Контроль та керування процесом торкання для підвищення якості виробів приладобудування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

УДК 620.179.14(088.8)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

КОНТРОЛЬ ТА КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ ТОРКАННЯ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ВИРОБІВ ПРИЛАДОБУДУВАННЯ

СПЕЦІАЛЬНІСТЬ 05.11.14 - "Технологія приладобудування"

СКИЦЮК ВОЛОДИМИР ІВАНОВИЧ

Київ 2000

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано на кафедрі виробництва приладів Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”

Науковий керівник:

Доктор технічних наук, професор

Тимчик Григорій Семенович

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, декан приладобудівного факультету

Офіційні опоненти:

Доктор технічних наук, доцент, Борисюк Леонід Васильович, Український технологічний центр оптичного приладобудування Міністерства економіки України, директор

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, Стахнів Микола Євстахійович, Інститут надтвердих матеріалів НАН України, старший науковий співробітник

Провідна установа:

Севастопольський державний технічний університет, кафедра приладобудування, Міністерство освіти і науки України, м. Севастополь

Захист відбудеться _27.02_ 2001 року о 15.00 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.18 в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут”, за адресою: 03056, Київ-56, пр. Перемоги, 37, корпус № 1, аудиторія №_293_.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”.

Автореферат розіслано “_24_”_січня_ 2001 року.

Вчений секретар

спеціалізованої Ради Н.І. Бурау

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

торкання деталь інструмент приладобудування

Актуальність роботи. Сучасний напрямок виготовлення виробів прецизійного приладобудування має тенденцію розвитку до надмалих форм. В умовах розвитку автоматизованих виробництв, тобто гнучкого виробництва та автоматичних ліній з застосуванням верстатів з CNC особливої ваги набуває проміжний контроль стану деталі, виробничого інструменту та обладнання. Для підтримання належної якості технологічного процесу необхідне постійне спостереження за станом інструменту, деталі, верстатів та іншого технологічного обладнання. Основними параметрами, котрі підлягають постійному плинному контролю, є розмір виробу та розмір зносу інструмента, а також значні відхилення цих параметрів від монотонних змін на загальному тлі. Межовий контроль виконує функції своєчасної реєстрації доаварійних та аварійних ситуацій. Узагальнена кількість таких ситуацій пов`язана з наступними чинниками:

помилки у програмуванні;

неякісне кріплення інструменту та деталі;

критичний знос інструменту;

защемлення інструменту у тілі деталі та його руйнація.

Як правило, такі ситуації приводять до руйнації інструменту, верстата і обладнання, що є надто небажаним. Наприклад, руйнація інструменту у оброблюючих центрах (ОЦ) завжди викликають руйнації шпінделя (біля 90% випадків). Вартість комплекту підшипників до ОЦ - 20,000 грн., а робочого валу шпінделю - 5,000 грн. При середній вартості ОЦ приблизно 250,000 - 500,000 грн. вартість ремонту шпінделя становить близько 25,000 - 50,000 грн., тобто близько 10% вартості верстата, не враховуючи простій ОЦ. Звісно є можливість часткового уникнення надзвичайних ситуацій у металообробці, базуючись на відомих характеристиках стійкості різального інструменту та властивостях матеріалу деталі. Одначе повне уникнення таких ситуацій без наявності приладів контролю стану інструменту, деталі та обладнання не є можливим. При створенні приладів контролю стану різального інструменту та деталі виникають такі проблеми:

необхідність високої чутливості до змін параметрів процесів металообробки;

необхідність високої швидкодії;

невеликі розміри,які не заважають роботі інструменту;

максимальна надійність;

стійкість до забрудненого середовища у зоні металообробки.

Всі ці вимоги виникають тому, що контроль процесу за критичними випадками не є задовільним. Прилади, що контролюють межові ситуації, по-перше, є мало чутливим, а, по-друге, реєструють вже завершений акт дії. Тобто, встановлення факту якоїсь критичної ситуації не попереджає насамперед розвиток цієї ситуації і, як наслідок, наступних руйнацій. Така побудова системи контролю не виконує основної вимоги виробництва - попередження критичних ситуацій. У цьому випадку необхідно мати прилади високої швидкодії, які не поступаються своїм швидкісним аналізом процесу металообробки. Досягнення високих виробничих потужностей, сталої якості технологічного процесу можливо лише за умов розробки контрольно-вимірювальних чутників, підсистем та модулів загального стеження та керування процесом, яким притаманні висока точність та швидкодія у загальному колі керування процесом металообробки. Характеристики таких систем контролю повинні відповідати сучасним умовам виробництва.

