автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Повышение работоспособности режущего инструмента на основе автоматического управления технологическим процессом вакуумно-плазменного упрочнения

На правах рукописи

Кабанов Александр Викторович

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ОСНОВЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОГО

УПРОЧНЕНИЯ

Специальность 05.13.06. «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2006

Работа выполнена на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный технологический

университет «Станкин».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Григорьев Сергей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук; профессор

Шварцбург Леонид Эфранмович

кандидат технических наук, профессор Маханько Александр Михайлович

Ведущее предприятие: Открытое акционерное общество

«ВНИИИНСТРУМЕНТ»

Защита диссертации состоится «30» ноября 2006 г. в : на заседании диссертационного совета по присуждению учёной степени кандидата технических наук K212.142.0i в Московском государственном технологическом университете «Станкин» по адресу: 127994, Москва, Вадковский пер., Д-За,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» по адресу: 127994, Москва, Вадковский пер., д.1.

Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направить по указанному адресу.

Автореферат разослан <{^мэктября 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Тарарин ИМ,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Установки для комбинированной вакуумно-плазменной обработки электродуговым методом широко используются ь промышленности для упрочнения (повышения износостойкости) режущего инструмента из быстрорежущей стали. Эффект упрочнения инструмента достигается за счет создания на его поверхности износостойкой структуры, состоящей из азотированного подслоя с возрастающей к поверхности микротвердостью и твердого керамического покрытия. Подавляющее большинство вакуумно-плазменных установок отечественного производства не оснащены системами управления и для обслуживания требуют подготовленных специалистов-операторов. При этом работоспособность инструмента, подвергнутого комбинированному вакуумно-плазменному упрочнению на установках без автоматического управления, в значительной степени зависит от профессиональной квалификации и опыта оператора.

Актуальность автоматизации технологических процессов вакуумно-плазменного упрочнения определяется, во-первых, стремлением производителей инструмента к повышению качества продукции, что возможно только с исключением влияния человеческого фактора, и, во-вторых, обостряющимся дефицитом высококвалифицированных операторов установок.

Однако автоматизация процессов комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения наталкивается на ряд серьезных трудностей. На работоспособность упрочненного инструмента влияет целый ряд параметров технологического процесса, для контроля за которыми необходимы дорогостоящие специальные средства, практически не применимые в реальных производственных условиях. Если в алгоритм управления не введены все переменные факторы, оказывающие существенное влияние на процесс вакуум-но-плазменного упрочнения, и не предусмотрены соответствующие коррекции управляющего воздействия, то технологический процесс не может быть автоматически воспроизведен с требуемым качеством.

Ряд технологических режимов процесса комбинированного вакуумно-плазмеиного упрочнения, оказывающих существенное влияние на работоспособность упрочненного инструмента, в современных условиях легко поддается автоматическому контролю и управлению. Это, например, токи, напряжения и мощности источников питания дуговых испарителей и источника напряжения смещения, закон перемещения упрочняемого режущего инструмента в вакуумной камере, давление газовой смеси.

К параметрам технологического процесса, в наибольшей степени влияющим на работоспособность упрочненного инструмента и трудно поддающимся автоматическому контролю в реальных производственных условиях, относятся:

• состав газовой смеси, в которой происходят различные стадии процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения;

• температура упрочняемого режущего инструмента и распределение ее полей по поверхности инструмента;

• состояние (степень выработки) катодов электродуговых испарителей.

Разработка и практическая реализация методов автоматического управления комбинированным вакуумно-плазменным упрочнением, учитывающих перечислеттые выше параметры, может существенно повысить работоспособность упрочненного режущего инструмента и в связи с этим является чрезвычайно актуальной задачей.

Цель работы:

Повышение работоспособности режущего инструмента на основе разработки и практической реализации системы управления процессом комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения, включающей автоматическое регулирование состава и давления газовой смеси, дискретный пирометрический контроль температуры инструмента и диагностирование состояния катодов электродуговых испарителей вакуумно-плазменной установки по косвенным признакам.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• проведен анализ параметров технологического процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента; выявлена степень влияния различных параметров на работоспособность упрочненного режущего инструмента и надежность процесса;

• проведен анализ существующих методов автоматического контроля и управления значимыми параметрами технологического процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения; определены основные проблемы, препятствующие дальнейшему повышению эффективности автоматического управления комбинированным упрочнением инструмента;

• разработаны методы и методики автоматического контроля и управления: составом газовой смеси в камере вакуу мио-плазменной установки, температурой упрочняемого режущего инструмента, состоянием катодов электродуговых испарителей;

• разработаны и программно реализованы алгоритмы автоматического управления и контроля параметров технологического процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента; алгоритмы интегрированы в программное обеспечение компьютерной системы управления вакуу мно-п л азменно й установкой;

• экспериментально показано влияние разработанных методов автоматического управления на повышение стойкости режущего инструмента из быстрорежущей стали Р6М5.

Общая методика исследований. При решении задач, поставленных в работе, были использованы методы математического анализа, математической статистики и теории автоматического управления. Полученные теоре-

тические результаты проверены с помощью математического моделирования и экспериментально.

Научной новизной работы являются:

• метод автоматического регулирования состава и давления газовой смеси и дискретного пирометрического контроля температуры при комбинированном вакуумно-плазменном упрочнении инструмента, позволяющий значительно повысить его работоспособность;

• модель и алгоритм диагностирования состояния катодов электродуговых испарителей вакуумно-плазменной установки по косвенным признакам, позволяющий исключить ее отказы из-за катастрофической выработки катода.

Практическая ценность работы:

• методика разработки системы автоматического управления процессом комбинированного вакуум но-пл аз мен но го упрочнения инструмента;

• методика диагностирования состояния катодов электродуговых испарителей в процессе упрочнения инструмента, позволяющая исключить внезапные отказы вакуумно-плазменной установки.

Реализация результатов работы.

Разработанный метод автоматического контроля и управления составом газовой смеси впервые применен в компьютерной системе управления вакуумно-плазменной установкой «СТА1ГКШ1-А1Ц1-2», разработанной и изготовленной в Центре физико-технологических исследований (ЦФТИ) ГОУ ВПО МГТУ «Стаикин» по заказу инструментального цеха ФГУП ММПП «Салют», предназначенной для комбинированного упрочнения протяжек из быстрорежущей стали. Этот и другие разработанные методы автоматического контроля и управления технологическими параметрами комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента из быстрорежущей стали были реализованы в автоматизированной системе управления ус-

тановкой «СТАНКИН-АПП-3», созданной в ЦФТИ с непосредственным участием автора работы. Установка «СТАНКИН-АПП-3» предназначена для упрочнения широкой номенклатуры режущего инструмента из быстрорежущей стали и твердого сплава, выставлялась на Международной промышленной выставке «Машиностроение-2005» в КВЦ «Сокольники» в Москве и является пилотным образцом новой серии автоматизированных вакуумно-плазменных установок.

Апробация работы.

Результаты работы были доложены на 6 российских и международных научно-технических конференциях и на заседаниях кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», а также отмечены почетным Дипломом IX Московского международного салона промышленной собственности « Архимед-2006».

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных работ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка использованной литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, обсуждается научная новизна и практическая значимость решаемых задач. Описывается структура и общее содержание работы по главам.

