автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение точности и производительности механической обработки труднообрабатываемых и трудноконтролируемых деталей на основе использования виброконтактного принципа измерения

На правах рукописи

ТРОМПЕТ ГЕРМАН МИХАЙЛОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ И ТРУДНОКОНТРОЛИРУМЫХ ДЕТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИБРОКОНТАКТНОГО ПРИНЦИПА ИЗМЕРЕНИЯ

05. 02. 07 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Екатеринбург - 2014

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина"

Научный консультант - Красильников Александр Яковлевич, доктор технических наук, профессор, ФГАОУ ВПО "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина", профессор кафедры "Технология машиностроения".

Официальные оппоненты: - Глухов Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Омский государственный технический университет", заведующий кафедрой "Метрология и приборостроение";

- Митрофанов Владимир Георгиевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Московский государственный технологический университет "Станкин", заведующий кафедрой "Автоматизированные системы обработки информации и управления";

- Некрасов Юрий Иннокентьевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Тюменский государственный нефтегазовый университет", заведующий кафедрой "Технология машиностроения".

Ведущая организация - Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук

Защита состоится "18 " марта 2015года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.079.05 при ФГБОУ ВПО "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева - КАИ", г. Казань, 420111, ул. К.Маркса, д. 10, E-mail: kai@ksti-kai.ru. сайт http://www.kai/ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева - КАИ" и

на сайте hllp://www.kai.ru/science/disser/inder.phtml

Автореферат разослан " iO " декабря 2014г.

Ученый секретарь диссертационного сонеп^З^ Лунев Александр Николаевич

Общая характеристика диссертационной работы

Актуальность. Современные машиностроительные предприятия и фирмы постоянно испытывают необходимость повышения показателей качества выпускаемых машин, производительности и снижения себестоимости их изготовления. Так, например, Комплексной программой развития промышленности Свердловской области предусмотрено в качестве главной задачи создание к 2020 году в промышленности области 456 тысяч высокопроизводительных рабочих мест. Высокая точность геометрических размеров и формы деталей обеспечивают правильное функционирование, надежность и долговечность работы механизмов и машин. Точность размеров деталей определяет возможность их правильной сборки и взаимозаменяемости, позволяющей существенно снизить затраты при изготовлении, ремонте и эксплуатации любого оборудования. Вместе с тем повышение требований к точности приводит к возрастанию трудоемкости, повышению себестоимости и снижению производительности. В большинстве случаев современные детали машин изготавливают серийно на станках с программным управлением (ПУ), многоцелевых и многофункциональных станках. Для обеспечения высокой точности обработки станки снабжают автоматическими средствами контроля (АСК) размерных параметров обрабатываемых деталей и средствами контроля линейных и угловых перемещений узлов и механизмов станка.

Повышение точности процесса обработки и производительности при сохранении или даже снижении трудоемкости достигают различными способами: за счет новых технологических процессов, металлорежущих станков и другого технологического оборудования. Одним из направлений решения этой задачи является контроль размеров и формы деталей непосредственно в процессе обработки или сразу после обработки и управление технологическим процессом по результатам этого контроля, обеспечивая полную автоматизацию изготовления детали. Поэтому ряд ведущих мировых фирм - Матроээ (Италия), Яешв}^ (Англия), Ва]1и£Г (Германия) постоянно разрабатывают и совершенствуют средства измерения. Исследованиями и созданием средств контроля занимаются и в России (в СССР): ОАО НИИ измерений, ОАО «Калибр», СПбИМО, ЭНИМС, ВНИИМ, ОмГТУ, МВТУ, СПбГТУ, МГТУ «Ствнкин» и т.д.

Вместе с тем точность изготовления труднообрабатываемых и трудноконтролируе-мых деталей во многих случаях не удовлетворяет требованиям производства. Это обработка и контроль прерывистых поверхностей в процессе высокой динамичности технологического перемещения заготовок, неравномерность высоты одновременно обрабатываемых контролируемых поверхностей, реверсивность движения контролируемых поверхностей при турбулентном движении смазочно-охлаждающей жидкости совместно со стружкой и абразивными зернами, расширение диапазона измерений (контроль всего снимаемого припуска для автоматического изменения режимов обработки), линейность характеристики во всем диапазоне измерений контрольного оборудования, износ наконечников при измерительном контакте, обработка и контроль неметаллических деталей с высокой твердостью (обработка алмазов - получение бриллиантов), автоматическая установка измерительного устройства на контролируемую поверхность и снятие его. Поэтому дальнейшее совершенствование технологических процессов с использованием методов автоматического контроля и управления (регулирования) ими и особенно труднообрабатываемых деталей является постоянной и актуальной задачей технологии машиностроения и прикладной метрологии.

Цель диссертационной работы. Создание общих методологических принципов и теории проектирования технологических процессов труднообрабатываемых и трудноконтролируем ых деталей с разработкой станочного оборудования активного контроля на основе виброконтактного принципа измерения (СОАК ВПИ), исследование технологических возможностей виброконтактных измерительных систем и разработка методов расчета условий их эксплуатации на различных металлорежущих станках для повышения точности и производительности механической обработки.

Задачи исследовании.

1. Обобщение исследований в области повышения точности и автоматизации технологических процессов в различных условиях машиностроительного производства.

2. Разработка концепции повышения точности и производительности механической обработки с использованием СОАК ВПИ труднообрабатываемых и трудноконтролируемых деталей.

3. Построение математической модели и параметрический анализ уравнений движения разработанных устройств для различного СОАК ВПИ технологическими процессами изготовления деталей.

4. Исследование и разработка конструкций СОАК ВПИ для различных технологических процессов.

5. Исследование технологических возможностей применения СОАК ВПИ и разработка методов расчета условий эксплуатации.

6. Практическая реализация разработанных принципов проектирования СОАК ВПИ путем создания новых типов и конструкций.

7. Внедрение в технологические процессы изготовления деталей высокопроизводительных измерительно - управляющих систем.

Методы исследований, достоверность и обоснованность результатов. В качестве общей методологической основы использован системный подход, заключающийся в анализе точности изделий как большой проблемы машиностроения, одной из составляющих которых является проблема обеспечения точносги механической обработки трудноконтролируемых поверхностей путем построения теории виброконтактного метода измерения на основе теории колебаний нелинейных систем с использованием принципа гармонического баланса, вытекающего из общего метода Ритца.

Теоретические исследования выполнены на основе теории математического моделирования в операционной среде MATLAB - Simulink с использованием библиотеки пакетов Simulink и SimPowerSistems модельного построения электротехнической системы виброконтактных преобразователей.

Экспериментальные методы базируются на использовании современного оборудования и средств измерительной техники в производственных и лабораторных условиях на специально разработанных и изготовленных стендах, на применении методов математической статистики и планирования многофакторных испытаний.

Исследования проводились в лабораторных и производственных (цеховых) условиях на различном по конструкции СОАК ВПИ с регистрацией выходных сигналов многофункциональным устройством сбора данных USB-6008 системы LabVIEW компании National Instruments Russia.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждена экспериментальной проверкой - сходимостью с данными эксперимента и результатами промышленной эксплуатации созданных систем. Новизна технических решений подтверждена двенадцатью авторскими свидетельствами и патентами, а также актами внедрения на промышленных предприятиях.

На защиту выносятся.

I. Концепция повышения точности и производительности механической обработки труднообрабатываемых и трудноконтролируемых деталей на основе использования станочного оборудования активного контроля виброконтактного принципа измерения (СОАК ВПИ) для различного металлорежущего оборудования:

- станков традиционной компоновки;

- многоцелевых станков;

- станков с параллельной кинематикой (гексаподов);

- станков, изготовляющих детали из труднообрабатываемых неметаллических материалов (алмазов).

2. Разработанные конструкции и результаты исследований систем управляющего контроля виброконтактного принципа измерения для различного станочного оборудования и технологических процессов обработки разнообразных заготовок.

3. Параметрический анализ уравнений движения измерительных систем и влияние основных компонентов на устойчивость работы станочного оборудования активного контроля.

4. Технологические и метрологические возможности СОАК ВПИ.

5. Методы расчета условий эксплуатации СОАК ВПИ при выполнении технологических процессов изготовления деталей.

5.1. Станочные системы управляющего контроля как операторы динамической системы.

5.2. Контроль прерывистых поверхностей как характерный динамический режим измерения и управления технологическим процессом.

5.3. Расчет динамических характеристик.

5.4. Исследование влияния динамики технологического процесса обработки на работу станочного оборудования активного контроля.

5.5. Исследование влияния станочных факторов на работоспособность различного по конструкции СОАК ВПИ.

5.6. Погрешности активного управляющего (регулирующего) контроля при использовании СОАК ВПИ.

Научная новизна. Разработана концепция повышения точности и производительности механической обработки на основе использования СОАК ВПИ для различного металлорежущего оборудования Созданы научные основы и методики расчета рациональных параметров технологического контрольного оборудования:

- автотолераторов;

- автоподнападчиков;

- измерительных модулей.

Впервые построена имитационная модель с помощью графического интерфейса прикладной программы Simulink и библиотеки блоков SimPowerSistems, использованы основные команды для управления моделью из ядра пакета MATLAB, тем самым выполнены требования:

- воспроизведения различных ситуаций при варьировании структурой и параметрами модели;

- создания блочной структуры, допускающей возможность замены и исключения частей модели;

- получения необходимого набора оценок с требуемой точностью и достоверностью.

Разработаны научно-методические основы теории проектирования СОАК ВПИ в зависимости от технологических параметров обработки различных деталей.

Практическая ценность работы. Используя результаты разработанной концепции повышения точности и производительности механической обработки трудноконтролируемых деталей с применением СОАК ВПИ создано более 20 типов станочных устройств, используемых:

- в качестве систем контроля и управления в процессе обработки заготовок - автотолераторов;

- в качестве систем контроля и регулирования непосредственно после обработки - автоподнападчиков;

- для регулирования процесса обработки на многоцелевых, многофункциональных станках и станках с параллельной кинематикой - измерительные модули с головками отклонения, контакта и комбинированными головками;

- для контроля процесса обработки алмазов при изготовлении бриллиантов;

- для контроля износа абразивных (шлифовальных) кругов;

- для исследования и определения точностных возможностей металлорежущих комплексов;

- для диагностирования режущего инструмента и элементов станка;

- для создания автоматической измерительно-информационной системы, применяемой как на производстве, так и в учебных целях в вузе.

Использование СОАК ВПИ в производственных (цеховых) условиях позволило автоматизировать процесс контроля и управления (регулирования) технологическим процессом изготовления труднообрабатываемых и трудноконтролируемых заготовок. Разработанные конструкторские решения станочных устройств снизили трудоемкость изготовления деталей, тем самым повысили производительность, особенно деталей с прерывистыми поверхностями.

Разработанные измерительно-управляющие системы на основе виброконтактного принципа измерения позволили впервые производить контроль технологического процесса обработки алмазов при изготовлении бриллиантов.

Разработанные измерительно-управляющие системы позволили осуществлять контроль абразивных (шлифовальных) режущих инструментов и определять их размерный износ.

Успешное использование СОАК ВПИ на заводах позволило перейти к изготовлению станочного оборудования активного контроля виброконтактного принципа измерения малыми сериями.

Практические результаты выполненных работ отмечены серебряной медалью ВДНХ СССР (1988 г.), система активного контроля для бесцентрово-шлифовальных станков введена в каталог "Достижения ученых высшей школы в научно-исследовательской работе. ВДНХ СССР" (1989 г.), система активного управляющего контроля изготовления деталей на многоцелевых станках введена в каталог "XII Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи. ВВЦ, павильон №57, 2012г.", а автору за разработку серии СОАК ВПИ и внедрение их на промышленных предприятиях присуждена премия имени И.И. Ползунова (2007 г.). Международный симпозиум по фундаментальным и прикладным проблемам науки 2012 г. по результатам двух докладов рекомендовал изложенные материалы считать основой докторской диссертации.

Научные и практические результаты диссертации использованы при написании

книг:

- Технология машиностроения: учебное пособие/ Г.М.Тромпет.- Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007,-196с.

- Технология производства оборудования предприятий строительных материалов: учебное пособие/ Г.М.Тромпет.- Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2014.-504с., допущенное учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов и направления подготовки бакалавров.

Реализация результатов работы. На основе выполненных теоретических работ и многочисленных исследований в лабораторных и производственных (цеховых) условиях спроектированы, изготовлены и внедрены измерительно-управляющие системы на ряде заводов: ПО «Уральский турбомоторный завод» (шлифовальные и многоцелевые станки), ПО "Государственный подшипниковый завод №6" г. Свердловск-Екатеринбург (шлифовальные станки), ФГУП "Ураптрансмаш" г. Екатеринбург (шлифовальные станки), ОАО "Пневмостроймашина" г. Екатеринбург (шлифовальные станки), ОАО "Научно-производственная корпорация "Урал-вагонэавод им. Ф.Э. Дзержинского" г. Нижний Тагил (шлифовальные и многоцелевые станки), Уральская машиностроительная корпорация "Пумари-СИЗ" г.Екатеринбург (многоцелевые станки), СКТБ "Кристалл" г. Смоленск (обработка алмазов).

