подача 5(/) выражается через меняющуюся во времени подачу на оборот Зр(() и текущие значения углов резания ср, \|/ посредством соотношений 8(1) = 5Р(1)1Р(1)-д51(1)',, ^ = + а текущие значения подачи (на оборот'и

припуска определяются из интегральных формул

8Г(1)= \У1Ф)(1)С11- Ш = Г(Х{ф))-\У{ф)(ОЛ,

1-Г . о

а верхний индекс «Ф» в обозначениях скоростей указывает на то, что имеются в'виду скорости формообразующих движений инструмента.

Рисунок 3. Схема формирования площади срезаемого слоя

Силы, действующие по задней поверхности инструмента, обусловлены упругим,, восстановлением металла после отделения стружки и зависят от геометрии инструмента и режимов обработки (см. рис.4).

| ^ С05 </>|-5111 ф

Рисунок 4. Схема для определения сил, действующих на главную и вспомогательную задние поверхности инструмента

Для расчета суммарных сил, действующих на главную и вспомогательную задние поверхности инструмента, получена зависимость

£ " [а(тах> +а0~агс1!>№/а>Аг]1а''ш) + с^+а/щМ/т?]'■

где: а<г задний угол; ф - главный угол в плане; а а0', а(11Шх), Р{0} -параметры смещенной гиперболы, аппроксимирующей зависимости силы, действующей на заднюю поверхность режущего инструмента/ от приращения заднего угла, подлежащие экспериментальному определению. Показано, что зависимость (6) адекватно описывает экспериментально установленную закономерность резкого увеличения силы, действующей на заднюю поверхность инструмента, при уменьшении заднего угла до величин близких к нулю и, особенно, при изменении' его знака. Это увеличение наблюдается и при колебаниях инструмента относительно заготовки в связи с изменениями кинематического заднего угла о.

Уравнения (З)-(б) показывают, что при деформации инструмента происходит поворот его режущей кромки, а, следовательно, изменение геометрии, что вызывает изменение сил, и, как следствие, формообразующей траектории, отсюда следует вывод о необходимости внесения соответствующих коррекций в управляющие программы. Анализом этих уравнений, подтвержден вывод о существовании естественных аттракторов формообразующих движений при продольном точении. Установлены технологические ограничения на возможность управления точностью поперечного сечения детали только путем варьирования продольной подачи, т.е. традиционным адаптивным методом, и определены пути реализации многокоординатного управления для обеспечения заданной точности обработки.

• Третья глава посвящена разработке методических основ проектирования техпроцессов и управляющих программ, обеспечивающих предельно достижимую точность и оптимальных по критерию приведенных затрат.

Предложены структура и алгоритм функционирования адаптивной системы векторного управления траекторией инструмента в реальном масштабе времени. Полученные результаты распространены на ТС, в которых циклические изменения режимов обусловлены схемой обработки (например, сверление глубоких отверстий малого диаметра спиральными свёрлами).

На примере процесса продольного точения решен ряд проблем, имеющих фундаментальное значение для создания нового метода проектирования технологических процессов и УП для станков с ЧПУ:

- определены условия устойчивости траекторий исполнительных элементов и соответствующих траекторий формообразующих движений;

- определены многообразия траекторий исполнительных*, элементов, обеспечивающих требуемые показатели точности изделий;

- разработан метод выбора на полученном многообразии оптимальной траектории, т.е. технологического процесса обработки.

Для полученной системы уравнений динамики приводов вращения шпинделя и поперечных перемещений суппорта

Г» ^ = ^-щ -

ш ш

щ соА (со^у сИ

Ж си

,лИ) _м(4)г(4)г 1 ¿Щ Щ ¿Щ

-со м а>м 1Э 1. 2 ],

СО 4 й>4 Ш (й)4у ¿и

где ит,и(Л) - вектор управления (В); ^^/(с^с^),

Т^ = Lj /Л, , /=3,4 - электромеханическая и электрическая постоянные времени двигателей привода вращения шпинделя и продольной подачи; и*(I) = Я, [м*(1) + с!М*(/, ¡=3,4 - составляющая момента

сопротивления, не связанная с процессом резания, приведённая к электрической характеристике двигателя; была решена задача определения такого вектора управления, чтобы при движении инструмента из начальной в конечную точку координата его вершины Х(Хъ ) + х(Х3) для всех Х3 принадлежала множеству допустимых вариаций. Для этого система была дополнена уравнениями упругих деформаций инструмента, разработанный алгоритм определения требуемого управления включает нахождение множества допустимых режимов обработки

{8р(Хг),11>(ХЪ),УР(Хъ)}г е ТПР , обеспечивающих заданное качество детали; решение системы дифференциальных уравнений динамики для отыскания траекторий а>2(Х2), со3(Х2), со4(Х2), в свою очередь обеспечивающих требуемые техническими условиями параметры точности г0±Аг и х3' ех30; и, наконец, подстановку щ(х) и со4(1) в систему (7), откуда определяются функции управления шпинделем и продольной подачей |(1),и(*> (1)\. Разработанный алгоритм

вычисления траекторий формообразующих движений автоматически компенсирует влияние припуска на точность детали, учитывая динамические погрешности приводов исполнительных перемещений и упругие деформации инструмента. Эти результаты раскрывают не изученные ранее факторы динамики ТС с ЧПУ, влияющие на формирование

погрешности деталей, давая возможность реализации новой методологии проектирования техпроцессов, УП и совершенствования станков с ЧПУ.

Полученные результаты были обобщены на ТП обработки деталей с криволинейной образующей путем порождаемого формой этой образующей ортогонального преобразования матриц жесткости инструмента и детали. В связи с тем, что силы резания и связанные с ними упругие деформации меняются с изменением припуска и физико-механических свойств обрабатываемого материала, по мере развития износа инструмента, в связи с реакцией привода вращения шпинделя на изменения сил и пр., и априорный учёт всех указанные выше факторов невозможен, предложена и реализована в производственных условиях схема адаптивного векторного управления с обратной связью (см. рис.5), автоматически обеспечивающая стабилизацию упругих деформаций, снижая до 10 раз погрешность динамической настройки.

Условием устойчивой работы предложенной системы является ее движение по многообразию траекторий, определяемому соотношением

UMN)(X3) [v2 (X3) sin <рш (X3; + V3 (Х3) cos <рш (Х3 )]/а>А (X3) = const;

[¥2(Л:3)сеирш(Х3) = У3(Х3)*трш(Х3), (8)

где (pMN - текущее значение угла между осью шпинделя и направлением касательной к образующей обрабатываемой поверхности.

Рисунок 5. Структурная схема системы стабилизации сил резания путём векторного управления приводами продольных и поперечных перемещений

суппорта

Для исключения в процессе резания погрешностей выполнения заданного размера, вызванных деформацией заготовки, необходимо выполнить условие постоянства суммарного смещения вершины инструмента и отжима детали в зоне обработки

которое обеспечивается подбором технологических режимов.

При разработке метода выбора оптимальной траектории из многообразия базировались на следующих положениях:

- ограничения на технологические режимы определялись конструктивными особенностями приводов и несущей системы станка;

- в качестве ограничивающего критерия принимался не предельный износ инструмента, а достигающие критических значений изменения динамической характеристики процесса резания (т.е. таких их значений, при которых заданные показатели точности обработки еще принципиально достижимы варьированием траекторий исполнительных элементов станка);

- формулировка задачи оптимизации ТП включала понятие оптимальных координат переключения циклов обработки, в которых необходимо заменять режущие инструменты или производить их переналадку.

Поставленная задача была сведена к минимизации функционала

где параметры и 02 являются соответственно коэффициентами стоимости станко-минуты и переналадки ТС из-за достижения ее лто параметра предельного значения, обусловленного эволюционными преобразованиями (износа инструмента). Оптимизация функционала (9) выполнялась в пространстве состояния на основе дискретизации пространственных смещений инструмента и последующего применения метода динамического программирования Айзекса-Беллмана с использованием полученных экспериментально зависимостей износа от скорости по пути резания.

На основе полученного решения оптимизационной задачи была разработана методика проектирования техпроцессов и УП для класса ТС с циклическим изменением режимов, обусловленным схемой обработки. Частным случаем является ТП сверления глубоких отверстий малого диаметра спиральными свёрлами с периодическим выводом инструмента из зоны резания для удаления стружки, охлаждения и улучшения доступа СОЖ в зону обработки. Для таких ТС определены координаты переключения циклов обработки, минимизирующие функционал приведённых затрат

х2 + )'2 = 4г3 ,.1>2 =С0,К1 >

(9)

(9)

(Ю)

где к - размер партии деталей; 5 - количество переналадок инст румента; N - количество выводов инструмента из зоны резания при обработке одного отверстия в течение времени А/,; - время замены инструмента;

/--Л'

- общий путь резания.

(=1

В работе показано, что оптимальным координатам переключения соответствуют равные между собой минимальные значения скорости резания. На этой основе и полученной экспериментально информации о зависимости оптимальной скорости от пути резания предложен эффективный алгоритм вычисления координат переключения, при которых достигается минимальное значение критерия приведённых затрат на изготовление партии изделий.

Полученные результаты использованы для разработки технологии и построения систем управления специализированными сверлильными головками, снабжёнными управляемыми приводами перемещения пиноли и частоты вращения шпинделя. Закон изменения скорости подачи и частоты вращения шпинделя по координатам перемещения пиноли определялся по критерию минимизации машинного времени при ограничениях на предельно допустимые значения крутящего момента с учётом накопления стружки в канавках сверла, и режимах, обеспечивающих заданные значения увода оси отверстия. Разработанные алгоритмы и программно-аппаратные средства оптимального управления технологическими циклами позволили расширить технологические возможности оборудования, повысить точность обработки, стабильность ТП и автоматизировать систему ТПП для станков с ЧПУ.

В четвертой главе обоснованы методы прогноза и синергетического управления эволюционными процессами при обработке деталей в связи с разработкой ТП и УП для оборудования с ЧПУ.

К эволюционным преобразованиям в ТС обработки резанием относятся износ инструмента, накопление микродефектов, отклонение размеров и микрорельефа поверхности. Эволюционные изменения параметров качества изделия, в частности, размера, являются результатом эволюционных изменений динамической характеристики процесса резания, и уже механизм этих изменений влияет на характеристики качества. Экспериментально установлено и подтверждено работами других авторов, что развитие износа как одного из параметров эволюционных преобразований приводит к изменениям координат состояния процесса резания: сил резания, мощности двигателей привода формообразующих движений, сигнала виброакустической эмиссии, температуры, электрической и электромагнитной эмиссии и пр. Этот факт, во-первых, сделал возможным учет эволюционных процессов в уравнениях динамики ТС, тем самым, обеспечив гарантированное достижение заданной точности обработки за

счет введения соответствующей коррекции УП, и, во-вторых, позволил разработать средства диагностирования износа, оценивания параметров микрорельефа обрабатываемой поверхности и показателей геометрической точности на основе мониторинга виброакустической эмиссии, что создало предпосылку совершенствования технологических процессов и создания нового поколения адаптивных станочных систем.

В работе существенно использован тот факт, что на эволюционирующие параметры ТС оказывают влияние не только текущие значения работы и мощности процесса формообразования, но и их предыстория. Поэтому для моделирования эволюционных изменений ТС использован аппарат интегральных операторов и разработана методика идентификации ядер этих операторов.

Основываясь на том, что общая работа сил контактного взаимодействия при резании складывается из работы медленно изменяющихся по пути тангенциальных сил, а также работы циклических составляющих сил резания в нормальном и тангенциальном направлениях для «быстрых» движений, предложена модель, позволяющая на основе измеряемых колебаний и сил определять работу и мощность необратимых преобразований при резании. Построенная модель (11), вводя агрегированные координаты "ранжирует" работу по частотным диапазонам, позволяя сопоставить каждому физическому механизму производства этой работы свой частотный диапазон, а также -идентифицировать мощность каждого такого механизма путем экспериментального наблюдения сигнала виброакустической эмиссии.

А

е(1)(А,) = а1Ы(,>(А,) + а, ¡м>1[А1,71]Ыю(71)с171 (И)

о

Здесь и', - идентифицируемые ядра интегральных операторов, с помощью которых моделируется влияние предыстории мощности на интенсивность эволюционных преобразований, в частности, износа;

- Л¡ - текущее значение работы г - й частотной составляющей сил диссипации;

- Л^(Л^ - значение / - й частотной составляющей мощности;

- а, [с/(кг3м2)], [с/(кг2м)] - параметры модели, подлежащие идентификации по результатам эксперимента.

В работе предложена методика идентификации ядер интегральных операторов в (11) на основе построения авторегрессионных моделей виброакустического сигнала, снимаемого при резании. Доказана возможность прогнозирования эволюции износа на основе скользящей линеаризации, тем самым, подтверждена адекватность разработанных моделей и возможность идентификации их параметров по данным промышленного эксперимента.

Для выработки метода коррекции программ ЧПУ в связи с развитием износа в работе предложен алгоритм предсказания его значения на момент

времени 1\ А1 после текущего момента I, Алгоритм предполагает, что в ходе обработки имеется возможность наблюдать за координатами состояния ТС. В основе алгоритма лежит связь износа с работой и мощностью сил резания и представление коэффициентов /;, в формуле (5) для нормальной (1=1) и тангенциальной (1~2) составляющих сил резания в виде интегрального оператора, описывающего эволюцию параметров ТС

I I

р,(1) = а{° (1-т)Ы\(т)с1т + а(2и(I-т)Ыг(г)с1т, / = 1,2 (12) о о

где N¡(1) = Р](1)У(1), М2(1) = Р2(1)У(1) - функции мощности сил резания;

, и- ядра интегральных операторов; а('\ а^ -коэффициенты интенсивности износа.

