автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.07, диссертация на тему:Технологические основы проектирования операций лазерной обработки

о ^ 2 9 МЛЙ ЮЗЬ

КиТвський лолггехжчний ¡нститут

На правах р/коп»» . УДК 6? I В л;

КОТЛЯРОВ ВалерШ Павлович Технологии! основы проектування операций лаэерноТ обробм

Спешальносп: 05.03.07 - Процеси лазурно« та ф!зико-техн1чно? обрсбки та

05.02.08 - технология машинобудуванн«

Автореферат дисертацЛ на здобугтя наукового (пугыия доктора техн1чних наук

КиТа 1995

Дисерюцмгм е рукопис.

• 'обота виконана у Ки/еському полпехнмному шс титул ни кафедр/ лазерно! технолог» та конструюва.чня машин.

Мауковий консультант - Эаслужений д'/яч науки га технжи Укра1ни, пкадем1к AIH Укра5ни, доктор техдаших наук, професор Коваленко B.C.

Оф|Ц1йн1 опоненти:

1. Доктор техжчних наук, професор САФОНОВ A.M.

2. Доктор техжчних наук, профрсор Б1ЛОУС М.В.

Ч Доктор юхн1чних наук, професор АФТАНА31В I.C.

Провщнз (>ш ан!зац1Я - Кишське державна лшлриемство "Смарагд"

Сччхисн ыдбудегьси ; 1995 р.

о 10-00 годин! на засщанн! споц!ал1зован6| Ради

ирисудж.енни паукового ступеня доктора тпхжчних наук у Кжвському <||>л.|'тех|(1чиому ¡нстигуп.

K"finyc I, аудиторы 214.

Адиеоа: 252050, м.Кжв, пр.Перемоги,37

3 дисертацюю можна ознайомитися у б1блютец! Кк1вськ(мо noniroxHiMHoro ¡нглитугу

Аторрфорат роз!с:лано -fC.Cb ,1995 р. Пчеиий ccKOeiap спещалЬованоТ Рад

ломпр roxiii'iHnx наук, профосор

Загальна характеристика роботи

Актуальн/сть теми дослщження. Сучасний ршень розвитку toxhikh ставить пщвищеж вимоги до якост), над1йносп та долговмносп виробт, а та кож до ефективносп, енергонасиченосл технологи íx сиробництоа, Такою технолог icio за доев ¡дом майжо тридесятир1чною використання е технолог ir обробки маторшл1в пучком лазерного випромжювання.

Завдпки 1еоротичним та гжперименталынш дослщженням, >n:i виконан! такими прошдними вченими, як C.I.Ahícímob, В.П.Вайко. М H./1¡6etiCoti, М.М.РикзлЫ, О.О.Углов, В.С.Коваланкс, О.Г.Григорьянц, Г.М.Тэрхов ra ¡ншими дослщниками у нас у край« та ja кордоном, розроблено iiayKOsi осноби використання лазерного промемя як «;струмонта у багатьох технолопчних операцшх. Однак, бшьш широко застосування лазорно! технологи стримуеться рядом об'сктивних сбставин. По-перше, недостатньою якюгю розулыалв обробки, подруга, браком обгрушованих зв'язкт ы1ж параметрами процесу та його паслщками, що ускладнюе управлЫня процосом, або росить йоге иеможливим. Kpím того, прооктування npou,ecia сиконусться за занадтс спрощеними алгоритмами або на pisni розробки ИДР. Нн сприяють упроваджеипю hosoi технологи експлуатац^ж якост) лазерного технолог!':ного обладнання, бр;<к споцкииуованого технолопчнем и оснащения, автоматизованих систем проохтуванн;) та управлпии: техноло! тчними операциями, квал1ф1кованих cnenia/iicriB ркзиого р1внл.

АналЬ сучасиого стану технологи лазорнс> обробки показув !ieo6x¡flh¡ctb ít розгляду у зв'язку з тохнолопчною системою сбробкп ДОС/, що дозволяс досл!дити можлив1сть упргшлшня показникамп технолопчно? операци /розм1рними, якюними га продуктивнее™/ впливом на ршень парамвтр!в процесу, розребити методи па-раметрично! змши ocTannix, иауково 06rpyi¡T0BaHi методики прооктування технолопчних операцм. Дли пщвищення можливостей лазерного технологичного обладнання /ЛТО/ доцшьно стио^ .ни систему засоб1'в та пристррщ удосконаления проносу лазерноТ обробки. Розроблен!, таким чином, технелопчш оскоаи обробки ма-тор!ал1в пучком лазерного випромм'ювэння доз во пять гадвищиги pieetib результатов технолопчних onopauiíí, с.тростити та фор-малЬувати лрецее íx проектувоння, у тому числ1 oran олтим1зац« режимж обробки, пщняти ефоктивш'сть ЛТО, що аабезпечигь бшьш широке упровадження лазерно! обробки на новому p¡bh¡, як ефокгивно! га ресурсозбер1гаючо1 технолог!!", i bhpíujhjth, таким чином, эначну наукоао-техн!чну проблему, яка глас важливо нлродно-тосподарче значения.

Мвтою робоги

g пщвищення якост| та ефективносп виготовлення деталей машин

лаэерним променом за рахунок створення оптимальних технололчних

ироц9С(в та оснащйиня внасл1док застосування розроблених

тахнолопчних основ проектування операций лазэрко! обробки.

Дл роалмацп мотк вир'чисно ряд питаиь, s я ких на захист пиносяться:

1. Результати оксперимвнтальних досл!джонь процеот лазерное обробки для осноаних техиолопчних операцм у еигляд! рангових дгаграм napawoTpie процссу для îx ю'лью'сних. яюсних, показник!в продуктивноот!.

2. Мэтодика та засоби параметричного управления процесом лазернаГ сбробки шляхом ц!леспрямованого впливу на характеристики пучка випромжюваннп, технолспчн1 заходи.

3. Роэрахунково-аналИичний метод прогнозно? оцЫки точности операц!й леэерноГ обробгси.

4. Дан> анал1эу структури сумарно! похибки роэм!рннх показник'щ основних твхнолоПчних операнд.

5. Результати , та методика ьксперимвнтаяьного моделювання опервцм posMipHOï оОробки I контурно: рйкц з формал1зац1ею осиссних отатз проектування, a тяхож постановка та розв'яээння задач оптимюацн процвсу.

6. Методика дослщжень процысу зм'щиюючоГ обробхи обчйслю-вальними експвримелтами, результати пивчення твпловоТ ¡сторП зо-ни HarpiBy, постановка задач|' оптим1зац|7 та результати П розв'пзання.

7. Результата, методика та стенд для внвчення дШсно! поглинаючоТ эдатносл nocepxHi заготовки.

0. Розроблен!, дослщхеж та систематизован! методи то засоби додаткового удосконаленкя операций лазерно1 сбробки.

9. Розроблэна САПРТО, TÏ ¡нформацШна та програмне забезпеченкя.

10. Результати практичного упрозаджоннл досл'щжвнь у виробничих умовах

Неуковi положения, роэроблвш диевртантом, та новизна теми:

• вперше обробку MaTepiar.in пучком лазерного випромЫюваннл розглянуто у зв'язку з функшюванням тех'.юлопчноТ системи обробки, що при доогидженш взаемозв'язш Mix параметрами та результатами процосу, розробц! метод!в проектування операц1й та оценки вщтворюванност! îx показниюв дало можливють спиратися на науков! основи технологи машинобудування;

* С перше виконако лараметричний анал!з процесу лазерно! обробки у умовах TOC, його результати у вигляд! рангових д1агрвм впливу

технолог!чних фактор!в на показники /юльюсм, якюн! та продуктивности/ твхнолопчних опэрацм застосовуються при моделюванн!, оптим1зац!Г та удоеконаленн! процвсу;

» роороблвно статистичн! псхазники результата лазврноТ обробки, як! пщеищують !нформован!оть о процес1 та застосовуються як складов! частики функций моти при розв'язанн! задач оптим1заци;

• впврше розроблвно комплекс заходш та засобщ пзраметричного впливу на характеристики об'ект ТОО з метою управления р'внем показник!в технологи ноТ опсрацм;

• розроблвно акал!тичний метод прогнозування покаэниип в!дтворюваннсст1 розм!рних характеристик операций, який грун-туетьси на аивчоин! ф1эичних процес!в при формуванн! лазерного променя та його д!'янн1 на заготовку;

• впершэ виконано анал'ю структури сумарно! похибки, результат ЯКОГО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ при розробц! МОТОД1в та заС0б|В удосконалення технолопчио! оперрц!?, -ри формусянн! функций моги для оптим1зацп процесу;

• формаш'зовано процедуру экспериментального моделювання процес1в розыирнс! обробки та контурно! р'1зки, розроблвно математичн! модап! виготовлвння отворив та нар!зки шкал вим!рювального ¡нструмента;

ч росроблено методолог!© та математичне забезпочення дослцркань процвсу эм!цнююч01' обробки обчислювальними экспериментами, вивчоно законсм(рност1 тепловоТ ¡стори зони лазерного нагр1ву у натзобможенШ плат1вш та у плашпл а обмэженими умовами геплов!дводу за умози урахування температурно! залажност! теплоф!31',чних власгивосгей материалу заготовки та гюглинаючоТ здатност! П поворхн:;

• сформульована та роэв'язана сптимгзэфйна задача формування зони змщнення задаких зластивостбй, розм1р!з та форми у т!л1 заготовки з сбмежонимй умовами теплсв!дноду при упраол!нн|' процесом за рахунок доцтьного розмщзння на и попорхш теплового джерела з оптимальним роэподиюм ¡нтенсивност!;

• сперше розроблоно та' забезпечено нообхщними компонентами /банком даних, ц';льоиими та базовими пщпрограмами/ систему автоматизованого проект ування технолопчноГ опорацИ, яка Д1е у автоматичному та д!алоговому режимах, з можли^сгю саморозвитку;

• розроблвно на ршн! винаходю та дослужено засоби та пристро? для удосконалоння технолопчних операцМ, лк| систематизоваж за приэначенням, об'скчу дюння у "ТОС та ршнем розраблоносл I створюють базу даних тохнолог'чного оснащения ТОС.

Практично значения:

• при створенн! автоматизовано! системи прооктування гз вирсбництва (САПР ПВ)

• при розробц) та упроваджонш технолопчних процесю розм1рно! обробки, контурно! рики та лазерно! терм!чно> обробки у промисловостк

• при роэробц/, модержзацм га дослщжонж лазерного технолончного обладнання, контрольнс-пим1рювально! апаратури, юхнолопчною оснащения;

• 1.ри створен)« автоматизооаиих робочих мюкн текнолога/АРМТ/;

• у подальших наукових дослщженнях npouecie лазерно! обробки аспирантами, науковими спь-робкниками рганоматтних установ;

у навчальному npoueci для студент ia махан1чних спец!альностей у курсах "Технолопя лазерно! обробки", "CrieniaiibHi елементи та пристроГ лазерних технолопчних комллекав", "Основи иаукбвих досл!джень та технмна тсорчють" та ¡п., при ьиконанж курсових та диплом них роб1т.