В первой главе проведен анализ работ различных авторов, посвященных автоматическому управлению технологическими процессами и, в частности, процессами комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента.

Общие подходы к автоматическому управлению технологическими процессами, применимые к управлению вакуумно-плазменными установками, сформулированы в работах IO.M. Соломенцева, В.Г. Митрофанова, Н.М, Капустина и др.

Различные математические модели технологических процессов комбинированного вакуумпо-плазмен ного упрочнения режущего инструмента и деталей машин предложены A.C. Верещакой, С.Н. Григорьевым, ВЛ. Табаковым, НА. Ворониным и др. В этих работах, в частности, приводятся данные о влиянии различных технологических параметров на результирующее качество процесса упрочнения.

Проведенный анализ позволяет определить набор технологических параметров процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента из быстрорежущей стали, наиболее существенных для качества упрочненного инструмента. Установлено, что зависимости показателей качества упрочненпого инструмента от различных технологических параметров можно разделить на два вида:

• монотонно возрастающие или убывающие («монотонные»);

• с одним или несколькими экстремумами («экстремальные»).

Вторая глава диссертации посвящена анализу существующих методов автоматического контроля и управления значимыми параметрами технологического процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения и определению проблем, препятствующих дальнейшему повышению эффективности автоматического управления комбинированным упрочнением инструмента.

Вакуумно-плазменная установка как объект управления может быть представлена множествами бинарных (дискретных) и числовых (непрерывных, аналоговых) входов и выходов (рис. 1). По текущим значениям входов в каждый момент времени можно судить о текущем состоянии установки. Задание и изменение значений выходов формирует управляющее воздействие на установку. 6

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ОЫ'Л{ (МОДЕЛЬ). >< ТА1НЖКИ

V

/ИНТЕРФЕЙС ; : ОПЕРАТОРА

ч. ПЕРСОНАЛЬНЫЙ У«'" КОМПЬЮТЕР = \ СИСТЕМЫ

У

Д УПРАВЛЕНИЯ

-V

■■.у

Система управления верхнего уровня

7Т

Шнны 1ЧЛ, РС1>Порты 1%№>232* ЬРТ

Модули цифровых:

входов

-г^г

Модули цифровых выходов

Модули

1Ш плотовых

• входов

Модул« аналоговых выходов

Дискретные . (Пннарнью) датчики

Диаерегиые

№ПОДНИТ¥ЛНЬ*е

элементы

- Модули специальный интерфейсов

Андоотовые (чнелоик) дитчмкн

Исл(ьл ннтсыъные апементы с «налоговым (чнс»«ы>0

' ВХОДОМ

Ми дул и сетевых

интерфейсов

Одиночные систем« нипол н и тельных элементов

И Д«Т*1И1вОВ

ш

Сегееы* (м можествениью

ентмы исполнится ьны к

^ШКМСНТОВ и летчиков

В А1СУУМНО-ПЛ АЗМЕ1ПТАЯ УСТАНОВКА

Рис. 1. Модель вакуумно-плазменной установки как объекта автоматического управления

Основной трудностью при реализации автоматического управления процессом комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента из быстрорежущей стали является наличие нескольких технологических параметров, существенным образом влияющих на износостойкость упрочненного инструмента, но требующих при управлении либо участия

опытного человека-оператора, либо применения сложных и дорогостоящих технических средств. Такими параметрами являются:

• температура поверхности упрочняемого инструмента;

• процентный состав газовой смеси.

Различные стадии процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения сопровождаются разогревом инструмента, который существенно зависит от геометрии инструмента и от его расположения в камере установки. Для большинства процессов упрочнения инструмента из быстрорежущей стали оптимальная температура лежит в диапазоне 380...550 °С и должна быть выдержана с погрешностью не более 10 "С. Учитывая, что инструмент нагревается весьма неравномерно, а скорость роста температуры поверхности инструмента может достигать 50...70 °С/мин, необходим постоянный контроль температуры. Известны два метода такого контроля: термопарный (по изделию-представителю) и бесконтактный пирометрический.

Термопарный контроль по изделию-представителю предполагает, что упрочнению подвергаются изделия одного типа, на одном из которых размещены датчики температуры (термопары), по показаниям которых можно судить о нагреве всех изделий, находящихся в одинаковых условиях. Недостатками такого метода являются:

• невозможность упрочнения разнотипных изделий в одной садке;

• высокая стоимость изготовления изделий-представителей и систем передачи сигнала ог них к системе управления, если изделия размещаются в камере установки на столе с планетарным вращением.

Из-за названных выше недостатков на практике термопарный контроль находит применение только в крупносерийном производстве.

Пирометрический контроль является более универсальным способом, однако процесс контроля температуры осложняется планетарным движением инструмента в камере установки: как правило, объекты измерения находятся в поле зрения пирометра десятые доли секунды. В связи с этим на практике пирометрический контроль осуществляется только оператором.

В качестве частичного решения проблемы производители вакуумно-плазменных установок с автоматизированными системами управления обес-. печивают программирование установок в режиме «р1ау-Ьаск». Это означает, что сначала процесс упрочнения партии инструмента проводится опытным оператором, а потом сколь угодно много раз воспроизводится автоматически в том же режиме. Однако это требует соблюдения го раза в раз всех условий эталонного процесса и, как и в случае термопарного контроля, сужает область применения метода до крупносерийного производства.

Вторым важным технологическим параметром, плохо поддающимся контролю и управлению, является процентный состав газовой смеси. Для процессов комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента из быстрорежущей стали характерно применение газовых смесей из азота и инертного газа (например, аргона) при различном процентном содержании азота как основного рабочего газа.

Для подачи в камеру смеси газов в заданном соотношении используются управляемые регуляторы расхода газа (РРГ). Обычно принимается, что доли газов, составляющих смесь в камере установки, пропорциональны расходам этих газов, подаваемым в камеру через РРГ. Однако скорости откачки вакуумной системой разных газов различны, в процессе роста покрытия активный газ (азот) расходуется на образование соединений (нитридов), каждый дуговой испаритель работает как своеобразный насос, активно поглощая газы в непрерывно растущий слой металла в корпусе испарителя. В связи с этим, реальный состав смеси, в частности, концентрация в ней азота, может сильно отличаться от состава, рассчитанного на основании текущих расходов, проходящих через РРГ.

Наиболее объективными показателями концентрации газов в смеси являются их парциальные давления, однако традиционно применяемые для их определения масс-спектрометрические измерители представляют собой сложные приборы, которые требуют дополнительных средств откачки, юстировки и реально могут использоваться только в лабораторных условиях.

Дополнительную трудность для автоматизации процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения представляет необходимость контроля текущего состояния катодов дуговых испарителей. Ресурс титанового катода для установок серии ННВ-б.б и «СТАНКИН-АПП» "составляет примерно 30 часов, после чего требуется его замена. Приведенное значение является весьма приблизительным, поскольку на разных стадиях процесса упрочнения катоды расходуются по-разному. Состояние катодов (степень выработки) в испарителях одной установки всегда отличаются друг от друга, поскольку разные технологические схемы работы установки предполагают разные времена включения/выключения каждого испарителя.