Использование полученных выражений в формуле (5) и далее в уравнениях динамики ТС, которые теперь учитывают эволюцию процесса обработки, дало возможность не только прогнозировать механизмы изменения показателей качества, но и корректировать управления в (7) для предотвращения выхода ТП на неустойчивый режим и катастрофического изнашивания инструмента (см. рис.6). Представленная выше методика выбора оптимальной траектории по критерию приведенных затрат сохраняет свою силу и при учете эволюционное™ процесса обработки.

Рисунок б, Эволюционные диаграммы изменения диаметра детали (Aj.) и упругих деформаций инструмента в направлении скорости резания (Д2) в процессе обработки точением (tv- момент выхода процесса на режим катастрофического износа инструмента) а - ТС с большими значениями жесткостей и диссипации характеризуется монотонным ускоренным ростом деформации инструмента на этапе ; б - неустойчивость, возникающая в ТС с меньшими значениями жесткости и диссипации на стадии катастрофического износа, приводит к нерегулярным колебаниям выполняемого размера

В пятой главе представлена общая методология проектирования техпроцессов и УП для станков с ЧПУ, основанная на синергетической теории управления станочным оборудованием, развитой в предыдущих главах. Положения разработанной методологии иллюстрируются примерами ее использования в технологии точения и растачивания

В общей постановке приводится основанная на синеркпической теории управления процедура проектирования ТП и УП для станков с ЧПУ. Разработанная методика включает в себя три составных элемента, реализованных в виде алгоритмов и программных средств:

с использованием информации о желаемых траекториях формообразующих движений станка, параметрах заготовки, инструмента и уравнений динамики ТС, учитывающих спяль систем управления, механической части станка и процесса обработки, определение оптимальной траектории исполнительных элементов и соответствующего этой траектории вектора управления;

- оценка устойчивости полученного решения для «медленных» и «быстрых» движений;

- проверка ограничений на допустимые параметрами оборудования технологические режимы и частотные свойства системы управления.

Разработанная в соответствии с алгоритмом (см. рис.7) управляющая программа ЧПУ (вектор управления) подстраивает траекторию и выполняет для «быстрых» движений роль управляющих параметров, реализуя, когерентное (согласованное) управление, не противоречащее динамическим свойствам станка и процесса резания. Диссипативные свойства процесса резания и всех подсистем ТС приводят к естественному свойству траекторий притягиваться к траекториям формообразующих движений, обеспечивающих требуемое геометрическое качество - точность обработки изделий.

В разделе представлены предназначенные для использования при разработке техпроцессов диаграммы допустимых технологических режимов ряда многокоординатных станков (см. рис.8), а также элементы предложенного алгоритма, включая те, чье содержание лежит вне рамок диссертационного исследования. Это касается метода конечных элементов для расчета матриц жесткости и диссипации подвески инструмента и заготовки в точках ее контакта с инструментом, методов анализа областей асимптотической устойчивости точек равновесия для «медленных» и «быстрых» движений ТС.

Рисунок 7. Упрощенная структурная схема разработки технологических процессов и управляющих программ для многокоординатного оборудования с ЧПУ с использованием синергетической концепции управления

Рисунок 8. Номограмма допустимых вариаций технологических режимов, обеспечивающих достижимые показатели шероховатости, полученные для станка DMU-125 Р/Т фирмы DECKEL МАНО при обработке сплава МЛ-5

В шестой главе приведены сведения по реализации результатов работы в техпроцессах обработки на станках с ЧПУ при изготовлении деталей на станках токарной группы, при растачивании на многофункциональных станках, фрезеровании и обработке глубоких отверстий малого диаметра спиральными свёрлами.

В соответствии с разработанными общим подходом к проектированию техпроцессов и алгоритмами построения УП для различных операций обработки с ЧПУ созданы специальные- програмные средства, оснащающие микропроцессоры станков для реализации механизмов синергетического управления. На основе идеально точной траектории (dX^/dr.X построенной, исходя из геометрического образа детали, строится траектория (w(r),dwldT,Xi(t)), которая искажает этот образ, затем производится её отображение в пространство перемещений рабочих органов станка X и, наконец, из пространства X - в пространство управлений U, формируя модифицированный текст УП. В частности, для процессов точения и растачивания строится последовательность координат траектории обработки {Х, = {Хг (т), (2Т),- ■ Хг (ir) • -X, (NT)} и

вычисляется значение упругой деформации инструмента 7j и заготовки Zj на г - ом шаге, если деформации [(/ — 1)/"], Z3[(/'-l)r] и скорость ^зК'-l)^] известны на (/-/) -м шаге. Значение скорости подачи на i - ом

обороте заготовки, которая обеспечивает постоянство упругих деформаций инструмента и заготовки

где кщ> - коэффициент преобразования скорости подачи, зависящий от изменения матриц жёсткости подсистем инструмента и заготовки, величины припуска, вычисляемый согласно алгоритму, данному в работе.

Эксперименты, выполненные на деталях трансмиссии из высокопрочной стали 40ХН2МА, показали, что при одинаковой подаче 0,18 мм/об использование предложенных алгоритмов построения ТП и УП уменьшает разброс диаметров с 0,018 мм до 0,008 мм, т.е. в 2,5 раза.

При разработке технологических процессов растачивания большой группы корпусных деталей, фитингов из деформируемых и литейных алюминиевых сплавов предложёны и апробированы три направления обеспечения заданной точности и параметров поверхностного слоя: - ■ регуляризация распределения матриц жёсткости (введение конструктивных изменений детали или оснастки, обеспечивающего постоянство жесткости ТС вдоль траектории обработки);

- создание управляемого - напряжённо-деформированного состояния заготовки;

- векторное управление режимами (одновременно подача и скорость резания) для компенсации нерегулярности матриц жесткости с учетом эволюционных изменений системы резания и разнообрабатываемости (неравномерный припуск, отбел на поверхности и т.п.), диагностируемых с помощью сигналов виброакустической эмиссии схемой адаптивного управления подач.

Представленные в тексте диссертации типовые примеры подтвердили механизм формирования упругих деформаций и преобразования управляемых траекторий движения фрезы в функцию профиля при фрезеровании поверхностей, ширина которых существенно превышает диаметр инструмента. Промышленная реализация этого процесса выполнялась путем введения ограничений на технологические режимы при построении инвариантного многообразия траекторий. Выработанные на этой основе и проверенные производственным опытом рекомендации по разработке ТП представлены в работе.

Разработанный алгоритм управления ТП сверления глубоких отверстий малого диаметра спиральными сверлами позволил оптимизировать траектории исполнительных элементов силовой головки, которые выбираются таким образом, чтобы силы резания не превышали их предельно допустимых значений, упругие деформации сверла не приводили к его уводу, и из всех траекторий выбраны такие, которые обеспечивают минимум приведенных затрат. Сравнительные испытания и опыт внедрения созданных станков и управляемых силовых сверлильных головок, реализующих синергетическую концепцию оптимального управления с помощью встроенных микропроцессоров, показали, что без изменения геометрии и параметров инструмента, СОЖ и условий обработки производительность ТП увеличивается в два - три раза, при увеличении в 5-7 раз вероятности обработки без поломок инструмента.

разработаны рекомендации по проектированию технологических процессов и УГ1 для большой группы типовых деталей авиационных конструкций, обеспечивающие качество поверхностного слоя, приведены номограммы для определения рациональных технологических режимов, обеспечивающих достижение высоких показателей точности линейных размеров, снижения волнистости при обработке на станках с ЧПУ, используемых в авиационной и космической промышленности. Разработанная система технологической подготовки производства может быть использована, в частности, для проектирования операций выполняемых с использованием нетрадиционных видов обработки (электрические, лучевые, комбинированные методы формообразования).

Заключение

Разработаны новая методология технологической подготовки производства и технология проектирования УП высокоэффективной многокоординатной обработки с адаптивной системой векторного управления автоматизированным оборудованием, основанная на синергетическом описании закономерностей преобразования траекторий исполнительных элементов ТС в траектории движения инструмента относительно заготовки с учетом внутренних связей между всеми подсистемами ТС, что позволило интенсифицировать технологический процесс, повысить точность, качество, эксплуатационные характеристики изделий, обеспечить повышенные требования к деталям ограниченной жесткости, в частности, авиационной и космической техники, разработать требования к модернизации парка существующих станков и созданию перспективного оборудования с ЧПУ.

Общие выводы

1. Сформулирована синергетическая концепция векторного управления технологическими процессами обработки на станках, заключающаяся в рассмотрении единой системы обработки, включающей координаты пространства управлений, исполнительных элементов станка и инструмента различной жесткости, формообразующих движений инструмента относительно заготовки и выходные характеристики качества изготовления деталей, а также интегро-дифференциальные уравнения динамики, описывающие взаимосвязь между этими подсистемами. Показаны пути её реализации на основе проектирования инвариантного многообразия асимптотически устойчивых траекторий формообразующих движений инструмента относительно заготовки, обеспечивающих требуемые показатели геометрического качества изделий и соответствующих им траекторий движения исполнительных элементов станка и вектора управления. Принципиальное отличие развитого подхода от принятого в мировой инженерной практике состоит в построении технологического процесса и программы ЧПУ не по геометрическому образу детали, а по проектируемому инвариантному многообразию траекторий, обеспечивающему заданные показатели точности, качества поверхносги и минимальные приведенные затраты.

2. Разработаны математические модели преобразования вектора управления в вектор перемещений исполнительных элементов станка и в формообразующие движения инструмента относительно заготовки (с учетом внешних и внутренних факторов), а также в вектор геометрического качества и состояния процесса резания, отличающиеся от известных тем, что впервые преобразование траекторий выполняется в реальном масштабе времени через единую управляющую систему, учитывающую дополнительные связи, формируемые подсистемами, в том числе,

процессом резания. Модели представлены в виде системы интегро-дифференциальных уравнений динамики и управления ТС, что дает возможность реализовать ТС как систему векторного управления, в которой автономные системы управления отдельными исполнительными элементами станка становятся системами связанного управления за счёт реакции со стороны процесса резания. Предлагаемые метод и средства адаптивного векторного управления позволяют эффективно автоматизировать разработку технологических процессов и УП, сформировать требования к создаваемому оборудованию и к модернизации имеющегося станочного парка с системами ЧПУ.

3. Реализован принцип проектирования систем управления ТП в реальном времени, основанный на использовании иерархии систем дифференциальных уравнений, описывающих механизм формообразования. Рассмотрено два иерархических уровня: подсистема «медленных» движений исполнительных элементов станка, задающих «медленные» смещения точки равновесия динамической системы резания, и «быстрые» движения инструмента относительно заготовки. Рассмотрено два иерархических уровня подсистем замедленных движений исполнительных элементов станка, задающих малые скорости смещения точки равновесия динамической системы резания, в вариациях, относительно которых рассматриваются ускоренные движения инструмента относительно заготовки. Такая композиция позволила преодолеть чрезмерное увеличение степеней свободы известных систем векторного управления, определить закономерности формирования траекторий формообразующих движений и решить проблему управления траекториями формообразующих движений широкого спектрального состава, лежащего за пределами полосы пропускания управляемых приводов станка.

4. Разработаны адекватные модели преобразования траекторий исполнительных ' элементов станка в траектории формообразующих движений для широкого круга ТП обработки изделий современного машиностроения. Для инженерного применения при разработке ТП и УП приведены аппроксимации построенных моделей. Наибольший вклад в увеличение точности обработки, особенно нежестких деталей, дает использование разработанных моделей и алгоритмов преобразования траекторий при проектировании переходных процессов перемещения исполнительных элементов станка (врезание, изменение направлений движений, припуска) за счет учета динамических характеристик процесса резания, характеристик матриц жёсткости подсистем инструмента и заготовки, кинематики движения инструмента относительно заготовки.

5. Выявлено и установлено оптимальное соотношение самостоятельных процессов в зоне резания и формообразующих движений инструмента относительно заготовки при различных видах обработки.

На основе изучения методами анализа функций когерентности колебаний по функции профиля детали и авторегрессионного

спектрального анализа соотношения самостоятельных процессов в зоне резания и колебаний инструмента относительно заготовки в направлении, нормальном к оси вращения шпинделя, при точении и растачивании определен граничный частотный диапазон, в котором требуемая точность геометрии детали обеспечивается формообразующими движениями инструмента (от 300-500 Гц до 0,8-1,2 кГц), а также соответствующие скорости, глубины резания и величины подач для группы авиационных материалов.

В результате анализа преобразования формообразующих движений в геометрию формируемой поверхности при попутном фрезеровании боковыми режущими лезвиями разработаны технологические рекомендации по созданию УП для типовых схем обработки.

6. Как важнейший элемент разработанного метода проектирования автоматизированного ТП создана методика определения оптимальных траекторий на инвариантных многообразиях, главным образом, оптимизации скорости резания по пути. В основу новой методологии проектирования ТП положено то, что оптимальной является не координата (например, скорость резания), а траектория скорости по пути, что позволяет обеспечить принцип биоптимальности, то есть установить минимум приведённых затрат на изготовление партии деталей при одновременном обеспечении требуемого качества. Развитый подход позволил сформулировать рациональные условия оптимальности переключения (переналадки) циклов обработки. Предложенная методика подтверждена на примерах точения, растачивания, фрезерования и при сверлении глубоких отверстий малого диаметра. •

7. Обоснован принцип создания УП, учитывающий эволюционные преобразования в ТС механической обработки, основанный на представлении эволюционных параметров системы в форме интегральных операторов, описывающих траектории мощности ' необратимых преобразований по совершённой работе. Моделирование эволюционных преобразований на примерах развития износа инструмента и изменения параметров геометрической точности при точении использовано при разработке ТП и УП. Представлены алгоритмы идентификации ядер интегральных операторов, знание которых дает возможность достижения заданной точности обработки путем введения соответствующей коррекции УП, и создает основу для разработки нового поколения адаптивных станочных систем, включающих средства диагностирования износа, оценивания параметров микрорельефа обрабатываемой поверхности и показателей точности на основе мониторинга виброакустической эмиссии.

