Технологічні основи прогнозування і забезпечення якості лезової обробки

8. Створено промислову технологію, яка заснована на використанні металорізального устаткування з ЧПК й автоматичної системи забезпечення якості механічної обробки. Реалізована можливість завантаження програм великого обсягу, що значно перевищують обсяги пам'яті пристроїв ЧПК верстатів, у динамічному режимі. До пристрою ЧПК верстатів приєднуються контролери з клавіатурою й індикатором, що сполучаються кабелем типу "кручена пара" із програмувальним мультиплексором за схемою "зірка". У динамічному режимі, необхідному при роботі з програмами великого обсягу, мережне забезпечення керування верстатами в режимі поділу часу передає сегменти керуючих програм на контролери. Поточний розмір переданих сегментів встановлюється програмним забезпеченням автоматично відповідно до завантаження верстатів і частотою звертання за одержанням інформації.

Техніко-економічні переваги нової технології зумовлені підвищенням продуктивності механічної обробки, підвищенням якості продукції, що випускається, і скороченням витрат на заробітню платню.

9. Запропонована технологія пройшла дослідно-промислові випробування на ВАТ "АВТРАМАТ" і ВАТ Завод "Потенціал" при обробці поршнів Д245-1004021 двигунів внутрішнього згоряння і кілець торчових ущільнень заглибних електродвигунів на токарних верстатах із ЧПК 16К20ФЗ. У результаті зменшилося розсіювання діаметральних розмірів при токарній обробці в 2,5-3 рази; зменшено час технологічної підготовки виробництва на 23%; економія від впровадження результатів роботи складає 23640-56000 грн./рік (у цінах 2003 г).

СПИСОК ПРАЦЬ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гордеев А.С., Арпентьев Б.М., Куцын А.Н. Энергосбережение при проектировании технологических процессов машиностроительного производства. /Високі технології в машинобудуванні. Зб. наукових праць ХДПУ. - Харків: ХДПУ, 1998. - С.98-101.

Здобувачем розглянуті принципи проектування енергозберігаючих технологічних процесів.

2. Гордеев А.С., Трищ Р.М. Рассеяние размеров во времени при точении. /Прогресивні технології та системи машинобудування. Зб. наукових праць.- Донецьк: ДонДТУ, 1998. -Вип.6. - С.200-203.

Здобувачем встановлено, що розсіювання дійсних розмірів при механічній обробці описується кусочно-монотонною функцією.

3. Гордеев А.С., Трищ Р.М. Стабилизация точности обработки. /Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 1999. - Вып.45. - С.44-45.

Здобувачем розроблена методологія використання апарата Марківських ланцюгів для прогнозування якості механічної обробки.

4. Гордеев А.С., Арпентьев Б.М., Трищ Р.М. Алгоритм системы управления точностью обработки. /Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 1999. - Вып.54. - С.7-11.

Здобувачем розглянуті питання практичного прогнозування якості механічної обробки з використанням ланцюгів Маркова.

5. Гордеев А.С., Арпентьев Б.М., Трищ Р.М. Повышение запаса точности при механической обработке. /Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 2000. - Вып.78. - С.55-56.

Здобувачем розроблені принципи підвищення запасу точності при механічній обробці.

6. Гордеев А.С., Арпентьев Б.М. Волновые процессы и качество при механической обработке. /Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 1999. - Вып.6. - С.123-126.

Здобувачем встановлено, що в результаті взаємодії випадкових факторів, властивих системі ВПІЗ, виникають гармонійні коливання.

7. Гордеев А.С. Спектральный анализ систем механической обработки. /Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 2002. - Вып.19. - С. 37-43.

Здобувачем запропонована класифікація якісних параметрів технологічних систем з позицій гармонійного аналізу.

8. Гордеев А.С., Арпентьев Б.М. Идентификация технологических систем. /Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. - Запорожье: ЗНТУ, 2002. - №1.-С.93-96.

Здобувачем розглянуті методи кусочної апроксимації, що дозволяють одержувати ефективні моделі технологічних процесів.

9. Гордеев А.С. Энергетический критерий качества механической обработки. /Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Зб. наукових праць. - Краматорськ: ДДМА, 2002. - Вип.12. - С.171-177.

Здобувачем розроблено енергетичний критерій якості лезової обробки, що використовується як цільова функція при проведенні параметричної оптимізації.

10. Гордеев А.С., Арпентьев Б.М. Системна методологія вивчення процесів механічної обробки. /Прогресивні технології та системи машинобудування. Зб. наукових праць.- Донецьк: ДонДТУ, 2002. -Вип.23. - С.71-76.

Здобувачем узагальнена методологія вивчення полігармонійних процесів у машинобудуванні.

11. Гордеев А.С. Феноменологический подход в управлении качеством механической обработки. //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2003. - №5. - С.17-24.

Здобувачем розглянуті питання використання нейроних мереж для аналізу факторних планів у технологічних дослідженнях.

12. Гордеев А.С. Имитационное управление качеством механической обработки. //Механіка та машинобудування. Науково-технічний журнал НТУ „ХПІ”. - 2003. - №1. - т.2. - С.204-207.