Актуальність теми. Основною проблемою всіх систем контролю стану інструменту та виробу є несвоєчасне визначення моменту їх торкання. Здебільшого, невизначеність цього фактору виробничого процесу призводить не тільки до надмірних перевантажень інструменту, деталі і обладнання, але і до їх руйнації. Одночасно зауважимо, що первинна оцінка якості процесу металообробки, як правило, отримується на етапі входження інструменту у повний робочий режим (тобто силове навантаження). Отримати якісний аналіз з цього перехідного процесу без точної інформації про момент торкання просто неможливо. Систем, котрі визначають момент торкання інструменту та деталі, на цей час розроблена невелика кількість. Але ряд конструктивних недоліків та складність використання при встановленні на обладнання заважають їх широкому розповсюдженню у виробництві. На цей час в Україні не існує не тільки теорії роботи подібних приладів, але й виробництва їх аналогів.

Дослідження стану проблеми контролю та керування процесом торкання для підвищення якості виробів приладобудування довели, що процес торкання інструменту до деталі є важливим технологічним фактором, що впливає на якість виготовлення деталей приладів, і на цей час є недостатньо дослідженим фізичним явищем.

Зв'язок роботи з науковими процесами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності з планами науково-дослідних робіт НТУУ “КПІ” по темі № 2447 Міністерства освіти і науки України (ДР № 0100U000944).

Метою дисертаційної роботи є створення теоретичних засад загального процесу торкання та їх прикладного застосування у технологічних системах для підвищення якості виробів у приладобудуванні.

Для досягнення цієї мети у дисертаційній роботі вирішено наукові задачі:

створення нової класифікації систем торкання у металообробці;

створення засад узагальненої математичної моделі процесу торкання та її практичного застосування у металообробці;

розробка математичних моделей кінематичного руху інструменту навколо деталі при торканні;

створення теоретичних та практичних засад побудови швидкодіючих систем торкання;

створення засад побудови швидкодіючих чутників.

Об'єктом дослідження є процес торкання та фізичні явища, котрі його супроводжують, і викликають технологічні складнощі при керуванні якістю виготовлення деталей у приладобудуванні.

Предметом дослідження є стан структури електромагнітних полів, які утворюються елементами технологічного обладнання навколо себе.

Методи досліджень. Теоретичні дослідження проводилися на засадах основних положень теоретичних основ електротехніки та електродинаміки. Моделі взаємодії інструменту та деталі створені на мтодології застосування колоструму з еквівалентним струмом, який утворює визначену напругу магнітного поля. Визначення потужності напруги магнітного поля деталі та інструменту та їх взаємодії з електромагнітним чутником торкання проводилось з застосуванням закону Біо-Саввара-Лапласа.

Для проведення дослідних робіт з визначення геометрії магнітного поля деталі та інструменту, в тому числі і їх фізичних розмірів, застосовувалися прецізійні осцилографи та генератори у комплексі з CNC-верстатами “FANUC” з точністю позиціювання до 0,5 мкм.

Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному:

вперше розроблено узагальнену модель торкання технологічних об'єктів;

вперше розглянуто засади руху технологічних об'єктів при торканні;

створено нову модель надшвидкодіючого процесу торкання;

вперше розроблено засади побудови нового класу чутників торкання;

створено нову класифікацію основних систем торкання.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

розроблено практичну систему швидкодіючих чутників торкання;

розроблено практичне застосування узагальненої моделі торкання у металообробці;

вироблено нові класифікаційні ознаки приладів реєстрації торкання;

розроблено способи руху інструменту при торканні деталі;

розроблено нові алгоритми керування системами торкання у комплексі з CNC;

створення нового класу систем торкання при лезовій металообробці деталей приладів.

Особистим внеском здобувача при виконанні дисертаційної роботи та спільних робіт з співавторами є побудова узагальненої теорії торкання та її прикладного застосування у технології приладобудування, обґрунтування кінематики та алгоритмів руху та геометрії елементів технологічної системи обладнання, визначення плинного стану процесу.

До захисту беруться:

нова класифікація приладів контролю торкання для металооброблювального обладнання;

узагальнена математична модель процесу торкання;

математична модель процесу торкання інструменту до деталі у механообробці;

модель побудови швидкодіючої системи торкання;

математичні моделі руху інструменту навколо деталі при торканні та їх класифікація;

алгоритми функціонування чутників торкання об`єктів механічної обробки металів.

