автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация подготовки производства с учетом виброметрических характеристик технологической системы резания

ВВЕДЕНИЕ.

1. МИНИМИЗАЦИЯ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ЭТАПЕ ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ.

1.1. Понятие о технологической системе и ее динамических характеристиках.

1.2. Факторы, определяющие точность технологических систем.

1.3. Минимизация вынуязденных колебаний технологической системы на основе выбора режимов резания.

1о4.Системы автоматизации программирования (САП).

1.4.1. Классификация САП.

1.4.2. Режимы подготовки УП.

1.4.3. Структура и основные блоки САП.

1.4.4. Языки САП.

1.4.5. Обзор отечественных и зарубежных САП.

1.5. Организационная структура постпроцессора.

1.6. Информационная структура постпроцессора.

1.7. Выбор режимов резания в САП.

1.8. Выводы.

2. ХРАНЕНИЕ ВИБРОМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ.

2.1. Постановка задачи хранения виброметрической информации о состоянии технологической системы.

2.2. База данных (БД) как способ хранения виброметрической информации.

2.2.1. Разновидности систем управления базами данных (СУБД).

2.2.2. Средства БД.

2.2.3. Уровни моделей БД.

2.3. Выбор СУБД.

2.4. Построение инфологической модели.

2.5. Построение даталогической модели.

2.6. Схема информационного взаимодействия программы минимизации вынужденных колебаний с сервером баз данных.

2.7. Алгоритм.

2.8. Особенности программы.

2.9. Выводы.

3. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ РЕЗАНИЯ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММЫ СНИЖЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СТАНКА.

3.1. Описание входной информации.

3.2. Снижение вынужденных колебаний упругой системы.

3.3 Алгоритм работы программы.

3.4. Особенности программы.

3.5. Интеграция программы снижения амплитуды вынужденных колебаний упругой системы станка в современную систему САП и ее тестирование.

3.6. Выводы.

4. ВНЕДРЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

4.1. Постановка лабораторной работы.

4.1.1. Введение.

4.1.2. Особенности программы.

4.1.3. Установка и запуск СУБД MySQL.

4.1.4. Создание базы данных.

4.1.5. Установка ODBC - драйвера MyODBC.

4.1.6. Создание таблицы для хранения данных о координатах опорных точек эквидистанты и режимах резания.

4.1.7. Установка программы.

4.1.8. Система меню.

4.1.9. Форма "Таблица координат".

4.1.10. Форма "Таблица инструмента".

4.1.11. Форма "Таблица значений".

4.1.12. Форма "Ввод исходных данных".

4.1.13. Корректировка режимов резания.

4.2. Основные результаты внедрения.

4.3 Выводы.

В настоящее время одним из важнейших направлений исследований в области машиностроения является максимальное использование технологических возможностей существующего технологического оборудования.

Для обеспечения высокого качества обработки поверхности, получаемой на станке с ЧПУ, необходимо правильно оценивать его технологические возможности с учетом изменения характеристик рабочего пространства. В реальных условиях максимальной точности и величины припуска, заявленных в техническом паспорте станка, удается достичь не на всех режимах. В немалой степени это связано с тем, что виброметрические характеристики упругой системы станка являются неоднородными и анизотропными в его рабочем пространстве. Таким образом, можно сделать вывод, что с изменением положения стола станка относительно режущего инструмента, изменяется такая важная динамическая характеристика, как собственная частота колебаний упругой системы станка. При значениях частот вынужденных колебаний (вызываемых, например, дисбалансом шпинделя или врезанием зубьев режущего инструмента) близких к собственной частоте колебаний упругой системы или к ее гармоникам (т. е. резонансным частотам упругой системы) резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний, что негативно сказывается на точности выполнения технологической операции.

