Система автоматической коррекции управляющей программы как подсистема автоматизированной системы технологической подготовки производства нежёстких валов

УДК 621.94

Е.С. Шелихов, А.М. Черноусова Оренбургский государственный университет

система автоматической коррекции управляющей программы как подсистема автоматизированной системы технологической подготовки производства нежёстких валов

Аннотация. В статье рассмотрено применение разработанного алгоритмического, информационного и программного обеспечения подсистемы АСТПП нежёстких валов, позволяющей реализовать на практике метод автоматической коррекции управляющей программы станка с целью минимизации погрешности токарной обработки. Основные этапы её использования представлены в виде диаграммы деятельности.

Ключевые слова: нежёсткий вал, управляющая программа, техническая подготовка производства, диаграмма деятельности.

E.S. Shelikhov, A.M. Chernousova Orenburg State University

automatic correction system of the control program as the subsystem of non-rigid shaft automatic systems of technological preparation of production

Annotation.The article deals with the application of the developed algorithmic and information software of the subsystem of non-rigid shaft automated control system for technical preparation of production allowing implementing in practice the automatic correction method of the machine control program in order to minimize the imprecision of turning. The main stages of its use are presented in the form of activity diagram.

Keywords: non-rigid shaft, control program, technical preparation of production, activity diagram.

К нежёстким валам относятся детали типа тел вращения, длина которых более чем в 12 раз превышает их диаметр. Они применяются в уста н о в ках п ра ктически каждой пром ы шленной

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 12

отрасли, при этом чаще всего являются неотъемлемой частью их исполнительных механизмов, что определяет высокие требования к точности их изготовления. Особенностью токарной обработки заготовок при производстве нежестких валов являются упругие деформации, возникающие под действием силы резания, зависящие от жёсткости технологической системы и значительно влияющие на отклонение реальных размеров от заданных чертежом. Некоторые пути достижения заданной точности обрабатываемых на станках деталей приведены в работе [1]. Переход машиностроения на более современное оборудование, а именно на станки с ЧПУ, затруднил традиционное применение люнетов, что привело к использованию на производстве заниженных режимов резания, введению дополнительной операции шлифования. А эти меры значительно повышают себестоимость нежёстких валов.

В работе предлагается применение метода коррекции управляющей программы (УП). В этом случае оценка значений отклонения формы заготовки от заданной чертежом по всей длине обрабатываемой поверхности осуществляется с учетом характеристик оборудования, инструмента, свойств материала, технологических требований и другой информации. Прогнозируемая погрешность компенсируется за счёт изменения траектории резания путем корректировки управляющей программы станка с ЧПУ на этапе технологической подготовки.

Полученные результаты проведенных научных исследований позволили разработать алгоритмическое, информационное и программное обеспечение системы автоматической коррекции управляющей программы станка с ЧПУ как подсистемы в составе автоматизированной системы управления технической подготовкой производства (АСТПП) нежестких валов.

Рассмотрим полученные решения более подробно.

Техническая подготовка производства (ТПП) - это комплекс нормативно-технических мероприятий, регламентирующих конструкторскую, технологическую подготовку производства и систему постановки продукции на производство [2]. Основным назначением ТПП принято считать подготовку производства новой или модернизированной продукции, а также перспективное развитие предприятия в целом.

Повышение эффективности технологической подготовки производства возможно при использовании соответствующих автоматизированных систем. Взаимодействие этих систем осуществляется путем обмена информацией. Представим в виде диаграммы деятельности (рисунок 1) выполняемые работы при автоматизации технологической подготовки производства нежёстких валов с учётом возможностей разработанной подсистемы АСТПП.

Диаграмма деятельности - это визуализи-рованн ы й поток переходов от одной деятель-

69

ности к другой. При этом под деятельностью понимается неатомарный, автоматический шаг вычислений, приводящий к выполнению действия [3]. Используем диаграммы с дорожками, которые позволяют изображать процессы в контексте их выполнения различными подразделениями и службами предприятия, функционирования различных автоматизированных систем. Разделим действия на диаграмме на группы, отделяющиеся друг от друга вертикальными линиями. Две соседние линии и образуют дорожку, а действия между этими линиями соответствуют отдельным стадиям работ.