Материалы исследований и конструкторских разработок включены в разделы лекционных курсов "Технология машиностроения", "Технология машиностроения, производство машин и оборудования ", "Основы автоматизации технологических процессов", "Нормирование точности", "Метрология, стандартизация и ссертификация" (Уральский Федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина) и в разделы лекционных курсов "Технология машиностроения", "Технология изготовления деталей и сборки тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин" (Уральский государственный аграрный университет).

Создана лабораторно-практическая работа "Организация автоматизированной системы контроля погрешностей обработки" для студентов 5 курса по дисциплине "Автоматизи-

рованные системы научных исследований". Материалы диссертационной работы используются при выполнении дипломных и курсовых проектов.

Диссертационная работа была доложена и обсуждена на совместном заседании кафедр "Технология машиностроения", "Металлорежущие станки и комплексы", "Электронное машиностроение", "Металлургические и роторные машины" механико-машиностроительного института Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н.Ельцина.

Апробация работ. Основные положения диссертационной работы, отдельные разработки и результаты исследований представлялись и получили одобрение на различного уровня конференциях и форумах: Международная научно - практическая конференция "Проблемы инженерно - технического обеспечения АПК в условиях вступления в ВТО" ( Екатеринбург, 2013); VII Международный симпозиум " Фундаментальные и прикладные проблемы науки" (Москва, РАН, 2012); Международная научно - практическая конференция "Научные проблемы технического сервиса сельскохозяйственных машин" (Москва, 2011); Международная научно -практическая конференция "Состояние развития российского аграрного образования и аграрной науки в XXI веке" (Екатеринбург, 2010); XII Международной научно-практической конференции "Современные технологии в машиностроении" (Пенза, 2008); 1-я Международная научно-практическая конференция "Интеграция науки и производства" (Тамбов, 2006); VI Международная научно-техническая конференция "Материалы и технологии XXI века" (Пенза, 2008); Международная научно-практическая конференция "Инновационные технологии в образовании" (Пенза, 2008); IX Международная практическая конференция "Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования и технологической оснастки" (Санкт-Петербург, 2007); XI Международная научно-практическая конференция "Современные технологии в машиностроении" (Пенза, 2007); 2-я Международная научно-техническая конференция "Энергосберегающие технологии в АПК", (Пенза, 2007); X Международная научно-практическая конференция "Современные технологии в машиностроении" (Пенза, 2006); IV Международная научно-техническая конференция "Материалы и технологии XXI века" (Пенза, 2006); Всероссийская научно-практическая конференция "Российское образование в XXI веке" (Пенза, 2005); III Международная научно-практическая конференция "Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы" (Пенза, 2005); VIII Всероссийская научно-практическая конференция "Современные технологии в машиностроении" (Пенза, 2004); Всероссийская научно-техническая конференция "Современные проблемы машиностроения и транспорта" (Ульяновск, 2003); VIII Международная научно-техническая конференция "Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков" (Пенза, 2003); VI Всероссийская научно-практическая конференция "Современные технологии в ма-шиностроении-2003" (Пенза, 2003); П Всероссийская молодежная научно-техническая конференция "Проблемы современного энергомашиностроения" (Уфа, 2002); II Всероссийская научно-практическая конференция "Инновации в машиностроении" (Пенза, 2002); II Международная научно-техническая конференция регионального уральского отделения Академии инженерных наук РФ "На передовых рубежах науки и инженерного творчества" (Екатеринбург, 2000); Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы обработки деталей машиностроения на станках с ЧПУ" (Москва, 1983); Республиканский семинар "Автоматизация и алгоритмизация технологических процессов" (Киев, 1979); Республиканская научно-техническая конференция "Оптимизация управления прогрессивными технологиями, процессами обработки деталей и сборки приборов" (Киев, 1977); Всесоюзная научно-техническая конференция "Автоматизация управления и регулирования качества продукции в машиностроении и приборостроении" (Севастополь, 1976); Всесоюзная научно-техническая конференция "Прогрессивные технологии в машиностроении" (Минск, 1975).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 198 научных и методических работ, в том числе три монографии (одна в соавторстве). Материалы диссертации отражены в семи отчетах по хоздоговорным научно-исследовательским работам, в 26 публикациях в изданиях, рекомендованных ВАКом, в 7 работах, опубликованных в иностранных изданиях, в 12 ав-

торских свидетельствах и патентах, в РИНЦ включены 59 наименований, индекс Хирша = 3. Материал диссертации отражен в пяти книгах:

1. Активный контроль в машиностроении: справочник/ под ред. Е.И. Педя. 2-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978,- 352 с.

2. Основы автоматизации производства: учебник для вузов по специальности "Технология машиностроения" / Е.Р. Ковальчук, [и др.]; под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 199 5. -312 с.

3. Основы автоматизации машиностроительного производства: учебник для машиио-строит. спец. вузов / Е.Р. Ковальчук, [и др.]; под ред. Ю.М. Соломенцева. 2-е изд., испр. М.: Высшая школа, 1999. -312 с.

4. Тромпет, Г.М. Технология машиностроения: учебное пособие / Г.М. Тромпет. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007.- 196с.

5. Тромпет, Г.М. Технология производства оборудования предприятий строительных материалов: учебное пособие для студентов по направлению подготовки бакалавров / Г.М.Тромпет.- Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 2014.-504с.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из общей характеристики работы, введения, пяти глав, заключения, списка использованных литературных источников, содержащего 364 наименований. Диссертация содержит 216 рисунков, 16 таблиц, 196 формул, 221 страницу и приложения в виде отдельного тома из 12 разделов (179с).

Автор выражает благодарность профессорам Александрову Виктору Алексеевичу, Кра-сильникову Александру Яковлевичу за научные консультации и помощь в подготовке докторской диссертации.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы объект и предмет исследования, изложена краткая характеристика работы и содержание диссертации по главам.

Первая глава посвящена анализу проблемы, детализации задач исследований и состоянию данной темы в мировой практике. На основании многолетних результатов исследований процессов обработки заготовок на различном металлообрабатывающем оборудовании и использования различных средств контроля установлено, что возникают многочисленные трудности, связанные с точностью изготовления и автоматизацией самого процесса изготовления при контроле заготовок в процессе их обработки: прерывистостью поверхностей, расширением диапазона измерений, линейностью характеристики во всём диапазоне измерений, износом наконечников при измерительном контакте и их беспрепятственном заходе на измеряемую поверхность, наличие всевозможной оснастки, уменьшающей надежность всей системы. В технологическом плане возникают трудности контроля заготовок при различных скоростях перемещения обрабатываемых поверхностей, постоянных ударах кромок движущихся изделий об измерительный наконечник (необходимо демпфировать эти удары), больших припусках, использовании компенсационных схем измерения.

Вопросы повышения точности и автоматизации механической обработки отражены в работах Г.А. Апарина, Б.М. Базрова, Б.С. Балакшина, H.A. Бородачёва, Д.А. Браславского, Г.Д. Бурдуна, B.C. Вихмана, С.С. Волосова, J1.H. Воронцова, А.И. Гаврилова, З.Ш. Гейлера, В.И. Глухова, И.Е. Городецкого, И.В. Дунин-Барковского, A.A. Жолобова, Э.Л. Жукова, H.A. Калашникова, М.М. Кемпинского, В.В. Кондашевского, В.В. Кувшинского, С.Ф. Корндорфа, В.П. Короткова, А.К. Кугая, В.П. Линника, М.Ф. Маликова, H.H. Маркова, В.Г. Митрофанова, Ю.И.Некрасова, Л.Н. Рабиновича, Ростовых, А.Д. Рубинова, А.Г. Схиртладзе, Б.А. Тайца, С.С. Тихменова, В.А. Трутня, A.B. Федотова, A.A. Фельдбаума, H.H. Шумиловского, В.Я. Эйдинова, В.В. Юркевича А.И. Якушева и др.

Многолетние исследования и конструкторские работы, проводимые в СССР, а последние десятилетия в России ОАО «НИИизмерения», ОАО «РОБОКОН», ОАО «ЧИЗ» и в других орга-

низациях и фирмах, целенаправленные работы большой группы инженеров и научных работников- Ю.В. Агеева, Н.Г. Басина, В.И. Веретешшкова, Ю.Д. Виноградова, П.П. Вороничева, A.B. Высоцкого, Б.М. Кулермана, В.А. Матросова, В.М. Машинистова, В.Я. Рюмкнна, М.П. Соболева, В.И. Суркова, И.В. Тетенева, И.А. Хасина, M.J1. Шлейфера, М.И. Этингофа и других позволяют наметить перспективы развития технологии машиностроения и прикладной метрологии как комплексного направления, решить вопросы унификации отдельных параметров и элементов систем, обосновать выбор контролируемых параметров и схем измерения, построить оптимальные процессы механической обработки.

Труды ученых, конструкторов, научных работников, их теоретические и экспериментальные исследования, работы, выполненные автором этой докторской диссертации, дают возможность сформулировать принципы проектирования технологических процессов с применением станочного оборудования активного управляющего контроля и перспективы их развития во взаимосвязи с основными направлениями технологии машиностроения.

Во второй главе рассмотрена концепция повышения точности и производительности механической обработки заготовок, имеющих разрывы обрабатываемых поверхностей и техно-

Ш логически перемещающихся в процессе снятия

активного контроля виброконтактного принципа измерения (СОАК ВПИ) позволило решить эту

готовления гарантирует отсутствие брака и повышение производительности,а постоянное автоматическое наблюдение за снятием припуска

цифических условий обработки и измерения:

- прерывистость измеряемых поверхностей в процессе технологического перемещения заготовок;

- высокая динамичность процесса перемещения обрабатываемых и контролируемых изделий;

- неравномерность высоты (размера) одновременно обрабатываемых и измеряемых поверхностей заготовок;

- реверсивность движения контролируемых поверхностей;

- турбулентное движение смазочно-охлаждающей жидкости совместно со стружкой и абразивными зернами;

- удары кромок контролируемых изделий об измерительный наконечник;

- наличие заусенцев на кромках заготовок;

- величина снимаемого (контролируемого) припуска;

- влияние электромагнитных полей станочных шрегатов, вибраций, запыленности и т.д. показали, что все выше перечисленные факторы затрудняют использование устройств различных принципов измерения.

Рисунок 1- Обработка заготовок с высокой прерывистостью измеряемой поверхности и скоростью технологического перемещения

Рисунок 2 - СОАК ВПИ на станке «Сасл 125» фирмы «Микроза» при обработке колец подшипников

■ устанавливаемые на станке и контролирующие обрабатываемые заготовки непосредственно в

Рисунок 3-СОАКВПИ на многоцелевом Чарующее заготовки непосредственно после станке обработки (автоподналадчики) (рис. 2) и измери-

тельные модули (ИМ), устанавливаемые на обрабатывающих центрах (рис. 3). Особой группой выделено СОАК ВПИ для неметаллических труднообрабатываемых прерывистых поверхностей при обработке алмазов (рис. 4) и контроля

износа абразивных (шлифовальных) режущих инструментов в процессе их вращения.Особснности каждой группы учитывались при разработке научных основ и методики расчета рациональных параметров технологического контрольного оборудования.

Вместе с тем исследованы и решены общие задачи:

формализованное описание процесса механической обработки заготовки в виде выходного сигнала СОАК ВПИ;

- построение математической модели для определения особенностей формирования выходного управляющего сигнала, конкретно влияющего на технологические возможности СОАК ВПИ;

- соединение в единую систему трех основных узлов СОАК ВПИ (измерительный орган - вибратор ■ виброгенератор) с целью исследова-

______ния прохождения управляющего сигнала от контролируемой поверхности до исполнительных Рисунок 4 - СОАК ВПИ прерывистых по- органов станка;

верхностей при обработке алмазов - создание методики практического ис-

пользования параметрических элементов СОАК ВПИ с целыо достижения определенной точности механической обработки;

- исследование статической и динамической точности СОАК ВПИ;

- проверка практического расчета конструктивных элементов СОАК ВПИ с целью достижения определенной точности механической обработки.

Особое внимание уделялось разработке и исследованию первичных измерительных преобразователей СОАК ВПИ, непосредственно соприкасающихся с контролируемой поверхностью, и подвесной системы измерительных наконечников, которая удовлетворяла бы наибольшей циклической нагрузке, долговечности и прочности в течение технологического процесса изготовления деталей. Это возможно при рассмотрении различных видов колебаний: крутиль-

ных, изгибных, возвратно - поступательных или совмещенных, например, изгибных и возвратно - поступательных.

Многолетние исследования и анализ использования на промышленных предприятиях в цеховых условиях СОАК ВПИ первой группы (см. рис.1) показали целесообразность применения электромагнитных вибропреобразователей с подвесной системой, работающей в режиме изгибных колебаний. Работа по формированию управляющего сигнала привела к созданию математической модели в виде системы уравнений

¿Ф,

i3r = U0 sin cot - W3 ,

]гф + h<p + k<p = Q1 + Qî + Q3, ) d<t>„ di, -Wr-;r = L-¿+irrs,

(1)

dt dt

где i,- ток в обмогке электромагнита; г - активное сопротивление обмотки; U0 sin ait -питающее напряжение с максимальным значением U0 и частотой ш; IV, - число витков обмотки; Jz - момент инерции системы относительно оси z; - скорость изменения магнитного потока в цепи; h - коэффициент сопротивления (затухания); к - угловой коэффициент упругости (жесткости); <р - угол поворота колебательной системы; Q1 и Q¿ - возмущающие моменты соответственно от действия раскачивающего электромагнита и постоянного магнита; Q¡ - возмущающий момент от действия случайного процесса, возникающего при взаимодействии колебательной системы с контролируемыми деталями, текущий размер которых можно представить определенной зависимостью; W¡ - число витков обмотки генератора; L - индуктивность; ir ток в обмотке генератора; rz - суммарное сопротивление, состоящее из сопротивления обмотки, dí>„

проводов и нагрузки; - скорость изменения магнитного потока.

