Повышение производительности токарной обработки колец подшипников путём определения рациональных режимов резания на основе идентификации передаточной функции динамической системы по виброакустическим колебаниям

Коновалов, Валерий Викторович

Автоматизация в машиностроении

автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение производительности токарной обработки колец подшипников путём определения рациональных режимов резания на основе идентификации передаточной функции динамической системы по виброакустическим колебаниям

кандидата технических наук: Коновалов, Валерий Викторович
город: Саратов
год: 2012
специальность ВАК РФ: 05.02.07

Диссертация по машиностроению и машиноведению на тему «Повышение производительности токарной обработки колец подшипников путём определения рациональных режимов резания на основе идентификации передаточной функции динамической системы по виброакустическим колебаниям»

Автореферат диссертации по теме "Повышение производительности токарной обработки колец подшипников путём определения рациональных режимов резания на основе идентификации передаточной функции динамической системы по виброакустическим колебаниям"

На правах рукописи

Коновалов Валерий Викторович

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ ПУТЁМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ОСНОВЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПО ВИБРОАКУСТИЧЕСКИМ КОЛЕБАНИЯМ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2012

005046369

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном

учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Игнатьев Александр Анатольевич

Официальные оппоненты: Загородскю: Борис Павлович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», профессор кафедры «Технология машиностроения и конструкционных материалов»

Горбунов Владимир Владимирович кандидат технических наук, ООО «НПП Подшипник - СТОМА», начальник отдела автоматизации

Ведущая организация ОАО Научно-исследовательский технологический

институт «НИТИ - Тесар», г. Саратов

Зашита состоится «26» июня 2012 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.02 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, корп. 1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.».

Автореферат разослан «25» мая 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Обеспечение качества выпускаемых на предприятиях России подшипников является одной из главных задач, от решения которой зависит конкурентоспособность продукции на внутреннем и международном рынках. Одной из важнейших задач токарной обработки является повышение производительности с сохранением заданных параметров качества колец подшипника на автоматизированных станках. Влияние ряда факторов, сопровождающих точение, например динамических, приводит к снижению производительности обработки. Повышение производительности достигается путем управления процессами токарной обработки, в основе которых лежит анализ влияющих факторов и выделение доминирующих, одним из которых являются динамические процессы в технологической системе (ТС), которые оцениваются по виброакустическим колебаниям (ВА) основных функциональных узлов. Уровень и частотный состав ВА колебаний при резании служат обобщающими показателями динамических характеристик станков, существенно влияющих на формирование отклонений от круглости, огранки, волнистости и шероховатости обрабатывающих деталей. Такими исследованиями занимались В.А. Кудинов, С.С.Кедров, В.И. Попов, M. Osman, T. Sankar, К. Imen и ряд других учёных.

Повышение уровня ВА колебаний узлов объясняется рядом причин эксплуатационного характера, в частности износом узлов трения станков, недостаточным качеством наладки, технического обслуживания и ремонта, выбором подачи и скорости вращения детали. По мере технического прогресса повышаются требования к качеству и производительности токарной обработки и, тем самым, к точности управления процессом резания, которая базируется, в том числе, на определении режимов точения на основании выбранных критериев, полученных на основе идентификации динамических систем (ДС) станков.

Вследствие того, что колебания узлов носят сложный характер, заключающийся в наличии детерминированных и стохастических составляющих, эффективны спектратыю - корреляционные методы обработки результатов измерений, которые позволяют осуществить идентификацию ДС методами теории автоматического управления. Подобные исследования проводились Б.М.Бржозовским, В.Л.Заковоротным и другими учеными. В отличие от их работ предлагаемый метод идентификации основан на вычислении автокорреляционной функции (АКФ) ВА колебаний и определении передаточной функции замкнутой ДС станка, по которой можно определить ее запас устойчивости при различных режимах обработки. Далее, на основе установленной экспериментатьно связи запаса устойчивости ДС с производительностью и определяется рациональный режим точения обеспечив наибольшую производительность с сохранением заданной точности. В приложении к токарным станкам подобные оценки в известных работах не применялись и, следовательно, недостаточно освещена взаимосвязь указанных стохастических характеристик динамических процессов в ДС с повышением производительности, что и обусловливает актуальность работы.

Цель работы - повышение производительности токарной обработки колец подшипников с обеспечением заданной точности на основе определения рациональных режимов резания по максимальному запасу устойчивости динамической

системы, вычисляемой по её передаточной функции, идентифицированной по виброакустическим колебаниям узлов станка при обработке.

Методы н средства исследования. Теоретические исследования выполнены на основе положений динамики станков, методов теории автоматического управления, процессов резания, теории случайных процессов с использованием компьютерного моделирования. Экспериментальные исследования проведены в производственных условиях на автоматизированных токарных станках для обработки колец подшипников, с применением виброизмерителя ВШВ - ООЗМЗ с компьютерной обработкой результатов, приборов контроля точности и качества деталей подшипника 42726.01, включая автоматизированный вихретоковый прибор ПВК - К2М.

Научная новизна работы:

1. Разработана модель динамической системы токарного станка в виде передаточной функции, аналогичной колебательному звену, связывающей силу резания и подачу инструмента, позволяющая обосновать, что решение, описывающее динамическую систему дифференциального уравнения второго порядка со стохастическим компонентом типа «белый шум » в правой части, в виде автокорреляционной функции виброакустических колебаний станка, является характеристикой динамических свойств системы.

2. Разработан и обоснован метод идентификации динамической системы токарного станка по автокорреляционной функции виброакустических колебаний основных узлов формообразующей подсистемы, обеспечивающий вычисление передаточной функции замкнутой динамической системы и её запаса устойчивости по показателю колебательности при изменении режимов обработки при воздействии на входе силы резания со стохастической компонентой типа «белый шум».

3. Разработано методическое обеспечение для определения рационального режима токарной обработки колец подшипников, критериально оцениваемому по максимальному запасу устойчивости динамической системы при изменении значений параметров технологического режима (подача инструмента и скорость вращения заготовки), целеориентированное на изготовление деталей с высокой производительностью с обеспечением заданной точности обработки деталей.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Разработана методика определения рациональных режимов резания на токарных станках ТП^ЮО, ПАБ-350 при обработке наружных колец подшипника 42726 поверхности качения по стохастическим характеристикам ВА колебаний в диапазоне до 4000 Гц. Экспериментально установлены допустимая подача и скорость вращения детали при предварительной и окончательной обработке колец с повышением производительности на 1520% с обеспечением заданной точности. Эти данные заносятся в базу данных системы мониторинга технологического процесса (СМТТТ) для каждого станка, детали и инструмента. Внедрение результатов работы осуществлено в ООО НПГТ «Подшипник - СТОМА» в рамках программы внедрения специальных технических средств для совершенствования системы управления качеством, действующей на предприятии ОАО «Саратовский подшипниковый завод», что позволило повысить производительность точения с сохранением качества поверхности качения колец (имеется акт внедрения).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на пяти конференциях различного уровня: Международных конференциях «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2007), «Прогрессивные технологии в современном машино-

строении» (Пенза, 2010), «Инновационные и актуальные проблемы техники и технологий» ( Саратов, 2010); Всероссийских конференциях «Совершенствование техники, технологий и управления в машиностроении» (Саратов, 2009), «Информационные технологии, автоматизация, системы автоматизированного проектирования промышленных систем и стро1ггельных объектов» (Саратов, 2011) и на заседаниях кафедры «Автоматизация и управление технологическими процессами» СГТУ в 2010-2012 гт.

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 научная работа, в том числе 2 статьи в журналах, включённых в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа содержит 128 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 1 таблицу, список литературы из 147 наименований и приложение на 11 страницах.

На защиту выносятся:

1. Модель процессов в динамической системе токарного станка с учётом стохастических свойств сил резания.

2. Метод идентификации замкнутой динамической системы токарного станка в виде передаточной функции по автокорреляционным функциям виброакустических колебаний технологической системы при подаче на вход сигнала типа «белый шум».

3. Методика определения режима обработки и инструмента при точении колец подшипников на основе экспериментально установленной связи запаса устойчивости динамической системы с производительностью и точностью обработки.

4. Результаты экспериментальных исследований динамических характеристик токарных станков ТП-400 для предварительной обработки колец подшипников и связи запаса устойчивости ДС с производительностью, определяемых при различных подачах инструмента.

5. Практическая реализация методики выбора рациональной скорости вращения детали на токарном станке ПАБ-350 для окончательной обработки колец подшипников по идентифицированной модели ДС, обеспечивающей высокую производительность и заданное качество поверхностного качения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и научная новизна, практическая ценность и реализация результатов работы, а также научные положения и результаты, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу влияния динамических процессов на повышение производительности точения подшипников. Для обеспечения высокого качества подшипников необходимо повысить производительность и качество деталей, которые зависят от параметров станка, технологического режима и других сопутствующих факторов, определяющих показатели производительности и качества поверхностного слоя, подразделяющихся на геометрические и физико-механические.

Систематизации и исследованию факторов, влияющих на производительность, посвящены работы Б.П. Бармина, К.С. Колева, J1.M. Горчакова, M. Osman, T. Sankar, К. Urnen, T. Erol, О. Sezan, N. Suleyman и других ученых. Модели динамических систем и оценка влияния динамических процессов при точении приведе-

ны в работах В.А. Кудинова, М.М. Аршанского, B.J1. Заковоротного, Б.М. Бржо-зовского, A.A. Игнатьева, В.В. Мартынова и ряде других, в которых также разработаны методы определения показателей динамического качества станков на основе анализа динамических характеристик и оптимизации процесса точения. Однако не все методы прошли апробацию в производственных условиях, достаточно эффективны и оперативны. В связи с этим интерес представляет учет стохастических свойств колебательных процессов в ДС и формирование на этой основе оценок их динамического состояния. Высокое качество обработки достигается оптимизацией режимов точения. Эти вопросы рассматривались в работах М.М. Тверского, В.И. Аверченкова, Б.М. Бржозовского, А.А.Игнатьева, В.В. Мартынова, Г.Ю. Якобса и ряде других. Анализ позволил классифицировать воздействующие факторы на детерминированные и стохастические. Рассмотрены также вопросы мониторинга станочных узлов по ВА сигналам, что может быть использовано для оценки динамического состояния станков в процессе точения и оптимизации режима обработки.

Идентификация ДС используется для нахождения целесообразного режима резания на станке, в частности подачи инструмента, по запасу устойчивости ДС, определяемому по найденной передаточной функции. В ряде известных работ указывается, что для качественной обработки деталей ДС должна быть не только устойчивой, но и иметь достаточно большой запас устойчивости. При изменении параметров технологических режимов в силу нелинейности ДС меняются ее характеристики, однако ДС можно рассматривать как линейную при определенной подаче, скорости вращения заготовки и снимаемом припуске, следовательно, использовать понятие передаточной функции.

Результаты исследований, выполненных как зарубежными, так и отечественными учеными, в том числе в СГТУ, показали, что повышение производительности и обеспечение заданного качества обработки деталей на автоматизированных токарных станках должно сопровождаться мониторингом технологического процесса. На основе регулярного измерения ВА колебаний и обработки результатов мониторинга можно решить вопрос повышения производительности точения выбором режима обработки.

В соответствии с изложенным и целью работы сформулирован ряд задач исследования, решение которых отражено в последующих главах.