Здобувачем розроблено алгоритм імітаційного прогнозування якості механічної обробки.

13. Гордеев А.С., Грицай М.А. Управляемость технологических процессов полигармонического типа. /Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. - Харків: НТУ „ХПІ”, 2003. - Вып.8. - т.1. - С.39-44.

Здобувачем розглянуті методи фільтрації вихідних збурювань і їхній зв'язок з якістю лезової обробки.

14. Гордеев А.С. Оптимизация полигармонических процессов механической обработки. /Прогресивні технології та системи машинобудування. Зб. наукових праць.- Донецьк: ДонДТУ, 2003. -Вип.25. - С.82-86.

Здобувачем виявлені резонансні зони, що впливають на якість оброблених поверхонь.

15. Гордеев А.С., Арпентьев Б.М. Полигармоническая модель качества механической обработки. /Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наукових праць. - Краматорськ: ДДМА, 2003. - Вип.14. - С.171-177.

Здобувачем розроблена полігармонійна модель якості механічної обробки.

16. Гордеев А.С., Куцын А.Н. Частотный анализ системы СПИД. /Вісник Національного технічного університету „ХПІ”. Зб. наукових праць. - Харків: НТУ ”ХПІ”, 2003.-№16. - С.127-132.

Здобувачем встановлено, що точність обробки в даному циклі пов'язана з випадковими погрішностями, що діяли в попередніх циклах.

17. Гордеев.А.С., Арпентьев Б.М. Применение нейронных сетей при оптимизации технологических процессов. //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2004. - №1. - С.17-24.

Здобувачем розроблена методологія проведення технологічних експериментів з використанням нейронних мереж.

18. Гордеев А.С., Дерке А.В. Явления резонанса технологической системы. /Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Зб. наукових праць. - Краматорськ: ДДМА, 2004. - Вип.16.-С.102-109.

Здобувачем проведена внутрішня оптимізація технологічної системи.

19. Гордеев А.С., Дерке А.В. Построение трехмерных моделей с использованием аналитических технологий. //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2004. - №2. - С.8-10.

Здобувачем розроблена процедура побудови керуючих програм для верстатів із ЧПК на основі включення до складу ПУ передпроцесора, що виконує геометричні і технологічні розрахунки.

20. Гордеев А.С., Дерке А.В. Прогнозирование качества технологических систем. /Високі технології в машинобудуванні: Зб. наукових праць НТУ „ХПІ”. - Харків: НТУ „ХПІ”, 2004. - Вип.2(9). - С.63-67.

Здобувачем запропонована методика прогнозування якості функціонування технологічних систем з використанням методів кусочної апроксимації.

21. Гордеев А.С., Дерке А.В. Реализация принципа “шесть сигма” в технологии машиностроения. /Прогресивні технології та системи машинобудування. Зб. наукових праць.- Донецьк: ДонДТУ, 2004. -Вип.26. - т.1. - С.174-178.

Здобувачем розглядаються методи практичного впровадження сучасних принципів забезпечення якості механічної обробки.

22. Гордеев А.С. Современные принципы управления качеством в технологии машиностроения. //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2004. - №3. - С.62-65.

Здобувачем розроблено алгоритм імітаційного керування якістю механічної обробки.

23. Гордеев А.С. Повышение качества механической обработки путем минимизации рассеяния скрытой энергии поверхностных слоев. //Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2004. - №5. - С.23-25.

Здобувачем розглянуто вплив енергії деформування зовнішніх шарів на якість оброблених поверхонь.

24. Гордеев А.С., Арпентьев Б.М. Системный подход при решении задач энергосбережения в технологии машиностроения. //Сб. трудов Харьковского института социального прогресса. - Харьков: ХИСП, 1998. - Вып.3. - С.97-100.

Здобувачем виявлені взаємозв'язки між енергоємністю механічної обробки і якістю оброблених поверхонь.

25. Гордеев А.С., Дерке А.В. Обработка термопластичных материалов. /„Рынок технологий: проблемы и пути решения”. Материалы II-ой Международной научно-практической конференции. - К.: УкрИНТЭИ, - 2004. - С.89-90.

Здобувачем розроблено технологічний процес обробки термопластичних матеріалів на шести координатному промисловому роботі.

АНОТАЦІЯ

Гордєєв А.С. Технологічні основи прогнозування і забезпечення якості лезової обробки. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - технологія машинобудування. - Національний технічний університет “ХПІ”, Харків, 2006.

Дисертація присвячена розв'язанню науково-технічної проблеми, яка полягає в створенні принципово нових систем прогнозування і забезпечення якості лезової обробки, що враховують стохастичні складові технологічних систем.

На підставі дослідження процесів, що протікають у технологічних системах лезової обробки з використанням гармонійного аналізу випадкових похибок, запропонована полігармонійна модель технологічних процесів для прогнозування якості виготовленої продукції. Розроблено класифікацію похибок лезової обробки, що дозволяє вирішувати основні завдання аналізу технологічних процесів у присутності адитивного гаусівського шуму (узагальненої дії некорельованих процесів).