Основное достоинство СОАК ВПИ, работающего в режиме изгибных колебаний - возможность контроля больших припусков при обработке заготовок. Вместе с тем, высокая динамичность перемещения контролируемых прерывистых поверхностей, удары кромок заготовок об измерительный наконечник привели к созданию более жесткой подвесной системы с изгиб-но возвратно-поступательными колебаниями. Математическая модель имеет вид

¿Ф,

i3r = l/0 sin<w£ - W3

dt

MZ + CX + qx = + F2+ F3,

2 ' dt 28 ' dt где M - масса инерционного элемента

- + rzir,

(2)

Рисунок 5 - Графическое решение системы уравнений, где Ф - электромагнитный поток раскачивающего электромагнита; х - величина перемещения колебательной системы; х - скорость перемещения колебательной системы (измерительного штока); ¿/--выходной ток генератора (изме-

(измерительного штока); с - коэффициент демпфирования (сопротивления); </ - коэффициент упругости (жесткости); х - величина перемещения измерительного штока; и ~ внешние силы соответственно от действия раскачивающего электромагнита и постоянного магнита; Гъ - внешняя сила от действия случайного процесса, возникающего при взаимодействии колебательной системы с поверхностью контролируемой заготовки; И^р - число витков обмотки генератора; Фм - магнитный поток; Но - магнитная проницаемость воздуха; Б - поперечная площадь магнитного потока; 8 - зазор между торцевой поверхностью магнито-провода и поверхностью магнита.

Полученные системы уравнений (1), (2) описывают работу электромагнитных вибропреобразователей и формирование измерительного сигнала (рис. 5), поступающего на отсчетное устройство, сигнал, по величине которого выдаются управляющее команды на получение точного размера изготовляемой детали. По полученным системам уравнений в зависимости от входных условий: - величины припуска на обрабатываемые заготовки; - скорости съема припуска; - величины рассеивания размеров обработанных деталей и т.п. рассчитываем выходные параметры, влияющие на точность изготовления деталей, исследуем зоны устойчивой работы виброконтактного механизма преобразователя, исследуем влияние стохастического процесса изменения размеров одновременно обрабатываемых и контролируемых заготовок на точность получаемых деталей.

При проектных расчетах перспективных конструкций необходимо выявить наиболее оптимальные варианты элементов конструкции, удовлетворяющие технологическим и метрологическим требованиям процесса изготовления изделия. Для этого необходимо рассмотреть совместную работу механической и электрической частей преобразователя, описываемые системами уравнений (1) и (2). Решение рассматриваемой нелинейной системы является периодическим. Это видно из предварительных сведений (рис. 6).

Для реализации поставленной задачи использован принцип гармонического баланса, вытекающий из общего метода Ригца. В результате вычислений получаем систему уравнений, позволяющую выбрать основные конструкторские параметры:

кй{8 - й)2 + АН4<и2;г - к)(6 - <0 + \к(1А2 - ^„Я/2!^2/2 = 0; 16^52^И'э4Л2(16а>4У1 " Яй>гк]2 + к2 + 4Л2ш2) = + 2г2/2У2 + (/<); [ (3) 4(У02 + г2/2)(£ - Л)2 - вц05Шэи01{6 - Л) = Л2У02 - 4д^ш2^4/2 - г2А212;)

<М= 1,2 А,

где (Л- с1) - величина эффективного зазора, которая выбирается по степени его использования в зависимости от технологических параметров, например, припуска на изготовление деталей или величины рассеивания размеров заготовок, предназначенных для обработки. Представленный комплекс уравнений (3) позволяет рассчитать основные конструкторские параметры преобразователя СОАК ВПИ. Разработана методика практического использования и опробована на примере расчета виброгенераторного преобразователя (патент на изобретение №2270415 от 20.02.2006 года).

Проектирование СОАК ВПИ второй группы (см. рис.2) представляет сложную техническую задачу. Это объясняется малым промежутком времени цикла обработки, контролируемая поверхность детали труднодоступна, деталь при обработке совершает сложные движения. Работа над конструкторскими элементами систем управляющего контроля, разрабатываемых для перспективного использования на производстве, вызывает необходимость создания теоретических основ их расчета и, прежде всего, первичного измерительного элемента - электромагнитного вибропреобразователя. Многолетние исследования и анализ использования на промышленных предприятиях в цеховых условиях показали целесообразность применения электромагнитных вибропреобразователей с подвесной системой, работающей в режиме возвратно поступательных колебаний. Работа по формированию управляющего сигнала привела к созданию математической модели в виде системы уравнений:

тпттг»

• - и.шш

Рисунок 6 - Осциллограмма выходного параметра преобразователя в установившемся режиме

А\\Ь)\шг - В]ха2к + + 4кго)2) =

А2(и0 - г2/2) = 4ш2т^Щ*1* + 4г2(б - с«)/2 --8й)т05эи0и'з2;3(г - + 4У0(г -

А

4»

це

4« 42

\ $ О,» 1

т V

!// /

\

го ЗО ' ¡/0 10 40 ГО <0 4»,/«.

а 6

Рисунок 7 - Амплитудные кривые электромеханической части магнитодинамического вибропреобразователя: а - при изменении величины (5-с1); б - при изменении величины Ь

Используя полученные соотношения (4) с помощью автоматизированной информационно-измерительной системы на базе модулей для распределённых систем данных и управления серии АДАМ-4000 фирмы А(1уатес11 с вводом информации в восьмиканальный модуль АДАМ—4018 проведены исследования характерных зависимостей электромеханической части СОАК ВГТИ. На рис. 7, и представлены амплитудные кривые, построенные для различных зазоров (5-<1), зависящих от величины припуска на обработку и величины рассеивания размеров обрабатываемых деталей. Как видно из графиков, возможен срыв колебаний частоты питающего тока в пределах 10-12%. Это можно предотвратить изменением коэффициента сопротивления Ь (см рис 7, б) Зона устойчивости системы увеличивается с увеличением Ь. Однако, при дальнейшем увеличении коэффициента сопротивления, у системы уменьшается возможность осуществлять контроль припусков свыше 1 мм. По построенным амплитудно-частотным характеристикам удобно определив влияние вибрации станка, частоту перемещения деталей под измерительным штоком на устойчивость СОАК ВИИ.

С целью анализа точности выходного управляющего сигнала 1Г была отработана программа решения системы уравнений на ЭВМ:

6Э = 10~251п2п№ - 1,23 • 1065ФЭ + 1,72 ■ 104хФэ;

1 / „ , 1,1 ■ Ю"5 >

у = - /1х-кх + 1,56-108ф|+-

¡г = 3,097 • 1031Г +

0,387

(12,9 — 280х)2у <Н

(12,9 -280х)

у;

йу

- 1,

>

(5)

где у - новая переменная, вызванная упрощённым вводом данных в машину. Решение и анализ системы (5) позволили исслсдова1Ъ изменение управляющего сигнала ¡р при воздействии на СОАК ВПИ различных технологических факторов: влияние уларов измерительного наконечника о кромки перемещающихся заготовок; смазочно-охлаждающей жидкости; налипание на измерительный шток абразива, стружки; изменение рассеивания размеров заготовок Разработана методика практического использования и опробована на примере расчёта виброконтактного датчика-измерителя отклонений размеров (патент №66514 от 19.04 2007 года).

Создание станочного оборудования управляющего (регулирующего) контроля для многоцелевых станков и станков с параллельной кинематикой, т.е. СОАК ВНИ третьей группы (см. рис. 3), являстся сложной конструкторской задачей. Динамичность процесса перемещения измерительного модуля из магазина инструментов в шпиндель станка, удары в момент установки в шпиндель и в ячейку инструментального магазина. Устойчивая связь между перемещающимся измерительным модулем и станком вызывают необходимость не только конструкторского опыта, интуиции разработчика, но и создание теоретических основ расчета для предварительного многовариантного моделирования. Многолетние исследования и анализ использования СОАК ВТШ на промышленных предприятиях в цеховых условиях показали целесообразность применения электромагнитных вибропреобразователей с комбинированной подвесной системой, работающей в режиме крутильных и возвратно-поступательных колебаний (например, трйхкоординатная измерительная головка отклонения - патент №59236 от 10.12.2006 года). Работа по формированию регулирующего (управляющего) сигнала, когда имеется несколько степеней свободы измерительного наконечника (для измерительных головок от одной до трех степеней свободы), привела к созданию математической модели в виде системы уравнений:

~ 8Jza>2k + к2 + 4h2aj2) = г*/34 + 2r2/2(/02 + itf;} (4fiQti>2S2W2+ 4r26Ig - 8h0(hS3U0W32I36 + 4U0S2)l2 = A2(U2 - r2/|). J

В качестве объекта расчета рассматриваются виброконтактные измерительные модули с одно-, двух- и трёхкоординатными головками. Разработанная методика реализована при расчете перспективной трёхкоординатной измерительной головки (патент № 2284466 от 27.09 2006 года).

Разработанная концепция повышения точности и производительности механической обработки позволила, предварительно перед проектированием, определить основные конструкторские параметры СОАК ВПИ, предназначенных для различных металлорежущих станков, по конструкции отличающихся друг от друга Полученные системы уравнений в дальнейшем используются для моделирования работы измерительной системы, определения характеристик систем и влияния различных технологических факторов на устойчивую работу [11]. Погрешность теоретических расчетов не превышает 5% экспериментальных данных

В третьей главе проведен параметрический анализ уравнений движения элементов СОАК ВПИ путем создания имитационной модели с помошью прикладной программы Simulink и библиотеки блоков SimPowerSys-tems. Основные команды для управления моделью использованы из ядра пакета MATLAB. В подтверждение проведенных работ, выполненных в главах II, проведены исследования влияния различных параметров преобразователей на устойчивость, работоспособность и технологическую точность СОАК ВПИ при обработке различных поверхностей деталей. Для параметрических исследований использованы системы уравнений (1), (2). Численные значения коэффициентов системы взяты из реальных моделей, рассмотренных в главе II. Сопоставление результатов решения с данными, полученными экспериментально путем регистрации входных и выходных сигналов с помошью многофункционального устройства сбора данных USB-6008 системы LabVIEW компании National Instruments Russia, подтвер-

Рисунок 8 - Векторное изображение колебательной системы при различных режимах работы: а - дорезонансный, б - зарезонансный

1 - возмущающая сила, 2 - перемещение наконечника датчика; 3 - скорость перемещения; 4 - напряжение возмущающей силы

дило, что выбор методики моделирования, составление блоков и определение параметров системы произведены правильно. Резонансная система измерительных модулей виброконтактного принципа измерения, прежде всего, связана с характером (частотой) возмущающей силы. Сравнивая перемещение механической колебательной системы (измерительного наконечника) с характером возмущающей силы убеждаемся, что по фазе они отличаются на я/2. Если рассмотреть выражение фазового угла tg(5= где ш - частота собственных колебаний механической системы, р - частота возмущающей силы, h - коэффициент затухания, то при резонансе й)=р и tgB—>ос, Откуда В"- н отношение — = 1. Рассмотрев дорезонансный колебательный про-

2 oí

цесс и построив векторное изображение (рис. 8, а), получим сдвиг фаз Р<~. При зарезонансном режиме работы построение векторного изображения (рис. 8, б) наглядно показывает сдвиг фаз Эти данные подтверждают результаты, полученные при моделировании системы.

Обоснованность ввода в систему возмущающей силы в виде квадрата магнитного потока была проверена путем решения системы, где возмущающий параметр представляет собой постоянный коэффициент и величину магнитного потока в первой степени. В результате - изменение формы колебаний. Разложив в ряд Фурье видим, что помимо основной частоты возмущающей силы появляется первый обертон. Мы получаем развертку суммарного колебания, имеющего тот же период, что и основная гармоника, но форма его несинусоидальна.

Построение амплитудно-частотных характеристик (рис. 9) дало возможность определить режимы работы системы: по hj система неработоспособна существует срыв режима работы, по h2 - наибольшая величина амплитуды колебаний (возможность контроля размеров обрабатываемых заготовок при максимальном припуске), Ьз - наиболее устойчивая работа в определенных изменениях входных параметров, h4 - наибыстрейший выход на рабочий режим и максимальная технологическая точность процесса измерений. Исследованы переходные процессы. С помощью математического аналога решены вопросы, касающиеся влияния на переходный процесс возмущающей силы (входного напряжения), массы (момента инерции) в результате налипания на измерительный шток абразива, стружки, грязи и направлением струи смазочно-охлаждающей жидкости, коэффициента затухания (сопротивления), изменяющегося от различного рода уплотнений, сальников кожухов и т.д. При всех этих исследованиях определено время переходного процесса, под которым понимается отрезок времени от начала включения питающего напряжения до установления устойчивого режима работы (до установления вынужденных колебаний). Влияние вышеуказанных факторов на переходный процесс осуществлялось с помощью создания m-файла (сценария), в котором реализованы предложенные алгоритмы изменения параметров. Изменение параметров блока выполнялось с помощью set_param. Напряжение источника AC Voltage Some описывалось выражением U= A sin (2рf +<р ), где А - амплитуда напряжения источника; f - частота; (р -начальная фаза напряжения.

