Разработка принципов управления траекториями формообразующих движений на основе синергетической концепции
Диссертация
Геометрические погрешности, формируемые при обработке маложестких деталей сложного геометрического профиля, определяются отличием между траекториями движений заданных программой ЧПУ и траекторий исполнительных элементов станка, траекторий исполнительных элементов и формообразующих движений резца относительно заготовки. Связь между указанными траекториями определяется представленными… Читать ещё >
Содержание
- 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования
- 1. 1. Основные тенденции совершенствования станков с ЧПУ в интегрированном производстве
- 1. 2. Проблемы изготовления маложестких деталей и деталей сложной геометрической формы
- 1. 3. Управление процессом обработки на станках с ЧПУ
- 1. 4. Выводы. Цель и задачи исследования
- 2. Исследование преобразования траектории движения суппорта в траектории движения инструмента относительно заготовки с учетом упругих деформаций
- 2. 1. Преобразование траектории движения суппорта в траекторию движения инструмента относительно заготовки при продольном точении
- 2. 2. Преобразование траектории скорости подач в траекторию движения вершины инструмента относительно заготовки
- 2. 2. 1. Преобразование траектории движения суппорта в траекторию движения инструмента относительно заготовки при отсутствии упругих деформаций в направлениях Х| и х
- 2. 2. 2. Преобразование траектории движения суппорта в траекторию движения инструмента относительно заготовки при фиксированной глубине резания и небольшой величине жесткости в направлении x
- 2. 3. Преобразование траекторий продольной и поперечной подач в траектории движения вершины инструмента. Обработка изделий сложной геометрической формы
- 2. 4. Выводы
- 3. Экспериментальное изучение преобразования траекторий движения исполнительных элементов станка в траектории формообразующих движений инструмента относительно заготовки
- 3. 1. Методика проведения исследований
- 3. 2. Переходные процессы при врезании инструмента
- 3. 3. Переходные процессы при выходе инструмента
- 3. 4. Идентификация параметров динамической модели процесса резания при управлении траекториями исполнительных перемещений станка
- 3. 5. Исследование циклической составляющей силы резания на этапах врезания и стационарного резания
- 3. 6. Выводы
- 4. Реализация концепции управления процессом точения по многообразию траекторий, обеспечивающих заданные показатели геометрического качества изделия
- 4. 1. Методика вычисления траектории перемещения исполнительных элементов станка при обработке маложесткой оси постоянного диаметра
- 4. 2. Методика вычисления траектории перемещения исполнительных элементов станка при обработке деталей сложной геометрической формы
- 4. 3. Экспериментальный подход к коррекции управляющих программ на основе анализа точности обработки пробной детали
- 4. 3. 1. Пример модификации программы
- 4. 3. 2. Анализ эффективности нового способа управления станком с ЧПУ
- 4. 4. Выводы
Список литературы
- МиграновМ. Ш. Пути повышения эффективности механической обработки резанием / Мигранов М. Ш., Шустер Л. Ш. // Технология машиностроения. — 2004. — № 5. — С. 19−22
- Черпаков Б.И. Станкостроение России: перспективы развития до 2005 года / Б. И. Черпаков, И. Д. Новосельский // Труды IV Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика-2000». — М.: МГТУ «Станкин», 2000. — Т. 2. — С. 257−260.
- О системах ЧПУ нового поколения Современные системы ЧПУ фирмы Siemens Электронный ресурс. / ЗАО «ТПК Технополюс». — [Б.м.: б.и.], сор. 2005. — Режим доступа: http://www.technopolus.ru/ Siemens/Sinumeric/modern5.html, свободный.
- Многоцелевые системы ЧПУ гибкой механообработкой / В. Н. Алексеев, В. Г. Воржев, Г. П. Гырдымов и др.- под общ. ред. В. Г. Колосова. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1984. — 224 е.: ил.
- Морозов В.П. Элементы теории управления ГАП: Математическое обеспечение / В. П. Морозов, Я.С. Дымарский- под общ. ред. В. П. Морозова. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1984. — 333 е.: ил.
- Базров Б.М. Технологические основы проектирования самоподнастраивающихся станков / Б. М. Базров. — М.:' Машиностроение, 1978. — 216 е.: ил.
