автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Управление качеством функциональных поверхностей механообрабатываемых деталей на основе применения модернизированных по точности щуповых профилометров

На правах рукописи

ПЛАТОНОВ Андрей Валерьевич

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕХАНООБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ МОДЕРНИЗИРОВАННЫХ ПО ТОЧНОСТИ ЩУПОВЫХ ПРОФИЛОМЕТРОВ

Специальность: 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и

физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена в Санкт-Петербургском институте машиностроения (ВТУЗ-ЛМЗ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, Васильков Дмитрий Витальевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, академик Международной, Российской и Санкт-Петербургской Инженерных академий, заслуженный деятель науки и техники РФ Вейц Владимир Львович

кандидат технических наук, доцент, Шмаков Владимир Анатольевич

Ведущее предприятие:

ОАО «Техприбор»

Защита состоится * у ноября 2006 г. в 16 час 00 мин в аудитории 232 главного учебного корпуса на заседании диссертационного совета К212.222.01 при Санкт-Петербургском институте машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ) по адресу:

195197, Санкт-Петербург, Полюстровский пр.,14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского института машиностроения.

Автореферат разослан " 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации.

Эффективность эксплуатации изделий машиностроения существенным образом зависит от качества изготовления входящих в из состав деталей, которые имеют функциональные поверхности (ФП), подвергаемые в процессе эксплуатации повышенным механическим, температурным и триботехниче-ским нагрузкам. Физические характеристики функциональных поверхностей всех типов и различного назначения, получаемых, как правило, посредством механической обработки, в значительной степени предопределяются формой и величиной микронеровностей (шероховатостью) последних. Требования по качеству функциональных поверхностей, а также возможности эффективного управления их механической обработкой в значительной степени зависят от технических средств контроля и измерения.

Микрогеометрия ФП механообрабатываемой детали как одно из определяющих отображений эксплуатационных свойств изделия измеряется с использованием давно применяемого метода контактно-щупового контроля. В его основе лежит контактное движение датчика-преобразователя (Д-П) по шероховатой поверхности, которое дает информативный сигнал о ее характеристиках. Обработка этого информативного сигнала с целью определения количественных характеристик шероховатости поверхности может проводиться различными способами с различной точностью и трудоемкостью.

Последние отечественные разработки приборов, реализующих контакт-но-щуповой метод, были выполнены более 10 лет назад, хотя и в настоящее время они широко применяются. Понятно, что приборы этого типа и морально и технически устарели. Они имеют целый ряд недостатков, ограничивающих применение в машиностроении: отсутствует возможность выделения полезного информативного сигнала из суммарного сигнала, содержащего паразитные составляющие от всяческих дестабилизирующих факторов и помех, что существенно повышает погрешности измерения и не позволяет контролировать сложные по форме поверхности. Тем самым ограничиваются возможности по обеспечению качества ФП механообрабатываемых деталей. Указанное определяет актуальность выбранной темы диссертации.

Актуальность темы диссертации предопределена тем, что разработан метод и технические средства, представляющие собой достаточно сложный контрольный комплекс нового типа, позволяющий производить с повышенной точностью экспресс-контроль шероховатости функциональной поверхности практически любой формы с автоматизированным выявлением количественных значений частных параметров шероховатости, регламентированных ГОСТ 27964-88, ISO 4287, DIN 4768, исключить воздействие на результат контроля всей совокупности дестабилизирующих факторов, а также получить информацию о целевой коррекции процесса обработки ФП с целью управления их эксплуатационными свойствами.

Целью работы является повышение качества ФП механообрабатываемых деталей на основе управления процессом резания посредством применения модернизированных по точности щуповых профилометров. Научная новизна.

1. Разработаны модели формообразования микрогеометрии функцио-

нальных поверхностей при типовых способах механической обработки, выполненные с тем, чтобы выявить наиболее перспективные способы управления параметрами процесса резания по результатам экспресс-контроля шероховатости обрабатываемых функциональных поверхностей.

2. Предложен метод разделения (фильтрации) суммарного сигнала с помехами с целью выделения полезного информативного сигнала и получения количественной информации об основных фактических параметрах шероховатости ФП.

3. Выявлены недостатки и потенциальные возможности контактно-щупового метода контроля шероховатости функциональных поверхностей механообрабатываемых деталей, позволяющие повысить его точность и быстродействие.

3. Предложена структура модернизированного профилометра для контроля шероховатости механообработанных поверхностей контактно-щуповым методом, позволяющего производить автоматизированный экспресс-контроль основных параметров шероховатости функциональных поверхностей с повышенной точностью, а также программное обеспечение автоматизированной работы профилометра.

4. Выполнено исследование метрологических характеристик модернизированного профилометра, как сложного измерительного устройства, включающее в себя, в частности, детальный анализ погрешностей контроля основных параметров шероховатости, оптимизацию процедуры контроля по критерию минимизации погрешностей измерения, методику и результаты сквозной калибровки профилометра.

Практическая ценность,

1. Разработаны алгоритмы и программы, обеспечивающие управление шероховатостью ФП механообрабатываемых деталей на основе имитационного моделирования и результатов измерения.

2. Разработан и реализован модернизированный профилометр для экспресс-контроля основных параметров шероховатости с улучшенными метрологическими характеристиками.

Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий по дисциплинам «Технология машиностроения» и «Надежность и диагностика технологических систем».

Достоверность, полученных результатов подтверждается использованием отдельных положений теории резания, теории колебаний, теоретической и практической метрологии, математической статистики, современной вычислительной техники; удовлетворительным совпадением результатов расчетов и экспериментов; положительным эффектом внедрения разработанных методик и предложенных технологических рекомендаций в промышленных условиях.

Реализация в промышленности. Настоящая диссертационная работа выполнялась по программе МНТК «Надежность машин». Ее результаты в виде модернизированного комплекса экспресс-контроля шероховатости поверхностей, методик его калибровок и применения были внедрены на НПП «Сигма-Тест» и ООО «Пумори-Северо-Запад», где был достигнут экономический эффект в сумме 1,25 млн. рублей за 2001 -2005 гг.

Апообаиия работы. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на НТК «Неразрушающие методы контроля изделий и

материалов» (г. Черновец, сентябрь 1999 г), 1-Й Международных конференциях «Технологии третьего тысячелетия» (Санкт-Петербург, 2002-2003 г.г.)( Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии обработки металлов, режущий инструмент и оснастка» (Санкт-Петербург, 2003 г.), Международной научно-практической конференции «Качество поверхностного слоя деталей машин» (Санкт-Петербург, 2003 г.), Международной научно-практической конференции «Современные технологические процессы в машиностроении, качество, точность, эффективность обработки материалов» (Санкт-Петербург, 2004 г.), на VI-VIII Международных практических конференциях «Технологии ремонта, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций» (Санкт-Петербург, 2004-2006 г.г), 3 Международной научно-практической конференции «Диагностика, эксплуатация, ремонт, восстановление, модернизация оборудования, современные технологии» (Санкт-Петербург, 2005 г.), на научно-методических конференциях Санкт-Петербургского института машиностроения (Санкт-Петербург, 2003-2006 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения. Общий объем диссертации составляет 131 страницу печатного текста, в том числе 88 рисунков, 9 таблиц и список литературных источников из 113 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы и на основе краткого анализа влияния процессов резания на микрогеометрию ФП. Обоснована необходимость контроля регламентированных ГОСТ параметров шероховатости. Дается краткая характеристика недостатков, присущих современным методам и техническим средствам контроля шероховатости, в результате чего сформулированы основные научные и практические задачи исследования.

В первом разделе выполнен анализ современных подходов по обеспечению качества функциональных поверхностей механообрабатываемых деталей.

Среди крупных достижений в исследовании качества при механической обработки отметим результаты, представленные в работах Б.М.Базрова, Л.Н.Бердникова, Н.А.Бородачева, В.А.Валетова, Д.В.Василькова, В.Л.Вейца, А.Н.Гаврилова, А.М.Дальского, Н.Б.Демкина, Ю.М.Зубарева, В.С.Корсакова, А.А.Маталина, А.Н.Овсеенко, А.С.Проникова, Д.Н.Решетова, Э.В.Рыжова, А.Г.Суслова, А.И.Якушева, АБ.Яхина и др.

рассматриваются общие и частные вопросы, меющие базовое значение для целевой направленности и фактической сущности данной диссертации. В силу конечной точности и устойчивости любого технологического процесса изготовления ФП не является идеально ровной и геометрически правильной. Она характеризуется шероховатостью, волнистостью и отклонениями формы.

Любая шероховатая поверхность в результате того или иного способа контроля в своем сечении может быть представлена в виде типовой профи-лограммы. По профилограмме можно получить частные параметры шероховатости, регламентированные ГОСТ 2789-73.

Рассмотрены основные существующие контактные и бесконтактные методы контроля шероховатости поверхностей: контактно-щуповой, светового сечения, микроинтерференционный, растровый, СВЧ, слепков и др. Определены их достоинства и недостатки.

Далее в этом разделе рассматривается формирование микрорельефа ФП при различных способах их механической обработки с тем, чтобы показать, как, используя результаты контроля уровня шероховатости, можно управлять процессом обработки. В качестве обобщенного наглядного примера рассматривается обработка точением (см. рис.1), где показано формообразование микрогеометрии при токарной обработке. Микрогеометрия поверхности формируется в виде винтового следа, который кинематически реализуется совокупностью двух движений (см. рис.1,а): главного движения 1 и движения подачи 2. В результате формируется микрогеометрия поперек следов обработки (в направлении Ab на рис.1,а) и вдоль следов обработки (в направлении Ат - перпендикулярно плоскости bAz на рис.1,а). Таким образом, высоту неровностей обработанной поверхности можно представить как функцию двух переменных

2 = f(xtb), (1)

На сегодняшний день сложилось два подхода к описанию профиля поверхности -параметрический и непараметрический. Параметрический подход предусматривает описание профиля поверхности совокупностью частных параметров. Действующий в России ГОСТ 2789-73 регламентирует параметры Ra, Rz, Rq, Rm, S, Sm, построенные по профилограмме ФП. Указанные параметры практически ничего не говорят о форме микрорельефа. Данный пробел частично компенсируется стандартом DIN 4776, который регламентирует параметризацию опорной линии профиля, по которой можно получить параметры Rpk, Rk, Rvk, характеризующие в первом приближении форму микрогеометрии поверхности.