Реалмацт робот.

На 6a3i одержаких у дисертацп розультапв ро.дроблено i упроваджено у в:*ообництво технологЫн» процеси лазерно! обробки, технолопчне оснащоннп та в(дповщно обладнання шлихом стпореннн дшьниць тс лабораторы лазерно! обробки. Tax, на 6asi НД1 радювикфювальних приладщ /м.Зшьнюс/ створено галузеву лабораторю лазерно? технологи, яку обладнано 6 лазернимм гехнслопч1:ими комплексами, два з яких модернизовано /замша випром1нювач1в, оптично! систэми, эастосування спец1альногэ технолог ¡чного оснащении та 3aco6in обробки/. Упроваджено технологии! операци контурно! рики эироб!з з слюди, бронзи, 3|Г-струклур, Обробки корам!чних заготовок /pi3xa розм!рних bIkoh, обробка огсорш/, ззарювання хвилзвид.'в з Mwi та narytii, змщнення др(бнсрозм1рного р;зального ¡нструменга. Лаборатория обслуговус лазерною технологию галузь по виробництау aaco6ia зв'язку. В yr/овах ВО "Завод Арсенал" створено дгльницю лазерно! обробки кераммних заготовок плат друкованого монтажу та в.'1роб!в з надтвсрдих матер1ашв /саг.ф:р, скло/. На п1дприемств| "1ндух1ор" /мЛвано-Франхшськ/ упроваджено обладнання та технологий ласерн'о! обробки у Штемповому вирсбнчцтр| /эм!ционнй робочих кромок 1нструмьтт'в, виготозлення отворю у заготовках г тсердого сплаву/ та маркування пластмасозих вироб^в. Для упровадження розроблено! технолог!! обробки природних апмаг1в створо:ю дтьницю лазерно! обробки на п!дприемств1 "Смарагд", досвй !! роботи поширено i;a галузь виробництвз коштсвностей з д!аМантами. Для потреб меблезих фабрик м.Шва викгристовуютьсй можлиаост| еиготозленнп виробш з дерева на Лазерному оОлаДнянт /потужиий лазер ТЛ-1,5 та стол з ЧПУ:1,5х2,0 м/, упроваджаному на моблешй фабриц! /с Биковня/. Усього створено 8 дшьнйЦь на Мдприемствах Укра!ни та СНД. Результатами упровадження лазерно! обробки е

гндвищеннп я коси вироб!в, у тому числ! Ы експлуатацйних показникш, зниження збиткш на брак, зменшеиня витрат дефщиткого ¡нструмежа, та гвдвищення продуктивное операцы. Багато з операц1й ив може буги виконано э достатньою ямстю без лазерноТ технологи. Усо цо дозволило одэржати економ!чиий ефект лонад одного млн.крб. /без урахування ефзкту вщ широкого упровадження лазерно! технолог» у д|амантово виробництво, у ц:нах до 1991 р./. Результат и робот и використовуються у нзвчальнсму процес1 КиТвського полпехинного ¡нституту,

Апробацт роботи. Про осноьж положения робоги допов:далос,< на науково-технмних коиф&ронц|ях, сэ.мшарах, наййажливцш з яких мжнародж кснфервнцм: "Елоктротехнолопя", Магдебург, НДР, ■р.; "Застосування лазер'ш у технологи", м.ТаллЫн, 1987 р.; "Лазерн^ технолога", м.В|Льн:ос, 198Э р.; Всесоюзж науко&о-техн!Ч1м конфурен;;н та республжансыа семжэри: "Застосування ОКГ у оучасшй науц| технщГ, м.Лвн1нград, 1973 р.; Застосування лазер!п у маиинобудуванж та ¡нших галузях техн1ки ( ф13ичн1 основи рооробки -газсаих лазор1в", м.Москва, 1974 р.;"Г!оредова технолог!:.", М.Рязань, 1977 р.; "Ельфа-77", м.ЛенЫград, 19/7 р.,

"Використання лазор!В у приладобуд1вництв1, машинобуд'.внишы 1а медичнШ технщГ, м.Москва, 1979 р.; "Прогресивж технологии! процеси", м.Ь-евськ, 1983 р.; "Застосування мото/ив лазерной ¡нтерферомотр» для шдвищення якостI виробт", мЛ'мас, 1984, 1896 1987, 1938 рр.; "Застосування лазерш у техиад та науцГ', м.Омоьк 1984, 1935, 1968, 1989 рр.; "Прогресивн! мегоди обробь/. автоматизация у машинобудуваннГ'.м.Душйнбв, 1984, 198^ рр . "Електроф1зикох|'м1'чж та комбЫоваш мотоди ооробки", м.Пенза. 1980 рр.; "Застосування лазерш у народному господ^рскч' М.Звенигород, 1995 р.; "Створвння та використання лазерно!' юхнти 1а технологи", ^.Ки?в, 1985, 1991 рр ;"Застосування лазерно; технкн дл;. гпдвищення якост! виребш", м.Тюмень, 1985 р.; "Сучасж нробломи технологи машинобудуаанни", м.Москва, 1986 р.: "Прогресивы технологи у ГВС", м.Лен!нград, 1987 р.; "Лазерна техногю! ..1", м.Вщьнюс, 1987, 1988 рр.;-"Розробка та промислова роал1зац1н нових механмних та ф1зико-х1мнних мекадв обробки", м.Москаа, 1988 р.; "Нов! розробки та доевщ упровадження лазорно! технологи". м.Ужгород, .1990 р. та !н.

ПублкацП. По тем) дисертац1йнО| роботи опубликовано 188 наукопих праць, у тому числ! 5 монографий, одна з яки./ перевидана у Болггрп,7^

ВИНПХ0Д1В

Структура / обсяг робоги. Дисептац|йна робота складаеться !з вегупу, 6 розд1л!В, загальних висновюв га додатку, викладених на -?С6~стор1нках машинописного тексту, вмадус 173 рисунки, 54 таблиц!.

ЗмГсг ро боги

На початку роботи обгручтовуеться актуалыисть розглянутих у дисертац» питань, сформульовано заедания дослщжень та наукову новизну роботи. В аналпичш'й частин1 першого роздту розглянуго сучасний стан лазерно! обробки з погляду îï реашзацК у TOC. Прочна/йзооано технологии! параметри процесу обробки, яю застосозують для впливу на хщ технолопчно! операцм. В1дзначасться, що ииб>р комплексу факторш, яю керуються, дещо випадковий, методика 1х змЫювання не г^рантуе цшоспрямованого впливу на р1вень того чи ¡ншого показника технолопчно) onepauiï. Для оцЫки результата обробки використовуюгься стандартыI показники, яю но в1дображають д1йсного випадкового характеру процесу, недостатиьо (нформативн! та ефсктивн! для вивчення його яаконом1рностей вкспериментальними методами. При визначенн! спрэджнж 1..ожливостей одного з найважливших eranm розробки техиолопчного процесу -рограхунку рожим1в обробки - установлено, що, по-перше, yci юнуюч! могодики характеризуются загальним недолгом: ix форма зручна для опису результатов обробки, ало з умов заложносл осганжх в'щ дакпькох фактор1в, робить номожливим виб!р оптимального режиму обробки. Дал1, при використанш аналпичних моделей, похибки прогнозного проектування зростають у Mipy ускладнення процвав при взаемодп лазерного промоня з речовиною. : Показано, що розб'|жност1 результата розрахунк!в по разним моделям процесу для розм!рноТ обробки /рис.1/ тя для контурно! доки /рис.2/, достатньо велик! i зростають з лщвищенням густцни -,потужност1 випромЫювання /ГПВ/ як для Д1амегральних poaMipiB отвадв d, так i для ïx глибини h, для ширини pray Ь при ¡мпульсжй /а/, та бззперервжй , обробщ /б/. Лнал1гичн1 модел'| змщнюючо; обдр,б,ки -дають рвэультати бшьш близьк! до фактичних за умови коректно? постановки та розв'язанш задач теплопереносу, але спрощення. математичних эалежносгей до 1нженерного /практичного/ piBHq .сугтсзо знижуе яюсть розрахунюв. Якщо po3MipHi показники в т!й чи ¡нш!й Mipi дослщжено експериментально або теоретично, то показники продуктивное! I та яюсж характеристики пр.оцос/, кр!м. показниюв шорсткост! обробленоТ noBepxni, майже не дослужено, не.встановлено кшькГсних зв'язюв Mi* îx р1внем та значениям ...фактор1з, що керуються. Розгляд тенденций розвитку технолог» «азерла*. обробки еиявиа П сладування загальновизнаним канавам, розвитку технологи машинобудування: автоматизац!я та адаптивна орган1зашя опорами, створення гнучких виробничих систем /ГВС/ на базI роботизац!? та "безлюдних" технолопй. Аналга сучасного стану розробок технологичного оснащения показав, що, не зважаючи на великий 1х обсяг, використання ¡снуючих

рциень ускладнюеться 6pa*ow оцмок* ix д1йсних можливостей та ефективност1, a також вщсутнютю систематизацИ зпдно призначенню, об'екту д1яння у TOC та 1н. Результата практичного застосування лазерноТ обробки св1дчать про можливють лоширеннп упровадження лазерного променя як ¡нструмента за умови шдвищення hkoctî результата, зниження енергонасиченост! операций, упроваджекня спрощених /формал(зованих/ методов прооктування опэрац'.й, насиченосл процесу ефективним оснащениям. У першому роздал розглянуто також деяю питания" параметричного управл!ння процесса обробки за рахунок використання-' розроблених автором засоб;в вн'/ipi-або позарезонаторного впливу на пучок лазерного випромЫюоэннп, як) допсвнюють можливост'1 управления його параметрами засобами. передбаченими у сер!й.ного ЛТО.