Дисертація складається з вступу, п`яти розділів засадного змісту, списку використаної літератури та 5 додатків. Зміст роботи викладено на 149 сторінках засадного тексту, вміщує 145 рисунків, 2 таблиці. Загальний вміст роботи 306 сторінок. У додатках вміщено 3 акти застосування розроблених пристроїв.

Робота виконона на кафедрі виробництва приладів Національного технічного університета України “Київський політехнічний інститут”.

Апробація роботи проводилась на Другої науково-технічної конференції радянських та польских молодих вчених (Киев - Вроцлав 1986 г.), на всеукраїнській науково-технічній нараді “Элетрооборудование для станкостроения и мишиностроения” (Одеса, 20-22 квітня 1993р.), на семинарі “Приладобудування - 96” (Вінниця-Судак, 1996р.).

За темою дисертації опубліковано 25 друкованих робіт, у тому числі 1 монографія, 6 наукових статей, 12 авторських свідоцтв СРСР, 3 патенти України.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовується її актуальність та сформульовані основні засади, що виносяться на захист, доведено наукову новизну та практичну цінність роботи.

Перший розділ містить аналіз усіх технологічних процесів довів, що процес торкання та його контроль є найголовнішими фактороми для виконання якісного технологічного процесу. Реєстрація торкання відбувається за шляхом: факт торкання - фізико-хімічні ефекти - первинне перетворення - аналіз на торкання - формування інформаційних сигналів. Сучасний технологічний контроль торкання базується на трьох основних різновидах цих приладів:

Щупова головка.

Нульова база.

Інструментальні чутники торкання.

Коливання вартості приладів від 500 грн. до 30000 грн. в залежності від технічних можливостей.

При розгляданні сучасного приладобудування у цій галузі було з'ясовано, що зовсім відсутня будь-яка класифікація цього великого класу приладів.

- Розподіл приладів за ступенем зв'язку з керуючою системою CNC.

- Розподіл за принципом: інструмент - його імітатор, деталь - її імітатор.

- Система реєстрації торкання, як окремий, автономний прилад, який може додаватися до будь-якого з вище названих об'єктів.

Як довели з досліджених виробничих комплексів контролю розмірів інструменту та деталі у процесі роботи найбільш оптимальним є застосування інструментального чутника торкання. Порівняльний аналіз можливостей за фізичним принципом роботи чутників довів перевагу електромагнітних систем торкання. Особливо електромагнітних, які працюють на засадах швидкісних електромагнітних процесів, які відбуваються у зоні контакту. Аналіз більш як 1000 відомих патентів різних країн, в тому числі і 17 авторських, вказує на те, що найбільш якісною є система торкання, запропонована у авторській роботі, блок-схема якого була відпрацьована автором більш як на 200 макетах та приладах (Рис.2).

Другий розділ. Як довели дослідження, найбільш дошкульною є проблема конструкції чутника та теоретична невизначеність його роботи у процесі торкання інструменту та деталі. Аналіз процесу торкання вказує на те, що при визначенні фізичного принципу роботи системи торкання необхідно подрібнювати властивості ОВ (об'єкт вимірювань - деталь) та ЧЕ (чутливий елемент - інструмент) на елементарні, обираючи ту з них, яка є найбільш ефективною для запропонованих умов робот.

Модель процесу торкання при розгляданні уявно розсіченого тіла (Рис. 3) з монофізичними властивостями, вказує на те, що визначити момент торкання можливо, як безперервність хоча б одної з елементарних функцій. Одночасно з'ясовано дію брудоперешкоди як фактора впливу на точність, котра може мати як позитивну, так і негативну дію.

Більш добірний аналіз вказує на те, що кожне фізичне тіло утворює навколо себе польові структури, які підкорюються закону, котрий має слідуючу уніфіковану формулу.

 (1)

де k_b-1 - зведений коефіцієнт фізичного закону; - відстань; b - ступінь, яка коливається в межах від 2 до 15.

Користуючись сталими рівняннями реєстрації та полічутником, є можливість отримувати різні рівні точності визначення координати при використанні законів з різним ступенем “b”. Зміна потужності законів у оточуючих ОВ полях відбувається нелінійно. Як наслідок при сталих рівнях існує непевність у визначенні координати присутності. Для певності реєстрації торкання необхідно робити крок вперед, а неторкання - крок назад відносно рівня непевної реєстрації присутності.