- Адаптивное управление станками / Б. М. Базров и др.- под ред. Б. С. Балакшина. — М.: Машиностроение, 1973. — 688 е.: ил. — (Б-ка технолога)
- Михеев Ю.Е. Системы автоматического управления станками / Ю. Е. Михеев, В. Л. Сосонкин. —М.: Машиностроение, 1978. — 264 е.: ил.
- Богуславский И.В. Концептуальное моделирование мехатронныхтехнологических машин / И. В. Богуславский // Труды IV
- Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика-2000». — М.: МГТУ «Станкин», 2000. — Т. 2. — С. 70−73.
- Васин С.А. Информационная поддержка управления качеством при производстве машин / С. А. Васин, В. Ю. Анцев // Труды IV Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика-2000». — М.: МГТУ «Станкин», 2000. — Т. 1. — С. 98 102.
- Кабалдин Ю.Г. Применение нейросетевых моделей процесса резания в, системах адаптивного управления / Ю. Г. Кабалдин // Труды IV Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика-2000». — М.: МГТУ «Станкин», 2000. — Т. 1. — С. 241 244.
- Сосонкин B. J1. Принципы построения открытых систем ЧПУ типа PCNC / B.JI. Сосонкин // Труды IV Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика-2000». — М.: МГТУ «Станкин», 2000. — Т. 2. — С. 169−173.
- Тимирязьев В.А. Управление точностью многоцелевых станков, программными методами / В. А. Тимирязьев, О. В. Хазанова // Труды IV Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика-2000». — М.: МГТУ «Станкин», 2000. — Т. 2. — С. 196 170.
- Тугенгольд А.К. Интеллектуальное управление технологическими объектами / А. К. Тугенгольд // Труды IV Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика-2000». — М.: МГТУ «Станкин», 2000. — Т. 2. — С. 215−217.
- Ратмиров В.А. Основы программного управления станками. — М.: Машиностроение, 1978. — 240 е.: ил.
- Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения: Избр. тр. В 2-х кн. Кн. 2: Основы технологии машиностроения / Б. С. Балакшин-, редкол.- Б. М. Базров и др. —М.: Машиностроение, 1982. — 367 с.
- Маталин А.А. Технология механической обработки / А. А. Маталин. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1977. — 462 е.: ил.
- Маталин А.А. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов / А. А. Маталин. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1970. — 319 с.
- Грановский Г. И. Резание металлов: Учеб. для машиностроит. и приборостроит. спец. вузов. / Г. И. Грановский, В. Г. Грановский. — М.: Высш. шк, 1985. — 304 е.: ил.
- Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения: Учеб. для машиностроит. вузов и фак. / Б. С. Балакшин. — Изд. 3-е, доп. — М.: Машиностроение, 1969. — 556 е.: ил.
- Юркевич В.В. Податливость суппорта токарного станкам МК-3002 / В. В. Юркевич // Вестник машиностроения. — 2005. — № 1. — С. 57−60.
- Соломенцев Ю.М. Автоматизация размерной наладки и переналадки металлорежущих станков / Ю. М. Соломенцев. — М.: Машиностроение, 1980, —45 с. (
- Маталин А.А. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин. —М.- Л.: Машгиз. Ленингр. отд-ние, 1956. — 252 е.: ил.
- Самоподнастраивающиеся станки. Управление упругими перемещениями системы СПИД: Сб. ст. / под ред. Б. С. Балакшина. — Изд. 3-е. —М.: Машиностроение, 1970. — 415 е.: ил.
- Гайлит Ю.Т. Программные методы управления точностью обработки на многоцелевых станках / Гайлит Ю. Т., Тимирязев В. А., Хазанова О. В. // Вестник машиностроения. — 2005. — № 9. — С. 14−17.
- Колесников А.А. Синергетическая теория управления / А. А. Колесников. — М.: Энергоатомиздат, 1994. — 325с.
- Колесников А.А. Проектирование многокритериальных систем управления промышленными объектами / А. А. Колесников, А. Г. Гельфгат. — М.: Энергоатомиздат, 1993. — 303, 1. е.: ил.