Рис. 1. Уточненная модель динамической системы токарного станка: г5„- подача инструмента, - сила резания, т — время оборота детали, ^.(р) - передаточная

функция процесса резания, \Уш(р) и IV,, (р) — передаточные функции блока инструмента и шпиндельного узла, хи — выходная регистрируемая величина — вибрация блока инструмента

Во второй главе рассматривается вопрос идентификации динамической системы токарного станка по автокорреляционным функциям виброакустических колебаний технологической системы для обоснования выбора режима резания. Модель ДС станка необходимая для анализа ряда характеристик, которые связаны с оценкой производительности, точности и предельных режимов обработки. Известна модель ДС токарного станка, разработанная А.Г. Павловым. В указанную модель следует внести дополнение, связанное с учетом запаздывания в ДС при съеме припуска.

В соответствии с уточненной моделью ДС выходная величина ВА колебания инструментального блока, выраженные в операторной форме, записываются

~ е "' -ЯГя{р)-Р,(р)

хАр)~\+1ГАр)- е-"- -[^ы + г^о>)] • (1)

причем в соответствии с данными известных работ В.А Кудинова и В.И. Попова принимается

+ (2)

Трр +1

где Кр - коэффициент резания;Г, - постоянная времени стружкообразования; тау ~та -Тг, причём Та и Тг - постоянные времени заднего и переднего угла резца, соответственно;

'т1р2+2ухТ>1р+\ . (3)

где Л„ , Т„ , у„ - постоянные коэффициенты, значения которых соответствуют случаю колебательного звена;

Мш(Р) = Ьш- (4)

где И„ - податливость, что соответствует случаю безынерционного звена.

Из формулы (1) с учетом формул (2)-(4) получаем передаточную функцию замкнутой ДС станка в виде

*,<„) =_^,{трР + х)_

ъИ о4р4 +аъР* +а2р2 +а,р' +1 ' ^

где коэффициенты о,, а2, я3, а. определяются из выражений а, =(2 ГпТ„+ТР + КРг1(11„+Иш)) аг = {ТЬ + 2упТ„Тр + К.т^И,, + 1Ьп)+ КРт, 2у„Т„) (6)

я3 = [ТРТ1 + Кет^Ьш2упТи + К.т^Т},) й4 =КРтеИи1Т1,

С учётом значений параметров ДС станка и процесса резания Л(/, Иш, Т„, ТР, Т^, тг, у„, КР(эти значения для процесса точения на аналогичных станках приведены в работах В.А. Кудинова и В.И. Попова) на основании которых, исходя из формулы (5) построен график амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), который показывает, что передаточная функция ДС соответствует колебательному звену (рис. 2).

Из изложенного следует, что для описания динамических свойств процессов в системе можно использовать уравнение для одномассовой системы

х + 2рх + а>1х = (7)

где £(г) - стохастическая составляющая силы резания; = С/М ; М, Н, С - приведенные к резцу массы, коэффициент демпфирования и жесткость упругой системы.

При установленных ограничениях и стационарном резании решение уравнения (7) выполняется не относительно переменной х(0 (колебания в системе «резец-деталь»), а относительно АКФ Ки(т) (в соответствии с данными В.В. Болотина).

Решение (7) дает для АКФЛ"п(т)-форму затухающей косинусоиды

Рис. 2. Амплитудно-частотная Кхх(т)=-^л—е'1"т\ со&а\г+ — вт, о\{т) I. (8)

характеристика замкнутой V )

динамической системы токарного Следовательно, решение дифферен-

станка (теоретическая) циапьного уравнения второго порядка, опи-

сывающего ДС со стохастическим компонентом типа «белый шум » в правой части в виде автокорреляционной функции ВА колебаний станка является характеристикой динамических свойств системы.

Следует отметить, что изменение значений параметров технологического режима и заготовки приводит к изменению передаточной функции, то есть ДС является нелинейной. Однако для постоянных значений указанных величин ДС можно рассматривать как линейную и вычислить ее передаточную функцию и такую характеристику качества системы как запас устойчивости. По запасу устойчивости, как показали результаты экспериментов, определяется режим точения с наиболее высокой производительностью с сохранением заданных параметров точности обработки. Это положение подтверждено результатами известных исследований точности обработки прецизионных деталей на токарных модулях типа ТПАРМ, где за основной выходной показатель качества ДС был принят «запас устойчивости», вычисляемый по корневому методу Б-разбиения.

Повышение вибрации резцового блока при изменении режимов точения отрицательно влияет на состояние станочной системы в целом, уменьшая ее запас устойчивости, и на качество обрабатываемой поверхности, которое с ростом колебаний будет ухудшаться. Процесс точения колец подшипников должен обеспечивать высокое качество поверхности качения, включающее определенные значения макро- и микрогеометрических параметров точности поверхностного слоя и однородность его структуры. По аналогии со шлифовальной обработкой и в соответствии с выводами М.М. Аршанского, наилучшее качество обработки достигается при большем запасе устойчивости. В данном случае предлагается оценка запаса устойчивости по показателю колебательности Мтах, определяемому и из амплитудно-частотной характеристики ДС (для хорошо детерминированных систем М = 1.1...1.5).

Из передаточной функции замкнутой ДС станка \У}(Р) путем замены Р= ¡со

получается частотная функция ЧТ^Ца). Далее из нее можно вычислить АЧХ А(а),

на основе которой определяется запас устойчивости замкнутой ДС по показателю колебательности.

м -"" Л(о)

(9)

Измерение ВА-колебаний

Математическая обработка Графическая форма АКФ

Установление точных значений параметров ДС для моделирования и расчета запаса устойчивости представляет собой сложную задачу, требующую дополнительных трудоемких исследований, поэтому предлагается использовать метод идентификации ДС токарного станка по АКФ виброакустических колебаний, в соответствии с которым определяется реальная передаточная функция.

Разработан метод идентификации передаточной функции ДС токарного станка по автокорреляционным функциям ВА колебаний ТС при воздействии на входе стохастической составляющей типа «белый шум». Для этого используется известная формула

(10)

где К„(р) - изображение АКФ К (г) по Лапласу.

Приводятся аналитические соотношения, связанные с выводом формулы (10).

Надежно функционирующая система должна обладать некоторым запасом устойчивости, необходимым для гарантированного повышения производительности и качества точения колец подшипника.

В нашем случае запас устойчивости может изменяться при изменении режима точения, например, подачи резца или оборотов шпинделя.

С точки зрения теории автоматического управления следует повышать запас устойчивости ДС, так как экспериментально установлена его связь с режимом точения (подачей резца). Это позволит определить рациональный режим, при котором сочетаются заданное качество поверхностного слоя дорожек качения колец и достаточно высокая производительность.

В данном случае рассматривается определение АКФ в стационарном режиме обработки, когда закончился переходной процесс (длительность 1-1,5 с). Колебания содержат случайную составляющую, однако преимущество использова-

____ атглч ~ Рис. 3. Методика идентификации ДС системы

ния АКФ при анализе стохастиче- 1 ~ «-пч^мы

г токарного станка при резании и выоор режима

ских процессов в том, что она обла- обработки по запасу устойчивости

Аппроксимация АКФ аналитическими функциями Аналитическая форма АКФ

Определение передаточной функции ДС

Вычисление запаса устойчивости по показателю колебательности

Определение целесообразного режима Данные о качестве и производительности

дает фильтрующими свойствами и выделяет детерминированные составляющие колебаний ДС.

Примером идентификации для модуля типа ТПАРМ является определение по экспериментальной АКФ вида

К{т) = De~m cos со0т (11)

передаточной функции ДС 2-го порядка в виде

W(P)= , * , (12)

р +op+a>Q

где коэффициенты к, а вычисляются из параметров D, а, сай аппроксимированной АКФ.

Таким образом, разработан метод идентификации замкнутой динамической системы станка в виде передаточной функции по экспериментальной АКФ с последующим определением запаса устойчивости ДС по показателю колебательности.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований ВА колебаний токарных станков и производительности точения дорожек качения колец подшипников. Измерения производились на токарном станке ТП-400 при предварительной обработке дорожки качения наружных колец подшипника 42726.

Для измерений использовались комплект виброизмерительной аппаратуры ВШВ-ООЗМЗ с датчиком ДН-3, фиксирующим виброускорение в диапазоне 1...4000 Гц, компьютер типа Notebook. Для оценки качества обработки колец наряду с известными приборами для контроля геометрических параметров точности использовался автоматизированный вихретоковый прибор ПВК-К2М (зарегистрирован в Государственном реестре средств измерения № 26079-03). Помимо анализа уровня ВА колебаний станков для оценки качества обработки, проводились измерения волнистости и отклонения от круглости колец подшипников на кругломе-ре TALYROND-73 после окончательной обработки.

В рамках СМТП для оценки динамических характеристик процесса точения и выбора рационального режима обработки по характеристикам ВА колебаний разработана методика обучающего эксперимента, по результатам применения которой принимается то или иное решение об управлении качеством обработки. Полученные результаты обеспечивают возможность сравнения данных с реальными характеристиками станков и позволяют решить вопросы выбора подачи инструмента в соответствии с положениями, изложенными в главе 2. Для повышения производительности точения колец в условиях эксплуатации данные о допустимых подачах определяются отдельно для каждого станка и заносятся в базу данных СМТП.

Рис. 4. Аппаратурное обеспечение измерений: а - виброизмерительная аппаратура, б - автоматизированная система вихретокового контроля ПВК-К2М

Вибродатчик устанавливался с помощью магнитных опор на резцовый блок. Сигналы датчика подавались на виброизмерители ВШВ 003 и регистрировались в режиме линейного усиления (измерение общего уровня вибраций (ОУВ) в диапазоне

частот 1...4000 Гц). Кроме того, кольца измерялись на автоматизированном вихрето-ковом дефектоскопе, разработанном совместно сотрудниками СГТУ, ОАО «СПЗ» и ООО НПП «Подшипник - СТОМА» и позволяющем выявить и ряд других дефектов на дорожках качения колец. Проведены два эксперимента при точении дорожек качения резцами Т5К10 (производство Россия) (рис. 5) и РвОИ 2020 К12 (производство Чехия) (рис. 9). На каждом режиме обработано по девять колец подшипника 42726.

Эксперимент 1- обработка резцом Т5К10 по цеховому техпроцессу. Типичный вид записи вибрации при предварительной обработки колец приведён на рис. 5, а соответствующие им АКФ, полученные с помощью программы МАТЬАВ, приведены на рис. 6.

а б в г

Рис. 5. Запись вибрации на токарном станке ТП-400 на подачах: а= 0,2 мм/об, 6=0,4 мм/об, в= 0. 5 мм/об, г=0,6 мм/об

б в г

Рис. б. Автокорреляционные функции на подачах при резании: а=0,2 мм/об, 6=0,4 мм/об, в=0,5 мм/об, г=0,6 мм/об

Для аппроксимации АКФ используется формула

К(т) = Ае-атО + тсо$От)с05й)0Т (13)

где А - постоянный коэффициент, а - коэффициент затухания,й - частота огибающей АКФ, а>0 - основная частота АКФ, ш - коэффициент модуляции. Адекватность модели проверялась по критерию Фишера.

Для используемых подач резца получены различные АКФ, что свидетельствует о нелинейности ДС при резании. Однако для каждой подачи АКФ близки по виду, т.е. ДС можно рассматривать как линеаризованную и вычислить по АКФ с использованием соотношений (10) передаточную функцию замкнутой ДС \У3(Р)

ц/(р)_ А(1+т)^2[(р+аГ-+^1

Вид функции (14) аналогичен для всех экспериментов в исследуемом диапазоне подач, но меняются только значения коэффициентов. Соответственно, вычисленные средние значения показателя колебательности имеют небольшое среднее квадратическое отклонение (СКО).

