Разработка научных методов создания технологии высокоэффективной многокоординатной автоматизированной обработки с синергетическим управлением формообразующими движениями

• Автор: Флек, Михаил Бенсионович
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 310 с. : ил.

Введение
Глава 1 Анализ исследований в области автоматизированной технологии многокоординатной обработки

1.1 Объекты и область исследований 1

1.2 Современные тенденции совершенствования технологических процессов и станков с ЧУ в интегрированном гибкоструктурном производстве
1.3 Предпосылки совершенствования технологии обработки на станках с ЧГ1У с позиций синергетической теорией управления
1.4 Особенности построения технологических процессов с учетом динамики резания и возможностей динамического диагностирования

1.5 Проблемы построения технологических процессов на основе

синергетического принципа управления

1.6 Выводы

Глава 2 Механизм взаимодействия траекторий, задаваемых на исполнительные

элементы станка, с траекториями формообразующих движений

2.1 Формализация связей между процессом резания и управляющей программой. Уравнения динамики процесса резания
2.2 Зависимость сил резания от координат при формообразовании поверхностей
2.2.1 Механизм взаимодействия инструмента и заготовки
2.2.2 Действие сил, формируемых в процессе обработки, в зоне передней поверхности режущего инструмента
2.2.3 Действие сил, формируемых в процессе обработки, в зоне задней поверхности режущего инструмента
2.3 Особенности построения программ с учетом деформации инструмента
2.3.1 Формализация процесса образования деформаций инструмента
2.3.2 Расчет упругих деформаций
2.3.3 Коррекция управляемых координат в технологическом процессе для станков с 1У
2.3.4 Учет изменений скорости подачи инструмента в У
2.3.5 Концепция учета обобщенного влияния сил на перемещение инструмента в управляющих программах
2.4 Выводы
Глава 3 Проектирование управляющих программ для медленных перемещений 3 в технологических процессах для станков с ЧПУ
3.1 Проблема создания устойчивых траекторий движения исполнительных 3 элементов станков с ЧПУ
3.2 Учет влияния упругих деформаций инструмента при определении 4 атгракторов медленных движений, обеспечивающих требуемые показатели качества
3.2.1 Выбор траекторий, обеспечивающих компенсацию неравномер 5 ности припуска на точность в продольном сечении изделия
3.3 Специфика построения траекторий при обработке деталей сложной 6 геометрической формы
3.4 роектирование управляющих программ обработки заготовок с малой и
изменяющейся вдоль траектории жесткостью
3.4.1 Учет изменений упругих деформаций заготовки вдоль траектории
движения инструмента
3.4.2 Обеспечение точности детали в поперечном сечении
3.5 Выбор оптимальных траекторий при проектировании управляющих 4 программ для станков с ЧПУ
3.6 Выводы
Г лава 4 Проектирование управляющих программ с учетом эволюционных
изменений в технологической системе
4.1 Особенности методологии учета эволюционных изменений ТС в 1 структуре проектирования управляющих программ
4.2 Модель развития износа в форме интегральных операторов
4.3 Методика прогнозирования процесса износа инструмента с целью 9 повышения точности обработки
4.4 Механизм управления точностью формообразования с учетом износа 3 инструмента
4.5 Пути совершенствования управляющих программ для процесса резания
4.6 Выводы
Глава 5 Проектирование технологических процессов и управляющих программ
для станков с ЧПУ на основе принципа синергетического управления
5.1 Механизм и методика синергетического управления
5.2 Определение ограничений, накладываемых на траектории 5 формообразующих движений
5.3 Выводы
Глава 6 Реализация синергетической концепции управления в технологических
процессах обработки па станках ЧПУ
6.1 Усовершенствование управляющих программ для процессов точения па 1 основе синергетического управления
6.2 Разработка нрщрамм для технологических процессов растачивания
6.3 Проектирование управляющих программ для технологических процессов 4 фрезерования
6.3.1 Алгоритмы управления точностью обработки деталей, имеющих 5 ширину фрезеруемой поверхности, меньшую диаметра фрезы
6.3.2 Особенности проектирования технологических процессов
фрезерования деталей имеющих ширину фрезеруемой поверхности, большей диаметра фрезы
6.4 Разработка управляющих программ для технологического процесса 2 сверления глубоких отверстий малого диаметра
6.5 Обеспечение качества поверхностного слоя
6.6 Технологические рекомендации по проектированию процессов 0 обработки на станках с ЧПУ
6.7 Выводы
Заключение
Общие выводы
Литература


