Сверление Глубоких Отверстий Малого Диаметра

автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация по теме: Оптимизация процесса сверления глубочайших отверстий малого поперечника

НАЗАРЕНКО Дмитрий Владимирович

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СВЕРЛЕНИЯ Глубочайших ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО Поперечника.

Специальность 05.03.01. Процессы механической и физико.

технической обработки, станки и инструмент.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре "Автоматизация но и жилых помещений процессов" Донского муниципального технического института.

доктор технических наук, доктор Заковоротный В.Л.

доктор технических наук, доктор Гордиенко Б.И., Кандидат технических наук, доцент Чубукин A.B.

Защита состоится " декабря 1998 г. в 10 часов на

заседании диссертационного Совета Д.063.27.03 в Донском муниципальном техническом институте туда: 344010, г.Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, ауд.252.

С диссертацией есть вариант ознакомится в библиотеке ДГТУ.

сверление глубоких отверстий малого диаметра

Отзыв в 2-ух экземплярах, заверенных печатью, просим высылать в диссертационный Совет в указанное место.

Автореферат разослан " " ноября 1998 года.

ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ.———-

_______________Актуальность темы. Вопросы позышзни;; производительности,

точности и надежности процесса обработки всегда были и остаются животрепещущими для станковедения. Одной из насущных задач, стоящих перед фабричным созданием, является его интенсификация на базе сотворения автоматических станочных систем, управляемых от промышленных ЭВМ и микроконтроллеров.

Процесс сверления глубочайших отверстий малого поперечника является приемлимо нестационарным процессом, обеспечение которого просит сотворения различного класса систем управления. Такие позволяющей вести бухгалтерский учет (софт) создавались в российскей и забугорной практике, но, по сей день, не существовало постановки задачки синтеза позволяющей вести бухгалтерский учет (софт) управления учитывая разнообразных и изменяющихся ограничений на координаты места состояния процесса обработки. Раскрытие этих ограничений во связи с механикой процесса глубочайшего сверления, их отображением в фазовое место координат формообразующих движений станочного оборудования, а кроме того определение функции управления, минимизирующей приведенные издержки, по сей день не решены. Конкретно этим определяется актуальность темы работы, когда решается вопрос синтеза рационального управления для выполнения сверлений глубочайших отверстий малого поперечника учитывая ограничений на вектор управления и фазовые линии движения формообразующих движзний и вспомогательных перемещений при функционировании оборудования для рассматриваемого технологического процесса.

Работа нацелена на создание оборудования для обработки глубочайших отверстий при наличии крупносерийного и массового производства, к примеру, при сверлении топливоподводящих отверстий в корпусах и штуцерах форсунок дизельных движков, при обработке маслоподводящих отверстий в автомобилестроении и др.

Работа выполнена по общероссийским программкам "Конверсия и высочайшие технологии", "Механика, машиноведение и процессы управления".

Цель работы. Увеличение производительности автоматического оборудования для выполнения сверлений глубочайших отверстий малого поперечника при фиксированной надежности выполнения процесса сверления методом отыскания хорошей функции управления.

Способы и приемы исследования. Решение намеченной цели производилось на базе традиционного подхода в решении задач оптимизации. Увеличение производительности и надежности процесса сверления достигается методом отыскания и использования более четких моделей описания процессов, протекающих при сверлении, и использовании их при определении функции управления, и конечно методом уменьшения полного количества допущений и приближений, которые являются неминуемыми для реальных устройств.

Главные результаты работы получены методом теоретических и экспериментальных исследовательских работ. В теоретических исследовательских работах использовались положения теории автоматического управления, теории резания (сверления), теории автоматического электропривода, цифровых способов обработки сигналов и цифровой фильтрации, теории случайных процессов. Экспериментальные результаты получены на уникальном оборудовании, оснащенном измерительными системами, часть где разработана и сделана создателем.

Оборудование работает работающие под ПЭВМ типа IBM PC 486. Для управления процессом сверления использовалось оригинальное ПО, разработанное создателем для проведения измерений и тестов по сверлению. Уже сегодня, предлагаемое ПО позволяет моделировать разные методы управления. Что остается сделать нашему клиенту вычисления и обработка результатов измерений проводились по разработанным создателем методам. Методы управления сверлильным оборудованием и вычислений, зависимо от их специфичности и предъявляемых требований, были реализованы на языках Ассемблер и Паскаль, часть вычислений проводилась с применением математического пакета MATLAB.

Научная новизна работы. В диссертаций рассмотрены и решены задачки, представляющие энтузиазм для станковедения.

1. Исследованы закономерности конфигурации сил, действующих на сверло при обработке глубочайших отверстий.

2. Исследованы статистические свойства силовых характеристик.

3. Определены отображения места состояния процесса сверления в место состояния управляемой бухгалтерской системы при глубочайшем сверлении.

4. Определены и формализованы ограничения места состояния процесса сверления и их отображения в фазовом пространстве управляемой комплекса бухгалтерских программ.