На сучасному етапі моно-фізичний чутник може давати непогані за точністю результати, користуючись нелінійністю обранного фізичного закону. Так, наприклад, при використанні закону Біо-Савара-Лапласа така різниця становить близько 10³ на відстані 250мм між крапками вимірювання, тому для використання був обраний закон Біо-Савара-Лапласа, який зв'язує потужність електричного струму та утворюване ним магнітне поле. Як вказують авторські дослідження підсумкове електромагнітне поле утворюється різними складовими у щілині між інструментом та деталлю.

Головним чинником, який впливає на величину сигналу чутника у дінамічному стані при відсутності торкання та штучного струму є шорсткість та дефектність деталі, які на первинному етапі за сучасного науково-технічного рівня не є розподільними, що досить гарно видно з графіку (Рис.5), а магнітні напруги, котрі вони утворюють:

, (2)

де: Н_ш - магнітна напруга, утворювана шорсткістю поверхні; Н_дф - магнітна напруга, утворювана дефектністю поверхні; F_ш(y) - функція геометрії шорсткості поверхні; F_дф(y) - функція дефектів деталі; ? - розмір щилини між інструментом та деталлю; і - еквівалентний струм; r_дет - радіус деталі; n_дет - оберти деталі; г - чвертькут.

Окрім цього, для токарних верстатів може використовуватися штучне підсилення зони присутності за рахунок спеціального генератора. У цьому випадку є можливість значно збільшити зону присутності і зробити її керованою та незалежною від динаміки руху до 350 мм. Магнітна напруга при цьому:

(3)

де: І_о - амплітуда змінного струму; щ - колова частота струму; ц - фаза струму; и₁, и₂ - кути бачення кінцівок деталі з позиції верхівки інструменту.

Загальний магнітний потік діючий у щилині:

, (4)

де S - ефективна площа щилини.

При роботі фрезерних верстатів та ОЦ існують ті ж самі чинники, але з деякими відмінностями. На відміну від токарної обробки сигнал ближньої присутності утворюється за рахунок взаємодії магнітного поля та інструменту з продовжньою сталою магнітного поля стола верстата.

(5)

Така взаємодія, як правило, супроводжується появою вектора додаткової магнітної напруженості:

(6)

При застосуванні штучного поля на обробляючому столі є можливість утворювати захисні зони навколо виробу (деталі). Дію такого захисного поля досить гарно видно за наявності або відсутності деталі на столі верстата.

Одною з складових, яка утворює ближню зону присутності, є електромагнітні шуми, які утворюються за рахунок зовнішніх факторів, і мають досить широкий та потужний спектр. Найбільш дошкульними у цьому випадку є імпульсні перешкоди, які мають широкий спектр. Для визбирування інформації при торканні у такому разі необхідно використовувати спеціальні аналізатори торкання.

Чутник як узагальнений комплекс повинен задовольняти швидкості розвитку подій щодо торкання. Наразі якщо його комплексна характеристика лежить нижче за швидкість процесу торкання його не можна визначити як задовільний. Здебільшого такі вади є притаманними аналоговим аналізаторам інтегруючого типу, які мають значну затримку у часі та невизначеність у часі інтегрування. Замість цього типу інтеграторів є куди більш ефективним використання інтеграторів цифрового типу. Час, необхідний для аналізу на торкання для такого чутника, досить легко визначається з наступної формули:

(7)

де: ф_ч - стала часу інтегрування чутника; k_p - амплітудний коефіцієнт рівня; k_i - кількість періодів; б - коефіцієнт огинаючої резонансної частоти чутника; Т₀ - період коливань резонансної частоти чутника; t_фт - час, необхідний для формування сигналу торкання. З наведеного математичного виразу видно, що час, необхідний для аналізу цього типу аналізаторів, є стабільним і легко враховується. Нижні діаграми показують на залежність зв'язку між амплітудою та часом аналізу, який є необхідним для визначення моменту торкання.

У третьому розділі доводиться, що при русі інструменту при торканні необхідно розглядати два випадки, тобто: руйнівне та “неруйнівне” торкання. Неруйнівне торкання є чисто умовним поняттям і стосується сутностей, які швидко відновлюють свої параметри після руйнації. Загальна глибина уявної руйнації залежить від часу аналізу, часу прийняття рішення про гальмування та часу гальмування. Аналіз способів торкання довів, що всі різновиди торкання утворюються на засадах трьох основних способів та межового циклу (Рис.7). Загальна кількість таких способів становить двадцять один, які мають якість легкого

взаємного перетворення. Як довели дослідження, в умовах присутності рух інструменту є більш оптимальним за часом, шляхом та результуючою точністю. Для вимірювання розташування об'єктів у просторі використовується лінійне крокування. З трьох запропонованих способів перший обирається для чистих малозабруднених поверхонь, другий та третій - при наявності перешкод різного рівня складності.

