автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение производительности и надежности черновой обработки на токарных станках с ЧПУ на основе диагностирования состояния инструмента и автоматического управления режимами резания

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСТДДРСТВЕНШЖ ТЕХШЕСШЙ 7ШШШЩ

На правах рукохшсп

АНТОНОВ Александр Владашрокп

ПОВЬЙЯЕШШ ПР01ВВ0ДИГЕВШ0СТИ II НАДЕЗНОСТЕ! ЧЕРНОВОЙ ОБРАБОТКИ НА ТОКАРНЫХ СТАШШС С ЧПТ НА ОСНОВЕ ДНЛГНОСТИРСВЛШ'Я СОСТОЯНИЯ ШСТЕ7ШШ1 И АШМТКТЕСКОГО УПРАВПШН РЕШДШ РЕЗАНИЯ

Спешпльноезь 05.03.01 -Процесса ызяашнескоЗ: и физико-технической обработал, станки я инструмент

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па оонсканиэ упоной сгапэкн кандидата технические нарз

Дошшгрзд-19 "91

Работа выполнена в Новгородской исшггешшческоы институте. *

Науишй руководитель - доктор тагнических наук, профессор Неголов В.А.

ОфЕциальше оппоненты: -Заслукенный изобретатель РСФСР, доктор технических наук, профессор Глаговсюй Б.А- -

- кандидат технически: наук, доцент Тпоенко В.Н. Ведущее цредпрлятие-НоЕгородсЕое производственное объединение "Контур".

Занята состоится "28" кая 1991г. з 16 "час. на заседании саацгадиздроЕанного совета Д. 063.38.16 е Ленинградском государственном техническом университете по адресу: 195251, г.Ленинград, ул.Еодатеззшческая, д.29, ( ЪУ. корп.,

««,$..V/.

С дассортаадей косно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан г¿¿" Лтгоелч_1991 г.

Учений сепретар!) специализированного совета

И.А.Сенчшю

ОБДАЛ Х4РШЕШЯШ РАБОТЫ

Лкстальноста ОднсЗ го тргщпх оообонасогсЯ развттгля щрскэнного кашностроелЕЯ является гшрскоэ зяедроянэ ГЕбЗЯХ юпзводагвопшк модул-эй Ш?Л), яояорнв когуя егссплуатгрогагь-I в услозЕшп ограютошого гиежааояьояха обслдппгатаго держала. З^фактзвкгя эксплуатапзя ГЕК в акаастюсвса ретакэ эвозмо¿га без доиграли за еостчппсм рсг<зп?зго а

зто?згетеоко2 дорро:»~л:л -рсдап розанах» Зта кохуг

отняться о помощью спота лшгпосяеке пиструпскта (Сдй) и зто?.гэ?:гаеской овсгсш огаблжззйция (АСС) ^оэгчзтеттеш)«. 2ос52:одт:ос1ь в Егшхйзоьздиа екве ззгас? оссб&чно г.'пг-га ?и чзрновсй обработке д-эхалс-З из глте»

ШЛОВа ЩО ОбЬЯСНЯЕГСЯ ЗЯЗЭЛННЗ Я "4020 КЗНВЯЕГЛ'СОЯ» гз-Еа

олсбаний пршусжа, уогошяка зкеггл^агацгш резутдоо гив'щг-* оета. В пастожцав вроет абсооЕзгиоэ божьшшжво каа гшпуспае-ш:, так н находящкея в шсоялуатахш стсчосгвззапс ПМ та» шла спсгскакя ив оспацз

Что касасзся иностранного опкга, го для шюгтк станков СС реализованы пак отделгпал функция УЧП7, но прн этом» как равзлор могу? стабилизироваться только одномшшэ (пшрпмзр,, ила и момент) параметра процесса рязанея«, В то по врз:лл8 дагносткка ннструмзнта осуществляется о псслоцъп отдельного впптора при лзмэренин одного щцшлэтра процесса рззапия^ что, одной, стороны» значительно увеличивает старость такой опоем, а с другой в приводит лкбо к енвявшпэ точности дгагноо-ярования, либо к прпкензшт ежствг дагэшаовв установка ко-орых требует специальной доработка станка» Поэтому создашгэ рослых» достаточно точных и вадезанх систем дшиостшсл ¡нструмента и стабилизации параметров процесса резания являет-¡я настоятельной необходимостью сегодняшнего дня. И, следа-ательно? теш диссертационной работн0 посвященная реленкю ной задачи, является актуальной.

Цель Ьаботн. Повышенно производительности и падешюсти юрновой обработки заготовок из аустенлткнх нергаветпцк сталей ;а токарных станках с ЧПУ путем применения автоштических сис-:ем диагностирования состояния и резервирования реяущего инструмента, а также стабилизации параметров процесса резания.

¡"ДО/!