Исследование параметров позволило оценить расхождение между данными, полученными при моделировании и экспериментальными результатами, которое составляет 6...9% для разных конструкций СОАК ВПИ. Результаты исследований учтены при разработке новых перспективных СОАУК виброконтактного принципа измерения.

В чет вертой главе изложены технологические и метрологические возможности применения СОАК ВПИ [44) при контроле и регулировании (управлении) размерных параметров механической обработки заготовок в машиностроении на основе научных и практических иссле-

Рисунок 9- Определение параметров системы по амплитудно-частотным характеристикам

дований и промышленной эксплуатации. Анализ точности проводили с применением системы автоматического управления точностью (САУТО) путем выявления постоянно действующих систематических составляющих методом наименьших квадратов. Случайные составляющие определяли, используя оценку мгновенной точности (Тмгн =2тг5^(л), где 5^(тг) - оценка спектральной плотности. Строя выборочную корреляционную функцию

= '/««г г = 0,1,2,...т,

Л = 1

где т - величина сдвига; ш - максимальный сдвиг, определяющий степень сглаживания кривой спектральной плотности; N - длина реализации, ^ • /п+т - отклонения размеров, и используя спектральные весовые функции, вычисляли оценку спектральной плотности

К>(0) + 2 > 1 - тг А^/Маимт

где 5^(0)) - оценка спектральной плотности; Кг(т) - значение выборочной корреляционной функции; Аг - спектральная весовая функция; ш - максимальный сдвиг (степень сглаживания).

В заключение определяли величину коррекции автоматической подналадки к управлению точностью по результатам измерений ранее обработанных деталей.

Настройка СОАК ВПИ на заданный размер сводится к определению положения линии настройки (настроечного размера, настроечных границ) в пределах поля допуска на обработку и рассчитывается по уравнению [12] й0б = £>та1 - Зстмгн - Ау„ - 0,5Тобр - Заср где Отси-наибольший предельный размер обрабатываемых деталей; смгн. - оценка мгновенной точности обработки; Дул - максимальное отклонение корреляционной составляющей от систематической; Т^р- допуск на изготовление образцовой детали; аср - средняя квадратическая погрешность срабатывания управляющей команды на подналадку. Величина подналадочного (подна-строечного) импульса А = Оов — йт1„ — 3<тмгн — ЪаА — где 0т(п - наименьший предельный размер обрабатываемых деталей; ал - средняя квадратическая погрешность позиционирования исполнительного органа (шлифовальной бабки); <5г° - усредненная температурная погрешность.

Результаты исследований в обеспечении заданной точности были реализованы на практике в цеховых условиях заводов, разработаны методики управления технологическими процессами с использованием автотолераторов, автоподналадчиков и измерительных модулей для многоцелевых станков. В каждой группе реализованы основные виды обеспечения работоспособности системы: информационные, математические, аппаратные и измерительные.

Для повышения технологических и метрологических возможностей оборудования, что непосредственно связанно с увеличением точности и качества обрабатываемых деталей разработаны компенсационные схемы СОАК виброконтактного принципа измерения с целью уменьшения различных погрешностей. Наиболее широко используются следящие системы с применением двух виброконтактных преобразователей, 'гго потребовало исследовать и определить абсолютную погрешность при совместной работе двух приборов

НЙ-Оа+^+Ч с7)

где К!, К2 - чувствительности двух соединенных в компенсационную схему вибропреобразователей. Чувствительность каждого рассчитывается по выражению

К =-

И'НА.

Несмотря на то, что в выражение (8) входит много параметров, все они определяются по разработанной концепции повышения точности и производительности механической обработки на основе использования СОАК (глава II). Вместе с тем, наибольшие трудности вызывал подбор постоянных магнитов с одинаковыми свойствами. Реализация этой проблемы была выполнена при совместной работе с Институтом физики металлов УрО РАН (г. Екатеринбург).

Практическая реализация различных следящих схем, выполненная в работе, показывает, что компенсация нестабильности положения базовой поверхности при обработке заготовок обеспечивает значительное повышение точности обработки размеров деталей и является перспективной при дальнейшем развитии двухконтактных СОАК ВПИ. Линейность характеристики измерительных модулей и вибропреобразователей в диапазоне 0,05...2,0 мм позволяет широко применять их в компенсационных схемах измерения. Для устранения погрешностей, возникающих при применении компенсационных схем, следует использовать преобразователи с одинаковой чувствительностью, что достигается путем регулирования предусмотренных для этой цели специальных зазоров. Получена формула (7) для определения абсолютной погрешности компенсации, позволяющая предварительно, по данным характеристикам чувствительности, определить ожидаемую погрешность компенсационной схемы измерения. Погрешности, полученные при сопоставлении аналитических расчетов с экспериментальными данными, составляют 2%. Несмотря на различные конструкторские особенности виброконтактных устройств с компенсационной схемой измерения, используемых для различных металлорежущих станков, погрешности идентичны и методы компенсации аналогичны для всех видов СОАК ВПИ. Использование СОАК виброконтактного принципа измерения на многоцелевых (многофункциональных) станках и станках с параллельной кинематикой для контакта с режущим инструментом позволяет не только отказаться от настройки многих инструментов вне станка и повысить тем самым степень автоматизации, но, кроме того, компенсировать погрешности установки инструмента в шпиндель станка, размерный износ, тепловые деформации технологической системы. Все это способствует повышению точности размеров деталей, получаемых в результате обработки. Анализ работы компенсационных схем СОАК ВПИ показывает, что по сравнению с одноконтактными устройствами точность обработки повысилась на 17...20%,

На основе анализа имеющейся литературы и производственных данных состояния

средств контроля в действующем парке современного механообрабатывающего оборудования одним из важнейших направлений работ в области измерительно-управляющей техники является создание устройств управляющего контроля, систем оценки точности и формирования сигналов коррекции хода технологического процесса обработки, то есть создание автоматических (автоматизированных) измерительно-информационных систем (АИИС). Для создания АИИС в соответствии с требованиями системного подхода, государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации ГОСТ 12997-84, метрологического обеспечения измерительных систем ГОСТ Р8.596-2002, ком-

Кгр£онеиьн+>ь //! но/*пьн>п>г/з А ¡а

Ком/нутами они ее цстроисмое

¡Ь о О ¿>

прм&о ам &> тЛФб, шмлЬигпИл пая

из»>лря«/гг*е

Рисунок 10 - Общая принципиальная структурная схема

плекса стандартов на автоматизированные системы ГОСТ 34.601-90 и ГОСТ 34.602-89 подобраны технические средства: персональная ЭВМ, например компьютер Ь30 корпорации

Toshiba, операционная система NTS, устройство сопряжения с объектом и принтер, например типа HP Laseijet М1005 MFP (рис. 10).

Использование СОАК по прямому назначению - управление технологическим процессом по результатам измерения размерного параметра - широко распространено в мировой практике. Вместе с тем, разработанный виброконтактный принцип измерения, на котором основан ряд устройств активного контроля (патент №2284466 от 27.09.06г., авторы - Г.М. Тром-иет, В.А. Александров, Ю.А. Кирсанов, и патент №59236 от 10.12.06г., авторы - Г.М. Тромпет, И.А. Колка), расширяет возможности СОАК и позволяет производить диагностирование металлообрабатывающего оборудования и технологического процесса механической обработки непосредственно в производственных условиях. Выполняется несколько направлений диагностирования:

- станочного оборудования непосредственно при выполнении производственных операций;

- режущего инструмента и выявление поломок;

- самого технологического процесса;

- проверка параметров заготовок и деталей.

Применение СОАК и АИИС виброконтактного принципа измерения позволяет определять с высокой точностью, независимо от скорости и направления перемещения контролируемых поверхностей, погрешности металлорежущих систем непосредственно в цеховых условиях предприятий.

Пятая глава посвящена методам расчета условий эксплуатации [43]. Основное требование к СОАК ВПИ состоит в том, чтобы дискретная или непрерывная информация о размерном параметре, поступающая от устройства в систему управления станком с микронной точностью соответствовала размеру детали. Причем эта информация не должна отставать по времени от съема припуска и, по возможности, не зависеть от различных помех, возникающих при выполнении определенных условий обработки. Поэтому при создании СОАК ВПИ и исследовании его как динамической системы в первую очередь решалась основная задача - составить оператор, позволяющий по заданному воздействию x(t) определить реакцию системы y(t). Однако для полного исследования и оценки ее технических качеств такой подход является недостаточным. В действительности воздействие всегда искажено некоторыми случайными помехами: на вход системы поступает сигнал в виде случайной функции времени X(t)={x(t),t еТ) , где Т интервал наблюдения. В соответствии с этим система вырабатывает в качестве реакции случайную функцию y(t) = (y(t), t 6Т}.Необходимо решить, насколько велики будут случайные отклонения реакции системы при наличии случайных возмущений на ее вход. Сигналом, действующим на вход СОАК, является контролируемая часть x(t) текущего размера обрабатываемой детали. Реакция системы представляет собой случайную функцию времени y(t) и определяется как семейство случайных переменных {у(0. t Е Г), которые зависят от параметра t, принадлежащего соответствующему множеству V(t) = L[y(t), С е Т), где L - оператор, описывающий прибор как динамическую систему автоматического активного контроля.

Математическое ожидание размеров обрабатываемых деталей изменяется в общем случае по линейному закону mx = т0- at, где а- коэффициент, зависящий от скорости подачи абразивного круга и интенсивности износа инструмента. Тогда

x(t) = тп0 - at + J(t), (9)

где J(t) - центрированная случайная функция помех, для которой дисперсию можно представить в виде постоянной величины Dz = Const, что соответствует реальному процессу обработки при периодической правке абразивного круга и стабильных размерах заготовок. Центрированную корреляционную функцию представим для часто встречающегося случая в виде экспоненты

ад = V" (10)

В качестве контрольно-управляющей системы рассмотрим прибор управляющего контроля виброконтактного принципа измерения, преобразующий сигнал размера детали х(Х) в сигнал управления работой станка

Функциональная схема рассматриваемого СОАК ВПИ представлена на рис. 11, в которой сигнал от изменяющегося размера детали х(0, выраженный величиной изменяющейся амплитуды колебаний измерительного щупа в виде преобразуется в сигнал управления работой станка Напряжение питания элек-

тромагнита определяет его периодическую силу Яэ(Г), которая приводит в возвратно-поступательное движение Датчик - генератор преобразует перемещение г^) благодаря изменению магнитного потока постоянного магнита в напряжение и(£), которое выпрямляется, сглаживается фильтром и сравнивается с установленным пороговым напряжением 5„.

Релейная схема управления станком срабатывает при условии у (С) > 0. Перемещение измерительного щупа г(0, жестко связанного с якорем электромагнита, изменяет силу Р3, а колебания якоря датчика-генератора вызывают периодическую силу РмСО. что отражено на функциональной схеме (рис. 11) в виде обратной связи. Механический контакт виброщупа с измеряемой деталью приводит к изменению амплитуды колебаний ДО, низшую гармонику которой можно представить в первом приближении как

= [Д0 " х(0]51п(2й»о* + <Ро) (И)

где А0- амплитуда колебаний щупа без контакта с деталью (свободные колебания), х(С) - изменение амплитуды при наличии контакта с измеряемой поверхностью, причем

1*(ОМ0 (12>

Приведем уравнения элементов прибора из главы II:

Рисунок 11- Функциональная схема СОАК виброконтактного принципа измерения

т = ааФ?(0. (13) Гм(0 = а,Ф&(0. (18)

••Ю-Ь,-?««0' (14) (19)

И'иФэСО + = и0Б1П(О01. (15) ш гГй(0 + и( 0=у<*>«(0. (20)

М2(1) + + кг( г) = (16) КО = |и(01. (21)

^(0 = «0 + ^(0. (17) Тф^СО + V) = М 0 (22)

где ¿,, Ф„ Фм - соответственно сила тока и магнитные потоки электромагнита (см. рис. 9), постоянного магнита датчика-генератора; а2, а3 а4 Ьг 1У3 гЭ1 М, к, к, ТГ, №г, 7ф - коэффициенты, определяющие конструктивные и физические особенности магнитных, механических и электрических элементов как виброконтактных электромагнитных преобразователей, так и измерительных головок виброконтактного принципа измерения, предназначенных для многоцелевых, многофункциональных станков и станков с параллельной кинематикой.

Решая систему уравнений (13) - (19), можно определить амплитуду А0 колебаний щупа (максимальная величина контролируемого припуска на обработку детали) в свободном состоянии. При рассмотрении контакта щупа и заготовки с учетом (11) уравнение (19) примет вид

а4

м(С) " Ь2 - [А0 - *(0] 5<п2а)^ + <р0 ' (23)

что позволяет проанализировать преобразование информационного сигнала х(0 в соответствии с уравнениями (20) - (22). Считая достаточно малыми скорости изменения величины *(£), т.е. при

А0 - *(С)=А=сопв1, (24)

можно уравнение (23) разложить в ряд Фурье и рассматривать только низшую гармонику

а4 2л(Ьг — у/ Ь1 — А2)аА

ФМ ■ + А{/ы -М) + (25)

Учитывая (12) и (24), разложим в ряд Тейлора функцию амплитуды А в (25) и ограничимся членами первого приближения

Фм(0 = Фо + + [Я0 - <?1*(ОЫп(2й)0Г + Ч>о). (26) где Ф0, В0, <70, <7 - коэффициенты разложения, определяемые величиной Ао-При достаточно больших Тг уравнение (20) приводится к приближенному соотношению

ш

тгй(0 = уФм(0.