5. Определены рациональные фазовые траектории движения пиноли сверла при рабочих заглублениях и вспомогательных перемещениях.

6. Определена функция управления процессом сверления глубочайших отверстий малого поперечника, оптимизированная по производительности.

Практическая ценность работы

1. Получены методы управления процессом глубочайшего сверления, направленные на внедрение в современных вычислительных системах, в совокупы с которыми и был получен значимый полезный эффект, выражающийся в повышении производительности комплекса бухгалтерских программ и надежности процесса сверления.

2. Разработана система управления процессом сверления глубочайших отверстий малого поперечника, позволяющая в значимой степени повысить производительность и надежность процесса сверления. Это достигается методом:

а) использования более совершенных моделей самого процесса сверления;

б) использования более четкой и {рабочей инфы о протекании процесса обработки, что достигается методом внедрения дополнительных датчиков, позволяющих делать измерения с нужной точностью;

в) использования принципно новых способов анализа данных измерений текущих значений силовых характеристик, действующих на инструмент;

г) учета конфигураций критерий обработки в процессе выполнения самого процесса обработки, развития износа инструмента и скопления укрытых изъянов инструмента, снижающих его крепкость в процессе использования;

. д) внедрения микроконтроллеров в цепях управления, позволяющих воплотить полученную в данной работе функцию управления процессом сверления.

3. Приведены методы и программки для реализации управления процессом глубочайшего сверления, обеспечивающих очень допустимую производительность обработки.

Реализация результатов работы. Промышленные тесты бухгалтерской системы сверления проведены на предприятиях: ОАО "Роствертол", ПО "Азовский оптико-механический завод" и Ростовский электровозоремонтный завод имени В.И.Ленина. Экспериментальный щит, разработанное ПО и результаты исследовательских работ употребляются в учебном процессе кафедры "Автоматизация но и производственных процессов" Донского муниципального технического института.

Апробация работы. Главные результаты исследовательских работ были доложены на:

— Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, микроэлектроника, бухгалтерской системы связи и управления. Таганрог. 1997г.

— 5-й Интернациональной научной конференции по динамике технологических систем. Росгов-на-Дону. 1997г.

Публикации. По информативным данным диссертационной работы размещено 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, общих выводов по месту работы, перечня использованной литературы, приложений. Диссертация изложена на 234 страничках, содержит 78

рисунков, 13 таблиц, перечень литературы из 183 источников, 14 приложений.

Во внедрении содержится обоснование актуальности работы, главные научные положения, составляющие предмет работы.

1-ая глава посвящена анализу заморочек сотворения автоматического оборудования для выполнения сверлений глубочайших отверстий малого поперечника, дополнительно рассмотрены особенности процесса сверления глубочайших отверстий малого поперечника. Указаны пути совершенствования оборудования для реализации процесса сверления, посреди которых выделены последующие направления:

— создание критерий, когда воздействие стружки на процесс сверления отсутствует;

— улучшение конструкции и геометрии инструмента;

— улучшение систем управления процессом сверления с повторяющимся выводом инструмента.

Последнее направление рассматривается как более перспективное. Здесь процесс сверления производится с повторяющимися выводами инструмента, необходимыми для отвода стружки, остывания и ввода СОЖ для выполнения еще одного заглубления, которое затем сможем познакомиться именовать единичным. Приводится обзор имеющихся законов управления переключением циклов заглублений и их сравнительная черта. На базе изложенного формулируются цель и задачки исследования.

2-ая глава посвящена исследованию механики глубочайшего сверления. В этой главе параллельно описываются теоретические и экспериментальные исследозания.

Сначала главы приводится подробное описание экспериментального щита, основой которого является силовая сверлильная головка. Для проведения исследовательских работ головка оборудована датчиками и работает работающие под индивидуальной ЭВМ IBM PC 486. Для выполнения нужных измерений были применены уникальные технические решения по созданию

измерительных средств и методике проведения исследовательских работ, предложенные создателем. Для реализации экспериментальных исследовательских работ имеется нужное ПО.

Анализ механики сверления производится основываясь на традиционного подхода. рассмотрения процесса резания. На базе анализа специфичности процесса глубочайшего сверления были записаны соотношения для сил в системе "режущий клин. "деталь" для варианта несвободного вывода стружки. По причине этих теоретических выводов, также экспериментальных данных, были получены эволюционные зависимости механического момента сверла и осевого усилия от координаты. Опыты проявили существенную нестационарность конфигурации силовых характеристик при сверлении. Согласно выполненного статистического анализа строились математические модели, описывающие изменение силовых характеристик от координаты во время единичного заглубления. Исследования эволюции силовых характеристик производилось как с СОЖ, так и без СОЖ.

Выполнен анализ нагруженности отдельных частей режущих кромок сверла, под воздействием которых было выяснено, что осевое усилие формируется, по большей части, в самом центре сверла. в области перемычки, а вращающий момент определяется процессами на периферии режущих лезвий. Установлена приближенная зависимость этой нагруженности от радиуса сверла. Рассмотрена эволюция конфигурации силовых характеристик на протяжении износа; а именно, установлено, что, в течении изнашивания сверла осевое усилие в области перемычки увеличивается лучше.

