Оптимизация процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра

• Автор: Назаренко, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 211 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Проблемы обработки глубоких отверстий
малого диаметра
1.1. Особенности сверления глубоких отверстий
малого диаметра и пути его совершенствования
1.2. Принципы управления сверлением глубоких
отверстий малого диаметра
1.3. Цели и задачи исследования
Глава 2. Особенности механики сверления глубоких
отверстий малого диаметра спиральными сверлами
2.1. Оборудование и инструменты для сверления
2.2. Описание экспериментальной установки
2.2.1. Аппаратная реализация
2.2.2. Программное обеспечение
2.3. Механика сверления глубоких отверстий малого
диаметра
2.3.1. Общие закономерности изменения силовых параметров
2.3.2. Закономерности формирования осевого усилия и крутящего момента при сверлении глубоких отверстий
малого диаметра
2.4. Статистические характеристики изменения силовых параметров
2.4.1. Эволюция "быстропротекающих" процессов
2.4.2. Влияние СОЖ на статистические характеристики силовых параметров
2.4.3. Эволюция "медленных" процессов
2.5. Факторы нестационарности изменения силовых параметров
2.6. Отображение разнообрабатываемости в силовых параметрах
2.7. Авторегрессионный и спектральный анализ эволюции крутящего момента и осевого усилия
2.8. Выводы
Глава 3. Пути оптимизации сверления глубоких отверстий
малого диаметра. Общая задача управления
3.1. Постановка задачи управления процессом сверления глубоких отверстий в терминах теории оптимального
управления
3.1.1. Математическая модель
3.1.2. Ограничения пространства состояния
3.1.3. Отображение ограничений, накладываемых на координаты состояния процесса глубокого сверления в пространстве состояния управляемой системы
3.1.4. Оптимизационный функционал
3.2. Оптимизация рабочих заглублений
3.3. Оптимизация вспомогательных перемещений
3.4. Обобщение проблемы синтеза закона управления на случай многих ограничений на пространство состояния процесса сверления
3.5. Выводы
Глава 4. Микропроцессорная система управления сверлением глубоких отверстий малого диаметра
4.1. Описание команд управления
4.2. Процедура сверления
4.3. Пути дальнейшего совершенствования систем управления
на основе учета дополнительных ограничений
4.4. Сравнение алгоритмов управления процессом сверления глубоких отверстий малого диаметра
4.5. Опытно-промышленные испытания
4.6. Выводы
Заключение и общие выводы
Список литературы
Приложение
Введение.
Вопросы повышения производительности точности и надежности функционирования станочных систем всегда были и остаются актуальными для станковедения. Одной из насущных задач, стоящих перед промышленным производством, является его интенсификация на основе научно-технического прогресса, где развитие машиностроения и средств вычислительной техники определяются как приоритетные.
Данная диссертационная работа посвящена детальному анализу процесса глубокого сверления отверстий малого диаметра спиральными сверлами и созданию на основе этого анализа системы автоматического управления процессом сверления, обеспечивающей минимизацию приведенных затрат. По данным анализа механических процессов, протекающих при глубоком сверлении, предпринимается попытка формулировки задачи оптимального управления процессом сверления, для чего создается более совершенная математическая модель, описывающая зависимости силовых параметров, действующих на инструмент, от координат состояния системы, а также исследуются и формализуются ограничения, действующие в системе. Рассматриваются возможности практической реализации полученных алгоритмов для существующих микропроцессорных систем.
В отличие от других видов обработки на металлорежущих станках (НРС), обработка глубоких отверстий характеризуется
нестационарностью изменения силовых параметров, что, в значительной степени, снижает производительность систем сверления, реализованных по жесткому циклу. Это вызвано, в основном, необходимостью значительно занижать режимы обработки для обеспечения приемлемой надежности и качества процесса обработки в ущерб производительности. В некоторых случаях обработка глубоких отверстий до сих пор выполняется вручную.
Вопросы об автоматическом управлении процессом глубокого сверления рассматривались многими исследователями, и определенные результаты в этом направлении действительно были получены. Однако следует отметить, что разработанное ранее оборудование, реализующее в той или иной степени принципы оптимального управления, отличается сложностью, громоздкостью и, что самое важное, не обеспечивает значительного роста производительности, надежности и качества. Это оборудование так и не получило
Сигнал с выхода усилителя фотоприемника поступает на цифровой вход РА5 Ш/Ъ003 через соединитель СНО-бО контакт XI.21. Диск датчика имеет четыре шторки, что позволяет фиксировать положение сверла в восьми точках с угловым шагом 45°. Более точная аппроксимация угла поворота сверла - с точностью до 5° осуществляется численно в ЭВМ. Сигнал этого датчика используется для привязки характеристик процесса сверления к угловому положению режущих кромок сверла.
Тензометрический датчик осевого усилия. В качестве датчика осевого усилия используется тензометрический мост. Элементы тензометрического моста закреплены на неподвижной измерительной шайбе сложной формы установленной в корпусе пиноли. Схема расположения измерительной шайбы приведена на рис. 2.12.
Усилие на шайбу передается с телескопического вала через упорный подшипник. Следует отметить, что в установке был использован датчик, установленный при изготовлении сверлильной головки. Кинематическая схема передачи усилия через упорный подшипник, реализованная в данном изделии, обладает повышенным уровнем собственных шумов, так как шумы подшипника при вращении передаются на измерительную шайбу. Как более эффективный, следует рассматривать способ, при котором датчик продольного усилия и крутящего момента устанавливается непосредственно в патроне с передачей сигналов и питания датчиков через кольцевой трансформатор.