£

Ws^Z'g^-gS^^Qsaggjl^ ОсноЕвве результаты ¿работы получс: путш гхспериюнхальшА а теоретическая: исследовании, баз Еру. щкся ш долегонкяг. теорнЕ обработки металлов резанием. Зкс» рнпэнрн выполнена на ^окар'якх ставках-стезках и на действзвд ГШ с искользованЕэм хеорид штекакгсесхссго планирования оке; рп.;энха. Обработка результатов нроводвлась с использованием средств згттае.тельиоН техники,

ЩШШШ^ЛШШЕУ Разрабо-гала п акедершантальЕО проверен иотодика проведшая анаяаза возможных изменений. з состоящей рс;.5"Азгс шогрушнха (РИ); определена условия возникновения кратера oseaea хвердссилавннг резцов Ери точении аустеиктш; нер^зсэдшс сталей? разработаны математические кодели состах лящесс силы резаная; s их отношений от управляющих и возцутш ixcsz факторов пронэсса резания, включая величину износа по за ней noB6p:2ioc2E <ИЗШ« предложена методика внбора силовш: пв раг.зхров, наиболее пригодЕнх для контроля ИЗП| разработана г ходика контроля за состоянием РИ в условиях ограниченной то« iiocsH ияаорензя 1гозтрсашруе?лш: параметров.

gRTOOOi^iLPJaJHgg-gigL^^S^gSSS^OS работа.

Разработгш картон asaoca твердосплавного инструмента при : чониа атстекиэнхЕ: нзргавзщгх сталей? оценены погрешности о; деления сьлознх параметров дал различных схем измерения? ра: рабезшщ оягоркжни к лрещракаг работы систем: стабилизации' гласной ессгавябЩвЁ с&ш розалия, диагдоегггрования еосгоян к розорщразакдя Щ, поддеркакия: его заданной стойкости, а годка осуществлен» их яравязиа к програкггоз^ обеспечению У 2P22j зхцгдпн рскоыекдаяни по использованию систем.

Скзгеш вяедренн ее станках 16К2СЩС32, входящих в ГПС з Bo;iu "Сгароруолрибор". Годовой эконошчаский эффект лодхвер дай актюд гнедрсния а составляет 5 тысяч рублей на станок в

/»щтобаддя ряботк» Основные полокения работы долоаены и обсукдена: на об^стних научно-технических конференциях: . "Ставки с ЧП7 к гибкие автоматизированные ыеталлообрабатЕШ цие кошлоясы" (Новгород, 1985), ".Автоматизация, технологи! катоды ЕспнтакЕА в шзшиостроеыки" (Новгород, I98S); научн< технических семинарах.: "Штенсификация и оптимизация обраб(

»залаем KOHCTpjTcii^oüTi-!;-гагергалоп'® {£Ы>ОБ, 1933), "PSJTC» »льная osnsj^saismz па^уггжо з jsmrszr'. «nC я

гпхггоэ с W (Мосотг.,. IC3S), "Кгажигг. ;зг;:осчг vr.?,-.."--:.

зогазодзятг" (Кссап t X9S0); ray-ite-u

}:;t та^йоргщта ori'rr-i ^"■".CKoit обработает ?.: сш-;.': "tr. С'У:х:'гл'51'.r,

(Клэгр лгЗЗ;;; г по*—

эрвгцгл "Проблема осг:;'.члг'я *•: кзч^сег-* r'itcr: гг-со-о-?

зх ^ роботоязшггсскзк ясэазвгяеоз 1гд i:p гзгетглг-оекпя" (Одесса, 1939)»

П;я5^тткя!птт?;0 По тэ:п дасгрязкЕЗ олзгбгтзгогзно IQ га^атЕтс

.OüJiELEiticrii» Дгссертшпя состоя? ~2 евздзяея» агкя гдгз» бс&х выводов» бсйтаогр^фпсохого спсста (£В л

эре npaEossint на 36 сграппзг:? содержг 12? стганщ пятва-иского таг.ста, 29 расунхгоз.

СОДЕЕЕШШ РАБОТЫ

Во ввздоеип обоспоЕЫ2а9ХСя агиЕЗ,шьност5 тк« дасоер-:адаоыной работа» приводятся основано волюхедоа» которнэ вн-юсятся на защигу»

В первой главе проводится аЕадта суэдстзуэщпг: сие~ гегл стабллззащш параметров процесса резания и даагнсстнгсз РИ, 'сформулнроЕзш цель и задата Ессладовават»

АСС шталяореаущего станка с ЧДУ" представляет собой кош= аехс аппаратных л программные срэдств9 обеепешшакщаз: авто?.а~ гяческое управление реашаия резания с долью стабилизации одного из параметров процесса обработки на заранее установленном уровне. Системн стабилизации решают задаст: повышения точности формообразования и производительности обработки, защити инструмента и станка от перегрузок и другие»

В развитии этих систем большую родг сыграла труда Б*С«.Балаганила, ВоН.Подураева, 10«М0Соломенцевае И.БоРубаикина,Х„Та-кеямы, Г.Ф.Мзшэлаттп и других исследователей.

