Моніторинг та прогнозування зносу ріжучого інструмента у верстатах з ЧПУ
Вантажиться...
Дата
2020-12
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Магістерська дисертаційна робота складається із змісту, вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури та додатків. Робота містить 103 сторінок, 31 рисунок, 40 таблицю, 159 використаних літературних джерел. Актуальність роботи. Одна з головних причин зниження точності обробки на металорізальних верстатах - зміна розмірів ріжучого інструменту внаслідок його зносу.
Забезпечення надійності та ефективності процесу механічної обробки є неможливим без інформації про поточний стан ріжучого інструменту і, перш за все, кількісної оцінки інтенсивності зношування ріжучого інструменту. Недоступність зони різання для прямого спостереження змушує будувати моделі і судити про контактних процесах за непрямими параметрам.
Працями таких вітчизняних і зарубіжних вчених як, Б. М. Бржовскій, В. Л. Заковоротний, В. Ц. Зоріктуев, В. І. Подураев, А. А. Барзов, О. В. Кретинин, Ю. Г. Кабалдін, Т. Н. Лоладзе, А. Д. Макаров, Е. М. Трент і ін., розроблені методи контролю стану різального інструменту на основі сигналів акустичної емісії, вібрації, компонентів сил різання, електричних параметрів і ін. Незважаючи на значні успіхи в області моніторингу працездатності інструменту, проблема підвищення точності, швидкодії, надійності, простоти технічної реалізації і інваріантності до умов механічної обробки залишається. Одним з найбільш перспективних напрямків при створенні адаптивних методів моніторингу стану інструменту в мінливих умовах механічної обробки є синтез різних непрямих методів контролю.
Наступним кроком у розвитку систем оперативної діагностики стану РІ є прогноз, точність і достовірність якого грунтується на точності обраного методу моніторингу. До теперішнього часу не існує промислових систем прогнозування розмірного зносу інструменту важкооброблюваних матеріалів. Поведінка об'єкта діагностики залежить від великого числа неоднакових за значимістю факторів, тому отримані моделі добре працюють тільки на тій групі матеріалів і в тих умовах, в яких проводилися дослідження. При використанні інших груп матеріалів доводиться повністю повторювати експеримент, що є абсолютно неприйнятним для широкого практичного використання в конкретних завданнях діагностики, прогнозування і прийняття рішень.
Використовуючи останні досягнення в розвитку методів моніторингу, засобів вимірювання і підвищення швидкодії обчислювальних засобів, в роботі запропоновано принципово новий підхід до прогнозу параметрів процесу різання, заснований на принципі самоорганізації моделей. Згідно з цим принципом, для оперативних вимірювань здійснюється цілеспрямований перебір багатьох моделей-претендентів різної складності по ряду критеріїв, в результаті якого знаходиться модель оптимальної структури у вигляді одного рівняння або системи рівнянь, які використовуються при побудові прогнозів, з урахуванням корекції за експериментальними даними. Притягається апарат нелінійної динаміки дозволяє зробити синтез і вибірку найбільш адекватних моделей, оцінити горизонт прогнозу, точність оцінок і поповнити банк моделей в процесі роботи.
Актуальність завдання підвищується при обробці важкооброблюваних матеріалів, які широко використовуються в авіаційній промисловості, оскільки для важкооброблюваних матеріалів трудомісткість обробки заготовки порівнянна з ресурсом інструменту. Зупинка процесу через зносу інструменту часто означає брак дорогої деталі. Контроль стану і заміна інструменту в реальних виробничих умовах здійснюється на основі розрахункової стійкості. Але в залежності від якості інструменту варіація стійкості інструменту в одній партії коливається від 15 до 35%. Якщо час роботи інструменту визначається найгіршим зразком в партії, то найбільш стійкі зразки при фіксованому напрацюванні використовують свій ресурс лише на 65%.
Без інформації про інтенсивність зношування інструменту неможлива оптимізація процесів різання (ПР), процедура вибору оптимальних технологічних умов обробки і т.д.
Незважаючи на тривалі дослідження, що проводяться у зазначеному напрямку в багатьох наукових і виробничих колективах нашої країни і за кордоном, проблема створення системи оперативної діагностики стану ріжучого інструменту (РІ) залишається невирішеною.
Розвиток засобів діагностики дозволить:
- підвищити точність механічної обробки за рахунок корекції траєкторії інструменту з урахуванням поточного значення зносу;
- вести оптимальне управління за критерієм зносу інструменту.
Пропоноване дослідження присвячене актуальним питанням підвищення достовірності оцінки розмірного зносу ріжучого інструменту системою моніторингу, розробки методики прогнозування параметрів, що характеризують стану ріжучого інструменту.
Мета роботи і завдання досліджень
Метою роботи є вдосконалення методів моніторингу зносу ріжучого інструменту і прогнозу діагностичних параметрів процесу різання.
Для досягнення зазначеної мети поставлено такі основні завдання:
1. Удосконалити методику ідентифікації зносу РІ по сигналу віброакустичної емісії (ВАЕ).
2. Розробити методику самонастроювання діагностичних моделей зносу РІ по електричним параметрам контакту «інструмент-деталь», за експериментальними даними, отриманими в процесі функціонування системи.
3. Розробити алгоритм прогнозу зносу РІ, що використовує апріорні і емпіричні дані і враховує нелінійність функції зносу від часу.
4. Розробити базу даних і базу знань діагностичних параметрів процесу різання. Провести її наповнення апріорними даними.
5. Розробити інформаційно-вимірювальну систему для збору, аналізу та зберігання діагностичних параметрів процесу різання.
Методи дослідження
При дослідженні об'єкта діагностики використані методи системного аналізу, теорії різання, теорії автоматичного управління, ідентифікації та планування експерименту, математичної статистики. Проектування системи діагностики здійснювалося на основі методів теорії надійності, електротехніки, метрології. Аналіз експериментальних даних здійснювався також із застосуванням теорії цифрової обробки сигналів, теорії оптимізації, варіаційного обчислення, теорії інформації, методів аналізу сцен і розпізнавання образів, теорії прийняття рішення, теорії нейронних мереж. Для вирішення завдань прогнозу використані методи нелінійної динаміки.
Об‘єкт дослідження – Верстати з ЧПК
Предмет дослідження – Моніторинг зносу ріжучого інструменту
Опис
Ключові слова
процес різання, критерій зношування, стійкість різця, шлях різання, процесс резки, критерий износа, стойкость резца, путь резки
Бібліографічний опис
Ткачук, Д. С. Моніторинг та прогнозування зносу ріжучого інструмента у верстатах з ЧПУ : магістерська дис. : 131 Прикладна механіка / Ткачук Денис Сергійович. – Київ, 2020. – 103 с.