Выполнены исследования силовых характеристик при обработке неоднородных материалов и их связь с процессами разнообрабатываемости. Исследована связь циклически циклической составляющей силовых характеристик, синхронизированных с частотой вращения сверла, с процессами развития увода инструмента. Предложена методика синхронного усреднения (усреднение силовых характеристик во время нескольких оборотов сверла для фиксированных значений угла поворота сверла), на базе какой} {занимается выявляется зависимость конфигурации силовых

характеристик от угла-"поворота. По величине колебаний силовых характеристик в рамках оборота сверла делается зьшэд о предыстории развития увода инструмента.

Уже сегодня, производится автокорреляционный и спектральный анализ силовых характеристик преследуя цель выявления еззимосвязи спектральных черт силовых характеристик в течении каждого единичного заглубления с намерением определения конфигураций повторяющихся составляющих характеристик. По этим данным производится оценка эволюции скопления укрытых изъянов в материале инструмента, обусловленных усталостными факторами.

Рассмотрены причины нестационарности конфигурации силовых характеристик, вызванных несовершенством конструкции силовых сверлильных головок. Посреди их выделены причины, связанные с неоднозначностью фазовых траекторий движения пихоли и причины, вызванные конечной жесткостью позволяющей вести бухгалтерский учет (софт).

В третьей главе поставлена и рэшаиа общая задачка

управления станочной системой для выполнения сверлений глубочайших отверстий

малого поперечника. Уравнение бухгалтерской системы рассмзтрмвЕЭтся типа:

Как аспекта оптимизации выбирается аспект минимума приведенных издержек на создание партии деталей. В диссертационной работе показано, что обозначенный аспект практически сводится к аспекту наибольшей производительности.

Оптимизация рабочих заглублений и вспомогательных перемещений при работе рассматривается раздельно.

Читайте так же
Мини Дрель Для Сверления Плат... Как смастерить мини-дрель для маленьких работ Нашему клиенту остается знают, как тяжело просверлить тонкое отверстие (поперечником 1 мм и меньше) обыкновенной дрелью и неважно, питается она от сети по другому от аккумов. Тонкое сверло сгибается иначе говоря ломается под тяжестью самой дрели, мы не говорим о нажатии на ее поверхность. В данном вариа...
Gsr 140/180/1440/1800-Li. Тест На Сверление... GSR 140/180/1440/1800-LI. Тест на сверление Создатель: Sergey Shevelyov Размещено: 22 февр. 2017 г. Просмотрено: 18 028 Мне понравилось: 86 Мне не понравилось: 15 В 2017 году у компании BOSCH возникают сходу 4 новинки в линейке легких дрелей-шуруповертов 18В и 14,4В. Маленькой тест новинок предлагаю вам. Теги youtube: #GSR140-LI #GSR180-LI #GSR14...
Сверление Ствола В Домашних Условиях... Вопрос о том, как просверлить всякую нержавейку своими силами, обычно не образуется, если использовать с этой целью особые сверла для нержавеющих сталей. Вместе с такими сверлами, позволяющие стремительно и отменно сформировать отверстие требуемого поперечника, нужно использовать особые охлаждающие составы, в добавок строго выдерживать технологичес...

При оптимизации рабочих заглублений выбираются последующие ограничения места состояния процесса сверления У:

1. Ограничения на величину интегральной. у, и повторяющейся.у2 составляющих вращающего момента учитывая усталостных причин;

4. Ограничение на величину осевого усилия.у3, зависящего от текущей координаты заглубления, из соображений суждений осевой стойкости инструмента;

3. Ограничение на величину износа инструмента.у/,

4. Ограничение, характеризующее качество обработки

ys. Ограничения на вектор состояния процесса обработки имеют

где y0i. критичное значение /-той координаты; и. количество

деталей, обработанных данным инвентарем.

Таким макаром, задачка рационального управления рабочими заглублениями решается для варианта, когда место фазовых координат движения позволяющей вести бухгалтерский учет (софт) является ограниченным, и эти ограничения определяются отображениями в фазовом пространстве на обозначенные выше ограничения на координаты состояния процесса сверления.

Ограничения на место состояния процесса сверления являются размытыми, размытыми являются и ограничения на фазовые координаты движения позволяющей вести бухгалтерский учет (софт). Если обеспечить их кусочнолинейную аппроксимацию при 95% вероятности сверления без поломок инструмента, то лучшая траектория перемещения будет соответствовать линии движения, обозначенной на рис. 1 стрелками.

0 12 Рис. 1. Линеаризованные ограничения в фазовом пространстве управляемой комплекса бухгалтерских программ.

Закон управления, обеспечивающий движение по хорошей линии движения имеет вид:

Где С„, С„, Л, I. неизменные мотора привода пиноли; к, к,% к2, кк2".постоянные коэффициенты, определяемые аппроксимирующей функцией ограничений; г. время.