- Современная прикладная теория управления / Под ред. А.А.' Колесникова. — М.: Энергоатомиздат, 2000 — Т. 1. — 393 с.
- Современная прикладная теория управления / Под ред. А. А. Колесникова. — М.: Энергоатомиздат, 2000 — Т. 2. — 558 с.
- Современная прикладная теория управления / Под ред. А. А. Колесникова. — М.: Энергоатомиздат, 2000 — Т. 3. — 654 с.
- Хакен Г. Синергетика. Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах / Г. Хакен- пер. с англ. — М.: Мир, 1985, —432 с. ,
- Пригожин И. Порядок из хаоса / И. Пригожин, И. Стренгерс. — М.: Прогресс, 1986, —431 с.
- Заковоротный B.JI., Марчак М. и др. Взаимосвязь эволюции трибосопряжений с параметрами динамической системы трения // Трение и износ.— 1998.-Т.19, № 6.
- Zakovorotny V.L. Bifurcation Properties of Tribosystems. Control and Self-Organization in Nonlinear Systems: Proc. of First Internet, conf. — Balistolc, 2000, —P. 109−126.
- Zakovorotny V.L. Synergetic Principle in Dinamic Control in Tribosystems. Control and Self-Organization in Nonlinear Systems: Proc. of First Internet, conf. — Balistok, 2000, — P. 127−144.
- Заковоротный B. J1. Нелинейная трибомеханика / B.JI. Заковоротный- Дон. гос. техн. ун-т. — Ростов н/Д: Изд. центр ДГТУ., 2000. — 293 е.: ил.
- Кабалдин Ю.Г. Самоорганизующиеся процессы в технологических системах обработки резанием / Ю. Г. Кабалдин, A.M. Шпилёв. — Владивосток: Дальнаука, 1998. — 296 с. '
- Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом / И. Г. Жарков. — Л.: Машиностроение, 1986. — 184с.
- Заковоротный В. Л. Методика исследования упругих характеристик металлорежущих станков. // Известия Северо-Кавказского научного центра высшей школы. Технические науки. — 1980. — № 1. — С. 63−65.
- Заковоротный В. Л. Мялов И.А. Изучение динамических сил при резании // Сб. науч. тр. — Ростов н/Д, 1998. — С. 3−8.
- Заковоротный В.Л. Методика исследования упругих характеристик металлорежущих станков / В. Л. Заковоротный // Известия вузов. Северо, Кавказский регион. Технические науки. — 1980. — № 1. — С. 63−65.
- Заковоротный В.Л. Исследование динамической характеристики резания при автоколебаниях инструмента / В. Л. Заковоротный // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 1978. — № 2. С. 3741.
- Заковоротный В.Л. Расчет автоколебаний инструмента относительно детали на металлорежущих станках / В. Л. Заковоротный // Известия, вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 1977. — № 2. -С. 55−61.
- Каминская В.В. Исследование динамики тяжелых карусельных станков / В. В. Каминская // Станки и инструмент. — 1984. — № 12 — С. 8−12.
- Каминская В.В. Динамическая характеристика процесса резания / В. В. Каминская, Э. Ф. Кушнир // Станки и инструмент. — 1979. — № 5. — С.| 27−29. ¦
- Кудинов В.А. Динамика станков / В. А. Кудинов. — М.: Машиностроение, 1967. — 359 с.
- Кудинов В.А. Аппаратура для динамического испытания станков / Кудинов В. А., Миков И. Н. и др. // Металлорежущие станки и автоматические линии / Науч.-исслед. ин-т информации по машиностроению. — М., 1970. — № 1. — С. 22−27.
- Кудинов В.А. Методика испытания токарных станков средних размеров общего назначения на виброустойчивость при резании / Кудинов В. А., Воробьева Г. С., Рубинчик С. И. — М.: ЭНИМС, 1961. — 44с.
- Кедров С.С. Колебания металлорежущих станков / С. С. Кедров. — М.: Машиностроение, 1990. — 200 с.
- Понтрягин JLC. Асимптотическое поведение решений систем дифференциальных уравнений с малыми параметрами при высших производных / JLC. Понтрягин // Известия АН СССР. Серия математическая. — Т. 21. — С. 605−626.