8. Эффективность разработанных принципов и алгоритмов синергетического векторного управления подтверждена на примерах ТП точения, растачивания, попутного фрезерования концевыми фрезами и сверления глубоких отверстий малого диаметра спиральными свёрлами. При этом выполнен комплекс мероприятий по широкому .внедрению

синергетической концепции управления для указанных технологических процессов на предприятиях машиностроения.

Разработанные материалы включают в себя новые принципы построения ТП и УП для станков класса CNC, а также требования к модернизации и созданию специализированного оборудования, в частности, управляемого от ЭВМ. Это силовые сверлильные головки для сверления глубоких отверстий малого диаметра, в основу функционирования которых положены разработанные синергетические принципы. Главное прикладное значение работы определяется тем, что предложенные методы позволяют повысить эффективность использования и загрузку имеющегося на предприятиях оборудования с ЧПУ, обосновать пути его модернизации и разработки отечественных станков нового поколения, сформировать концепцию реструктуризации оборонной отрасли с учетом мирового уровня в машиностроении.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

МОНОГРАФИИ

1. Флек М.Б. Технологичность и технология механической обработки деталей вертолетов на станках с ЧПУ // Ростов н/Д: Терра, 2004. - 224 с.

2. Флек М.Б. Управление формообразующими траекториями на станках с ЧПУ. Теория и практика // Ростов н/Д: ДГТУ, 2005. - 160 с.

3. Флек М.Б. Разработка технологических процессов изготовления деталей летательных аппаратов/ М.Б. Флек, С.Н. Шевцов, С.Б. Родригес и др.// Ростов н/Д: ДГТУ, 2005. - 179 с.

4. Заковоротный В.Л. Динамика процесса резания. Синергетический подход / В.Л. Заковоротный, М.Б. Флек// Ростов н/Д:-Терра, 2006. - 876 с.

5. Флек М.Б. Построение траекторий формообразующих движений при обработке на станках с ЧПУ // Ростов н/Д: ДГТУ, 2006. - 184 с.

СТАТЬИ В ЖУРНАЛАХ, РЕКОМЕНДОВАННЫХ ВАК РОССИИ

6. Флек М.Б. Моделирование эволюционных процессов при резании интегральными операторами / М.Б Флек, В.Л. Заковоротный, А.Д. Лукьянов, Волошин Д.А.// СТИН, 2000, № 3, - С.32-38

7. Заковоротный В.Л. Определение оптимальных траекторий формообразующих движений при обработке резанием / В.Л. Заковоротный, М.Б. Флек и др.// Вестник Донского государственного технического университета, Ростов н/Д: ДПГУ, 2001, Т.1, №3(9) - С.86-109.

8. Флек М.Б. Моделирование развития износа инструмента в виде интегрального оператора// Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион., Техн. науки, 2003, № 5, - С.75-86.

9. Заковоротный В.Л. Оптимизация вспомогательных перемещений пиноли силовой головки для сверления глубоких отверстий малого

диаметра по критерию максимальной производительности / В. Л. Заковоротный, П.Н. Потапенко, М.Б. Флек // Вестник Дон. гос. техн. ун-та., Ростов н/Д: ДГТУ, 2003, Т.З, №1(15) - С.8-23.

10. Флек М.Б. Математическое моделирование предсказания эволюционных преобразований процесса резания/ Изв. вузов, Сев. - Кавк. регион., Техн. науки, 2003, № 5 - С.87-93.

11. Флек М.Б. Определение оптимальных аттракторов формообразующих движений при обработке отверстий малого диаметра // Авиакосмическое приборостроение, 2004, № 2 - С.14-23.

12. Филиппов A.A. Изготовление сборочной оснастки с поверхностью двойной кривизны/ A.A. Филиппов, М.Б. Флек и др.//Сборка в машиностроении, приборостроении, 2004, №11 - С.29-31.

13. Заковоротный В.Л. ¡Моделирование процесса изнашивания инструмента с помощью интегральных операторов / В.Л. Заковоротный, М.Б. Флек, А.Д. Лукьянов, Д.А. Волошин // СТИН, 2004, № 3. - С.9 -14.

14. Заковоротный В.Л. Преобразование исполнительных движений элементов станка в траектории формообразующих движений вершины инструмента относительно заготовки / В.Л. Заковоротный, К.Б. Мартиросов, М. Б. Флек// Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион., Техн. науки, 2005, № 2. - С. 69-74.

15. Заковоротный В.Л. Определение оптимальных аттракторов формообразующих движений при обработке глубоких отверстий малого диаметра / В. Л. Заковоротный, Е. Ю. Панов, М.Б Флек и др.// СТИН, 2006, № 1. - С. 2-7.

16. Заковоротный В.Л. Определение оптимальных аттраеторов формообразующих движений при обработке глубоких отверстий малого диаметра / В.Л.Заковоротный, Е.Ю. Панов, М.Б. Флек и др,// СТИН, 2006, № 2. - С. 2-5.

17. Флек М. Б. Синергетическая концепция построения программ ЧПУ при изготовлении деталей сложной геометрической формы. //СТИН, №9, 2007 - С.12-31

ПУБЛИКАЦИИ В НАУЧНЫХ ЖУРНАЛАХ И СБОРНИКАХ ТРУДОВ

18. Земсков Г.Г. Некоторые проблемы обработки конструктивйых элементов деталей на токарных станках с программным управлением / Сёв,-Кавк. ЦНТИ / Г.Г. Земсков, М.Б, Флек // Ростов н/Д, 1973, Информ-лисгок № 661,4 с.

19. Земсков Г.Г. К вопросу учёта нелинейностей при расчёте точности обработки деталей на токарных станках с ЧПУ / Г.Г. Земсков, М.Б. ФлеК // Интенсификация и контроль технологических процессов в сельхозмашиностроении: Сб.ст., Ростов н/Д: ДГТУ, 1975 - С.109-120.

20. Земсков Г.Г. Автоматическое обеспечение точности обработки На основе ее прогнозирования / Г.Г.Земсков, М.Б.Флек, Д.Я.Озадовский // Механизация и автоматизация производства, №3,1977. - С.46-49.

21. Земсков Г.Г. Автоматическая двухсуппортная токарная обработка с использованием ЧПУ / Г.Г.Земсков, М.Б.Флек // Механизация и автоматизация производства, №10, 1978. - С.5-7.

22. Земсков Г.Г. Основные направления оптимизации процесса обработки на станках с ЧПУ / Г.Г.Земсков, М.Б.Флек // Механизация и автоматизация производства, №10,1980. -С.6-8.

23. Земсков Г.Г. Прогнозирование точности обработки на токарных станках с ЧПУ/ Г.Г.Земсков, М.Б.Флек // Механизация и автоматизация производства, №6, 1982. - С.28-31.

24. Долгов В.В. Пути управления траекториями формообразующих движений / В.В. Долгов, М.Б. Флек, В.Л. Заковоротный, и др.// Проектирование технологических машин, Сб. науч. тр., М: МГТУ «Станкин», 1996 - С.69-74.

25. Флек М.Б. Регуляризация матриц динамической жесткости// Проектирование технологических машин: Сб. науч. тр. /МГТУ «Станкин», М.,1996, Вып.2.-С.14-18

26. Флек М.Б. Определение инвариантного многообразия траекторий формообразующих движений /М.Б. Флек, В.Л. Заковоротный // Проектирование технологических машин: Сб. науч. тр., М: МГТУ «Станкин»,1997, Вып.4.-С.22-28

27. Флек М.Б. Учет эволюционных преобразований при управлении формообразующими движениями// Проектирование технологических машин: Сб. науч. тр., М: МГТУ «Станкин»,1998, Вып.9. - С.34-39

28. Флек М.Б. Моделирование эволюционных процессов при резании интегральными операторами// М.Б, Флек, В.Л. Заковоротный, А.Д. Лукьянов, И.А. Мялов // Консгрукторско - технологическая информатика -2000, Тр. V Междунар. конгр./ МГТУ «Станкин».-М., 2000.-Т.1.-С.200-206

29. Заковоротный В.Л. Моделирование эволюционных процессов при механической обработке интегральными операторами / В.Л. Заковоротный, М.Б. Флек и др.// Вестник ДГТУ, Сер. «Проблемы производства машин,», Ростов н/Д: ДГТУ, 2000 - С.58.

30. Бегун В.Г. О экспериментальном подтверждении самоорганизационных явлений при фрезеровании / В.Г, Бегун, М.Б. Флек и др.//. Нелинейная динамика и прикладная синергетика, Материалы междунар. науч. конф., Комс.-на-Амуре: Гос. техн. ун-т., 2003 - С.58-62.

31. Флек М.Б. Типовая технология изготовления панелей приборных досок вертолетов и светопроводов на станках с ЧПУ / М.Б. Флек и др.// Проблемы определения технологических .условий обработки по заданным показателям качества изделий: Материалы Рос. науч. - техн. конф., Рыбинск: РГАТА, 2003 - С.231-233.

32. Волошин Д.А. Методика моделирования упругих деформаций цилиндрических концевых фрез в процессе фрезерования / Д. А, Волошин, М.Б. Флек и др.// Исследования станков и инструментов-для обработки

сложных и точных поверхностей, Межвуз. науч. сб., Саратов: Гос. техн. ун-т., 2003 - С.39 - 52.

33. Заковоротный В.Л. К вопросу об эволюционном моделировании процесса изнашивания режущего инструмента / В.Л. Заковоротный, М.Б. Флек, Д.А. Волошин, А.Д. Лукьянов// «Современные проблемы информатизации в технике и технологиях», Сб. тр., Воронеж: ВГТУ, 2004, Вып.9 - С.151 - 152.

34. Заковоротный В.Л. Закономерности преобразования исполнительных движений станков в' траектории формообразующих движений инструмента относительно заготовки / В. Л. Заковоротный, М. Б. Флек, К. Б. Мартиросов// «Динамика технологических систем»: Сб. тр. VII Междунар. науч. - техн. конф., Саратов: Гос. техн. ун -т., 2004 - С.131 - 135.

35. Заковоротный В.Л. Моделирование эволюционных преобразований с помощью уравнений Вольтерра второго рода / В.Л. Заковоротный, Д.А. Волошин, М.Б. Флек, А. Д. Лукьянов // «Динамика технологических систем», Сб. тр. VII Междунар. науч.- техн. конф., Саратов: Гос. техн. ун -т., 2004-С.126 - 130.

36. Флек М.Б. Конструкторская проработка модернизаций агрегатов летательного аппарата с помощью эволюционных алгоритмов / М.Б. Флек, С.Н. Шевцов // Военная техника, вооружение и технологии двойного применения; Материалы III Междунар. технолог, конгр., Омск: ОГУ, 2005, 4.1. - С. 82-83.

37. Флек М. Б. Синергетическая концепция построения программ ЧПУ при изготовлении деталей сложной геометрической формы // Труды VIII Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем, Ростов н/Д: ДГТУ, 2007, Т. I. - С. 215-219.

В набор332~М. В печать

Объем^Уусл.п.л.^^У'-'ИЗД.л. офсет. Формат 60x84/16. Бумага тип №3. Заказ Тираж

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г.Ростов-на-Дону, пл.Гагарина,!.

Введение

Глава 1 Анализ исследований в области автоматизированной технологии 11 многокоординатной обработки

1.1 Объекты и область исследований

1.2 Современные тенденции совершенствования технологических процессов 21 и станков с Ч11У в интегрированном гибкоструктурном производстве

1.3 Предпосылки совершенствования технологии обработки на станках с 27 ЧПУ с позиций синергетической теорией управления

1.4 Особенности построения технологических процессов с учетом динамики 30 резания и возможностей динамического диагностирования

1.5 Проблемы построения технологических процессов на основе 34 синергетического принципа управления

1.6 Выводы

Глава 2 Механизм взаимодействия траекторий, задаваемых на исполнительные элементы станка, с траекториями формообразующих движений

2.1 Формализация связей между процессом резания и управляющей 44 программой. Уравнения динамики процесса резания

2.2 Зависимость сил резания от координат при формообразовании 56 поверхностей

2.2.1 Механизм взаимодействия инструмента и заготовки

2.2.2 Действие сил, формируемых в процессе обработки, в зоне 60 передней поверхности режущего инструмента

2.2.3 Действие сил, формируемых в процессе обработки, в зоне задней 66 поверхности режущего инструмента

2.3 Особенности построения программ с учетом деформации инструмента

2.3.1 Формализация процесса образования деформаций инструмента

2.3.2 Расчет упругих деформаций

2.3.3 Коррекция управляемых координат в технологическом процессе 80 для станков с ЧПУ

2.3.4 Учет изменений скорости подачи инструмента в УП

2.3.5 Концепция учета обобщенного влияния сил на перемещение 91 инструмента в управляющих программах

2.4 Выводы

Глава 3 Проектирование управляющих программ для "медленных" перемещений в технологических процессах для станков с ЧПУ

3.1 Проблема создания устойчивых траекторий движения исполнительных 103 элементов станков с ЧПУ

3.2 Учет влияния упругих деформаций инструмента при определении 114 аттракторов «медленных» движений, обеспечивающих требуемые показатели качества

3.2.1 Выбор траекторий, обеспечивающих компенсацию неравномер- 115 ности припуска на точность в продольном сечении изделия