Неоднородность динамических характеристик упругих систем станков с ЧПУ в настоящее время не принимается в расчет при назначении режимов резания, что приводит к неполному использованию технологических возможностей оборудования. Однако, при назначении режимов резания с учетом этих характеристик можно существенно повысить производительность (за счет уменьшения числа проходов), точность и качество обработки поверхности детали, тем самым расширив технологические возможности оборудования и, в ряде случаев, отказаться от дальнейших технологических операций, например получистового фрезерования.

4.3. Выводы

1. На основе материалов диссертационной работы разработана лабораторная работа.

2. Произведен расчет экономической эффективности от внедрения модуля минимизации вынужденных колебаний. Годовой экономический эффект составил 145000 р.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решается научно-техническая задача управления режимами резания при фрезеровании с учетом виброметрических характеристик технологического оборудования

1. Определены факторы, влияющие на точностные показатели технологической системы. На основе анализа этих факторов сделан вывод о том, что большое влияние на точностные показатели фрезерной обработки оказывают вынужденные колебания.

2. Определен принцип управления режимами резания на основе виброметрических характеристик технологического оборудования.

3. На основе анализа структуры современных САП сделан вывод о том, что наиболее подходящим модулем САП для управления режимами резания на основе виброметрических характеристик технологического оборудования является постпроцессор.

4. Разработана структура данных для хранения виброметрической информации.

5. Разработана схема информационного взаимодействия программы снижения амплитуды вынужденных колебаний с сервером баз данных.

6. Разработан алгоритм информационного обмена программы с сервером баз данных.

7. Определена входная информация, необходимая для работы модуля снижения амплитуды вынужденных колебаний.

8. Разработана методика снижения амплитуды вынужденных колебаний упругой системы.

9. Разработан алгоритм работы модуля снижения амплитуды вынужденных колебаний.

10. Определено место модуля снижения амплитуды вынужденных колебаний в современном постпроцессоре и описан процесс его тестирования. Тестирование показало высокую стабильность работы и достоверность получаемых результатов.

1. Автоматизация проектирования управляющих программ: Учебное пособие. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998, 50 е., ил.

2. Автоматизированная подготовка программ для станков с ЧПУ: Справочник / Под общ. ред. Р.Э. Сафрагана. Киев: Техника, 1986, 191 с.

3. Амрахов И.Г., Павлов И.О. Формирование базы знаний в технологической системе обработки деталей резанием. // Вестник машиностроения, 1998, №1, с. 12-15.

4. Аршанский М.М. Мехатронные технологии обработки материалов резанием // Мехатроника, 2000, №1.

5. Аршанский М.М., Кучин К.В. Автоматизация измерений статических и динамических характеристик технологических систем при резании // СТИН, 1998, №8.

6. Аршанский М.М., Щербаков В.П. Вибродиагностика и управление точностью обработки на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1988, 136 е.: ил.

7. Базров Б.М. Технологические основы проектирования самоподнастраивающихся станков. М.: Машиностроение, 1978, 216 е.: ил.

8. Биллиг В.А., Мусикаев И.Х. Visual С++ 4. Книга для программистов. М.: Издательский отдел «Русская редакция», 1996, 352 е.: ил.

9. Бур дун Т.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии. М.: Издательство «Станкин», 1981, 330 с.

10. Ю.Ванин В. А. Проектирование и программирование технологических операций на станках ЧПУ: Учеб.пособие. -Тамбов, ТГТУ, 1997, 123 е., ил.112

11. Вейц В.JI. Динамика и управление процессом стружкообразования при лезвийной механической обработке: Монография. СПб., 2000, 160 е., ил.

12. Вопросы и ответы по С и С++. М.: МикроАрт, 1997, 240 с.

13. З.Воронов В.Н. Автоматические системы управления процессами обработки деталей на станках -М.: Машиностроение, 1990, 250 с.

14. Гжиров Р.И., Обольский ЯЗ., Серебреницкий П.П. Автоматизированное программирование обработки на станках с ЧПУ. Л.: Лениздат, 1986, 176 с.

15. Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П. Программирование обработки на станках с ЧПУ: Справочник. Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1990. - 588 с.:ил.