Состояние катода обычно контролируется оператором визуально и только в момент загрузки-выгрузки установки. Учитывая тяжелые последствия возможной разгерметизации вакуумной камеры из-за катастрофической выработки катода, оператор почти всегда производит смену катода раньше, чем он полностью выработал свой ресурс. Это приводит к неоправданным потерям дефицитных дорогостоящих материалов (стоимость одного катода к установке ПНВ-6.6 или «СТАНКИН-АПП» имеет порядок тысяч и даже десятков тысяч рублей), поскольку большинство применяемых материалов катодов не подлежит вторичной переработке.

В третьей главе предложены методы, позволяющие повысить эффективность автоматического управления процессами комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента, в частности, методы автоматического контроля и управления температурой упрочняемого режущего инструмента и составом газовой смеси в камере вакуумно-плазменной установки, реализуемые в реальных производственных условиях.

Автоматический контроль температуры упрочняемого инструмента возможен, если работа системы управления и пирометра организована таким образом, что температура измеряется только в те моменты времени, когда в фокусе пирометра появляется требуемый участок изделия. В таком случае оператор только один раз — в начале технологического процесса - должен на-10

строить фокус пирометра на этот участок. Должны быть обеспечены следующие условия:

• механизм, циклически перемещающий изделия в камере, должен быть оснащен датчиком положения, допускающим максимальную погрешность измерения положения не больше радиуса фокусного пятна пирометра;

• привод механизма обеспечивает плавные управляемые перемещения механизма, для того чтобы оператор мог настроить фокус пирометр на интересующие его участки;

• оснастка, на которой закреплены изделия, не допускает их свободного перемещения относительно механизма;

• время измерения температуры пирометром достаточно мало, и пирометр успевает произвести измерение, пока его фокусное пятно попадает на требуемый участок изделия.

Для проверки возможности автоматического пирометрического контроля температуры планетарный механизм стола установки «СТАНКИН-А1Ш-З» был оснащен приводом с позиционным управлением. Обратную связь по положению обеспечивал фотоимпульсный датчик с оптическим разрешением 5000 имп./об. Условия работы в вакууме (без смазки) при перепадах температур в сотни градусов обуславливают обязательное наличие люфта в планетарном механизме. Для компенсации погрешности положения механизма, вызванной люфтом, был применен метод программной выборки люфта.

Проведенные эксперименты показали, что основную проблему при многократных измерениях температуры одного и того же участка, на который первоначально был настроен фокус пирометра, составляет непостоянство передаточного отношения от центрального колеса к сателлитам планетарного механизма, вызванное переменными температурами и неоднородным нагревом деталей механизма. Максимальное отклонение фокуса пирометра от запрограммированной точки измерения составило ±4 мм.

Учитывая, что источником нагрева деталей механизма является ионный ток, контролируемый источником напряжения смещения, было проверено предположение, что изменение передаточного отношения коррелирует с /

величиной J/J(/)-i/f, где Js — ионный ток, t — время процесса. Оказалось, о

что передаточное отношение от центрального колеса к сателлитам планетарного механизма почти (с максимальной погрешностью ±10%) обратно пропорционально интегралу квадрата ионного тока. Внесение соответствующей коррекции в алгоритм управления приводом планетарного механизма позволили снизить погрешность позиционирования в разных режимах до ±1,5 мм, что представляется приемлемым, исходя из того, что пятно применяемого на установках «СТАНКИН-АПП» пирометра типа М-90 фирмы Micron (США) составляет 2...2,5 мм на расстоянии до изделия, установленного на позиции планетарного механизма.

Для управления газовой смесью в работе предлагается метод контроля парциальных давлений газов, составляющих двухкомпонентную газовую среду, с помощью комбинации ионизационного датчика и баратрона.

В ионизационном датчике генерируется ток, образуемый ионами газа. По величине ионного тока, зная вид газа (т.е. поправочный коэффициент, учитывающий степень ионизации данного газа), можно косвенно судить о давлении:

P(i) = С сг1, где С - коэффициент преобразования, (Па/А);

Ср — поправочный коэффициент, специфический для конкретного газа, учитывающий степень ионизации газа;

I — ионный ток;

Очевидно, что при измерении давления смеси из двух газов (азота и аргона), характерной для комбинированной вакуумно-плазменной обработки, с помощью ионизационного датчика адекватное значение давления получить невозможно, если неизвестны пропорции смеси. 12

I

Наиболее достоверные данные о давлении газовой смеси в камере установки дают деформационные датчики давления (баратроны), которые с хорошей точностью позволяют измерять давления в диапазоне с нижней границей до 10' Па. Преимуществом баратрона является независимость его показаний от состава газовой смеси, поэтому этот тип датчика преимущественно используют на современных установках.

Учитывая, что процесс ионизации атомов одного газа никак не влияет на ионизацию атомов другого газа, можно допустить, что суммарный ионный ток является суммой неизвестных ионных токов двух газов. Поскольку давление газовой смеси является суммой парциальных давлений двух газов, можно составить систему уравнений:

1 = 1,+12 [р=С.(сГ1-/)+СГ2./2)'

где Р — давление смеси, измеренное баратропом.

Решая полученную систему относительно ионных токов двух газов и используя основное преобразование для ионизационного датчика, можно получить парциальные давления газов:

Р-Сс I <г,(Р-СсГ21)

' Г> «у, "«г, »

СгЛС сГ I- Р) СП ~сг2

Предложенный метод не требует специальных измерительных средств и позволяет в производственных условиях эффективно контролировать состав смеси по наиболее объективному показателю — отношению парциальных давлений. Испытания метода на смеси из 30% азота и 70% аршпа при давлении в 0,3 Па с использованием в качестве верифицирующего датчика омега-тронного измерителя парциальных давлений типа ИПДО-2 дало следующие значения максимальной погрешности в процентных пунктах смеси:

• при управлении составом смеси по расходам РРГ — 11 п.п. (реальные концентрации азота 19. ..41%);

♦ при управлении по значениям парциальных давлений - 2 п.п. (реальные концентрации азота 28...32%).

Для решения проблемы контроля состояния катодов электродуговых испарителей предложен метод автоматического контроля, использующий накопленное значение тока испарителя.

Известно, что расход массы катода вакуумного дугового разряда связан линейным законом с током разряда:

_ _, где ¡1 — коэффициент, специфический для мате-

й *

риала катода.

Тогда суммарный расход массы катода в каждый момент времени работы дугового испарителя можно определить по формуле: t

m£(t) = fl^I(t)dt)тя& / — время работы испарителя, о

Поскольку настройкой электромагнитной системы на испарителях установок типа ННВ-6.6 и «СТАНКИН-АПП» достигается, что эрозия катода происходит только со стороны его торца, можно с учетом конической формы катода определить максимально возможную выработку катода:

'"макс = Р ПХ**Р + ¿мин • + <11р )> где

р — плотность материала катода;

А^р — критическая высота выработки катода;

ймин - минимальный диаметр катода;

— диаметр катода на уровне критической

высоты выработки.

Автоматизированная система управления установкой контролирует величину тока испарителя через равные промежутки времени, величина которых мала по сравнению с общим временем работы испарителя. Это позволяет

организовать численное интегрирование, необходимое для определения текущего расхода массы катода.