3.3 Специфика построения траекторий при обработке деталей сложной 126 геометрической формы

3.4 Проектирование управляющих программ обработки заготовок с малой и изменяющейся вдоль траектории жесткостью 3.4.1 Учет изменений упругих деформаций заготовки вдоль траектории движения инструмента 3.4.2 Обеспечение точности детали в поперечном сечении

3.5 Выбор оптимальных траекторий при проектировании управляющих 144 программ для станков с ЧПУ

3.6 Выводы

Глава 4 Проектирование управляющих программ с учетом эволюционных изменений в технологической системе

4.1 Особенности методологии учета эволюционных изменений ТС в 161 структуре проектирования управляющих программ

4.2 Модель развития износа в форме интегральных операторов

4.3 Методика прогнозирования процесса износа инструмента с целью 169 повышения точности обработки

4.4 Механизм управления точностью формообразования с учетом износа 173 инструмента

4.5 Пути совершенствования управляющих программ для процесса резания

4.6 Выводы

Глава 5 Проектирование технологических процессов и управляющих программ для станков с ЧПУ на основе принципа синергетического управления

5.1 Механизм и методика синергетического управления

5.2 Определение ограничений, накладываемых на траектории 195 формообразующих движений

5.3 Выводы

Глава 6 Реализация синергетической концепции управления в технологических процессах обработки на станках ЧПУ

6.1 Усовершенствование управляющих программ для процессов точения на 211 основе синергетического управления

6.2 Разработка программ для технологических процессов растачивания

6.3 Проектирование управляющих программ для технологических процессов 234 фрезерования

6.3.1 Алгоритмы управления точностью обработки деталей, имеющих 235 ширину фрезеруемой поверхности, меньшую диаметра фрезы

6.3.2 Особенности проектирования технологических процессов 250 фрезерования деталей имеющих ширину фрезеруемой поверхности, большей диаметра фрезы

6.4 Разработка управляющих программ для технологического процесса 252 сверления глубоких отверстий малого диаметра

6.5 Обеспечение качества поверхностного слоя

6.6 Технологические рекомендации по проектированию процессов 270 обработки на станках с ЧПУ

6.7 Выводы 276 Заключение 280 Общие выводы 280 Литература 284 Приложения

Актуальность проблемы. В современном машиностроении, особенно в авиационной и космической отрасли, большинство продукции выпускается по индивидуальным требованиям заказчика, для чего используется гибкоструктурное производство на базе быстропереналаживаемого автоматизированного оборудования (станков с ЧПУ, в том числе с прямым управлением от ЭВМ).

Большое количество отечественных и зарубежных работоспособных станков с ЧПУ, имеющихся на предприятиях машиностроения, недостаточно эффективно используются из-за ограниченности возможностей современных средств разработки и управления технологическими процессами. Для решения поставленных государственных задач по производству конкурентоспособной наукоемкой техники (в частности, продукции авиационно-космической отрасли) необходимо разработать новый подход к проектированию систем и методов управления, составляющих основу технологических процессов гибкоструктурного производства. Предлагаемая в работе система построения технологического обеспечения механической обработки на многокоординатных станках с ЧПУ создает условия для создания и выпуска наукоемких конкурентоспособных изделий, позволяет повысить уровень использования имеющегося автоматизированного оборудования до нормативных показателей (обеспечить загрузку не менее чем в 2 рабочие смены) и формирует требования к продукции отечественного станкостроения. Это отвечает национальным программам развития машиностроения, авиационной и космической техники.

Практика использования современных концепций и методик построения систем технологического обеспечения для оборудования с ЧПУ, в том числе, результаты работ автора, опубликованные в 1973-1985 г.г., показали, что дальнейшее совершенствование технологий механической и комбинированной обработки на станках с программным управлением связано с необходимостью создания теоретических основ преобразования траекторий исполнительных элементов станка в траектории формообразующих движений, с учетом влияния на них динамики процесса обработки, изменения жёсткости системы СПИД, припуска и эволюционных процессов (например, износа инструмента), происходящих в ходе функционирования технологической системы.

В изделиях авиационной и космической отрасли используют детали с минимальной массой, которые в большинстве случаев имеют пониженную жесткость. Для таких деталей целесообразно осуществлять технологическую подготовку процессов обработки ЧПУ с учетом изменения локальных характеристик жесткости детали и инструмента вдоль траектории их взаимодействия, износа инструмента, динамических характеристик приводов исполнительных элементов, возможности диагностирования процесса обработки и его адаптации в реальном времени, что позволит получать без доработки детали с предельно достижимой точностью при минимальной массе.

В отличие от традиционного подхода к синтезу управления технологической системой механообработки с ЧПУ, когда на ЭВМ создаётся геометрический образ детали, ограниченный желаемыми траекториями движения инструмента, а затем все координаты движения станка подчиняются обеспечению этого образа, в работе использован подход, основанный на синергетической теории управления. Согласно ему технологическая система обработки рассматривается как единая эволюционирующая сложная динамическая система, обладающая внутренними связями.

Системный синергетический синтез управления включает в уравнения движения технологической системы не только систему управления исполнительными элементами станка, но и законы преобразования траекторий исполнительных элементов в траектории движения инструмента относительно заготовки. При этом учитывается динамическая связь, формируемая процессом резания и объединяющая автономные подсистемы в единую управляемую систему, а также производится замена скалярного управления векторным. С другой стороны, для обеспечения управляемости процесса обработки в реальном времени должна обеспечиваться его наблюдаемость, т.е. возможность идентификации достаточного набора динамических параметров, определяющих выходные параметры: точность, качество, производительность. Основы такого подхода применительно к технологии многокоординатной обработки ранее подробно не рассматривались, хотя опыт авиационной и других отраслей машиностроения однозначно подтверждает его актуальность и своевременность разработки на его базе новых методов построения систем управления формообразованием и технологической подготовки.

Сформулированная проблематика фактически порождает новую предметную область знаний, получение которых определяет научную актуальность диссертационного исследования. Повышение точности сложноконтурных поверхностей особо ответственных деталей, качества поверхностного слоя, производительности процессов формообразования сокращает трудоемкость последующей доработки, позволяет снизить массу, ускоряет освоение и выпуск отечественной новой техники, повышая ее конкурентоспособность. Решение поставленной проблемы отвечает национальным программам в области машиностроения, в частности задачам, поставленным в Федеральной целевой программе "Развитие гражданской авиационной техники России на 2002 - 2010 годы и на период до 2015 года", а также в "Стратегии развития авиационной промышленности на период до 2015 года", утвержденной Правительством РФ.

Целью диссертации является разработка теоретических основ создания технологии высокоэффективной многокоординатной обработки деталей переменной жесткости на современных станках с ЧПУ с заменой принятых систем управления на динамические адаптивные, использующие законы преобразования траекторий исполнительных элементов в траектории движения инструмента относительно заготовки с учетом внутренних связей между всеми подсистемами технологической системы (ТС), формируемых процессом обработки путем корректировки траектории инструмента до получения максимальной точности обработки изделия с сохранением требуемых эксплуатационных характеристик.

Для достижения этой цели решаются следующие задачи:

1. Разработать научные положения о системном синергетическом синтезе векторного управления точностью обработки на металлорежущих станках класса С>ГС на основе раскрытия внутренней динамической структуры и реализации возможностей ТС, включающей процесс обработки резанием, комбинированные методы обработки.

2. Разработать математические модели динамики управляемой многокоординатной системы обработки, включающие подсистемы векторного управления исполнительными элементами станка; подсистемы, связывающие траектории исполнительных элементов с траекториями движения вершины инструмента относительно зоны обработки заготовки переменной жесткости с учетом динамических характеристик процесса обработки.

3. На основе разработанных моделей и результатов системных экспериментальных исследований установить закономерности преобразования траекторий исполнительных элементов станка в траектории формообразующих движений инструмента относительно заготовок переменной жесткости и раскрыть их связь с качеством обрабатываемой детали.

4. Раскрыть механизм эволюции динамических связей, формируемых в процессе резания, и метод идентификации его основных параметров.

5. На основе установленных закономерностей эволюционных изменений процесса обработки, а также методов расчета изменяющихся характеристик жесткости инструмента и заготовки вдоль формообразующей траектории создать методику синтеза оптимального векторного управления, обеспечивающего требуемое качество деталей.

6. Создать новую систему технологической подготовки производства (ТПП), базирующуюся на системном синергетическом синтезе оптимальных траекторий для технологических процессов (ТП) обработки на многокоординатных станках с ЧПУ.

7. Проверить правомерность созданной методики синтеза управления точностью на примере типовых технологических операций, выполняемых на серийном и специальном оборудовании с ЧПУ на предприятиях машиностроения, в том числе, в аэрокосмической отрасли.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые на основе исследования динамической структуры автономных подсистем: станка, управления приводами, инструмента и заготовки, связанных процессом резания в единую управляемую систему, установлены закономерности преобразования вектора управления (программы ЧПУ) в траектории исполнительных элементов станка, траектории исполнительных элементов - в траектории формообразующих движений инструмента. Основанный на принципах синергетической теории, в частности, на принципах расширения-сжатия пространства состояния и когерентности управления, новый подход создал базу для построения системы ТПП и разработки управляющих программ (УП) для многокоординатных станков с

ЧПУ, обеспечивающих заданные показатели точности, качества и производительности ТП обработки ответственных сложноконтурных деталей.

2. Разработаны математический аппарат, алгоритмы и средства построения УП для формирования вектора управлений, обеспечивающего преобразования траекторий исполнительных элементов ТС в требуемые по условиям достижения заданных показателей качества, производительности и себестоимости траектории формообразующих движений инструмента относительно заготовки. Предложены инженерные зависимости, аппроксимирующие преобразования траектории исполнительных элементов ТС в траектории формообразующих движений инструмента для ТП точения, растачивания, попутного фрезерования концевыми фрезами, сверления глубоких отверстий малого диаметра.

3. На основе исследования моделей динамики процесса обработки сформулированы требования к системам векторного управления ТП оборудования ЧПУ, обеспечивающие минимизацию машинного времени при достижении заданных параметров качества обработки.

4. Разработана модель эволюционных процессов динамической системы резания с использованием представления параметров системы в виде интегральных операторов, и на ее основе - метод мониторинга процесса обработки. С использованием нового подхода к определению параметров износа через мощность необратимых преобразований ТС разработаны алгоритмы идентификации ядер интегральных операторов, описывающих динамику износа инструмента.

5. Выявлены неизвестные ранее закономерности влияния эволюционных преобразований в динамической системе резания на показатели качества изделий, и на этой основе разработаны методы и средства построения УП, компенсирующие влияние износа на точность и параметры качества ТП механической обработки.

6. Раскрыты новые механизмы проявления отклонений геометрии деталей от заданной, обусловленные особенностями динамики взаимодействия подсистем станка, процесса резания и самостоятельными процессами в зоне резания, на основе чего предложены технологические рекомендации по устранению этих отклонений, повышению производительности, качества и стабильности ТП.

Практическая значимость работы включает:

1. На стадии T1111 создание новой системы формирования векторного управления для ЧПУ, что позволило расширить технологические возможности серийных многокоординатных станков и разработать требования к вновь создаваемому оборудованию с ЧПУ.

2. Создание новой системы ТИП, позволившей сократить сроки освоения новых изделий, повысить качество продукции, увеличить загрузку станков с ЧПУ, поднять уровень конкурентоспособности отечественного машиностроения.

3. Разработку инструктивных материалов для расчета УП, обеспечивающих оптимальное преобразование траекторий исполнительных элементов ТС в траектории формообразующих движений инструмента относительно заготовки, что позволило повысить точность обработки на оборудовании с ЧПУ, особенно изделий малой жесткости при большом вылете инструмента.

4. Создание программного обеспечения, интерфейсов и технических решений, обеспечивающих существенное повышение эффективности ТП обработки на станках с ЧПУ при точении, растачивании, сверлении, фрезеровании маложестких деталей сложной геометрической формы, которые расширили область использования и загрузку оборудования на ОАО «Роствертол» и других предприятиях машиностроения.

5. Разработку систем динамической диагностики ряда процессов обработки, что ускорило адаптацию ТП к условиям формообразования на оборудовании в реальном масштабе времени.

6. Создание и внедрение в производство специализированных станков, в том числе для сверления глубоких отверстий малого диаметра, снабженных микропроцессорными системами синергетического управления, что позволило устранить брак дорогостоящих деталей и ускорить ТПП при запуске новых изделий.

Автор защищает:

1. Новую систему технологической подготовки производства, базирующуюся на системном синергетическом синтезе векторного управления точностью обработки на станках с ЧПУ, учитывающем динамическое состояние процесса обработки в реальном времени.

2. Установленные закономерности преобразования вектора управления в траектории исполнительных систем оборудования и формообразование поверхности заготовки, что позволило разработать и внедрить в промышленность программно-аппаратные средства ЧПУ с высокими технологическим возможностями для современного автоматизированного оборудования.

3. Синергетический подход к созданию методов синтеза УП для станков с ЧПУ, использующий единое описание системы управления исполнительными элементами станка, механическими подсистемами станка, заготовки и инструмента, законов преобразования траекторий исполнительных элементов в траектории движения инструмента относительно заготовки и учет динамической связи, формируемой процессом резания, в том числе, при его эволюции.

4. Методы и результаты исследования эволюционных преобразований динамической системы резания и их влияния на выходные характеристики, определяющие повышение показателей качества изготовления изделий и стабильности ТП.

5. Алгоритмы управления геометрической точностью деталей, позволяющие автоматизировать проектирование ТП для перспективного технологического оборудования, повысить точность, снизить трудоемкость изготовления, сократить число последующих технологических операций.