Таким чином, на п!дстав1 проведеного анашу можно сформулювати TaKi завдання дослщжень:

• виконати анализ факторов, що впл..вають на г.роцес обробки waTepianiB пучком лазерного випромжювання, прорангувати за сту-пенем впливу на його яюсж та розм!рн! результати, показники продукт в ноет! з метою утворення поредумов ефективного управлтня процесом;

• дослщити керуемють технолог!чних фактор!а; -¡бооробити методи та засоби параметричного д1яння на р!вень вих!дних результата;

• вивчити показники яюсних та розм!рних результата базових технолоИчних операц!й:

-лазерна розм1рна обробка otbopïb та паз!в;

-контурна ркзка листових заготовок;

-змщнююча обробка при Harpiei пучком лазерного випромшюванна та розробити ïx статистичн1 аналоги для ефективного i однозначного опису процесу;

• дослщити питання точносл обробки для базових технолог,чних операц!й, розробити аналаичний метод прогнозного розрахунку похибок ïx розм!рних показниюв та юлькюного рангування елементарних складових, визначити головш напрямки зниження чут-ливост! процесу до його збурення початковими нестабшыюстями;

• розробити та створити гшредумови для розробки операц>й posmiphoî обробки та контурно! р'гаки на формально ochobî, вико-ристовуюч! раигування фзкторщ, результати експериментальних дослщжень з урахуванням мети моделывання i ступени вивчоност! процесу;

• оц1нити можливосп та вивчити результати дослщжень теплового стану заготовок при лазерному Harpiei методом обчислювальних

ехс;\аримшгпв на баэ1 чисельного р1шсння нелМйного ртмянни теплопротдносп э урахусанням нол'ипйностсй I та II ролу, а тпкож обмежень нэ теплоь1дв!д; сформулюааги задачу лроектування опорац|й змадн.оючо! лазерко! обрсбки з урахугяиням фахюрш. яп визначають положения то Форму зм1цненного шару; « сформулюват»» ю вкбраги методику розз'язанкя оп-■гим1заш."чшх задач проекгування сгюрац|й лаяерно! сбрсЭки як бг-гатокр'ггорюльннгс спетом шляхом фоомузамня узагальнено? функцН мети, яка зьажае на роьм1рк1, люсн!, пс;;азн!:кя продуктивное?! та Фзкторш обмаженнл на процес оОробки; » оозробми алгоритм та ¡нфоомац'мно зйбезпечення счстэми овтоматизс-вч^огс проегггувэнии баэсь^х технолог мних операций, якэ включае до себй пЩсистамм анашгу.мадалкзанчя га окГиямзгцн прочесу, вибору облалианми, анэшу точкоот; результате оОрибЧу!, к тахож н>д5ору метид'ш т-д зэсо51а додаткопего удосксналвння еле-рацм;

« раоробиги та Д0СЛ1ДИЛИ методи г;; засобн додаткового удос:со>:ало;нп огшрац!Й лазерной обробки, г/ютематмзуааги ?х эд призначониям, сб'ектам длння /¡нструмет, технологии! заходи, : ¡готовка/ та ступэнэм роэробяеиоот!; упровадити результат« дослук'.ень, розроблеи! заходч тп оснащения у промислов1сть.

Експориментальж дослщження проводились н? след'альмо обладнаному стенд! з широкими можливо.стими вплиру на парам^три лазерною променя, знал1зу та вим'рюсання, пореобладнання на !лшиГ; рожим емпроммисакня, зокрзма.дояжину хиил;. У досл!джоннях також використонуиапись лазерн! тыхнолопчш кочплокси /сер1йн! га М0йерн!30вян1/ ГПЛТ 250-400/500; ГПЛТ 10-400/500; лазерне теивелопчне обладнання, сгнащене столами 13 ЧГ.У на баз! лазер|в ТЛ-1.5; ЛТИ-502; ЛГИ-505; ЛГ-50 2 та 1нил. Для зим!рюгання та контролю пйрэ^.опр!о нромэня застосовуьал.'.сь. с-.чндгртш та соимпальж пристро?; розм^оних характеристик результата абробг.и -»^к.роскопи, зв'язан! з ПК; вг.юиих - рроф1лограф-г;рофтсм8тр 201, м1Г(.>огнврдомер ПМТ-3 та ¡н.

У робот! дос/м,цжг.чня викочузались по зктием;й схем! з бага-гофакториим упрз(;л1нмям прочесом по траднцжному алгоритму.

У обспг питань, рогглйнугих у дисертачн, увмшли т1, як! вщпов1дно до мэти дослщжеиь, складають то;;нолопчж осмови лазерноТ обробки. На рис.3 показано структуру дослщжень та Тх пза^мозв'язок з ТОС. Перел1х факторщ х1, яМ ¡им чи ¡ншим чином Впливагать на ревень комплексного показчика лазврно! обробем ГПВ, в!д якого заложить характер д1яння лазерного променя на заготовку, включае до себе

й1всп «f

V

W iî

! ' ! i i ! изо

1 1 Ту

i г - / y S sHíXS)

i

■ " i а.гуи-тлч)

to*

"Ulil :/ Л ! 7 /(V з 71

къщ/к : (ÜÜ), / ^руж у ! i /

/~У//ш1.т Л /У// ■ i / 1 /

'/// / (i лЪ) 1 ^Х^^ 1 --+—П 1 i

vipVftS

6tc?H

iör

ШРТО

PüO.I

Ратубания tpcjmopit,

noô/vvigy иапроиес

.. , i______

«Va5' „ his"o,

P-.îc.E ______'

73 :,„ 1

npOi* t *

\Bus;p \-pano-' piSn

нетаМ

I

л»

T

x,

Xi

Гек-tayrv u\*9 осмк ГКО

!\poCKm:jè<ît>nv рггинА QÖpCStM {ноЪ&нэбсхння njcnruH&itii

LJ

i

п.- :

/rrVC'

г/у*? ! С&Г7-

I н*

Йнал1з W4HOCTÍ р{-

yj/arari8 ofipoFfcu

г

"■Со»»- •

"í " . j

i

W;

як провес oSpoSr«/ бумобах TOC

PllC.

-ih í-U-

'jj- —

\Ут l—

парамогри пучка випромкгонання /¡ис-грумента/ та умопи обробки. Разом з властивосгями заготовки вони створюють досип. ьелику трупу Факторов, лишэ деяи з яких використовуються дня улравлшня процесом обробки. Так, з 16 фактор!в для операций po3Mipnoî обробки найчаст1шэ змЫюють на юльхюних р!ш:ях 10 /¡мпульсна онерпя Е, тривал!сть iмпульсу Т ; розходжеиня О та розм!р пучка випром^нювс.ннн D; фокусна в!дстань фокусугачо? л!нзи F, CTyiiiHb розфокусуваинл лР,розпод!л потужкост! поперек променя; к1льк1сгь п та частота i подач! ¡мпульс!в, товщина заготовки 5 /; з 19 факторщ для onepauiit контурно? pi3KH при ¡мпульсному режим! опромшювання до названия виш.е додатково включаються швидкють в1дноснсго перем1щення V, а для бозперервного опромЫювання зммюють 10 /потужнють винрсмЫюваиня Р, фактори D, F, ûF, V, розподЬт г.отулпосп поперэк промсня, поглинаюча здатнють пэворхн! загэтозки А, тиск технолопчного газу р та умови йоге витания - fliawoTP de ! положения гс соппа над заготовкою/. Результат!* змщиюючо! обробки зглежать Ыд 15 фэкторш, з яких 9 ьикористоиуюгьоя як управляюч! для .'мпульсно? обробг.и:/фактори Е,'С , D,6, F, дF, А, п, розподы потужност!/; 7 - дл>1 бозперервного режиму/фактори Р, D, К,ДF, V, А, розпод!л погужнооп/. !нш1 фактори вщносяться до групп, nui к&птролюються, ïx piBHi потр1бно стабш1зувати на час окспорименпе. 3 урахуианням дтсного характеру вппиву параметров xi нз вихщн! покапни^и yj noTpifïHi 6araTopisHOBi плами 3" {3""'*), що побить проиес досшджепь кореальним. Тому етапи передппанунання експеримгжт;в - рзнгування фйктор1в по ix чпливу на внхщн! результат» процосу - е об'актииною носбх1д!!:епо. Для П1двищнннн статисшчмих властиг.осгой оотанн!х ix сгандартж показники зм1н!о:о1ы;я на таю: номЫ^льний розм1р - на середин арифмотичне значения результату /d.=n s"t<Ji/: допуску - на

коефадеш Bapianii / $ -Sa/d. • lOOïo, 5d-(n-1 ) J^di -d. f /; похибка формя /чецил!ндрнн!сть/ - на функцюнал нев'язок попоречних розм-рш вщ заданого piEwi / ¿7 = n^lri- г.) /. У ещношенн! цих, а

гйкож стандартних псказни^в ¿э допемогею насичених nnaKis ,/Плэкета-Бермана, Вучкор.а, Речтшяфнеря та (н / псбудовано рангов! диаграмм впливу для кежно! з бпзових операций. Дкяк'| з цих дзних эведочо в табл.1, ефекти взаемод!й випучено, строки бшя рангу указують на знак впливу. На рис.4 показано дел рангов! диаграмм для показника Дг.2 якост' отверш та продуктивное/л ïx лазерно? обробки. Схож| д!аграми побудова:ю для показникш нчдолкт поздовжнього проф1пю отвору, пазу. Дан! рангових д'зграм або рзнжирозочних рядш використовуються при плануранж екпер^манла, а та кож для вибору нспрямку впливу нэ процос при створенн! засоб!в удосконалення технологично! onopaui', змоншчння чутливоет! TOC до печаткових ностаб'пьностей.

Табл.1

)Пок"азники В т p ■в- п 7 А? fi Ä V d. S мат

Д1аметр вх. J5. I! 5 i - 51 4 1 - а»

ДГаметр ъю 3. il - 6 I - з1 2 1 4» 5 t

Глибинг on X <Л - - Ii 2» 3 1 - 5 »

Коеф. capia: ÙJ II 3» - - r>t 2 1 4t M

Похибка ф. д2г - г\ S 1 - 4f - 34 T \

DopcTKlcTb if 2} - з) 6 i 5 t 4f f> !

ÍÍPOJJYK 7ÍÍEII, t II 71 5 1 - 31 4 1 ?! 6 i

Тозщ.загит. 5. 3 » ?» . 4 I - I 1 - 1

•Зирина г>1за 1 11 T» 5» б 1 2i я 1 - T 1

"(oe'f.Bíípíaii р-б! 7( I 1 5-d 2 i ■i 1 41 ? t

Висста грат h,. - II 3 1 5 1 2 I - 4t 5 }

SiOPCÎXlCTb Ъ в t 6 1 4 1 2 1 H ot

Глибина стб гл. 3 1 - - 2 1 - I i - 4 i

Топд.загот. S. Ii 41 3 1 ?. t

!1Мрина р!за г а. 21 41 11 3»

Коеф.вар1ац h 31 11 2 *

Нсперпенд. X II - 2 1 4 1

Кояусн1оть К I 1 - 2 1 3 1 4 1

i'JopCTKlC'iO Яг 2» 4t 31 11 -

Глибина зтв Ы п 3» 2) 4 i ь t

Ширина э.зм 1 3 1 i 1 1

Koeí.naplan k 3 :.. t î »

Глибина а им - о и '- ! I t

1Чое*.вар1ац >е I 1 3 1

Продуктивн. 6V 3 : 1 ïl

(Ьрина зм.з К 3t 2\ :l

Коеф.вар1ац, Ar 2» 3| i»

Глибина жз i. 2» 3»

Коеф.варГ.ац, i>* 2f з! it

2Q00

(S)

täSi ÍT3 ш -633 -S9Г «í -3S4 За J -216 ISZ 91 7i SS

, W С7) (S) (?) w í £<) (e>)

¿i? ¿f ït 1.0 lg 11 17 16 t,1 0,1 -Ob .ü'