У четвертому розділі розглянуто розроблений прилад, що реалізує поставлену задачу на засадах індукційного первинного чутника (Рис.8). Серед усіх режимів застосування цього типу чутників у металовиробництві найбільш ефективні є аперіодичний для науково-дослідних робіт та коливальний для реєстрації торкання. У першому випадку чутливість становить 10-15 В/А, у другому випадку чутливість становить 300-500 В/А. ЕРС для первинного чутника є залежна від радіусу осереддя, кількості витків та частоти роботи. Особистою вадою чутника є те, що існує коливання його резонансної частоти в залежності від розташування на верстаті.

U_вих(t)=2•10^-7мW(S/r) di/dt (8)

де: м - магнітна стала матеріалу осереддя; W - кількість витків; S - площа перетину осереддя; r - середній радіус осереддя.

Розроблена система чутника торкання містить приклади виконання генераторів струму по підтримці штучної зони присутності, модуль контролю торкання, допоміжний прилад ПВГ для токарних верстатів та ОЦ.

Програмне забезпечення роботи СКТ будується в залежності від задачі, поставленої при вимірюванні.

Все програмне забезпечення будується на слідуючих алгоритмах: старт - контроль; шлях - контроль; контроль на присутність; процедури “Відмова”; реєстрація присутності; крок - присутність; торкання; крок вимірювання.

Використовуючи всі ці алгоритми, є можливість побудови ланцюгових програм вимірювання об'єкту. Все програмування будується на засадах трьох принципів:

принципу максимальної нескладності процесу;

принципу максимальної точності та надійності контролю;

спрощеного переходу від простого до складного контролю і навпаки.

У п'ятому розділі містяться приведені метрологічні дослідження та технологічні випробування розроблених різних типів приладів та технологічних прийомів застосування, що довели переваги їх застосування у порівнянні з відомими аналогами фірм DAЕWOO, DAISHOWA SEIKI, RENISHAW, MARPOSS, тощо, практично для всіх видів процесу механообробки з підвищенням швидкості вимірювальної операції з подальшою корекцією розміру у 2 - 4 рази.

Сучасні світові технологічні системи забезпечують наближення інструменту до деталі не більш, як 60 мм/хвил. Розроблені системи “МАЙСТЕР” підвищують цей параметр у 5 разів. Розроблені системи дають можливість котролю плинного стану інструменту і, як наслідок, блокування надзвичайних ситуацій. Досягнута чутливість та точність 0,02 мкм дозволяє здійснювати експрес-аналіз на дефектність та шорсткість деталі, пошук та ідентифікація деталі безпосередньо на металооброблювальному обладнанні, тобто раніш неконтролюємі параметри технологічного процесу в режимі реального часу.

Загальні висновки

Дослідження стану проблеми контролю та керування процесом торкання для підвищення якості виробів приладобудування довели, що процес торкання інструменту до деталі є важливим технологічним фактором, що впливає на якість виготовлення деталей приладів, і на цей час є недостатньо дослідженим фізичним явищем.

Для вивчення процесу торкання побудовано узагальнену фізико-математичну модель на засадах уявно розсіченого фізичного тіла з ізотропними властивостями, яку було покладено у засади моделі процесу торкання інструменту до деталі та класифікаційних ознак приладів реєстрації торкання для металооброблювального обладнання.

Згідно створеним теоретичним засадам розроблено серію приладів, які задовольняють практично всім технологічним вимогам до контролю геометрії деталі та інструменту безпосередньо у технологічних виробничих системах, завдяки об'єднанню у одне ціле властивостей різального та вимірювального інструменту.

Побудована модель процесу торкання інструменту до деталі надала можливість створити новий клас прецизійних чутників високої швидкодії (70 - 100 мкс для звичайних приладів і 3 - 4 мкс для дослідних зразків) з розрізнюючою здібністю у 0,02 мкм, що не є остаточною для цього фізичного принципу дії приладів.