6. Результаты использования и внедрения результатов на предприятиях машиностроения и в учебный процесс технических ВУЗов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и получили одобрение на следующих конференциях: «Проблемные вопросы автоматизации производства», Всесоюзная научно-техническая конференция, М., 1978; «Конструирование и производство сельскохозяйственных машин», Всесоюзная научно-техническая конференция, Ростов-на-Дону, 1982; «Конструкторско-технологическая информатика», V Международный конгресс, МГТУ «Станкин». М., 2000; «Проблемы механики современных машин», Вторая международная конференция, Улан-Удэ: ВСГТУ, 2003; «Контактная жесткость. Износостойкость. Технологическое обеспечение», Международная научно-техническая конференция, Брянск: БГТУ, 2003; «Проблемы определения технологических условий обработки по заданным показателям качества изделий», Российская научно-техническая конференция, Рыбинск: РГАТА, 2003; «Нелинейная динамика и прикладная синергетика», Международная научно-техническая конференция, Комсомольск-на-Амуре, 2003; «Исследование станков и инструментов для обработки сложных и точных поверхностей», Межвуз. научн. конф, Саратов, 2003; «Информационные технологии в российской промышленности», Всерос. науч. - практ. конф., СПб., 2004; «Динамика технологических систем», VII Междунар. науч. - техн. конф., Саратов, гос. техн. ун-т, 2004; «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения», Материалы III Междунар. технолог, конгр., Омск, 2005; VIII Международная научно-техническая конференция по динамике технологических систем», Ростов н/Д: ДГТУ, 2007; на отраслевой научно-практической конференции «Совершенствование производства поршневых двигателей для малой авиации», Воронеж, 2008.

Реализация результатов. Методики и технические решения, полученные по результатам диссертационной работы, нашли применение на предприятиях оборонно-промышленного комплекса: авиационной просышленности - согласно акту, утвержденному и.о. начальника Управления авиационной промышленности В.Н. Рыбаковым; на ОАО «Азовский ОМЗ», г. Азов; на ОАО «КВЗ», г. Казань; ВМЗ, г. Воронеж; НП ОАО «Фаза», ОАО «НПП КП Квант», ОАО «Гранит», ОАО «Роствертол», г. Ростов-на-Дону.

Разработанные методы и результаты вошли составной частью в учебники и учебные пособия по дисциплине «Технология авиастроения».

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 37 трудов, из них 12 в журналах по Перечню ВАК РФ. Общий объем публикаций 142,5 печатных листа, в том числе соискателю принадлежит 93,6 печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы, приложений. Диссертация изложена на 340 страницах, содержит 156 рисунков, 17 таблиц, список литературы из 223 источников.

Общие выводы

1. Сформулирована синергетическая концепция векторного управления технологическими процессами обработки на станках, заключающаяся в рассмотрении единой системы обработки, включающей координаты пространства управлений, исполнительных элементов станка и инструмента различной жесткости, формообразующих движений инструмента относительно заготовки и выходные характеристики качества изготовления деталей, а также интегро-дифференциальные уравнения динамики, описывающие взаимосвязь между этими подсистемами. Показаны пути её реализации на основе проектирования инвариантного многообразия асимптотически устойчивых траекторий формообразующих движений инструмента относительно заготовки, обеспечивающих требуемые показатели геометрического качества изделий и соответствующих им траекторий движения исполнительных элементов станка и вектора управления. Принципиальное отличие развитого подхода от принятого в мировой инженерной практике состоит в построении технологического процесса и программы ЧПУ не по геометрическому образу детали, а по проектируемому инвариантному многообразию траекторий, обеспечивающему заданные показатели точности, качества поверхности и минимальные приведенные затраты.

2. Разработаны математические модели преобразования вектора управления в вектор перемещений исполнительных элементов станка и в формообразующие движения инструмента относительно заготовки (с учетом внешних и внутренних факторов), а также в вектор геометрического качества и состояния процесса резания, отличающиеся от известных тем, что впервые преобразование траекторий выполняется в реальном масштабе времени через единую управляющую систему, учитывающую дополнительные связи, формируемые подсистемами, в том числе, процессом резания. Модели представлены в виде системы интегро-дифференциальных уравнений динамики и управления ТС, что дает возможность реализовать ТС как систему векторного управления, в которой автономные системы управления отдельными исполнительными элементами станка становятся системами связанного управления за счёт реакции со стороны процесса резания. Предлагаемые метод и средства адаптивного векторного управления позволяют эффективно автоматизировать разработку технологических процессов и УП, сформировать требования к создаваемому оборудованию и к модернизации имеющегося станочного парка с системами ЧПУ.

3. Реализован принцип проектирования систем управления ТП в реальном времени, основанный на использовании иерархии систем дифференциальных уравнений, описывающих механизм формообразования. Рассмотрено два иерархических уровня: подсистема «медленных» движений исполнительных элементов станка, задающих «медленные» смещения точки равновесия динамической системы резания, и «быстрые» движения инструмента относительно заготовки. Рассмотрено два иерархических уровня подсистем замедленных движений исполнительных элементов станка, задающих малые скорости смещения точки равновесия динамической системы резания, в вариациях, относительно которых рассматриваются ускоренные движения инструмента относительно заготовки. Такая композиция позволила преодолеть чрезмерное увеличение степеней свободы известных систем векторного управления, определить закономерности формирования траекторий формообразующих движений и решить проблему управления траекториями формообразующих движений широкого спектрального состава, лежащего за пределами полосы пропускания управляемых приводов станка.

4. Разработаны адекватные модели преобразования траекторий исполнительных элементов станка в траектории формообразующих движений для широкого круга ТП обработки изделий современного машиностроения. Для инженерного применения при разработке ТП и УП приведены аппроксимации построенных моделей. Наибольший вклад в увеличение точности обработки, особенно нежестких деталей, дает использование разработанных моделей и алгоритмов преобразования траекторий при проектировании переходных процессов перемещения исполнительных элементов станка (врезание, изменение направлений движений, припуска) за счет учета динамических характеристик процесса резания, характеристик матриц жёсткости подсистем инструмента и заготовки, кинематики движения инструмента относительно заготовки.

5. Выявлено и установлено оптимальное соотношение самостоятельных процессов в зоне резания и формообразующих движений инструмента относительно заготовки при различных видах обработки.

На основе изучения методами анализа функций когерентности колебаний по функции профиля детали и авторегрессионного спектрального анализа соотношения самостоятельных процессов в зоне резания и колебаний инструмента относительно заготовки в направлении, нормальном к оси вращения шпинделя, при точении и растачивании определен граничный частотный диапазон, в котором требуемая точность геометрии детали обеспечивается формообразующими движениями инструмента (от 300-500 Гц до 0,8-1,2 кГц), а также соответствующие скорости, глубины резания и величины подач для группы авиационных материалов.

В результате анализа преобразования формообразующих движений в геометрию формируемой поверхности при попутном фрезеровании боковыми режущими лезвиями разработаны технологические рекомендации по созданию УП для типовых схем обработки.

6. Как важнейший элемент разработанного метода проектирования автоматизированного ТП создана методика определения оптимальных траекторий на инвариантных многообразиях, главным образом, оптимизации скорости резания по пути. В основу новой методологии проектирования ТП положено то, что оптимальной является не координата (например, скорость резания), а траектория скорости по пути, что позволяет обеспечить принцип биоптимальности, то есть установить минимум приведённых затрат на изготовление партии деталей при одновременном обеспечении требуемого качества. Развитый подход позволил сформулировать рациональные условия оптимальности переключения (переналадки) циклов обработки.

Предложенная методика подтверждена на примерах точения, растачивания, фрезерования и при сверлении глубоких отверстий малого диаметра.

7. Обоснован принцип создания УП, учитывающий эволюционные преобразования в ТС механической обработки, • основанный на представлении эволюционных параметров системы в форме интегральных операторов, описывающих траектории мощности необратимых преобразований по совершённой работе. Моделирование эволюционных преобразований на примерах развития износа инструмента и изменения параметров геометрической точности при точении использовано при разработке ТП и УП. Представлены алгоритмы идентификации ядер интегральных операторов, знание которых дает возможность достижения заданной точности обработки путем введения соответствующей коррекции УП, и создает основу для разработки нового поколения адаптивных станочных систем, включающих средства диагностирования износа, оценивания параметров микрорельефа обрабатываемой поверхности и показателей точности на основе мониторинга виброакустической эмиссии.

8. Эффективность разработанных принципов и алгоритмов синергетического векторного управления подтверждена на примерах ТП точения, растачивания, попутного фрезерования концевыми фрезами и сверления глубоких отверстий малого диаметра спиральными свёрлами. При этом выполнен комплекс мероприятий по широкому внедрению синергетической концепции управления для указанных технологических процессов на предприятиях машиностроения.

Разработанные материалы включают в себя новые принципы построения ТП и УП для станков класса С1ЧС, а также требования к модернизации и созданию специализированного оборудования, в частности, управляемого от ЭВМ. Это силовые сверлильные головки для сверления глубоких отверстий малого диаметра, в основу функционирования которых положены разработанные синергетические принципы. Главное прикладное значение работы определяется тем, что предложенные методы позволяют повысить эффективность использования и загрузку имеющегося на предприятиях оборудования с ЧПУ, обосновать пути его модернизации и разработки отечественных станков нового поколения, сформировать концепцию реструктуризации оборонной отрасли с учетом мирового уровня в машиностроении.

Заключение

Разработаны новая методология технологической подготовки производства и технология проектирования УП высокоэффективной многокоординатной обработки с адаптивной системой векторного управления автоматизированным оборудованием, основанная на синергетическом описании закономерностей преобразования траекторий исполнительных элементов ТС в траектории движения инструмента относительно заготовки с учетом внутренних связей между всеми подсистемами ТС, что позволило интенсифицировать технологический процесс, повысить точность, качество, эксплуатационные характеристики изделий, обеспечить повышенные требования к деталям ограниченной жесткости, в частности, авиационной и космической техники, разработать требования к модернизации парка существующих станков и созданию перспективного оборудования с ЧПУ.

1. Аверьянов О.И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ, М.: Машиностроение, 1987. -232 с.

2. Аверченков В.И. Основы математического моделирования технических систем / В.И. Аверченков, В.П. Федоров, М.П.Хейфец // Брянск: Изд. БГТУ, 2004.-271 с.

3. Автоматизированное проектирование средств технологического оснащения / Под ред. В.П. Смоленцева // Воронеж: Изд. ЦЧКИ, 1990. 96 с.

4. Автоматическое управление вибрационными испытаниями / А.Г. Гетманов, П.И. Дегтяренко, Б.Ю. Мандровский-Соколов и др. // М.: Энергия, 1978,- 112 с.

5. Адаптивное управление станками / Под ред. Б.С.Балакшина // М.:Машиностроение.1973. 688 с.

6. Аппель П. Теоретическая механика. Т. 2, М.: Физматгиз, 1960.487 с.

7. Афанасьев H.H. Статистическая теория усталостной прочности. М.: Изд-во АН СССР, 1953. 485 с.

8. Бабичев А.П. Основы вибрационной технологии / А.П. Бабичев, И.А. Бабичев // Ростов н/Д: ДГТУ, 1999. 624 с.

9. Бахвалов Н.С. Численные методы, М.: Наука, 1973. — 631 с.

10. Беллман Р. Динамическое программирование, М.: ИЛ, 1980. 336с.

11. Белянин П.Н. Промышленные роботы и их применение, М.: Машиностроение, 1983.

12. Беллман Р. Теория устойчивости решений дифференциальных уравнений, М.: Иностранная литература, 1954.

13. Берёзкин E.H. Лекции по теоретической механике, М., Изд. Московского университета, 1958.— С. 232-234

14. Берже П. Пороядок в хаосе / П. Берже, И. Помо, К. Видаль // М.: Мир, 1991.

15. Бирбраер P.A. Вместе построим умное производство. «Машиностроение 2005», М.: Изд-во ИТО, 2005. - С. 4-8

16. Богуславский И.В. Концептуальное моделирование мехатронных технологических машин // Труды конгресса «Конструкторско-технологическая информатика 2000», М.: Изд-во МОССТАНКИН, 2000. С. 70-73

17. Болотин В.В. Некоторые обобщения теории суммирования усталостных повреждений и их приложение к анализу долговечности при действии случайных сил. Известия вузов «Машиностроение», №8, 1958.

18. Болотин В.В. Численный анализ устойчивости линейных дифференциальных уравнений с периодическими коэффициентами. Избранные проблемы прикладной механики. М.: ВИНИТИ, 1974. С. 155166

19. Бондарь A.B. Качество и надежность, М.: Машиностроение, 2007. —308с

20. Бордачёв Е.В. Использование стохастического метода конечных элементов для оценивания смещений упруго деформированной балки / В книге «Механика деформируемого твёрдого тела» // Ростов н/Д: Изд-во РГУ, 1994.-С. 56-62

21. Браилов И.Г. Моделирование формообразования на станках с ЧПУ/ И.Г. Браилов, В.П. Смоленцев, Б.А. Голденко, Б.А. Бондарь // Воронеж: ВГТУ, 1998. -147 с.

22. Бржозовский Б.М. Надёжность и диагностика автоматизированных станков / Б.М. Бржозовский и др. // Саратов: Изд-во СГТУ, 2004. 152 с.

23. Бржозовский Б.М. Точность и надёжность автоматизированных прецизионных металлорежущих станков / Б.М. Бржозовский и др. // Саратов: Изд-во СГТУ, ч. 1, 1992.- 156 е., ч. 2.1994. 156 е., ч. 3, 1999.- 124 с.

24. Бутенин Н.В. Введение в теорию нелинейных колебаний / Н.В.Бутенин, Ю.И. Неймарк, H.A. Фуфаев // М.: Наука, 1987.