Прл роуробц! методе проектування режимов обробки е доц1льним розгляддти операци розм1рно! обробки та контурноТ р'1эки разом тому, що дяр сзбох вид1в аналгги'м модел! дають результате з великими г.охибк.амк /рис.1,2/. Мгнаматичн! м одел i, hkí розробляються ехпериуоктапьними методами, е единим шляхом для режимного забезпечегчя цих onepauirt. Для спрощення процедури експеримен-тального моделювання в po6ot¡, кр!м рангування факторш.розроблено кгталог пламв, як! вщпош'дають крГгвр|'ям D - оптимальности для зменшеннк похибок при розрлхуику коеф|ц1ент1в моделей 1з-за значно! н(;сгаб1Льност1 процесу; бшьшють э яких ортогональна. Bm6¡p плану здтснюсться за форм&льними ознаками i наявност1 визначено! модели xmbKOCTi параметра оптим'1зацй, вибраних вх'щних фактор'ш. Для найбшьш досладжених процес>а, г/погетична модель яких включае до себе визначений перел!К члежв /уточнения залежностей, розширення факторного простору, пщмЫа функцШ мети/ рекомендованным е K0Mnp0M¡ch¡ плани з необх'щною г.отужжетю. При пошуках режим1в обробки розглядаються два випадки: пмший, коли операц'я оптимюуеться за одним KpiTeoioM /така задача зустрнаеться рщко гом", uto до одного технологичного показника майже завжди додаеться гохн1чно-ексном1чний/, друга задача- багатохр'перШьна. У першому випадку оопв'язання однокр'ггер'юльно! задач! оптим!эацп знаходиться гюшуком стац;онарних тонок nocepxni вщгука методом формування системи кнлзюднофакторних моделей процесу або канон1чним перетвор^ниям ршняння perpecii. При p»ijghh¡ 6агатокр1тер1альних задач пошук сгацюнарних точок, оптимальних для к)лькох кр!терПв водноча.; майжа неможливий, навпъ при використанж ЕОМ.- 3 метою спрощення процедури оптим1зацп розроблено методику, по-перше, поретвореннч парамотрщ вщгуыв у Функц'ио.яка m¡h¡ мЬуеться, /частинн.; функция бажаност1, функцюнали нов'язок/, по-друге, !х об'еднання у сдину функцио мети /узагалькена функц(я бажаносп, з використанням невизначених множник:а Лагранжа та штрафних функц!й/. Ус) перетвор^ння виконуються за розробленими п!дпрограмами. Для пошука координат екстремальних точок також розроблено гчдпрограми за алгоритмами Ньютона," Девщсона-Фпегчера-Пауела та Хука-Дживса. Викорисгання розроблених методик 'а пщпрограм при оптим!зацм масово! операцн вироблення otbopíb у корпусах ¡н'екцмних голок за умови дп 5 обмежень на розм1рн1, точности'!, якюн), показники форми та продуктивность дозволило одержати оптимальний режим обробки для ряду ном'1нальних розм'|р1в: 0,4; 0,6 та 0,8 мм. При оптим1зацн процесу контурно! р(зки шкал вим1рювальних штрихових ¡нструмент(в розроблена методика та i! программе эабезпечення дозволили одержати режим формування ненаскр1зних piaie з нормованими шириною, глибикою, та ршнем июрсткост! поверхонь при найвищ)й продуктивное^ та достатньому

piBHi шдтворюванносл po3MÍpiB. Оптимтзовано режими нареки шкал з шириною штриха шд 3 мкм до 120 мкм /через 2, 5, 10/. Упровадження оптимгаовамих onepauiñ у промислов!сть дало значний економ!чний ефект.

Для прооктування операций змщнюючоТ обрсбки 3i скороченим пе-релжом процес!в при взаемодй променя з матер1алом заготоз<и /незнэчним масопереносом, оплавлениям noeepxHÍ/ доцшьним е вико-ристання анал!тичних мотодщ моделювання. Як показав aHariÍ3 ¡cuy розробок висока точнють результата може бути досягнута rvw чисельних методах розв'язань ршииння теплопровщпосл з коректними межовими умовами, як! беруть до уваги температурну заложить теплоф!зичних характеристик матер!ала заготовки, темпоратурну. -» також залежнють вщ дйсного стану повсрхш ÎÎ поглиьаючо! зд|бност|, втрати тепла на фазоЫ первтворення, обмеження на r«>;i ловщведення на мажовкх поверхнях заготовки:

Cv(T) Эт/Эt= S/Ôx[i(T)ÏÏT/3x]+b/3y[jL(T)3r/Ôy]+Ô/U7[J).(TlÔl"/3/] , i

То = Tstart = (fe

- Д(Т) ÔT/dy |у=0| =|l-R(T)]Wp(x,z,t); Cv'=Cv(T)+5опл(Т-Тпл); (V :

Зт/dx |х=Нх|=0; Эт/ду|у=Ну| =0; ÓT/3y¡x=f(y^,r)| 0; ÔT/Зг!i)

Якщо функцН Cv(T) таЛ(Т) можна одержати штерполнц'юю табличен;. néo граф1чних даних, то гак) дан1 для R(T) вщзначаються суперечл^вк i>n i не враховують дшеного стану поверхн! заготовки /Г; шорсы"'С(Ь. наявнють окисних та штучних пдшок, тощо/. Так, рщенк И коливаеться в!д 0,15 до 0,65 для чисто'/ поверхш cra'ii У8 при fía~ 0.6;) мкм за даними р!зних дослщникт. Тому у робол розроблено методику, екпериментальний стенд, та програмно забозпочення для окслрсс ananisy д|йснО| залежносл R(T). Ця функц!я с результатом ¡стерполяни точочного поля значень R при р1зних температурах иразка, отриманих шляхом розрахунку ептшдномюния теплового потоку на опромннюванш noaepxHi зразка q(T), який вираховусться по доеному piüiiio Т його нижньо? noeepxHÍ при розв'язанн1 лЫмно? задач! геплопровцуносл, га потока випром1нювання /у дженому nací/, hk¡ пимфююгь системою приладщ /Е, P(t),T/. На рис.5/а/ показано графгчно оброблен1 дан1 вим)рюван:> R(T) для зразка з ciani У8 з чистою поеорхнею /1 - W (t); 2 - температура на нижн!й nooopxi'i зразкаТНе; 3 - ÎÏ розрдхуикош значения на верхшй noeepxHÍ "Uip; 4 - R<T)/, на рис.5/6/ - Н(1) для зразка з чистою /1/ та окис еною поверхнею /2/. Для оцЫки важливосл одержаних результат виконано анал!з теплового стану зразка П1д час лазерного опромшювзнмя при фЫсоваиих ровнях R-0,15 0,65 та з урахуванням побудовано! фумкцП R(T). За модель пронесу

ia запирания теплового потоку у кугу клина при наближент Хо до хскр, що пркзводить до збтьшеннп глибини ЗТВ, яке вЩЗузэеться з быьшою ишидкг.гю ни; эмсн.шення ширины. Досягноння нгйбшыиого значения илощини зони о цих умосах е задачею опти.упсцн умов спромпговгння.

Ехсперименуальнл переырка залропоновансЯ «штодчки досл'щжчн-нг, провесу з-.11цио|Н1я проведена для ¡мпульсного /.3.3 = 1,06 щм/ та безпорерзнсго /Да-10 6 мкм/ опромшювання поно;/хо:1ь /чистих та з покриттсм/ масивчих заготовок i заготовок обмежених poswipiß та форми, вмгоговлвннх ¡з лгал! va Межою эспи омщниинг. аиэнавапчеь структура з теард.юпо 7900 МПа. Пои розракунках poiwipie ¡a форми зон змщчгння пркймавеч раном-рний розподьп ¡нгансианосл у пучку випромшюваинп ¡миулъоного лазера /Киэит-15/, а лрофЬи офикусовамо: о променя спиоузаося фумадек; ßsccenn. Д;:>| бозлорореного знг.рС'Ми-козача /ТЛ-!,п/ примь-аезя нормальней розлодт'т iHTOtiCHCHOCTi. У широкому .fjianascHi ралнмт опромисоазння /We =-0,9 - 4,ЗДж/мм|С- для ¡мпульспо! обробки, Wp -17 - МО Зт/:имг У=0,'3 - 5 M/xti - з нег:арерйнмм пилромииоиаькни/ paapuxyü-'oji ia експерименталы.! результат;« доежь бяиоькк: з!,-,иосна сородня похибка карецоииеинп poauipiö joi^i на |,0р<^аищуе о,Э% по глиСин! та 4,5% по ui.ipHiM зони змщнйння у мненячих заготовках. При o6po6'i.i заготовок у вмгля/у рыгучого хлича з кутами загсстренкя 9б та 606 ia «иходол* гм!цненнс1 зони на зядн» поверхню /за у.лог.и Ыдсутност! оплаплоннп рк-кучо! кромки/ росБ:х;шсть розрахумкоппх та ekciiephmehiafli.üuxpcswicie зон зшцкзннн но пэрозищукала 3,7% no îa глиби1П та 4.20.1 - по ширин!. Га»»/. чином, пщтверджуетьсн дос.гатня точчгс гь обчислю?альних експеримэнгш для прогнозы« розра/ункт та ananijy температуоних полш у заюговц1, нанодених лазорним опром!нюсанним.

Коректна посланонна задач: опшмЬац» технолси-taoi операци формування зм.'цненнего шару на поверхн! заготовки повннна описувати його сластиисся за допомоюю таких даних:

• креслення заготовки з назначениям t.'o,x зени змщнйннл /функц'юю або координатам»: гочок/ Гу(х,у,г) ;

•> значения температур пруктурних 3mîh /стацюнарно! АсЗ та темпераrypnoiо :шерйалулТ(\/!/ :Ao3<Tv(x,y,z,t)<Ai:3 ( Д Т

• критичн! значения шпидкостой схолодженнг. Vmin <

< ЙТ(х,у,2.1)/ Э î < Vmax та часу narpiay tu: ITv >1н, аоо гусл ими потужносл «ипром!нюваннп Wp -Wpe. вибраний о умов набування задано!о р!вня мифотвордост i у 310;

• коайов! умочи у виглядк

7max(x,yy,t))x--o <Тпл або: Tim » Tmax(x,y,z,i) |х--о <Ти,

iУ=0 | у = 0

lz- 0

-тв-

якщо пепедбачаеться змщнення шару частково з розплаву. PiLuomw тэко! задач! у повному обсяз1 можпиво з умов включения до фактор^, то керуються, таких як: Р(1£,Т), do, V(V=S-i ) та коордииати положения 1 онтра пучка гилромгнюаання на nosopxni заготовки, закону розподшу потужносп у поперечному перетин! пучка. Оптимюацмна задача виршустьсч в умовах технмних обмежень на piBHi управляемих фаиторш шляхом мн-имЬаци функцТТ мети:

RSQ1 =[T(x,y,z) - Fvfx,y,z)]a = min, /3/

при використанн! за р!вняння зв'язку /1/ з обмеженнями /2/, шляхом ввдбудови теплового потоку на поверхш заготовки по заданм тепловой iciopii Fv(x,y,z) та з урахувенням функц» R(T) для визначеиня параметр!в пучка випромииовааня. Так, при проектуванн! тохнолопчно! олерацй змщнання породньо! поверхш прохщних р|ЗЦ1В ff- О; <*■ -1n';fi=eo'/ (з стал! У8 з формою поперечного перериу у вигляд! ур1занного прямокутного паралелешпеда э розм!рами хз - 2,5 мм; уз=150мкм; гз =10 мм при межових умовах /730*<Tv<31 ГС, Тглах<1500*С; Е< 8 Дж ; 2 < т < 8 мс; К ) <20 Гц; 0,4<Ws< 3,0 Дж/мм* 1,3<do<3,6 мм / бупи сформульован! функцм моти у вигляд! /3/, та

RSQ2 -[2T(x,y,z,t)/at - Vmin]a, до Vmin = 1(?*С/с.