Розроблені засади руху інструменту навколо деталі та алгоритмів керування ним дозволяють визначитись з вибором оптимальної за шляхом траєкторії, що дозволяє підвищити швидкість входження у зону присутності деталі з 140 мм/хв (АВГ “MARPOSS”) до 1500 мм/хв (АЧТІ “МАЙСТЕР”).

Друковані праці по темі дисертації

Скицюк В.І., Махмудов К.Г., Клочко Т.Р. Технологія ТОНТОР. - К.: Техніка, 1993. - 80 с. (теорія торкання, прилади)

Скицюк В.И., Остафьев В.А., Шевченко В.В. Автоматическая настройка и поднастройка режущих инструментов на токарных станках с ЧПУ. // Технология и организация производства. -1989. -№3. - С.15-17. (теорія приладу і конструкція)

В.А.Остафьев, В.И.Скицюк, Т.Р.Клочко. Устройство контроля состояния сверл в многошпиндельных головках // Технология и организация производства. - 1991. - №3. - С.33-35. (теорія приладу і конструкція)

Скицюк В.І. Технологія торкання у металообробці та нова класифікація приладів торкання // Високі технології в машинобудуванні. Зб. наук. праць ХДПУ. -Харків. - 2000. - Вип. 1(3) - С.231 - 241. (принципи нової класифікації приладів контролю торкання у металообробці).

Скицюк В.І. Технологія ТОНТОР // Вісті українських інженерів (Ukrainian Engineering News) XLVIII, New York. -1993. -4. -С. 10-14 (теорія торкання)

Тимчик Г.С., Скицюк В.І., Клочко Т.Р. Метод контролю граничного стану різального інструмента при токарній обробці матеріалів // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. - 1999. - №2. -С.101 - 107. (конструкція торкання)

H.S.Chang, V.I.Skitsiouk, H.S.Kim, H.Ono, K.H.Cha, N.I.Cho. In-process Monitoring of Machine Tool Statement using Magnetic Sensor. // Proceeding of the 6th Advanced Manufacturing Sistem // Workshop, Seoul, 1998. -1998. -№6. -P. 223-228. (загальна теорія торкання).

А.с. 1180756 СССР, МКИ G01N 3/58. Устройство для определения состояния режущего инструмента в процессе резания. В.А.Остафьев, К.Г.Махмудов, В.И.Скицюк. - № 3685202/25-28. Заявл. 03.01.84. Опубл. 23.09.85. Бюл. № 35. -3 с. (теорія конструкції).

А.с. 1427233 СССР, МКИ G01N 3/58. Способ определения коэффициента относительной обрабатываемости материалов. В.А.Остафьев, А.А.Мирзаев, В.В.Кокаровцев, В.И.Скицюк. - №4153921/25-28. Заявл. 14.10.86. Опубл. 30.09.88. Бюл. № 36. -5 с. (вузол торкання).

А.с. 1180757 СССР, МКИ G01N 3/58. Способ оценки обрабатываемости материалов. Остафьев В.А., Махмудов К.Г., Александров А.И., Кокаровцев В.В., Науменко В.И., Скицюк В.И. - №3717713/25-28. Заявл. 02.04.84. Опубл. 23.09.85. Бюл.№ 35. - 6 с. (вузол торкання).

А.с. 1393532 СССР, МКИ В23В/06. Способ управления процессом резания. В.Г.Буряк, С.П.Выслоух, В.П.Маслов, В.А.Остафьев, В.И.Скицюк. - № 4148625/31-08. Заявл. 18.11.86. Опубл. 07.05.88. Бюл. № 17. -5 с. (вузол торкання, обробка інформації)

А.с. 1668852 СССР, МКИ G01B 7/02. Датчик касания. В.А.Остафьев, В.И.Скицюк, И.В.Масол, Я.О.Кушнир. - № 4698029. Заявл. 31.05.89. Опубл. 07.08.91. Бюл. № 27. -7 с. (теорія, конструкція)

А.с. 1374096 СССР, МКИ G01N 3/58. Способ оценки обрабатываемости материалов. В.А.Остафьев, А.А.Мирзаев, З.Б.Малек, А.И.Александров, В.И.Науменко, В.И.Скицюк. - № 4062898/25-28. Заявл. 28.04.86. Опуб. 15.02.88. Бюл. № 6. -5 с. (вузол торкання).

