Введение к работе
Актуальность темы. Известно, что в процессе эксплуатации рабочие поверхности многих деталей изнашиваются неравномерно Наиболее ярким примером этому является неравномерная "выработка" направляющих трения скольжения (станины, планки, штанги и др ) технологического оборудования и оснастки Эффект неравномерности "выработки" во многом обусловлен нестационарностью (нагрузки, скорости и др.) их условий эксплуатации. В результате возникает потеря точности (одной из важнейших функций технологического оборудования) и в лучшем случае - необходимость ремонта, а в худшем - его замена В этой связи недостатком технологического обеспечения эксплуатационных свойств соединений до недавних пор являлось требование однородности параметров качества контактирующих поверхностей, которое обеспечивалось постоянством условий обработки в пределах перехода Для получения соединений с равномерными эксплуатационными свойствами качество рабочих поверхностей деталей машин должно изменяться с закономерностью, обусловленной неравномерностью условий эксплуатации, которое можно обеспечить методами, позволяющими непосредственно в процессе обработки управлять в пределах технологического перехода такими факторами, как силовые (статические и динамические), кинематические (скорость, подача, направление), электрофизические (сила тока, скважность импульсов, энергия излучения, перекрытие зон лазерного воздействия и др )
Недостаточность научно обоснованных рекомендаций по обеспечению свойств поверхностей, работающих в неоднородных условиях, подчеркивает актуальность исследований в этом направлении, так как их результаты могут внести значительный вклад в существенное повышение качества продукции отечественного машиностроения, ее надежности и конкурентоспособности на мировом рынке
Это определило цель работы: обеспечение заданной закономерности изменения параметров качества поверхностей деталей машин, обусловленной неоднородными условиями их эксплуатации, на основе управления режимами чистовой и финишной обработки в технологических системах с ЧПУ в пределах перехода.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи
-
разработать теоретические положения по установлению закономерностей изменения условий обработки поверхностей в технологических системах, учитывающих неоднородность условий их эксплуатации,
-
построить алгоритмические и программные модели управления технологическими факторами обработки в системах с ЧПУ, обеспечивающие заданные закономерности изменения параметров качества обрабатываемых поверхностей программным способом,
-
сформулировать общие принципы синтеза технологических систем обеспечения закономерно изменяющегося качества поверхности на основе
компьютерного программного управления факторами прогрессивных методов обработки с учетом технолої ической наследственности,
-
разработать программный метод экспресс-диагностики технологических систем (ЭДТС) с компьютерными устройствами ЧПУ по обеспечению параметров качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей,
-
расширить классификацию микрорельефов, реализуемых на поверхностях деталей с учетом особенностей обработки, включая разработку соответствующего программного обеспечения,
-
разработать технические и программные средства подготовки поверхностей обработкой методом ППД программным способом (ППДПС) к неоднородным условиям эксплуатации
Методы и средства исследований. Базой исследований служили научные основы технологии машиностроения и смежные технические науки Экспериментальные исследования проводились на базе системного подхода методами активного эксперимента на реальных системах обработки с 411У с привлечением имитационного моделирования, соответствующих устройств и компьютеризированных измершельных систем
Основные положения, выносимые автором на защиту:
-
принципиальная возможность подготовки функциональных поверхностей деталей машин к неоднородным условиям эксплуатации путем технологического обеспечения заданного закона изменения параметров их качества на стадии чистовой и финишной обработки,
-
теоретические основы, логические модели управления и принципы (определенности, существования, управляемости и физической реализуемости) технологического обеспечения заданных законов распределения параметров качества по обрабатываемой поверхности,
-
комплекс пространственно-временных аналитических и графических моделей реальных условий эксплуатации соединений трения скольжения технологического оборудования и оснастки,
-
программный метод экспресс-диагностики технологических сие гем (ЭДТС) с ЧПУ по параметрам качества обрабатываемых поверхностей,
-
классификация систем обработки функциональных поверхностей деталей машин по степени технологической гибкости, под которой понимается способность ТС обеспечить заданные множества параметров качества поверхностного слоя(КПС) или эксплуатационных свойств(ЭС) в регламентированных интервалах с заданной надежностью путем направленного управления условиями обработки и механизмом технологического наследования ,