25. Бухгольц H.H. Основной курс теоретической механики, 4 11. М.: Наука, 1972.

26. Бушуев B.B. Основы конструирования станков. М.: Станкин, 1992.- 520 с.

27. Бушуев В.В. Тенденции развития мирового станкостроения. СТИН- 2000, №9. С. 20-24

28. Васильев A.C. Направленное формирование качества деталей машин: Труды конгресса «Конструкторско-технологическая информатика 2000». М.: Изд-во МОССТАНКИН, 2000. С.93 - 95

29. Васильев Г.Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1987. -280 с.

30. Васильков Д.В. Динамика технологической системы механической обработки / Д.В. Васильков, B.JI. Вейц, B.C. Шевченко // СПб: ТОО Инвентекс, 1997. 230 с.

31. Вейль Г. Симметрия. М.: Наука, 1968.

32. Вейц B.JI Динамика технологических систем / B.J1. Вейц, Д.В. Васильков, Ю.М. Зубарев // Санкт-Петербург: Изд-во института машиностроения, 2002. 256 с.

33. Вейц B.JI. Динамика управляемых машинных агрегатов / B.JI. Вейц, М.З. Коловский, А.Е. Кочура // М.: Наука, 1968. 475 с.

34. Вейц B.JI. Динамические расчёты приводов машин / B.JI. Вейц,

35. A.Е. Кочура // JL: Машиностроение, 1971. 342с.

36. Вейц B.JI. Прикладная теория механических колебаний / B.JI. Вейц, Д.В. Васильков, Ю.М. Зубарев // Санкт-Петербург: Изд-во института машиностроения, 2001. 223 с.

37. Вейц B.J1. Структурные преобразования динамических моделей машинных агрегатов с сосредоточенными параметрами / B.JI. Вейц, А.Е Кочура. // Прикладная механика, 1978, Том 14, N5. С. 26-35

38. Взаимозаменяемость в машиностроении и приборостроении / Под ред. В.В. Бойцова // М.: Изд-во Стандартов, 1984.

39. Волошин Д.А. Методика моделирования упругих деформаций цилиндрических концевых фрез в процессе фрезерования / Д.А. Волошин,

40. B.JI. Заковоротный, А.Д. Лукьянов, М.Б. Флек, С.Б. Родригес // Исследование станков и инструментов для обработки сложных и точных поверхностей: Межвуз. научн. сб. — Саратов: СГТУ, 2003.

41. Вукобратович М. Управление манипуляционными роботами: теория и приложения / М. Вукобратович, Д.Стокич // М.: Наука, 1985. 421 с."

42. Вульфсон И.И. Динамические расчёты цикловых механизмов. Л.: Машиностроение, 1976.-423 с.

43. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1985.

44. Гибкие производственные комплексы / Под ред. П.Н. Белянина и В.А. Лещенко // М.: Машиностроение, 1984. 376 с.

45. Гибкие производственные системы развитых капиталистических стран. М.: Минстанкопром, ВНИИТЭМР, 1997. 179 с.

46. Грановский Г.И. Кинематика резания. М., Машгиз, 1948. 230 с.

47. Демкин Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин / Н.Б. Демкин, Э.В. Рыжев // М.: Машиностроение: 1981. 244 с.

48. Динамика управления роботами // Под ред. В.В.Козлова / М.: Наука,1984.

49. Евдокимов Ю.А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и изнашивания / Ю.А. Евдокимов, В.И. Колесников, А.Н. Тетерин / Под. Ред. А.В.Чичинадзе // М.: Машиностроение, 1980. 230 с.

50. Ефимов В.Н. Новое в мировой стратегии развития и производства станков: Труды научно-технической конференции «Новое в мировой стратегии развития технологии металлообработки», М.: ВНИИТЭМР, 2005.

51. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. Л.: Машиностроение, 1986. 184с.

52. Жарков И.Г. Влияние автоколебаний на стойкость инструмента / И.Г. Жарков, И.Г. Попов // Станки и инструмент, 1971, № 5. С. 7-8

53. Заде Л. Теория линейных систем / Л.Заде, Ч. Дезоэр // М.: Наука,1979.

54. Заковоротный В. Л. Изучение динамических сил при резании / В.Л. Заковоротный, И.А. Мялов // Сб. науч. тр. Ростов н/Д; 1998. - С. 3-8

55. Заковоротный В.Л. Анализ процесса резания как объекта автоматического управления / Известия Северо-Кавказского научного центра Высшей школы. Технические науки, 1976, N2. С.8-12.

56. Заковоторный В.Л Введение в динамику трибосистем / В.Л. Заковоторный, В.П. Блохин, М.И. Алексейчик // Ростов н/Д: ИнфоСервис, 2004. 680 с.

57. Заковоротный В.Л. Взаимосвязь эволюции трибосопряжений с параметрами динамической системы трения / В.Л. Заковоротный, М. Марчак, И.В. Усиков // Трение и износ, Т. 19, 1998, №6.

58. Заковоторный В.Л. Динамика трибосистем. Самоорганизация, эволюция. Ростов н/Д: Изд-во ДГТУ, 2003. 502 с.

59. Закономерности ползучести и длительной прочности. Справочник/

60. A.Л.Аршакуни, А.М.Локошенко. и др., М.Машиностроение, 1983, 101 с.

61. Заковоротный В.Л. Динамический мониторинг состояния процесса резания / В.Л. Заковоротный, Е.В.Бордачёв, М.И. Алексейчик // СТИН, 1998, № 12.

62. Заковоротный В.Л. Методика исследования упругих характеристик металлорежущих станков. Известия Северо-Кавказского научного центра высшей школы, Сер. Технических наук, 1980, № 1. С.63-65.

63. Заковоротный В.Л. Исследование динамической характеристики резания при автоколебаниях инструмента. Известия Северо Кавказского научного центра высшей школы, Сер. Технических наук, 1978, № 2. - С. 3741.

64. Заковоротный В.Л. Информационное обеспечение системы динамической диагностики износа режущего инструмента на примере токарной обработки / В.Л. Заковоротный, Е.В. Бордачёв // Проблемы машиностроения и надёжности машин, 1995, N3. С. 118-133.

65. Заковоротный В.Л. Контроль износа инструмента при растачивании высокопрочных сталей / В.Л. Заковоротный, Л.В. Бузик // Станки и инструмент, 1983, N9. С. 31-33.

66. Заковоротный В.Л. Электромеханические системы / Заковоротный

67. B.Л., Семко И.А. // Ростов н/Д: Изд-во ДГТУ, 2000.-212 с.

68. Заковоротный В.Л. Методика идентификации параметров нелинейной динамической модели процесса резания / В.Л. Заковоротный, А.Д. Лукьянов, О.О. Потравко // Проектирование технологических машин, Москва: Из-во "Станкин", Вып.18, 2000. С.26-33.

69. Заковоротный В. Л. Методика исследования упругих характеристик металлорежущих станков, Известия Северо Кавказского научного центра высшей школы. Сер. Технических наук, 1980, №1. С. 63-65.

70. Заковоротный В.Л. Многофункциональный мониторинг динамического качества металлорежущих станков / В.Л. Заковоротный, Е.В.

71. Бордачев // Диагностика и управление в технических системах: Межвуз. сб. науч. ст., Ростов н/Д: ДГТУ, 1997. 12 -19 с.

72. Заковоторный В.Л. Нелинейная трибомеханика. Ростов н/Д: Изд-во ДГТУ, 2000. 294 с.

73. Заковоротный В.Л. Определение оптимальных траекторий формообразующих движений при обработке резанием / В.Л. Заковоротный, А. Д. Лукьянов, И.А. Мялов, М.Б. Флек // Вестник ' Донского государственного технического университета, Том 1, №3, 2001. С.86-109.

74. Заковоротный В.Л. Определение инвариантного многообразия траекторий формообразующих движений / В.Л. Заковоротный, М.Б. Флек // Проектирование технологических машин: Сб. науч. тр. / М.: МГТУ «Станкин», 1997. -Вып.4.

75. Заковоротный В.Л. Построение информационной модели динамической системы металлорежущего станка для диагностики процесса обработки / В.Л.Заковоротный, И.В. Ладник // Проблемы машиностроения и надёжности машин, 1991, N 4, С.49-53.

76. Заковоротный В.Л. Пути управления траекториями формообразующих движений / В.Л. Заковоротный, М.Б. Флек, В.В .Долгов // Проектирование технологических машин: Сб. науч. тр., М.: МГТУ «Станкин», 1996, Вып.2.

77. Заковоротный В.Л. Расчет автоколебаний инструмента относительно детали на металлорежущих станках. // Известия Северо -Кавказского научного центра высшей школы, Сер.Технических наук, 1977, № 2.-С. 55-61.

78. Заковоротный В.Л. Управление точностью обработки резанием с помощью ультразвуковых колебаний / В.Л. Заковоротный, В.Г. Бегун //

79. Автоматизация процессов в сельхозмашиностроении, Ростов на Дону: Из-во РИСХМ, 1977.-С. 38-44

80. Заковоротный В.Л. Динамика процесса резания. Синергетический подход / В.Л. Заковоротный, М.Б. Флек // Ростов н/Д: Терра, 2006. 876 с.

81. Земсков Г.Г.Автоматическая двухсуппортная токарная обработка с использованием ЧПУ / Г.Г.Земсков, М.Б. Флек // Механизация и автоматизация производства, 1980, № 10.

82. Земсков Г.Г. Автоматическое обеспечение точности обработки на основе ее прогнозирования / Г.Г.Земсков, М.Б. Флек // Механизация и автоматизация производства, 1977, № 3.

83. Земсков Г.Г. Анализ размерной точности при токарной обработке / Г.Г.Земсков, М.Б. Флек // Прогрессивная отделочно упрочняющая технология: Сб. науч. тр, Ростов н/Д: РИСХМ, 1983.

84. Земсков Г.Г. Метод расчета точности обработки на станках с ЧПУ и границы его применения / Г.Г.Земсков, М.Б. Флек // Повышение качества и эффективности производства деталей сельхозмашин: Сб. науч. тр, Ростов н/Д: РИСХМ, 1982.

85. Земсков Г.Г. Некоторые проблемы обработки конструктивных элементов деталей на токарных станках с программным управлением / Г.Г.Земсков, М.Б. Флек // Ростов н/Д: Сев.-Кавк. ЦНТИ (информ. листок), 1973, № 661.

86. Земсков Г.Г. Новый метод расчета точности обработки на станках с ЧПУ / Г.Г. Земсков, М.Б. Флек // Проблемные вопросы автоматизации производства, Тр. Всесоюз науч.- техн. конф, 1978.

87. Земсков Г.Г. Основные направления оптимизации процесса обработки на станках с ЧПУ / Г.Г. Земсков, М.Б. Флек // Механизация и автоматизация производства, 1980, № 10.

88. Земсков Г.Г. К вопросу учета нелинейности при расчете точности обработки на станках с ЧПУ / Г.Г.Земсков, М.Б. Флек // Интенсификация и контроль технологических процессов в сельхозмашиностроении: Ростов н/Д: РИСХМ, 1975.

89. Земсков Г.Г. Построение нелинейной математической модели упругих деформаций системы СПИД / Г.Г. Земсков, М.Б. Флек // Автоматизация процессов в сельскохозяйственном машиностроении: Ростов н/Д: РИСХМ, 1975.

90. Земсков Г.Г. Прогнозирование точности обработки на токарных станках с ЧПУ с применения ЭВМ / Г.Г. Земсков, М.Б. Флек // Механизация и автоматизация производства, 1982, № 6.

91. Исаев А.И. Применение ультразвуковых колебаний при резании металлов / А.И. Исаев, B.C. Анохин // Вестник машиностроения, 1961, N5. -С. 31-38

92. Кабалдин Ю.Г. Самоорганизующиеся процессы в технологических системах обработки резанием. Диагностика, управление / Ю.Г. Кабалдин,

93. A.M. Шпелёв // Владивосток: Изд-во Дальнаука, 1998. 296 с.

94. Кабалдин Ю.Г. Самоорганизация и нелинейная динамика в процессах трения и изнашивания инструментов при резании. Комсомольск-на-Амуре: Изд-во КнАГТУ, 2003 . 175 с.

95. Каминская В.В. Расчёты на виброустойчивость в станкостроении. М.: Машиностроение, 1985 . 56 с.

96. Каминская В.В. Исследование динамики тяжелых карусельных станков. Станки и инструмент, 1984, № 12. С. 8-12.

97. Каминская В.В. Динамическая характеристика процесса резания /

98. B.В.Каминская, Э.Ф.Кушнир // Станки и инструмент, 1979, № 5. С. 27-29.

99. Качество машин. Справочник в двух томах / Под ред. А.Г.Суслова // М.: Машиностроение, 1995.

100. Каширин А.И. Исследование вибраций при резании металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1944. 156 с.

101. Кедров С.С. Колебания металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978. 197 с.

102. Клушин М.И. Резание металлов. М.: Машгиз, 1958. 454 с.

103. Колев К.С. Точность обработки и режимы резания / К.С.Колев, JIM. Горчаков // М.: Машиностроение, 1976. 144 с.

104. Колесников A.A. Синергетическая теория управления. М.: Энергоатомиздат, 1994. 240 с.

105. Колесников A.A. Когнетивные возможности синергетики. Вестник РАН, 2003, №8.

106. Колмогоров А.Н. Элементы теории функций и функционального анализа / А.Н. Колмогоров, C.B. Фомин // М.: Наука, 1981. 544 с.

107. Кондратьев В.А. Интенсификация процесса обработки закалённых сталей резцами из эльбора Рметодом наложения ультразвуковых колебаний. Алмазы, 1973, № 4. - С.31 - 34.