- Заковоротный B.JI. Введение в динамику трибосистем / Заковоротныи B.JI., Алексейчик М. И., Блохин В. П. — Ростов н/Д: ИнфоСервис, 2004. — 680 с.
- Долгов В.В. Программирование формообразующих траекторий на станках с ЧПУ при обработке маложестких деталей: Дис.. канд. техн. наук / В. В. Долгов. — Ростов н/Д, 2002. — 252 с.
- Пожебелко В.И. Динамическое моделирование силы трения в расчетах станков на плавность малых перемещений / В. И. Пожебелко // СТИН. — 2002,—№ 8. —С. 4−8.
- Кудинов А.В. Синергетика малых перемещений в сверхточных станках / А. В. Кудинов // СТИН. — 2005. — № 8. — С. 6−12.
- Пуш А. В. Шпиндельные узлы: Качество и надежность / А. В. Пуш. — М.: Машиностроение, 1992. — 288 е.: ил.
- Синергетика и проблемы теории управления / Под ред. А. А. Колесникова. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 504 с. I
- Современная прикладная теория управления. Оптимизационный подход в теории управления / Под ред. А. А. Колесникова. — Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. — Т. 4. — 400 с.
- Феодосьев В.И. Сопротивление материалов / В. И. Феодосьев. — М.: Наука, 1967, — 552 с.
- Тугенгольд А.К., Герасимов В. А., Лукьянов Е. А. Интеллектуальное управление станком по состоянию элементов технической системы. // СТИН. — 1997 г. — № 3. С.7−13.
- Прус В.А. Повышение точности траекторных перемещении исполнительных органов станка при интеллектуальном управлении: Автореф. дис.. канд. техн. наук. Ростов-н/Д, 2005. — 20 с.
- Маталин А.А. Качество поверхностей и эксплуатационные свойства деталей машин. М., Машиностроение, 1966. — 252 с.
- Качество машин: Справочник. В 2 т. Т.1 / А. Г. Суслов, Э. Д. Браун, Н. А. Вишкевич и др. —М.: Машиностроение, 1995. — 256 е.: ил. 64. Дунин-Барковский
- Турин А.А. Измерения низкочастотных сигналов малого уровня в системах обработки звука / А. А. Турин, К. Б. Мартиросов // III
- Межрегиональная научно-практическая конференция: Тез. докл., 21−23 мая / ФГУП «ВНИИ „Градиент“. — Ростов н/Д, 2003. — С. 52−53.
- Некоторые технические характеристики преобразователя пьезоэлектрическоговиброизмерительного ДН-4-М1
- Рабочая полоса частот вибропреобразователя при креплении стальной шпилькой от 100 до 12 600 Гц.
- Номинальное значение коэффициента преобразованиявибропреобразователя по напряжению на частоте 160 Гц, 1 М^ 0 .м
- Частота поперечного резонанса при креплении стальной шпилькой не менее 12 600 Гц.
- Неравномерность амплитудно-частотной характеристики вибропреобразователя в рабочем диапазоне частот до 12 600 Гц не более ±10%.'
- Относительный коэффициент поперечного преобразования при креплении стальной шпилькой не более 4%.
- Нелинейность амплитудной характеристики в рабочем диапазонеамплитудных значений виброускорений до 4200 ~ не более 6%.с
- Дополнительная погрешность при креплении стальной шпилькой, вызванная изменением температуры от -30°С до +70°С по отношению к температуре (20±5) °С, не более ±-0,25%/°С от коэффициента преобразования в нормальных условиях.
- Частота установочного резонанса при креплении стальной шпилькой не менее 42 000 Гц.
- Некоторые технические характеристики измерительного усилителя ТА-5
- Число усилительных каналов 4 шт.
- Верхние пределы диапазонов измерения относительных деформаций, 250—10 ООО еод.1
- Наибольшая величина коэффициента преобразования (ST = 2), 0,12 мА/еод.
- Сопротивление тензорезисторов 100—400 Ом.
- Допустимый разброс сопротивления тензорезисторов, ±1,0%.
- Число одновременно измеряемых процессов от 1 до 4-х.
- Погрешность усилителя не более 5%.8. Несущая частота 7 кГц.