Работа в системе управления предприятием Учн рлбота [НИР требуется] Работа в программном Конструкторская подготовка производства Технологическая подготовка производства

.1

[НИР не требуется]

{ Конструкторское Л V проектирование^ Г Оформление Л 1 конструкторской 1

.1, { Выбор режущего А У^ инструмента )

[Корректиро 1 /Оценка погрешност^ ^ обработки ]

А .1.

ка требуется]^ /" Корректировка Л (Э-кодауправляющей 1 [Корректировка не требуется] .1. ^ .1.

СТК а

Рисунок 1 - Диаграмма деятельности, показывающая основные этапы применения разработанной подсистемы

На начальном этапе, выполняемом в автоматизированной системе управления предприятием, осуществляется анализ заказа и принимаются решения о необходимости проведения научно-исследовательских работ и их составе. В соответствии с заявленными заказчиком условиями эксплуатации, требованиями к стоимости и основным характеристикам изделия формируются данные для технической подготовки производства.

В результате проведенных исследований по выявлению закономерностей и аппроксимации функций влияния входных данных на показатели обработки получено информационное обеспечение подсистемы АСТПП, её архитектура и алгоритмы реализации процедур автоматической коррекции управляющей программы, которые легли в основу создания специализированного програм м н о го ко мпле кса Ргод Rez . П ра ктич еская 70

реализация метода минимизации погрешности токарной обработки нежёстких валов базируется на разработанной методике прогнозирования значений упругих деформаций и автоматизированной коррекции G-кода управляющей программы для станка с ЧПУ. Эффективность внедрения полученных результатов исследования подтверждена экспериментально.

Разработанный программный комплекс ProgRez включает функциональные модули двух программ CalkRez и OptimRez, позволяющие на этапе технической подготовки производства прогнозировать и корректировать упругие деформации [4; 5]. В программном комплексе ProgRez для обработки экспериментальных результатов используется соответствующий функциональный модуль.

На этапе конструкторской подготовки производства осуществляется проектирование и оформление соответствующей документации, разрабатываются 2D и 3D модели изделия с учётом результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, формируется конструкторская документация. Возможно применение уже имеющихся на предприятии чертежей подобных деталей с внесением определённых поправок для адаптации готовых проектных решений к требованиям заказчика [6].

Под технологической подготовкой производства в соответствии с ГОСТ 14004-83 понимается совокупность мероприятий на предприятии, необходимых для осуществления заданного объёма выпуска продукции с установленными технико-экономическими показателями и обеспечивающих наличие полных комплектов документации и средств технологического оснащения. Технологическое проектирование включает разработку процессов основной обработки, программ для станков с ЧПУ; составление технологических маршрутов; разработку нормативов трудоемкости и норм расхода материалов, режимов работы оборудования; анализ технологии производства и применение возможных вариантов её изменения с целью снижения затрат и т.д. При помощи разработанного программного комплекса ProgRez на данном этапе подготовки производства осуществляется выбор режущего инструмента.

Далее проводятся научно-исследовательские работы по анализу реальных условий обработки или определению коэффициента используемого в предложенном математическом аппарате для расчёта упругих деформаций нежёстких валов Ду.

Оценка погрешности обработки осуществляется за счёт сравнения допуска на обрабатываемые поверхности заготовки и рассчитанного значения. Затем разрабатывается G-код управляющей программы (УП) для станка с ЧПУ и принимается решение о применении метода автоматической коррекции. При помощи разработанного программного обеспечения назначаются режимы резания и авт о мат и ч е с к и к о р р е к_т и рует с_я тек с_т УП .

Вестник КГУ, 2017. № 2

Технологическая подготовка производства завершается оформлением соответствующей документации (маршрутной карты, G-кода и т.д.), которая передается в систему управления предприятием для производства изделия.

Таким образом, применение разработанной подсистемы АСТПП нежёстких валов позволяет на базе известных математических моделей с учётом изменения силы резания и других динамических параметров технологической системы увеличить качество изделий и технологичность производства без дополнительных расходов.