Дая надзххно5 работы оборудования в авто.\в.таескоы pesiáis неоЗходао црекзеэшю сасгвкы двагноогарордшгя Ъосгояния PIL, При гаоц тд да.гноотЕроващ^ы понгаветея хсоктролъ раб от о erro собносга РИ в реальной шелтйба врекзш з оперативное обнару ECE2S iicTíij&HoS с|,аан угеткеского взноса, скола еяи другого üi'Esca дяя своеврозхкко£. его замэнц. Большой в:ыад з разработку СДй вкзалигВ^Л^Заковоротный, М.П,11озочкш, ОоВЛСрехикЕН, Сс-МоПалейоВЖСЕНОпальнаков, М.ВоТвресга, В.Клу|й к ßpyrzs исследователи.

Снстеш даагноствка FE п стабЕлпзацик вмекг аналогичную еащкхуру: извлекают Енфоркадиа о состояние процесса резаная к цэязналравиенно на него воздействуют через нсполнл-теашннэ органы станка. Пра етоы когут контролироваться одни н те es нараыетра процесса резания,, что дачает возмошым одаовреызннуз) разработку АСС л СДИ.

Преадз чей приступать к непосредственной разработке этш систем нообгодшо определить: какую информацию о процессе ре зання зугне получать, какае параиэтрн наиболее информативны icEK нх измэрять0

Ызходя из ешзйзлокэнкого' бшш определены задачи диссертационной работа, отрашодио ооновшо этапн разработки снсте cTadsEEsaxsib s дкагноегшек няструкента; цро^£ашзцроЕ2,1ь воашзпше езмзнзеея б состоянии РИ в йре-цзосе его эташуатакш:'как на постоянных, так и на переш: шх pesssa резаная*

- вккшкъ критерий отказа РИ к условая их возникновения; ' -ЕЗЗрашь ¡параметра процесса розашыгц наиболее пригодные

дел есшльзошшя в AGG s СДй;

- ьроаЕйяаздрошть s ш*ра®ь датчики процесса резаная;

- раарабежать алгоритм работа сгстэм стабилизации, даагкоС' век;я s резервирования,Рй е реализовать их с помодаю аплар шх д црограшаых средств ;

-провоста исштапая систем н разработать рекомендации ло и щжкзшнжв.

Вторая глава посвящена анализу возможных изшаени в состояние: таердосплавннх резцов при точении заготовок из аустаднтнаг яораавевднх сталеЁ.

При разлзншк усяозаяд ггсщуатааш ?Н возмогли рпз.игаснэ панты его отказа» свяоакшо глхс с взнос он, tss и разрузсу-м его работок дозэрхнссгэД. При рсираба?яэ ACG и СДц трз-гся знать всэ возг-гозпн© в.'пщ н кржгорпп отказа Рй во всей астп реэткоа обработки при ото эхспяуаггдшз кка па постоян-

-так и переменных рс^анжи Это цсобходрг.э дшх

¡rpoâira средств диогаостхш: ка г^тассЕпо рагджша: )уяений работоспособпостп РН и оярэдоленпя обасст яр^-^-пи казной кз разр?„бстагш-ст. сдс*2с:д»

Дяя проведения azaasaa бяла разрэбог.оЕЗ 2 дспользована ?дикая кзтоцтша:

; помощью одна|акторного йксцаряг.-епта спрэдолзжог- возтт:--зю взда a кргторпл отказа Hî, а тдж» йакторн процесса рс ■■ занюг, оказыгаазда нанббльтаэ злззшпа за зх разззяггз; проводились даа дробвкх факторию: зпспершлозга, (Д1?Э) 25"1 ДЛЯ построезпя СПИД ЗйВЛСГМООТОЙу СВР?Г®ЭЗВДХ

скорости износа шп вороятяссгп рггрзя^пя о й-ггаюргга процесса p»rmm:i;

свредедяягся» лшши равной вврсятпзс-гз вш:од2 иютруг.тата из строя в результата разлзгешгг гидов его сшага; изучались особенности ншща Рй ил строг: прн работ« по-рскенных рекз.ах розалия.

Пра экспордмэнтальша исследованиях <5нж> установлено, что я точении аустигопыз; нер~авггт::;'Х стажЗ твврдосдлзБЗПМ кзтрукентоц зознсти слэд^езкз ида ЕарушэпЕЯ его рзботоопо— >бности: износ по задпзй л дородней (ЖО поверхностям,, зруп-)в разрушение (X?) л пласттпеская дорортцпя (ПД) режущего пша. Провалярую'дпзд ввдоп вткода РН пз строя является ИЗД. В гсествэ критериев отказа могу? бнтз выбранн: средняя величина юнадки ЕЗП 0,7 мл, разрушение фас m на передней поверхности злду лункой и релудей кромкой, величина опускания вершины рез-

з. при ПД на Ор2 км, рзалзяеляе сivm рэзазня шш неопятне полого припуска при ХР.