Непараметрический подход предусматривает описание профиля поверхности следующим массивом данных: опорной линией профиля; плотностью распределения ординат профиля поверхности; функцией распределения ординат профиля поверхности; плотностью распределения тангенсов углов наклона боковых сторон микронеровностей профиля поверхности; функцией распределения тангенсов углов наклона боковых сторон микронеровностей профиля поверхности.

Главным результатом первого раздела следует считать формализацию параметрических характеристик шероховатости, на контроль которых и нацелен разрабатываемый более точный и эффективный модернизированный профилометр.

Во втором разделе поясняется процесс формирования микрогеометрии ФП на основе решения задачи синтеза по результатам динамического моделирования взаимодействий режущего инструмента с обрабатываемым изделием в технологической системе механической обработки точением.

Рассмотрено в качестве примера построение динамической модели технологической системы при обработке точением вала изделия, выполняющего в нем ответственную функциональную задачу. Примем примерные цифры соотношения упругих деформаций подсистем заго-х товки и режущего инструмента в технологической системе: подсистема заготовки - 0,35 (35%); подсистема режущего инструмента - 0,65 (65%). Структура указанной модели (двухконтурная с двумя ортогональными обобщенными координатами х, у) с диа-Рис.2 пазоном колебаний 0 ... 1000 Гц показана на рис.2.

Шестикомпонентный вектор д переменных состояния данной модели будет иметь следующие компоненты:

Ч1=х;ц2=х;чз=у;я4 = у;а5=р*;яб=ру. (2)

где Рх, Ру - проекции силы резания соответственно на оси х,у.

Система дифференциальных уравнений модели с учетом (2) имеет вид

Ч = А\|, (3)

где А* - (6х6)-матрица коэффициентов уравнения, связывающая переменные состояния с параметрами модели и процесса резания.

В результате динамического моделирования на этапе технологической подготовки производства можно спрогнозировать микропрофиль поверхности, а также решить задачу управления параметрами обработки с целью обеспечения заданных требований качества поверхности обрабатываемых изделий, используя результаты экспресс-контроля получаемых параметров шероховатости.

Хотя в качестве примера мы ограничились рассмотрением задачи обработки точением, но подобная формализация параметров шероховатости на основе динамических моделей может бьггь выполнена и для других видов обработки (фрезерования, строгания, шлифования и т.п.).

Далее рассматривается принципиально важный вопрос фильтрации суммарного сигнала с выделением из него дестабилизирующих факторов, искажающих результат измерения. К числу этих дестабилизирующих факторов относятся: погрешность базирования Д-П по отношению к измеряемой поверхности, локальные неоднородности поверхности (трещины, корродированные участки), кривизна, волнистость и внешние дестабилизирующие факторы (вибрации, электрические помехи и т.п.). В основе действия подобного дополнительного устройства лежит принцип частотного выделения (фильтрации) полезного информативного сигнала из суммарного сигнала, снимаемого с щу-пового Д-П.

В качестве примера на рис.3,а представлен типовой профиль поверхности, дающий суммарный сигнал, который включает как информацию о параметрах шероховатости, так и сигнал за счет всей совокупности дестабилизирующих факторов и помех. На рис.3,б через Ыи, (Мщ, Ыд, обозначены частотные диапазоны амплитудного спектра, характерные для различных дестабилизирующих факторов и диапазона частот, присущего полезному информативному сигналу.

Процесс фильтрации осуществляется для того, чтобы: • во-первых, выделить полезный информативного сигнала на фоне всех дестабилизирующих процесс измерения факторов;

- во-вторых, из суммарного информативного сигнала выделить регламентированные ГОСТ основные параметры собственно шероховатости.

Подобная частотная фильтрация, естественно, должна осуществляться по специальной программе в электронно-вычислительной части комплекса контроля шероховатости.

у,мкм

X, мм

у,мкм

I

Li

N|Nh Nin

50 N1V 100 f

Рис.3

Исключение погрешности базирования Д-П по отношению к измеряемой поверхности осуществляется с использованием вводимого «фильтра I», который реализует достаточно простую процедуру. Установлено, что начальная часть амплитудного спектра с номером N1, (см. рис.3,б) отвечает за искомую погрешность базирования.

Локальные неоднородности и кривизну поверхности можно выделить из общего сигнала с использованием вводимого «фильтра II», который позволяет выделить соответствующую часть амплитудного спектра. Он включает гармоники от N1 второй до Ы|{ (см. рис.3,б), исходя из условия

(5)

где Т| - период i-й гармоники; Ак - амплитуда k-й гармоники; Ci - критерий, определяющий условие плоскостности поверхности.

Выделение из амплитудного спектра части с номерами N|...NM (см. рис.5,6) позволяет локализовать макроотклонения профиля поверхности с целью их исключения из суммарного сигнала.

Волнистость поверхности выделяется из общего сигнала с использованием вводимого «фильтра III», который позволяет выделить часть амплитудного спектра (см. рис.3,б), отображающую волнистость поверхности и выделяющую гармоники в интервале NM... Nm. Номер гармоники Nllt определяется выполнением условия

i>JLkj

A, Rm

i = N

»»«♦Nm

(6)

где Т) - период ьй гармоники; А| - амплитуда 1-й гармоники; II - параметр, учитывающий величину рабочей подачи; к8 -поправочный коэффициент.

Наводки самой измерительной системы комплекса отсекаются с помощью «фильтра IV», начиная с N17 гармоники (см. рис.3,б), номер которой определяется выполнением условия

И и ь

_!_<--к

А,

i = N

IV»'

(7)

ч

Таким образом, с использованием «фильтров I ... IV» можно выделить паразитные составляющие микрогеометрии поверхности и проанализировать влияние их на количественные значения частных параметров шероховатости ФПП в интервале от Г^щ до N1^ (см. рис.4,а-б).

Сопоставление высотных характеристик макроотклонений (см. рис.3,а) и шероховатости (см. рис.4,а) показывает, что полезный сигнал о шероховатости поверхности у рассматриваемого типового микропрофиля составляет менее четверти по диапазону от общего сигнала со всяческими помехами. Указанное свидетельствует о необходимости фильтрации полезного сигнала от суммарного, содержащего помехи, которая не может быть осуществлена существующими аппаратными средствами профилографа-профилометра, а реализуется только в разрабатываемом измерительно-вычислительном устройстве модернизированного профилометра, работающего по специально разработанному алгоритму.

0,5 1,0 х, мм

-2

lAtjuMJi

чу г'Щ { \у\

у,мкм

0,5

1,0

N,«

50 N,v

б

Рис.4

Возможности управления процессом механической обработки по данным измерения микрогеометрии функциональной поверхности рассмотрены также на примере обработки точением. Профилограмму обработанной поверхности можно рассматривать как внешнее отображение проявления динамических свойств технологической системы, которые в общем случае формируются при относительных колебаниях подсистем заготовки и режущего инструмента.

По данным измерений микрогеометрии поперек следов обработки особый интерес представляет вероятностная оценка смещений формообразо-ванных элементов. Данная оценка дает возможность определить в первом приближении уровень амплитуд относительных колебаний в технологической системе. Полоса пропускания частот микропрофиля поперек следов обработки при фильтрации формируется в интервале N,, ... Nm (см. рис.3,б) с использованием «фильтра III».

Полоса пропускания частот микропрофиля вдоль следов обработки формируется также с помощью процедуры фильтрации. Вьщеляется полоса частот в интервале Nm ... N,v с использованием «фильтров 111... IV». Амплитуд-

ный спектр отфильтрованного таким образом микропрофиля определяет число доминирующих контуров динамической модели рассматриваемой технологической системы. По данным синтезированной динамической модели формируется управляющее воздействие путем изменения режимов резания при решении задачи управления процессом резания.

Таким образом, главным результатом второго раздела следует считать формализацию геометрической структуры микронеровностей при обработке точением и предлагаемую идею выделения (фильтрации) полезного информативного сигнала из суммарного сигнала, содержащего помехи, с целью более точного определения регламентированных параметров шероховатости.

В третьем., разделе рассмотрена структура модернизированного профи-лометра, который представляет общую и достаточно глубокую модернизацию типовых измерителей шероховатости поверхности, реализующих контакт-но-щуповой метод. Такая модернизация потребовалась для преодоления недостатков, присущих существующим контактным измерителям шероховатости ФП, также для решения задачи повышения точности работы разрабатываемого комплекса при экспресс-контроле шероховатости ФП путем разделения суммарного сигнала от Д-П на составляющие, которые формируются за счет дестабилизирующих факторов и собственно сигнала о шероховатости ФП.

Предложена структура разработанной электронно-программной части комплекса и алгоритмы его работы. Выбор в качестве базовой конструкции профилографа-профилометра модели 296, разработанного более 20 лет назад, обусловлен тем, что его структура и конструкция основных узлов в виде отдельных блоков удобны для целевой модернизации по критериям, оговоренным в постановке задач исследования.