16. Гольдштейн А.И., Молочник В.И. Проектирование постпроцессоров для станков с числовым программным управлением. ЛДНТП, 1978, 19 с.

17. Гольдштейн А.И., Молочник В.И., Альтбрегина Р.В. Разработка постпроцессоров для многокоординатного фрезерного оборудования с ЧПУ. Автоматизация проектирования машиностроительных предприятий, Киев.: Знание, 1981, с. 124 -125.

18. Городецкий Ю.И. О колебаниях при резании металлов. -М.-.Машиностроение, 1984, 135 с.

19. Гузеев В.И. Проектирование технологических процессов, выполняемых на станках с ЧПУ: Учеб. пособие. Челябинск: Изд-воЧГТУ, 1996, 81 е., ил.

20. Гырдымов Г.П., Молочник В.И., Гольдштейн А.И. Проектирование постпроцессоров для оборудования гибкихпроизводственных систем. JL: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1988, 232 е.: ил.

21. Дерябин А.Л. Программирование технологических процессов для станков с ЧПУ. -М.: Машиностроение, 1984, 224 с.

22. Дерябин А.Л., Эстерзон М.А. Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ и в ГПС. М.: Машиностроение, 1989, 288 с.

23. Диго С.М. Проектирование баз данных: Учебник. Финансы и статистика, 1988. 216 с.:ил.

24. Дурко Е.М. Динамика станков: Учебное пособие Уфа: УГАТУ, 1996, 91 е., ил.

25. Качанов А., Ткаченко В., Головин А. Букварь по РНР и MySQL: Версия 1.1.-2000.

26. Кедров С.С. Колебания металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978, 198 с.

27. Киппер Э.Е. Назначение режимов резания с применением ЭВМ: Учеб.пособие для вузов. Брянск, Брянский ГТУ, 1997, 178 е., ил.

28. Киппер Э.Е. Назначение режимов резания с применением ЭВМ: Учебное пособие. Брянск: Изд-во БГТУ, 1997, 178 е., ил.

29. Кириллов В.В. Структурированный язык запросов (SQL). СПб.: ИТМО, 1994. - 80 с.

30. Коганов И.А. Точность обработки на металлорежущих станках: Учеб. пособие Тула, ТГУ, 1996, 132 е., ил.

31. Козлов А.В. Расчет оптимальных режимов резания на ПЭВМ: Учеб. Пособие Челябинск, 1995, 62 е.: ил.

32. Кувшинов М.С. Программное управление станками: Учебное пособие. Челябинск.: Изд-во ЮУрГУ, 1998, 76 е., ил.

33. Кувшинский В.В. Технологическая подготовка для станков с ЧПУ. Ч. 1: Проектирование технологических операций и программирование для станков с ЧПУ. -1994, 113 е., ил.

34. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967, 368 е.: ил.

35. Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ. К.: Высшая школа, 1991, 278 с.

36. Ладани Г. SQL: Энциклопедия пользователя Киев: ДиаСофт, 1988, 736 е., ил.

37. Макаровский Б.Н. Информационные системы и базы данных: Учеб. пособие. -М.: Статистика, 1980. 199 е.: ил.

38. Михеев Ю.Е., Сосонкин В. Л. Системы автоматического управления станками. М.: Машиностроение, 1978, 264 е.: ил.

39. Молочник В.И., Терехова Н.В. Автоматизация проектирования постпроцессоров к системе объемной обработки деталей АПТ-ЕС. Автоматизация проектирования машиностроительных предприятий, Киев.: Знание, 1981, 122- 123.

40. Мосталыгин Г.П. Проектирование технологических процессов обработки заготовок на станках с числовых программным управлением: Учеб.пособие Курган: Курган, машиностроит. инт., 1994, 108 с., ил.41 .Паутов А. Версия пакета MySQL: 3.20.29. 2000.

41. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М.: Машиностроение, 1970.

42. Расчет динамических характеристик упругих систем станков с ЧПУ /Под ред. В.А. Кудинова. М.: ЭНИМС, 1976, 98 с.

