Управление технологическим процессом электролитно-плазменного полирования на основе контроля шероховатости поверхности по импедансным спектрам

• Автор: Мукаева, Вета Робертовна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ИЗВЕСТНЫХ ПОДХОДОВ К ИССЛЕДОВАНИЯМ В ОБЛАСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОГО ПОЛИРОВАНИЯ
1.1 Актуальность автоматизации технологического процесса электролитно-плазменного полирования

1.2 Анализ систем управления процессами электролитно-плазменной обработки

1.3 Анализ автоматизированных установок для процессов ЭПП с контролем состояния объекта управления

1.4 Формулирование цели и задач исследования

Выводы по главе

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОГО ПОЛИРОВАНИЯ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
2.1 Экспериментальное исследование выходных характеристик процесса электролитно-плазменного полирования
2.2 Построение модели процесса электролитно-плазменного полирования как объекта управления
2.3 Исследование импедансных спектров процесса электролитноплазменного полирования
Выводы по главе
3. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОГО ПОЛИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПО ИМПЕДАНСНЫМ СПЕКТРАМ
3.1 Разработка метода оптимального управления технологическим процессом электролитно-плазменного полирования
3.2 Расчет оптимальной траектории управления напряжением в ходе процесса электролитно-плазменного полирования

3.3 Контроль шероховатости поверхности в ходе процесса электролитно-плазменного полирования
Выводы по главе
4. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО
УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОЛИТНОПЛАЗМЕННОГО ПОЛИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПО ИМПЕДАНСНЫМ СПЕКТРАМ

4.1 Аппаратная часть автоматизированной системы оптимального
управления ТП ЭПП
4.2 Программная часть автоматизированной системы оптимального
управления ТП ЭПП
4.3 Опытный образец автоматизированной системы оптимального
управления ТП ЭПП и оценка его эффективности
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Метод электролитно-плазменного полирования (ЭПП) широко применяется при подготовке поверхности ответственных деталей энергомашиностроения из нержавеющих сталей перед нанесением защитных вакуумно-плазменных покрытий. Технологический процесс ЭПП отвечает современным экологическим требованиям и позволяет обрабатывать поверхности металлов с высокой производительностью.
Перед машиностроением остро стоит проблема повышения экологичности и производительности технологических процессов, позволяющих качественно модифицировать поверхности металлов. Применение технологического процесса ЭПП позволяет решать эту проблему. Для обеспечения соответствия результатов обработки современным требованиям качества необходима разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) ЭПП с контуром обратной связи для контроля состояния поверхностного слоя, обеспечивающей получение заданной шероховатости поверхности. Процесс ЭПП характеризуется существенной сложностью и нелинейностью, так как на границе раздела «электролит - обрабатываемая поверхность» образуется парогазовая оболочка, в которой протекают электроразрядные, электрохимические, плазмохимические, металлургические и гидродинамические процессы, интенсивно модифицирующие поверхностный слой. Недостаточно разработана математическая модель процесса как объекта управления и не формализованы зависимости, по которым можно контролировать состояние поверхности в ходе ЭПП для обеспечения точности и воспроизводимости обработки, а также энерго-и ресурсосбережения.
Одним из путей получения информации является исследование импедансных спектров процесса ЭПП методом гармонического анализа в режиме малого сигнала. Параметры частотных откликов парогазовой оболочки могут

Рисунок 1.2 - Структурная схема системы управления: 1 - персональная ЭВМ; 2 -блок управления; 3 - источник питания; 4 - электролитная ванна; 5 - система датчиков напряжения и тока; 6- измерительно-преобразовательный блок [62]
Принцип работы системы состоит в следующем. В ходе обработки аналоговые сигналы с системы датчиков напряжения и тока 5 поступают на вход измерительно-преобразовательного блока 6. С выхода блока 6 сигнал, преобразованный в цифровой код, поступает на персональную ЭВМ 7. Персональная ЭВМ 7, выполняя функцию элемента сравнения, анализирует цифровой сигнал и вырабатывает сигнал рассогласования, которым запускается блок управления частотой и скважностью 2.
Далее блок управления 2 вырабатывает управляющие импульсы, которые подаются на силовые элементы выпрямительного и инверторного блоков источника питания 3. Выходные биполярные импульсы напряжения определенной амплитуды, частоты и скважности подаются на электролитную ванну для ПЭО 4, тем самым, осуществляя модификацию поверхностного слоя. В результате система правления регулирует и стабилизирует среднюю плотность тока в электролитной ванне в ходе процесса ПЭО.
1.2.2.2 Системы оптимизации технологических параметров
Рассматриваемый тип управления технологическими параметрами возникает из задачи достижения целевых свойств состояния поверхности при наименьшей себестоимости обработки или наибольшей производительности.