В соответствии с предложенной структурой (см. рис.5) информативный сигнал, полученный с Д-П, поступает в электронную часть комплекса, в которой, усилитель осуществляет усиление суммарного сигнала, содержащего как полезную составляющую, так и сигналы за счет дестабилизирующих факторов. Устройство согласования осуществляет аппаратное согласование профилографа-профиломера с ЭВМ. Буфер приема данных реализует два варианта аппаратного согласования прибора с ЭВМ. Первый вариант - ввод данных через последовательный асинхронный ПК адаптер типа 1=13-232. Недостатком данной схемы является сложность обеспечения режима многозадачности процессора, так как программное обеспечение должно работать в

Рис.5

режиме последовательного опроса. Второй вариант согласования профи-лометра с ЭВМ, не имеющий указанного недостатка - это использование устройства расширения, например, с помощью платы L-154. Достоинством данной схемы является наличие программируемого таймера прерываний, который дает возможность регистрации медленно изменяющихся аналоговых сигналов по прерываниям с программно заданным периодом, что освобождает процессорное время для выполнения других программ. Блок масштабирования микропрофиля осуществляет приведение электрического информативного сигнала в профилограмму, размерности которой по абсциссе и ординате соответствуют принятым в машиностроении геометрическим размерностям (мкм). Они формируются с учетом установленных на приборе коэффициентов усиления, скорости движения Д-П и т.п. Блоки фильтрации дестабилизирующих факторов и полезного сигнала реализуют схему выбора необходимой полосы частот амплитудного спектра микропрофиля поверхности в зависимости от вида решаемой задачи, а именно:

- определение частных параметров шероховатости - выделение полосы частот в интервале N|M... N,v с использованием «фильтра IV»;

- управление технологическим процессом механической обработки: выделение полосы частот в интервале N| ... Nm с использованием «фильтров II... III» (поперек следов обработки); выделение полосы частот в интервале N4 ... N|V с использованием «фильтров II... IV» (вдоль следов обработки, если говорить о примере обработки ФП точением).

Вычислитель параметров шероховатости ФП На основе отфильтрованного полезного сигнала осуществляет определение частных параметров шероховатости по ГОСТ. Синтезатор структуры и идентификатор параметров динамической модели осуществляют построение динамической модели технологической системы по данным микрогеометрии поперек и вдоль следов обработки ФП. Блок управления режимами резания осуществляет на основе синтезированной динамической модели решение задачи управления процессом механической обработки путем пошаговых итерационных вычислений по критерию допустимых величин параметров шероховатости.

На основании проведенного исследования можно утвер>кдать, что систематическая составляющая погрешности фильтра у базовой модели составляет значительную величину ДсиСТ.фильтв от 15 до 100%. Существенным недостатком данного функционального блока является невозможность управления режимами фильтрации и выделения составляющих погрешности информативного сигнала. Указанный недостаток особенно сильно проявляется при контроле шероховатости поверхностей в диапазоне высот от 1 мкм до 40 мкм. Данный недостаток у существующих на сегодняшний день щуповых приборов, в том числе модели 296, существенно искажает результаты измерения шероховатости и никаким образом не регламентируется в нормативных документах и не упоминается в описании к приборам.

Функциональная схема разработанного комплекса контроля шероховатости поверхности (см. рис.5) принципиально отличается от функциональной схемы базового прибора модели 296. Основным отличием является наличие в новом комплексе трех функциональных модулей: К-296 - функциональный модуль, включающий профилограф-профилометр К-296; УС - устройство со-

гласования; ПК - функциональный модуль, включающий программное обеспечение. Данное построение комплекса выполнено с целью исключения из функциональной цепи приборного фильтра, который является основным источником погрешностей измерения параметров шероховатости поверхности в базовой модели типа 296.

Функциональная схема разрабатываемого комплекса контроля шероховатости показывает, что в ней имеются существенные и определяющие отличие по цепи формирования полезного информативного сигнала:

- в электронной части комплекса осуществлен прямой выход усиленного детектированного сигнала (УДС), минуя ряд блоков: фильтр, интегратор и индикатор;

- при формировании полезного информативного сигнала взамен электронных блоков - фильтр, интегратор, индикатор - в новом комплексе применено программное обеспечение, которое осуществляет численную реализацию процедур фильтрации суммарного сигнала с выделением полезного информативного сигнала, расчет частных параметров шероховатости и протоколирование результатов измерения.

Ввиду уменьшения количества электронных функциональных блоков уменьшается количество случайных составляющих суммарной погрешности измерений. Погрешность фильтрации возникает за счет ступенчатого выделения выбранной полосы частот, т.е. на ее границах. Численный анализ показал, что погрешность такой схемы фильтрации имеет систематический характер и не превышает Дсистбф < 2,0%, что существенно меньше соответствующей погрешности базового прибора.

Таким образом, суммарная погрешность разрабатываемого комплекса, включающая систематическую и случайную составляющие погрешностей электронного блока и программного обеспечения, составила только ^Гкомпл - 4,8% (без учета погрешности Д-П и неопределенности калибровки

комплекса). Анализ погрешностей показывает, что одна из основных задач, поставленных в выдвинутых на защиту научных положениях, достигнута. Рассмотренное функциональное решение комплекса позволило уменьшить случайную составляющую погрешности почти на четверть, а систематическую составляющую погрешности - на порядок. При этом появилась возможность управляемости комплексом на всех этапах цепи формирования полезного информативного сигнала. Подробная схематизация функциональных элементов модернизированного профилометра, включающая взаимодействие электронной части и программного обеспечения, может быть методической основой модернизации всех существующих щуповых приборов контроля параметров шероховатости ФП с целью повышения их точности и эффективности работы.

В четвертом разделе даны основы метрологического обеспечения модернизированного профилометра, включающие решение всех основных теоретических и практических задач, предопределяющих его высокую работоспособность. Применительно к разрабатываемому комплексу были решены, в частности, такие вспомогательные задачи, как выбор метрологических характеристик с учетом стоимостных и технологических ограничений, разработаны методики применения комплекса, выявлены условия, когда возможен выбо-

рочный, а не сплошной контроль шероховатых поверхностей и некоторые другие вспомогательные задачи.

В силу функционального назначения модернизированного профиломет-ра была проведена его калибровка по эталонам, причем сквозная, когда комплекс был собран и настроен. Для калибровки комплекса применялись как стандартные эталоны шероховатости Ra и RZ1 так и специально разработанные эталоны: «линейный» для определения степени линейности выходного информативного сигнала, «ступенчатый» для определения погрешности комплекса при переходе от одного нормализованного уровня высот к последующему, со случайными выступами и впадинами для установления степени фильтрации информативного сигнала и др.

Экспериментальное определение предельной чувствительности комплекса выполнялось с помощью специального микроустройства, с помощью которого достигалось такое минимальное перемещение щупа Д-П ДФ, при котором можно было зафиксировать на выходе комплекса минимальный информативный сигнал min ДФ). Такой эксперимент проводился для всех основных участков работы комплекса. При этом среднее значение оказалось равным ДФ « 0,0X8 мкм, что и было принято за одну из систематических (усредненных) погрешностей комплекса Дсист>комп ~ 0,018мкм.

Экспериментальное определение предельно допустимой скорости перемещения Д-П по контролируемой поверхности проводилось на двух специальных эталонах с Rmmax «40мкм и Rmmin «0,1 мкм Предельно допустимая

скорость составила

Упред £ 1 мм/с. Все процедуры

калибровки проводились в соответствии с регламентированными требованиями ГОСТ 1625370 ГСИ на эти процедуры, что позволило исключить дополнительные погрешности. В качестве наглядной иллюстрации калибровки комплекса на рис.8 приведены ее результаты. В поле графиков (см. рис.6) крестообразной штриховкой условно даны систематические погрешности, присущие предельной чувствительности комплекса дсвстЛ, а также стандартным и специальным дсист2 эталонам при

допустимом предположении, что эти систематические погрешности постоянны для всего рабочего диапазона комплекса. Односторонней штриховкой в поле графиков (см. рис.6) обозначены случайные составляющие: дсл, - случайная

погрешность измерения шероховатости разрабатываемым комплексом и Асл 2

- случайную погрешность изготовления эталона.

Из рассмотрения типового иллюстрационного графика калибровки комплекса (см. рис.6) следуют две важные закономерности:

- неопределенность калибровки за счет случайных составляющих погрешностей возрастает на малых высотах микронеровностей (за счет того, что

МКМ R«, mix* мкм

Рис.6

Д-П работает вблизи своей предельной чувствительности), а также на высотах микронеровностей, близких к Ят.тах (за счет перегрузки Д-П предельно

большим информативным сигналом);

- относительная суммарная погрешность по рабочему диапазону работы комплекса будет переменной, так как ее следует вычислять по формуле

Ниже приводится результат исследования по выявлению случайных и систематических погрешностей наиболее ответственного узла комплекса - его Д-П. Игольчатый щуп входит во впадины микронеровностей, но не достигает дна впадины, тем самым формируется погрешность Ош за счет конечного Радиуса иглы, которая будет адекватно отражаться на работе электромагнитной части Д-П. В общем случае относительная ошибка в измерении высот микронеровностей Дш за счет щупа

где Ризмео=уаг - неизвестное значение измеренных высот микронеровностей в рабочем диапазоне их измерения комплексом контроля; f2(2tgyгнaкл =уаг)

характеризует степень наклона стенок впадин.

Дш можно считать случайной погрешностью, так как изменение величин, входящих в формулу (9), носит случайный характер. В результате проведенного исследования для рабочего диапазона работы комплекса принято среднее значение Дш «1,5%.

При линейном перемещении щупа информативный сигнал, снимаемый с электромагнитной части может быть нелинейным. Возможности электроники позволяют исключить эту составляющую погрешности за счет нестабильной работы генератора по амплитуде, подпитывающего электромагнитную систему

Понятно, что при контроле шероховатых поверхностей погрешность базирования Дбаз будет иметь конечную величину, которую следует учитывать.