Используя (26) при достаточно малых величинах |х(С)| по сравнению с величинами производных

— [х(0$т(2а)0£ + <р0))].

получаем приближенный результат

= [в0 - йпОо* + <р0), (27)

Если выполняется принятое допущение о величинах |*(0|, то согласно (21) и (27) получаем среднее значение выпрямленного напряжения

До^г ЯЖ. л Тг тгТг

или с учетом (22)

где среднее значение выхода сглаживающего фильтра. Из этого выражения, используя соотношение у(с) = 5ср(£) -5П (см. рис. 11), получаем уравнение, позволяющее оценить результат преобразования сигнала х(£) в напряжение управления релейной схемой у(с)

ТфК 0 + у(0 = -5П + - *м]. (28)

Представим сигнал у(0 в виде у(с) = ту(С) + е(0, где ту(£) - математическое ожидание, е(£)- центрированная случайная функция - результат преобразование помехи /(£), указанной в уравнении (9). Учитывая, что постоянная времени сглаживания 7ф « где -время срабатывания схемы управления, определяем математическое ожидание управляющего сигнала у(£) при *(£) вида (9) выражением

ТОуМ = + — тп0 + а(£ — Гф)|, (29)

как вынужденную составляющую решения уравнения (28) при /(£) = 0. Время обработки детали определяется условием

тх(ск) =т0- аск = хк, (30)

где хк - требуемое конечное значение контролируемой части размера детали, устанавливаемое при настройке ПАК на заданный размер.

На основании (29) и (30) можно оценить, с учетом запаздывания сигнала при сглаживании, требуемое значение порогового напряжения 5„ из условия срабатывания релейной схемы при туССк) = 0

Сглаживание помехи /(С), согласно (28) описывается уравнением

7ф^0 + г(0 = */(0.гдеЛ = -^. (32)

Для принятых дисперсий О* и центрированной корреляционной функции Ях(т) измеряемого сигнала на основании (32) известными методами определим дисперсию управляющегося сигнала. Спектральная плотность помехи, соответствующая (10), определяется выражением

2/3

На выходе сглаживающего фильтра помеха характеризуется спектральной плотностью

| К |2 2 рК2

^^^ЦТТТТЛ =°'Ы2 + Р2){т2»2 + 1У

Центрированная случайная функция имеет дисперсию

00

Оу = Яу(т)т=0 = ^ I 5у(Ш)Эо> = 20ХК2Р),

— да

где Ку(0 - корреляционная функция помехи на выходе сглаживающего фильтра;

1 Г до)

^ ~ 2п } (ш2 + /?2)(7>2 + 1)

-со

интеграл, вычисляемый по известным формулам. Отсюда дисперсия управляющего сигнала

По найденной дисперсии Оу (33) оцениваем точностные характеристики преобразования информации СОАК виброконтактного принципа измерения. Уравнение (31) позволяет рассчитать ряд значений задающего (порогового) напряжения 5„, обеспечивающего получение требуемой последовательности команд для управления станком с целью получения наибольшей точности размеров обрабатываемых заготовок.

Расчет динамических характеристик, СОАК ВПИ имеют линейную статическую характеристику у= ах, где а - коэффициент зависящий от чувствительности первичных измерительных элементов (датчиков). Вместе с тем при неустановившемся режиме измерения (прерывистость измеряемый поверхности, изменение величины припуска, заусенцы поверхностей, попадание стружки и абразива, периодическое включение измерительного модуля) возникает динамическая погрешность Ду = у(0 — алг(С), где х(!) - закон изменения входного сигнала (внешнее воздействие); у(1) - закон изменения выходного сигнала (реакция прибора на внешнее воздействие). Вид внешнего воздействия х(1) в реальных условиях эксплуатации приборов определяется характером протекания контролируемого процесса. Например, при бесцентровом шлифовании «на проход» измеряемая поверхность является прерывистой, поэтому входной сигнал практически мгновенно меняет свое значение, т.е. на вход поступает (подается) единичное ступенчатое воздействие. В целях унификации методов динамических испытаний и создания возможности сопоставления характеристик различных приборов принято заменять реальное воздействие х(0 типовыми воздействиями, основные виды которых - ступенчатое, импульсное и гармоническое воздействия.

Реакцию измерительно - управляющей системы на типовые воздействия определяют методом преобразования Лапласа, для этого должна быть известна передаточная функция прибора. Если дифференциальное уравнение линейное или линеаризуемое, то оно приобретает вид

а0У(п) + а1У(п_1) + - + апу = Ь0х™ + М'"1-4 + - + Ьтх,

откуда определяется передаточная функция

и„ , У(Р) Ь0рт + Ьхрт~г + •

W(j)) = -7-7 = "--

х(р) а0рп + а^р"'1 + ■•• + ап' где х(р) и у(р) - изображения Лапласа для X и Упри нулевых начальных условиях; /7 - оператор преобразования Лапласа.

В зависимости от технологического оборудования (металлорежущего станка) применяются различные СОАК виброконтактного принципа измерения:

- на шлифовальных, токарных, фрезерных станках в качестве первичных измерительных элементов используются виброконтактные электромагнитные преобразователи (например, патент на изобретение №2270415);

- на многоцелевых, многофункциональных станках и станках с параллельной кинематикой (триподах и гексаподах) - в качестве первичных измерительных элементов используется измерительные модули (измерительные головки) (например, патент на изобретение №2310814), автоматически перемещающиеся из инструментального магазина в шпиндель станка или установленные в поворотном суппорте или револьверной головке.

Исследованы и оценены динамические характеристики различных систем управляющего контроля в различных технологических условиях. Уравнение движения колебательной системы виброконтактного измерительного преобразователя имеет вид

^Мк ¡2 . НЩ12 + + = (34)

При постоянной амплитуде колебаний и малых изменениях амплитуды, что соответствует тонкому точению и шлифованию, припуск на обработку находится в пределах 50мкм, 1гф -> 0 , поэтому первое слагаемое в правой части равенства (34) примем независящим от <р, а влияние постоянного магнита, учитываемое вторым слагаемым в правой части, настолько мало, что последнее на порядок меньше первого слагаемого и им можно пренебречь. С учетом изложенного выше выражение (34) примет вид ]гф + Ь.ф + кер = Qt2, где

_ ji„S3W2l,

V 2(5 -кфУ

Если принять угол <р за выходной сигнал, то передаточная функция прибора будет ш( ч- V(P)_ Q W{P)~ х(р)~ lzp2 + hp +к' где р - оператор преобразования Лапласа.

Рассмотрим реакцию колебательной системы виброконтактного измерительного преобразователя на ступенчатое воздействие, описываемое уравнением X=A¡(t) при нулевых начальных условиях (С = 0,<р = ф = 0).

Возьмем характеристическое уравнение системы Jгр2 + hp + к = 0 и представим его в

виде

рг + 2 ар + ы\ = 0, (35)

где а = h/2jz\ ,ш0 = <Jk/]2

Параметр oi0 имеет определенный физический смысл: он определяет круговую частоту собственных недемпфированных колебаний системы. Введем безразмерный коэффициент, называемый степенью успокоения,

у = а/ш0 = h/(2jj¡K) , и запишем характеристическое уравнение (35)

р2 + 2 уш„р + ojg = 0 (36)

Корни уравнения (36) определяются из выражения

Pi,2 = ~Ушо ± Ь>оу/У2 ~ 1 (3?)

Вид переходного процесса зависит от характера корней р1:р2. Здесь могут быть три случая: 1) корни неравные и действительные (р, * р2); 2) корни равны (р, = р2) и 3) корни неравные и комплексные pt * р2.

Рассмотрим первый случай (в этой работе два последующих случая не рассматриваются), когда корни неравные и действительные (р, * р2), что соответствует у > 1 Переходная функция виброконтактной измерительной системы при рг р2 имеет вид

"I \Р2 - Р1 Рг + Р2 ' 1 Разделив выражение (38) на установившееся значения <р(со) = (¿/к, выразив в соответствии с уравнением (37) рх и р2 через ш0 и у и заменив си0[ на г, получим выражение переходной функции в безразмерной форме

<рЮ

= 1 -

Y + Уу2 ~ 1 .

—г-Г- У^-Ч-т^гЬ-: г^у^х

<к°°)

где т - безразмерное время. Известно, что переходный процесс в системе 2-го порядка при у = 1 и нулевых начальных условиях имеет апериодический характер (рис 12). Динамическая ошибка системы такова

(у + утгзт _ у _

(39)

Если левую часть уравнения (39) приравнять к допустимой динамической ошибке Д= 1 — г и решить это уравнение относительно т, то получим безразмерную длительность переходного процесса. Уравнение (39) не имеет явного решения относительно т; возможно лишь численное решение этой задачи Для решения данного уравнения принимаем допустимую динамическую ошибку Д= ОД, а значения степени успокоения у - по таблце 1.

Действительная длительность переходного процесса равна найденному из табл.1 значению тпп, деленному на ш„. С целью практического определения длительности переходного процесса при допустимой ошибке Д= ОД рассматривали виброконтактную измерительную систему управляющего контроля (патент №2270415 от 20.02.2006г), которая имеет параметры: ,1г=0,078 г см с2; Ь=9,4 г • см- с; к=216,0 г-см/рад. Находим значения а и <и0

И 9,4 [к (216,0

Рисунок 12 - График переходного процесса: 1 - апериодический характер;

2 - периодический характер; тпп - безразмерное время переходного

= 53с"1

2-0,078 JJi

Степень успокоения системы у = а/ш0 = 58,7/53 = 1,1. Следовательно, процесс апериодический (см. рис. 10) По таблице 1 определяем тпп = 4,4. Действительная длительность переходного процесса

tnn = rnn/a>0 = 4,4/53 = 0,083 * ОДс.

Таблица 1

Y 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

^пп 3,91 4,40 4,90 5,54 6,02 6,49

Выполненные расчеты подтверждают успешное использование рассмотренного СОАК ВПИ в технологических процессах изготовления высокоточных деталей. Подобные расчечы

выполнены для всех систем виброконтактного принципа измерения, устанавливаемых в автото-лераторах, автоподналадчиках и измерительных модулях, в том числе, с двухконтактной схемой измерения Аналогичный расчет выполнен для измерительно—управляющей системы фирмы Renishaw (Великобритания), у которой максимальная скорость измерения 2000 мм/мин при повторяемости 1с. Выполненные расчеты подтверждают, что обе системы управляющего контроля успешно используются в технологических процессах изготовления различных высокоточных деталей.

Контроль прерывистых поверхностей - характерный динамический режим измерения и управления. Особенностью процесса автоматического контроля деталей с прерывистой поверхностью является то, что выходной сигнал, подаваемый на отсчётное устройство и определяющий качество обработки деталей, складывается из двух сигналов одновременно возникающих, но независящих друг от друга. Один из них, формируемый чувствительным элементом измерительного устройства в момент контактирования с выступом детали, является основным и необходимым, так как определяет время окончания обработки или переход на другой режим. Другой, формируемый чтим же чувствительным элементом, но только в момент за-падания его в разрывы на контролируемой поверхности, является уже помехой, так как накладывается на основной, полезный сигнал, оказывает свое влияние на качество изготовления детали. Оба сип ¡ала, как правило, совпадают по направлению, но располагаются на различных уровнях. Из-за большей (согласно расчетам и результатам исследований) абсолютной величины "сигнала-помехи" по сравнению с основным сигналом, помеха будет расположена ближе к уровню срабатывания прибора, поэтому в большинстве случаев и будет оказывать решающее воздействие на формирование сигнала управления механической обработкой.

Анализ литературных источников и практический опыт применения систем управляющего контроля показывают, что налицо две проблемы: реализация сигнала управления технологическим процессом с наибольшей точностью регулирования и динамичность процесса измерения прерывистых поверхностей, влияющая на работоспособность системы, устойчивость движения механической части, чувствительность измерительного устройства, точность измерения, надежность измерительной системы.

Механический контакт измерительного наконечника СОАК ВГТИ с поверхностью измеряемой детали приводит к появлению определенного сигнала в первичном измерительном преобразователе, который несет информацию о состоянии размера детали в виде выражения (11). Используя (29), (30) определяем математическое ожидание управляющего сигнала т}(1) и требуемое конечное значение х„ контролируемой части размера детали, устанавливаемое при настройке СОАК виброконтактного принципа измерения. Анализ математической модели (моделирование электромеханической системы в операционной системе MATI.AB-Simulink - глава III) и опыт эксплуатации СОАК виброконтактного принципа измерения на различных заводах показывают, что расхождение теоретических и практических результатов не превышает 4,7% .

Динамичность процесса измерения прерывистых поверхностей связана с постоянным перемещением измеряемой поверхности. Для обеспечения постоянного контроля изменяющихся размеров заготовок с разрывами измеряемой поверхности устанавливается разнесенный измерительный наконечник, который обеспечивает наименьший износ своей поверхности в сравнении с наконечником, постоянно скользящим но поверхности детали. Длина контактирующей поверхности выбирается из условия отсутствия поперечных колебаний (возникновения флаттера), зависящих от упругости разнесенного наконечника. Сила упругости определяется законом Гука

F-k-X, (40)

где к - коэффициент жёсткости; /. - длина (удлинение) или величина поворота (изгиба) плоскости наконечника.