Далее для каждой 1У,(Р) вычисляется АЧХ, типичный вид которых приведен на рис. 7.

Затем вычисляется показатель колебательности Мт, характеризующий запас устойчивости ДС при резании. Результаты измерений (рис. 8) показывают, что подача резца 0.6 мм/об является недопустимой из-за снижения запаса устойчивости ДС (повышение показателя колебательности) и повышения волнистости поверхности колец с сохранением шероховатости не более 1^=40 мкм.

7.......Л

в г

Рис. 7. Амплитудно-частотные характеристики ДС при резании на подачах: а=0,2 мм/об, 6=0,4 мм/об, в=0,5 мм/об, г=0,6 мм/об

-2 допустимое

0.3 0.4 0.5 0.6 Подача, мм/об

■■ показатель колебательности РЛ...

■И протеооптепьностъ (годные детаид ГЩШ погрешность обработки

(волнистость поверхности качения)

Количество измерений при каждой подаче - 9 Среднее квадратическое отклонение измерений волнистости- не более 0,5 мкм С КО Мтах - не более 0,4

Рис. 8. Соотношение исследуемых показателей при точении колец резцом Т5К10

Рекомендуемой подачей является 0,5 мм/об, которая превышает применяемую 0,4 мм/об на данном станке в производственных условиях, т.е. производительность обработки повышается на 25% (имеется протокол испытания).

Эксперимент 2 - обработка резцом РБОЫ 2020 К12, пластина БИММ 120412 Е-СЖ; 9230, Порядок проведения эксперимента аналогичен предыдущему.

Типичный вид записи вибрации резцового блока при обработке приведен на рис. 9, а соответствующие АКФ - на рис. 10.

Рис. 9. Запись вибрации на токарном станке ТГМ00 на подачах: а= 0,2 мм/об, 6=0,4 мм/об, в= 0.5 мм/об, г=0,6 мм/об

в г

Рис. 10. Автокорреляционная функция на подачах: а=0,2 мм/об, 6=0,4 мм/об, в=0,5 мм/об, г=0,6 мм/об

Визуально наблюдается отличие АКФ при обработке различными резцами, соответственно различаются АЧХ (рис. 11) и показатели колебательности (рис. 12).

6 в

Рис. 11. Амплитудно частотные характеристики ДС на подачах: а=0,2 мм/об, 6=0,4 мм/об, в=0,5 мм/об, г=0,6 мм/об

0.2 0.3 О.Ч 0.3 Об Подаче, ми/об

I ноюттчлк/лгоатсп-не/спш I нроизвоонпшльнснлт» /.-одной' оспман) I по.'угтмиспнг ибрчоангкн (ой/тисним-ли. поиерхности киченил)

Количество измерений при каждой подаче -9 Среднее кеадратическое отклонение измерений волнистости- не более 0,5 мкм; СКО Мтах - не более 0,4

Рис. 12. Соотношение исследуемых показателей при точении колец резцом РЗОЫ 2020 К12 пластина вЫММ 120412 Е-ОЯ; 9230

Во втором эксперименте показатель Мти почти в 2 раза ниже аналогичного для эксперимента 1, что свидетельствует о более высоком запасе устойчивости ДС при обработке резцом РБОИ 2020 К12, пластина БЫММ 120412 Е-СЖ; 9230. Рекомендуемая подача является п = 0,5 мм/об, которая превышает применяемую 0,4 мм/об на данном станке в производственных условиях, т.е. производительность обработки также повышается на 25% (имеется протокол испытания).

Таким образом, экспериментально-аналитическое определение передаточной функции замкнутой ДС станка позволяет определить рациональный режим точения колец подшипников (подачу инструмента) для данного станка, с обеспечением высокой производительности и заданной точности обработки.

В четвертой главе рассматривается практическая реализация методики выбора режима обработки колец подшипников на основе идентификации динамической системы токарных станков. Представлены результаты применения методики на токарном автомате ПАБ-350 при окончательной обработке колец дорожек качения подшипника 42726, причём изменялась скорость вращения заготовки.

Для реализации методики обрабатываются по четыре наружных кольца при оборотах шпинделя: 200 об/мин, 400 об/мин, 500 об/мин, 700 об/мин. Типичный вид записи вибрации при окончательной обработке колец приведён на рис. 13, соответствующие АКФ - на рис. 14.

а о в г

Рис. 13. Графики вибросигналов на станке ПАБ-350 при обработке наружных колец подшипника 42726.01: для различных скоростей вращения заготовки: а = 200 об/мин, б = 400 об/мин, в = 500 об/мин, г = 700 об/мин К(т) К(т)

время

К(т)

время

К(т)

время

Рис. 14. Автокорреляционные функции для различной скорости вращения заготовки: а = 200 об/мин, б = 400 об/мин, в = 500 об/мин, г = 700 об/мин

Аппроксимируют АКФ формулой (11). По полученным из АКФ передаточным функциям вычисляются АЧХ замкнутой ДС, а затем определяются показатели колебательности Мтх (рис. 15) с сохранением шероховатости не более 1^=20 мкм для каждой скорости вращения заготовки.

200 300 4С0 500 600 700 С гора'- т • вращения шпинбеля. оСу'мич ШШ показатель колебательности (И,,,

■Я производительность (гооные детали) 1Я погрешность обработки

(волнистость поверхности качения)

А- исиочьэусмс/я скорость ерпигння итинОе1Я -ЗЗОоб \тн

Количество измерений при каждой подаче - 9

Среднее квадратическое отклонение измерений волнистости- не более 0,5 мкм СКО Мтах - не более 0,4 Рис. 15. Соотношение исследуемых показателей при окончательной обработке колец на токарном станке ПАБ-350 при изменении скорости вращения заготовки

Результаты измерения показывают, что целесообразной является скорость вращения шпинделя 400 об/мин, при этом по сравнению с используемой в производстве скоростью вращения шпинделя 350 об/мин производительность повышается на 15%.(имеется протокол испытания и акт внедрения).

При скоростях вращения 500 об/мин и более волнистость превышает допустимую величину, следовательно выбранный режим обработки колец подшипников на основе идентификации ДС обеспечивает максимальную производительность и заданное качество поверхности качения.

Одним из направлений повышения производительности и качества изготовления высокоточных деталей в машино- и приборостроении является применение СМТП, входящих в состав АСУТП. Степень и характер использования средств мониторинга в значительной степени зависит от организации СМТП в рамках предприятия.

Представлено техническое обеспечение систем мониторинга токарной обработки на примере ОАО «Саратовский подшипниковый завод» (рис. 16).

Результаты измерений автоматизированно или в ручном режиме вводятся в локальную сеть и обрабатываются по специальной программе в лаборатории мониторинга. Статистическая обработка измерительной информации позволяет оценить стабильность и качество работы производственного подразделения и технологического оборудования, выявлять станки, нуждающиеся в техническом обслуживании или ремонте.

Измерения произведены на станках ПАБ-350, ТП-400. В результате обучающего эксперимента формируются эталонные (паспортные) динамические характеристики станков, которые в процессе эксплуатации используются для сравнительной оценки с текущими характеристиками, и в случае их разладки проводятся мероприятия по корректировке режима обработки.

---------.................................... ;

1 Позователи различного уровня ( производственные подразделения,

I технологичкские отделы, управление контроля качества, руководство |

; предприятия) •

Рис. 16. Техническое обеспечение и информационные потоки в системе мониторинга токарной обработки подшипников

Результаты исследований, выполненных в условиях реального производства, показывают, что динамическое состояние станков является одним из доминирующих факторов, определяющих производительность и качество обработки колец подшипников. Однако контроль вибрации каждого станка требует слишком больших затрат. Вибромониторинг осуществляется для выборочного контроля станков, качество обработки на которых по результатам контроля неоднородности поверхностного слоя или отклонений формы обработанных поверхностей не соответствует установленным требованиям. Следовательно, на этапе эксплуатации важно осуществлять контроль динамического состояния станков, решая при этом вопросы проверки паспортных динамических характеристик, вибродиагностирование для проверки качества наладки и ремонта, а также перехода на обслуживание по реальному техническому состоянию.

При этом основной задачей контроля является получение информации для оценки состояния технологического процесса по соответствующим критериям и выработке необходимых воздействий на оборудование и режимы обработки с целью обеспечения максимальной эффективности процесса обработки деталей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ научно-технической информации по вопросу обеспечения производительности и качества токарной обработки колец подшипников показал недостаточную эффективность существующих методов назначения технологических режимов и позволил обосновать целесообразность контроля ВА характеристик станка для обоснования выбора режима точения, в частности подачи инструмента

информация для

пользователей

сервер лаборатории мониторинга

и скорости вращения заготовки, что способствует повышению производительности станков с сохранением заданного качества обработки.

2. Построена модель динамической системы токарного станка при резании в форме передаточной функции и установлено её соответствие колебательному звену, что позволяет построить амплитудно-частотную характеристику системы и определить её устойчивость по показателю колебательности, а также обосновать применимость АКФ ВА колебаний ДС при обработке для оценки динамических характеристик станка.

3. Разработан и обоснован метод идентификации замкнутой динамической системы токарного станка при обработке колец подшипников по автокорреляционной функции виброакустических колебаний формообразующей подсистемы при воздействии силы резания с составляющей типа «белый шум», что позволяет определить передаточную функцию системы при различных значениях параметров технологического режима.

4. Разработано методическое обеспечение для экспериментально-аналитического определения рационального режима токарной обработки колец подшипников, критериально оцениваемого по максимальному запасу устойчивости динамической системы станка при изменении значений подачи инструмента и скорости вращения заготовки, целеориентированное на изготовление деталей с высокой производительностью и с обеспечением заданной точности обработки деталей.

5. Результаты экспериментальных исследований, проведенных на токарных станках ТП-400 в условиях эксплуатации, установили связь между запасом устойчивости динамической системы, производительности и точности обработки поверхности, определяемых при различных подачах, что позволило определить рациональную подачу инструмента при предварительной обработке дорожки качения наружных колец подшипника 42726 для резцов с различными инструментальными пластинами в условиях эксплуатации, при которых ДС имеет наибольший запас устойчивости и заданное качество деталей, причем обеспечивает повышение производительности на 25 %.

6. Практическая реализация метода выбора режима резания при окончательной обработке колец на основании идентификации ДС в производственных условиях на токарном станке ПАБ-350 позволила обосновать допустимую скорость вращения заготовки при точении колец, обеспечивающую заданную точность поверхности качения и повышение производительности на 15 % , а также обосновать целесообразность учёта для каждого станка установленных значений параметров технологического режима в системе мониторинга технологического производства.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: Публикации в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Коновалов В.В. Модель процессов в динамической системе токарного станка с учетом стохастических свойств сил резания / В.В. Коновалов, A.A. Игнатьев // Вестник Саратовского государственного технического университета 2011. №2 (56). С. 230-233.

2. Коновалов В.В. Идентификация динамической системы по автокорреляционной функции виброакустических колебаний / В.В Коновалов, A.A. Игнатьев, С.А. Игнатьев // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. № 4 (60) С. 130-133.

Публикации в других изданиях

3. Коновалов В.В. Экспериментально-аналитическое определение передаточной функции динамической системе токарного станка при резании / В.В. Коновалов, A.A. Игнатьев // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2012. С. 61-65.