Оптимально умсои, як1 одержано при розв'язанш задач! з використанням невизначених мчожникш Лагранжа для об'еднання функц!й моти та врахуванням техжчних обмежень, так!: Е=6,1 Дж;^ =6 мс; 0о=1,Бмм; VYe =-2,1 Дж/мм1; V=9mm,/c /5=0,6 мм, Р =10 Гц/; хс=--0,7б мм при нормованому розподшу потужност!, який показано на рис.б.Нас обробки одного р'|зця станопить 1с. д'|йсн1 po3Mipn зони зм|цнення дор1внююгь: хз = 2,30 мм; уз = 145-159 мкм, Z3 = 10 мм /П=11 при Кл-=0,4/, лродукгивнють операцм V"b3 =20,2 мм*/с.

Як показали приклгди, розроблеы та використан! методи модо-пювэння та оптим1эацП технолопчних onepauiii лазерноТ обробки до.-ьопяють одержувати рохими, ошимальж з точки зрру досягнення Ч'" ановлених показнишв, здебшьшого кшькюного характеру: номжальний рсзм!р, чи йсго статистичний аналог - ссреднеерифме-тично значения; ршня показникш форми, шорсткоот! оброблених по-верхонь, продуктивное™ та in. Сднак, результат« технолопчного процесу с 1мов!рноснУ1МИ величинами, ; для повного ix опису потр!бне онання параметра розподшу. TaKi детермЫозаж воличини характериэують процес обробки з позиц;й вЩтворюванносп резуль-тат1в, що визначають досягаему точнють обробки. Цэ питания е класичним для технологи мвталообробки, для його вивчення зэстос.ову;оть експериментаг.ьж та анал1тичж методи. Як показав анатэ як1сних результата рЬнсмажтних операций лазерно? обробки, процес взаемодн променя з речовиною можно вщности до процоав з високим pibhom випадкових зазад. Дляексперимеитальнихдослдокепь •

цих покаэииюв потр1бно використання спещэльних план!о /види еволюц!йного плануяання/. До того ж, юбернетичн1 модели ян в результатом такого методу дослщжень, не дозволяють эмал1зувати ф1зичн1 явища процесу та визначити причини низько'| вщтворюванност! результате. За цих мфкувань розробка розрахунково-аналгтичного методу прогнозу точносп npouecta е цепком виправданим. Якщо продставити TOC у вигляд! дояко! перетворюючо! систоми, до якоТ входя гь совокупн1сть засобт /¡нструмент, технолопчне оснащения,обладнання та заготозка/ та заходе, i яка служить для виконання твхнолопчно! олэрац»!, то на тдстав( принципу суперпозицЯ кожен з к якк;них результат1в обробки може бути подано у вигляд1 лшмно! /або линеаризовано!/ комб1нацм початкових нсстабшьност ей :

X k = ако + Saki'xl + f bkj'yj + î ckl'zl /4/

<»f pi W

э чисяовими характеристиками:

Tk = mX k ± 3[йЪк]

mT k = ako + £ aki'rnxi + £ bkj*myj + £ ckl*mzl

lit ¡rl (»(

DX к = £-aki* *Dxi bkj1 *Dyj + ckl* , /5/

де: ako,aki,bkj,ckl- передаточн! коефаденти перетворюючо! системи, яю вщбивають вплив в1дпов|'дно! початково! нестабшьност! на вивчасмий показник якост»; xi; yj, г\- початков! нестаб'шьност! заход!» та засобт, вккористаних в TOC. Для спрощення функц1й /5/ взаемонеэг.лежиють початкових нестабтьностей досягнуго за рахунок достатньо! деталЬац» сумарно! похибки при ÎT структурному анал13(. Для зизначення койфщ)ент1в р1внпнь /4/ та /5/ використэно дан] аналличного эбо математичного меделюпання npoueciB.

3 метою визначенея складових частим сумарно! похибки та м числових характеристик, а також джерел Тх появи еиконанс струк-турний анал1з сумярно! похибки для базооих onopauiii лазерно! обробки. 3 технолс ¡чних позкц)й точмють сбрсбки залежить з(д въ-л'.шини попя роэсшмня poaMipiB деталей у партП, яка иизкачаеться сумариою похибко» обробки. Оснозними П с:ладовими g похибки, як1 створа»« нрдосконапютю та ностаб(льн!ст;о (нструмя:гга та обладнання, помнлкэмк тохнояогпних зйход!в, кестаб!пьнютю ваае.'/одЯ випром!кюванмя з MaTepianor заготовки. Разом э Ы1эсиф!ксц1е>0 ела-ментарних пехибок виконано анал!з джерел 1х появи, було виз-начено у результат! досл(джень особлиеостей робоги лазерного обладнання, спец|'ф)ки побудови технологами* опорац.,1 лазврно! обробки, вивчення якостей заготовки. Розглянуто сумгрну похибху розм!рних показниетв операц!й: д1аметр!в отеор(в, ширини паза чи ргаа, розм!ру заготовки гмеля. iî вир)зки лазерним променом,ширин« га

-ш-

и.нииия зоии зм(цнання. Враховуючи, що дея<а операцн зико^уються при ¡мпульсному або бззперерв.чсму опромЫюванн!, вщ твер-дотшьногс чи газового пазору, доцгльним с окремий розгляд ти/. локазинш процосу, да змшюються мри эмМ типу випромшювача.

Огнэрац:!' розм!рно! оиробки, дв;ш контурно'; р1зки та умашюючо! обробки виконуютьс;: при ¡мпум-сисму опромиисвани! Лохибки, яю вни'.л^ь ¡нструмемг, склздэвгься з лэхиСтох, вигликаних иостабт&ностями Ычгоьо» г-трултурм лазерного ¡мпульсу, г.огс внаргП. чйсоег« чзрь<<?ерчстмх т* ¡юзходження. Для газолазерно! контурно! рЫот додг»Ч5Т-пя псхиькп з:д нестабглысгл! частот :юдач! ¡мпуиьс(г>, напрсвг.вкня олгичноГ 0С1 пучка та пюку чохкояолчлого газу. Ьтами д*ервл&мк /без уда'-на'лнн розподту по псуэ^яИ^м нестаи1пьнос!ей/ с колиьанкя розм!рни.х характеристик рег'онзгора, кноднор-доють ноля нг;;ач:;м у активному сорьдоьищ!, нвсгр.би;ы«огь енары накачки у ФЛН, кслисашт 1емперстурного ре.*им\* робота винриглЫюьачь, мэстайигыистъ роботи Г,сю еломттв ",а Злску -диалоння, сие.тами подач! гсхнолсгниого га^у. Для газових лазера /«иерлля н&отабтьноетэй дещо ¡ищ! у зз'яз'.у з ¡ншнми пряниилами створвння та эсуд^снчл активного оаредовища: кпл»;з;гмна складу сумши газд /при и пйготовц: га зсл;д стар»-.«!/, г.олноаннл виграти к тиску у Гг'К, костаб<лы ;;сП] елохтрично) енаргИ юхпчкн, поспйюсть розр"ДУ у ГНК Ьу:пром));юпача, рсэ'юстмрадтйт розонатора всл!д тормодеформацМ та шорац!й 'Лого елемеитш. У опэрац!п;: эмщн>с.очо1 обробки перюжю з роэчфнек) при фермувагш! к?л1ц1гои.!ого шару я сметами окрзиг.х зон гютр|6но брати до усз(и нестоСтьжстч. подач/ ¡млульеда.

При боггн?рароноыу ¡.прэ.м.чюиани! .чоролж г.охибох, ях! В1!сси1ь ¿нструыонт, смэрочусться: яохибки в!д пистаб:лы:ост! потучнеет!

8«ясом!як>псИ!Ш та ,ршходжэиня пучка дня змщнюычо! обробки. ¡нсгрумеят для газопаэарнш яйки бЬт.ш схлодиий, тому «¡лыисть похибок эб!льшустьс>т за рахуно:; сохцбок сщ • нестабтьност! направления ос! пучка, лолипань 'иеху техно, юпчною 1аэу та положения сспла для-йоге г.одач; в!дносно поЕврхн! заютооки /у робот! використоеувалися плоскополяризо ианий про«?«*, та сонла цишутриччо! форми/. Джерела !х випикнэиня майже т! х< сам!, що й при ¡мпульспому тзжим! роботи газосого лазора, ||ричияами колиаання в!дстэн! «¡ж посерхнею заготоэки та соплом г. нсота^мльнють товщини заготозки та П перахю при розм:.що:;н'| на стол', або недостатня. точность н1еел!руванни поверхн! сстаннюго аботиправляючих для вузл!в обладнання, ях! по рем1шу|оться »¡д час операцн /портал, каретка/.

Нэдолжи технопог!чних заходе, як1 вщгюшдн! за другу грулу елементарних похибок, .зв'язаи! з прсцесом фокусування пучка випромЫювання на заготовку, настройкою технолопчного /енорге-тичного/ режиму обробки . та дройфом останнього, установкою !

закр1плэнмям заготовки. 0 операцию котурне: рпки га змм(Н!0Ю'Ю! обробки в1дтворюпанн1сть результат ш залечить також в'!ц ностабшьнссп шбидхоетт вщнсского пэремииенмя пучка та зяготопки. Джерелами цих нсстаб(льносте:1 с: суб'зчшзн! яотст' операторе, иаявн1сть ширинц спсктрп гокеоаиД аипрсмйаэпача, пгметлки при настройЦ! опт>?:;-!01 системи /хроматична абярац1я, глибина рЬкосл тч шсрсткють иоверхш оаготоокм прт-; в:зуаль;;»й настрзйц), :солииг.мья Ю314ИИИ заготовки при ¡¡эзбтжност! технолончних ?*аз/, помилкк та пихиЕкм пристроТз для контролю та упрэчлгнгд режимам;!! обробк;;, г.орэкю та .ы/кцвння загогоахм при И роэ'яш'йрш:'/ <лот /'ТО, похйбки Приводу СТОЛП ЧК ПОрТЗЛа.