В результате проведения дзр: ДЭЗ быта построены заваопмос-

и, связывающие скорости ШП, КПП, ПД, а тахике вероятность ХР о скоростьэ резания, подачей, величиной неродного угла резца, ермообработкой материала заготовки и zscsitocTbo технологячес-cli систеш. Зная эти зависимости и критерии отказа, мокно определить лкнш равновероятного выхода РИ из строя в резуль-

ïaîо р&одаэзшс озиазов. Этс> досгзгеаевся ГфираЕкнианжем двух гьжглгзйвскгж слсгдащй о'гоппоети пнстрз^пга/рассчЕТЫЕаек «ля Х-аястязпх 2ЗД03 Еарукения его работоспособности.

Кан&со^'« jœheS равно;х sspoaîKocïu s координатах скорое PSS-22.Ï- додала лозного получить картхшь7 износа инструмен которпа дасоразсиа на рисунке I. На кпх показаны реипж рсз иг.-t. ripi. работе es soü-opüs: пачвдяагся следи дрзш е& передн побст'Шзо'х;.; регц&.-е iisssaasswi илаотЕЯссиив дефорьздш, а т ZQ аосфгяаяк aassa ксрсшкосгс ишпода инструмента s

ovp«: » рссузгягаа Ш с Ш, ИБП е ЦЦ, 12П и IP.

особенностей стха&~ PH при работе не. перегнана jc-aiiis»; йояишаю сйгрод^линь благолрлятшо и нсблит ГХ-""^'-:. парохода с одного рзнка роглзия на другой. Первне для 5слозкй обработки, щя которих но происходят iiioonuxi^c изпопенкк в структуре шгорггуы ипструкзнта, а схизся m льете црезалцругщего очдга износа: задняя - парс us: co3cpx:oc2s. При это:л стойкость рэзюа, как правило» воз pr.csa&s. Ьей/;:'Л'ощпятш-:с перехода наблюдаются в той случае, поглд такие изменения гш:о? кэсто и характоразуюгея ешвквни oïca-ocvjï разца. Критерии отказа Pli при работе на переменка ргхлзсЕ р»заьня ш кеиякеся.

!р «£Ья г лап а посвящена определению параметров, на б сизs apsr-одЕЕХ ддя контроля И?Д, гак крзвалщ>увдбго вида с кг.па porir'io а такие изучении влияния на эти параметры друга 25К2ненвд в состоянии инструмента,

¿1ка.тЕЗ паракзтров иродесса резания, используемых в наст iioii в СДД и АСО, показал, что наиболее иреддочтительЕ

для эхш: являются составжхщие силы резания и их огне ния, Это объясняемся, с одной стороны, их больной инфорштг п&стао и изученностью, с другой, непосредственным влиянием ешк резания на исполнЕГэльние органа станка.

Eiœcse с тел, на силовые параметры кро^о износа влияют другие шакторн процесса резания, такие как реним резания, и пуст; и твердость материала заготовки, что необходимо учитыт при контроле состояния РИ.

Б условиях переменного рехльа, изгоняющихся припуска и твердости еаготоЕкп иунно виявнть силовые параметры, наибол пригеддаз кис для использования в СДИ, Taie и в АСС. Одним т

V , -Малая жесткость, м/гшн Термообработка - закалка.

160 Г=-5°

80 г

ц/мвв. 160

81

Ж V \ \ ч /

ад/шн 160

у в 30°

80 г

0

кч Ы,чч уГ

'А. \><

1

/ 'Чч

1 /

1 —с»»

Ч • \ Ч^ 4>>ч А

•V

-—о»

9

1 . X /

а

№

зрпообргоогка*- от:яил

4 Ч,

V

Чч

к.

\

ч

Ч^

ч\ч ч ••<•> ''

чХ^ ч •

уу.ъ.

т; .V4

:г

\

ч.

"V

ф5»0,2

0,5 $,кц/об 0 005;.. 0,2

Рис.1 Г = С -,1Гтт1 равной

0,5 кц/об 0 qQ5_Q,2 2о

_____ Картшш износа твердооштшого РИ (гзоыатрня рзцущого клят: 53 , $Т=9 , -

>. = 0, г =0,8 №л) при точении стала 12Х18Ш01 оэз СОЖо глдгбдноЗ тхглггля I ¡.сл. Оосэшчшхп 1 линии равной вероятности% )-ИЭД-ИП11, (—) - И£Д«ХР, - ИсП-ПД; начало развитая: (—) -- ЩГ; {—) - линия %Щ> вероятности ХР; (г—), Ь1-) - границы доверцтолызд: злтерсалоа»

в б4.