А.с. 1370517 СССР, МКИ G01N 3/40. Твердомер. В.А.Остафьев, В.И.Скицюк, З.В.Кужидэм - № 4115136/25-28. Заявл. 30.06.86. Опубл. 30.01.89. Бюл. № 4. -4 с. (теорія, конструкція)

А.с. 1740983 СССР, МКИ G01N 3/51. Датчик касания. Скицюк В.И., Остафьев В.А., И.В.Масол, Я.О.Кушнир. - № 4796371. Заявл. 28.02.90. Опубл. 15.02.90. Бюл. № 6. -4 с. (теорія, конструкція).

А.с. 1713338 СССР, МКИ G01N 2/30. Устройство для автоматической подналадки режущего инструмента. Остафьев В.А., Суховирский Б.И., Лысенко А.Е., Скицюк В.И., Шевченко В.В., Антонюк В.С. - № 3898594. Заявл. 24.05.85. Опубл. 8.12.86. Бюл. № 6. -5 с. (теорія, конструкція)

А.с. 1202811 СССР, МКИ B23Q 15/00, G01N 3/58. Способ определения оптимальной скорости резания в процессе обработки заготовки. В.А.Остафьев, В.В.Шевченко, К.Г.Махмудов, В.И.Скицюк, В.И.Пивко. - № 3773794/25-08. Заявл. 20.07.84. Опубл. 07.01.86. Бюл. № 1. -3 с. (вузол торкання).

А.с. 1492307 СССР, МКИ G 01 R 23/17. Акустооптический анализатор спектра / В.А.Остафьев, Г.С.Тымчик, Т.Р.Клочко, В.И.Скицюк. - № 4338530/24-21; Заявл. 02.12.87; Опубл. 07.07.89, Бюл. № 25. - 3 с. (система торкання)

А.с. 1589069 СССР, МКИ G 01 В 11/00. Анализатор виброакустических сигналов / Т.Р.Клочко, В.А.Остафьев, В.И.Скицюк, Г.С.Тымчик. - №4494254/24-28; Заявл. 17.10.88; Опубл. 30.08.90, Бюл.№32. - 5 с. (система торкання)

Патент 17046 Україна МКІ B23Q 15/00. Спосіб контролю торкання інструменту та деталі з високою точністю та надійністю. Скицюк В.І., Остаф'єв В.О., Махмудов К.Г. - №95114882. Заявл. 15.11.95. Опубл. 31.10.97. Бюл. № 5. -5 с. (теорія, конструкція).

Патент 15565 Украина, МКИ В 23 Q 17/09, B 23 Q 11/04. Пристрій контролю стану різального інструменту / В.О.Остаф'єв, В.І.Скицюк, Т.Р.Клочко. - № 96240269. - Заявл. 29.10.93. Приоритет № 4782492/ЫГ 16.01.90; Опубл. 30.07.97., Бюл. № 3. -5 с. (вузол торкання).

Патент 30120 Україна, МКІ 6 В 23 Q 17/22. Спосіб реєстрації присутності та торкання різального інструмента / В.І.Скицюк, М.В.Скицюк. - № 97126364. -Заявл. 29.12.97; Опубл. 12.11.2000. - Бюл. № 15. -7 с.. (теорія, конструкція).

Скицюк В.И., Мирзаев А.И., Махмудов К.Г. Контроль процеса резания на основе виброакустического сигнала // Вторая научно-техническая конференция советских и польских молодых ученых выпускников высших учебных заведений СССР. Киев - Вроцлав, 1986 г. - 1986. -С.34-35. (вузол торкання).

Скицюк В.І. Технологія ТОНТОР / Всеукраинское научно-техническое совещание “Элетрооборудование для станкостроения и мишиностроения” , Одесса, 20-22 квітня 1993 г.. - 1993. -С. 24-25. (прилади та методологія застосування).

Скицюк В.І., Клочко Т.Р. Технологія ТОНТОР для автоматизованого прецизійного контролю якості / Зб. Приладобудування - 96, м. Вінниця, Вінницький ДТУ, т.1, 1996. -С.84 (приладів ТОНТОР для автоматизованого контролю якості)

Анотація

Скицюк В.І.. Контроль та керування процесом торкання для підвищення якості виробів приладобудування. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.14 - “Технологія приладобудування”. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”. Київ. 2000.