Исследование процесса формирования Дбаз позволило установить минимально допустимую поверхность базирования Д-П Нд_п >10 мм, а погрешность базирования считать случайной величиной, равной Дбазсл % 1%, что и

было учтено при обобщенном точностном анализе разрабатываемого модернизированного лрофилометра.

Относительные суммарные погрешности измерения находились для диапазонов малых (близких к 0,1 мкм), средних и больших (близких к 40мкм) измеряемых высот микронеровностей. Вычисление проводилось строго в соответствии с законом суммирования случайных и систематических погрешностей, а их разброс по абсолютным значениям в пределах рабочего диапазона и значительный массив данных по сквозной калибровке комплекса по различ-

Д-П.

ным эталонам привели к тому, что расчеты проводились по функционалу, имеющему значительную вариацию частных погрешностей, входящих в него

■компл

.2 ®(^^систл[тш-тах]

где ХДСист1[ш1п-шах]" сУмма относительных минимальных или максимальных систематических погрешностей; ХДаи[гпт-тах]" квадратическое значение минимальных или максимальных случайных погрешностей, которые к тому же имеют между собой корреляцию..

Ниже приводятся усредненные значения Д2, которые получены для

трех характерных участков диапазона измеряемых высот микронеровностей.

Средняя суммарная относительная погрешность измерения средней по высоте шероховатости дня центральной части рабочего диапазона составляет

компл .отн,

21 <6%, (11) для измерения малых высот микронеровностей суммарная относительная погрешность комплекса составляет

'ком пл.отн

.22 <12%,

(12)

а для измерения высот микронеровностей, близких к 40 мкм

А компл.отн.13 <8%. (13)

Следует особо отметить, что подобное тщательное и детальное точностное исследование применительно к контактным измерителям шероховатости было выполнено впервые как результат процедур их сквозной калибровки. Метрологические возможности по точности разработанного комплекса контроля шероховатости, реализующего контактно-щуповой метод, оказались в 1,5 ... 2 раза выше, чем у существующих аналогов. Тем самым подтверждено и доказано одно из основных положений, выдвинутых на защиту. В этом состоит главный результат четвертого раздела

В пятом разделе представлены некоторые результаты экспериментального применения нового комплекса контроля шероховатости ФП, выполненного на базе профилографа-профилометра модели 296, представ-леного на рис.7 (1 - процессорный блок персонального компьютера; 2 -клавиатура; 3 - монитор; 4 - устройство согласования; 5 - электронный блок профилографа-профилометра модели 296; 6 - образцы для измерений; 7 - Д-П в сборе; 8 - измерительная плита). Разработанный комплекс имеет принципиальные отличия от базового прибора контроля шероховатости модели

296 по структурированному построению - он включает используемую часть базового прибора и программно-аппаратную часть нового комплекса (см. рис.7).

Экспериментальные исследования шероховатости ФП различного назначения на разработанном комплексе осуществлялись в три этапа:

1. Калибровка комплекса по стандартным и специальным эталонам.

2. Экспериментальная отработка фильтрации суммарного информативного сигнала при контроле шероховатости типовой ФП.

3. Сравнительные результаты измерения частных параметров шероховатости ФПП, полученных различными методами.

Для калибровки по стандартным эталонам были использованы стандартные эталоны шероховатости, выполненные по ГОСТ 2789-73 в двух исполнениях: стандартный эталон шероховатости равновесного типа для калибровки комплекса по параметру Яа; стандартный эталон шероховатости пла-

тообразного типа для калибровки комплекса по параметру Кт. Результаты сквозной калибровки комплекса по стандартным эталонам с целью выявления суммарной инструментальной ошибки показали максимальную относительную погрешность А^кал = 3,9 %. Характер изменения погрешностей в зависимости

от высотных характеристик микронеровностей соответствует прогнозируемым изменениям.

Для калибровки по специальным эталонам с целью оценки предельной чувствительности комплекса были использованы стандартные эталоны шероховатости со специально моделируемыми дефектами, а также специальные эталоны, полученные технологиями нанесения покрытий, точения, шлифования и электрополирования. В результате были использованы стандартные эталоны с моделируемыми дефектами следующих видов: «выступы», «уступы» и др.

Были изготовлены также специальные эталоны методом реплик (трафарет с мерным отверстием, установленный на поверхность) путем нанесения покрытия ионно-вакуумным методом: «выступы», «уступы». Специальные эталоны с моделируемыми дефектами типа «впадина» были получены методом электрополирования поверхностей с локальными дефектами. Специальные эталоны типа «равномерные предельные выступы» были получены методом чистового точения.

Для каждого специального эталона был проведен эксперимент, включающий выборку из 100 реализаций при однократной установке эталона.

Эксперимент с целью оценки времени срабатывания комплекса подтвердил необходимость ограничения скорости перемещения Д-П величиной Утах < 1,0 мм/с. Экспериментально установлено, что при увеличении скорости перемещения Д-П на величину (1,151,2)У,пах нарушается условие динамического равновесия щупа, что характеризуется нарушением непрерывности контакта иглы с измеряемой поверхностью по сравнению с нормальными условиями измерения (0,5-г-1,0)Утах. При этом возрастает суммарная относительная погрешность измерения в 2 * 4 раза.

Отработка схемы фильтрации суммарного сигнала с выделением его информативной составляющей, предложенной в новом комплексе, рассмотрена на примере ФП из стали 18Х2Н2МА, полученной методом плоского шлифования. Профилограмма микропрофиля исследуемой поверхности, представляющего собой отмасштабированный суммарный сигнал, показана на рис.12. Для данного микропрофиля был получен амплитудный спектр (см. рис.13). В результате выполненной фильтрации с использованием блока фильтров на амплитудном спектре суммарного сигнала были выделены ограничивающие точки: =1;К3 = 7; N4 =70 . По данным ограничивающим точкам выделены участки амплитудного спектра, соответствующие составляющим суммарного информативного сигнала: -И, = 1 - погрешность базирования Д-П по отношению к измеряемой ФП; от N1 =1 до N3 = 7 - волнистость

поверхности и макроотклонения микропрофиля; от N3 = 7 до N4 = 70 -

шероховатость поверхности; - от Ы4 = 70 и далее - помехи измерительной системы.

Таким образом, методом фильтрации удалось разделить суммарный сигнал с помехами на составляющие и выделить информативный сигнал, соответствующий фактической шероховатости поверхности. Максимальная высота микропрофиля, соответствующего суммарному сигналу с помехами, равна Ят «5,20мкм, а максимальная высота микропрофиля, соответствующего фактической шероховатости поверхности, соответственно равна только Ят »2,88 мкм. В результате фильтрации погрешность измерения параметров шероховатости на новом комплексе уменьшилась в 1,8 раза по сравнению с базовым прибором. Указанное свидетельствует о правильности выбранного подхода при решении задач, выдвинутых в научных положениях диссертации. Были проведены экспериментальные исследования по оценке возможностей разработанного комплекса контроля шероховатости ФП применительно к различным технологическим процессам: шлифование, фрезерование, точение, нанесение покрытий. Отдельные результаты измерения шероховатости поверхностей показаны на рис.8.

В представленных выборочных результатах сравнения установлено, что относительная погрешность базового прибора по сравнению с новым комплексом достигает 75 и более процентов. Форма микропрофилей на рис.8 достаточно красноречиво свидетельствует о том, что отсутствие процедуры ступенчатой фильтрации в базовом приборе приводит к большим неточностям в результатах измерения.

а

Рис.8

На конкретных примерах показаны возможности управления технологическим процессом механической обработки ФП как в режиме пробных ходов и проходов, так и на этапе технологической подготовки производства. При этом параметры шероховатости поверхности являются важной критериальной характеристикой, отображающей влияние условий обработки на микрогеометрию обрабатываемой поверхности. Данный фактор является важным при выполнении прогнозных расчетов, а также оптимизации условий обработки на примере точения.

Главным результатом пятого раздела следует считать результаты всесторонних экспериментально-контрольных и сравнительных измерений, которые подтвердили повышенную точность модернизированного профилометра по отношению к аналогу модели 296, а также его высокую избирательность при получении полезного информативного сигнала в результате фильтрации суммарного сигнала, содержащего помехи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Для типового случая механической обработки точением построена и решена динамическая задача формирования микрорельефа, получаемого в результате взаимодействия режущего инструмента с заготовкой.

2. Суммарный сигнал на входе модернизированного профилометра при контроле шероховатости исследуемой ФП содержит, кроме полезной информации о регламентированных параметрах шероховатости значительный паразитный сигнал, появляющийся за счет воздействия всяческих дестабилизирующих внешних и внутренних факторов, поэтому он должен содержать специальное дополнительное устройство, позволяющее в отличие от существующих контактных измерителей шероховатости выделить полезный информативный сигнал о реально существующих микронеровностях от суммарного сигнала со всякими помехами, чего нет в аналоге модели 296.

3. Идея выделения полезного информативного сигнала от суммарного с помехами состоит в частотном разделении полезного сигнала и помех, которые имеют присущие только им частотные спектры.

4. Показано, как с помощью преобразований Фурье может быть осуществлена частотная фильтрация основных составляющих паразитной части суммарного сигнала от информативного, для чего необходимо иметь соответствующие фильтры и алгоритм их управления, что отсутствует в существующих щуповых измерителях шероховатости.

5. Для решения задачи управления процессом механической обработки на примере обработки точением разработан метод синтеза структуры и параметров динамической модели по данным микрогеометрии поперек и вдоль следов обработки, который реализуется на основе алгоритмов фильтрации суммарного сигнала, полученного от Д-П с определением характеристик динамической модели технологической системы. На основе данного метода предложен алгоритм управления процессом механической обработки резанием. Идея этого метода может быть распространена на другие виды механической обработки ФП при обязательном использовании модернизируемого профилометра.

