Повышение производительности и обеспечение функциональной надежности непрерывного резания путем оперативного управления процессом обработки

• Автор: Терёшин, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 312 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Особенности эксплуатации инструментов и обеспечения надежности технологических систем металлообработки
и ГПС в мелкосерийном производстве
1.2. Современное состояние технической диагностики и оперативного управления процессом резания
1.3. Переменные факторы процесса резания
1.3.1. Переменные параметры токарных резцов для обработки стали
1.3.2. Переменные параметры быстрорежущих инструментов для обработки отверстий
1.3.3. Переменные параметры заготовок
1.4. Параметры процесса резания, используемые для оперативного управления и диагностирования
1.4.1. Силовые параметры
1.4.2. Температурные параметры
1.5. Термины и определения
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ
2.1. Надежность технологических систем
2.1.1. Структура технологических систем металлообработки
2.1.2. Надежность технологических систем металлообработки
2.2. Многопараметрическое диагностирование технологических систем металлообработки
2.2.1. Состояние технологических систем и процесса резания
2.2.2. Диагностирование технологических систем и процесса резания
2.2.3. Термины и определения
2.2.4. Принципы многопараметрической диагностики
2.3. Оперативное управление процессом резания
2.3.1. Общие положения
2.3.2. Принципы управления процессом резания
2.3.3. Оперативное управление процессом резания на режимах максимальной производительности
2.3.4. Оперативное управление процессом резания путем стабилизации значений максимальной температуры
2.3.5. Оперативное управление процессом резания путем стабилизации значений мощности резания
2.4. Задачи экспериментальных исследований
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ РЕЖУЩИХ
ИНСТРУМЕНТОВ В ГНС
3.1. Методика проведения экспериментальных исследований
3.2. Особенности затупления режущих инструментов
3.2.1. Особенности затупления твердосплавных резцов
3.2.2. Особенности затупления быстрорежущих инструментов для обработки отверстий
3.3. Особенности затупления и эксплуатации инструментов с переменными режимами резания
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
4.1. Методика проведения экспериментальных исследований
4.1.1. Методика проведения силовых исследований
4.1.2. Методика проведения температурных исследований
4.2. Исследования силовых параметров
4.2.1. Исследование возможных изменений степеней влияния различных факторов процесса резания на крутящий момент и осевую силу в связи с износом сверл, зенкеров, разверток
4.2.2. Разработка математических моделей крутящего момента
и осевой силы
4.3. Исследование температурных параметров
4.3.1. Исследование температурных полей и уровня максимальных температур у очагов превалирующего износа сверл и зенкеров

при обработке отверстий в заготовках из серого чугуна
4.3.2. Разработка математической модели максимальной температуры
4.3.3. Определение критериев функционального отказа инструментов
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА 5. МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ
5.1. Многопараметрическое диагностирование технологических систем
5.1.1. Точность диагностирования износа инструментов
5.1.2. Многопараметрическое диагностирование износа инструментов для обработки отверстий
5.1.3. Принципы многопараметрического диагностирования
5.2. Реализация принципов многопараметрического диагностирования на многоцелевых станках
5.3. Выводы по главе
ГЛАВА 6. ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ
РЕЗАНИЯ
6.1. Теоретические основы оперативного управления процессом резания
6.2. Пример оперативного регулирования процесса сверления чугуна путем стабилизации максимальной температуры
6.3. Пример оперативного регулирования при точении стали
путем стабилизации мощности резания
6.4. Выводы по главе
ОБЩИЕ НАУЧНЫЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

позволит исключить брак и аварии, связанные с поломкой режущего инструмента, и оптимизировать режимы обработки.
В работах [43-44, 96] приведены результаты исследований и разработки системы измерения и регистрации геометрических параметров криволинейных лезвий режущего инструмента, обеспечивающей возможность использования результатов диагностики для коррекций, компенсирующих погрешности обработки, связанные с изнашиванием и разрушением инструмента в процессе точения жаропрочных сталей и сплавов на станках с ЧПУ.
В статье [45] проведены исследования зависимости физических параметров процесса резания при точении (виброскорости, силы резания, температуры, шума и мощности резания) от режима резания. Получены математические модели зависимостей, построены графики изменения физических параметров. Выявлены наиболее значимые физические параметры для возможности управления на станках с ЧПУ. По мнению авторов статьи сегодня недостаточно работ по установлению взаимосвязей влияния основных физических явлений процесса резания с производительностью, себестоимостью, качеством обработки, износостойкостью режущих инструментов с учетом автоматизации многоинструментальной обработки на станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах. В связи с этим задача выявления наиболее значимых физических параметров процесса резания при его диагностике весьма актуальна. Появляется возможность не только научно обоснованного управления через систему ЧПУ процессом резания по выбранным физическим параметрам, но и предотвращения случайных поломок инструмента и повреждения дорогостоящего оборудования.
В [7] сформулирована задача мониторинга и прогнозирования остаточной стойкости режущего инструмента, предложена архитектурная модель обобщенной диагностической системы и проиллюстрирована ее программная реализация. Специфицирован протокол взаимодействия модуля диагностики с ядром системы ЧПУ, приведено универсальное решение для осуществления диагностики и прогноза износа режущего инструмента на базе внешнего