АДАПТАЦИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ADAPTATION IN TECHNOLOGICAL SYSTEMS OF MECHANICAL WORKING

Evgeny Zhukov

Candidate of Technical Sciences, associate professor of technology of mechanical engineering of the Belgorod State Technological University named after V.G.Shukhov

Russia, Belgorod

Denis Dudukalo

Graduate student of technology of mechanical engineering of the Belgorod State Technological University named after V.G.Shukhov

Russia, Belgorod

Anna Ponomaryova

Student of technology of mechanical engineering of the Belgorod State Technological University named after V.G.Shukhov

Russia, Belgorod

Исследования выполнены в рамках гранта Проект ПСР.

АННОТАЦИЯ.

В данной статье рассмотрен вопрос обеспечения высокой производительности технологических систем, за счет снижения требований к качеству заготовок с целью снижения себестоимости готовой продукции. Рассмотрен способ адаптации технологического процесса получения изделия к геометрическим и качественным характеристикам заготовок¸ поступающих в систему. Проведен анализ методов изменения геометрии заготовок путем снятием припуска или наращивания материала. Подробно рассматривается схема технологической системы на основании принципов формирования подсистемы управления приводами, а так же предлагается схема управления универсальной технологической системой.

ABSTRACT

This article discusses the issue of high-performance technological systems, by reducing the requirements for the quality of blanks for the purpose of reducing the cost of finished products. The way of adaptation of technological process of receiving a product to geometrical and qualitative characteristics of preparations¸ coming to system is considered. The analysis of methods of change of geometry of procurements in way is carried out by removal of an allowance or building-up of material. In detail the scheme of technological system on the basis of the principles of formation of a subsystem of control of drives is considered, and the scheme of management of universal technological system is also offered.

Ключевые слова: адаптация; технологическая система; механическая обработка: припуск; геометрические характеристики; аддитивные технологии.

Keywords: contactless control; error; optical devices; measurement accuracy; CCD array.

Современные технологические системы машиностроительных производств должны обеспечивать высокую производительность при разнообразии номенклатуры выпускаемых изделий. При этом требования к качеству поступаемых в систему заготовок должны быть как можно более низким, что обеспечивает их незначительную стоимость. Поставленная задача решается двумя способами: с использованием модульного принципа построения оборудования технологической системы [2, 10, 17] и адаптацией технологического процесса получения изделия к геометрическим и качественным характеристикам поступаемых в систему заготовок [3, 5, 11, 12, 13, 18]. Использование мехатронных модулей или узлов на их базе позволяют создать высокоэффективную технологическую систему не только для получения изделия методами снятия припуска, но и адаптивных технологий.

Для пояснения предлагаемой универсальности или рассмотрения технологических возможностей системы, рассмотрим основные принципы, заложенные в них.

Технологическая система преобразует исходный продукт, поступающий в неё в виде заготовок, в изделие с заданными качественными и геометрическими характеристиками.

Остановимся на геометрических характеристиках. Геометрию, поступающих в технологическую систему заготовок можно изменить двумя методами: снятием припуска, то есть уменьшением исходного размера в заготовке, или путем наращивания материала, т е увеличением исходного размера заготовки. Вариант с помощью аддитивной технологии в настоящей работе рассматривать не будем.

Съём материала припуска возможен как лезвийной или механической обработкой, так и с использованием других технологий, например, электроэрозионных, лазерных и т.п. Аддитивными технологиями чаще используемые при восстановлении изношенных поверхностей изделий или в ремонтном производстве, например, в последнее время получили распространение металлополимеры, обеспечивающие требуемое качество получаемой поверхности [9, 13, 14].

Рассмотрим схему технологической системы на основании принципов формирования подсистемы управления приводами, изложенных в [7, 15], предложенная авторами структура изложена на рисунке 1.

При анализе структуры схемы технологической системы, представленной на рисунке 1, выделяется главное – геометрия заготовки, изменяется инструментами, что не противоречит основным принципам технологии машиностроения, изложенным в различных источниках [8].

Какова роль и назначение привода? Это перемещение инструмента. Инструментом в универсальной технологической системе может являться как резец, сверло, фреза, абразивный круг, так и устройство для послойной укладки материала: экструдер, манипулятор и т.п. Но в любом случае инструмент перемещается вдоль контура заготовки с целью получения поверхности изделия с заданными геометрическими характеристиками. То есть инструмент должен точно позиционироваться по заданной траектории, обеспечивая при этом еще и повторяемость самого позиционирования с определенной точностью.