Розроблено принципи імітаційного керування якістю механічної обробки двох типів: керування Марківського типу за поточним станом (керування без пам'яті) і керування з регульованою глибиною передісторії. Розроблено енергетичний критерій якості, що враховує ефект суперпозицій похибок формоутворення поверхонь, у відповідності до лезової обробки на одній, окремо взятій операції. При цьому запропонована така ієрархія: точність обробки описується низькочастотними складовими, хвилястість - високочастотними, а шорсткість являє собою “білий шум”.

У результаті проведених досліджень розроблена і передана на виробництво система забезпечення якості виготовлення поршнів двигунів внутрішнього згоряння, а також система прогнозування якості лезової обробки. Система містить дублюючі ланки на основі нейроної мережі.

Ключові слова: якість механічної обробки, технологічні системи, спектральний аналіз, полігармонійні процеси, імітаційна модель, нейроні мережі, прогнозування.

АННОТАЦИЯ

Гордеев А.С. Технологические основы прогнозирования и обеспечения качества лезвийной обработки. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. - Национальный технический университет “ХПИ”, Харьков, 2006.

Диссертация посвящена решению крупной научно-технической проблемы, которая состоит в создании принципиально новых систем прогнозирования и обеспечения качества лезвийной обработки, учитывающих стохастические составляющие ТС.

На основании исследования процессов, лезвийной обработки, с использованием гармонического анализа случайных погрешностей, предложена полигармоническая модель ТП с прогнозируемым качеством изготовляемой продукции.

Разработана классификация погрешностей лезвийной обработки с позиций гармонического анализа, которая позволяет решать основные задачи анализа технологических процессов в присутствии аддитивного гауссовского шума (обобщенного действия некоррелированных процессов).

Из анализа полученных результатов следует, что для принятых условий обработки повышение глубины резания и подачи приводит к линейному увеличению амплитуды и частоты полигармонического процесса. Большое влияние на рассеяние размеров оказывает скорость резания. Выявлены скорости резания, при которых отсутствуют явления резонанса. На этих скоростях резания повышается точность обработки и уменьшается величина микронеровностей и шероховатости. Таким образом, повышение качества механической обработки упирается в проблему более точного управления частотой вращения исполнительных механизмов технологического оборудования.

Разработаны принципы имитационного управления качеством механической обработки двух типов: управление Марковского типа по текущему состоянию (управление без памяти) и управление с регулируемой глубиной предыстории.

Экспериментальные исследования позволяют доказать принадлежность процессов лезвийной обработки к эргодическим регулярным цепям Маркова. Были определены переходная и предельная матрицы, а также других характеристик Марковской цепи, что позволило прогнозировать ошибку изготовления деталей.

Для полигармонического процесса глубина предыстории устанавливается фиксированной. При этом выбранный интервал должен давать возможность выявлять заданное число скрытых периодичностей. Увеличение длины предыстории существенно не улучшает качества имитационной модели и даже может ее ухудшить. Это объясняется возрастающим влиянием неучтенных случайных выбросов.

Разработан энергетический критерий качества, учитывающий эффект суперпозиций погрешностей формообразования поверхностей, применительно к лезвийной обработке на отдельно взятой операции. При этом составлена следующая иерархия: точность обработки описывается низкочастотными составляющими, волнистость - высокочастотными, а шероховатость представляет собой “белый шум”.

В результате проведенных исследований разработана и передана на производство система обеспечения качества изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания. Определены периоды колебаний, их амплитуды и влияние на эти параметры режимов обработки. Разработано программное обеспечение для системы ЧПУ токарных станков, позволяющее минимизировать рассеяние размеров, а также величину волнистости при механической обработке. На производство передана так же система прогнозирования качества лезвийной обработки Система содержит дублирующие звенья на основе нейронной сети.

Ключевые слова: качество механической обработки, технологические системы, спектральный анализ, полигармонические процессы, имитационная модель, нейронные сети, прогнозирование.

ANNOTATION

Gordeev A.S. Technological bases of prognosis and providing quality of edge working. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of Dr.Sci.Tech. on a speciality 05.02.08 - technology of mechanical engineering. - National technical university ”KPI”, Kharkov, 2006.

The dissertation is devoted to the decision of a large scientific and technical problem which consists in creation of essentially new control systems by quality of the machining, taking into account stochastic making technological systems. On the basis of research of the processes proceeding in technological systems, with use frequency the analysis of casual errors, the polyharmonious model of synthesis of technological processes with predicted quality of made production is offered.

Principles of imitating quality management of machining of two types are developed: management Markov of type on the current condition (management without memory) and management with adjustable depth of background. Definition of transitive and limiting matrixes, and also other characteristics Markov circuits will allow to predict a mistake of manufacturing of details.

As a result of the carried out researches the system of maintenance of quality of manufacturing of pistons of engines of internal combustion is developed and transferred on manufacture, and also the system of designing of technological processes under the given operational characteristics is transferred on manufacture. The system contains duplicating parts on a basis networks.

Key words: quality of machining, technological systems, the spectral analysis, polyharmonious processes, imitating model, networks, forecasting.

Размещено на Allbest.ru