4. Коновалов В.В. Выбор режима точения колец подшипников по максимуму запаса устойчивости динамической системе при стационарном резании / В.В. Коновалов, A.A. Игнатьев, Д.И. Козлитин // Автоматизация и управление в машино-и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2012. С. 65-67.

5. Коновалов В.В. Исследования вибраций на полуавтоматическом токарном станке ТП-400 при обработке колец подшипников / В.В. Коновалов, В.А. Добряков, М.В. Виноградов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2012. С. 108-112.

6. Коновалов В.В. Уточнённая модель динамической системы станка / В.В. Коновалов, A.A. Игнатьев, Д.И. Козлитин // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2012. С. 67-72.

7. Коновалов В.В. Экспериментально-ан&титическое определение передаточной функции динамической системы токарного станка при резании / В.В. Коновалов, A.A. Игнатьев // Исследование сложных технологических систем: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2011. С. 33-36.

8. Коновалов В.В. Техническое обеспечение системы мониторинга технологического процесса / В.В. Коновалов, A.A. Игнатьев, С.А. Игнатьев // Исследование сложных технологических систем: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2011. С. 36-40.

9. Коновалов В.В. Идентификация динамической системы автоматизированного токарного станка /В.В. Коновалов, A.A. Игнатьев // Информационные технологии, автоматизация, системы автоматизированного проектирования промышленных систем и строительных объектов: сб. науч. тр. по материалам 3-й Всерос. конф. Саратов: СГТУ, 2011. С. 184-187.

10. Коновалов В.В. Модель динамических процессов в технологической системе токарного станка с учетом стохастических свойств сил резания / В.В. Коновалов, А.А.Игнатьев, Е.А. Сигитов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2011. С. 87-91.

11. Коновалов В.В. Экспериментальные исследования виброакустических характеристик токарного станка ПАБ-350 / В.В.Коновалов, С.А.Игнатьев, А.Г. Мотков // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2011. С. 91-97.

12. Коновалов В.В. Экспериментальные исследования точности обработки на токарных станках ТП -3503 и ПАБ-350 / В.В. Коновалов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2011. С. 140-142.

13. Коновалов В.В. Моделирование и идентификация динамической системы автоматизированного токарного станка / В.В.Коновалов, A.A. Игнатьев // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов : Изд-во СГТУ, 2011.С. 142-145.

14. Коновалов В.В. Исследования вибрации на токарном двухшпиндельном станке ПАБ-350 / В.В. Коновалов, В.А. Добряков, М.В. Виноградов // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2010. С. 54-57.

15. Коновалов В.В. Динамическая вибрация при точении / В.В. Коновалов // Автоматизация управления в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2010. С. 121-124

16. Коновалов В.В. Анализ связи вибрации на токарном станке с качеством обработки / В.В. Коновалов // Современные технологии в машиностроении: сб. тр. Междунар. конф. Пенза: ПДЗ, 2010. С. 156-200.

17. Коновалов В.В. Идентификация дефектов в изделиях машиностроения с помощью искусственной нейронной сети / В.В. Коновалов, И.А.Рожков, В.А. Иващенко // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: Материалы Всерос. конф. Саратов: СГТУ, 2010. С. 72-76.

18. Коновалов В.В. Конструктивные особенности токарных станков с ЧПУ / В.В. Коновалов // Исследование сложных технологических систем: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2009. С. 102-105.

19. Коновалов В.В. Оценка влияния на качество обработки динамических характеристик станков / В.В. Коновалов // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2009. С. 89-92.

20. Коновалов В.В. Мониторинг станков процесса точения деталей подшипников / В.В.Коновалов, С.А. Игнатьев // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2007. С. 180-183.

21. Коновалов В.В. Качество обработки при точении с применением мониторинга технологического процесса / В.В.Коновалов, С.А. Игнатьев // Современные технологии в машиностроении: сб.тр. Междунар. конф. Пенза: ПДЗ, 2007. С. 118-121.

Коновалов Валерий Викторович

Автореферат

Корректор Л.А. Скворцова

Подписано в печать 24.05.12 Формат 60x84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 ■ Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 107 Бесплатно Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Тел.: 24-95-70; 99-87-39, e-mail: ¡zdat@sstu.ru

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Коновалов, Валерий Викторович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ.

1.1. Анализ факторов, влияющих на качество токарной обработки колец подшипников.

1.1.1 Классификация показателей качества поверхностного слоя деталей при токарной обработке.

1.1.2. Детерминированные и стохастические компоненты динамических характеристик станков при точении.

1.1.3. Анализ методов оптимизации процессов резания.

1.2. Методы идентификации динамических систем металлорежущих станков.

1.3. Постановка задач исследований.

2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ТОКАРНОГО СТАНКА ПО АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫМ ФУНКЦИЯМ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.

2.1 Моделирование и оценка запаса устойчивости динамической системы токарного станка.

2.1.1 Модель динамической системы токарного станка.

2.1.2. Устойчивость динамической системы станка при токарной обработке.

2.2. Моделирование процессов в технологической системе с учетом их стохастичности.

2.3. Идентификация динамической системы станка по автокорреляционным функциям виброакустических колебаний при точении.

2.3.1. Аналитическая оценка передаточной функции динамической системы по автокорреляционной функции.

2.3.2. Методика оценки запаса устойчивости динамической системы по автокорреляционной функции виброакустических колебаний.

2.4. Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТОЧЕНИЯ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ.

3.1. Методическое обеспечение экспериментальных исследований.

3.1.1. Методика обучающего эксперимента.

3.1.2. Аппаратурное обеспечение измерений.

3.2. Экспериментальные исследования обработки колец на полуавтомате ТП-400.

3.3. Выводы.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ВЫБОРА РЕЖИМА ОБРАБОТКИ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ НА ОСНОВЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

ТОКАРНЫХ СТАНКОВ.

4.1. Определение рациональной скорости вращения заготовки и подачи резца на двухшпиндельном токарном станке ПАБ-350.

4.2 Мониторинг обработки.

Введение 2012 год, диссертация по машиностроению и машиноведению, Коновалов, Валерий Викторович

Обеспечение качества выпускаемых на предприятиях России подшипников является одной из главных задач, от решения которой зависит конкурентоспособность продукции на внутреннем и международном рынках. Одним из важнейших процессов токарной обработки поверхностей качения колец подшипников является обеспечение производительности улучшение качества токарной обработки на автоматизированных станках. Влияние ряда факторов, сопровождающих точение (теплофизических, динамических и других), приводит к снижению производительности и качества колец и, соответственно, подшипников. Качество деталей подшипников достигается путем управления процессами токарной обработки, в основе которых лежит анализ влияющих факторов и выделение доминирующих, одним из которых являются динамические процессы в технологической системе (ТС), которые оцениваются по виброакустическим колебаниям (ВА) основных функциональных узлов. Уровень и частотный состав ВА колебаний при резании служат обобщающими показателями динамических характеристик станков, существенно влияющих на формирование отклонений от круглости, огранки, волнистости и шероховатости колец подшипников.

Повышение уровня ВА колебаний узлов объясняется рядом причин эксплуатационного характера, в частности, снижением качества оборудования (износ узлов трения станков, недостаточное качество наладки, технического обслуживания и ремонта) выбором режима точения. По мере технического прогресса повышаются требования к производительности и качеству токарной обработки и, тем самым, к точности управления процессом обработки, которая базируется в том числе на определении режимов точения на основании выбранных критериев.

Вследствие того, что колебания узлов носят сложный характер, заключающийся в наличии детерминированных и стохастических составляющих, эффективны спектрально - корреляционные методы обработки результатов измерений, которые позволяют осуществить идентификацию динамической системы (ДС) станков методами теории автоматического управления. Подобные исследования проводились Б.М.Бржозовским, В.Л. Заковоротным и другими учеными. В отличие от их работ предлагаемый метод идентификации основан на вычислении автокорреляционной функции (АКФ) ВА колебаний и определении передаточной функции замкнутой ДС станка, по которой можно определить ее запас устойчивости при различных подачах инструмента. Далее, на основе установленной экспериментально связи запаса устойчивости ДС и качества поверхностного слоя определяется рациональный режим точения по подаче инструмента. В приложении к токарным станкам подобные оценки в известных работах не применялись и, следовательно, недостаточно освещена взаимосвязь указанных стохастических характеристик динамических процессов в технологической системе с повышением производительности обработки колец подшипника, что и обусловливает актуальность работы.

Цель работы: повышение производительности токарной обработки колец подшипников с обеспечением заданной точности на основе определения рациональных режимов резания по максимальному запасу устойчивости динамической системы вычисляемого по её передаточной функции, идентифицированной по виброакустическим колебаниям узлов станка при обработки.

Методы и средства исследования. Теоретические исследования выполнены на основе положений динамики станков, методов теории автоматического управления, процессов резания, теории случайных процессов с использованием компьютерного моделирования. Экспериментальные I исследования проведены в ОАО «Саратовский подшипниковый завод» в цехе № 20 на токарных станках ТП-400 и ПАБ- 350 для обработки наружных колец подшипника 42726/01, с применением виброизмерителя ВШВ-ООЗМЗ с компьютерной обработкой результатов, для повышения производительности и качества деталей, включая автоматизированный вихретоковый прибор ПВК - К2М (зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений № 26079-03),

Научная новизна работы:

Практическая ценность и реализация результатов работы

Разработана методика для определения рациональных режимов резания на токарных станках ТП-400, ПАБ-350 при обработке наружных колец подшипника

42726 поверхности качения по стохастическим характеристикам ВА колебаний в диапазоне до 4000 Гц. Экспериментально установлена допустимая подача и скорость вращения детали при предварительной, окончательной обработке колец с повышением производительности на 15-20% с обеспечением заданной точности. Эти данные заносятся в базу данных системы мониторинга технологического процесса для каждого станка, каждой детали и каждого инструмента. Внедрение результатов работы осуществлено в ООО «Подшипник - СТОМА» в рамках программы внедрения специальных технических средств для совершенствования системы управления качеством, действующей на предприятии, что позволило повысить производительность с сохранением качества (имеется акт внедрения).

Апробация работы Основные положения работы докладывались на пяти конференциях разного уровня.

Основные положения работы докладывались на пяти конференциях различного уровня: Международных конференциях «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2007), «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2010), «Инновационные и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов, 2010); Всероссийских конференциях «Совершенствование техники, технологий и управления в машиностроении» (Саратов, 2009), Информационные технологии, автоматизация, системы автоматизированного проектирования промышленных систем и строительных объектов (Саратов, 2011) и на заседаниях кафедры «Автоматизация и управление технологическими процессами» СГТУ в 2010-.2012 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 научная работа, в том числе 2 статьи в журналах, включённых в перечень ВАК. РФ

На защиту выносятся:

1. Модель процессов в динамической системе токарного станка с учётом стохастических свойств сил резания.

Заключение диссертация на тему "Повышение производительности токарной обработки колец подшипников путём определения рациональных режимов резания на основе идентификации передаточной функции динамической системы по виброакустическим колебаниям"

3.3. Выводы

По результатам исследований, выполненных в данной главе, можно сформулировать следующие выводы:

1. Разработана методика обучающего эксперимента для оценки динамических характеристик процесса точения колец подшипников и выбора рационального режима обработки по характеристикам ВА колебаний, по результатам применения которой в производственных условиях принимается то или иное решение об управлении производительностью обработки, в частности выбор подачи инструмента.