Эксперименты, проведенные на установке «СТАНКИН-АПП-3» с катодами из титана (ВТ-1), показали, что максимальное отклонение теоретической зависимости для суммарного расхода массы катода от экспериментальных данных составляет при шаге интегрирования 0,5 с не более 3%, Таким образом, возможен эффективный автоматический контроль состояния катода в процессе работы испарителя, который позволяет:

• снизить риск отказа установки из-за катастрофической выработки катода практически до нуля;

• повысить коэффициент использования катода;

• планировать оставшийся ресурс катода и избегать, таким образом, незапланированного прерывания технологического процесса нанесения покрытия из-за необходимости смены катода во время процесса.

В четвертой главе описаны разработанные алгоритмы автоматического управления и контроля параметров технологического процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента. Приведено сравнение разработанных алгоритмов автоматического управления с существующими вариантами ручного управления.

Для поддержания заданных значений температуры в различных режимах вакуумно-плазменного упрочнения был применен известный метод ПИД-регулирования. Входным параметром является напряжение смещения, изменение которого приводит к изменениям ионного тока через изделия и, соответственно, к изменению их температуры.

Схема устройств, входящих в систему автоматического регулирования температуры приведена на рис. 2.

Рис. 2. Система автоматического управления температурой упрочняемого инструмента

Для определения эффекта от автоматического регулирования температуры было проведено сравнение двух вариантов технологического процесса упрочнения концевых фрез диаметром 20 мм из стали Р6М5:

• технологический процесс, проводимый по жесткой программе, запрограммированный методом «play-back»;

• технологический процесс с автоматическим регулированием температуры выбранного участка режущей кромки одного из упрочняемых инструментов.

В первом варианте максимальное отклонение температуры режущей кромки упрочняемой фрезы составило +43 "С (критический перегрев при ионной очистке) по сравнению с желаемым значением, которое было выдер-

жано во время эталошюго процесса. Во втором варианте температура не вышла из заданного диапазона в ±10 °С.

Для регулирования концентрации азота в двухкомпонентной газовой смеси с использованием значений парциальных давлений газов была модернизирована трехканальная система газонапуска установки «СТАНКИН-АПП-ЗА», первоначально использовавшая сигнал давления только от баратрона (рис. 3).

Рис. 3. Трехканальная система газонапуска для автомагического контроля н управления составом газовой смеси

Программное обеспечение контроллера системы было доработано для регулирования концентрации азота, определяемого по парциальному давлению.

Сравнение с вариантом регулирования состава смеси по данным расходов РРГ показало уменьшение погрешности доли азота в смеси в 5 раз- При этом типичное время переходного процесса практически не увеличилось: 28 с при изменении доли азота с 50% до 3% для первоначального варианта системы, 29 с — для варианта регулирования по парциальному давлению.

В общем случае, при экстремальной зависимости износостойкости упрочненного инструмента преимуществом автоматического управления является то, что во время технологического процесса комбинированного вакуум-но-плазменного упрочнения значение технологических параметров поддерживается с меньшими отклонениями, чем при ручном управлении.

Рис. 4. Эффективность автоматического управления технологическим параметром при экстремальной зависимости износа от параметра

На рис. 4 показано влияние погрешности некоторого технологического параметра (ДРа,ДР, - погрешности параметра при автоматическом и при ручном управлении, Л/„, Д/, — разброс значений износа упрочненного ин-

струмента, испытываемого фиксированное время при определенных условиях резания) на износостойкость упрочненного инструмента. Учитывая» что износостойкость режущего инструмента характеризуется среднестатистическим значением износа при определенных условиях, можно одпозначно говорить о повышении износостойкости упрочненного инструмента при автоматическом управлении.

Пятая глава посвящена экспериментальному подтверждению влияния разработанных методов автоматического управления на повышение стойкости режущего инструмента из быстрорежущей стали на примере сверл малого диаметра из стали Р6М5. Комбинированное вакуумно-плазменное упрочнение проводилось на установке «СТАНКИН-АПП-2» (рис. 5):

1-Й вариант - без контроля температуры, с регулированием состава газовой среды по расходам РРГ;

2-й вариант - с автоматическим пирометрическим контролем температуры, с регулированием состава газовой среды по парциальным давлениям, рассчитываемым по методу, предложенному в работе.

Упрочненные сверла испытывались при сверлении глухих отверстий глубиной 4,5 мм в стали 40Х в состоянии поставки.

В результате испытаний было зафиксировано повышение средней стойкости инструмента, упрочненного по 2-му варианту, в 1,73 раза по отношению к первому варианту. Диапазон разброса стойкостеи отдельных инструментов сократился в 2,5 раза, т.е. применение разработанных методов автоматического контроля и управления приводит к повышению не только стойкости, но и надежности режущего инструмента.

Рнс. 5. Вакуумно-плазменная установка «СТАНКИН-АПП-2» с автоматическим управлением составом газовой смеси

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Основным препятствием на пути повышения эффективности автоматического управления вакуумно-плазменным упрочнением является наличие ряда параметров, трудно поддающихся автоматизированному контролю и управлению в промышленных условиях. К этим параметрам относится состав газовой смеси, температура поверхности упрочняемого изделия и состояние катода дугового испарителя,

2. Применение метода автоматического управления парциальными давлениями рабочих газов, образующих газовую смесь, позволяет существенно повысить среднюю стойкость режущего инструмента из быстрорежущей стали — в частности, сверл малого диаметра из стали Р6М5 с азотированным подслоем и покрытием ZrN при обработке стали 40Х — до 2-х раз по сравнению с аналогичными сверлами, упрочненными без применения автоматического управления.

3. Применение метода автоматического дискретного пирометрического контроля температуры наиболее нагретых участков поверхности режущего инструмента из быстрорежущей стали позволяет, во-первых, отказаться от менее эффективного и дорогостоящего метода термопарного контроля температуры по детали-представителю, во-вторых, получить износостойкость инструмента, аналогичную износостойкости инструмента, упрочненного опытным оператором без автоматического управления процессом.

4. Автоматическая диагностика состояния катода дугового испарителя по интегралу тока дуги позволяет снизить вероятность отказа установки из-за катастрофической выработки катода и повысить коэффициент использования катода — в частности, катода к установкам типа ННВ-б.6 и «СТЛНКИН-АПП» - на 8.. Л 0%.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: 1. Григорьев С.Н., Алешин С.В., Палютин A.A., Штепенко Ю.Ю., А.Г. Андреев, A.B. Кабанов, A.A. Шеин Технология нанесения вакуумно-плазменных покрытий на режущий инструмент // Качество машин: Сб. тр. IV международной научно-технич. конф. Т.2. Брянск: БГТУ, 2001, С. 130-132.

2. ГоровоЙ А.П., Федоров С.В., Кабанов A.B., Алешин С.В., Волосова М.А. Разработка и создание установки для низкотемпературного нанесения ионно-плазменных покрытий для упрочнения длинномерных изделий. Отчет по Гос. контракту 301-204301-18 (00)-П. (реп № ВНТИЦ 01.2.00100986), 2001 г. 22 с.

3. Гурин В.Д., Кабанов A.B., Мельник Ю.А. Разработка технологии поверхностной обработки изделий из диэлектрических материалов. // Производственные технологии. Материалы отчетной конференции-выставки по НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники». — Москва, 2002. - С. 323. (Секция 11. Высокие технологии межотраслевого применения).

4. Григорьев С.II., Горовой А.П., Кабанов A.B. Разработка технологии нанесения износостойких покрытий на длинномерные изделия с использованием планарного электродугового испарителя металлов. - Научно-технический журнал «Наука Москвы и регионов». — № 1. - М., 2002.-С. 75-76.