Ьа ста'З^гыг'-сть злаемодП ¡¡роменя та з~;го говкч енлиз-чюгь 11 « власгмвост!, що г?.'1°ню<0'гь г,(д операцн до ortsp.iii.ii я С с протеи ом '{ -тэиловий стэн. Так, пр'1 розшрнгй обюОдт та ¡|/пу."1Сн!Ч р!з1н '-.о -ко.'шдэп::г. товщинн загогсяки га р^эча оброЗ'^сЫсть матки:елу.' При р<зц> бчзпорорвчим прег/екем /частно С02амд'Тчпт» п ост?чньо! 1!0с1аб1лы;пст1 •• хелтаакнг; поглипагачо! плпатеост! ПСЧСрхИ! ЗаГОТОвКИ, а у О-ТсраГ.'ЯХ ЗМ^НЮГОЧО! эбробки, як! ?ш.'онуюгьс« при ще знижегих р!йнях густинм поту>м:эсп, нг> В1дтпсрюзанн|'сть ро>:<ир!р зон зм'цизнт додзтксчо йплмвас ста5''пьк!С.тъ рг..-ня кр.чтмчних температур /початку та к!нцч сгруктурних ."»ретверенг.-/. Причинами цих неотабшьносю'/: с полибки посереди!;: оп*рец1й /в тот.-у чис/м теом;ч:-!их/, результатами яки:: с но Т1ль:;и »есгзбшьноот! розм'грю, а такеж ! шорсткосте поезрхнк и покемтуя окмспими пл'зками, мгетилом, гриззга та ж.; н5стгб0|ьнсст'; стоуктури та окладу мэтер^лу ?агою9««, Ыд чого запзтегть його тгплсфЫг:'« олястивсст!, кг>япечння тоэиач г-< складу пскрг.ттк. Якчцо понс г.икосмстояустьсп у

Анализ резреблэнмх зале::;ностой 'ыж р1м;эм ис-пи::опугл носгаб1Льност?й та похибох об'екпв ТОС иока-мс, що до складу, крУ нригамамад використзному обладианпто покязнтадр : пемкжж управления вх(дним'1 факторами /помнлки настройки р;р.ия напруги чи струму, тиску робочо? газово? сут-ч^и! та тех;10Л0п'"ьло газ/ / та Е'дроОленмя його агрэгстами устлнонлвск;: сначчг.ь .1арамотс!з /сартацп напруги або струму накачки, цчьидкосг! прокачай ггзосс? сум1ш1 '^ерез ГР1С випром!нювг>ча, тяг.^яератури теп"онсс(я з сгстэм! охоледження еломент1в лазьре та фокусуючих сксюм, швидгаст! робочо! пода':' стола або пор чла/, входять фэктори, '!(о керуют--ел та що контриладються: ро;:и,мм сСр^Сш, умоаи оПромИтезажг;, оластисоси эагоггики. Тсбго, ай р)внн г6рэ»«;8тп1а irya.ii випром1нюзаиня, умов обробк,! та роз- ¡р!о ! ызтср(алу заготозки залегать як к!льк!сн!, так т лктсн! результг'ти техногог1чнсТ огИрацт?, що декшька ускладнюе пронес ироотстузанття, але дге мо>*лив1сть при оптим:заци режнМ!В обробыт срз;:овуоати яин1 кратер». На рис.7попа-

-2П-

Pi:c. Ь

Si Jä> Il

\

\

/ \ Mi

ir, M*

g,MXH¿t* ЙД1/ДГ

<jí <г x»

Pix. 6

a,»"'/cié ¿i.*?з (Xi-^^tf

it

a

V

10'

*

-yi *

it 4 it г

г)

to' -vSfbiU

»4 /

№

Л / _ ___

4 70

V 60

<í. -¡f

tí

i» л

/

V — /

\

1

m

90 60

50

0' te' WfBftj

i_ í

— См сЭ

\

\

3

—

68 S si

П J

ff

<0 io 'tfpt&Jtc* 10

íj» к M

Ж)

31

P.'C.7

zo ví^faf tf 3*> ' s-я * V

зано, як приклад, деяк! э показниюв нестабшьностей об'ект!в TOC з 1мпульеним твердот1пьним лазером у заяожност! вщ р!вня комплексно) характеристики процесу - густини потужносп випромжювання /6x2- характеристика нестаб(льност( ¡мпуяьсно! eHepriï, èx3- тривалосл , .6 х4- розходження, 4x5-частоти подач! ¡мпульс1в; 6 у1- похибки фокусування пучка випромжювання, è у4"-коливань положения заготовки; èz2 - нестаб!льност! П поглинаючо! зд!бност1 та А гЗ-ршня критичних температур/. На рис.7(и) показано мложнють систематично! похибки в!д дИ задньо! частини ¡мпульсу Т з, в!д П тривапост!. Ураховуючи, що р!вень Wp заложить вщ эначень ряду факторш процесу, необх!дно визначити складнють эавдання мЫЫэацН величини сумарно! похибки шляхом скорочення П складових частин.

Для визначення величин nepeTBipmtx коеф1ц1ент!В al, bj та с! /4/, nri характеризують вщчутливють TOC ta П збурення нестабшьностяк : cboîx об'Ркт!а, необхщно скористатися моделями процесу, розрзховуючи прир!ст його вих'щних характеристик при ко ливанн'| того чи ¡ншого параметра. Для базових технолопчних операц|'й розроблено залежност! для розрахунку коеф!ц!ент1в при* обр'обц! (мпульсним та безперервним випром!нюванням. На рис.7 показано ц! заложиост., як! побудовано для кайбШьш характерних режим!в обробки /1 - розм!рна . обробка, 2 - гаэолааерна р(зка, 3. - зм!цнююча обробка/. Залежнкггь piBHR коеф1Ц|'снтт в1ц режим» обробки ще б!льт ускладтое задачу м!н1м1зацн сумарно! похибки д'тнням на окрем! П складов!.

Розроблена модель точност! процесу лазсрно! обробки /4/ описуе лише похибки розм!р!в елементарних результате обробки /Ad- похибка д1аметра отвору; ЛЬ- ширини р!за;ДЬ i az- ширини та глибйни эони зм1цнення/.Якщо для- розм!рмс? обробки otdopîb або пази? цей елеме.нт е кшцевим результатом, то для операц!й контурно! вир!зкя заготовок або при зм1цнююч1й обробщ' площин з'явлпються додатков: похибки, зв'язан! з вибраною схемою формування контуру заготовки чи зм!цненного шару. Так, при двустороншй Btipiaul эаготечки з листа шириною В iî похибки складаються /рис.ва/ э похибки ширини р!за д Ь, похибок схеми /при (мпульсному опр^м1нюванн1/ Д Вех, га похибок контурного перем!щення. Як i модель/4/ величина Д В межэ бути виражена через комб!нацпо складових частин, яка л1.^аризуеться розкладанням у ряд Тейлора, обмежуючись першими похщними: Л В=Ао+ jf/MXi+ С ВjY} - з числовыми характеристиками m А В=Ао+ ^AlmXH- £ BJnY]; DûB= £а|* Dxl + Ipf DyJ, де: Ao =ДВсх = Ьн{1 - 11-(V/i bH^jW } - систематична складова, X1...X3 - несть01льнист1 складових частин похибки, поа'яэаних з д!ею пучка випром1нювання /ширини ptay Ьн, частота подач! 1мпульс1в i ; положениям пучка на поверх«» заготовки, яке змЫюеться в|д коливанъ направлена його

oci/ , Y1 - нестабшыисть шаидкост! piatw V . Ковфвдокти Ai ta Щ визначаються за рюняннями: Al = бдВсх/ЗЬ; A2 = ЭдВсх/SÜ; АЗ = F; В1 -ЭдВсх/dv. Таким же чином формуються загалым похибки опорацм при площинжй змщнююч!й обробц! за винятком того, що запоенення зони эмщнеккя вщбувлеться за кшька /п/ проходШ променя з евдетанню 8, тацодатково змшюеться глибина шзру залежно Ыд вибрапо! схеми заповненнп профШ.ю площини /рис.бб/: д6=дь+дйсх+(п-1)д3;д2= д Zcx або шел я лшоармзацН:т дй==А1о+ ÍAliXH ^.bljyi; DüB=£a1í dx] + ÍB1j4Dyj; тд 2= A2o+¿A2iXi +Íp2¡r¡; "b¿>2 = £А2Г0х1 B2¡* Dyj, даГ А 1o— тДЬ+ тдВсх+ m¿S<n-1); A2o= m¿z +¿Zcx; Zcx=bnp/2(1-(1-(SA/bnp)1]^; Sfl -S+Va/4Í>1S; br,p-{bs +4z1)/4z.

Ihiuí коофщ'юнги розраховуються за приведеними нище

ршняннямм.Лрогнозн! розрахунхи похибки гехнолопчно) onepauii за розреблоними методиками та зылежноотями дали результату дуже олизьк! до Д1йсних. Так, величина сумарно? похибки опэрацн оброСки orBopie 0 0,35 мм в заготоаках Í3 стал! 18Х2НЧВА товщиною 2 мм дор1внювала: розрахована &dp=45,5±15.7 мкм; вкспориментальна Д de=51,6mkm; опорац» реки ¡мпульсним променом ДЬр =32±23,2 та ДЬе=6о мкм; безперервним -Д Ьр=45,3±93,6 та Abe=1B3 мкм. Ураховуючи, що екегшрименгалыю значения не вииочае систематичну складову, збн~ результатов добрий. Поредй1щен«5! величи.чи сумарно! похибки операцп на обмежуе можливостей розробленого методу. Доцшьно його використовуаати для анажзу в'щтворюванност! резуг. .тат!а та пошуку засобш уоуноння або скорочення похибок. На рис.9 показана структурна д1аграма сумарнс? похибки ширини В вироано! заготовки при ¡мпульсному спромйиованш. I¡ величина складаетьсл з двох частин: рохибки ширини ркзу й Ь =32±23,2 мкм та похибки форыування контуру заготовки ДВсх=-0,2±61 мкм, тому д!йсний po3Mip заготовки /при даостороин1й обробщ/ да.шыас Вд=Вн-31,8±70 мкм. Анал!э д!аграми показуе, шо битьшу частому 'випадково! складово! формують нестабшьност! енергетичних /28,1%/, кутоьих /22,2%/ та частотних /10,4%/ характеристик пучка випроммюваннп; важлив1сть енерготичного , параметру пщкреслюетьсп значною величиною похибки, яку визвано помилками настройки його ршня /16%/. Друга трупа зв'язана з помилками заходш: фокусування ' /систематична складова тДЬ~32 мкм, випадкова 9,4%/ та розм^щення f закрепления заготовки - 13,2%. Невеликий вклад схемних похибок /п<д Всх-0,2 mkm;¿cx=0,015 мкм/ пояснюегься низьким р(пнём коефщ1ента Перекриття /Kn=S/d=0,072/, який з умов наскр13но1 обробки кшькома 1мпульсами набагато нижний вщ рекомендованого значения 0,3 -0,4.Найб1льший вклад у сумарну похибкуДВ вносить коливання oci пучка випром1нюоання, його статистичаа характеристика дор1виюе6Дя=22 мкм.

Результатом такого аналяу повинен бути /у раз! необхщносп/ пошук шлях!в зменшоння скпадових частин похибки за рахунок стабшюацжних заходов: усунення систематично! часткни похибки фокусування при використанм нев^зуапьних методов настройки /датчики положения, упори/, скорочоння нестабшьностей енергетичних характеристик за рахунок п'щвищення р1вня накачки та вщбору потр!6но! кшькост") енергв фшьтруванням променя; для зменшоння коливань розбвкносп пучка наобхщно перевести резонатор випромшювача у конф!гурац1ю з р)вном'|рним полом накачки, тощо. Але найб!льший вплив на к1нцеву точкють ширини заготовки може дати скорочення кутових Bapiauift oci променя. Для цього треба лщвищити термостобшьнють вузл'ш крюпення дзеркал резонатора та îx вЮрозахищемсть. Бшьшють з цих недолшв операц';! може бути усу нема або ïx вплив знижено за рахунок використання сг.ец1альних методов та засобш удосконалоння операцм р1зки.