При оптимизации вспомогательных перемещений введены ограничения на величину напряжения и тока якоря мотора привода пиноли сверла:

Так лучшая фазовая линия движения имеет вид (рис. 2.7.).

рис. 4.5. Фазовая траектория перемещения комплекса бухгалтерских программ при вспомогательных.

Рассмотрен участок фазовой линии движения ЕРвА, соответственный переходу от скорости вспомогательных перемещений к скорости рабочих перемещений. Анализируется случайный процесс, связанный с неоднозначностью координаты окончания перехода, и предлагается методика определения координаты точки подготовительного переключения в каждом цикле заглубления.

В четвертой главе на базе обзора развития микропроцессорной техники и микроконтроллеров изготовлен обоснованный вывод о перспективности их использования в отдельных узлах силовой сверлильной головки. Для действенного использования микроконтроллеров в отдельных измерительных и силовых узлах разработана система команд управления и обмена данными. Предлагаемая система команд позволяет унифицировать функцию управления отдельными узлами оборудования и обеспечивает их смену при реконструкции. Команды формируются центральным контроллером и передаются к узлам управления и измерения. Для оборудования, применяемого в предлагаемой работе, были применены последующие группы команд:

1. Команды управления приводом вращения сверла.

4.5. Команды управления приводом подачи пиноли.

3. Команды управления синхронизации измерениями.

4. Команды управления измерением.

5. Команды контроля состояния.

7. Команда пуска измерений.

Для процедур, реализующих выполнение команд, 1ыли применены уникальные методы, оптимизирующие ¡роцессы измерения и вычисления. Конкретно говоря, метод обработки игналов, поступающих от датчика линейного перемещения сверла, в ачестве которого употребляется радиальный фотоэлектрический датчик !Е178А5, производится с одновременной диагностикой соответствующих тказов датчиков такового типа. Диагностика и тогда имеет принципиальное начение, потому что сбои при работе датчика линейного перемещения иноли почти всегда приводят к потере координат движения, , естественно, к повреждению оборудования, режущего инструмента заготовки.

Применен уникальный метод измерения механического юмента сверла по мощности асинхронного трехфазного мотора ращения сверла. Для его реализации производилось измерение еличин напряжения и тока зсех 3-х фаз мотора и вычисления екущей мощности численно с следующей цифровой фильтрацией, (анный метод измерения дозволил повысить точность измерения, а акже расширить полосу пропускания позволяющей вести бухгалтерский учет (софт) измерения 1еханического момента сверла, которая в данном случае определяется нерциснными качествами мотора и составляет 0-100 Гц.

Приводится подробное описание универсальной процедуры, азирующейся на выполнении обрисованных выше команд и реализующей роцесс сверления. При ее выполнении осуществляется нициализация оборудования, и реализуется основной программный икп, реализующий функцию управления рабочими заглублениями и эункцию управления вспомогательными перемещениями.

Приводится структурная схема позволяющей вести бухгалтерский учет (софт) управления, показывающая главные многофункциональные связи меж ее основными узлами.

Выполнен сравнительный анализ производительности сверления на базе сравнения математической модели сверления с неизменной скоростью подачи сверла и моделью, реализующей выполнение описанного при работе метода сверления. Оценка проводилась в предположении того, что обработка проводилась на неизменной скорости подачи с переключением циклов вывода инструмента по агрессивно данным координатам и по сигналу критичного значения механического момента сверла от датчика вращающего момента сверла. Увеличение производительности для варианта рассматриваемых моделей составило 30%.

Проведенные опытно-промышленные тесты проявили увеличение производительности предлагаемого оборудования в сравнении с имеющимся в 1,5. Дважды.

Выполнен анализ и предложена методика выбора рационального значения процента допустимого брака, которая существенно понижается с использованием предлагаемой позволяющей вести бухгалтерский учет (софт). Опытно-промышленные тесты проявили понижение брака примерно с 25-28% до 5-7% при обозначенном повышении производительности.

Главные РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

В диссертационной работе решена животрепещущая научно-техническая задачка, заключающаяся в разработке автоматической комплекса бухгалтерских программ управления процессом сверления глубочайших отверстий малого поперечника. В работах поставлена и решена задачка синтеза позволяющей вести бухгалтерский учет (софт) управления процессом обработки, характеризующейся нестационарностью конфигурации силовых характеристик на базе принципов рационального управления. Это, в результате, позволило повысить производительность и надежность процесса сверления, об этом факте свидетельствуют результаты промышленных испытаний. Главные результаты работы сводятся к последующему.

1. Исследована механика процесса сверления при обработке •лубоких отверстий малого поперечника удлиненны. ;* спиральными :верлгми. Рассмотрены закономерности конфигурации силовых тараметров от координат состояния управляемой комплекса бухгалтерских программ.