вариантов резонна являемся построение ьатезг&тйческих юдаж составдязщнЕ сига резания и ш отношений от секторов процес резания, включая износ рззпд но задней поверхности, с послг ДУ225ИЛ Ел оравасниек до обоснованно выбранным критериям.

Суцаствушже кодели снлових параметров неприемлем!; для этой целя, так 1сак но учитывают влияние велшзшы износа РИ. При разработке ноделе! предпочтение было отдано статпстичес ш ьзтодщл, так как они позволяют сократить 'стожость и щ ш Есследов2шИ„ а таз-хз получать .результаты с требуемой тс ностью н достоверностью»

- 3 основу моделей 6ещ» полонены линейные завксшлостЕ с 5 гсы взаимодействия факторов» что объясняется» с одной сторс Бкон&лнчаосимо их получения, с друто!е их ифорштивностью прнтодЕосгьэ для сравнительного анализа. Определение жоэсрф! Ц28ЫГ0В в этих зависимостях осуществлялось с помощью Д£Э 21-Исслодуеше факторы и их значения представлены в таблице I.

Таблица.I.

Уровни факторов для №3 по определению гавнспмостс составляющих сели резаппя и нзс отношений при точекжп стали 10Н7ЯГЗМ2Т раза&ш с МШ 02114-080408 ЕК8 ГОСТ 19048-80

Ш ! Фактош ! Обозна-! Ещшща! Вшаий. ! Еерги

! . ! чений ! измер. ! уровень! уроЕен

т с Додача Л мы/об 0,07 0,34

2. Глубина резаная г ш 0,5 1,5

3. Твердость заготовка IIв ед.Бр. 140 180

4. Величина ЙШ А мм ОД 0,7

5. Ок;оросг£ь резания и к/МЕШ 70 120

После саагнстшеской обработки результатов эксперимента перевода з натуральные единицы, ^атсьатгческпв модели, адег ватно оппснващне воздействие управляющих и возмущающих фак торов цродесса обработки на осевую (Р,,), радаадьнуш (Ру) и главную (Ря) составляющие силы резания и юс отношение при 5% уровне значимости, приняли вед:

РХ = -/6У-2305Н63* + № + 2Иг+4?Ш+Шк Ш Ру - +281 -0,2 № *Ь52Я + №5к * Жк (2)

коз оЕазнгает влиянао их точностные характеристики, особенное га ЕсгрсЗка п технического обслуживания, стоимость н надежность работа в производственных условиях*,

Лдалаз конструкции токарного станка с Ш1У позволяет сделать внзоя, что только установка датчиков» измвряющах харантс ристпки прпводгшх электродвигателей яе вносит изменений в донстрргаэ станка. Она кадешш, кыэвт низкую стоимость, лета осуществлять их' гсшсгаескоз обслуживание. Крог/.е того, это единственные прагодннз для работы в производственных условиш датчика, внпускаехые отечественной лрогкаленностьо. Поэтог^у па двэтатолях главного двикэяяя и продольной подачи била уста новлены датчики тога, но показаниям которых определялись глаг ная а осевая состаЕлящке сшш розанпя.

В то ео время для датчиков тока характерна значительные погрспнсстл но;_эрснля, внсспныо сетевыми наводками и глеханпз-маш приводов. Для уменьшения этих погрешностей использовались слодупцие прнэин: аппаратная фильтрация сигнала, залс:.2г-нагао по первой дохала и отсечка тока холостого хода, усреднение сигнала, анализ значений двух параметров при диагностировании состояния резущэго инструмента.

Для работы систем контролировались два параметра: отношение осевой составлящеЛ силы резаная к главной Р^'Р^ и главная составляющая Рг„ Экспериментально установлено,, что наиболее оптимально производить усреднение этих параметров за 1,28 секунды» В этом случае погрешности определения ?Х/Рг сос тавдшэт не более 10$, Рг -- не более

Разработка алгоритмов начиналась с системы стабилизации главной составляющей силы резания.

Работа этой системы состоит в поддеряании постоянного зна чония Рг, задаваемого через уставку, путем изменения подали ь установленных пределах. Значение подачи, которое требуется ус таневяявать для поддерзания уставки, необходимо рассчитывать в каздои таймерном интервале УЧПУ, чтобч своевременно подаваа управляющие сигналы на привод станка. Поэтому в данном случае используется не усредненное , а текущее значение главной составляющей силы резания. При этом погрешности определения Р2, вносимые работой механизмов и узлов станка, сглаживаются при отработке заданной подачи приводом, вследствие его некоторой инерционности.

р2 = - zik 'ms+220b+am+m -

-0.6**2430Si *20ik (3);

P*/P2 z 28-5!fS+№l +50h - ?k Sk (4);

Py/Рг= 87-5&S -2QI-0.-1Ы1В * l№k*QJv -52 tk . (5).