5. Григорьев С.Н., Кудымов Д.Н., Кабанов A.B. Разработка компьютерных систем программного управления установками для нанесения ва-куумно-плазменных покрытий // Материалы IV Юбилейной Всероссийской научной конференции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении». Бийск, 23-24 сентября 2004г., с. 18-22.

6. Григорьев С.Н., Кабапов A.B., Кудымов Д.Н. Универсальная инструментальная программная система для создания систем автоматизированного управления технологическим оборудованием // Материалы V Всероссийской научно-технической конференции «Измерение, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях». Бийск, 7-8 октября 2004г., с. 85-89.

7. Андреев А.Г., Кудымов Д.Н., Кабанов A.B. Автоматизированное управление оборудованием для вакуумно-плазменной поверхностной обработки// Упрочняющие технологии и покрытия. — № 9, 2005. - С. 4-8,

8. Григорьев С.Н., Андреев А.Г., Барабанов А.Б., Кабанов A.B. Автоматизация технологических процессов вакуумного электродугового нанесения износостойких покрытий И Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве, Всероссийская научно-техническая конференция, Воронеж, 25-26 апреля 2006 г., с.93-94.

9. Григорьев С.II., Кабанов A.B.» Барабанов Л.Б. Новая система компьютерного управления технологическим оборудованием для поверхностной упрочняющей обработки изделий // Ресурсосберегающие технологии в машиностроении, 5-я Всероссийская юбилейная научно-практическая конференция, Бийск, 20-22 сентября 2006, с.90-95.

Подписано в печать 26.10.2006

Формат 60х90'/|А Бумага 80 гр/м2 Гарнитура Times

Объем 1,5 п.л. Тираж 50 эю. Заказ № 199

Отпечатано в Издательском Центре ГОУ ВПО Ml ТУ «СТАНКИН» Лицензия на издательскую деятельность JIP №01741 от 11.05.2000 127055, Москва, Вадковский пер., д.3а

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА.

1.1. Характеристика процесса комбинированного вакуумноплазменного упрочнения.

1.2. Технологические параметры процесса комбинированного вакуумноплазменного упрочнения.

1.3. Автоматизация npoifeccoe вакуумноплазменной обработки. Состояние вопроса.

1.4. Вакуумно-плазменная установка как объект автоматического управления.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И

УПРАВЛЕНИЯ ЗНАЧИМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОГО ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯ.

2.1. Основные трудности при реализации автоматического управления процессом комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения реэ/сущего Ш1струмента из быстрорежущей стали.

2.2. Контроль температуры подложки.

2.3. Состав газовой смеси.

2.4. Контроль состояния катодов дуговых испарителей.

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ПОВЫСИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ КОМБИНИРОВАННОГО ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА.

3.1. Метод автоматического контроля и управления температурой упрочняемого режущего инструмента.

3.2. Метод автоматического контроля и управления составом газовой смеси в камере вакуумно-плазменной установки.

3.3. Метод автоматического контроля состояния катода дугового испарителя.

ГЛАВА 4. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОГО ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА.

4.1. Система автоматического управления температурой упрочняемого инструмента.

4.2. Система автоматического управления составом и давлением газовой среды в вакуумной камере вакуумно-плазменной установки.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ

МЕТОДОВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

Современное автоматизированное механообрабатывающее производство все в большей степени использует ресурсосберегающие, экологически чистые технологии, позволяющие не только увеличивать производительность обработки резанием, но и обеспечивать высокую гибкость производственных процессов[2,5-7,32,72]. Тенденции развития механообрабатывающего производства связаны с отказом от применения высокотоксичных жидких, газовых и твердых технологических сред, способствующих загрязнению окружающей среды. Отказ от применения технологических сред в связи с экологическими проблемами приводит к снижению интенсивности процессов обработки. Между тем применение дорогостоящего автоматизированного станочного оборудования требует использования интенсивных режимов обработки, что связано с необходимостью самоокупаемости такого оборудования. Поэтому применение в автоматизированном механообрабатывающем производстве высоконадежного режущего инструмента, способного интенсифицировать резание даже при невозможности использования технологических смазочно-охлаждающих сред, определяет способность оборудования для мехобработки функционировать при оптимальных экономических показателях[3,5,6,30-33].

Наиболее эффективным путем повышения надежности режущего инструмента является использование инструментальных материалов с модифицированными поверхностными свойствами, формируемыми методами ионно-плазменной обработки[1,4,10,11,22].

Электродуговые испарительные устройства[ 1,1 2,1 3,34,63] занимают устойчивую самостоятельную позицию в числе друг их традиционных средств, осуществляющих вакуумную металлизацию изделий. К достоинствам электродуговых испарительных устройств относятся:

• простота конструкции;

• безопасность обслуживания;

• простота регулирования процесса испарения;

• относительно небольшие затраты энергии на единицу массы испаренного металла;

• возможность испарения любых металлов без каких-либо конструктивных изменений;

• нахождение испаряемого металла в состоянии плазмы, что позволяет широко регулировать энергию частиц испаряемого металла, влияя тем самым на процесс конденсации.

Дуговые испарительные устройства применяются для осаждения металлов, сплавов и химических соединений (нитридов, карбидов, оксидов) для получения износостойких, декоративных и др. покрытий высокого качества, а также проведения комплексной (комбинированной) обработки.

Установки для комбинированной вакуумно-плазменной обработки электродуговым методом [8,27-29,83,88] широко используются в промышленности для упрочнения (повышения износостойкости) режущего инструмента из быстрорежущей стали. Эффект упрочнения инструмента достигается за счет создания на его поверхности износостойкой структуры, состоящей из азотированного подслоя с возрастающей к поверхности микротвердостью и твердого керамического мокрытия.

Технология и оборудование для комбинированной обработки режущего инструмента в вакууме позволяет[7,25,26,81 - 83]:

• проводить эффективную очистку изделий ионами газа при режимах, исключающих образование дуговых пробоев и эрозии поверхности;

• проводить процесс нагрева и химико-термической обработки при положительном, отрицательном или плавающем потенциале, что позволяет регулировать процесс в широких пределах;

• разделить процессы прогрева изделия и его ионной очистки, что позволяет вести последнюю с оптимальном дозой облучения ионами;

• производить эффективную химико-термическую обработку и нанесение износостойких покрытий за один технологический цикл;

• повысить эксплуатационную стойкость режущего инструмента с комплексной обработкой не менее чем в 1,5-3 раза по сравнению с инструментом, упрочнение которого осуществлялось только путем нанесения износостойкого покрытия.

Подавляющее большинство вакуумно-плазмепных установок отечественного производства не оснащены системами управления и для обслуживания требуют подготовленных специалистов-операторов. При этом работоспособность инструмента, подвергнутого комбинированному вакуумно-плазменному упрочнению на установках без автоматического управления, в значительной степени зависит от профессиональной квалификации и опыта оператора.

Актуальность автоматизации технологических процессов вакуумно-плазменного упрочнения[14,25] определяется, во-первых, стремлением производителей инструмента к повышению качества продукции, что возможно только с исключением влияния человеческого фактора, и, во-вторых, обостряющимся дефицитом высококвалифицированных операторов установок.