6. Разработана структура модернизированного профилометра, реализующего контактно-щуповой метод измерения микрогеометрии ФП, включая и наиболее ответственный за точность измерения Д-П.

7. Разработано программное управление электронной частью комплекса, позволяющее при экспресс-контроле шероховатости производить выделение полезного информативного сигнала из суммарного сигнала с помехами и в автоматическом режиме определять численные значения частных параметров шероховатости, регламентированных ГОСТ 27964-88 и DIN 4776.

8. Выполнено необходимое метрологическое обеспечение комплекса контроля шероховатости, результаты которого, в частности, позволили:

• разработать по критерию минимизации погрешностей измерения оптимизированную методику применения комплекса;

• разработать прецизионную методику сквозной калибровки комплекса по стандартным и специально разработанным эталонам шероховатости;

• количественно оценить парциальные составляющие погрешностей за счет щупового Д-П, электронно-усилительной части и электронно-управляющей системы комплекса, а также за счет его программной части;

• вычислить суммарные относительные погрешности измерения для основных участков его рабочего диапазона, которые оказались в 1,5...2 раза меньше, чем у существующих аналогов, реализующих контактно-щуповой метод.

9. Разработан и реализован на базе аналога модели 296 автоматизированный комплекс нового типа экспресс-контроля шероховатости функциональных поверхностей деталей с электронно-программным обеспечением и фильтрацией полезного информативного сигнала, имеющий улучшенные в 1,5-2 раза метрологические характеристики по сравнению с существующими аналогами.

10. Разработаны и испытаны специальные эталоны шероховатости и оптимизированная методика сквозной калибровки с их помощью контактно-щуповых измерителей шероховатости, что позволило минимизировать неопределенность их калибровки.

11. Выполнены обширные эксперименты по испытанию разработанного комплекса контроля шероховатости, которые подтвердили высокую эффективность его работы, а численные результаты опытных измерений регламентированных параметров шероховатости дали хорошее совпадение с соответствующими теоретическими выводами работы.

12. Технико-экономическая эффективность от внедрения результатов диссертации на НПП «Сигма-Тест», ООО «Пумори-Северо-Запад» дали экономию средств в сумме 1,25 млн. рублей за 2003 - 2006 г.г.

14. Результаты диссертационной работы были использованы в учебном процессе при проведении лекций, лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Технология машиностроения» и «Надежность и диагностика технологических систем» в Санкт-Петербургском институте машиностроения.

Содержание диссертационной работы опубликовано в 9 печатных работах:

1. Васильков Д.В., Платонов A.B., Глинин Ю.А. Диагностика динамических характеристик технологической системы по данным микрогеометрии обработанной поверхности / Качество поверхностного слоя деталей маши (КПС-2003). Сборник докладов Международной научно-практической конференции. СПб.: Изд. ПИМаш, 2003. С.57-64.

2. Васильков Д.В., Платонов A.B. Комплексное исследование качества поверхностного слоя изделий при различных видах технологического воздействия / Обеспечение безопасности и экономичности энергетического оборудования: Материалы X Всероссийского научно-практического семинара. СПб.: Изд. НПО ЦКТИ, 2004. С. 276-280.

3. Платонов A.B. Прецизионная калибровка щуповых измерителей шероховатости поверхностей / Диагностика, эксплуатация, ремонт, восстановление, модернизация оборудования. Современные технологии: Сборник докладов 7-й Международной практической конференции. СПб.: Изд. СП6ГТ1У, 2005. С. 231236.

4. Платонов A.B. Контроль микрогеометрии функциональных поверхностей деталей машин // Инструмент и технологии, №23, 2006. С. 145-147.

5. Васильков Д.В., Васильев Д.Б., Платонов A.B. Комплекс контактно-щупового контроля микрогеометрии функциональных поверхностей / Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки: Материалы 8-й Международной практической конференции-выставки. СПб.: Изд. СПбГПУ, 2006. С. 344-349.

6. Васильков Д.В., Платонов A.B. Программная реализация комплекса контактно-щупового контроля микрогеометрии функциональных поверхностей // Инструмент и технологии, №23, 2006. С. 58-71.

7. Васильков Д.В., Платонов A.B. Комплекс контактно-щупового контроля микрогеометрии функциональных поверхностей: метод и программная реализация Я Металлообработка, №3(33), 2006. С. 40-46.

8. Васильков Д.В., Платонов A.B. Применение современных программно-аппаратных решений для модернизации приборов контактно-щупового контроля микрогеометрии функциональных поверхностей / Качество машин: Международный научно-технический сборник. Выл.1. СПб.: Изд. СПбГПУ, 2006. С. 89-114.

9. Васильков Д.В., Платонов A.B. Модификация приборов контактно-щупового контроля микрогеометрии функциональных поверхностей / Физика, химия и механика трибосистем: Межвуз. сб. науч. тр. Вып.5 / Под ред. В.Н.Латышева. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2006.С. 121-125.

Типография "Ступени"

СПб, Менделеевская Линия В.О, д.5.

зак._тираж 100 экз. объем 1 п.л.

Введение.

1. Область исследования и задачи по управлению качеством шероховатых механообработанных поверхностей деталей машин

Щ 1.1. Обзор методов контроля микронеровностей механообработанных поверхностей деталей машин.

1.2. Формирование микрорельефа поверхности при различных способах механической обработки.

1.3. Параметрические, непараметрические характеристики микрогеометрии механообработанных поверхностей деталей и проблемы их определения.

Выводы по главе

2. Формализация микрогеометрии функциональных поверхностей деталей при механической обработке.

2.1. Математическая модель формообразования микрогеометрии функциональной поверхности изделия при обработке точением. jfy 2.2. Возможности фильтрации суммарного сигнала с помехами при измерении шероховатости механообработанной поверхности с целью выделения информативного сигнала для определения регламентированных параметров шероховатости.

2.3. Возможности управления технологическим процессом механической обработки по данным измерения микрогеометрии функциональной поверхности.

Выводы по главе 2.

3. Структура модернизированного по точности и автоматизированного по быстордействию щупового профилометра и алгоритмы обработки суммарного сигнала.

3.1. Структура модернизированного профилометра контроля параметров шероховатости механообработанной поверхности.

3.2. Алгоритмы обработки суммарного сигнала в модернизированном профилометре при измерении шероховатости механообработанной поверхности.

Выводы по главе 3.

4. Метрологическое обеспечение щуповых профилометров, обладающих повышенной точностью. 4.1. Стоимостные и технические ограничения при модернизации щуповых профилометров.

4.2. Методики контроля шероховатости механообработанных поверхностей с применением модернизированного профилометра

4.3. Калибровка модернизированного профилометра контроля шероховатости функциональных поверхностей.

4.4. Суммарная погрешность измерения модернизированным профилометром контроля шероховатости поверхностей.

Выводы по главе 4.

5. Некоторые результаты экспериментального применения модернизированного профилометра по контролю шероховатости механообработанных поверхностей и управлению технологическим процессом.

5.1. Принципиальные решения, отличающие модернизированный профилометр от исходных аналогов.

5.2. Методика экспериментального исследования модернизированного профилометра контроля шероховатости механообработанных поверхностей.

5.3. Экспериментальные исследования шероховатости

ФП, полученных различными методами механической обработки.

5.3.1. Калибровка модернизированного профилометра по стандартным и специальным эталонам.

5.3.2. Экспериментальная проверка эффективности фильтрации получаемого суммарного сигнала при контроле шероховатости типовой механообработанной поверхности.

5.3.3. Результаты измерения частных параметров шероховатости ФП, полученных различными методами механической обработки.

5.4. Экспериментальное исследование шероховатости поверхностей деталей, полученных точением, и возможность коррекции технологического процесса изготовления этих деталей с применением результатов контроля модернизированным профилометром.

5.5. Экспериментальное подтверждение соответствия метрологических характеристик модернизированного профилометра контроля шероховатости расчетным данным.

Выводы по главе 5.

Эффективность эксплуатации изделий машиностроения существенным образом зависит от качества изготовления входящих в из состав деталей, которые имеют функциональные поверхности (ФП), подвергаемые в процессе эксплуатации повышенным механическим, температурным и триботехническим нагрузкам. Физические характеристики функциональных поверхностей всех типов и различного назначения, получаемых, как правило, посредством механической обработки, в значительной степени предопределяются формой и величиной микронеровностей (шероховатостью) последних. Требования по качеству функциональных поверхностей, а также возможности эффективного управления их механической обработкой в значительной степени зависят от технических средств контроля и измерения.

Микрогеометрия ФП механообрабатываемой детали как одно из определяющих отображений эксплуатационных свойств изделия измеряется с использованием давно применяемого метода контактно-щупового контроля. В его основе лежит контактное движение датчика-преобразователя (Д-П) по шероховатой поверхности, которое дает информативный сигнал о ее характеристиках. Обработка этого информативного сигнала с целью определения количественных характеристик шероховатости поверхности может проводиться различными способами с различной точностью и трудоемкостью.

Соответствие фактически получаемых физико-технических параметров изделия заданным нормам (т.е. допускам на соответствующие параметры), как правило, обеспечивается техническим контролем, который может быть встроен в технологический процесс или в его отдельные операции. Он может осуществляться на завершенном производством изделии.