Сверление глубоких отверстий ружейными сверлами HAMMOND. Система VENTEC

4.5. Исследованы эволюционные закономерности конфигурации зеличины вращающего момента и осевого усилия ст координаты 5ДИКИЧНОГО заглубления. Установлены статистические закономерности шолюции конфигурации силовых характеристик, по гаторым построены лодели их априорного пророчества. Изучены эволюционные конфигурации АКФ и автоспеюгра обозначенных силовых характеристик от соординаты единичного заглубления при неизменных режимах )бработки.

сверление глубоких отверстий малого диаметра

3. Изучена циклически циклическая, синхронизованная с частотой вращения сверла относительно детали, доставляющая конфигурации силовых характеристик. Обусловлен вывод о 5заимосвязи этих повторяющихся составляющих сил и процессов эазнообрабатываемости. Изучены способности использования юзультатов анализа этих составляющих для идентификации развития гвода инструмента в течении выполнения сверления.

4. Формализовано огромное количество существования процесса :верления, как совокупа координат, определяющих процесс :верления. Выявлены ограничения на все эти координаты, также )аскрыто отображение огромного количества состояния процесса сверления в разовое место управляемой комплекса бухгалтерских программ.

5. Исследована возможность внедрения законов рационального ‘правления в решении задачки оптимизации процесса сверления. Формализована связь координат состояния управляемой :истемы с наружными возмущениями и управляющими воздействиями. Эписаны и формализованы ограничения, присущие системам глубочайшего »ерления. Сформулирован аспект оптимизации, на базе этого ойдена разыскиваемая функция управления процессом сверления, ‘ассмотрены вопросы оптимизации как рабочих заглублений, так и юпомогательных перемещений.

Сверление отверстий малого диаметра

При рассмотрении ограничений на силовые характеристики учтена их трансформация в течении роста глубины просверленногс отверстия, развития износа и скопления укрытых дефектоЕ инструмента, обусловленных усталостными факторами, на протяжении обработки.

Синтез хорошей линии движения осуществлен не только лишь нг базе ограничений на силовые характеристики, учитывались также причины разнообрабатываемости, которые являются предысторией увода инструмента.

Синтез управления осуществлялся как на базе учета ограничений на силовые характеристики, так на базе учета причин разнообрабатываемости для выявления и предотвращения увода инструмента.

6. Установлено, что априорный закон управления рабочими заглублениями, соответственный хорошему, на конечном числе участков приближается к экспоненциальному во временной области и линейному в фазовом пространстве перемещения пиноли.

7. Для реализации приобретенных законов управления выбрана построение оборудования на базе микроконтроллеров, как более перспективное здесь развития систем управления.

8. Для проведения экспериментальных исследовательских работ сотворен автоматический информационно-измерительный щит на базе силовой сверлильной головки управляемой ПЭВМ IBM PC 486. На щите выполнены что остается сделать нашему клиенту описанные в работах измерения, исследованы закономерности конфигурации силовых характеристик в период выполнения сверления на различных режимах, опробована уникальная система определения механического момента сверла по мощности употребления асинхронного мотора привода вращения сверла, и реализован метод управления процессом сверления по отысканным законам управления.

9. Создано ПО, реализующее управление процессом глубочайшего сверления соответственно с отысканными законами управления. Предлагаемое программное

Сверление глубоких отверстий малого диаметра 2

беспечение тщательно описано и является практическим примером, реализующим функции обработки данных, поступающих от датчиков кратной связи, их анализа, функции управления приводами верлильного оборудования, также функции управления.

10. Предложен практический эталон оборудования, «ализующий процесс сверления глубочайших отверстий. Управление яерлением производится по законам, в базе которых лежат |ринципы рационального управления. Оборудование работает под правление ПЭВМ IBM PC 486.

11. Предложенные методы управления процессом :верления глубочайших отверстий проявили высшую эффективность и 1адежность в промышленных критериях.

Главные положения диссертации размещены в последующих ¡аботах :

1. Назаренко Д.В. Система управление процессом сверления лубоких отверстий малого поперечника. Тез. докл. Всероссийской научной :онференции студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, ликроэлектроника, комплекса бухгалтерских программ связи и управления. Таганрог. 1997г. Том 3.2, 102-104с.

5. Назаренко Д.В. Наилучшее управление процессом :верления глубочайших отверстий малого поперечника. Тез. докл. 5-й Интернациональной научной конференции по динамике технологических :истем. Ростов-на-Дону. 1997г. Том 2.4,102-104с.

3. Назаренко Д.В., Эльхамрауи А., Зимовнов О.В. Экспериментальное исследование зависимости механического момента :верла от координаты при глубочайшем сеерльнии. Сборник научных зтатей "Диагностика и управление в технических системах". Ростов-на-Дону. 1998г. 122-124с.

4. Заковоротный В.Л., Эльхамрауи А., Назаренко Д.В. Исследование воздействия процесса резания на коэффициент затухания :обственных движений режущего инструмента. Сборник научных статей

"Диагностика и управление в технических системах". Ростов-на-Дон1 1997г. 185-191 с.

5. Эльхамрауи А., Назаренко Д.В. К вопросу повышени стойкости процесса резания металлорежущих станков. Сборни научных статей "Диагностика и управление в технических системах’ Ростов-на-Дону. 1997г. 174-177с.