2. Измерительный комплекс, в состав которого входят виброизмеритель ВШВ-ООЗМЗ и компьютер типа Notebook, вихретоковый прибор ПВК-К2М обеспечивают надежное измерение ВА колебаний станков в производственных условиях и эффективную обработку результатов в лабораторных условиях.

3. Разработана методика идентификации экспериментальной АКФ аналитическим выражением, на основе которого получена передаточная функция ДС 4-го порядка.

4. В первом эксперименте - Обработка резцом 80241 по цеховому техпроцессу - результаты измерений показывают, что подача резца 0.6 мм/об является недопустимой из-за снижения запаса устойчивости ДС (повышение показателя колебательности) и повышения волнистости поверхности колец. Рекомендуемая подача 0,5 мм/об, которая превышает используемую 0,4 мм/об на данном станке в производственных условиях, т.е. производительность обработки повышается на 25% (имеется акт испытания).

5. Во втором эксперименте показатель Мтах почти в 2 раза ниже аналогичного для эксперимента 1, что свидетельствует о более высоком запасе устойчивости ДС при обработке резцом РБСЖ 2020 К12, пластина 8КММ 120412 Е-СЖ; 9230, рекомендуемая подача п = 0,5 мм/об. Шероховатость поверхности не превышает заданные значения 40 мкм, при этом вихретоковым прибором дефектов не обнаружено.

ТОКАРНЫХ СТАНКОВ

Для изготовления конкурентоспособной продукции к оборудованию подшипникового предприятия предъявляются высокие требования по качеству и надежности, которые зависят от характера эксплуатации, в частности от таких факторов как раннее выявление неисправностей, оптимизация работы станков по наиболее важным параметрам, например, выбору рационального режима обработки.

Важнейшим с практической точки зрения является приложение полученных в главах 2, 3 результатов в технологическом процессе изготовления колец подшипников.

Качество колец подшипников после токарной операции в значительной степени зависит, как показано в главах 1 и 3, от таких факторов как режим обработки, параметры заготовок и динамические характеристики процесса точения. Для оценки динамических характеристик используется измерение уровня ВА колебаний основных узлов формообразующей подсистемы, которые существенно влияют на некруглость, гранность и волнистость обработанной поверхности, а также в ряде случаев способствуют неблагоприятному изменению физико-механических характеристик поверхностного слоя колец, что снижает надежность подшипников. Обработка результатов измерений ВА колебаний по разработанной методике и сопоставление их с данными о качестве поверхностного слоя колец позволяет выбрать целесообразную подачу инструмента, которая обеспечивает заданное качество поверхности и высокую производительность при предварительном точении.

Все рассмотренные ниже результаты по обеспечению повышения производительности токарной обработки колец подшипников проводились в

ОАО «Саратовский подшипниковый завод» и ООО «НЛП подшипник -СТОМА».

4.1 Определение рациональной скорости вращения заготовки и подачи резца на двухшпиндельном токарном станке ПАБ-350

Испытания проводились в соответствии с методикой, изложенной в п. 2.3, причем при подаче резца п =0,4 мм/об (материал резца PSK.NR.16CA-12, пластина 8К]УЮ120412-Р08С110У), изменялась скорость вращения заготовки 200, 400, 500, 700 об/мин. Осуществлялось окончательное точение поверхности качения наружных колец подшипника 42726 на автомате ПАБ-350 (по 9 колец на каждой подаче) и выполнялись измерения волнистости дорожки качения [65, 69].

Датчик ДН-ЗМ1 размещался на инструментальном блоке и шпиндельном узле токарного станка ПАБ-350 (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Размещение вибродатчика на шпиндельном узле токарного станка ПАБ-350 п = 200 об/мин кольцо 1 п = 400 об/мин кольцо 2

О 2 4 6 О Ю 12 14 16 п = 700 об/мин кольцо 4

Рис. 4.2. График вибросигналов после обработки четырёх наружных колец подшипника 42726.01 при различных скоростях вращения заготовки Соответствующие АКФ имеют вид (рис. 4.3).

Автокорреляционная функция для 1-й детали п=200 об/мин К( т) время

Автокорреляционная функция для 2-й детали п=400 об/мин

К(т)

Автокорреляционная функция для 3-й детали п=500 об/мин К(т) время время

Автокорреляционная функция для 4-й детали п=700 об/мин К(т) время

Рис. 4.3. Автокорреляционная функция четырёх деталей п= 200 об/мин, п= 400 об/мин, п= 500 об/мин, п= 700 об/мин

АКФ аппроксимируются формулой (3.1). По полученной из АКФ передаточной функции вычисляются АЧХ замкнутой ДС и определяются показатели колебательности Мтах (рис. 4.4). е о о л: 8

§ 6 е то

А Ф 3 сЗ о

6 2 то г л

ЦО Я . 7 £ допустимое 5 Езначение О

3 I

200 300 400 500 600 700 Скорость вращения шпинделя, об/мин показатель колебательности производительность (годные детали)

ИМЯ погрешность обработки волнистость поверхности качения) А- используемая скорость сращения ипшнделя -350об/.\ам

Количество измерений при каждой подаче - 9 Среднее квадратическое отклонение измерений волнистости- не более 0,5 мкм

СКО Мтах - не более 0,4 Рис. 4.4. Соотношение исследуемых показателей при обработке на токарном двухшпиндельном станке ПАБ-350

Результаты измерения показывают, что целесообразными являются скорость вращения шпинделя 400 об/мин и подача 0,4 мм/об, при этом по сравнению с используемой подачей 0,35 мм/об производительность повышается на 15% (имеется протокол испытания и акт внедрения (прил. 6)).

4.2. Мониторинг обработки

Результаты исследований, выполненных как зарубежными, так и отечественными учеными, в том числе и учеными СГТУ, показали, что обеспечение заданного качества обработки деталей на автоматизированных станках должно сопровождаться мониторингом технологического процесса. Это обусловлено увеличением сложности станков за счет оснащения их электронными системами управления, включающими ряд датчиков параметров, необходимостью учета разнообразных детерминированных и стохастических силовых, тепловых и вибрационных воздействий, влияющих на качество изготовленных деталей [42,43, 58,73].

Контроль качества функционирования станков непосредственно связан с ходом ТП, определяющего качество точения поверхностей качения колец подшипников. Размеры колец и профиль дорожек качения определяются точностью формообразующих перемещений рабочих органов станков, точностью базирования заготовки. Необходимые точность перемещения и закон изменения скорости подвода инструмента обеспечиваются современными системами приводов. Необходимая точность базирования обрабатываемых колец реализуется известными методами. Параметры технологического режима и состав СОТС задаются на стадии отладки техпроцесса, однако в каждом конкретном случае они должны корректироваться для получения более высокого качества обработки. Далее при мониторинге техпроцесса по тем или иным определяющим параметрам станка или режима обработки выявляется их отклонение от некоторых номинальных значений, установленных в результате обучающего эксперимента.

Контроль геометрических параметров точности дорожек качения колец (некруглости, волнистости, шероховатости, профиля), а также качества поверхностного слоя до и после финишной операции направлен на выявление значимых отклонений от заданных значений, приводящих в дальнейшем к снижению качества колец или даже возникновению брака .

На основе сопоставительного анализа данных о состоянии техпроцесса и качестве колец оцениваются степень и возможные причины разналадки процесса токарной обработки на конкретном станке и при негативных результатах вносится коррекция в технологический режим или производится подналадка оборудования. Например, при значительном уровне вибраций тех или иных узлов осуществляется диагностирование и на станке выполняются соответствующие ремонтно-профилактические работы, учитывающие его реальное техническое состояние, что позволяет рассматривать их как гибкое техническое обслуживание .

Металлорежущий станок, как и любое другое оборудование, имеющее подвижные части, создаёт ВА колебания, которые при спектральном разложении могут дать картину работы его отдельных узлов, что непосредственно связано с получаемыми параметрами качества обрабатываемой детали.

Колебания при резании подразделяют на вынужденные, причина возникновения которых - периодически действующие возмущающие силы, и автоколебания, которые не зависят от воздействия возмущающих сил. На интенсивность автоколебаний оказывают влияние физико-механические свойства обрабатываемого материала, параметры режима резания, геометрические параметры инструмента, жесткость отдельных элементов и всей динамической системы, зазоры в отдельных её звеньях [82].

Качество обработки при точении во многом определяется уровнем и спектром относительных колебаний инструмента и заготовки. Наиболее мощным источником вибраций в зоне резания является инструмент, Существенное влияние оказывают дефекты изготовления и сборки шпиндельного узла изделия, а также неравномерность режущих свойств инструмента. Очень часто дисбаланс и неравномерность режущих свойств взаимосвязаны между собой.

Колебания в ДС, вызванные инструментом, приводят к дополнительному возбуждению резонансных колебаний тех элементов станка, собственные частоты которых близки или кратны частоте вынужденных колебаний, поэтому результирующие колебания на холостом ходу являются полигармоническими, то есть сложными колебаниями с биениями, с периодическим возрастанием амплитуды выше номинального значения, создаваемым инструментом. В таких условиях самый тщательный уход за инструментом не в состоянии исключить относительные колебания инструмента и обрабатываемой детали, что создает неравномерность сил резания за каждый оборот детали и приводит к появлению еще одного источника вынужденных колебаний, осложняющего общую вибрационную картину. В результате ухудшаются такие параметры качества как некруглость, огранка и волнистость обработанных поверхностей, снижается технологическая надежность и стабильность процесса обработки.

Таким образом, решение задачи мониторинга процесса точения в реальном времени предполагает получение необходимой исходной информации о процессах протекающих в станке при обработке, а также прогнозирование на ее основе качества обрабатываемой поверхности (рис. 4.5) В качестве одного из основных контролируемых параметров можно выделить уровень вибраций основных узлов ДС станка. Весьма существенной при этом является автоматизация измерений. В связи с этим представляются актуальными теоретические и экспериментальные исследования по оценке возможности мониторинга качества точения по состоянию динамической системы станка при резании.

Ранее отмечалось, что эксплуатационная надежность продукции машино- и приборостроения, авиационной, автомобильной, сельскохозяйственной и другой техники в значительной степени зависит от качества механической обработки деталей. Рассмотрим возможность применения различных методов для косвенного контроля качества механической обработки.

Рис. 4.5. Методические основы разработки системы мониторинга процесса точения деталей подшипников

Вибродиагностическим методом контролируют стабильность процесса обработки по параметрам вибросигналов из зоны обработки.

Эксплуатационная надежность подшипников в значительной степени определяется токарной обработкой колец, в ходе которой в основном формируются точность геометрических параметров и качество поверхностного слоя дорожек качения.

Высокопроизводительное точение сопровождается интенсивными силовыми, тепловыми и колебательными процессами в зоне резания, поэтому непостоянство условий обработки приводит к существенным отклонениям значений макро- и микрогеометрических параметров точности дорожек качения, изменению физико-механических характеристик поверхностного слоя, появлению прижогов и микротрещин, вследствие чего снижается долговечность подшипников и повышается уровень их шума. С целью достижения требуемой геометрической точности обрабатываемой поверхности дорожки качения роликов разработано устройство, обеспечивающее перемещение инструмента по строго заданной траектории, совпадающей с теоретическим профилем образующей.