Так, застосування конструкц1й фокусуючих засобш за а.с. 1389141, 1455570, 694Э30, 024107, 1202173 дозволяв знизити похибку фокусування & ф В 3-4 рази; заходов та aacoôia шдвищвння та CTaémiaauiî поглинаючо! властивост( лоеерхн) заготовки за а.с. t .309731, 745204,1349124 - суттево знизити вплив коливань р!аця ÎÎ шорсткост!, ступоня очищения на р1вень поглинання енерп? випромЫювання; адаптивно! системи за а.с. N95b060 - в ил учит и вппиа коливань товщини заготовки на ршень вщтворюванпости ширини piay b.

Яюсть технологЬмюго оснащения спразляг значний вплив на результати технолог1чно! операцИ /тох'н!чн! та акономНн!/. Визначення та П рсзробка становлять важлиаий етап проеетгування технологично! операцм. У св'язку з тим, що поняття технологмного оснащения для лазурно! обробки зм(стовно розширюеться нообхщнютю втручання у пронеси гЬормування пучка лазерного випрмЫювання та його взаемоди з матер!алом заготовки; проектування та дослцукення оснащения перетворюеться у склэдну дослщницьку задачу. 1Цоб спростити цей ета« проектування операц!!, у робот! виконано дослщжоння по створенню на pinnl винаход'ю ефективних засобт полшшення результата обробки згщно з запропонованою системою, структуру яко! побудовано за такими ознаками: - за досягаемим ефехтом: а/методи та засоби пщвищання якост! результат^; б/методи та засоби пщаищоння ефективност! та продуктивное^ обробки; в/ засоби автоматиг эцн операц!й та !х адаптивно! орган1зацн; г/ спец!альн1 мэтоди та засоби, як! вир!шують проблэми окремих операцм; - за об'ектом впливу в TOC /Ыструмент. технолотн! заходи, заготовка/; -за ступеней розробле»юст1 або доспщженосП

Практично BCi эасоби пройшли конструкторську розробку, лабо' раюрну або промислову апробац!», деяй упроваджвно, у тому числ( при випуску сортного ЛТО як супугне ¡м технслопчне оснащоння.

Результати досл|'джень та розробок, виконаних у дисергацИ, складають банк даних, а розроблеш методики та алгоритми -программу частину, тобто основу для створення системи автоматизованого проектування технолопчно! сперацн лазерно? обробки /САПР ТО/ /рис.10/, принципами яко< е: системна сднють, розпиток, сумюнють ручного та автоматизованого проектування, мМмальмий эв'язок 3i зовн!шн1м сародовйщем, функцшвання у масштаб! дшсного часу. Ji складовими компонентами е: а/ подсистема проектування ТО; б/ ¡иформац1йне забвэпечення у в и глад банка даних, який включае 5 баз даних та пщоистему - СУБД; в/ системна, базов'1 та пЩпрограми /"Моделювання", "Оптимюат'я", "Точшсть"/, необхщж для функц'иовання САПРТО.

г/ компонентами техничного забвэпечення системи е ПК IBM 386 з пор1фер1ею /монпор, графобуд!вник, ЦДУ, сканер/, а також вим1-рювальна п!дсистема д/тя автоматизованого уведення експерименталь-них результата.

Розэиток САПР за рахунок розширення та удосконалення II фупкц1й в!дбуваеться при половненм BAN 1 новими освосними олерафями, БДЫ2 та БДЫЗ - розробленими алгоритмами моделювання, оптимгаацп, ексрприментальмими планами, та ¡н., БДЫ4 • результатами розробки та експериментально! переярки нового або модершэованого оснащения, БДМ5 параметрами нових ЛТО та результатами fx модерн1зацн;

Результати, як! одержано, у робот), було використано при розробщ i упроваджвнн! у виробництво роалиних технолопчних процеств та в'1дпов1дного обладнання i оснащения. -

а/ На ряд* пщприемств та установ м.Кита /ВО "Кристал", "Арсенал", iM.Артема, завод N37, 1нститут "OpioH", ЕМП, 1ТТФ та 1ПЛ/ та СНД /заводи медичноТ техники мм.Ворсма, Тюмень, ЗПА м.Барнаул/ упроваджвно роэм^рну обробку отвор!а у заготовках 1з риних материалia:

• у дтфрагмах 1з сталей та чисгих метал« /Ti,Ta,Mo,W,Pt/ отвори pi 0,005 - 0,030 / ± 0,002 - 0,004/мм; розроблена та упроваджена операция ^ единим промисловим мегодом обробки мкроотворщ, який мае продуктивн!сть у 150-200 раз1в вище !снуючих;

• у корпусах форсунок дизелей, виготовлених з жаростжко! стал) 18Х2НЧВА отвори $ 0,25 - 0,40 /± 0,01/мм цилЫдрично! форми /

Дф=0,02/ глибиною 2-Змм, застосування адаптивно! системи обробки дозволило скоротити брак з 41 до 11%;

• у головках ¡н'екц!йних гслок з нагар гоаано( латун1 ЛС-59 отвори гаишного профшю ф 0,4 - 0,8Н12 глибиною до 4 мм за умови Гх масового виробництва/понад 50 млн.штук на р!к/; форма та точнють, що задано, забезпечуються оптимюац!ею режиму обробки та використанням активного контролю posMlpio пневмопристроем.

б/ Для ряду пщприемств /ВО "Арсенал", завод "Октава" та радювикфювальних припад1в, м.ВИьнюс/ розроблоно тохнолоНчн! олерац» контурноí р1зки:

• заготовок з елехтротехжчно! керам!ки; onepauia спроектованэ за допомогою розроблгно! САПР, оптимюована на режимах обробки /Е=ЗДж, F=50mm; F=-0,5mm, п=4; V=2mm/c для 5~0,3мм та 0,3 для §=2мм/. Високу як!сть оброблено! поверкк! досягнуто при реаляаиД об'емного мехашзму поглиняння енергн випром!нювання побором його дсвжини хвилг для Дз-0,0943 мкм /руб!н/ приведений коеф|Ц!ент поглинання Б< 0,1, продуктианють операц!Т зросла у 150 pa3is; •

• великий обсяг дислцркень було викона'но при розребц! та yri-роваджо?;н1 технологично! операцй бездефектно! вир1зки виро^'в ¡з слюди / S =0,02 - 0,3 мм/. Розроблэно та впготовлэно ун!кзльмий технологИний комплекс з трьома випромЫювачами: на С02 /Л^=10,6 мкм/ - для реки слюди та 31Г-структур; на N2 /¿£=0,337/ - длл вир:зкп аироб'ю з матал5зованоТ слюди; на py6¡Hi Дз=0,6943/- дпч обробки заготовок з листово! бронги ЕрБ2 та керамит 22У.С. Техно-лог.'ю, обладнгння тз прнстрМ для електростатичного обжиму заг отовок роэповсюджено по шдпригметвах галуз! /виробкицтво РВП/.

в/ Зперше оезоено на п!дпрсемств1 "Смарагд", м.Ки!в, операцй лазерного надрЬу та розколу кристаглв алмазу, формування рундЮгу.вони дютели широке розповсюджсння на пЦтприьмствах галуз1 ппаслщок пшвищеннп прэдуктианост! обробки, суттсвого знижекня бэзпозоротних утрат дорсгоу!ккоТ си ровики, можливосп використання лорочних кристал!в алмазу у дтмантовому эиро~ництв1 .Створен! д1льниц|, упроваджем процеси лазврнс! оброДки доли змогу одержчти великий економЫний ефеет /до f 10" МЛН.№ваЛютних карбованц!в/.

висновки

1. Вчаслщок комплексмих досл1джонь уперше запролоноеано науково обгрунтовану методолог!» розробки лазерных те;..юлог ihhx процес1в, яка базусться на класичних принципах технологи Нашинобудування.що дозволило створити ¡нженерну методику лроектування операц)й лазе но? обробки э формал!зац1ею прийнятт^

базозих ршюнь та з використанмям можлиаостой обчислювальяо!

ГОХН!кИ.

2. Виконано параметричний анал!э та синтез piaemx процесш лззорно! обробки, що дозволила стосрити основи управгпнпя технолопчними операциями э урахуванням особпиаостей ¡нструмвнта (пучке лазерного випром!нювання), ф^эичних процаав обробки, а також îï розшрних та якюних реэульталз, погазникю продуктивность Дан) параметрично! о анализу, я ici складають 1кформац1йну базу проектуваннн технолопчних onepauiw, дають моаслив|сть спроетити та формал(зооати деям йога 2таш;: формуваннн факторного простору (napaniK факторна, що керуюгься; pioHÏ тих, що ф^ксуються); виб!р виду модая! та методики дослщжань; визначення пр!сритет!в для управления процесом або для розробхи технологичного оснащения.

3. Роэроблоно аналггичний метод прогнозного розрахукну сумарно! похибкя обробки, а також модоп) точност! роэм^рних характеристик базових тохнолопчних операщй, як! доэзоляють но тшьки видшити П систвыаткчну та випадкову складов!, ало також стоуктурувати останню за об'ектами TOC та вимити джорчла ностаб!льноствй системи. Установлено, що велич:».-! сумарно? лохибки, а також П склндових визначаються як коиструктивно-тех>х>лог1чними параметрами ельмент!в TOC (71%), так i режимом ÏÏ фу.^ц;,оьанн>т (29%). Цо дозьоляг рекомендувати ось так! шляхи гпдоищення якост! опзр;.ц!й: оптим1зацш рвжимш обробки за умови вихористаннп сумарно! похябци ях фунщм моти; скорочоння к!лькоот1 та piana П складоаих за рахунок застооувснни дэдагкоаях(не рэжимних) мгтод!в удосконалыння технолопчно! опорицн.

4. Устанолено , щс для корекгного моделюаання i оптим!зац» операций pi°3MipHOÎ обробки та контурно» рти, найбшьш комплексних за набором ф!зичних явищ, нсобхщно сикористовувати ехспоримвнтальн! мвюди. Каталог план1в, що pojpcfineno, дозволяв за формальными ознаками (етлькюгь сагомих парами |рщ,що коруютьси; к1льк.1сть вих'щних показних'щ) ьикоиувати планування окспбриментапьних досл!джень (за D-оптимальними планами - для

' к1льк;сних та G - онтимальними - для ямсних результатш) з урахуванням исоблизостей процесу лазер; ioï обробки та ступени його виоченост) (виду постульовэно! модоун). Для розс'язання багатокр1те Дальни;: задач ^фоктивно никорисгання опгим!зац!йних метод1в а формуванням узагапьноно! функцн мети.