Рисунок 1. Схема универсальной технологической системы

Величина снимаемого или наращиваемого припуска есть основной технологический параметр, например, припуск величиной ∆ снимается за i-рабочих ходов, а припуск σ наращивается за ϳ-рабочих ходов. Не смотря на совершенно противоположные действия при приведенных технология выявляются абсолютно одинаковые параметры – число рабочих ходов, которые напрямую зависят от величины припуска, следовательно, в качестве адаптируемого параметра и параметра управления в технологической системе является величина припуска, без разницы снимаемого или наращиваемого. То есть обратная связь в системе должна строиться из принципов управления перемещениями рабочих органов с целью обеспечения варьирования припуском. Таким образом, можно представить аппаратно-программный комплекс адаптивного управления по величине припуска (рис. 2).

Рисунок 2. Предлагаемая схема управления универсальной технологической системой

Представленная на рисунке 2 схема управления универсальной системой предполагает наличие датчика Д, отслеживающего получаемую геометрию изделия и непосредственно «программа обработки», в устройстве «Сумматор» сравниваются данные из программы получения поверхности и датчика и принимается решение об изменении параметров управления приводами, например, частоты следования импульсов или соотношение подач и т.п. [6, 16]. В зависимости от направления получения припуска синтезируется соответствующий сигнал управления приводом.

Особо следует отметить важный аспект по управлению предложенной адаптивной системой – обеспечение стабильности работы приводов и исключение возникновения колебаний в технологической системе, которые могут привести к получению брака или разрушению технологической системы. Решение, по мнению авторов, находятся в учёте возможности возникновения колебания при формировании траектории движения и их программное устранение или с помощью аппаратных средств [1].

Список литературы:

1. Гаврилин А.Н., Рожков П.С., Ангаткина О.О. Инновационая разработка в области повышения производительности и точности лезвийной обработки на станках с ЧПУ./ Контроль. Диагностика. 2011. № 2. С. 52-55.
2. Жуков Е.М., Алдушина М.А., Михалюк А.Г. Структура специального адаптивного модуля механической обработки крупногабаритных деталей технологического оборудования./ Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 7-4. С. 24-27.
3. Жуков Е.М., Блудов А.Н. Автоматизированное определение величины припуска наплавленного железнодорожного колеса. / Информационные системы и технологии. 2014. № 5 (85). С. 74-80.
4. Жуков Е.М., Жуков В.Е., Наумов Е.А.. Особенности работы программы управления термо-формировочной машины./ Технические науки - от теории к практике. 2016. № 56. С. 59-64.
5. Жуков Е.М., Сипун С.А. Управление шероховатостью при получении изделий механической обработкой. /Технические науки - от теории к практике. 2016. № 56. С. 54-58.
6. Жуков Е.М., Тюрин А.В., Линниченко М.В. О защите адаптивного инструментального модуля /Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2014. № 6-1. С. 133-135.
7. Жуков Е.М., Шаповалов П.А., Демин А.С. Алгоритм управления оборудованием в процессе восстановления поверхностей катания колёс железнодорожного транспорта. / Технические науки - от теории к практике. 2015. № 46. С. 28-32.
8. Новиков В.Ю., Ильянков А.И. Технология машиностроения учебное пособие: в 2 ч.; 2-е изд., перераб. М.: Изд-во Академия, 2012. Ч.1. 352 с.
9. Першин Н.С., Чепчуров М.С.. Использование металлополимеров в пресс-формах для литья пластмасс./ Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2015. № 4. С. 86-90.
10. Погонин А.А., Чепчуров М.С., Хуртасенко А.В. Нестационарный станочный модуль с адаптивной системой управления./ Известия высших учебных заведений. Строительство. 2008. № 2. С. 72-75.
11. Санин С.Н., Карталов А.В., Жуков Е.М. Адаптивный суппорт / патент на полезную модель RUS 119274 06.02.2012
12. Чепчуpов М.С. Обpаботка деталей с неpавномеpным по стpуктуpе матеpиалом пpипуска. / Технология машиностроения. 2008. № 10. С. 12-14.
13. Чепчуров М.С., Блудов А.Н. Восстановление поверхностей катания железнодорожного оборудования с использованием адаптивного управления./ Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2012. № 8. С. 24-26.
14. Чепчуров М.С., Жуков Е.М., Блудов А.Н. Устройство оперативной бесконтактной диагностики отклонения профиля колеса железнодорожного./ Механики XXI веку. 2014. № 13. С. 139-144.
15. Чепчуров М.С., Жуков Е.М., Тюрин А.В. Структурная схема управления приводами технологического комплекса Технические науки - от теории к практике. 2013. № 29. С. 85-92.
16. Чепчуров М.С., Табекина Н.А., Вороненко В.П. Контроль геометрических параметров в технологической системе на базе автоматов продольного точения/ Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 4. С. 89-95.
17. Чепчуров М.С., Тюрин А.В. Технологические системы на базе автоматов продольного точения с использованием модульной компоновки оборудования./Технология машиностроения. 2013. № 7. С. 64-69.
18. Chepchurov M.S., Tyurin A.V., Zhukov E.M. Getting flat surfaces in turning./ World Applied Sciences Journal. 2014. Т. 30. № 10. С. 1208-1213.