Захищаються технологічні прийоми та способи торкання інструменту до деталі в умовах лезової металообробки на засадах нової теорії торкання. Створено математичну модель процесу торкання та траєкторії руху інструменту в умовах “присутності” інструменту коло деталі, які дають можливість визначитись з оптимальністю обраної траєкторії та результуючою точністю. Класифіковано способи торкання в умовах жорсткого та м'якого контакту інструменту та деталі. Доведено ефективність застосованих теоретичних засад загальної теорії. В результаті проведеного аналізу розроблено принципи побудови високочутливих чутників до процесу торкання на засадах індукційного електромагнітного первинного перетворювача. Розроблено алгоритми функціювання керуючих систем (CNC) на засадах запропонованої методології. Створені прилади, що виконують контроль торкання та методи їх застосування, надають можливість контролю практично всіх необхідних випадків торкання у лезовій металообробці.

Ключові слова: присутність, торкання, неторкання, ОВ - об'єкт вимірювання, ЧЕ - чутливий елемент, відстань, щилина, рівень, траєкторія, експрес-аналіз торкання та неторкання, час прийняття рішення, глибина руйнації.

АНОТАЦИЯ

Скицюк В.И. Контроль и управление процессом касания для повышения качества изделий приборостроения. - Рукопись.

Диссертация на соикание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.14 - "Технология приборостроения". Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт". Киев. 2000.

В работе проведен анализ существующих устройств регистрации касания для лезвийной металлообработки, и предложена новая классификационная схема приборов по технологическому назначению. Определены наиболее перспективные системы с точки зрения дальнейшего развития и достижения высокой точности в производстве.

Проанализирован процесс касания как физическое явление и определены наиболее общие свойства этого процесса. На основании этого анализа были созданы общие принципы построения математической модели касания, которые базируются на основе элементарных физических свойств объектов и создаваемых вокруг них полевых зон присутствия. Доказана зависимость между мощностью элементарного физического свойства и конечной точностью измерения координаты касания, которая может быть достигнута в результате его применения. Доказана зависимость точности в определении координаты касания от способа и скорости анализа сигнала первичного датчика по конкретно избранному элементарному физическому свойству объекта. Приведено прикладное применение общей теории касания для лезвийной обработки металлов на основе контроля электромагнитных эффектов, которые ее сопровождают. Доказано, что это есть наиболее эффективный способ контроля состояния инструмента и детали в процессе металообработки.

Защищаются технологические приемы и способы касания инструмента к детали в условиях лезвийной металлообработки на основе новой теории касания. Создана математическая модель процесса касания и траектории движения в условиях "присутствия" инструмента возле детали. Разработана классификационная теория движения абстрактных объектов при их касании. В результате анализа выяснено, что в основе таких движений лежат три основных способа и предельный цикл, которые при различных комбинациях создают 21 тип основных способов касания. Выяснены основные способы движений режущего инструмента при измерениях в виде цепных алгоритмов. Приведены базовые алгоритмы измерительных цепей. Разработаны алгоритмы функционирования управляющих систем (CNC) на основе предложенной методики.

Разработаны принципы построения высокочувствительных датчиков к процессу касания на основе индукционного электромагнитного первичного преобразователя. Даны рекомендации по применению и созданию наиболее эффективных систем контроля на основе предложенных преобразователей. Приведены технологические особенности применения приборов в металлообработке. Созданы приборы контроля касания и способы их применения. Рассмотрена серия приборов “МАЙСТЕР”, приведены их краткие характеристики и технологические возможности. Указаны новые технлологические операции, которые впервые могут быть применены в металлообработке для повышения качества конечного изделия.

Ключевые слова: присутствие, касание, некасание, ОИ - объект измерения, ЧЭ - чувствительный элемент, расстояние, щель, уровень, траектория, экспресс-анализ касания и некасания, время принятия решения, глубина разрушений.

ABSTRACT

Skytsiuok V.I. The control and management of a contact process for the quality increase of the instrument making products. - Manuscript.

The dissertation for the competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.11.14 - "Instrument Making Technology". National technical university of Ukraine "Kiyv Polytechnical Institute". Kiyv. 2000.

The technological receptions and ways of a contact process of the tool to a detail in conditions of cutting metal working on the basis of the new theory of a contact process are protected. The mathematical model of a contact process and the movement trajectory in the "presence" situation of the tool near a detail is created. The principles of construction of high-sensitivity gauges to a contact process on the basis of the induction electromagnetic primary sensor are developed. The functioning algorithms of manufactoring systems (CNC) on the basis of the offered technique are developed. The control contact devices and the ways of their application are created.

Keywords: presence, contact, noncontact, MO - object for measurement, SE - sensitive element, distance, crack, level, trajectory, a contact and noncontact express-analysis, time of the acceptance decision, the destructions depth.

Размещено на Allbest.ru