- Диапазон рабочих частот, 0—1000 Гц. !
- Сопротивление выходной нагрузки не более 10 Ом.
- Некоторые технические характеристики интегрирующего усилителя заряда1.-031. количество каналов 1.
- Емкость датчика 750 пФ- 1500 пФ.
- Полоса сигнала 1 Гц 20 кГц.
- Входное сопротивление постоянному току 5.1 Ом.
- Номинальный коэффициент усиления буферного каскада 18.6. Напряжения питания ±12 В.
- Потребляемый ток, не более 2 мА.8. Разъем входной СР-50.9. Разъем выходной РС-7.
- Некоторые технические характеристики устройства противоподменнойфильтрации ППФ 41. Число каналов 4. I
- Программируемые частоты среза фильтров fcp 3- 6- 12 и 24 кГц.
- Подавление на 1.5fcp не менее 70 дБ.
- Программируемый коэффициент усиления в канале 0.25- 0.5- 1- 2.
- Максимальный входной сигнал 5 В ампл. ±10%.
- Входное сопротивление не менее 500 кОм.
- Свободный динамический диапазон SFDR не менее 65 дБ.
- Синхронизация (тактирование) модуля внутренняя, от кварцевого генератора. 1
- Тип интерфейса с ПЭВМ LPT.
- Некоторые технические характеристики модуля аналого-цифровогопреобразования Е14−440
- Параметры входного аналогового тракта
- Количество каналов 16 дифференциальных или 32 с общей землей.12 Разрядность АЦП -14 бит.
- Разрядность, рассчитанная по отношению сигнал/шум на заземленном входе PGA при частоте АЦП 400 кГц: усиление = 1 13.8 бит, усиление = 4 13.8 бит, усиление = 16 — 13.5 бит, усиление = 64 -13.0 бит.
- Разрядность, рассчитанная по отношению сигнал/(шум+гармоники) полученная при оцифровке синусоидального сигнала частотой 10 кГц с амплитудой 2.5 В при частоте запуска АЦП 400 кГц: усиление = 4 13.2 бит.
- Время преобразования 2.5 мкс.
- Входное сопротивление при одноканальном вводе не менее 1Мом.
- Диапазон входного сигнала: ±10 В, ±2.5 В, ±0.625 В, ±0.15 625 В.
- Максимальная частота преобразования 400 кГц.
- Защита входов при включенном питании ±30 В, при выключенном питании ±10 В.
- Интегральная нелинейность преобразования макс. ±1.5 МЗР.
- Дифференциальная нелинейность преобразования макс. -1 до ±1.5 МЗР.
- Смещение нуля без калибровки макс ±4 МЗР. t
- Межканальное прохождение на частоте сигнала 10 кГц при коэффициенте усиления ' 1' и макс, частоте запуска АЦП -78 дБ2. Параметры ЦАП21 Количество каналов 2.22 Разрядность 12 бит.
- Максимальная частота преобразования -125 кГц. '24 Время установления 8 мкс.25 Выходной диапазон ±-5 В.3. Параметры цифровых линий
- Входной порт 16 бит КМОП, серия НСТ.
- Выходной порт -16 бит КМОП, серия НСТ.
- Напряжение низкого уровня мин. 0 В, макс. 0.4 В.
- Напряжение высокого уровня мин. 2.4 В, макс. 5.0 В. i
- Выходной ток низкого уровня (макс.) 6 мА.
- Выходной ток высокого уровня (макс.) 6 мА.37 Интерфейс с ПЭВМ USB.1. УТВЕРЖДАЮаал-шм.-.и.1. Пр&рСкГрр tlo НИГ/ДГТУ1. Д I и Jif1. Щгный В. Л. 001 г.
- УТВЕРЖДАЮ През идет» ассоциаци и «СТЛ11 КО И НС1РУ МЕНТ"&trade-, /* ^УС'а/олу ров Г. В. «/Z «о у 200 г. 1. ТЕХНИЧЕСКИМ АКТ ВНЕДРЕНИЯ
- Настоящий акт составлен в том, что в масштабах отрасли разработана, испытана и внедрена система динамического мониторинга процессов обработки на станках токарной группы с ЧПУ.