ЛР№ 020639 от26.04.96 г.В набор 14.11.98. В печать 19.11.98. Объем 0,6 усл. п. л.0,5 уч.изд.п. Офсет. Формат 60×84/16 Бумага тип №3. Заказ №452 Тираж 100.

Адресок института и полиграфического предприятия: 344010 Г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.

Текст работы Назаренко, Дмитрий Владимирович, диссертация на тему Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И Проф ОБРАЗОВАНИЯ

России Донской Муниципальный технический институт

На конституционных правах рукописи УДК 621.952.8

у / * ;/ж. Назаренко Дмитрий Владимирович "

Оптимизация процесса сверления глубочайших отверстий

05.03.01. Процессы механической и физико-механической обработки,

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный управляющий доктор технических наук, доктор Заковоротный В. Л.

Глада 1. Препядствия обработки глубочайших отверстий

1.1. Особенности сверления глубочайших отверстий

малого поперечника и пути его совершенствования. 10

1.2.7. Принципы управления сверлением глубочайших

отверстий малого поперечника. 16

1.3. Цели и задачки исследования. 4.5 0

Глава 3.5. Особенности механики сверления глубочайших

отверстий малого поперечника спиральными сверлами. 22

2.4.1. Оборудование и инструменты для выполнения сверлений. 22

2.4. Описание экспериментальной установки. 2 6

2.4.2.7.1. Аппаратная реализация. 2 9

2.4.4.5.4.5. ПО. 50

3.2.3. Механика сверления глубочайших отверстий малого

2.4.3.1. Общие закономерности конфигурации силовых характеристик. 53

5.3.5. Закономерности формирования осевого усилия и вращающего момента при сверлении глубочайших отверстий

2.4.4. Статистические свойства конфигурации силовых характеристик. 83

Читайте так же
Дрель Алмазного Сверления Dewalt D21585... Дрель алмазного сверления DeWalt D21585 Обустроен массивным электродвигателем, который обеспечивает высшую производительность,при проведении томных работ по сверлению. Механизм DeWalt D21585 обустроен массивным электродвигателем, который обеспечивает высшую производительность, при проведении томных работ по сверлению. Модель имеет 3 механические ск...
Разбор 3. Сверление Металла РАЗБОР 3. Сверление металла Автор: 220 Вольт Опубликовано: пятнадцать дек. Две тысячи семнадцать г. Просмотрено: шесть 689 Мне понравилось: 104 Мне не понравилось: 7 В данном ролике показан пример часто допускаемой ошибки при сверлении металла. Что, как правильно просверлить металл не испортить сверло, Вам будет интересно узнать из нашего видео. ...
Сверление Ствола В Домашних Условиях... Вопрос о том, как просверлить всякую нержавейку своими силами, обычно не образуется, если использовать с этой целью особые сверла для нержавеющих сталей. Вместе с такими сверлами, позволяющие стремительно и отменно сформировать отверстие требуемого поперечника, нужно использовать особые охлаждающие составы, в добавок строго выдерживать технологичес...

4.5.4.1. Эволюция "быстропротекающих" процессов. 84

4.5.4.2.7. Воздействие СОЖ на статистические свойства силовых характеристик. 90

4.4.3. Эволюция "неспешных" процессов. 93

4.5.5. Причины нестационарности конфигурации силовых характеристик. 94

5.6. Отображение разнообрабатываемости в силовых параметрах. 100

3.5.7. Авторегрессионный и спектральный анализ эволюции вращающего момента и осевого усилия. 107

Глава 3. Пути оптимизации сверления глубочайших отверстий

малого поперечника. Общая задачка управления. 12 3

3.1. Постановка задачки управления процессом сверления глубочайших отверстий в определениях теории рационального

3.1.1. Математическая модель. 124

3.1.4.5. Ограничения места состояния. 127

3.1.3. Отображение ограничений, накладываемых на координаты состояния процесса глубочайшего сверления в пространстве состояния управляемой комплекса бухгалтерских программ. 137

3.1.4. Оптимизационный функционал. 138

3.4. Оптимизация рабочих заглублений. 142

3.3. Оптимизация вспомогательных перемещений. 156

3.4. Обобщение задачи синтеза закона управления на случай многих ограничений на место состояния процесса сверления. 162

Глава 4. Микропроцессорная система управления сверлением глубочайших отверстий малого поперечника. 166

4.1. Описание команд управления. 167

4.2.4. Процедура сверления. 182

4.3. Пути предстоящего совершенствования систем управления

основываясь на учета дополнительных ограничений. 18 8

4.4. Сопоставление алгоритмов управления процессом сверления глубочайших отверстий малого поперечника. 193

4.5. Опытно-промышленные тесты. 196

Заключение и общие выводы. 199

Вопросы увеличения производительности точности и надежности функционирования станочных систем всегда были и остаются животрепещущими для станковедения. Одной из насущных задач, стоящих перед фабричным созданием, является его интенсификация основываясь на научно-технического прогресса, где развитие машиностроения и средств вычислительной техники определяются как приоритетные.