Контроль может быть сплошным, когда контролируются все изделия в партии или серии, или выборочным, когда контролируется только часть изделий, например, каждое десятое или сотое. Различают еще два вида контроля - пассивный и активный. При пассивном контроле просто формируется массив данных контроля, анализ которого позволяет выявить бракованные изделия и вносить коррекцию в режимы технологического процесса. Результаты активного контроля в качестве управляющего фактора по месту и времени используется для коррекции и управления отдельными технологическими операциями в реальном масштабе времени. Понятно, что активный контроль считается наиболее эффективным, и поэтому методы и средства технического контроля в производстве различных изделий, когда это возможно, всегда стремятся строить по активному принципу, хотя его реализация более технически сложная, а следовательно, и более дорогостоящая.

Все выше сказанное относится к машиностроению, которое включает обширный класс изделий различного назначения. В любом, даже самом простом изделии и в его отдельных частях имеются функциональные поверхности, решающие в работе изделия конкретную физико-техническую задачу. К примеру это могут быть поверхности, испытывающие механические нагрузки, например, в подшипниках качения и скольжения и т.п.

Следует утверждать, что качество функциональных поверхностей при всех прочих одинаковых условиях в значительной степени предопределено их состоянием, которое количественно оценивается регламентированными параметрами шероховатости (см. ГОСТ 27964-88, ISO 4287, DIN 4768), т.е. высотными, шаговыми характеристиками и формой микронеровностей самой поверхности. Знание количественных характеристик шероховатости позволяет определить, например, величину сил трения и работоспособность трибосопряжений и т.п.

Наиболее давнишним по времени своего появления является так называемый игольчатый метод (его еще называют щуповым), суть которого состоит в контактирующем движении специальной иглы (как правило, алмазной) по микронеровностям функциональной поверхности. Игла (щуп, индентор) является чувствительным элементом датчика-преобразователя (Д-П), который преобразует сложное движение щупа по микрогеометрическому профилю поверхности в электрический сигнал или в какой-либо иной информативный сигнал, по которому вычисляются или графически определяются основные параметры шероховатости, регламентированные стандартами. Следует особо отметить, что последние разработки контактно-щуповых приборов контроля микронеровностей у нас в стране были выполнены более 10 лет тому назад. Поэтому приборы этого типа уже давно и морально, и технически устарели, хотя они и в настоящее время широко применяются. Кажущаяся простота игольчатого метода скрывает его существенные недостатки, о которых обязательно следует сказать. Основные из этих недостатков такие:

- невозможность получения в результате контроля экспресс-информации для коррекции и управления технологическим процессом механической обработки функциональной поверхности;

- значительная трудоемкость обработки информативного сигнала, несущего сведения о параметрах шероховатости контролируемой поверхности;

- отсутствие автоматизации при выявлении частных параметров шероховатости;

- отсутствие возможности контролировать сложные по своей форме шероховатые механообработанные поверхности;

- зависимость результатов измерения от базирования Д-П по отношению к контролируемой поверхности;

- невозможность выделения полезного информативного сигнала, несущего информацию о фактических параметрах шероховатости из суммарного сигнала, содержащего всяческие паразитные составляющие от дестабилизирующих факторов и помех;

- относительная неточность измерителей шероховатости, реализующих щуповой метод, которая образуется в результате воздействия факторов, имеющих различную физическую природу;

- отсутствие оптимизированных методик калибровок щуповых измерителей шероховатости и оптимизированных методик проведения измерений.

Важно подчеркнуть, что профилографы-профилометры, реализующие контактно-щуповой метод, предназначены для измерения высот микронеровностей в основном от 0,1 мкм до 40 мкм, т.е. в достаточно широком диапазоне измерений, перекрывающем практически все потенциальные и наиболее распространенные по классу высот механообработанные изделия.

Именно для этого широкого диапазона измеряемых высот микронеровностей предполагается модернизировать профилометры, у которых будут исключены недостатки, оговоренные выше и присущие существующим контактно-щуповым аналогам.

Следует отметить также, что для обеспечения возможности управления технологическими процессами механической обработки функциональных поверхностей на основе результатов контроля их фактической шероховатости пришлось рассмотреть различные (в основном типовые) модели механической обработки поверхностей, включая поверхности сложной формы.

На основании «Введения», определяющего общее содержание данной диссертации, можно сформулировать научные положения, которые выносятся на защиту:

1. Результаты исследования формообразования шероховатости функциональных поверхностей при типовых способах механической обработки, выполненные с тем, чтобы, во-первых, установить требования к параметрам щу-пового датчика-преобразователя, и, во-вторых, выявить наиболее перспективные способы коррекции (управления) параметрами процесса резания по результатам экспресс-контроля шероховатости обрабатываемых функциональных поверхностей.

2. Результаты исследования контактного (щупового) метода контроля шероховатости функциональных поверхностей механообработанных деталей, выполненные с тем, чтобы выявить его недостатки и потенциальные возможности, позволяющие исключить недостатки, присущие щуповым профилометрам, о которых говорилось выше.

3. Результаты разработки структуры модернизированного профилометра для контроля шероховатости механообработанных поверхностей щуповым методом, позволяющего производить автоматизированный экспресс-контроль основных параметров шероховатости функциональных поверхностей с повышенной точностью, а также программное обеспечение автоматизированной работы профилометра.

4. Результаты исследования по метрологическому обеспечению модернизированного профилометра, как сложного измерительного устройства, включающего в себя, в частности, детальный анализ погрешностей контроля основных параметров шероховатости, оптимизацию процедуры контроля по критерию минимизации погрешностей измерения, методику и результаты сквозной калибровки профилометра.

Можно сформулировать также новые практические положения, выносимые на защиту:

1. Модернизированный профилометр для автоматизированного экспресс-контроля основных параметров шероховатости механообработанных поверхностей, выполненный на основе щупового метода, но обладающий улучшенными метрологическими характеристиками и минимизированным временем проведения контроля в диапазоне измерения высот микронеровностей от 0,1 мкм до 40 мкм.

2. Методики сквозной калибровки и применения модернизированного профилометра для различных методов механической обработки.

3. Результаты экспериментов, подтверждающие основные теоретические выводы, полученные в результате выполненных исследований, а также высокую технико-экономическую эффективность автоматизированных измерений основных параметров шероховатости механообработанных поверхностей с повышенной точностью на основе применения модернизированного профилометра.

Иначе говоря, речь идет о всесторонней и глубокой модернизации контакт-но-щупового метода и о модернизации существующих приборов, главным образом, за счет разработки и введения в типовые существующие решения приборов устройств их автоматического управления и фильтрации с соответствующим программным обеспечением, а также за счет глубокого точностного исследования потенциальных возможностей приборов, работающих по контактно-щуповому методу, включая и оптимизированные методики их применения и наиболее достоверные способы их калибровки и настройки.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5

1. Проанализированы новые технические решения, отличающие разработанный комплекс контроля шероховатости от исходного аналога, которые дают возможность осуществления подобной модернизации для всех типов щуповых измерителей, разработанных ранее и используемых в настоящее время в качестве средств контроля шероховатости ФПП.

2. Обоснована и выбрана методика экспериментального исследования разработанного комплекса контроля шероховатости ФПП и оговорены условия проведения экспериментов, обеспечивающие выявление его потенциальных метрологических возможностей.

3. Проведено достаточно обширное исследование по контролю разработанным комплексом частных параметров шероховатости, регламентированных ГОСТ 2389-73, различных ФПП (плоских, сложной формы, малоразмерных, протяженных и т.д.) применительно к различным технологиям (шлифование, точение, фрезерование, нанесение покрытий, трибоиспытания и др.) и тем самым доказана его работоспособность и высокая эффективность.

4. Результаты сквозной калибровки комплекса по стандартным эталонам с цель выявления суммарной инструментальной ошибки показали максимальную относительную погрешность А£кал ^ 3,9 %, которая является вполне допустимой для практического применения.

5. Калибровка комплекса по специальным эталонам в пределах его рабочего диапазона высот измеряемых микронеровностей подтвердила следующие результаты:

- средние высоты микронеровностей - Акомпл отн « 4,8% < 6%;

- малые высоты микронеровностей - Акомпл отн £2 ~ 9,3% < 12%;

- большие высоты микронеровностей - Акомпл отн ~ 7,2% < 8%.

На основании выполненных экспериментов можно сделать вывод о том, что метрологические характеристики разработанного комплекса контроля параметров шероховатости практически соответствуют расчетным данным.

6. Эксперименты, проведенные г ^ью оценки минимального времени срабатывания комплекса подтвердили найденную ранее предельно допустимую скорость перемещения Д-П по контролируемой поверхности, равную 1 мм/с.

7. Результаты измерения частных параметров шероховатости ФПП, полученных различными методами показали, что благодаря выполнению процедуры фильтрации на новом комплексе измеренные на нем параметры шероховатости приблизились к реальным на четверть и более. К тому же установлено, что базовый прибор не применим для контроля шероховатости поверхностей с большой кривизной (т.е. с малыми радиусами кривизны). В новом комплексе данное ограничение отсутствует также благодаря наличию программной фильтрации.

8. Выполненные эксперименты показали на примере операции точения возможности управления технологическим процессом механической обработки ФПП как в режиме пробных ходов и проходов, так и на этапе технологической подготовки производства. При этом измеряемые параметры шероховатости поверхности являются важной критериальной характеристикой, отображающей влияние условий обработки на микрогеометрию обрабатываемой поверхности. Данный фактор является важным при технологической подготовке производства, а также для оптимизации режимов резания.

9. Главным результатом данного раздела следует считать экспериментальное подтверждение повышенной точности измерений параметров шероховатости разработанным комплексом по сравнению с базовым прибором модели 296, на основе которого он был разработан, а также его повышенную эффективность в части выделения полезного информативного сигнала и быстродействия с применением новой электронной части и программного управления последней.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Для типового случая механической обработки точением построена и решена динамическая задача формирования микрорельефа, получаемого в результате взаимодействия режущего инструмента с заготовкой.

