комплексная компьютерная диагностика процесса...
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Магистр ПНИПУ Нургалин Р.Р.Ассистент ПНИПУ Абзаев Р.С.
Ассистент ПНИПУ Шохрин А.В.Научный руководитель: зав. кафедрой
«Технология машиностроения» ПНИПУ,
профессор, д.т.н. Макаров В.Ф.
2012г.
1. Актуальность работы:1) Предупреждение случайных поломок режущего
инструмента и повреждения дорогостоящего оборудования2) Сокращение в 50 и более раз трудоемкости и
материалоемкости стойкостных испытаний с помощью моделирования многообразия факторов
3) Возможности стенда: - ускоренный выбор оптимальных режимов резания при
точении; - оценка обрабатываемости конструкционных материалов; - оценка технологических возможностей инструментальных
материалов, геометрии инструмента, упрочняющих покрытий инструмента, и т.д.;
- разработка и проверка аналитических моделей динамики технологических процессов резанием;
- моделирование процесса износа инструмента с учетом динамики технологических процессов обработки резанием.
2. Цель работы:ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА
РЕЗАНИЯ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РЕЗАНИЯ НА СТАНКАХ С ЧПУ.
3. Задачи работы:1) Разработка стенда компьютерной диагностики процесса точения
для повышения точности, производительности и снижения себестоимости, проведения лабораторных и научно-исследовательских работ.
2) Испытание стенда компьютерной диагностики, методов и средств измерения параметров физических явлений в процессе механической обработки для сокращения трудоемкости и материалоемкости исследований.
3) Выявление наиболее значимых физических параметров оценки процесса резания на станках с ЧПУ.
4) Установление зависимости физических параметров от режимов резания, геометрии инструмента, износа инструмента.
5) Разработка электронной базы данных на режимы резания различных сплавов и технологических рекомендаций на режимы резания и применение конструкций инструмента, оснащенного СМП.
6) Создание баз данных по применению новых инструментальных материалов, обеспечивающих дальнейшее повышение режимов резания и стойкость инструмента.
4. История вопроса.Мировой опыт.
Диагностика оборудования успешно исследуется и применяется за рубежом.
Компании, успешно применяющие диагностические системы в своем производстве: Boeing, Ingersoll, Tool Company,
Caterpillar, General Electric, Rolls Royce, Kovosvit A.S. и др.
В США использование систем диагностики позволило (в среднем):
- на 30% повысить производительность обработки; - на 50% увеличить срок службы станков (в первую очередь –
элементов шпиндельной бабки); -на 30% увеличить износостойкость инструмента.
В частности, использование таких систем позволило при создании самолета F18 сэкономить 1 млрд. долларов за 10
лет.
5. Анализ мирового опыта применения компьютерных стендов.
Схема получения частотных характеристик вибрации инструмента (инструмент установлен в шпиндель).
Анализ сигнала виброакустической эмиссии в зоне резания при фрезеровании.
Сбор информации о частотныххарактеристиках системы «станок -
инструмент - приспособление - деталь»
Сбор информации о частотныххарактеристиках системы «станок -
инструмент - приспособление - деталь»
Модальный анализ полученныхчастотных характеристик, построение и
анализ диаграмм стабильности.
Модальный анализ полученныхчастотных характеристик, построение и
анализ диаграмм стабильности.
Предварительный выбор устойчивыхрежимов обработки (на основании
полученных диаграмм стабильности) исоответствующая настройкатехнологического процесса
Предварительный выбор устойчивыхрежимов обработки (на основании
полученных диаграмм стабильности) исоответствующая настройкатехнологического процесса
Анализ сигнала в зоне резанияАнализ сигнала в зоне резания
Окончательная настройкатехнологического процесса с учетом
параметров обработки, предложенныхсистемой в качестве устойчивыхна основании анализа сигнала.
Окончательная настройкатехнологического процесса с учетом
параметров обработки, предложенныхсистемой в качестве устойчивыхна основании анализа сигнала.
Общий алгоритм работы с системой диагностики.
6. Опыт России.В России аналогичные комплексные
исследования процесса резания в наибольшей степени проводятся в:
- МГТУ «Станкин» - ФГУП «ВНИИТС» - МНПП «Салют» - МГТУ им. Н.Э.Баумана - ОАО «АвтоВаз» - ОАО «НИИД» - ОАО «НИАТ»
7. Основные физические параметры процесса резания.
ВибрацияАкустическая эмиссияМощностьСилы резанияТемпература резания
8. Схема компьютерного стенда.
Совместно с фирмой ООО НПП «РОС» в
ПНИПУ разработан комплексный
компьютерный центр диагностики процесса резания
9. Оборудование комплексного диагностирования процесса резания.
Прибор – восьми канальный прибор для
преобразования и регистрации сигналов
«Камертон»
Программа ООО НПП «РОС»- программное
обеспечение IDS Камертон-Д
10. Диапазоны режимов резания при исследовании.
Скорость резания V = 16 ÷ 128 м/мин (частота оборотов шпинделя n = 71 ÷ 560 об/мин)Подача S = 0.05 ÷ 0.3 мм/обГлубина резания t = 0.1 ÷ 1.5 ммВеличина износа hЗ = 0.1; 0.4; 0.7 мм
11. Предварительные результаты исследований составляющих силы резания.
Характерные графики отображения составляющих
силы резания
Рх, Рz, Ру в зоне резания при режиме обработки:
V=16 м/мин t=0.1 мм
S=0.05 мм/об
Динамометр с тензометрическими Датчиками по осям Х, У, Z
Предварительные результаты исследований вибрации.
Характерный график отображения вибрации в зоне
резания при режиме обработки:
V=16 м/мин t=0.1 мм
S=0.05 мм/об Датчик вибрации ВД-03
Предварительные результаты исследований акустического шума.
Характерный график отображения акустической
эмиссии в зоне резания при режиме обработки:
V=16 м/мин t=0.1 мм
S=0.05 мм/об
Измеритель шума МКУ-1
Предварительные результаты исследований мощности.
Характерный график отображения мощности при режиме обработки:
V=16 м/мин t=0.1 мм
S=0.05 мм/об
Датчик стационарного
контроля
мощности «СКМ»
Предварительные результаты исследований фактических оборотов.
Характерный график отображения
фактических оборотов шпинделястанка
при режиме обработки: V=16 м/мин
t=0.1 мм S=0.05 мм/об
Датчик фактических
оборотов шпинделя
станка
Пример записи изображения 8 выходных сигналов PХ,
РZ, РУ, амплитуды вибрации, температуры, шума,
мощности, оборотов шпинделя.
Выводы по работе:Результаты исследований показали, что наиболее значимым
показателем является вибрация. Вторым по значимости – акустический шум, а на последнем месте – силы резания.
В результате этого мы можем:
1) вводить влияние параметров режима резания на физические параметры процесса резания в систему ЧПУ, а затем управлять процессом резания на основе этого влияния;
2) назначать наиболее оптимальные режимы резания;
3) выбирать наиболее рациональную марку инструментального материала;
4) предотвращать поломку инструмента.Встраивая систему диагностики в систему ЧПУ любых
металлорежущих станков, можно управлять процессом резания.Можно рекомендовать установку подобных диагностических центров
различным машиностроительным предприятиям, а также применять в учебном процессе для проведения лабораторных и научно-исследовательских работ в ВУЗах.
16К20Ф3С3216К20Ф3С32
Модернизация станка 16К20Ф3С32Модернизация станка 16К20Ф3С32
16К20
FLEX NC
16К20
FLEX NC