Единицы измерения: доя составляющих селя резания - Ньитоны, для отЕоаений составляющих-проценты.

Аналогичные модели получены для резцов с капайнньш пластиками и другой геометрией редущего клипа„

Бнбор параметров, наиболее пригодны: дмя дксгноетщюванЕя состояния инструмента осуществлялся по трем критериям: -прирост силового параметра, вызванный ростом МШ до критического значения; -изменение параметра, вызванное'действием других эвозыущдвдих

факторов процесса резания; - суммарный критерий.

В результата сравнения параметров по этим критериям бга сделал вывод, что для диагностирования состояния РИ шею контролировать осевую и радиальную составлявшие силы резания, а такае их отношения к главной составляющей. В условиях обработки, характеризующихся значительными колебаниями пропуска и твердости цатерзала заготовок, применение отношений составляющих предпочтительней, что объясняется значительно ыеямшм влиянием на'них припуска и твердости материала заготовки«

Изучение влияния других изменений в состоянии РИ на силовые параметры прозодоось по методике одшофакторного эксперимента. Выяснено, что все вида отказа РИ могут быть обнаружены при контроле составлявших сник резания и их отношений, причем каждый вид отказа характеризуется определенные сочетанием изменений силовых; шраг.-етрез, что учитывалось при разработке алгоритма диагностирования.

Для системы стабилизации силы наиболее предпочтительно, использовать главную составляющую силы резания.

Четвертая глава посвящена вопросам выбора силоез-мерятельных датчиков л разработке обобщенных алгоритмов функ-. ционирования систем стабилизации и диагностики РИ.

На выбор типа и иесторасполопонЕЯ еялоизмерптаньных датчи-

Значение трзбуской подачи оцрэделяотся уигежсннем отношо-ппя устав::! к текущдау зпэтовко глагнсЗ ссставлгюдой сшк ва усредненное за цредащуакй прокруток хзрешот ока-токле -подячн, что позволяет сохранить устсПчпзость сл!стй!.'л при ргалыггх лз~ »гиенаяое вогиущаицта факторов процесса рвзакли.

Рассчитанное значение сравнивается с зер:апил г. тгягт атждаш*, и если пет ограниченна, тс ограбапшастся ctc'í-ci'.oü.

При разработке алгоритма работа СД11 бнет учтены пегрошоо-тп кзглзренпя кочтролнруекпх сигналов» Hg dt ому вывод о состоящих Píí делается посла зазераонля сбработ trarpyraivo?,! зся£ детали ш освованаа анализа ческслыак пзг.сро$п'Д.

Слеге:'а дгшчгосткся ккструнэпта работает а дпух ретегах. Прз обработка первой дзталз партия заведомо пезтгсыст РЛ за-педгшштся несколько сведши значений яовтродяг&в'&х даргкег-роп " гахссакальнов значение Р2. Во второй реззезз, аря обработке последукцпл деталей текущие опасения коктрол1«руе?/7-:х га-рагдетроз, получению в тех zs местах обработка, сраиктаятсн с порогами, рассчстапшзж по запоулнзлнш зкаяецяяи с цомсяцьа коэ-^фвдиептов. В результате сравнения усташвлзгшггся. признаки, характеризующие попадание поптролируе?,,мх параметров у до-пустекй интервал. Так, если Рг кзньзз нптлего предояэ, то устапазлтсгется. признак А, осла впутрл интервала, то-аркзкак Б, если болнпе верхнего предела, то-признак С» Для отксаенш состазлшдзсс Рх/?2 устанавливаются признаки AI, EI, Gl соответственно о

При сдано ЕЕСгрунснта производится проверка признаков« ода фиксирует следуздпе вши отказа РИ:

- критический изноо по задней поворхноста, равный 0,7e„.0,ft«w, сколы главной репущей кроккя, катастрофетесзоо разрупеннз резда, вызванное деформацией ведущего 1шша илп проркзом лунки пзпоса на его парадной поверхности - пра CI>BIs

— ноболхшяо скола вершин резва п вспомогательной рс-зущеЗ крошен-пря AI >331;

-поломка резца п значительные сколы вергганн, приводите к

уменьшению глубпнн резаякя-прл А>В; -сколн и полом«, характеризующееся значительным увеличением, с-илн резания-при нарушали хакепшльного дорога; в этом случае остановка станка производится сразу после обнаружения отказа.