Список литературы

1 Балакшин Б. С., Базров Б. М., Баранчукова И. М. и др.. Адаптивное управление станками : монография. М. : Машиностроение, 1973. 688 с.

2 Лазарева Т. Я., Мартемьянов Ю. Ф, Схиртладзе А. Г. Интегрированные системы проектирования и управления. Структура и состав : учебное пособие. М. : Изд-во Машиностроение-1, 2006. 172 с.

3 Ромбо Дж, Буч Г., Джекобсон А. Язык UML Руководство пользователя. URL: http://dit.isuct.ru/ivt/books/ CASE (дата обращения 09.03.17).

4 Свидетельство № 2014660861 Российская Федерация. Программа для расчёта погрешности обработки нежёстких заготовок под действием силы резания CalkRez: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ /Е. С. Шелихов, А. М. Черноусова; заявитель

и правообладатель ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет». № 2014618445; заявл. от 21.08.14; зарегистр. 17.10.2014. 1 с.

5 Свидетельство № 2015617303 Российская Федерация. Программа минимизации погрешности токарной обработки нежёстких валов OptimRez: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ / Е. С. Шелихов,

A. М. Черноусова, А.И. Сердюк; заявитель и правообладатель Е. С. Шелихов, А. М. Черноусова, А. И. Сердюк.

№ 2015614252; заявл. от 12.05.15; зарегистр. 6.07.2015. 1 с.

6 Шелихов Е. С., Черноусова А. М. Автоматизация технологической подготовки производства нежёстких валов // Научно-технический вестник Поволжья. 2015. №4.

С. 148-150.

УДК 621. 922.025

B.К. Коротовских

Курганский государственный университет

производительность заточки твердосплавного инструмента алмазными кругами на органических связках

Аннотация. В статье рассмотрен вывод формулы для определения производительности заточки твердосплавного инструмента алмазными кругами на органических связках с полыми сферическими частицами. Приведена зависимость для расчета продольной подачи с учетом заполняемо-сти межзернового пространства рабочей поверхности и параметров структуры пористых кругов.

Ключевые слова: режимы заточки, алмазный круг, твердосплавный инструмент, продольная и

поперечная подачи, скорость вращения круга. V.K. Korotovskikh Kurgan State University, Kurgan

efficiency of hard-face tool grinding with diamond circles on organic bonds

Annotation. The derivation of the formula for determining the efficiency of grinding a hard-face tool with diamond circles on organic bonds with hollow spherical particles is discussed in the article. The dependence for the calculation of the longitudinal feed, taking into account the fillability of the intergranular space of the working surface and the parameters of porous circles structure is presented.

Keywords: grinding regimes, diamond circle, hard-face tool, longitudinal and traverse feed, circle rotation speed.

Проведенный анализ [1] показал, что для заточки твердосплавного инструмента наиболее эффективными являются мелкозернистые (при d3 = 125/100 и ниже) алмазные круги на органических связках. Однако снижение зернистости приводит к уменьшению активной части межзернового пространства режущей поверхности кругов, а значит и производительности. Увеличить производительность и активную часть межзернового пространства мелкозернистых кругов рациональнее всего с помощью введения в состав кругов пористости. В качестве пористой структурной составляющей было предложено использовать полые сферические частицы (ПСЧ).

Производительность резания Q при торцевом шлифовании, реализуемом при заточке твердосплавного инструмента, определяется режимами резания:

Q = Snv Sn B

F , [мм3/мин]

где Эпр - продольная подача, мм/мин; Эп - поперечная подача, мм/дв.ход; В - ширина обрабатываемой пластины, мм.

Величина поперечной подачи Эп задается в зависимости от зернистости алмазов dз и принимается обычно для кругов на органических связках равной 1/3 - 1/4 размера зерна. Для кругов с ПСЧ она достигает половины размера зерна

й/2.

п з 4 '

Остается учесть влияние на производительность продольной подачи. Для этого установим взаимосвязь продольной подачи с характеристиками кругов из условия оптимальной заполняе-мости стружкой межзернового пространства их рабочей поверхности. Расчет активной площади поперечного сечения межзернового пространства алмазных кругов на органических связках приведен в работах [1; 2]. В кругах с ПСЧ

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 12

71