-
новые классы микрорельефов, реализуемых программным способом в системах повышенной технологической гибкости со встроенными микро-ЭВМ (CNC) или (PCNC),
-
алгоритмические и программные модели формирования, моделирования и реализации известных и предложенных классов микрорельефов на станках с ЧПУ повышенной технологической гибкости,
-
технологические, программные и алгоритмические средства реализации
подготовки поверхностей деталей к неоднородным условиям эксплуатации на основе обработки ППДПС в системах повышенной технологической гибкости
Научная новизна работы заключается в разработке научно обоснованного подхода и технологического обеспечения заданной закономерности параметров шероховатости и микрорельефов поверхностей деталей соединений, обусловливающей равномерность их эксплуатационных свойств в неоднородных условиях работы и, в частности, в разработке
теоретических основ программного обеспечения заданного закона изменения качества поверхностей деталей машин для работы в неоднородных условиях эксплуатации,
комплекса пространственно-временных аналитических и графических моделей реальных условий эксплуатации, необходимых для технологического обеспечения однородности эксплуатационных свойств поверхностей при неоднородных условиях работы,
логических моделей управления и выявления принципов технологического обеспечения заданных законов распределения параметров качества по обрабатываемой поверхности (определенности, существования, управляемости и физической реализуемости),
алгоритмических и программных моделей для предложенных новых классов микрорельефов, реализуемых в технологических системах со встроенным микроЭВМ (CNC, PCNC),
Практическую значимость работы составляют
-
Программный метод экспресс-диагностики технологических систем с ЧПУ по параметрам качества обрабатываемых поверхностей, включающий модули планирования, обработки, измерения параметров и построения физико-статистических моделей
-
Результаты экспресс-диагностики системы обработки повышенной технологической гибкости "торцевое фрезерование - ППД (алмазное выглаживание (АВ), накатывание шариком (НШ)", касающиеся технологического обеспечения заданной закономерности формирования топографии, микрогеометрии плоских поверхностей из чугуна СЧ20 и стали 45
-
Комплекс статистических моделей формирования и программ обеспечения заданной закономерности изменения параметров качества обрабатываемой поверхности в пределах перехода в компьютеризированных технологических системах с ЧПУ с учетом технологической наследственности
-
Новые классы микрорельефов, реализуемых методом ППД программным способом (ППДПС) на станках с компьютерными системами ЧПУ, включая классификацию, алгоритмические модели и программные средства реализации.
-
Технические средства подготовки поверхностей деталей к неоднородным условиям эксплуатации на основе обработки ППДПС, построенные на основе систем с ЧПУ типа "NC", гибридизированных с персональным компьютером (т е на основе реализации систем типа PCNC)
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях-
І ретьей международной конференции "Проблемы повышения качества промышленной продукции" (Брянск, 1998 г), региональной конференции "Научное и научно-техническое обеспечение экономического и социального развития Дальневосточного региона" (Хабаровск. 1998 г), "Машиностроение и техносфера XXI века" (Севастополь, 2001, 2002, 2005 гг), "Гагаринские чтения" (Москва, 2000 г), "Наука о резании материалов в современных условиях", посвященной 90-летию со дня рождения В Ф Боброва (Тула, 2005 г), 5-й международной конференции "Обеспечение и повышение качества машин на этпах их жизненного цикла" (г Брянск, 2005 г), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава БГТУ в 1999 - 2005 гг В полном объеме диссертация заслушивалась на заседании кафедры " Технология машиностроения" и технологической секции БГТУ (г Брянск)
Публикации По теме диссертации опубликовано 22 работы Структура и объем работы. Диссертация изложена на 235 страницах, содержит 94 рисунка, 7 таблиц и состоит из введения, 5 глав, списка литера-іурьі, включающего 195 наименований, и приложений
Диссертация выполнялась при финансовой поддержке грантов Мини-с герства образования и науки РФ по фундаментальным исследованиям в облас-іи машиностроения по темам "Разработка аппаратных и программно-технических средств для комплексного определения, анализа и хранения информации о геометрических характеристиках поверхностей деталей машин" (шифр Т00-63-360), "Создание систем технологического обеспечения качесіва и эксплуатационных свойств поверхностей деталей на базе компьютерииции процессов управления обработкой измерением и испытанием" (шифр Т02 -06 3 -579)