След наконечника измерительного штока

При движении наконечника по измеряемой поверхности возникают постоянные периодические удары о кромки обрабатываемых деталей с периодичностью, равной разрывам { обрабатываемой поверхности, и под углом <р к вертикальной плоскости наконечника (рис. 13), что приводит к возникновению крутильных колебаний, описываемых выражением

Уф + 2Ьф + к2(р = э^п рГ, (41)

где ¡- момент инерции; <р - амплитуда крутильных колебаний (угловой поворот, величина отклонения от плоскости крайней точки наконечника); 2 Ь- коэффициент сопротивления; А2- коэффициент жесткости; />- момент удара, зависящий от расположения деталей на вращающемся магнитном столе относительно оси вращения (рис. 13); р- частота ударов; I - время.

Общее решение полученного дифференциального уравнения вынужденных поперечных колебаний измерительного наконечника при наличии упругого сопротивления, как известно, имеет вид >р = <р\ + Щ, где <р\ - общее решение уравнения без правой части; <р1 - частное решение полного уравнения (41).

Общее решение уравнения без правой части представим в виде

<р\ = Ае"'5(п(АГ- а),

где А и а - постоянные интегрирования, определяются по начальным условиям, а частное решение полного уравнения определяется в виде <рг = Л¡п(/7Г- /7), где В и /?- постоянные, которые подбираются так, чтобы равенство (41) обратилось в тождество. Вычисляя производные, получим ф2 = Ярсоз(р£ — /?), фг = Вр5т(р1 — /?).

Подставляя значения <р2> Фг>Фг в выражение (41) и обозначая для краткости р{- р = ф, получим В(—р2 + к2)в^}р + 2ЬрВсоБ\р = /^(соб^ш^ + + ьтрсоьхр). Чтобы это равенство выполнялось при любых I//, коэффициенты при эш^ и сову/ в левой и правой частях должны быть порознь равны друг другу, следовательно

К, 2 Ьр

В = у -, 1дР = ,, -,.

^(к2-р2)2 + 4Ьгрг к2-р2

Амплитуда при крутильных колебаниях, как уже сказано выше, это угол поворота плоскости ножевидного наконечника В= $сыа* = Я

Используя коэффициент жесткости материала, учитывая собственные колебания по параметру к наконечника измерительного щупа и вынужденные колебания по параметру р (количество ударов в е.), приходим к выводу, что при р»к амплитуда колебаний В = <рта становится очень малой (практически близка к нулю). Это подтверждается и классической теорией колебаний. Для уменьшения ударных нагрузок в разработанных конструкциях установлены демпферы (компенсаторы ударов). Использование предложенных устройств при непрерывном контроле обрабатываемой и перемещающейся прерывистой поверхности способствует снижению динамичности измерения, повышению работоспособности и надежности, увеличению устойчивости работы, повышению чувствительности и точности.

Проведенные исследования с разработанными системами виброконтактного принципа измерения, предназначенными для различных металлорежущих станков показали, что при угле наклона разнесенного наконечника к измеряемой поверхности до а = 5° заметного изменения вариации показаний не наблюдается (табл. 2). Созданные СОАК ВПИ для контроля деталей с большой прерывистостью успешно контролируют детали с разрывами обрабатываемой поверхности до 60 мм при допуске 0,015 мм и используются в цеховых условиях машиностроительных предприятий.

Таблица 2

Допуск, а, мм

мкм 1° 30' 10' 5'

10 0,35 0,7 2,0 4.3

20 0.7 1.4 4.0 8.7

30 1,0 2.0 6,0 13,0

Исследования динамики технологического процесса обработки на работу СОАК ВПИ с целью определения влияния на выходной сигнал (управляющий сигнал) основных технологических факторов. Для получения более строгой математической модели эксперименты проводились на трех уровнях согласно матрице планирования при Д - оптимальном плане Хартли, впервые предложенном в России МВТУ им. Н.Э. Баумана. Уровни варьирования факторов (табл. 3) задавались согласно реальным изменениям параметров при обработке заготовок и отражены в матрице планирования. Составлялся бланк-алгоритм, производились определение значимости факторов и проверка адекватности модели.

Таблица 3

+ 1 0 -1

Х\-2 - амплитда(припуск) 0,68 мм 0,44 мм 0,2 мм

Хт-& - колебания размеров готовок 18 мкм 12 мкм 6 мкм

Хз-У скорость перемещен. 32 м/мин 24 м/мин 16 м/мин

Ха-К - прерывистость 0,5 1.0 1,5

Х}-\> - удары-импульсы 15 10 5

После математической обработки получены уравнения регрессии в кодированных переменных (характерный пример)

у =5,754+0,483х;+ 1,62x2-1,504*3 + 1,399x^+0,786 х/хз Подставляя в это уравнение значения натуральных переменных через коэффициенты _ г - 0,44 6-12 V -24

* ~ 0,24 : Г~1 *э--8

получим уравнение регрессии в натуральных переменных

у = 8,83 + 8,564г - 0,421«У - 0Д88К + 0,039£2 - 0,546г5. Для анализа уравнения регрессии были построены графики однофакторных зависимостей при сохранении остальных на постоянном уровне.

Анализ полученных коэффициентов в бланке—алгоритме, уравнения регрессии и графиков позволил сделать следующие выводы. Наибольшую погрешность вызывают колебания действительных (фактических) размеров деталей. Эта зависимость — параболическая. С ростом поля рассеивания размеров обрабатываемых (обработанных) деталей резко возрастает вариация показаний. С ростом скорости перемещения деталей погрешность размеров сглаживается и величина сигнала стремится к динамическому настроечному размеру, который имеет величину середины поля рассеивания размеров. С увеличением припуска (амплитуды колебаний) увеличивается вариация показаний. При увеличении разрывов измеряемой поверхности и числа импульсов - ударов погрешность возрастает, но влияние сб незначительное (измерительный наконечник перекрывает разрывы). Необходимо отметить, что различные металлорежущие станки при одних и тех же значениях варьирования параметров дают различные по величине погрешности, но характер их действия аналогичен. Анализируя конструкторские особенности виброэлектромагнитных преобразователей и измерительных головок на основе проведенных исследований и испытаний установили, что при увеличении жесткости подвески механического колебательного контура значительно уменьшаются не только погрешности вариации сигналов, но, в большей степени, уменьшается погрешность положения уровня сигнала. Однако с увеличением жесткости системы подвески уменьшается амплитуда колебаний, что приводит к ограничению контроля величины припуска.

Исследования влияния динамики станочных элементов на работоспособность СОАК ВПИ. Многолетняя работа по изучению действия различных станочных процессов на работу измерительных устройств проводилась в цеховых условиях различных заводов

перед внедрением на них приборов в эксплуатацию. Исследовалось станочное оборудование трех групп: автотолераторы, автопод-наладчики и измерительные модули. Регистрация всех сигналов производилась с использованием многофункционального устройства сбора данных USB-6008 системы Lab VIEW компании National Instruments Russia. Влияние станочных элементов просматривается на записи всего технологического процесса получения определенного размера детали (рис.14). Достаточно высокие электромагнитные поля возникают при включении электромагнитов. Измерительный сигнал изменяется на постоянную величину. Уровень сигнала зависит от положения датчика относительно электромагнитных полей. Охлаждающая жидкость вызывает незначительные изменения выходного сигнала. Целесообразно применять СОЖ для смывания абразивных частиц с заготовок перед измерительным наконечником преобразователя. На 1-м этапе наглядно наблюдается поле рассеивания размеров заготовок. 2-ой этап, начало процесса снятия припуска. В результате действия силовых и тепловых деформаций происходит относительное смещение инструмента и заготовки. Упругие деформации системы, стремясь вернуть в первоначальное положение элементы станка, ускоряют процесс обработки. 3-й этап - уменьшается снимаемый слой припуска, уменьшаются силовые деформации и рассеивание размеров.

Виброэлектромагнитные преобразователи представляют систему, в которой резонансная (рабочая) частота колебаний составляет 100 Гц и существенно отличается от амплитуд и частот, характерных для станков. Возникающие систематические погрешности от действия элементов станка и динамики процесса обработки устраняются при настройке прибора на размер. Настройку оборудования осуществляют по образцовым (эталонным) деталям при работающих узлах станка, что указывается в инструкции по эксплуатации прибора управляющего контроля виброконтактного принципа измерения.

Погрешности активного управляющего контроля при использовании СОАК виброконтактного принципа измерения. Разработанные устройства позволяют выполнять одно-, двух-, трехкоординатные измерения диаметральных и линейных размеров обрабатываемых (обработанных) деталей, производить выверку заготовок в приспособлениях, определять фактическое положение заготовок по отношению к системе координат станка и решать другие метрологические и технологические задачи. Используются устройства в двух направлениях: контроль обрабатываемых изделий в процессе изготовления (измерительные модули на многоцелевых станках, автотолераторы на шлифовальных станках), контроль уже обработанных деталей на станке (автоподналадчики).

Объектом испытаний и исследований были семь типов измерительных преобразователей и измерительных головок, три типа устройств передачи информации, три огсчетно-командных блока. Государственными "Правилами по метрологии" определены различные виды испытаний средств измерений (в частности приборов активного контроля) - калибровка (ПР50.2.017-95), поверка (ПР50.2.006-94) и др. Все работы, связанные с определением погрешностей, нормированных ГОСТ 8517-90, проводились и проводятся в соответствии с рекомендациями ОАО «Научно - исследовательский и конструкторский институт средств измерения в машиностроении» на специальных стендах, обработка результатов по ГОСТ 27.202-87. На приборы, управ-

З/лОГе.

0л1х/1 ыапшюа Ллим стола

srrera Начало cSixjiomici/ 5л л ш.т)(каша 1 Вал ÍJоц стола - Зл.Т HOih

Подбод стэ-и

OfcaScvKO парты деталей S iC'W 2ч 1 nmPOaS'MUM

<

Сткл «oí*

Qrr\Kr. спэяа ц/лиф к puta

вк/t 5ращ стопа

Рисунок 14 - Запись процесса шлифования, полученная при обработке партии деталей

лающие процессом обработки на друтих видах металлорежущего оборудования, методики контроля устанавливались технической документацией.

При определении величины по|решности показаний Дп для преобразователей различных конструкций характерно уменьшение среднего арифметического значения Л" и средних квадра-тических показаний а на средних диапазонах работы, где величина Л" не превышала 1,5мкм, °тах ~ 1,3мкм. Увеличение Хи а наблюдается на начальных амплитудах до 0,2мм, где Лтах = 1,8мкм, отах- 1,7мкм., что вызвано явлением нелинейности колебаний системы на малых амплитудах колебаний. Аналогичная картина происходит на максимальных амплитудах (Лтах — 2мкм, <гтах = 1,6мкм). Это вызвано предельными значениями мощности раскачивающего электромагнита, когда изменение входного тока меняет силу притяжения якоря к электромагниту. Подобные результаты получены на режимах работы при двухстороннем соударением о две противолежащие поверхности (случай контроля диаметра отверстия) у двухконтактной одноко-ординатной измерительной головки и двух-, трехкоординатных головок.

Для смещения показаний Дс характерно интенсивное изменение в течение 20-30мин. после включения в зависимости от амплитуды колебаний. Затем процесс становится стабильным -наступает температурный баланс. Первоначальное смещение показаний тем больше, чем на большую амплитуду колебаний настроен преобразователь. При продолжении работы в течение рабочей смены (8 ч.) наблюдается смещение в пределах 1,2 мкм на малых и предельных амплитудах. При двухконтактном соударении смещение на предельных амплитудах не наблюдается. Объясняется это возникновением дополнительных импульсов от удара.

Испытания и исследования параметра смещения настройки Дсн показали первоначальное смещение настройки в течение первых 15-30 мин. в зависимости от величины настроечной амплитуды. Чем меньше амплитуда колебаний, тем быстрее устанавливается стабильный режим. В районе максимальных амплитуд при однократной схеме соударения наблюдается постоянное смещение настройки в пределах 1,5 мкм, что характерно для большинства других высокоточных приборов, используемых на предприятиях. При двухконтактном соударении на предельных амплитудах смещения не наблюдается.