Введение обратных связей по положению исполнительного механизма в современных приводах станков с ЧПУ такие связи являются правилом не может полностью устранить влияния неопределенности Мс. Кроме этого, Мс зависит от многих координат состояния управляемой системы. Поэтому все подсистемы, рассматривающие управление отдельной координатой, становятся взаимосвязанными, так как Мс зависит от траекторий всех исполнительных элементов станка. Применительно к предприятиям, выпускающим наукоемкие изделия, в частности к авиационной промышленности, сложное распределение характеристик жсткости обрабатываемых изделий является общепринятым. На первом этапе исследований автор, начиная с года, совместно с коллективом ОАО Роствертол, разработал основные принципы и программы, позволяющие учесть особенности формирования погрешности обработки изделий на оборудовании с ЧПУ. При этом в разрабатываемых ТП учитываются характеристики станков, полученные после статистической обработки информации, что дает возможность выявить математические ожидания и дисперсии преобразования входной анизотропии свойств в выходную. Этот подход позволил на стадии подготовки УП повысить точность изготовления деталей в ТП точения и растачивания, снизить массу изделий. При этом реализованы случаи односуппортной и двухсуппортиой обработки в последнем случае удатся компенсировать влияние упругих деформаций на точность изготовления изделий. Одновременно при решении проблем подготовки автоматизированных ТП решались вопросы обеспечения качества поверхностного слоя и обработки на режимах, удовлетворяющих принципу динамической устойчивости процесса резания. Подробный анализ состояния вопроса о возможности оптимизации программ для станков с ЧПУ приведен в монографиях автора, где представлены результаты собственных исследований и анализ опыта изготовления деталей на станках с ЧПУ в условиях ОАО Роствертол. Эти исследования, в частности, показали, что критерии, используемые при подготовке УП, для черновой и получистовой обработки должны учитывать минимизацию приведенных затрат, а при чистовой обработке критерии минимизации погрешности обработки и массы изделий. Однако на данном этапе исследования автора в этой области, впрочем, как и исследования других учных, не касались подхода к управлению процессами обработки с учтом формирования траекторий формообразующих движений с учтом иерархии динамических моделей, рассматривающей преобразование траекторий за счт процессов динамической самоорганизации и эволюционных преобразований. Принцип подхода к программированию оставался традиционным направленным на формирование геометрического образа детали на электрической стороне, то есть на УЭВМ. Современный металлорежущий станок вместе с ЭВМ характеризует новую систему, в которой обнаруживаются не только новые свойства системы как объекта автоматического управления, но и в самом станке можно исследовать и конструировать его элементы исходя из информативных особенностей. В частности, возможно рассматривать упругую систему как канал, по которому передатся информация о состоянии процесса резания и показателях качества изготовления изделий. Схематически это можно представить структурой, приведнной на рисунке 1. Из структурной схемы ясно, что при раскрытии динамики формообразующих движений и их соответствия формообразующим движениям, заданным по программе ЧПУ вектор ,,и, следует учитывать в ТП взаимосвязанные координаты электрической части управляемых двигателей, механической части станка и их взаимодействия со средами процессом резания, процессами трения и пр Размерность пространства состояния является чрезвычайно высокой, и при изучении системы в целом необходимо это учитывать 9. Управление в современных системах является векторным. Скалярное управление отдельными координатами, как это выполнялось в ранних исследованиях, не учитывает реакции со стороны процесса резания и других процессов, с которыми взаимодействуют элементы системы. Рисунок 1. Подробный анализ современных методов управления ТП приведн в работе 4, где показаны достижения современной теории управления.