108. Кондратов A.C. Зависимость стойкости резцов от интенсивности вибраций / A.C. Кондратов, Б.П. Бармин // Станки и инструмент, 1964, № 6. -С. 30-31.

109. Конструкция и наладка автоматических линий и специальных станков//Изд. 2-е, перераб. и дополн. М., Высшая школа, 1973, 310 с.

110. Коробков Ю.М. Влияние термоэлектрических явлений, возникающих при резании, на износ инструмента. Станки и инструмент, 1968, №3.

111. Корсаков B.C. Точность механической обработки. М.: Машгиз, 1961.- 420 с.

112. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968.526 с.

113. Красовский H.H. Теория управления движением. М.: Наука, 1968. -475 с.

114. Ключев В.И. Теория электропривода.- М.: Энергоатомиздат, 1985. -560 с.

115. Красовский A.A. Проблемы физической теории управления. Автоматика и телемеханика, 1990, №11.

116. Красовский A.A. Системы автоматического управления полётом и их аналитическое конструирование. М.: Наука, гл. ред. физ. мат. лит, 1973. - 420 с.

117. Красовский H.H. Управление динамической системой. Задача о минимуме гарантированного результата, М.: Наука, 1985. -423 с.

118. Красовский A.A. Проблемы физической теории управления // Автоматика и телемеханика, 1990, №11.

119. Кретинин О.В. Исследование спектра термо ЭДС и сил при резании // В кн. "Вопросы технологии машиностроения", Горький: ГПИ, 1970.-С. 34-41

120. Кретинин О.В. Исследование спектра термо ЭДС и сил при резании //В кн. "Вопросы технологии машиностроения", Горький: Из — во ГПИ, 1970.-С. 34-41

121. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967.359 с.

122. Ланкастер П. Теория матриц. М.: Наука, 1978. 724 с.

123. Летов A.M. Аналитическое конструирование регуляторов // Автоматика и телемеханика, 1960, №№ 4,5,6, 1961, №4, 1962 №11.121. . Ли Э.Б.Основы теории аптимального управления / Э.Б. Ли, Л. Маркус // М.: Наука, 1972. 576 с.

124. Лойцянский Л.Г. Курс теоретической механики / Л.Г. Лойцянский, А.И. Лурье // М.: Гостехиздат, 1957.

125. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: Машгиз, 1958.358 с.

126. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. 320 с.

127. Макаров А.Д. Износ и стойкость режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1966. — 370 с.

128. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1976. 335 с.

129. Мартынов В.Д. Влияние ультразвуковых колебаний режущих кромок инструмента на улучшение процесса обработки отверстий зенкерами / В.Д. Мартынов, Н.Н.Игнатенко // В кн. Долговечность и надёжность сельскохозяйств енных машин, М.: Машгиз, 1966. С.41 - 42.

130. Маталин A.A. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов. М.: Машиностроение, 1970

131. Марков А.И. Исследование ультразвуковых методов обработки труднообрабатываемых материалов. Автореферат докторской диссертации. М.: МАИ, 1967.

132. Математические основы теории автоматического регулирования / Под ред. Б.К. Чемоданова// М.: Высшая школа, 1971.

133. Марголин Ш.М. Точная остановка электроприводов// М., Энергоатомиздат, 1984, 105 с.

134. Маслов А.Р. Производство современных станков // ИТО, Новости. 2005, №5.- С. 4-6.

135. Маслов А.Р. Развитие многооперационных станков с ЧПУ // ИТО. новости, 2005, № 3 . 22-29.

136. Металлорежущие станки, выпускаемые в СССР. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

137. Металлорежущие станки / Под ред. В.Э.Пуша // М.: Машиностроение, 1986. 576 с.

138. Металлорежущие станки и автоматы / Под ред. А.С.Проникова // М.: Машиностроение, 1981. 480 с.

139. Многоцелевые системы ЧПУ гибкой механообработки / Под ред. В.Г. Колосова// Д.: Машиностроение, 1984 . 223 с.

140. Михеев Ю.Е. Системы автоматического управления станками / Ю.Е. Михеев, B.JI. Сосонкин // М.¡Машиностроение, 1978 . 263 с.

141. Моисеев H.H. Алгоритмы развития. М.: Наука, 1987 . — 240 с.

142. Морозов В.П. Элементы теории управления ГАП. Математическое обеспечение / В.П. Морозов, Я.С. Дымарский // JL: Машиностроение, 1984 . -332 с.

143. Накамура Т. Анализ профилограмм поверхности. Сеймицу кикай (японск.), 1962, Т. 28, №3.

144. Нахапетян Е.Г. Контроль и диагностирование автоматического оборудования. М.: Наука, 1990. 272 с.

145. Неймарк Ю.И. Метод точечных отображений в теории нелинейных колебаний. М.: Наука, 1972.

146. Неймарк Ю.И. Стохастические и хаотические колебания / Ю.И. Неймарк, П.С. Ланда // М.: Наука, 1987.

147. Николис Дж. Динамика иерархических систем. Эволюционное представление. М.: Мир, 1989.

148. Николос Г. Самоорганизация в неравновесных системах / Г. Николос, И. Пригожин // М.: Мир, 1979.

149. Опитц Г. Современная техника производства. Состояние и перспективы. М.: Машиностроение, 1975 . 280 с.

150. Основы нетрадиционных информационных технологий автоматизированного проектирования и контроля изделий / Под ред. В.П. Смоленцева // М.: АМИ, 1999. 208 с.

151. Панин В.Е. Структурные уровни деформации твёрдых тел / В.Е. Панин, В.А. Лихачев, Ю.В. Гриняев // Новосибирск: Наука, 1985. — 217 с.

152. Писаренко Г.С. Деформирование и прочность материалов при сложном напряжённом состоянии / Г.С. Писаренко, A.A. Лебедев // Киев: Наукова думка, 1976 . 415 с.

153. Подураев В.Н. Исследование процесса резания методами акустической эмиссии / В.Н. Подураев и др. // Известия ВУЗов СССР. Машиностроение, 1976, N12. С. 17-21

154. Подураев В.Н. Кинематические и физические параметры нестационарного резания / В.Н. Подураев, В.Н. Валиков, В.И. Чирков // Известия вузов. Машиностроение, 1973, №8 . С. 25 - 28

155. Подураев В.Н. Особенности пластического деформирования и разрушения при вибрационном сверлении лёгких сплавов / В.Н .Подураев, A.C. Григораш // Известия Вузов, Машиностроение, 1973, № 7. — С. 158 — 162.

156. Понтрягин JI.C. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М., Наука, 1969. 382 с.

157. Попов В.И. Динамика станков / В.И. Попов, В.И. Локтев // Киев: Техшка, 1975 . — 135 с.

158. Попов М.Е. Управление точностью технологического размера при изготовлении деталей на металлорежущих станках / М.Е. Попов, A.M. Попов // Ростов н/Д: Дон. гос. тех. ун-т, 2005. 204 с.

159. Проблемы CALS-технологий / Под ред. В.Г. Митрофанова // М.: «Янус-К», 1998 .-88 с.

160. Прогрессивное металлорежущее оборудование: Каталог. М.: Минстанкопром, ВНИИТЭМР, 1998.-50 с.

161. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем. Справочник-учебник в трёх томах. М.: Машиностроение, 1994.

162. Проников A.C. Надёжность машин. М.: Машиностроение, 1978.592 с.

163. Плотников А.Л. Управление режимами резания на токарных станках с ЧПУ / А.Л. Плотников, А.О. Таубе // Волгоград: Изд-во РПК «Политехник», 2003. 183 с.

164. Пригожин И. От существующего к возникающему. М.: Наука,1985.

165. Пригожин И. Порядок из хаоса / И. Пригожин, И.Стенгерс // М.: Прогресс, 1986.

166. Пуш A.B. Испытательно-диагностический комплекс для оценки качества и надёжности узлов станков / A.B. Пуш, A.B. Ежков, С.Н. Иванников // Станки и инструмент, 1987, № 4. С. 14-18.

167. Пуш В.Э. Малые перемещения в станках. М.:, Машгиз, 1961.123с.

168. Пуш A.B. Оценка качества приводов прецизионных шпиндельных узлов по состояниям выходных параметров точности. Станки и инструмент, 1985, №2.-С. 12-15.

169. Пуш A.B. Шпиндельные узлы. Качество и надёжность. М.: Машиностроение, 1992. -285 с.

170. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М.: Машиностроение, 1981. 279 с.

171. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1974. 648 с.

172. Решетов Д.Н. Точность металлорежущих станков / Д.Н. Решетов, В.Т. Портман // М.: Машиностроение, 1986. 336 с.

173. Робототехника и гибкие автоматизированные производства, В 9-и книгах / Под ред. И.М.Макарова // М.: Высшая школа, 1986.

174. Рубцов В.Е. Пластическая деформация и квазипериодические колебания в трибологической системе / В.Е. Рубцов, A.B. Колу баев // Журнал технической физики, 2004, Т. 74, Вып.11. С. 63-69.

175. Рыжов Э.В. Контактная жёсткость деталей машин. М.: Машиностроение, 1966. 362 с.

176. Самоподнастраивающиеся станки / Под ред. Б.С.Балакшина // М.: Машиностроение, 1970. -416 с.

177. Силин С.С. Оптимизация операций механической обработки по энергетическим критериям / С.С. Силин, А.В.Баранов // Станки и инструмент, 1999, № 1. С. 16-17.

178. Синергетика. Процессы самоорганизации и управления / Под ред. А.А.Колесникова // Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004, 4.1 360 е., 4.2 - 358 с.

179. Синергетика и проблемы теории управления / Под ред. А.А.Колесникова // М.: Физматлит, 2004. 504 с.

180. Соломенцев Ю.М. Оптимизация процесса обработки с помощью адаптивного управления износом инструмента / Ю.М.Соломенцев, A.M. Басин // М.: "Станки и инструмент", 1974, N8. С. 21-23

181. Соломенцев Ю.М. Оптимизация операций механической обработки деталей / Ю.М. Соломенцев, Р.Ф. Карлов // Вестник машиностроения, 1968, N9.-С. 19-21

182. Смоленцев Е.В. Проектирование электрических и комбинированных методов обработки. М.: Машиностроение, 2005. 511 с.

183. Современная прикладная теория управления /Под ред. А.А.Колесникова в трех частях // Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000.

184. Смоленцев В.П. САПР в малосерийном производстве / В.П. Смоленцев, Б.А. Голоденко // Воронеж: ВГУ, 1991. 124 с.

185. Смоленцев В.П. Электрохимическое маркирование / В.П. Смоленцев и др. // М.: Машиностроение, 1983. — 84 с.

186. Смоленцев В.П Организационные и экономические исследования в машиностронении / В.П. Смоленцев и др. // Воронеж: ВГУ, 2006. 72 с.

187. Соломенцев Ю.М. Оптимизация процессов обработки деталей на станках с использованием многомерных АСУ. М.: "Станки и инструмент", 1974, N3.-C. 37-39

188. Справочник по теории автоматического управления. М.: Наука, 1987.-620 с.

189. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х томах, Т.2 / под ред. A.M. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова // М.: Машиностроение, 2001. 944 с.

190. Старков В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. М.: Машиностроение, 1989. -296 с.

191. Старков В.К. Алгоритм оптимизации процесса резания по энергетическому критерию качества / В.К. Старков, М.В. Киселёв // Станки и инструмент, 1992, № 10.-С.18-20.

192. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение, 1987. 253 с.

193. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструментов. М.: Машиностроение, 1992. 240 с.

194. Тихонов А.Н. Системы дифференциальных уравнений с малым параметром при высших производных. Математический сборник, 1952, Т.31, №3.

195. Филимонов JI.H. Анализ волнистости шлифованной поверхности с точки зрения теории случайных процессов. Абразивы и алмазы, № 6, 1966.

196. Флек М.Б. Технологичность и технология механической обработки деталей вертолётов. Ростов н/Д: «Терра», 2004. — 224 с.

197. Флек М.Б. Обработка отверстий с малым межцентровым расстоянием агрегатными головками / М.Б. Флек, A.B. Губарев, B.C. Каганов // Управление. Конкурентоспособность. Автоматизация: Сб. науч. тр., Ростов н/Д: ИУИ АП, 2002. Вып. 1.

198. Флек М.Б. Учет эволюционных преобразований при управлении формообразующими движениями. М.: Проектирование технологических машин: Сб. науч. тр. МГТУ «Станкин», 1998, № 9.

199. Флек М. Б. Синергетическая концепция построения программ ЧПУ при изготовлении деталей сложной геометрической формы. //СТИН, №9, 2007 С.12-31

200. Флек М.Б. Технологичность и технология механической обработки деталей вертолетов на станках с ЧПУ. Ростов н/Д: Терра, 2004. 160 с.

201. Флек М.Б. Математическое моделирование предсказания эволюционных преобразований процесса резания // Изв. вузов. Сев. — Кавк. регион: Техн. науки, 2003, № 5.

202. Флек М.Б. Моделирование развития износа инструмента в виде интегрального оператора // Изв. вузов. Сев. Кавк. регион: Техн. науки, 2003, № 5.

203. Флек М.Б. Обработка отверстий с малым межцентровым расстоянием агрегатными головками / М.Б. Флек, А.В.Губарев, B.C. Каганов // Управление. Конкурентоспособность. Автоматизация: Сб. науч. тр., Ростов н/Д: ИУИ АП, 2002, № 1.

204. Флек М.Б. Определение оптимальных аттракторов формообразующих движений при обработке отверстий малого диаметра // Авиакосмическое приборостроение, 2004, № 2.