5. При роуробц! методики i математичного забозпечення анал!зу

та проектування операнд змщнюючо'! обробки обчислювальними окспсриментами установлено,що коростн) результати можна отримати зо умови використания чисельних методш розв'язання теппових задач,

яю зважаюгь на д№сн) температур^ заложност! теплоф!зичних властивостей матерйлу та поглинаючси эдатност! заготовки. -Для визначемкя останньо? упорше розроблено експрес - методику та стенд; розультати, що одержано, дозволили уточнити теплову 1отор1ю зони Harpiey, îî эв'язок з( структурними пербтвореннями у MaTSpiani. П1д час розв'язання оптимпацмно! задали формування зглцпенного шару задано! поперечно! форми, як додаткойиЙ параметр, що керувться, необх1Дно використовуваТи розподт ¡нтенсивност! у пучку випрсмжювання:

6. Упсршо на pbHi винаход1в створено комплекс технолог(чного оснащения, якмй сйстематизовано за досягаемим ефектом, об'екту д1яннч у TOC та ступеней досл!джэност1. Установлено, що для тдвищення ефвггивност! розробки оснащения того чи ¡наюго призяаченнп, об'чкт д!янжг необх!дно визначати на п!дстап1 результате аналиу структури сумарно! похибки обробки (для засобш п1дсищоння flKoeri) абр вщпов'дно до рангозих fliarpaM параметр^ процеоу; в1дпой1дно до останн!х га кож вкзначаеться най51лыи офективний параметр об'екту TOC, що керуеться.

7. Метод« доел¡джонь, моделюваннл та огтим!зац1Т, що розроблено, а га кож !х результат складають !нформац!йИу, е алгоритми.що використано,- программу основа для стпорешы (гсхенерно! (формалЬовано!) методики проектуваимя те>:нолог:чно! операц!! у вигляд! САПР Td, застосування я ко!, для розробки рзаге.ниг, технолоп'чних npcueciB .оснащения тэ обладнання дозволило п!д чао упровадження лезернО! обробки на ряду п1дприемптв Укра!ни тз СНД (ВО "Арсенал", "Кри.стал", "1м.Артемз"; заводах "Смарагд'Лндукгор", меди-шо! toxhîkH, рад(овИМ[рювсшы1ИХ прилад|'в та ih.) шляхом створэння дЬ^ьниць та лаборатср!й од?ржатм егоном^ний сфокт понад 1,0 млн. карбованц!в на piK (у ц!»;ах до 1991р. V

Ос:юои. поло»5к«я диссртаиЛ е.чкладено у е!эступкия работах:

1. КоЕаг.энко B.C., Котлпрсз 8.П., Дятел В ГГ. ЗастоСуввння /!взер!в у машиИобудуВанн). - КиТв: Вища школа, 1988.-162с.

2. Дов1дниг по tsxtto/iorii лаэерно! обробки /КОбаланко B.C., !Сотляров 0.¡1., Дя+er, В.П. та in - Ки?с: Техйка, 19йб.-1С7о. '

3. Котляров В.П., AkImob В.Л. Виксристапня лазер но! технологи у сучаскому виробнйЦтв1.- /1,: ЛДНТП, 1989.-4Эс.

4. Котляров В.П., Романонко В.В., Чер он'ло B.C. Прогрвсмвн! тохнологК(н1 процеси лазерно! обробки матср!ал!в,- Ки!а: Знания, 1983.-16с.

-205. Лазерна обробка на матер(ал!те /Коваленко B.C., Котляров В.П., Дятел В.П. та in - Соф!я: Техниса, 1988.-184с.

6. Об оц1и)ованн1 ерогП метал1в та карб!д1о при обробц! лазорним випромшювянням /Г.В.Самсонов,А.Д.Верхотуров,В.П.Котляров та 1н. - Елактронна обробка waTepianie, 1973, 6, с.5-8.

7. Эаконом!рност1 руйнування металле при ix обробц! вип-ромЫюванням ОКГ /Г.З.Самсонов,А.Д.Вврхотуров,В.П.Котляроз та ¡н. Елвктронна сбробха матерев, 1975, 5, с. Ю-17.

8. Коваленко B.C., Котляроа В.П.,Дюмж В.В. Анал'и похибки при лазаршй обробц! моталт.-Технолопя та 8втоматиэац1я машино-будування, 1976, 17, с.53-60.

9. Коваленко В.П., Черненко B.C., Котлкров В.П. Вплив лазерного опромжювання на структуру та властивост1 сталей. - 36.:HoBi методи зм'|цнення сталей, Khib: Техниса, 1977, с.9-11.

10. Коваленко В.П., Котляроа В.П., Снеге В.Л. Лазерна розм!рна обробка у дизелебудуванш, - Прац! ЦНДД1, Л.: 1979, >.75, с.144-155.

11 .Автоматизация операц!й лаэерно! розм!рно1 обробки./ В.С.Коваленко, В.Г).Котляров, М.1.Аняк!н- 36.: Вгсник КП1, Ки1в: Вища школа, 1982, 18, С.27-31.

12. Коваленко В.П., Котляров В.П., Анлк1ц M.I. Методика управления параметрами лазерного випромшюсання. - Тохнолопя та орган!аац!й виробпицтва, КиГв: УкрНД!Т1, 1984, 1, с.48-50.

13. Коваленко В.П., Котляров В.П., Аняк!н M.I. Лазерне обладнання для обробки точних OTBOpiu. • Електронна обробка MaTopianiB, 1984, 3, 0.7P-8I.

14. Коваленко В.П., Котляров В.П., -Анида M.I. Оптим1зац!я процесу лазерне! обробхи отиор!я у корпусах ¡н'екцшних голок. - Тохнолопя та овтоМатизац!я машинобудування, 1984, 34, с.51-57.

15. A.C.N694330. Зас!б для лазерное обробки /0.П.Котляроз.

B.C.Кос дленко, 1978.

16. A.C.N809731. Cnoci6 обробки матер1ал!в лазерним аип-ро(^!нюванням / В.П.Котляров, В.С.Коваленко, 1960.

17. A.C.N965284. Лазер /• В.П.Котляров, В.С.Коваленко, О.В.Ромэненко, 1981.

18. А.с.N824107. Способ в!зуальнсго фокусузання отичних систем на об'скт/е П.Котляроа, В.СА'опалвнко, 1979.

19. А.о.N1125872. Способ лазерно! пробивки OTBOpiB / В.С.Коваленко, В.П.Котляров, М,1.Аняк1н, 1983.

20. А.с.N1202176. Споаб газолазерно! pisxn горючих матер!алш /В.П.Котляров, В.С.Коваленко, В.В.Романенко, 1986.

21. A.C.N1711557. Анал!затор пучкоа лазерного випрмжювання /В.П.Котляров, Л.Ф.Головко, 19S0,

22. А.с.N1780962. Фокусуючий вузол ЛТО /В.П.Котляров, А.0.1вановський, Ю.О.Сорохш та !н., 1982.

-3123. A.C.N957508. Cnoci6 обробки матер!ал1о лазерним випром!нюванням /В.П.Котляров, 1984.

24. Коваленко B.C., Котляров В.П..Анлюн Ш.Проектування та оптим1зац!я олэрац!й змщнюючо! лазерно! обробки.- Електронна об-робка матер1ал1в, 1995, 1

25. Коваленко B.C., Котляров В.П., Аняк!н M.I. Удосконалення способ|"в фокусування оптичмих систем ЛТО,- XiMinne машинобудування, 1984, 40. с.61-68.

26 Когляров В,П.,Коновапенко Ю.В. Визначення рожим1в лазерно! обробки мжроотзорш.-Електронна обробка матер^Ыз, 1984, 6, 0.1113.

27 Коваленко B.C., Котляров В.П.,Аняк!н Ш. Експеримэнтальнэ дослщжечня як!сних результат!^ обробки. - Технологи та авто-матизац!я машинобудування, 1985, Зв, с.57-65.

28. Котляров В.П.Шляхи проектування реальних npouecie лазорно! розм.'рно! обробки. - 36.: Елвктроф1эикох1м1чн1 та комбмоэам метода обробки, Пенза: НТТ "Машпром", 1934, с.15-18.

28. Котляров В.Г1. Методи Ыдвищення якоет!

лазерно'сбробки.Елеетрониа обробкя матвр!еш1в, 1S3S3, 2, с.5-13.

30. Котляров В.П. Поверхнева опоряджурально-змшнююча обробк.ч з лазерним опром1нюванням. - Електронна обробка MSTepiania, 1SB7, 1, с.16-20.

31. Котляров В.П. Оц!нка р!вня тсчносп лазерно! розм!рно! обробгн.-36.: Засюсування лазер!в у науц! та техн!ц!, Омск: НТС Машпрсм, 1985, с.58-60.

'32. Коваленко B.C., Котлярсв В.П., Анкк!н M.I. ОКГ для ЛТО.-Зб.: Елак-TpoxiMi4Hi та електроф|'зичж мотоди обробки Marepiario, - Тула: ТПГ, 1985, с.31-35.

33. Котлрров В.П., Аняк'ш M.I., 1ващенко О.М. Вллия реального погли-нання випром1Нючан'ня на характер нггр|иу Зб.:Зястосування Лазарев у науц) та технщ!,- Омск: НТС Машпром. 198В, с.40-42

34. Котля[юв В.П., AkImob В.Л., Еприсейко Г.1. Розшироння моглигоо-1ей лазерно! зм1цнюючоТ технолог!?.- Лазерна тохчолог!я, В1лчнюс: 1ФАНЛ, 1988,6,с.65-66.

35. Bn6ip режим!в лазерно! обробки отвор!в укесм!ц!/В.С.Коеаленко, В.П.Котляров, Л! Жу С!нь та 1м.Елвктрочка обробка мат«р!ал!в, 1988,6,с.81-83.

36. Котляров В.П., Ашмов В.Л. Можливоот! використання лазерно! техн!ки у ГВС,- 36. : Сучасн! проблеми технолог!! маш1но0удуван-ня, М.:МВТУ, 1986,с.128-130.

SUMMARY

Kotlyarov V.P. Base technological principles for laser machining operations design.

Dissertation for degree of doctor of technical scionce on speciality 0b.03.07.-processes of laser, and physicotechnical machining and 05.02.08.-technology of machinbu tiding.

The dissertation wich contains results of theoretical and experimental researches of laser processing technology is defended. Developed technological principles of investigating malhod (factor analysis cf tho process, machining errors analysis, modeling and optimization of technological operations,technological equipment design) may be sowed as technical and information baso for for formal procedure of technological operation design in С ft M Industrial application of developed operations is realized.

АННОТАЦИЯ

Котляроа В.П. Технологические основы проектирований операций /озерноГ; обработки.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.07. - процессы лазерной и физико-технической обработки и 06.02.08. - технология машиностроения

Защлщаетгч диссертация, которая содержит результаты теоретически/ и экспериментальных исследований технологического процесса лазерной обработки. Разработанные технологические основы исследованного метода (параметрический анализ процесса, анализ погрешностей обработки, моделирование и оптимизация технологических операций, разработка технологической оснастки) првдетавл^дг собой техническую и информационную базу для формализованной процедуры проектирования базовых технологических' операций и рамках созданной САПР. Осуществлено промышленное внедрение разработанных операций.

Ключав/ слова: технология обробки, лазер, технологична операция, технолопчна оснастка, проектування.