Для определения чувствительности измерительных преобразователей были получены основные характеристики, из анализа которых следует - характеристики линейны для всех моделей в их рабочих диапазонах. Чувствительность в рабочей зоне всех преобразователей постоянна и в среднем равна 0,6 мкА/мкм. При двухконтактном соударении чувствительность увеличивается в среднем на 40%. Это происходит за счет дополнительного импульса в виброударном

Исследования и испытания разработанных типов измерительных головок и преобразователей СОАК ВПИ показали, что для всех устройств погрешности не превышают 0,003 мм и позволяют реализовать различные схемы измерений при использовании их для измерения внутренних и наружных линейных размеров, взаимного расположения поверхностей, положения заготовок на станке, шероховатости поверхности. При исследовании погрешностей ав-тотолераторов объектом испытаний были четыре типа первичных измерительных преобразователя и четыре отсчетно-командных блока. Результаты испытаний отражены в заводских отчетах и представлены в диссертации. Многолетние исследования и заводская эксплуатация на ряде заводов показывают, что автотолераторы виброконтактного принципа измерения соответ-

Рисунок 15- СОАК ЛАК-12-УПИ на станке «JPSG-0518» фирмы «Walter Meier Manufacturing» при обработке высокоточных валов

ствуют своему предназначению - контроль размеров заготовок с прерывистыми поверхностями в процессе обработки и выдача управляющих команд по результатам измерения с необходимой точностью. Объектом исследований автоподналадочных систем были четыре типа первичных измерительных преобразователей виброконтактного принципа и три отсчетно - командных блока Методика испытаний - классическая, используемая в работах ведущих специалистов страны в соответствии с ГОСТ 27.2002-83. Анализ испытаний приведен во всех заводских документах предприятий. Результатами исследований стало создание подналадчиков виброконтактного принципа измерений, например ЛАК-12-УПИ (рис. 15), используемых как на отечественных станках моделей 3185, ЗМ184, ЗМ185, ЗШ184, так и на зарубежном оборудовании (см. www.jettools-pro.ru). Успешное использование автоподнападчиков виброконтактного принципа измерений объясняется продолжительными исследованиями и испытаниями.

В приложении одиннадцать разделов. В первом (приложение А) приведена таблица использования на промышленных предприятиях СОАК виброконтакного принципа измерения (всего 47 наименований). Во втором (Б) - методика исследований достижения заданной точности и качества изготавливаемых деталей на металлорежущих станках, приводится методика настройки измерительного средства. В разделе В представлено техническое задание создания магнитодинамического преобразователя СОАК ВПИ совместно УрФУ и институтом физики металлов АН РФ. В четвертом разделе (Г) - результаты исследований компенсационных схем измерительных систем. В разделе Д изложены результаты исследований технологических процессов механической обработки с помощью разработанной автором автоматизированной системы научных исследований (АСНИ). В 6-м разделе Е прилагается один из производственных отчетов о проведении цеховых испытаний и производственном внедрении СОАК ВПИ на различных станках в различных технологических процессах обработки плоскостных и цилиндрических деталей. В разделе Ж прилагаются документы многофакторного эксперимента исследования СОАК ВПИ. В 8-м разделе И приводится один из отчетов о проведении метрологических и технологических испытаний разработанных образцов СОАК ВПИ в производственных (цеховых) и лабораторных условиях. В 9-м разделе (приложение К ) представлены особенности конструкций и результаты исследований надежности первичных преобразователей СОАК ВПИ. В приложении Л приведены решения интегралов. В последнем приложении М даны технические характеристики созданных СОАК ВПИ. В приложении приведены технические акты внедрения на заводах, акты использования результатов исследований и конструкторских разработок в учебном процессе по различным дисциплинам в ряде университетов, приведены копии удостоверений лауреата конкурса имени И.И.Ползунова и медали ВДНХ (ВВЦ).

Заключение

1. Совокупность вынесенных на защиту положений и полученных в диссертационной работе результатов позволили решить научную проблему достижения размерной точности и производительности труднообрабатываемых и трудноконтролируемых деталей, технологически перемещающихся заготовок с прерывистыми поверхностями на различном металлорежущем оборудовании и имеющую важное народнохозяйственное значение.Теоретические работы и многолетние исследования позволили в перспективных конструкциях станочного оборудования активного контроля виброкоитактного принципа измерения (СОАК ВПИ) учитывать высокую динамичность процесса обработки, различную прерывистость измеряемых поверхностей, неравномерность высоты одновременно обрабатываемых поверхностей, реверсивность движения контролируемых поверхностей, турбулентное движение смазочно-охлаждающей жидкости совместно со стружкой и абразивными зернами.

2. Разработанная концепция создания научных основ и методики расчета рациональных параметров технологического контрольного оборудования позволила перед проектированием определить основные конструкторские параметры перспективного СОАК ВПИ, обеспечивающего требуемую точность и производительность. Выбор основных конструкторских параметров и последующее сопоставление с теоретическими данными показывает, что при проектировании новых перспективных электромагнитных виброконтактных устройств следует произво-

лить предварительный синтез механизмов при использовании основ теории измерительных систем виброконтакного принципа измерения и аналого-математического моделирования.

3. Созданы имитационные модели с помощью графического интерфейса программы БипиНпк и библиотеки блоков 81тРо\уег8уз1ет5, использованы основные команды для управления моделью из ядра пакета МАТТАВ, тем самым выполнены требования:

- воспроизведения различных ситуаций при варьировании структурой и параметрами модели;

- создания блочной структуры, допускающей возможность замены или исключения частей модели при выдерживании общей модели;

- получения необходимого набора оценок с требуемой точностью и достоверностью.

Методы электронного моделирования позволили получить качественные и количественные картины поведения электромагнитной виброконтактной системы, однако оптимальным оказывается сочетание, при котором выбор конструкторских параметров производится на основе аналитического расчета (гл. 2), а их проверка путем имитационного моделирования (гл. 3).

4. Для оценки точности размеров и качества поверхностей трудноконтролируемых деталей был использован метод единовременных выборок. Обработка результатов измерений в ходе внедрения СО А К ВПИ позволила установить, что помимо устранения необходимости в промежуточных замерах и недопущения брака значительно повысился технологический запас точности. Если до использования устройств точечные диаграммы размеров деталей располагались по всему полю допуска, то при обработке с управляющим контролем все размеры изготовленных деталей группируются в определенной зоне 58 % поля допуска. Таким образом, удовлетворяется известный критерий эффективности применения средств активного контроля, когда погрешности обработки должны быть существенно меньше устанавливаемого допуска.

5. Разработанная автоматическая измерительно — информационная система виброконтакного принципа измерения (АИИС ВПИ) осуществляет автоматическое построение точечных диаграмм трудноконтролируемых процессов изготовления деталей с прерывистыми поверхностями, что делает возможным использование двух форм статистического анализа механической обработки: пассивной и активной. АИИС ВПИ используется в двух вариантах.

5.1. В производственных условиях цеха при активном контроле размеров деталей на различных металлорежущих станках получают необходимую информацию для отдела (бюро) технического контроля и технологического бюро цеха в виде определенных изображений на экране монитора и выводят ее на печать, постоянно отслеживая ход получения необходимых размеров деталей.

5.2. В учебных целях была создана лабораторно-практическая работа по курсу «Автоматизированные системы научных исследований» для студентов 5-го курса машиностроительных специальностей, основными разделами которой являются:

- изучение автоматизированной системы контроля погрешностей механической обработки, куда входят автоматизированная система получения информации (АСПИ) и технические средства, необходимые для обработки результатов полученной информации;

- проведение экспериментов с использованием автоматизированной системы получения информации и технических средств, например устанавливается партия готовых деталей с известными действительными размерами, измеряются и выводятся на экран монитора отклонения каждой детали от номинального размера, строится точечная диаграмма и с помощью метода наименьших квадратов выделяется постоянная составляющая, по которой определяется характер изменения технологического процесса.

6. .Применение СОАК ВПИ и АИИС виброконтакного принципа измерения позво-ляет определять с высокой точностью, независимо от скорости и направления перемещения контролируемых поверхностей, погрешности металлорежущего оборудования непосредствен-но в цеховых условиях предприятий. Использование в качестве первичного измерительного элемента преобразователя виброконтакного принципа измерения позволяет производить кон-

троль различных линейных величин с высокой точностью (до 0,5 мкм) и универсальностью не только визуально по показывающему прибору или на экране монитора, но и с записью на ленту самопшцущего прибора или принтера, обеспечивает дистанционное наблюдение, уменьшает измерительное усилие и износ измерительного наконечника.

7. При разработке программ измерения (диагностики) на станках с ЧГГУ возможны взаимодействия различных систем. В PartMaker возможен импорт двухмерных модулей в формате DXF и трехмерных модулей из систем CAD/CAM, включая Pro/ENGINEER, AutoCAD, SolidWorks, Urographies и др. При необходимости импортированные модули могут быть доработаны технологом, после чего возвращены обратно в систему CAD и др. Это делает возможным использование разработанного станочного оборудования в различных системах автоматического управления.

8. Основным требованием к СОАК ВПИ является дискретная или непрерывная информация о размерном параметре, поступающая от устройства в систему управления станком . Причем, эта информация не должна отставать по времени от съема припуска и, по возможности, не зависеть от различных помех, возникающих при выполнении определенных условий обработки. В связи с этим выполнены расчеты переходных процессов и определены динамические характеристики измерительно-управляющих систем виброконтакного принципа измерения.

9. Использование СОАК ВПИ повышает точность и производительность механической обработки, что подтверждено актами внедрения на промышленных предприятиях . Метрологические исследования по оценке погрешностей показали, что разработанное станочное оборудование находится на уровне известных мировых образцов.

10. Отзывы с предприятий о работе СОАК ВПИ на различном металлорежущем оборудовании показывают, что эти устройства стали одним из классических средств измерения наряду с другими устройствами. Многолетняя практика использования на промышленных предприятиях станочного оборудования виброконтакного принципа измерения показала, что наряду с оборудованием другого принципа действия (лазерные, индуктивные, пневматические и др.) оно успешно заняло свою нишу в обеспечении точности и производительности труднообрабатываемых и трудноконтролируемых деталей.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1.Тромпет, Г.М. Повышение точности и производительности механической обработки • труднообрабатываемых и трудноконтролируемых деталей на основе использования виброконтактного принципа измерения / Г.М.Тромпет // Наука и технологии. Том 1.- Избранные труды Международного симпозиума по фундаментальным и прикладным проблемам науки. - М.: РАН, 2013.-С. 221 -233.

2. Тромпет, Г.М. Способы обеспечения точности механической обработки / Г.М. Тромпет, В.А. Александров // Фундаментальные и прикладные проблемы пауки. Том 2.- Материалы VII Международного симпозиума- М.: РАН, 2012. С. 103 -111.

3. Тромпет, Г.М. Повышение точности механической обработки стабильной работой измерительного модуля / Г.М. Тромпет, А.Я. Красильников // Справочник. Инженерный журнал. - 2012. - №5.- С.51-54.

4. Тромпет, Г.М. Точность изготовления деталей на станке с прибором активного контроля / Г.М. Тромпет, В.А. Александров // Вестник машиностроения. - 2012. - №5,- С.38 - 40.

5. Тромпет, Г. М. Повышение точности шлифования путем стабильной работы прибора активного контроля / Г.М. Тромпет, А.Я. Красильников // СТИН. - 2012. - №6 - С.9 - 11.

6. Тромпет, Г.М. Методы диагностики металлорежущей обработки приборами управляющего контроля / Г.М. Тромпет Г. М., В.А. Александров // Фундаментальные и прикладные

проблемы науки. Том 2,- Материалы VII Международного симпозиума,- М.: РАН, 2012.- С.99 -102.

7. Тромпет, Г.М. Оптимизация методов разделения погрешностей обработки при настройке средств управляющего контроля./ Г.М. Тромпет, В.А. Александров, В.В. Вольгнкин // Аграрный вестник Урала. - 2012.-№10-С.38 - 40.

8. Тромпет, Г.М. Активный контроль на многофункциональных станках/ Г.М. Тромпет,

A.Я. Красильников // Справочник. Инженерный журнал. - 2010. - № 11. - С.27 - 28.

9. Тромпет, Г.М. Промышленная эксплуатация прибора управляющего контроля на многоцелевом станке/ Г.М. Тромпет, В.А. Федотов, И.А. Колка // СТИН- 2008. -№12 - С.24 - 25.

10. Тромпет, Г.М. Динамическая устойчивость работы измерительно - управляющих систем виброконтактного принципа измерения / Г.М. Тромпет, А.Я. Красильников // Вестник машиностроения- 2008 - № 8 - С.32 - 34.

11. Тромпет, Г.М. Виброконтактный преобразователь для прибора управляющего контроля / Г.М. Тромпет, А.Я. Красильников // СТИН,- 2008. - №6,- С.21-23.

12. Тромпет, Г.М. Повышение точности механической обработки / Г.М. Тромпет,

B.А. Александров // Технология металлов. - 2008,- Xs3.-C.30 - 33.

13. Тромпет, Г.М. Анализ динамических характеристик виброконтактной системы управляющего контроля / Г.М. Тромпет, А.Я. Красильников // Вестник машиностроения. -2007.-№2.- С.45-46.

14. Тромпет, Г.М. Виброконтактный преобразователь для измерительного модуля многоцелевого станка / Г.М. Тромпет, А.Я. Красильников // СТИН - 2007- №2.- С. 18 - 20.

15. Тромпет, Г.М. Использование измерительного модуля на многоцелевом станке / Г.М Тромпет, В.А. Федотов // СТИН.-2006,- №11 .-С. 19 - 20.

16. Тромпет, Г.М. Автоматизация измерений на многоцелевых станках / Г.М. Тромпет,

B.В. Кувшинский, И.А. Колка // Механизация и автоматизация производства. - 1986,- №12,-

C.8-9.

17. Тромпет, Г.М. Измерительные головки к многоцелевым станкам / Г.М. Тромпет, В.В. Кувшинский // Станки и инструмент.- 1988.- № 8 - С. 13 - 14.

18. Тромпет, Г.М. Прибор с вибрирующим щупом для управления работой станка / Г.М. Тромпет, В.А. Романов // Станки и инструмент. -1976. -№1.- С.29-30.