205. Флек М.Б. Определение прогиба ступенчатых валов с учетом изменения момента инерции детали по мере съема материала на токарных станках с программным управлением // Деп. в ВИНИТИ, 1981, № 11.

206. Флек М.Б. Управление формообразующими траекториями на станках с ЧПУ. Теория и практика // Ростов н/Д: ДГТУ, 2005. 160 с.

207. Флек М.Б. Построение траекторий формообразующих движений при обработке на станках с ЧПУ // Ростов н/Д: ДГТУ, 2006. 184 с.

208. Флек М.Б. Регуляризация матриц динамической жесткости // Проектирование технологических машин: Сб. науч. тр., М.: МГТУ «Станкин»,1996, Вып.2.

209. Флек М.Б. Моделирование эволюционных процессов при резании интегральными операторами / М.Б Флек, B.JL Заковоротный, А.Д. Лукьянов, Волошин Д.А.// СТИН, 2000, № 3, с.32-38

210. Флек М.Б. Разработка технологических процессов изготовления деталей летательных аппаратов / М.Б. Флек и др. // Ростов н/Д: ДГТУ, 2005. 179 с.

211. Флек М.Б. Управление формообразующими траекториями на станках с ЧПУ. Тенденции и подходы. Ростов н/Д: ИУИ АП, 2001. — 116 с.

212. Хакен Г. Синергетика. Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985.

213. Харитонов B.JI. Семейство квазиполиномов. Автоматика и телемеханика, 1995, № 11. С. 169-182.

214. Хусу А.П. Шероховатость поверхностей. Теоретико-вероятностный подход / А.П. Хусу, Ю.Р. Виттенберг, В.А. Пальмов // М.: Наука, 1975.-343 с.

215. Черноусько Ф.Л. Управление колебаниями / Ф.Л. Черноусько, Л.Д. Акуленко //М.: Наука, 1987.

216. Черпаков Б.И. Станкостроение России: перспективы развития до 2005 года / Б.И. Черпаков, И.Д. Новосекльский // Труды конгресса «Конструкторско-технологическая информатика 2000» М.: Изд-во МОССТАНКИН, 2000. С. 257-260

217. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973.- 420 с.

218. Эльясберг М.Е. К теории и расчёту устойчивости процесса резания металла на станках. Станки и инструмент, 1971, №11. С. 6-11

219. Эльясберг М.Е. К теории и расчёту устойчивости процесса резания металла на станках. Станки и инструмент, 1971, № 12. С.26-27

220. Zakovorotny V.L. Modern Multifunctional Monitoring of the Machine Tool Dynamic Quality 13th International Conference on Computer-Aided Production Engineering, June, Warsaw, 1997.

221. Zakovorotny V.L. Variational Formulation for Optimal Multi-Cycle Deep Drilling of Small Holes Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control / V.L. Zakovorotny, E.V. Bordatchev, T.S. Sankar // ASME, 1997, Vol.119.

222. Kumabe Junichiro, Fukuda Tochiho. Study on precision vibrating boring. In gray cast iron // CaMHijy KMKafi J. Jap. Soc. Precis. Eng., 1971, № 12. -P. 894 900.

223. Kumabe Junichiro, Fukuda Tochiho. Study on precision vibrating boring. In duralialumin, copper, carbon steel. CaMHuy Kmcaii J. Jap. Soc. Precis. Eng., 1973, № 10. P. 1002 - 1008.

224. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ПРОМЫШЛЕННОСТИ (Роспром)

225. Управление авиационной промышленностиул. Щепкина, 42 Москва, ГСП-6,107996 Тел.: (095) 631-95-09 Факс: (095) 631-67-81 E-mail: rosprom@rosprom.org http-// www.rosprom.gov.ru / ОКПО 00083470, ОПРН 1047796287362; ИНН/КПП 7702522868/7702010011. УТВЕРЖДАЮ

226. И.О. Начальника Управления диеншш^Тр омыш л енно сти1.* i * —. * /Л N1. Рыбаков1. На№о внедрении научных и практических результатов докторской диссертационной работы

227. Флека Михаила Бенсионовича

228. Создания гаммы специализированных управляемых силовых головок для глубокого сверления отверстий малого диаметра.

229. Создания гаммы устройств диагностики текущего состояния процессов резания ипоказателей качества деталей в ходе обработки.

230. Рекомендаций по поддержке жизненного цикла изделия при его изготовлении сучетом естественной эволюции процессов обработки.

231. Методов регуляризации матриц жесткости на основе изменения геометрии заготовки.

232. Рекомендаций по определению номенклатуры деталей, для которых необходимосоздать управляющие программы ЧПУ для механообработки по разработанной в диссертации методике.

233. Методики включения станков с ЧПУ в интегрированную систему управленияпроизводством по цепочке «безбумажной» технологии.

234. Рекомендаций по уточнению связей между станками с ЧПУ исистемами.

235. Разработаны и внедрены программные средства и микроконтроллер для разработки управляющих программ станков с ЧПУ сверлильно-фрезерно-расточной группы.

236. Разработана техническая документация, изготовлены и внедрены в производство специализированные управляемые сверлильные головки для глубокого сверления отверстий диаметром 2-4 мм. и 5-9 мм.

237. Разработаны, изготовлены и внедрены на операциях растачивания и фрезерования средства диагностики процесса резания.

238. Внедрены технические предложения по совершенствованию разработки управляющих программ обработки деталей на станках токарной и сверлильно-фрезерно-расточной группы.

239. При выполнении перечисленных технологических разработок использовались методические рекомендации, изложенные в работах М.Б.Флека:

240. Флек М.Б. Построение траекторий формообразующих движений при обработке на станках с ЧПУ // Ростов н/Д: ДГТУ, 2006.

241. Флек М.Б. Технологичность и технология механической обработки, деталей.вертолетов настанках с ЧПУ. // Ростовн/Д: Терра, 2004.

242. Флек М.Б. Управление формообразующими траекториями на станках с: ЧГ1У. Теория и практика // Ростов н/Д: ДГТУ, 2005, .а также в технических отчетах о выполнении этапов данной НИОКР.

243. За счет внедрения разработок: .

244. Сокращены затраты времени на разработку управляющих программ в среднем на 15-20%.

245. Для^деталей типа- «фитинг», «кронштейн» увеличена производительность'^ на операциях растачивания, и фрезерования сложных, контуров за счет диагностирования и исключения отклонений, вызванных вибрациями и износом инструмента.

246. Снижен процент неисправимого брака до 0,1% против 4,5% до внедрения системы диагностики.

247. Общий экономический эффект от внедрения перечисленных разработок за период 2002-2008г.г. составил 3 млн. 754 тыс. руб.1. От ОАО «Роствертол»:

248. Заместитель главного технолога

249. Начальник отдела Систем автоматизации технологической, подготовки! производства?

250. Начальник планово-экономического отделаV •1. От ДГТУ:

251. Начальник Управления научных исследований1. Г.П.Лыков ■

252. А.А.Поляницын Н. А?. Ситников1. А.Д.Лукьянов1.■1. ЛаГцшйш^иойй.51. ОАО«квЗ»1. УТВЕРЖДАЮ»

253. Финансовый директор-заместитель ь , 1 Генерального директора попланированию, экономике и финансамVоб использовании парных и практических результатов докторской диссертационной работы

254. Флека Михаила Бенсионовича

255. Метод адаптации существующего парка станков с ЧПУ к условиям компьютеризир ов анного производства

256. Рекомендации по разработке номенклатуры деталей, для которых необходимо создать программы механообработки.

257. Методика интеграции станков с ЧПУ в интегрированную систему по цепочке «безбумажной» технологии получения изделий

258. Рекомендаций по учету наличия связей между станками с ЧГГУ и САБ/САМ-системами.

259. Устройства диагностики текущего состояния процессов резания и показателей качества деталей в ходе обработки.

260. Использование указанных результатов позволяет повысить качество и эффективность производства; сократить затраты на модернизацию производства и изготовление продукции, сохранить действующий парк станочного оборудования1. Председатель комиссии

261. Главный технолог ОАО «КВЗ»

262. Члены комиссии: Начальник отдела механической обработки1. Егоров Н.С.

263. Начальник отдела разработки программ Для оборудования с ЧПУ

264. УТВЕРЖДАЮ» Первый заместитель Генерального директора -Генерального^конструктора1. Ж Н.А.Лавро2008 г.1. АКТ

265. Внедрения результатов I (ТЮКР «Повышение точности выполнения операций механической обработки деталей основного производства на станках с ЧПУ», выполненной в соответствии с Планом НТТП ТАНТК 2007 г.

266. Настоящий акт составлен в том, что согласно календарному плану НИОКР, при участии отдела «Автоматизации технологических процессов» Донского государственного технического университета выполнены следующие работы:

267. Разработаны и внедрены программные средства для коррекции управляющих программ станков с ЧПУ сверлильно-фрезерно-расточной группы и специализированные микроконтроллеры;

268. Разработана техническая документация, изготовлены и внедрены в производство специализированные управляемые сверлильные головки для глубокого сверления отверстий диаметром 5-9 мм;

269. За счет внедрения разработки: 1. Сокращены затраты времени на разработку управляющих программ в среднем для деталей 6-8 групп сложности на 15%

270. Снижена трудоемкость механической обработки номенклатуры деталей (32 наименования) за счет сокращения числа проходов для деталей в среднем на 10%.оН

271. Увеличена точность выполнения глубоких отверстий в деталях гидросистем (12 наименований) на станках токарной группы отклонение оси отверстий от прямолинейности на длине 60-80 мм снижено в среднем с 0,8-1,2 мм до 0,1-0,25 мм.

272. Снижен процент брака за счет поломки осевого инструмента в среднем на 40%, Снижена трудоемкость за счет повышения стабильности технологической операции в среднем на 40%;

273. Увеличен срок службы инструмента до 5 раз за счет снижения износа и исключения заклинивания.1. С.Н. Катальниково внедрении рез} льтатов НИР

274. Вид внедрения результатов: Технологическая подготовка производства новой техникикомпчекс, машина, системе, прибор, инструмент, технология, методика,зарегистрированные программы для ЭВМ, базы данньа, и т.д.)

275. Область и форма внедрения: серийное производство космической, авиационнойпроизводственный процесс серийное, уникальное или единичное производство,техники, изделий нефтехимической отраслипроектные разработки; научные исследования и т.п.)

276. Технический уровень НИР: поданы заявки на патенты ("способы, устройства)подана заявка на объекты промышленной собственности, получены положительные решения, патенты России, дипломы, медали и др, их Хн и дата)

277. Публикации по материалам НИР: монографии, статьи в центральной и местной печатиколичество, где опубликованы)

278. От предприят Уу Главный экошМис? завр^и1. C.B. Ковалев

279. Начальник отде.1а440 к.т.н. ~ ^-^t^t^S^i. Сух опух 03 200 Р г. *1. АКТоб использовании научных и практических результатов докторской диссертационной работы

280. Флека Михаила Бенсионовича

281. Метод адаптации существующего парка станков с ЧПУ к условиям компьютеризированного производства.

282. Рекомендаций по разработке номенклатуры деталей, для которых необходимо создать программы механообработки.

283. Рекомендации по учету наличия связей между станками с ЧПУ и САБ/САМ-системами.

284. Утверждаю» Генер алъньщдир ектор \Л4П'0А01«С!^аза»-Vl 11 '>" ¿006 г.1. АКТоб использовании (о внедрении) научных и практических результатов докторской диссертационной работы

285. Флека Михаила Бенсионовича

286. Метод адаптации существующего парка станков с ЧПУ к условиям компьютеризированного производства.

287. Рекомендаций по разработке номенклатуры деталей, для которых необходимо создать программы механообработки.

288. Методика интеграции станков с ЧПУ в интегрированную систему по цепочке «безбумажной» технологии получения изделий.

289. Рекомендаций по учету наличия связей между станками с ЧПУ и CAD/CAM-системами.

290. ОАО «Й1ж1Ш;«Квант» v ^ у&Л biyZfRlig^Т 'С'1. Йй*™1. АКТ

291. Об использовании научных и практических результатов докторской диссертационной работы

292. Флека Михаила Бенсионовича

293. Компьютеризация производства: оптимизация производственных решений» при разработке производственно-технологического комплекса, обеспечивающего интеграцию с компьютерным проектированием в следующем виде:

294. Метод адаптации существующего парка станков с ЧПУ к условиям компьютеризированного производства.

295. Метод построения управляющих программ многооперационных станков с ЧПУ.

296. Рекомендации по разработке номенклатуры деталей, для которых необходимо создать управляющие программы программы механообработки.

297. Рекомендации по учету наличия связей между станками с ЧПУ и CAD/CAM-системами.

298. Алгоритмы разработки управляющих программ для многооперационных станков с ЧГТУ.

299. Метод реконфигурирования управляющих программ многооперационных станков с ЧПУ.

300. Рекомендации по автоматизации процесса перевода управляющей программы в коды станка с ЧПУ.

301. Методика интеграции станков с ЧПУ в интегрированную систему по цепочке «безбумажной» технологии получения изделий.

302. Метод адаптации существующего парка станков с ЧПУ к условиям компьютеризированного производства.

303. Метод построения управляющих программ многооперационных станков с

304. Рекомендации по разработке номенклатуры деталей, для которых необходимо создать программы механообработки.

305. Методика интеграции станков с ЧПУ в общезаводскую систему по цепочке «безбумажной» технологии получения изделий.

306. Рекомендации по учету наличия связей между станками ЧПУ и САО/САМ-системами.

307. Ряд специализированных управляемых силовых сверильных головок для глубокого сверления отверстий малого диаметра.1. ЧПУ.и

308. Устройства диагностики текущего состояния процессов резания и показателей качества деталей в ходе обработки.