Перспективным способом снижения уровня автоколебаний является изменение скорости резания в процессе обработки. Эффективны адаптивные системы регулирования скорости резания с оперативным контролем силы резания и ее динамической составляющей. В процессе обработки на станке осуществляется оперативное изменение амплитуды и частоты динамической составляющей силы резания. Качество обработанной поверхности контролируется профилографом-профилометром. При изготовлении деталей высокой точности на многоцелевых станках в целях обратной связи используют приборы управляющего контроля с вибрирующим наконечником. Если подвести измерительный наконечник к обрабатываемой поверхности и тем самым ограничить размах его колебаний, то при изменении положения этой поверхности в результате снятия припуска амплитуда и размах колебаний наконечника будут возрастать, что вызовет увеличение выходного тока (или ЭДС) регистрируемого счетным прибором. Процесс измерения в общем случае является стохастическим [69, 70].

Применение компьютера и соответствующего программно-математического обеспечения (ПМО) в системах вихретокового контроля поверхностного слоя позволяет решить несколько взаимосвязанных задач: автоматизация сканирования поверхностей деталей различной формы и размеров, адаптация к изменению свойств материала объекта контроля, сохранение сигналов с привязкой к координатам контролируемой поверхности, статической обработки сигналов и т.д. По результатам автоматизированной вихретоковой дефектоскопии назначают режимы исследования, обеспечивающие высокую производительность обработки и необходимую однородность поверхностного слоя. Сопоставительный анализ значений параметров точности (отклонения размеров, огранки, волнистости) контролируемых поверхностей и результатов вихретокового контроля показывает, что существует корреляционная связь между отклонениями этих параметров и режимами резания. Это позволяет прогнозировать отклонения технологического процесса, ведущие к потере геометрической точности деталей, и значительно сократить затраты на контроль.

Анализ факторов, влияющих на процесс точения, необходим для выполнения целеориентированных мероприятий по обеспечению заданных выходных параметров качества деталей, причём в каждом конкретном случае имеется свой набор параметров, среди которых следует выделить доминирующие и в дальнейшем рассматривать только их влияние.

Известно, что техническое состояние механической системы тесно связано с её диссипативными характеристиками. Поэтому достоверная оценка и анализ изменения характеристик рассеяния энергии колебаний механической системы в процессе эксплуатации или прочностных промышленных испытаний являются важнейшей проблемой в машиностроении. Традиционные методы определения диссипативных характеристик обычно используют результаты нескольких измерений: либо огибающей амплитуд колебаний, либо амплитудно-частотные характеристики в методе кривой резонанса. Точность вычислений декремента колебаний этими методами, как правило, невелика и существенно зависит от величины случайной помехи в результатах измерений.

Метод динамического мониторинга технологического оборудования связан с анализом и оптимизацией режимов обработки на основе оценки запаса устойчивости динамической системы станка [11, 39, 42, 43, 58, 73]. В рамках СМТП необходимо контролировать динамические характеристики станков, так как они непосредственно влияют на качество обработки, например, на параметры точности и однородность структуры поверхностного слоя дорожек качения.

Несмотря на обширную научно-техническую информацию, особенности процесса точения колец как объекта управления, обусловленные динамикой ТС и техническим состоянием станка, и, в частности, их оценкой по детерминированным и стохастическим характеристикам, требуют более детального их анализа. Мониторинг ТП, в частности процесса точения, направлен на обеспечение и повышение производительности деталей технологическими средствами, когда результаты измерений определяющих параметров способствуют предупреждению появления брака, вместо его фиксирования. Повышение точности и объема измерений приводит к усложнению измерительных средств повышению их стойкости. Это может быть экономически обосновано, если обеспечивается существенное повышение качества продукции и (или) производительности технологического оборудования при условии конкурентоспособности изделий. Следовательно, необходим переход средств контроля и диагностирования на новую ступень, которая базируется на автоматизации получения, сбора, передачи информации с использованием новых средств микропроцессорной и компьютерной техники.

Для создания эффективной СМТП необходимо решить ряд задач, одна из которых призвана осуществить интеграцию измерительных и микропроцессорных средств для реализации нескольких информационно-измерительных каналов, обеспечивающих получение информации о состоянии технологического процесса (ТП) в необходимом объеме с заданной точностью, периодичностью и быстродействием. Используется система контроля ВА колебаний для оценки динамического состояния станков до процесса точения и для оптимизации режима точения. Для обоснования выбора информативных параметров динамического состояния, используемых при активном контроле, следует определить контрольные точки на станке, а также диапазон измерения вибрации, в том числе частоты наиболее характерных спектральных составляющих, амплитуды которых коррелируют с изменением динамики станка. В систему мониторинга заносятся информация о дате контроля, номер и модель станка, номер цеха, тип кольца. В наибольшей степени указанным требованиям соответствуют такие информативные параметры, как уровень и спектр вибрации. Таким образом, мониторинг станочных узлов по виброакустическим сигналам может быть использован для оценки динамического состояния станков до процесса точения и управления процессом точения, причем в обоих случаях возникает необходимость в идентификации ДС станка.

В результате обучающего эксперимента формируются эталонные (паспортные) динамические характеристики станков, которые в процессе эксплуатации используются для сравнительной оценки с текущими характеристиками, и в случае их разладки проводятся мероприятия по корректировке режима обработки - изменение подачи инструмента (рис. 4.1).

Мониторинг ТП базируется на периодическом контроле выбранного информационного параметра и сравнении его значения с пороговым, полученным на стадии обучающего эксперимента. Этот способ рекомендуется использовать для однотипных станков и выявления тех из них, которые находятся в критическом состоянии. Для реального автоматизированного производства подшипников целесообразно использовать именно данный подход для оценки динамических характеристик станков в условиях эксплуатации, что позволяет осуществлять оперативный контроль оборудования и в известном смысле гарантирует выпуск высококачественных колец подшипников.

Оперативная оценка динамических характеристик станков реализуется созданием переносных испытательно-диагностических комплексов (ИДК), причем с их помощью оцениваются частотные характеристики, например, динамические, непосредственно в условиях эксплуатации [67, 68, 70-72, 74, 75]. Существенной при этом является разработка показателей динамического качества, пригодных для автоматизированной оценки в ИДК. Наиболее объективными показателями качества являются динамические характеристики, полученные непосредственно в процессе обработки. Для этого необходима методика автоматизированных измерений, привязанная к конкретной модели станка и заданной технологии обработки.

Одним из направлений обеспечения качества изготовления высокоточных деталей в машино- и приборостроении является применение систем мониторинга технологического процесса и оборудования (СМТП), входящих в состав АСУТП [75-77]. Степень и характер использования средств мониторинга в значительной степени зависят от организации СМТП в рамках предприятия. В системе мониторинга целесообразным является ведение четырех подсистем, необходимых для ее функционирования:

1) организационная подсистема;

2) подсистема технического обеспечения;

3) подсистема научно-методического обеспечения;

4) информационная подсистема.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований и их реализации на токарных станках в условиях эксплуатации делаются следующие выводы:

Библиография Коновалов, Валерий Викторович, диссертация по теме Автоматизация в машиностроении

1. A.c. 1750925 Способ управления обработкой резанием / Б.М. Бржозовский, A.A. Игнатьев, В.А. Добряков, В.В. Куранов // Открытия. Изобретения, 1992. № 28.

2. Автоматизированные динамические испытания станков: метод, рекомендации. М.: ЭНИМС, 1990-47 с.

3. Автоматическое измерение и управление при обработке на токарном станке с ЧПУ: пер. с нем. / В. Дулих, В. Шалих, И. Кнаутс и др. // ВЦП. -№ Л-06742. М., 1982. -12 с./

4. Агафонов, В.В. Определение погрешностей обработки с учётом динамических характеристик упругой системы станка / В.В. Агафонов // СТИН. 2006. - № 5. - С. 10-13.

5. Агрегатированный цифровой комплекс для виброакустической диагностики металлорежущих станков / В.П. Зелик, А.И. Астапенко, Е.В. Шрам, Н.Л. Максимова // Вестник машиностроения. 1987. - № 5. - С. 58-59.

6. Альбрехт, Р. Автоколебания при резании металлов / Р. Альбрехт // Конструирование и технология машиностроения. 1962 - № 4 - С. 11-25.

7. Альперович, Г.А. Расчет и исследование точности металлорежущих станков / Г.А. Альперович // Итоги науки и техники. Сер. Резание металлов. -М.: ВИНИТИ, 1979. Т. 5. - С. 3-99.

8. Аршанский, М.М. Вибродиагностика и управление точностью обработки на металлорежущих станках / М.М. Аршанский, В.П. Щербаков. -М.: Машиностроение, 1988. 136 с.

9. Афонина, H.A. Экспериментальная оценка обеспечения виброустойчивости процесса резания на основе управляемой девиации скорости резания / Н. А. Афонина // СТИН. 2005. - № 11. - С. 10-12.

10. Балакирев, B.C. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления / B.C. Балакирев, Е.Г. Дудников, А.М. Цирлин. М.: Энергия, 1967. - 232 с.

11. Баранов, A.B. Методика аналитического определения оптимальных режимов резания при точении сталей и сплавов / A.B. Баранов, В.А. Козлов,

12. A.Н. Рыкунов // Оптимизация операций механической обработки: сб. тр. / Рыбинск, авиацион. технолог, ин-т. Ярославль, 1990. - С. 26-32.

13. Бармин, Б.П. Вибрации и режимы резания / Б.П. Бармин. М.: Машиностроение, 1985. - 136 с.

14. Берни, Ф. Новый метод анализа устойчивости металлорежущих станков в производственных условиях / Ф. Берни, С. Пандит, С. By // Конструирование и технология машиностроения. 1977. - № 3. - С. 79-84.

15. Берни, Ф. Стохастический подход к математическому описанию динамики системы металлорежущего станка в условиях реальной работы / Ф. Берни, С. Пандит, С. By // Конструирование и технология машиностроения. 1976. - № 2. - С. 246-261.

16. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования /

17. B.А. Бесекерский, Е.П. Попов. М.: Наука, 1975. - 768 с.

18. Бессонов, A.A. Методы и средства идентификации динамических объектов / A.A. Бессонов, Ю.В. Загашвили, A.C. Маркелов. JL: Энергоатомиздат, 1989. - -280 с.

19. Болотин, В.В. Случайные колебания упругих систем / В.В. Болотин. -М.: Наука, 1979.-336 с.

20. Бржозовский, Б.М. Обеспечение функциональной устойчивости станочных модулей в автоматизированном производстве: дис. д-ра техн. наук: 05.02.08, 05.03.01 / Бржозовский Борис Максович. Саратов, 1994. -36 с. (Сарат. гос. техн. ун-т).

21. Бржозовский, Б.М. Обеспечение устойчивого функционирования прецизионных станочных модулей / Б.М. Бржозовский, A.A. Игнатьев, В.В. Мартынов. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1990. - 120 с.

22. Вейц, B.J1. Вынужденные колебания в металлорежущих станках / B.J1. Вейц, В.К. Дондошанский, В.И Чиряев. М. - Л.: Машгиз, 1959. - 288 с.

23. Вильсон, А.Л. Автоматизированный комплекс для оценки качества станочных систем / А.Л. Вильсон, Р.В. Иорданян, Г.Л. Юдашкин // Станки и инструмент. 1990. - № 3. - С. 4-7.

24. Завгородний, В.И. Влияние динамических характеристик инструмента и заготовки на результаты виброакустического контроля процесса резания /

25. B.И. Завгородний и др. // СТИН. 2010. - № 6. - С. 13-17.

26. Воронцов, Л.Н. Приборы автоматического контроля размеров в машиностроении / Л.Н. Воронцов, С.Ф. Корндорф. М.: Машиностроение, 1988.-280 с.