Однако автоматизация процессов комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения наталкивается на ряд серьезных трудностей[36,89,92]. На работоспособность упрочненного инструмента влияет целый ряд параметров технологического процесса, для контроля за которыми необходимы дорогостоящие специальные средства, практически не применимые в реальных производственных условиях. Если в алгоритм управления не введены все переменные факторы, оказывающие существенное влияние на процесс вакуумно-плазменного упрочнения, и не предусмотрены соответствующие коррекции управляющего воздействия, то технологический процесс не может быть автоматически воспроизведен с требуемым качеством.

Ряд технологических режимов процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения, оказывающих существенное влияние на работоспособность упрочненного инструмента, в современных условиях легко поддается автоматическому контролю и управлению. Это, например, токи, напряжения и мощности источников питания дуговых испарителей и источника напряжения смещения, закон перемещения упрочняемого режущего инструмента в вакуумной камере, давление газовой с меси.

К параметрам технологического процесса, в наибольшей степени влияющим на работоспособность упрочненного инструмента и трудно поддающимся автоматическому контролю в реальных производственных условиях, относятся:

• состав газовой смеси, в которой происходят различные стадии процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения;

• температура упрочняемого режущего инструмента и распределение ее полей по поверхности инструмента;

• состояние (степень выработки) катодов электродуговых испарителей.

Разработка и практическая реализация методов автоматического управления комбинированным вакуумно-плазменным упрочнением, учитывающих перечисленные выше параметры, может существенно повысить работоспособность упрочненного режущего инструмента и в связи с этим является чрезвычайно актуальной задачей.

Цель работы:

Повышение работоспособности режущего инструмента на основе разработки и практической реализации системы управления процессом комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения, включающей автоматическое регулирование состава и давления газовой смеси, дискретный пирометрический контроль температуры и инструмента и диагностирование состояния катодов ■электродуговых испарителей вакуумно-плазменной установки по косвенным признакам.

Для достижения поставленной цели в работе были поставлены следующие задачи:

• проведение анализа параметров технологического процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента; выявление степени влияния различных параметров на работоспособность упрочненного режущего инструмента и надежность процесса;

• проведение анализа существующих методов автоматического контроля и управления значимыми параметрами технологического процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения; определение основных проблем, препятствующих дальнейшему повышению эффективности автоматического управления комбинированным упрочнением инструмента;

• разработка методов и алгоритмов автоматического контроля и управления: составом газовой смеси в камере вакуумно-плазменной установки, температурой упрочняемого режущего инструмента, состоянием катодов электродуговых испарителей;

• разработка и программная реализация алгоритмов автоматического управления и контроля параметров технологического процесса комбинированного вакуумно-плазменного упрочнения режущего инструмента; алгоритмы должны быть интегрированы в программное обеспечение компьютерной системы управления вакуумно-плазменной установкой; экспериментальное подтверждение влияния разработанных методов автоматического управления на повышение стойкости режущего инструмента из быстрорежущей стали Р6М5. аучной новизной работы являются: метод автоматического регулирования состава и давления газовой смеси и дискретного пирометрического контроля температуры при комбинированном вакуумно-плазменном упрочнении инструмента, позволяющий значительно повысить его работоспособность; модель и алгоритм диагностирования состояния катодов электродуговых испарителей вакуумно-плазменной установки по косвенным признакам, позволяющий исключить ее отказы из-за катастрофической выработки катода.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Основным препятствием на пути повышения эффективности автоматического управления вакуумно-плазменным упрочнением является наличие ряда параметров, трудно поддающихся автоматизированному контролю и управлению в промышленных условиях. К этим параметрам относится состав газовой смеси, температура поверхности упрочняемого изделия и состояние катода дугового испарителя.

2. Применение метода автоматического управления парциальными давлениями рабочих газов, образующих газовую смесь, позволяет существенно повысить среднюю стойкость режущего инструмента из быстрорежущей стали - в частности, сверл малого диаметра из стали Р6М5 с азотированным подслоем и покрытием ZrN при обработке стали 40Х - до 2-х раз по сравнению с аналогичными сверлами, упрочненными без применения автоматического управления.

3. Применение метода автоматического дискретного пирометрического контроля температуры наиболее нагретых участков поверхности режущего инструмента из быстрорежущей стали позволяет, во-первых, отказаться от менее эффективного и дорогостоящего метода термопарного контроля температуры по детали-представителю, во-вторых, получить износостойкость инструмента, аналогичную износостойкости инструмента, упрочненного опытным оператором без автоматического управления процессом.

4. Автоматическая диагностика состояния катода дугового испарителя по интегралу тока дуги позволяет снизить вероятность отказа установки из-за катастрофической выработки катода и повысить коэффициент использования катода - в частности, катода к установкам типа ННВ-6.6 и «СТАНКИН-АПП» - на 8. 10%.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Григорьев С.Н., Алешин С.В., Палютин А.А., Штепенко Ю.Ю., А.Г. Андреев, А.В. Кабанов, А.А. Шеин Технология нанесения вакуумно-плазменных покрытий на режущий инструмент // Качество машин: Сб. тр. IV международной научно-технич. конф. Т.2. Брянск: БГТУ, 2001. С. 130-132.

2. Горовой А.П., Федоров С.В., Кабанов А.В., Алешин С.В., Волосова М.А. Разработка и создание установки для низкотемпературного нанесения ионно-плазменных покрытий для упрочнения длинномерных изделий. Отчет по Гос. контракту 301-204301-18 (00)-П. (per. № ВНТИЦ 01.2.00 100986), 2001 г. 22 с.

3. Турин В.Д., Кабанов А.В., Мельник Ю.А. Разработка технологии поверхностной обработки изделий из диэлектрических материалов. // Производственные технологии. Материалы отчетной конференции-выставки по НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники». - Москва, 2002. - С. 323. (Секция 11. Высокие технологии межотраслевого применения).

4. Григорьев С.Н., Горовой А.П., Кабанов А.В. Разработка технологии нанесения износостойких покрытий на длинномерные изделия с использованием планарного электродугового испарителя металлов. - Научно-технический журнал «Наука Москвы и регионов». - № 1. -М., 2002. - С. 75-76.

5. Григорьев С.Н., Кудымов Д.Н., Кабанов А.В. Разработка компьютерных систем программного управления установками для нанесения вакуумно-плазменных покрытий // Материалы IV Юбилейной Всероссийской научной конференции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении». Бийск, 23-24 сентября 2004г., с. 18-22.

6. Григорьев С.Н., Кабанов А.В., Кудымов Д.Н. Универсальная инструментальная программная система для создания систем автоматизированного управления технологическим оборудованием // Материалы V Всероссийской научно-технической конференции «Измерение, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях». Бийск, 7-8 октября 2004г., с. 85-89.

7. Андреев А.Г., ■ Кудымов Д.Н., Кабанов А.В. Автоматизированное управление оборудованием для вакуумно-плазменной поверхностной обработки // Упрочняющие технологии и покрытия. - № 9, 2005. - С. 48.

8. Григорьев С.Н., Андреев А.Г., Барабанов А.Б., Кабанов А.В. Автоматизация технологических процессов вакуумного электродугового нанесения износостойких покрытий // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве, Всероссийская научно-техническая конференция, Воронеж, 25-26 апреля 2006 г., с.93-94.