2. Суммарный сигнал на входе модернизированного профилометра при контроле шероховатости исследуемой ФП содержит, кроме полезной информации о регламентированных параметрах шероховатости значительный паразитный сигнал, появляющийся за счет воздействия всяческих дестабилизирующих внешних и внутренних факторов, поэтому он должен содержать специальное дополнительное устройство, позволяющее в отличие от существующих контактных измерителей шероховатости выделить полезный информативный сигнал о реально существующих микронеровностях от суммарного сигнала со всякими помехами, чего нет в аналоге модели 296.

3. Идея выделения полезного информативного сигнала от суммарного с помехами состоит в частотном разделении полезного сигнала и помех, которые имеют присущие только им частотные спектры.

4. Показано, как с помощью преобразований Фурье может быть осуществлена частотная фильтрация основных составляющих паразитной части суммарного сигнала от информативного, для чего необходимо иметь соответствующие фильтры и алгоритм их управления, что отсутствует в существующих щуповых измерителях шероховатости.

5. Для решения задачи управления процессом механической обработки на примере обработки точением разработан метод синтеза структуры и параметров динамической модели по данным микрогеометрии поперек и вдоль следов обработки, который реализуется на основе алгоритмов фильтрации суммарного сигнала, полученного от Д-П с определением характеристик динамической модели технологической системы. На основе данного метода предложен алгоритм управления процессом механической обработки резанием. Идея этого метода может быть распространена на другие виды механической обработки ФП при обязательном использовании модернизируемого профилометра.

6. Разработана структура модернизированного профилометра, реализующего контактно-щуповой метод измерения микрогеометрии ФП, включая и наиболее ответственный за точность измерения Д-П.

7. Разработано программное управление электронной частью комплекса, позволяющее при экспресс-контроле шероховатости производить выделение полезного информативного сигнала из суммарного сигнала с помехами и в автоматическом режиме определять численные значения частных параметров шероховатости, регламентированных ГОСТ 27964-88 и DIN 4776.

8. Выполнено необходимое метрологическое обеспечение комплекса контроля шероховатости, результаты которого, в частности, позволили:

• разработать по критерию минимизации погрешностей измерения оптимизированную методику применения комплекса;

• разработать прецизионную методику сквозной калибровки по стандартным и специально разработанным эталонам шероховатости;

• количественно оценить парциальные составляющие погрешностей за счет щупового Д-П, электронно-усилительной части и электронно-управляющей системы профилометра, а также за счет его программной части;

• вычислить суммарные относительные погрешности измерения для основных участков его рабочего диапазона, которые оказались в 1,5.2 раза меньше, чем у существующих аналогов, реализующих контактно-щуповой метод.

9. Разработан и реализован на базе аналога модели 296 автоматизированный профилометр нового типа экспресс-контроля шероховатости функциональных поверхностей деталей с электронно-программным обеспечением и фильтрацией полезного информативного сигнала, имеющий улучшенные в 1,5-2 раза метрологические характеристики по сравнению с существующими аналогами.

10. Разработаны и испытаны специальные эталоны шероховатости и оптимизированная методика сквозной калибровки с их помощью контактно-щуповых измерителей шероховатости, что позволило минимизировать неопределенность их калибровки.

11. Подтверждено наличие инструментальной базы в виде более точных щуповых профилометров, применение которых обеспечит управление качеством механообработанных поверхностей как на этапе подготовки производства, так и непосредственно в процессе механообработки.

12. Выполнены обширные эксперименты по испытанию модернизированного профилометра, которые подтвердили высокую эффективность его работы, а численные результаты опытных измерений регламентированных параметров шероховатости дали хорошее совпадение с соответствующими теоретическими выводами работы.

13. Технико-экономическая эффективность от внедрения результатов диссертации на НПП «Сигма-Тест», ООО «Пумори-Северо-Запад» дали экономию средств в сумме 1,25 млн. рублей за 2003 - 2006 г.г.

14. Результаты диссертационной работы были использованы в учебном процессе при проведении лекций, лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Технология машиностроения» и «Надежность и диагностика технологических систем» в Санкт-Петербургском институте машиностроения.

125

1. Технологические основы обеспечения качества машин / К.С.Колесников, Г.Ф.Баландин, А.Д.Дальский и др.; Под общ. ред. К.С.Колесникова,- М.: Машиностроение.-1990.- 256 с.

2. Маталин А.А. Технология машиностроения.- Л.: Машиностроение.-1985.- 496 с.

3. Валетов В.А. Оптимизация микрогеометрии поверхностей деталей в приборостроении- Л.: ЛИТМО.-1989.-100 с.

4. Vogelpohe G., Krausen Н. Geschichte der Reibung. Eine vergieichende Betrachtung aus der Sicht der klassidchen Mechanik. Dusseldorf: VDI-Verlay, 1981. - №35. - 90s.

5. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение.-1981 .-244 с.

6. Рыжов Э.В., Суслов А.Г. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. М.: Машиностроение.- 1979.-176 с.

7. Васильков Д.В., Вейц В.Л., Шевченко B.C. Динамика технологической системы механической обработки,- СПб.: Изд-во "Инструмент".- 1997.230 с.

8. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / Э.Д.Браун, Н.А.Буше, И.А.Буяновский и др. / Под ред. А.В.Чичинадзе. М.: Центр "Наука и техника", 1995. 778 с.

9. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения. М: Издательство стандартов, 1975. 12 с.

10. Методика выполнения измерений параметров шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-73 при помощи приборов профильного метода МИ 41-75. М.: Издательство стандартов, 1975.16 с.

11. Валетов В.А., Васильков Д.В., Воронин А.В., Могендович М.Р. Автоматизированная система непараметрической оценки микрогеометрии поверхности / Машиностроение и автоматизация производства,- Межвуз. сб. научн. тр.- С.-Петербург: СЗПИ,- 1995.- С. 54-67.

12. Кордонский Х.Б. Приложение теории вероятностей в инженерном деле. М.-Л: Физматгиз, 1963. -463с.

13. Лукьянов B.C., РудзитЯ.А. Параметры шероховатости поверхности-М.: Изд. Стандартов, 1979. 162 с.

14. Хусу А.П., Витенберг Ю.Р., Пальмов В.А. Шероховатость поверхности. Теоретико-вероятностный подход,- М.: Наука, 1975. 343 с.

15. Вегнер В.А., Крутяков А.Ю., Серегин В.В. и др. Аппаратура персональных компьютеров и ее программирование. IBM PC/XT/AT и PS/2. М.: Радио и связь, 1995.-224 с.

16. Плата L-154 Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ДЛИЖ.411618.003 ТО.

17. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. -М.: Наука, 1970.227с.

18. Демкин Н.Б. Фактическая площадь касания твердых поверхностей.-М: Изд. АН СССР, 1962. 111с.

19. Дерягин Б.В. Что такое трение. М.: Изд. АН СССР, 1963. 230 с.

20. Епифанов Г.И., Санжаровский М. Исследование естественной площади трения // Трение и износ, №15, Изд. АН СССР, 1962. С. 41-44.

21. Fraisage: comment 'eviter le broutage // Mach prod 1980.- N 269.- P. 4546.

22. Rechlies S. Ursachen zur Tntstehung Selbsttrregter Schwingunger bei der Spanenger Bearbeitung // Maschinenbant.- 1977.- 26- N 9.- S. 403-407.

23. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. М.: Машиностроение, 1988. 256с.

24. Галин Л.А. Контактные задачи теории упругости и вязкоупругости. -М.: Наука, 1980. 304с.

25. Погадаев Л.И., Кузьмин В.Н., Дудко П.П. Повышение надежности трибосопряжений. СПб.: Академия транспорта РФ, 2001. 301 с.

26. Платонов А.В. Контроль микрогеометрии функциональных поверхностей деталей машин // Инструмент и технологии, №23, 2006. С. 145-147.

27. Тюхтяев М.И. Комплексное исследование качества поверхностного слоя деталей машин / Проблемы машиноведения и машиностроения: Межвуз. сб. Вып. 22.-СП6.: СЗПИ, 2000.

28. Конструирование приборов / Пер. с немецкого под ред. О.Ф.Тищенко. Т. 1 и 2. М.: Машиностроение, 1987.

29. Стейн С, Джонс Дж. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений.-М.: Связь, 1971 .-376 с.

30. Bahman W. Der Einflub einter harmonischen Relatvibewegung swischen Werkstuck und Werkzeug auf die Oberfiuchengestalt des

31. Werkstuckes beim Langsdrehen // Maschinenbautechnik.-1961 .-BL10.5.-S. 183-190.

32. Bertold H. Dinamische Abnahmebedingungen bei DrehmaschinenWMaschinen-beutechnik-1962. BL11, №4. - S. 176-181.

33. Васильков Д.В., Платонов А.В. Обеспечение качества поверхностного слоя при механической обработке / Технологии третьего тысячелетия: 3-я Международная научно-техническая конференция. СПб.: Инструмент и технологии, №11-12,2003.

34. Козлов М.Г. Метрология и стандартизация: Учебник. М., СПб.: Изд-во «Петербургский ин-т печати», 2001. 372 с.

35. Воробьев Е.А. Конструирование устройств СВЧ. П.: Судостроение,1985.

36. Голографическая интерферометрия. М., 1982, 504 с.

37. Бутиков Е.И. Оптика. М.: Высш. шк., 1986. 512 с.

38. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 720 с.

39. Исследование шероховатости поверхности объекта методом интерференционных муаровых полос : Ст. из Мексики. / Р. Родригес-Вера, А. Марти-нес, Дж. А. Райяс, X. Дж. Пуна //Автометрия, 2004, №2. С. 93-104.

40. Рябухо В.П. Спекл-интерферометрия // Соросовский образовательный журнал, т.7, №5, 2001. С. 102-109.