Пра обгарзжши отказа инструмента станок останавливается с выдавай диагностического сообщения, в противном случае про-долгдэт ешолнкхьск программа обработки детали«

ДлторЕТИ снегами стабилизации стойкости РЕ основан ш под дерханни заданной скорости ИЗП путем изменения числа оборотов в установлений?.: пределах» ¿екрцзй износ контролируется через среднее приращение отношения Рх/Рг, Допустимое приращение задается через ларзгстрн стоика. Отколениа текущего и допустимо го приращений представляет собой стелена износа инструмента К Через параметра сташса устенавлигается такие число датале которое тпобустся обработать за период стойкости рэзца. Количество деталей уда обработавшее подсчитывается программно. На основании этпх данных определяется доля деталей, цршеддшх обработку, КД. При сравнении Ш1 а 1Ц; делается вывод о необходимости коррекции числа оборотов» Если коррекция нугса, то рассчитывается новое значение частоты вращения шпинделя, кото рое проверяется ка ограничения, запоминается и отрабатывается при обработке слодущсй детали партия этим РИ,

Пятая глава посвящена вопросам реализации» испытания, определения.области и эффективности применения систем диагностики Рй- и стабилизации.

На основании обобщенных алгоритмов составлены рабочие алгоритма работы систем, вшшчающие в себя выполнение всех необходимых функций и предуештривапдие реакииэ на возмогнке нестандартные,(например, сбойные) ситуации. Разработанные алгоритма реализованы затем набором подпрограмм, которые вклк ченн в состав проз^аьгшо-категгатического обеспечения УЧПУ 2Р2 При этом были прографлю реализованы алгоритм! работы систем стабилизации и диагностики, а также системы резервирования которая осуществляет,передачу функций отказавшего инструмента его дублеру. Управление разработанными системами осуществляет ся через функции Ы в управляющей программе.

Программа реализации этих систем вместе со слуяебншлн ячейками занимает 3 КбаЁта памяти УЧПУ. Её действие равноизрь распределено во времени (обращение к её подпрограммам происходит из различных мает базового программного обеспечения), что позволяет не мешать выполнению основных функций-УЧПУ. Систеьш прошли производствшнне испытания при обработке

деталей из аустепнтннх неряавбящпх сталей» Стабилизация глат>-гаЗ составляющей силы резания позволила сократить время чертовой обработки на 10«в.25$, при этом большие з&чч&шш полугены для заготовок с уклонами, конусами я значительным колебания:,и припуска. Изменений стойкости РИ при использования этой системы не наблюдалось.

Во время испытаний, СДИ било своевременно зафиксировано 75 случаев выхода резцов из строя, что составило 87$ от общего количества отказов» Доверительный интервал-'при 5% уровне значимости состазил 6%„ В остальных 12 случаях отказ фиксировался при катастрофическом разрушении резца, но нарушений работоспособности других инструментов в наладке и повреждений станка нэ иаблядалось. Это мокко объяснить тем, что при поломках и значительных сколах. РИ остановка станка производилась своевременно. Уровень лошшх срабатываний СДИ составил 18%,

При испетаннях системы стабилизации стойкости наблюдалось умэньшенио дисперсии сгойкостз Рй в 3 раза, но одновременно происходило увеличение лсшпгх срабатываний СДИ.

Црикзнспие разработанных систем позволяет повысить производительность и надезвасть обработки. Повышение производительности в автоматическом производства для варианта с использованием СДИ, по сравнению с заменой Рй по времени рассчитыза-лось по критерию объемной производительности. При неизменной надегшости обработки производительность черновой обработки для варианта с СДИ увеличилась на 10..„30$. Кроме того, в этом случае достигнута значительная экономия ревущего инструмента» Повышении производительности обработки достигается такта при использований системы стабилизации сиш.

Одкгм из основных показателей надежности технологической системы (ТС), в соответствие с ГОСТ 270004-358 является установленная безотказная наработка ТО. При этом редущнй инструмент является наиболее уязвимым элементом ТС.

Для увеличения надежности работы РИ в автоматическом ре-зшло без существенного сшшюшк проЕЗВодательяооти можно применять комплексное правило его замены: по времени и по отказу. Так, если наряду с работой СДИ, фикснрушдой около 20% отказов, резцы будут заменяться по достпазяш средней стойкости, то вероятность безотказной работы Рй до замены достигнет 955?.

Надеаность эксплуатации Рй на ГЕМ может быть существенно

иоиаяаьа. -sa очй® щдаоюана систеьзг его роэервзрозагшя. Зак, при средней с-го&зозтд РК 60 етязп?, вероятность базотглзкоИ работн шшгтгтглкнга в тзч^ннз часа сосг'азляаг 0,5? Ерз однозл Луйлоос з зкдезаоа шрзаш?оша-Ос87? Щ® двух дублерах-0а

ССЖШНВ ВНВСШ

Ï. Установлено^ ч?о в качэетаз критериев отказа. твердосп лавного ннеару^энта при «ненис ауСЕоштнкх нерггаваящгх ехал моту» быть привета; средняя вшшташ. площадки износа по зада поворгкостп ùt7 ьглг нулевое значении фаски ы;~:аду лункой ка п редке:,< поверзшостп рэзщ a pespisS »роккой, ведшчкыа опускал воришгн резца при ш&стпчбской дефоршцнд на 0,2 m s уыоныз кпа снимаемого припуска злп значнташдаэ увеличение саля роз кпя при хрупкое разрубании; прегалг©рздЕг.; вэдоы отказа являз ся пзнос по задней поверхности.