9. Григорьев С.Н., Кабанов А.В., Барабанов А.Б. Новая система компьютерного управления технологическим оборудованием для поверхностной упрочняющей обработки-изделий // Ресурсосберегающие технологии в машиностроении, 5-я Всероссийская юбилейная научно-практическая конференция, Бийск, 20-22 сентября 2006, с.90-95.

1. Андреев А.А., Саблев Л.П., Шулаев В.М., Григорьев С.Н. Вакуумно-дуговые устройства и покрытия. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005

2. Поляк М.С. Технологические методы упрочнения. Справочник в 2-х томах. М.: "Л В. М.- СКРИПТ, Машиностроение, 1995, 832 с.

3. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. - 336 с.

4. Андреев А.А., Гаврилов А.Г., Падалко В.Г. Прогрессивные технологические процессы в инструментальном производстве. М.: Машиностроение, 1981.-214 с.

5. А.С. Верещака, И.П. Третьяков. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. М,: «Машиностроение», 1986, 192 с.

6. Григорьев С.Н. Повышение надежности режущего инструмента путем комплексной ионно-плазменной поверхностной обработки. Диссертация на соискание ученой степени докт. техн. наук:: 05.03.01. Москва, 1995 г.

7. Григорьев С.Н. Комбинированная вакуумно-плазменная' обработка инструментов. Производственно-техническийжурнал «Металл. Оборудование. Инструмент». Июнь. -2003. - с. 36-40.

8. Арзамасов Б.Н., Братухин А.Г., Елисеев Ю.С., Панайоти Г.А. Ионная химико-термическая обработка сплавов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999, 400 с.

9. L.P.Sablev, A.A.Andreev, V. V.Kunchenlco, S.N.Grigoriev. Vacuum-Arc Evaporator of Metals with an Extended Planar Cathode // Proc. Of the TATF'98, Germany, Regensburg , 1998, h. 323 -326.

10. A. H. Кузнецов, H. В. Прахов. Вакуумный электродуговой источник плазмы с анодным и катодным режимами горения разряда. Прикладная физика, 2003, № 5, с. 46-48.

11. Ковальчук Е.Р., Косов М.Г., Митрофанов В.Г. и др. Основы автоматизации машиностроительного производства: Учебник для вузов (под ред. Соломенцева Ю.М.). Изд. 2-е. М: Высшая Школа. 2001. 312 с.

12. Соломенцев Ю. М., Вороненко В. П., Схиртладзе А.Г. Проектирование машиностроительного производства: Учебник для вузов. М.: Янус-К. 2002. -348 с.

13. Соломенцев Ю.М. Проектирование автоматизированных участков и цехов: Учебник для ВУЗов. М: Высшая Школа. 2003.

14. Мрочек Ж.А., Жолобов А.А., Акулович J1.M. Основы технологии автоматизированного производства в машиностроении: Учебное пособие для вузов. Минск: Технопринт. 2003.

15. Рей У. Методы управления технологическими процессами: Пер. с англ. -М.: Мир, 1983.

16. Капустин Н.М. Автоматизация машиностроения: Учебник для ВТУЗов. М: Высшая Школа. 2003.

17. Корытин A.M., Петров Н.К., Радимов С.Н., Шапарев П.К. Автоматизация типовых технологических процессов и установок. М.; Энергоатомиздат, 1988.

18. Ю.М. Осипов. Автоматизация процессов машиностроения: Учебное пособие. Томск, 1994.

19. Вакуумные технологии и оборудование: Сборник докладов 5-й Международной конференции / Под редакцией В. И. Лапшина, В. М. Шулаева. — Харьков: ННЦ ХФТИ, ИПЦ «Контраст», 2002.

20. М.Хокинг, В.Васантасри, П.Сидки. Металлические и керамические покрытия. Пер. с англ. -М.: Мир, 2000.

21. Барвинок В.А., Богданович В.И., Митин Б.С. Закономерности формирования покрытий в вакууме. // ФХОМ. №5.-1 986. С. 92-97.

22. Андреев А.А., Кунченко В.В., Саблев Л.П., Шулаев В.М. Дуплексная обработка инструментальных сталей в вакууме. // Сб. докл. 2-го Междунар. симп. ОТТОМ-2, ч. 2, г. Харьков, 2001.

23. F. Sanchette, Е. Damond. Single cycle plasma nitriding and hard coating deposition in a cathodic arc evaporation device. Surface & Coating Technology. 1997, p. 261 267.

24. Саблев Л.П., Андреев А.А., Кунченко В.В. Плазменное азотирование режущего инструмента из быстрорежущейл стали. Труды симп. ОТТОМ, г. Харьков, 2000.

25. Григорьев С.П., Ильичев Л.Л., Рудаков В.И. Ионно-плазменное упрочнение инструментальных сталей. -Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. 415 с.

26. Верещака А.С., Табаков В.П. Физические основы процесса резания и изнашивания режущего инструмента с износостойкими покрытиями. Ульяновск, 1998.

27. Табаков В.П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана. Ульяновск, 1998.

28. Синопальников В.А., Григорьев С.Н. Надежность и-диагностика технологических систем: Учебник. -М.: ИЦ МГТУ «СТАНКИН», Янус-К. 2003.

29. J.Vetter. Vacuum arc coatings for tools: potential and application. Surface and Coatings Technology. V76-77, 1995. p.719-724.

30. B.Coll, D.Sanders. Design of vacuum arc-based sources. Surface and Coatings Technology. V.81, 1996. p.42-51.

31. Справочное пособие по теории систем автоматического регулирования и управления. Под общ. ред. Е.А. Санковского. Мн.: «Вышэйшая школа», 1973.

32. Автоматизация процессов и управления: Сборник статей (под редакцией Торлина В.Н.). Севастополь, 1996.

33. Фандеев Е.И., Васильев Б.В., Бараненко А.П. Низкотемпературные пирометры с тепловыми приемниками излучения. М.: Энергоатомиздат. - 1993. - 159с.

34. Ранцевич В.Б. Пирометрия при посторонних источниках излучения. Под ред. А. Г. Шашкова; АН БССР, Ин-т прикл. физики. Минск: Наука и техника. - 1989.

35. Лобов Д.Г. Специализированные инфракрасные пирометры' для контроля технологических процессов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. -Омск, 1999.

36. Ермолаев А.Н. Применение методов оптической пирометрии для определения температурного состояния поверхности металлов в условиях плазмообразования при лазерной обработке: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 1990.

37. Вакуумные дуги. Теория и приложения. Под ред. Дж. Лафферти. М.: Мир, 1982.

38. Таблицы физических величин. / Под ред. И.Н.Кикоина. М.: Атомиздат, 1976

39. Физико-химические свойства элементов. Справочник. Под ред. Г.В. Самсонова. Киев, Наукова думка. 1965.

40. Горохов Е.В. Построение позиционных систем управления при автоматизации технологического оборудования в приборостроении (исследование, разработка, внедрение): автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн.наук. М., 1993.

41. Приборы и средства автоматизации: Отрасл. каталог / Рос.НИИ информ. и экономики (Информприбор). М. -1993.

42. Автоматизация и роботизация производственных процессов. Межвуз.сб.науч.тр. Воронеж.Гос.Техн.Ун-т. Изд-во ВГТУ, Воронеж. 1996.