43. Санкин Ю.Н. Динамика несущих систем металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1986. 96 е.: ил.

44. Система автоматизации программирования технологических процессов многокоординатной обработки деталей для оборудования с ЧПУ АПТ-ЕС: Постпроцессоры. М.: НИАТ, 1981,208 с.

45. Соломенцев Ю.М., Сосонкин B.JI. Управление гибкими производственными системами. -М.: Машиностроение, 1988, 352 е.: ил.

46. Сосонкин B.JI. Программное управление технологическим оборудованием: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств». М.: Машиностроение, 1991.-512 с.:ил.

47. Справочник технолога машиностроителя. / под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986, т.1, 656 с.

48. СУБД, журнал, 1995, №4, 160 с.

49. Теория автоматического управления: Учеб. Для студентов машиностроит. специальностей вузов. Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Высшая школа, 2000, 267 е., ил.

50. Тосс В. Visual С++: Энциклопедия пользователя. Киев: ДиаСофт, 1988, 704 е., ил.

51. Тугенгольд А.К Искусственных интеллект в машиностроительных технологических системах. -1996

52. Шаламов В.Г. Основы прикладной теории колебания и вибрации при резании: 'Учеб. пособие. Челябинск: Изд-во ЮУРГУ, 1999, 137 е., ил.

53. Щербаков Н.П. САПР ТП: выбор режущего и вспомогательного инструментов, режимы резания: Учебное пособие Барнаул: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та. - 1995, 39 с.

54. Щербаков Н.П. САПР ТП: постпроцессор, ресчет траектории. -1995

55. Эльясберг М.Е. Автоколебания металлорежущих станков. 1993

56. Явленский К.Н., Явленский А.К. Вибро диагностика и прогнозирование качества механических систем. Л.: Машиностроение, Ленингр. Отделение, 1983, 239 е.: ил.

57. Янг М. Microsoft Visual С++ 4 для профессионалов: Пер. с англ. -М.: ЭНТРОП, 1997, 704 е.: ил.

58. Albrecht P. Dynamika of the Metal Cutting Process. Journal of Engineering for Industry Transactions of the ASME, Series B, 1965, vol. 87, pp 40-45.

59. Atkinson K., Milivojevic S., Widenius M. MySql++. A С++ API for MySqlver 1.7.8,2000

60. Jeff Alger, Jim Keogh. С++ for Real Programmers. Academic Press, Incorporated, 1998, 388 c.

61. Kegg R.L. Cutting Dynamics in Machine Tool Chatter. Contribution to Machine Tool Chatter. Research - 3, Trans. ASME, Series B, 4, 1985, p. 84-91.

62. Lemon I,R., Comstock T.R. Research on control of forced vibrations in machine tool. Metal cutting systems. Interim Engineering Progress. Report III for Air Force Contract AF-33, (675) - 9143 - project N 8364 - University of Cincinnaty.

63. Lemon I.R., Long G.W. Effect and Control of chatter Vibrations in Machine tool Process, Interim Engineering.

64. Lombard J., Mirski E., Beeson D., DeBar. Dynamic performance tests for machine tools. Some findings from the industrial experiences of SERMO and MTJRA. "CIRP Ann", 1976, 25, N1, 281-286.

65. Магк Maslakowski, Tony Butcher. Sams' Teach Yourself MySQL in 21 Days Sams, 2000, 650 c.

66. Merchant M.E. The future of batch manufacture. Phil. Trans. Rou. Sos. London. 1973 A, 275, 1250.

67. MySQL Reference Manual for version 3.23.37., 2001.

68. Paul DuBois. MySQL. New Riders, 1999, 800 c.

69. Peter Gulutzan, Trudy Pelzer. SQL-99 Complete, Really CMP Books, 1999,1104 c.

70. Professional Linux Programming. Wrox Press, Inc., 2000, 1155 c.

71. Professional MySQL Programming Wrox Press, Inc., 2001, 1000 c.