19. Кувшинский, В.В. Активный контроль размеров деталей на плоскошлифовальных станках / В.В. Кувшинский, Г.М. Тромпет, И.И. Лобанов, В.В. Есельский // Механизация и автоматизация производства,- 1974.-№10- С. 17 - 18.

20. Кувшинский, В.В. Применение виброгенераторного преобразователя ВГД-71 в устройствах активного контроля на плоскошлифовальных станках / В.В. Кувшинский, Г.Л. Перфильев, Г.М. Тромпет // Измерительная техника. - 1973.- №1.- С. 67 - 68.

21. Кувшинский, В.В. Виброгенераторный прибор активного контроля прерывистых поверхностей / В.В. Кувшинский, Г.Л. Перильев, Г.М. Тромпет // Станки и инструмент. - 1972,-№ 10.-С. 31 -32.

22. Кувшинский, В.В. Компенсационная схема с виброгенераторными датчиками для повышения точности контроля размеров деталей / В.В. Кувшинский, Г,М. Тромпет // Известия вузов. Машиностроение. -1973.-№7-С.163 - 167.

23. Тромпет, Г.М. Разработка систем управляющего контроля с использованием вибро-контакгных приборов / Г.М. Тромпет, В.А. Александров // Вестник Российского государственного аграрного заочного института. Научный журнал №2(7). М.: - 2007,- С.71 - 73.

24. Тромпет, Г.М. Динамическая устойчивость работы виброконтактной системы управляющего контроля на многофункциональном станке / Г.М. Тромпет // Вестник курганского университета. Серия "Технологические науки". Вып. 2.4.1. Курган. Изд-во Курганского университета. 2006.-С. 119-121.

Зарубежные издания:

25.Trompet, G.M. Improving the grinding precision by stable operation of ал acnive monitoring / G.M.Trompet, A.Ya.Krasilnikov //Russian Engineering Research. 2013. Vol. 33, № 1. P. 36-38.

26. Trompet, G.M. Manufacturing precision on a machine tool with an active monitoring instrument / G.M. Trompet, V.A. Aleksandrov // Russian Engineering Research. 2012. Vol. 32, №7 -8.P.544 - 545.

27. Trompet, G.M. Industrial Operation of a Monitoring Instrument in a Multipurpose Machine Tool / G.M. Trompet, V.A. Fedotov, I.A. Kolka // Russian Engineering Research. 2009. Vol. 29, № 3. P.311 -312.

28. Trompet, G.M. Vibrocontact converter for monitoring instrument / G.M. Trompet, A.Ya. Krasilnikov // Russian Engineering Research. 2008. Vol. 28, № 9. P. 908 - 909.

29. Trompet, G.M. Dynamic operational stability of measuring and control systems based on vibrocontact measurements /G.M. Trompet, A.Ya. Krasilnikov// Russian Engineering Research. 2008. Vol. 28, №8. P. 759-761.

30. Trompet, G.M. Vibratory contact transducer for the metrie module of multipurpose machine tools / G.M. Trompet, A.Ya. Krasilnikov // Russian Engineering Research. 2007. Vol. 27, № 5. P .296-298.

31. Kuvshinskii, V.V. Use of VGD-71 vibration generation transducers in instruments for in process ganging on surface grinding machines / V.V. Kuvshinskii, G.L. Perfilev, G.M. Trompet // Measurement Technigues. 1973. Vol.16, №1. P. 107 - 108.

Авторские свидетельства и патенты:

32. А.с. №1229562 GO IB 7/12. Виброконтактный преобразователь размеров / Кувшин-ский В.В., Тромпет Г.М.; опубл. 07.05.1986. Бюл. №17.

33. А.с. №1245865 G01B 7/14. Виброконтактный датчик-измеритель отклонений / Тромпет Г.М., Колка И.А.; опубл. 23.07.1986. Бюл. № 27.

34. А.с. №1348633 G01 В7/00, 7/28. Виброконтактное измерительное устройство / Тромпет Г.М., Тромпет JI.B, опубл. 30.10.1987. Бюл. №40.

35. А.с. №1409858 G01B 7/02. Виброконтактный датчик-измеритель отклонений размеров / Тромпет Г.М., Кувшинский В.В., Колка И.А.; опубл. 15.07. 1988; Бюл. № 26.

36. Пат. №2270415 РФ, МПК G01B 7/00. Виброгенераторный преобразователь / Тромпет Г.М., Александров В.А., Кирсанов Ю.А.; опубл. 20.02.2006, Бюл. №5.

37. Пат. №2284466 РФ, МПК G01B 7/00. Виброконтактный датчик-измеритель отклонений размеров / Тромпет Г.М., Александров В.А., Кирсанов Ю.А.; опубл. 27.09.2006, Бюл. №27.

38. Пат. №59236 РФ, МПК G01B 7/12 Виброконтактное измерительное устройство / Тромпет Г.М., Колка И.А.; опубл. 10.12.2006. Бюл. №34.

39. Пат. №63052 РФ, МПК G01B 7/00. Виброгенераторный преобразователь линейных размеров / Тромпет Г.М., Колка И.А.; опубл. 10.05.2007; Бюл. № 13.

40. Пат. №66514 РФ, МПК G01B 7/12. ВиброконтаКтное измерительное устройство / Тромпет Г.М., Колка И.А., Тромпет JI.B.; опубл. 10.09. 2007; Бюл. № 25.

41. Пат. №2310814 РФ, МПК G01B 7/12 G01B7/02 Универсальный виброконтактный преобразователь размеров / Тромпет Г.М., Александров В.А., Кирсанов Ю.А.; опубл.20.11.2007.Бюл.№32.

42. Пат. №90892 РФ, МПК G01B 7/12 Устройство для непрерывного контроля обрабатываемой прерывистой поверхности / Тромпет Г.М., Александров В.А., Кирсанов Ю.А.; опубл.20.01.2010.Бюл.№19.

Монографии, научные издания:

43. Тромпет, Г.М. Методы расчета условий эксплуатации систем управляющего контроля: монография / Г.М. Тромпет. Екатеринбург: УГТУ-УПИ. 2010. 226с.

44. Тромпет, Г,М. Технологические и метрологические возможности систем управляющего контроля виброконтактного принципа измерения: монография / Г.М. Тромпет. Екатеринбург: УГТУ-УПИ. 2009. 230с.

45. Техника и технология в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: монография / В.А. Александров, А.В. Бояршинов, Г.М. Тромпет [и др.]; под общей ред. С.С. Чернова. Книга 3. Новосибирск: ЦРНС. 2009 . 160с.

Статьи в центральных журналах:

46. Тромпет, Г.М. Оценка динамических характеристик двухконтактной системы управляющего контроля / Г.М. Тромпет, А.Я. Красильников // Машиностроитель.- 2007,- № 6.-С.38-40.

47. Тромпет, Г.М. Оценка динамических характеристик виброконтактной системы управляющего контроля / Г.М. Тромпет, А.Я. Красильников // Машиностроитель.- 2006,- №8,-С.21-23.

48. Тромпет, Г.М. Измерительно-управляющая система при обработке деталей с большой прерывистостью / Г.М. Тромпет, В.А. Федотов, В.А. Александров // Машиностроитель. -2006.- №7. -С. 34-35.

49. Тромпет, Г.М. Заводские испытания измерительного модуля на многоцелевых станках / Г.М. Тромпет, В.А. Федотов, В.А. Александров // Машиностроитель.- 2005.- №7,- С. 16-18.

50. Тромпет, Г.М. Двухкоординатный измерительный модуль / Г.М. Тромпет // Машиностроитель. -1987.- №4.-С.16-17.

51. Тромпет, Г.М. Измерительный модуль для многоцелевых станков / Г.М. Тромпет.// Машиностроитель.- 1986.- №10.- С15-16.

52. Тромпет, Г.М. Измерительный модуль на многоцелевых ставках/ Г.М. Тромпет Машиностроитель,- 1986.-№1.- С. 10-11.

53. Тромпет, Г.М. Повышение точности активного контроля при бесцентровом шлифовании / Г.М. Тромпет // Машиностроитель. - 1985. - № 9.- С. 17-18.

54. Тромпет, Г.М. Прибор для контроля размеров деталей / Г.М. Тромпет // Машиностроитель,-1984.- №9.- С. 47-48.

55. Тромпет, Г.М. Приборы для контроля деталей / Г.М. Тромпет // Машиностроитель,-1983,-№3,-С. 19-20.

Материалы международных конференций:

56. Тромпет Г.М. Повышение точности и производительности механической обработки труднообрабатываемых и трудноконтролируемых деталей на основе использования виброконтактного принципа измерения / Г.М.Тромпет // Материалы VII Международного симпозиума "Фундаментальные и прикладные проблемы науки" Москва: РАН.2012. С. 103-113.

57. Тромпет, Г.М. Измерительные модули для многоцелевых станков / Г.М. Тромпет, В.А. Александров // Современные технологии в машиностроении: сборник статей XII Международной научно-практической конференции. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. С. 180182.

58. Тромпет, Г.М. Имитационное моделирование систем управляющего контроля / Г.М. Тромпет, В.А. Александров // Интеграция науки и производства: сборник материалов 1-й Международной научно-практической конференции. Тамбов: ТАМБОВПРИНТ. 2008. С. 99101.

59. Тромпет, Г.М. Испытания измерительного модуля виброконтактного принципа измерения / Г.М. Тромпет, В.А. Александров // Материалы и технологии 21 века: сборник статей I Международной научно-технической конференции. Пенза: Приволжский Дом знаний: 2008. С. 185-188.

60. Тромпет, Г.М. Управляющий контроль для станков с параллельной кинематикой / Г.М. Тромпет, В.А. Александров // Современные технологии в машиностроении: сборник статей XI Международной научно-практической конференции. Пенэа.2007.С.134-13б.

61. Тромпет, Г.М. Технология диагностики механической обработки приборами управляющего контроля / Г.М. Тромпет, В.А. Александров // Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической

оснастки в 2 ч. Часть 2 Материалы 9-й Международной практической конференции: СПб Изд-во политехнического ун-та.2007.С.357-359.

62 Тромпет. ГМ Оптимизация методов разделения погрешностей обработки при управляющем контроле / Г.М. Тромпет, В А Александров // Современные технологии в машиностроении- сборник статей X Международной научно-практической конференции Пенза Приволжский Дом знаний 2006 С 131-133.

Тромпет, Г.М. Оценка времени переходного процесса управляющего прибора / Г М Тромпет. В А. Александров, В.А. Федотов // Материалы и технологии XXI века: сборник статей IV Международной научно-технической конференции. Пенза: Ассоциация инженерного оборудования России. 2006. С.26-29.

64 Тромпет, Г М Виброконтактные приборы управляющего контроля на многофункциональных станках / Г.М. Тромпет, В А. Александров // Агропромышленный комплекс состояние проблемы. перспективы: сборник материалов III Международной научно-практической конференции Пенза; Нейбранденбург: РИО Пензенской ГСХА. 2005 С. 99-100.

Тромпет. Г М Передача информации на обрабатывающих центрах и станках с параллельной кинематикой / ГМ Тромпет, В А Александров// Проблемы машиностроения и техно-|ч| пи материалов на рубеже веков сборник статей VIII Международной научно-технической конференции.Частъ2. Пенза. 2003.С. 118-120.

66 Тромпет, Г.М. Системы управляющего контроля в машиностроении / Г.М. Тромпет// Па передовых рубежах науки и инженерного творчества Труды II Международной научно-технической конференции Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук РФ под ред В Г Лисиенко Екатеринбург. Изд УГТУ 2000 С. 340-341.

('татьи в материалах Всероссийских конференции и других изданиях, наиб алее пани) оснещающих тему диссертации:

67 Тромпет, Г.М. Управляющий контроль при капитальном ремонте двигателей / ГМ Тромпет, В А Александров, В М Икасанов // Современные проблемы машиностроения и транспорта: материалы Всероссийской научно-технической конференции Ульяновск: УлГТУ 2003 С 198-200

68 П ромнет. Г М. Виброконтактные преобразователи систем управляющего контроля иля многоцелевых станков / Г.М, Тромпет // Технология производства машин: межвузовский сборник научных трудов Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, ФГОУ ВПО НГТИ, 2008 Вып 2 С 151-162.

69 Тромпег, Г М. Системы активного контроля для бесцентрово-шлифовальных станков ' Г.М Тромпет, В В Кувшинский II сборник "Научно-технические достижения, рекомендованные межотраслевым экспертным советом к внедрению" М.: ВИМИ. №12.1989.С.51-52

Учебные пособии:

70 Тромпет, Г.М. Технология машиностроения: учебное пособие / Г.М. Тромпет. Екатеринбург: УТТУ-УПИ, 2007,- 96с.

71 Тромпет, Г.М. Автоматизированные системы научных исследований: методическое пособие к практической работе "Организация автоматизированной системы контроля погрешностей механической обработки" для студентов 5-го курса специальности "Технология машиностроения" ' Г М Тромпет Екатеринбург: УГТУ-УПИ. 2008-18с.

72 Тромпет. Г.М. Технология производства оборудования предприятий строительных материалов учебное пособие/Г М. Тромпет. Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 2014.-504с.

1 5--28Б9

2014270654

Подписано в печать 17.11,2014г. Плоская печать Объем 2,0 печ. л.

Формат 60x84 1/16 Тираж 110 экз.

Бумага писчая Заказ № 238

Риэография НИЧ УрФУ, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

2014270654