43. Я. Буда, В. Гановски, B.C. Вихман и др. Автоматизация процессов машиностроения: Учебное пособие (под ред. А.И. Дащенко). М.: Высшая школа, 1991

44. А.Э.Рафальсон, А.М.Шерешевский, Масс-спектрометрические приборы, М. — Л., 1968.

45. Джейрам Р., Масс-спектрометрия. Теория и приложения. М., Мир, 1969.

46. Handbook of Vacuum Arc Science and Technology / Ed. by R.L. Boxman, D.M. Sanders, P.I. Martin. New York: Noyes Publications, Park Ridge, 1995.

47. Любимов Г.А., Раховский В.И. УФН, 1978, т. 125, с. 665.

48. Грановский В.Jl. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука. 1973.

49. Кесаев И.Г. Катодные процессы электрической дуги. М.: Наука, 1968

50. Месяц Г.А. Эктоны. Екатеринбург: Наука, 1994.

51. А.Ф.Дьяков, Ю.К.Бобров, А.В.Сорокин, Ю.В.Юргеленас. Физические основы электрического пробоя газов. М., Изд-во МЭИ, 1999. 400с.

52. Голант В.Е., Жилинский А.П., Сахаров И.Е. Основы физики плазмы. М.: Атомиздат, 1977. 384с

53. А.Г.Николаев, Е.М.Окс, Г.Е.Юшков. ЖТФ, 1998, т. 68, №9

54. Д.Ф.Алферов, В.П.Иванов, В.А.Сидоров. Устойчивость горения вакуумной дуги постоянного тока в осесимметричном радиальном магнитном поле. Прикладная физика, 2001, № 4, с. 27-34.

55. А.С.Бугаев, В.И.Грушенец, А.Г.Николаев, Е.М.Окс, Г.Ю.Юшков. Исследования направленных скоростей ионов в вакуумном дуговом разряде эмиссионными методами. ЖТФ, т.70, №9, 2000.

56. G. Yu. Yushkov, Е. М. Oks, A. Anders, I. G. Brown, //J. Appl. Phys., 2000, v. 88, p. 5618.

57. Boxman R.L., Goldsmith S. IEEE Trans. Plas. Sci. 1990.Vol. 18. N 2. p. 231-236.

58. И.И.Аксенов. Вакуумная дуга в эрозионных источниках, плазмы. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005. 212с.

59. D.A. Karpov. Cathodic arc sources and macroparticle filtering. Surface and Coatings Technology. V.96, 1997. p.22-33.

60. С.Дэшман. Научные основы вакуумной техники. М.: Мир, 1964

61. Пауэр Б. Д. Высоковакуумные откачные устройства. М.: Энергия, 1969.

62. Г.Левин. Основы вакуумной техники. М.: Энергия, 1969.

63. Г.Л. Эшбах. Практические сведения по вакуумной технике. M.-JL: Энергия, 1966

64. М.К. Марахтанов, A.M. Марахтанов. Формирование катодного кратера в низковольтной вакуумной дуге с холодным катодом. Письма в ЖТФ, Т.24, №13, 1998.

65. М.К. Марахтанов, A.M. Марахтанов. Эффект термоэлектронного вентиля и ритм катодного кратера в низковольтной вакуумной дуге с холодным катодом. Письма в ЖТФ, Т.24, №14, 1998. .

66. С.С.Арапов, Н.Б.Волков. О формировании и структуре токовых ячеек катодного пятна вакуумной дуги. Письма в ЖТФ.т.29, №1, 2003.

67. С.А. Баренгольц, Е.А.Литвинов, Е.Ю.Садовская, Д.Л.Шмелев. Движение катодного пятна вакуумной дуги во внешнем магнитном поле. ЖТФ, т.68, №6, 1998.

68. P. Siemroth, Т.Н. Schulke, Т.Н. Witke, В. Schultrich. Short-time Investigation of Laser and Arc Assisted Deposition Process // Thin Films. Edited E. Heht, F. Richter, J. Hahn, 1994, DGM Informationgeselshaft mbH, Verlag.

69. B. Juttner, "The dynamics of arc cathode spots in vacuum: New Measurements", J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 30, No. 2, 1997, pp. 221-229.

70. Ю.П. Райзер. Основы современной физики газоразрядных процессов. М., Наука, 1980.

71. В. Juttner "Cathode Spots of Electric Arcs", Topical Reviw, J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 34 (2001) pp.103-123.

72. Мартинов Г.М. Теория и техника систем числового программного управления с открытой модульной архитектурой для автоматизации машиностроительного оборудования: автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук. М., 2001.

73. Новицкий П.В. Электрические измерения неэлектрических величин. Ленинград: Энергия, 1975. - 576с.

74. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. 2-е изд., Л.Ж Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991. -304 с.

75. П. Гарет. Аналоговые устройства для микропроцессоров и мини-ЭВМ. М., Мир. 1981.

76. Автоматическое управление электротермическими установками. Под ред. А.Д. Свенчанского. М., Энергоатомиздат. 1990.

77. Чекалова Е.А. Повышение надежности инструмента из быстрорежущей стали путем комбинированной обработки с оптимальными параметрами ионно-плазменной среды: Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.03.01. Москва, 1997 г.

78. Григорьев С.Н., Федоров С.В., Волосова М.А., Туманова М.А. Технология и оборудование для комплексной ионно-плазменной обработки режущего инструмента. Качество машин: Сб. тр. IV международной научно-технич. конф. Т.2. Брянск: БГТУ, 2001.

79. Григорьев С.Н., А.С. Метель, Е.Р. Цыновников, Ю.А. Мельник, С.В. Федоров. Плазменный эмиттер ионов. Патент России № 21 10867, Н 0127/04

80. А.С. Vlasveld, S.G. Harris, E.D. Doyle, D.B. Lewis, W.-D. Munz. Characterisation and performance of partially filtered arc TiAIN coatings // Surface and Coatings Technology. 2002, v. 149, p. 217 224.

81. Y. Tanaka, T.M.Gur, M. Kelly et all. Properties of (Ti,.xAIx)N coatings for cutting tools prepared by the cathodic arc ion plating method.// J. Vac. Sci. Technol. A 10(4), Jul/Aug. 1992, p. 1749 1756.

82. Башков B.M., Кацев П.Г. Испытания режущего инструмента на стойкость. М.: Машиностроение, 1985.

83. Григорьев С.Н., Л.П. Саблев, А.П. Горовой, С.В. Федоров и др. Разработка технологии и устройства для комплексной обработки изделий. Совместная сессия и выставка-ярмарка перспективных технологий/Сб. тезисов докладов. Тула, 1997.

84. Григорьев С.Н., Андреев А.Г., Кудымов Д.Н. Инструментальная система для разработки программногообеспечения компьютерных систем управления дискретными технологическими машинами. Вестник компьютерных и информационных технологий. № 5, 2005.

85. Федоров С.В. Комбинированная поверхностная ионпо-плазменная обработка инструмента из быстрорежущей стали. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.02.01. Москва, 2004г.

86. А.П. Бурмаков, В.Н.Кулешов. Контроллер расходов газов для процессов нанесения пленок сложного состава, «Электроника инфо». №5(29), 2006.

87. Д.Н.Кудымов. Разработка инструментальной программной системы для создания компьютерных систем программного управления технологическими машинами. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.13.06 Москва, 2003г.