27. Ву, Д. Аналитическая модель динамики резания металлов / Д. Ву, К. Лю // Конструирование и технология машиностроения. 1985. - № 2.1. C. 89-100.

28. Гаврилов, В.А. Исследование динамических характеристик механизмов параллельной структуры с помощью вибродиагностического прибора / В.А. Гаврилов // СТИН. 2006. - Т 10. - С. 12-14.

29. Генкин, М.Д. Виброакустическая диагностика машин и механизмов / М.Д. Генкин, А.Г. Соколова. М.: Машиностроение, 1967. - 288 с.

30. Городецкий, М.С. Контроль и диагностика в гибких производственных модулях и системах / М.С. Городецкий // Итоги науки и техники. Сер. Резание металлов. Станки и инструменты. Т. 8. Гибкие производственные системы. М.: ВИНИТИ, 1989. - С. 3-84.

31. Грановский, Г.И. Резание материалов / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. М.: Высш. шк., 1985. - 304 с.

32. Дальский, A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин / A.M. Дальский. М.: Машиностроение, 1975.-223 с.

33. Дейч A.M. Методы идентификации динамических объектов / A.M. Дейч. М.: Энергия, 1979. - 240 с.

34. Бржозовский, Б.М. Диагностика автоматических станочных модулей / Б.М. Бржозовский, В.А. Добряков, A.A. Игнатьев и др.. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1987. - 152 с.

35. Дубенко, B.JI. Виброустойчивость быстроходных токарных станков с ЧПУ среднего типоразмера / B.JI. Дубенко, М.К. Клебанов // Автоматизированные станочные системы и роботизация производства: сб. тр. Тула, 1989. - С. 148-158 (Тул. политехи, ин-т).

36. Дунин-Барковский, И.В. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности / И.В. Дунин-Барковский, А.Н. Карташева. М.: Машиностроение, 1978. - 232 с.

37. Ермаков, Ю.М. Выбор оптимальной скорости резания на основе стойкостной зависимости для режущего инструмента: обзор, инф. / Ю.М. Ермаков. М.: ВНИИТЭМР, 1986. - 23 с.

38. Жарков, И.Г. Вибрации при обработке лезвийный инструментом / И.Г. Жарков. Д.: Машиностроение, 1986. - 178 с.

39. Жиганов, В.И. Методика определения технического уровня и качества прецизионных токарных станков на основе динамических показателей / В.И. Жиганов // СТИН. 2008. - № 3. - С. 2-5.

40. Игнатьев, A.A. Идентификация динамических процессов в технологической системе станка с учетом стохастических свойств резания /

41. A.A. Игнатьев // Исследования станков и инструментов для обработки сложных и точных поверхностей: сб. тр. Саратов: СГТУ, 1994. - С. 4-11.

42. Игнатьев, A.A. Мониторинг станков и процессов шлифования в подшипниковом производстве / A.A. Игнатьев, М.В. Виноградов,

43. B.А. Добряков, С.А. Игнатьев. Саратов: СГТУ, 2004. - 124 с.

44. Игнатьев, A.A. Динамические исследования прецизионных токарных модулей / A.A. Игнатьев, В.А. Добряков, В.В. Куранов // Известия вузов. Машиностроение. 1992. - № 4-6. - С. 98-101.

45. Игнатьев, С.А. Мониторинг технологического процесса как элемент системы управления качеством продукции: монография / С.А. Игнатьев,

46. B.В. Горбунов, A.A. Игнатьев. Саратов: СГТУ, 2009. - 160 с.

47. Игнатьев, С.А. Мониторинг технологического процесса на основе автоматизированного контроля динамических характеристик станков / A.A. Игнатьев, В.А. Добряков, С.А. Игнатьев // СТИН. 2005. - № 7. - С. 3-7, 15.

48. Имэн, К. Исследование возможности идентификации в производственных условиях вибраций при токарной обработке / К. Имэн,

49. C. Ву // Конструирование и технология машиностроения. 1980. - № 4. -С. 161-166.

50. Исследование влияния режима резания и износа режущего инструмента на изменение физических параметров процесса резания настанках с ЧПУ / В.Ф. Макаров, A.B. Шохрин, О.Н. Потягайло // СТИН. -2010.-№Ю.-С.15-19.

51. Макаров, А.Д. Оптимизация процессов резания / А.Д. Макаров. -М.: Машиностроение, 1976. 278 с.

52. Камышев, А.И. Автоматизация испытаний и исследований станков с ЧПУ: обзор, информ. / А.И. Камышев, К.А. Кочинев. М.: ВНИИТЭМР, 1989.-56 с.

53. Капустин, Д.Н. Повышение точности обработки на станках с ЧПУ методом подналадки / Д.Н. Капустин // Известия вузов. Машиностроение. -1987.-№9.- С. 131-134.

54. Кедров, С.С. Колебания металлорежущих станков / С.С Кедров. -М.: Машиностроение, 1978. 200 с.

55. Кирилин, Ю.В. Аналитическое исследование виброустойчивости станка / Ю.В. Кирилин, Н.В. Еремин // СТИН. 2005. - № 6. - С. 3-7.

56. Кирилин, Ю.В. Методика расчёта виброустойчивости станков / Ю.В. Кирилин // СТИН. 2005. - № 1. - С. 3-6.

57. Китрар, С.Н. Методика оценки влияния вибрационных процессов на точность станка при работе в области виброустойчивости / С.Н. Китрар. -М., 1990. 26 с. (Деп. в ВИНИТИ № 96 - мш 90).

58. Клебанов, М.К. Повышение динамического качества токарных и токарно-револьверных станков средних типоразмеров / М.К. Клебанов,

59. B.Л.Зубенко, A.B. Кузнецов // Автоматизированные станочные системы и роботизация производства: сб. тр. / Тульск. политехи, ин-т. Тула, 1988.1. C. 127-132.

60. Клевзович, В.И. Повышение устойчивости процесса резания на станках с ЧПУ / В.И. Клевзович // Машиностроение: Республ. межвуз. сб. -Минск, 1987. Вып. 12. - С. 92-95.

61. Козочкин, М.П. Особенности вибраций при резании материалов / М.П. Козочкин // СТИН. 2009. - № 1. - С. 29-35.

62. Колев, К.С. Точность обработки и режимы резания / К.С. Колев, М.М. Горчаков. М.: Машиностроение, 1976 - 145 с.

63. Коновалов, В.В. Качество обработки при точении с применением мониторинга технологического процесса / В.В.Коновалов, С.А. Игнатьев // Современные технологии в машиностроении: сб. тр. Междунар. конф. -Пенза: ПДЗ, 2007. С. 118-121.

64. Коновалов, В.В. Мониторинг станков процесса точения деталей подшипников / В.В. Коновалов, С. А. Игнатьев // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2007. - С. 180-183.

65. Коновалов, В.В. Конструктивные особенности токарных станков с ЧПУ /В.В. Коновалов // Исследование сложных технологических систем: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2009. - С. 102-105.

66. Коновалов, В.В. Уточненная модель динамической системы станка/ В.В. Коновалов, А.А. Игнатьев, Д.И. Козлитин // Автоматизация управления в машино-и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2012. - С. 67-72.

67. Коновалов, В.В. Оценка влияния на качество обработки динамических характеристик станков /В.В. Коновалов // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2009. - С. 89-92.

68. Коновалов, В.В. Анализ связи вибрации на токарном станке с качеством обработки / В.В. Коновалов // Современные технологии в машиностроении: сб. тр. Междунар. конф. Пенза: ПДЗ, 2010.- С. 156-200.

69. Коновалов, В.В. Динамическая вибрация при точении / В.В. Коновалов // Автоматизация управления в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2010. - С. 121-124.

70. Коновалов, В.В. Исследования вибрации на токарном двухшпиндельном станке ПАБ-350 / В.В. Коновалов, В.А. Добряков, М.В. Виноградов // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2010. - С. 54-57.

71. Коновалов, В.В. Моделирование и идентификация динамической системы автоматизированного токарного станка / В.В.Коновалов,

72. A.A. Игнатьев // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2011. - С. 142-145.

73. Коновалов, В.В. Модель процессов в динамической системе токарного станка с учетом стохастических свойств сил резания /

74. B.В. Коновалов, A.A. Игнатьев // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. - № 2 (56). - С. 230-233.

75. Коновалов, В.В. Экспериментальные исследования точности обработки на токарных станках ТП-3503 и ПАБ-350 / В.В. Коновалов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. -Саратов: СГТУ, 2011. С. 140-142.

76. Коновалов, В.В. Экспериментальные исследования виброакустических характеристик токарного станка ПАБ-350 /

77. B.B. Коновалов, С.А.Игнатьев, А.Г. Мотков // Автоматизация и управление в Машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2011. - С. 91-97.

78. Коновалов, В.В. Техническое обеспечение системы мониторинга технологического процесса / В.В. Коновалов, A.A. Игнатьев, С.А. Игнатьев // Исследование сложных технологических систем: сб: науч. тр. Саратов: СГТУ, 2011.-С. 36-40.

79. Коновалов, В.В. Исследования вибраций на полуавтоматическом токарном станке ТП-400 при обработки колец подшипников /

80. B.В. Коновалов, В.А. Добряков, М.В. Виноградов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2012.-С. 108-112.

81. Контроль и диагностирование автоматизированных металлорежущих станков: обзор, информ. / Б.М. Бржозовский, В.А. Добряков, A.A. Игнатьев, В.В. Мартынов. М.: ВНИИТЭМР, 1991. - 76 с.

82. Копелев, Ю.Ф. Колебания упругой системы станка в процессе резания / Ю.Ф. Копелев // Машиноведение. 1976. - № 6. - С. 21-27.

83. Корн Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Г. Корн, Т. Корн; пер. с англ.: под общ. ред. И.Г. Арамановича. М.: Наука, 1977. - 832 с.

84. Крагельский, И.В. Узлы трения машин / И.В. Крагельский, Н.М. Михин. М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

85. Кудинов, В.А. Динамика станков / В.А. Кудинов. М.: Машиностроение, 1967. - 360 с.

86. Кушнир, Э.Ф. Автоматизированный комплекс для динамических исследований станков в производственных условиях / Э.Ф. Кушнир,

87. C.Д. Кузнецов, В.А. Ривкин // Станки и инструмент. 1986. - № 7. - С. 14-15.

88. Левин, А.И. Автоматизированный расчет динамических характеристик металлорежущих станков методами математического моделирования / А.И. Левин, А.П. Бейлин, А.Л Великовский // Проблемы машиностроения и автоматизации. 1988. - Вып. 23. - С. 48-52.

89. Макаров, В.Ф. Исследование влияния режима резания и износа режущего инструмента на изменение физических параметров процессарезания на станках с ЧПУ / В.Ф. Макаров, А. В. Шохрин, О.Н. Потягайло (ПГТУ, г. Пермь) // СТИН. 2010. - № 9. - С. 30-32.

90. Максимов, В.М. Измерение, обработка и анализ быстро переменных процессов в машинах / В.М. Максимов, И.В. Егоров, В.А Карасев. М.: Машиностроение, 1987. - 203 с.

91. Маслов А.Р. Процессы резания: диагностирование и контроль по состоянию качества обработанной поверхности / А.Р. Маслов // Вестн. МГТУ «Станкин». 2010. - №4. - С.105-109.

92. Методическое и программное обеспечение автоматизированного эксперимента в динамике машин / М.Б. Левин, А.Б. Одуло, Д.Е. Розенберг и др.; под ред. С.А. Добрынина. М.: Наука, 1989. - 294 с.