Данная диссертационная работа посвящена детальному анализу процесса глубочайшего сверления отверстий малого поперечника спиральными сверлами и созданию основываясь на этого анализа комплекса бухгалтерских программ автоматического управления процессом сверления, обеспечивающей минимизацию приведенных издержек. По цифрам анализа механических процессов, протекающих при глубочайшем сверлении, предпринимается попытка формулировки задачки рационального управления процессом сверления, зачем создается более совершенная математическая модель, описывающая зависимости силовых характеристик, действующих на инструмент, от координат состояния бухгалтерской системы, и конечно исследуются и формализуются ограничения, действующие в системе. Рассматриваются способности практической реализации приобретенных алгоритмов для имеющихся микропроцессорных систем.

В противоположность других видов обработки на металлорежущих станках (MPC), обработка глубочайших отверстий характеризуется

нестационарностью конфигурации силовых характеристик, что, в значимой степени, понижает производительность систем сверления, реализованных по жесткому циклу. Это вызвано, главным образом, необходимостью существенно занижать режимы обработки для обеспечения применимой надежности и свойства процесса обработки в убыток производительности. Иной раз обработка глубочайших отверстий до настоящего времени производится вручную.

Вопросы об автоматическом управлении процессом глубочайшего сверления рассматривались многими исследователями, и определенные результаты здесь направлении хотя были получены. Но необходимо подчеркнуть, что разработанное ранее оборудование, реализующее в определенной степени принципы рационального управления, отличается сложностью, громоздкостью и, что основной момент, не обеспечивает значимого роста производительности, надежности и свойства. Это оборудование так и даже не получило

массового распространения и по сей день не выпускается серийно.

Возникновение промышленных микроконтроллеров, отличающихся высочайшей надежностью и производительностью, позволяет реализовывать довольно сложные законы управления. Это побудило нас возвратиться к рассмотрению теоретических вопросов и вопросов практической реализации систем управления процессом сверления глубочайших отверстий, реализующих принципы рационального управления.

Отсутствие серийно выпускаемого оборудования для выполнения сверлений глубочайших отверстий малого поперечника, реализующего управление процессом сверления по законам рационального управления, как и большая практическая заинтригованность здесь побудили нас заняться неуввязками сотворения такового оборудования на принципно новеньком уровне.

Принципы построения систем управления, приобретенные в данной работе, бывают приспособлены к другим технологическим процессам, характеризующимся нестационарностью неких

Научная новизна работы. В диссертации рассмотрены задачи, решение которых, по существу, представляет энтузиазм для станковедения. Они заключаются:

— в исследовании закономерностей конфигурации сил, действующих на сверло при обработке глубочайших отверстий;

— в исследовании статистических черт силовых характеристик;

— в определении отображения места состояния процесса сверления в место состояния управляемой бухгалтерской системы при глубочайшем сверлении;

в определении и формализации ограничений места состояния процесса сверления;

в определении функции управления процессом сверления глубочайших отверстий малого поперечника, хорошей по производительности;

— в определении хороших фазовых траекторий перемещения пиноли сверла при рабочих заглублениях и вспомогательных перемещениях.

На защиту выносятся теоретическое обобщение и решение научно-технической трудности автоматизации технологического процесса сверления глубочайших отверстий малого поперечника на базе

математической теории рационального управления преследуя цель увеличения производительности, надежности и свойства процесса сверления глубочайших отверстий малого поперечника.

Способы и приемы исследования. Решение намеченной цели производилось на базе традиционного подхода в решении задач оптимизации. Увеличение производительности и надежности процесса сверления достигается методом отыскания и использования более четких моделей процессов, протекающих при сверлении, и использовании их при определении функции управления, также методом уменьшения полного количества допущений и приближений, которые являются неминуемыми для реальных устройств. Понижение вышеуказанных допущений и приближений осуществляется при работе методом внедрения высокопроизводительных вычислительных систем, позволяющих воплотить сложные методы анализа данных, поступающих по цепям связи с клиентами в реальном масштабе времени.

Главные результаты работы получены методом теоретических и экспериментальных исследовательских работ. В теоретических исследовательских работах использовались выдержки из теории автоматического управления, теории резания (сверления), теории автоматического электропривода, цифровых способов обработки сигналов и цифровой фильтрации, теории случайных процессов. Экспериментальные результаты получены на уникальном оборудовании, основой которого служит силовая сверлильная головка, разработанная ранее на кафедре "Автоматизация но и жилых помещений процессов" ДГТУ и сделанная на Азовском оптико-механическом заводе. Оборудование работает работающие под ПЭВМ типа IBM PC 48 6. Для управления процессом сверления использовалось оригинальное ПО, разработанное создателем для проведения измерений и тестов по сверлению. Уже сегодня, предлагаемое ПО позволяет моделировать разные методы управления. Нашему клиенту остается вычисления и обработка результатов измерений проводились по разработанным создателем методам. Методы управления сверлильным оборудованием и вычислений, зависимо от их специфичности и предъявляемых требований, были реализованы на языках Ассемблер и Паскаль, часть вычислений проводилась с применением математического пакета MATLAB.