' 2. Выяснено, что при эксплуатации твердосплавного кнетру wesra с ворввдаявш в течение периода стойкости роашаш рез аш аозмоша как прирост так и снапенпэ его су7,ыпрноИ стойкости , в завйсшостЕ от того; происходят ли необраттаэ esks ненкя в пнетруцзнтальноы ьатерпадэ.

3„ Установлено, что стаовшли паракзтраш, наиболее при-годншдн для диагностика инструмента при значительных колебаниях припуска ж твердости материала заготовок, являются отно шения осевой ж радиальной составляющих силы резаняя к главно в системах стабилизации сели наиболее предпочтительно нсподь зовать главную составляющую силн резания,"

4. Показано,, что' все возможные виды отказа твердосплавнс инструмента при точении аустенитннх неркавещих сталей могут быть определены при контроле силовых параметров, но наиболее предпочтительно измерять несколько параметров одновременно.

'5. Установлено, что при использования датчиков, обладающих значительными погрешностями измерения, для повышения тоя ности диагностирования вывод о состоянии инструмента uosao ■делать по окончанию процесса резания на основании сравнения нескольких текущих значений двух контролируемых параметров с их значениями, запомненными при обработке первой детали.

6. Выяснено, что применение системы стабилизации главной составляющей силн резания позволяет сократить время черновой

обработки заготовок на 10,..2Ь% боз существенного изиенонпа стойкости инструмента; использование системы диагностики позволяет своевременно выявлять 80...90$ отказов чсрновнх резцов. при уровне Л051АЕС срабатываний 15...20£.

7. Внясноно, что повышение производительности обработки з автоматическом производстве для варианта с нсдользоваююм системы диагностики инструмента по сравнению с ого зам-зной по времени составляет 10..при неизменно?; уровне падеяносги обработки; повышение надеянося! обработки достигается са счет применения системы резервирования шзгрушнга л яоашкеного правила его замены (по отказу и по времени).

8. Разработанные система стабилизация г.танной составляющей сшш резания, диагностирования состояния и резервирования релущого инструмента„ а такяа поддержания ого заданной стойкости внедрены на станках 16ЕЙ0ФЗСЗЙ, входягстх в РИС завода "Староруспркбор", экономический эффект от внедрения составляет 5 тысяч рублей в год на один станок.

П^атт?й^ачботь;.._авто'ра по теме диссертации

1. Анализ возможных изменений в состоянии твердосплавного инструмента при точении нергавэгоцих сталей. Рукопись, Деп. в ШЖГЗМР 375-87,

2. Изучение особенностей затупления инструмента как один из этапов разработки эвтоштичзсеой системы оптяыязалаи. Рукопись, деп. в ВЖГГГЭГкР :« 450-ЬС.

3. Изучение износа инструмента при точении аустеттаагх нерз-звевдих сталей,-В кн.: Автоматизация, технология и методы испытаний в машиностроении: 1Лат. XIУ обл. н.-т. ксн&., Новгород, ШШ.-С. 39-42. (в соавторстве).

4. Особенности износа твердосплавного инструмента при точении нерглвещей стали на переменных режимах резания. - Станки и инструмент, 1990, 3 8. - С. 14-15. (в соавторстве).

5. Математические модели составляющих сит резания при продольном точения нервавевдих сталей» Рукопись, деп. в ВНШТШР £ 39-87.

6. Систеш диагностики инструмента. Рукопись, деп. в ШЙИГШР Я 262-89.

7. Система диагностирования состояния инструмента на токарных станках с ЧПУ в составе ГПС. -В кн.: Проблемы создания

и внедрения гсбкнх прожзводетвенных а роботстахшнеекпз: комплексов на предприятиях капшостроеная: Тез» докл. Всесоюзной каучн.-прасте, кон$., Одесса, 9-13 окт. 1989 т.-М.: ВНЖГЭМР. -С. 228-231. (в соавторство).

8. Расширение функциональных возможностей станков с ЧЗУ. -Б кн.: Рациональная эксплуатация резущзго шструмента -е условиях ГПС и станков с ЧПУ: Шт, семинара, Москва, 14-15 сект. 1983 г.-М.: 1.ЦЩТП, 1389.-С. 125-127. (в соавторстве).

9а' К вопросу оптв.12зацзщ изталлообработкж. Рукопаоь, деп„ в внййгзур а зз-ш»

10» Свстеыг отабшшзатщд главной сосгавляадо2 сади реаа-шя, деахностпки состояния п резервирования рьжудего инструмента // Ивф, лесгок о и.-т. достаиаша Б £0-9. - Новгород: ЩШ1, 1Э90о - 3 Со (в соавторства).