93. Методы цифрового моделирования и идентификации стационарных случайных процессов / А.Н. Лебедев, Д.Д. Недосекин, Г.А. Стеклова, Е.А. Чернявский. Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 64 с.

94. Мирошниченко, В.Г. Математическая модель колебаний шпинделя токарного станка с консольными закреплениями заготовки / В.Г. Мирошниченко, А.В. Авилов // СТИН. 2008. - № 9. - С. 2-5.

95. Моделирование динамической связи, формируемой процессом точения, в задачах динамики процесса резания (позиционная связь) / В. Л., Заковоротный Тунг Фам Динь, Тьем Нгуен Суан, М.Н. Рыжкин // Вестник ДГТУ. 2011. - №2. - С. 137-146.

96. Моделирование динамической связи, формируемой процессом точения, в задачах динамики процесса резания (позиционная связь) / Заковоротный Тунг Фам Динь, Тьем Нгуен Суан, М.Н. Рыжкин // Вестник ДГТУ. 2011. - №3. - С. 301-311.

97. Нахапетян, Е.Г. Контроль и диагностирование технологического оборудования / Е.Г Нахапетян // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1990. - № 4. - С. 97-105.

98. Невельсон, М.С. Автоматическое управление точностью обработки на металлорежущих станках / М.С Невельсон. Л.: Машиностроение, 1982. -С. 183-184.

99. Неймарк, Ю.И. Стохастические и хаотические колебания / Ю.И. Неймарк, П.С. Ланда. М.: Наука, 1987. - 424 с.

100. Никитин, В.В. Расчет динамических характеристик металлорежущих станков / В.В. Никитин. М.: Машгиз, 1962. - 112 с.

101. Никитин, С.П. Моделирование динамики процесса механической обработки с учетом взаимодействия упругой и тепловой системой станка / С.П. Никитин // СТИН. 2008. - № 6. - С. 8-13.

102. Оперативный контроль и динамические испытания металлорежущих станков: обзор, информ. / Б.М. Бржозовский, В.А. Добряков, A.A. Игнатьев, В.В. Куранов. М.: ВНИИТЭМР, 1991. - 64 с.

103. Определение оптимальных режимов резания по критериям точности обработки и качества поверхности / Б.А. Остафьев, Б.В. Кокаровцев, A.A. Марзаев, А.И. Александров. Киев, 1987. - 12 с. (Деп. в УкрНИИНТИ № 63 - Ук 87).

104. Оптимизация лезвийной обработки отверстий на основе энергетических критериев / A.B. Баранов (РГАТА им. П.А. Соловьева, г. Рыбинск) // Вестн. машиностр. 2011. - №3. - С. 47-50.

105. Орликов, М.Л. Динамика станков / М.Л. Орликов. Киев: Вища школа, 1989. - 272 с.

106. Осман, М. Ускоренные приемочные испытания станков при случайном характере сил резания / М. Осман, Т. Санкар // Конструирование и технология машиностроения. 1972. - № 4. - С. 59-64.

107. Павлов, А.Г. Выбор параметров станка по динамическому качеству / А.Г. Павлов // Изв. вузов. Машиностроение. 1982. - № 12. - С. 116-120.1.l

108. Павлов, А.Г. Выбор рациональных параметров обработки при чистовом точении / А.Г. Павлов // Изв. вузов. Машиностроение. 1984. -№ 11.-С. 120-123.

109. Павлов, А.Г. Интенсификация обработки деталей на основе использования динамических портретов станков / А.Г. Павлов // Изв. вузов. Машиностроение. 1988. - № 10. - С. 163-168.

110. Повышение эффективности лезвийной обработки хладостойких сталей путем автоматического расчета рациональных режимов резания /

111. B.А. Рогов, А. В. Фомин // Вестн. РУДН. Сер. Инж. исслед. 2010. - №3.1. C. 18-24.

112. Попов, В.И. Динамика станков / В.И. Попов, В.И. Локтев. Киев: Технша, 1975. - 136 с.

113. Проников, A.C. Программный метод испытания металлорежущих станков / A.C. Проников. М.: Машиностроение, 1985. - 288 с.

114. Пуш, A.B. Испытательно-диагностический комплекс для оценки надежности и качества станков / A.B. Пуш, А.А Ежков, С.Н. Иванников / Станки и инструмент. 1987. - № 9. - С. 8-12.

115. Пуш, Б.Э. Конструирование металлорежущих станков / Б.Э. Пуш. -М.: Машиностроение, 1977. 390 с.

116. Растригин, Л.А. Введение в идентификацию объектов управления / Л.А. Растригин, в Н.Е. Маджаро. М.: Энергия, 1977. - 216 с.

117. Позняк, Г.Г. Расчет жесткости и частоты собственных колебаний державок токарных резцов / Г.Г. Позняк и др. // СТИН. 2008. — № 2. -С. 17-19.

118. Светлицкий, В.А. Случайные колебания механических систем / В.А. Светлицкий. М.: Машиностроение, 1976. - 216 с.

119. Серегин, A.A. Математическая модель точности станка с учётом колебаний его рабочих органов / A.A. Серегин // СТИН. 2007. - № 4. -С. 2-6.

120. Система мониторинга работы станков с ЧПУ на предприятии // MTConnect is for real. Mod. Mach. Shop. 2009. - 82. - №7. - P. 61-68.

121. Скляревич, A.H. Операторные методы в статической динамике автоматических систем / А.Н. Скляревич. М.: Наука, 1956. - 460 с.

122. Солонин, М.С. Математическая статистика в технологии машиностроения / М.С. Солонин. М.: Машиностроение, 1972. - С. 215-216.

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

124. Бржозовский, Б.М. Точность и надежность автоматизированных прецизионных металлорежущих станков. Ч. 1. / Б.М. Бржозовский, В.А. Добряков, A.A. Игнатьев, В.В. Мартынов. Саратов, 1992. - 160 с. (Сарат. политехи, ин-т).

125. Точность и надежность автоматизированных прецизионных металлорежущих станков. Ч. 2 / Б.М. Бржозовский, В.А. Добряков, A.A. Игнатьев, В.В. Мартынов. Саратов: СГТУ, 1994. - 156 с.

126. Точность и надежность станков с ЧПУ / под ред. A.C. Проникова. -М.: Машиностроение, 1982. 256 с.

127. Ферстер, Э. Методы корреляционного и регрессионного анализа / Э. Ферстер, Б. Ренц; пер. с нем. В.М. Шивановой. М.: Финансы и статистика, 1983. - 302 с.

128. Фролов, A.B. Расчёт жесткости шпиндельного узла на двух радиально-упорных шарикоподшипниках / A.B. Фролов // СТИН. 2006. -№8. -С. 17-22.

129. Хитрик, Б.Э. Спектральные характеристики металлорежущих станков в процессе резания / Б.Э. Хитрик, JI.H. Петрашина, Т.А. Сидачёв // Вибротехника: межвуз. сб. Вильнюс, 1986. - № 3 (51). - С. 123-129. (Каунас, политехи, ин-т).

130. Хомяков, B.C. Учёт демпфирования при динамических расчётах станков / В. С. Хомяков // СТИН. 2010. - № 6. - С. 9-12.

131. Юрин, В.Н. Повышение технологической надежности станков / В.Н. Юрин. М.: Машиностроение, 1981. - 78 с.

132. Юркевич В.В. Динамические характеристики металлообрабатывающих станков / В.В. Юркевич (Московский государственный технический университет «СТАНКИН») // Техн. машиностр.- 2008, №1. С. 28-35.

133. Якобе, Г.Ю. Оптимизация резания / Г.Ю. Якобе, Э. Якоб, Д. Кохан; пер. с нем. В.Ф. Колотенкова. М.: Машиностроение, 1981. - 279 с.

134. Yu Dong, Ни Shaohua, Gai Rongli, Bai Zhanwei (National Engineering Research Center for High End CNC, Shenyang Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Science, Shenyang) Zhongguo jixie gongcheng =China Mech. Eng. 2008. 19, №7, c. 804-807.

135. Edwards, J. Lathe Operation and Maintenance/ J. Edwards. Hanser Gardner Pubns (February 1, 2003), 115-123 p.

136. Fagaro, K. Parametrically excited vibrations in machine tools //K. Fagaro, Gy. Patko // Proc. 11th Int. Conf. Nonlinear scill. Budapest, Aug. 1723,1987. - Budapest, 1988. - P. 641-644.

137. Grabes, I. Explanation of random vibrations in cutting on grounds of deterministic chaos / I. Grabes // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 1988. V.4. - N 1/2. - P. 129-144.

138. Ispas, C. Vibratiole machinlor-unelte. Teorie si aplicatii / C. Ispas, F. Simion. Bucaresti: Ed. Academiei R.S. Romania, 1986. - 240 p.

139. John R. Walker. Machining Fundamentals / R. John Walker. -Goodheart-Willcox Co; 8th edition (January 1, 2004). P. 426-428.

140. Kan, H. An Identification Method of Multiinput, Multioutput Linear Dynamical Systems for the Experimental Modal Analysis of Mechanical Structures. Transactions of ASME / H. Kano // Dyn. Sys. Meas. Cont. 1989. - №2. - 146 p.

141. Klamecki, B.E. On the Effects of Turning Process Asymmetry on Process Dynamics / B.E. Klamecki // Journal of Engineering for Industry. 1989. -№3. -193 p.

142. Lin, Z.H. In-process measurement and assessment of dynamic characteristics of machine tool structures / Z.H. Lin // Int. J. Mach. Tools Manufact. 1988. - V.28. - №2. - P. 93-101.

143. Lukin, J. Turning Lathes: A Guide to Turning, Screw Cutting, Metal Spinning and Ornamental / J. Lukin // Astragal Pr.; 4 edition (May 1,1994). 382 p.

144. Pandit, S.M. Time series and system analysis with applications / S.M. Pandit, S.M. Wu. N.Y.: John Wiley and Sons, 1983. - 586 p.

145. Shen Hong-yao, Jian-zhong, Chen Zi-chen (Zhejiang University, China). Zhejiang daxue xuebao. Gongxue ban / Shen Hong-yao, Jian-zhong, Chen Zi-chen // J. Zhejiang Univ. Eng. Sci. 2010. - 44. - №1. - C. 23-28.

146. Shinm, Y.C. Experimental Complex Modal Analysis of Machine Tool Structures / Y.C. Shinm, K.F. Eman, S.M. Wu // Journal of Engineering for Industry. 1989. - №2. - p. 116-125.

147. Takasu, S. Influence of Study Vibration with Small Amplitude Upon Surface Roughess in Diamond Machining / S. Takasu, M. Masuda // Annals of the CIRP. 1985. - V. 34. -№1. - P. 463-467.

148. Tan, I.S. Quantitative analytical technique using holography in structural characteristics of machine tools / I.S. Tan, E.W. Smith // CIRP Ann, 1983. V.32. -№1. - P. 269-273.

149. Teti, R. Modeling and Experimental Analysis of Acoustic Emission from Metal Cutting / R. Teti, D. Dornfeld // Journal of Engineering for Industry. -1989. -№3. P. 220.

150. Linear analysis of chatter vibration and stability for orthogonal cutting in turning / Turkes Erol, Orak Sezan, Neseli Suleyman, Yaldiz Suleyman // Int. J. Refract. Metals and Hard Mater. 2011. - 29. - №2/ - P. 163-169.

Похожие работы

Машиностроение и машиноведение
05.02.00