Практическая ценность работы состоит в таких процессах:

1. Получение алгоритмов управления процессом глубочайшего сверления, нацеленных на внедрение в современных вычислительных системах, в совокупы с которыми и был получен значимый полезный эффект, выражающийся в повышении производительности комплекса бухгалтерских программ и надежности процесса сверления.

3.5. Применение новейшей, высокопроизводительной и но довольно дешевенькой элементной базы в цепях управления.

3. Подробное описание реально действующего эталона станка, выполняющего обработку по законам управления, приобретенным в данной работе, также алгоритмов, реализующих Такой закон.

4. Разработка бухгалтерской системы управления процессом сверления глубочайших отверстий малого поперечника, позволяющая в значимой степени повысить производительность и надежность процесса сверления. Это достигается методом:

а) использования более четких моделей самого процесса сверления;

б) использования более четкой и рабочий вариант инфы о протекании процесса обработки, что достигается методом внедрения дополнительных датчиков, позволяющих делать измерения с нужной точностью;

в) использования принципно новых способов анализа данных измерений текущих значений силовых характеристик, действующих на инструмент;

г) учета конфигураций критерий обработки в течении выполнения самого процесса обработки, развития износа инструмента и скопления укрытых изъянов инструмента, снижающих его крепкость в процессе использования;

д) внедрения микроконтроллеров в цепях управления, позволяющих воплотить полученную в данной работе функцию управления процессом сверления, в добавок обеспечить более гибкую и адекватную реакцию оборудования на случайные отличия силовых черт, что является следствием нестационарного нрава процесса обработки, происходящих при сверлении вследствие скопления стружки. При всем этом по цифрам, поступающим от датчиков, обеспечивается фактически моментальная реакция на изменение силовых характеристик, и производится корректировка функции управления в реальном масштабе времени для их стабилизации и ограничения. Применение

приобретенных в данной работе алгоритмов анализа инфы от датчиков связи с клиентами на старенькой элементной базе было невозможно.

Применение более производительных систем управления позволяет поднять полосу пропускания цепей управления, путем чего в значимой степени стабилизируется нагрузка на инструмент.

Апробация результатов исследования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных критериях кафедры "Автоматизация но и жилых помещений процессов" Донского

Муниципального технического института. Были проведены тесты бухгалтерской системы сверления на предприятиях: ОАО "Роствертол", ПО "Азовский оптико-механический завод" и Ростовский

электровозоремонтный завод имени В.И.Ленина, и получены акты технического внедрения.

Главные результаты исследовательских работ были доложены на:

— Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, микроэлектроника, бухгалтерской системы связи и управления. Таганрог. 1997г.

5-й Интернациональной научной конференции по динамике технологических систем. Ростов-на-Дону. 1997г.

Экспериментальный щит, разработанное ПО для компьютера и результаты исследовательских работ употребляются в учебном процессе кафедры "Автоматизация жилых помещений процессов" Донского

сверление глубоких отверстий малого диаметра

Муниципального технического института.

Сведениям} диссертации размещено 5 печатных работ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, общих выводов по месту работы, перечня использованной литературы, приложения. Диссертация изложена на 23 6 страничках, содержит 78 рисунков, 13 таблиц, перечень литературы из 184 источников, 14 приложений.

В первой главе изложен анализ литературных источников и состояние вопроса о подходах в решении препядствия увеличения производительности и надежности сверления глубочайших отверстий малого поперечника. Рассмотрены разные пути совершенствования сверлильного оборудования, делается вывод о более многообещающих направлениях увеличения черт сверлильного оборудования, сформулированы цель и задачки исследования.

Читайте так же
Дрель Алмазного Сверления Dewalt D21585... Дрель алмазного сверления DeWalt D21585 Обустроен массивным электродвигателем, который обеспечивает высшую производительность,при проведении томных работ по сверлению. Механизм DeWalt D21585 обустроен массивным электродвигателем, который обеспечивает высшую производительность, при проведении томных работ по сверлению. Модель имеет 3 механические ск...
Дрель Для Сверления Под Углом 90... Приспособления и насадки на дрель – расширяем способности электродрели Дрель представляет из себя инструмент, основная функция которого придавать вращательное движение сверлу. Дрель неподменна при проведении ремонта и строительства самой разной сложности. И весь этот набор, благодаря разным насадкам, адаптерам, приставкам, переходникам и иным присп...
Приспособление Для Ровного Сверления Дрелью... Приспособление для выполнения сверлений округлого отверстия и паза дрелью Мастер ознакомит с одним увлекательным приспособлением для выполнения сверлений округлого отверстия или паза в дереве, которое не просит никаких издержек. Непременно, миф прием полезен тем, кто работает по дереву. Тем мастерам, которым необходимо сделать отверстия в железных ...