41. ГОСТ 19300-86 Средства измерений шероховатости поверхности профильным методом. Профилографы-профилометры контактные. Типы и основные параметры. М.: Изд. стандартов, 1986.

42. Воробьев Е.А. Физические основы получения информации: Учебное пособие / СПбГУАП. СПб., 2004. 190 с.

43. Воробьев Е.А. Датчики-преобразователи информации: учебное пособие / СПбГУАП. СПб., 2001. 43 с.

44. Осовицкий А.Н., Тупанов Л.В. Определение оптимальных параметров метода дифференциального рассеяния для измерения шероховатости диэлектрических поверхностей / Вестник РУДН, серия Физика, 2001, №9, Вып. 1. С. 87-93.

45. Оптическая обработка информации / Под ред. Д.Кейсесента. Пер. с англ. под ред. С.Б.Гуревича. М.: Мир, 1980.

46. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Геометрические параметры слепков копий участков поверхностей изделий. Методика выполнения измерений. МИ 2839-2003.

47. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Параметры шероховатостей слепков копий участков поверхностей изделий. Методика выполнения измерений. МИ 2840-2003.

48. U.S. Departament of Defense. Integrated Diagnostics. Monthly Progress Report. November 1996, p.5.

49. Воробьев Е.А., Данилов Ю.Н. Критерии допустимой шероховатостипроводящих и диэлектрических поверхностей СВЧ-конструкций // Вопросы радиоэлектроники, сер. ТПО, 1974, вып.1.

50. Воробьев Е.А. Радиоволновой контроль судовых радиотехнических конструкций и материалов. Л.: Судостроение, 1986.

51. Воробьев Е.А. Исходные точностные критерии, необходимые для конструирования измерительной аппаратуры СВЧ-диапазона / Материалы НТК «Радиоизмерения-75», t.IV. Каунас Вильнюс, 1975.

52. Воробьев Е.А. Метод радиоволнового контроля шероховатости функциональных поверхностей СВЧ-конструкций // Дефектоскопия, 1998, №4. С. 6470.

53. Васильков Д.В. Теория и практика обеспечения стабильности и качества механической обработки маложестких заготовок / Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сборник. Вып.З,- СПб.: СЗПИ,-1996.-С. 54-76.

54. Амосов И.С, Скраган В.А. Точность, вибрации и чистота поверхности при токарной обработке. М.-Л.: Машгиз, 1953. 67 с.

55. Мкртчян B.C. Разработка метода диагностирования токарных станков по информационным признакам неровностей обработанной поверхности: Автореферат дис. канд. техн.наук.- Ереван,1996,- 16 с.

56. Баландин А. Д. Синтез и анализ поверхностей сложной формы // Станки и инструмент, 1988. № 3. - С. 16-18.

57. Ар кул и с Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности,- М.: Металлур-гия.-1987,- 352 с.

58. Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров / Пер. с англ.- М.: Машиностроение, 1979. 567 с.

59. Остафьев В.А. Определение основных параметров процесса деформирования при резании металлов,- Киев: Наукова Думка, 1969.-96 с.

60. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение/ К.Р.Ланге; под ред. Л.П.Зайченко. СПб.: Профессия, 2004. 240 с.

61. Lange K.R. et al., 51st Ann. Proc. Amer. Elektroplaters Soc, (1964).

62. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа.-1985.- 304 с.

63. Остафьев В.А. Определение основных параметров процесса деформирования при резании металлов. Киев: Наукова Думка, 1969.-96 с.

64. Армарего И.Дж.А., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием / Пер. с англ. В.А.Пастунова.-М.: Машиностроение, 1977. 325 с.

65. Бендат Д., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1971. 408 с.

66. Игнатьев М.Б., Ильевский Б.З., Клауз Л.П. Моделирование систем машин. П.: Машиностроение, 1986. 304 с.

67. Корчак С.Н., Цуканов О.Н. Вопросы математического моделирования процессов фрезерования на станках с ЧПУ // Сб. научных трудов. Челябинск, 1980, N224. С. 117-121.

68. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента,- М.: Машгиз, 1958. 356 с.

69. Сю Д., Мейер А. Современная теория автоматического управления и ее применение / Пер. с англ.- М.: Машиностроение, 1972. 544 с.

70. Айзерман М.А. Теория автоматического регулирования. М.: Наука, 1966.452 с.

71. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А.Красовского,- М.: Наука, 1987. 712 с.

72. Третьяков И.П., Мелихов С.Г. Теоретическое исследование пластического течения упрочняющегося металла в процессе обработки резанием / Расчеты процессов пластического течения металлов. Сб. научн. трудов. М.: Наука, 1973. С. 155-163.

73. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах / Под ред. И.А.Биргера и Я.Г.Пановко. М.: Машиностроение, 1968. Т.1, 831 с; Т.2, 463 с; Т.З, 567 с.

74. Чернецкий В.И., Дидук ГА, Потапенко А.А. Математические методы и алгоритмы исследования автоматических систем. Л.: Энергия, 1970. 374 с.

75. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства.- М.: Энергия, 1975. 374 с.

76. Первозванский А.А., Гайцгори В.Г. Декомпозиция, агрегатирование и приближенная оптимизация.- М.: Наука, 1979. 344 с.

77. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. М.: Машиностроение, 1990. 528 с.

78. Технология металлов и материаловедение / Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.В. и др. М.: Металлургия. 800 с.

79. Космодемьянский А.А. Курс теоретической механики. М.: Просвещение, 1965. 539 с.

80. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967.359 с.

81. Мурашкин Л.С, Мурашкин С.Л. Прикладная нелинейная механика станков. Л.: Машиностроение, 1977. 192 с.

82. Эльясберг М.Е., Миллер Ю.Э., Сазонов В.И. Руководящие материалы по расчету устойчивости процесса резания металла на станках. Основная система с одним резцом и двумя степенями свободы. Л.:ОКБС, 1971. 68 с.

83. Gygax Р.Е. Dynamics of Single-Tooth Milling // CIRP Ann, 1979,28, N 1, p.65.70.

84. Gygax P.E. Experimental Full Cut Milling Dynamics // CIRP Ann, 1980, 29, N 1, p. 61-66.

85. Gygax P.E. Cutting dynamics and process-structure interactions applied tomilling //Wear, 1980, 62, N6, p. 161-184.

86. Каминская В.В., Левина З.М., Решетов Д.Н. Станки и корпусные детали металлорежущих станков: Расчет и конструирование / Под ред. проф. Д.Н.Решетова. М.: Машгиз, 1960. 363 с.

87. Бейлин И.Ш., Вейц В.Л. Синтез параметров механической системы машинного агрегата / Зубчатые и червячные передачи: Некоторые вопросы кинематики, динамики, расчеты и производство. Под ред.Н.И.Колчина. Л,- Машиностроение, 1974. С. 267-285.

88. Вейц В.Л. Динамика машинных агрегатов. Л.: Машиностроение, 1969. 370 с.

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

90. Воробьев Е.А. Технико-экономическое обоснование проектного уровня метрологических характеристик, обеспечивающих необходимую информативность контроля. Дефектоскопия, 1966,№2.

91. Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров / Перевод с польского. М.: Мир, 1989. 325 с.

92. Валитов Р.А., Сретинский В.Н. Радиотехнические измерения (Методы измерения от длинных до оптических волн). М.: Советское радио, 1970. 710 с.

93. Васильков Д.В., Платонов А.В. Комплекс контактно-щупового контроля микрогеометрии функциональных поверхностей: метод и программная реализация // Металлообработка, №3(33), 2006. С. 40-46.

94. Потапов А.И. Контроль качества и прогнозирование надежности изделий. П.: Машиностроение, 1980. 262 с.

95. Богданов Г.П. и др. Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники. М.: Советское радио, 1990.

96. ГОСТ 16253-70-ГСИ. Метрология. Термины и определения. М.: Изд. Стандартов, 1970. 54 с.

97. Новицкий П.В. и др. Динамика погрешностей средств измерения. Л. Энергоатомиздат, 1990.

98. Витенберг Ю. Р. Оценка шероховатости поверхности с помощью корреляционных функций // Вестник машиностроения. 1969.-№1.-С.55-57.

99. Ю5.Витенберг Ю. Р. Оценка волнистости поверхности с помощью корреляционных функций // Вестник машиностроения,-1971 .-№8.-С.58-60.

100. Юб.Авакян В.А., Бабаян К.С., Мкртчян B.C. Стохастическая модель формообразования микрогеометрии обработанных по

101. Ю7.верхностей при точении II Изв.НАН РА.Сер.ТН.-Ереван, 1995. Т. 48,1.

102. Петраков А. П., Кряжев А. А. Восстановление микрогеометрии поверхности по данным рентгеновской рефлектометрии (Обобщающая статья) // Заводская лаборатория, №8, 2003. С.26-31.

103. ЮЭ.Садыков С. С, Яковлев А. В. Математическая модель шероховатой поверхности. Формирование и исследование. II Заводская лаборатория, №8, 2003. С.32-35.

104. О.Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. Л.: Машиностроение, 1987,- 184 с.

105. I .Тлустый И. Автоколебания в металлорежущих станках / Пер. с чешского. М.: Машгиз, 1965,- 395 с.

106. Agarkova N.N., Vasilkov D.V., Weyts W.L., Chitric W.E. Dinamics problems in FNS for machning//Vibration Enginering, 2,1988,- P.p. 155-166.

107. Грановский Г.И. Обработка результатов экспериментальных исследований резания металлов. М.: Машиностроение, 1982,- 112 с.

108. Бабошкин А.Ф., Васильков Д.В. Функциональная модель состояния абразивного инструмента I Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сборник. Вып. 4 СПб: СЗПИ, 1996.ш