Моніторинг та прогнозування зносу ріжучого інструмента у верстатах з ЧПУ
| dc.contributor.advisor | Ткач, Ігор Ігорович | |
| dc.contributor.author | Ткачук, Денис Сергійович | |
| dc.date.accessioned | 2021-01-16T14:25:14Z | |
| dc.date.available | 2021-01-16T14:25:14Z | |
| dc.date.issued | 2020-12 | |
| dc.description.abstractru | Магистерская диссертационная работа состоит из содержания, введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 103 страниц, 31 рисунок, 40 таблицу, 159 использованных литературных источников. Актуальность работы. Одна из главных причин снижения точности обработки на металлорежущих станках - изменение размеров режущего инструмента вследствие его износа. Обеспечение надежности и эффективности процесса механической обработки невозможно без информации о текущем состоянии режущего инструмента и, прежде всего, количественной оценки интенсивности износа режущего инструмента. Недоступность зоны резания для прямого наблюдения заставляет строить модели и судить о контактных процессах по косвенным параметрам. Трудами таких отечественных и зарубежных ученых как, Б. М. Бржовский, В. Л. Заковоротный, В. Ц. Зориктуев, В. И. Подураев, А. А. Барзов, А. В. Кретинин, Ю. Г. Кабалдин, Т. Н. Лоладзе, А. Д. Макаров, Е. М. Трент и др., разработаны методы контроля состояния режущего инструмента на основе сигналов акустической эмиссии, вибрации, компонентов сил резания, электрических параметров и др. Несмотря на значительные успехи в области мониторинга работоспособности инструмента, проблема повышения точности, быстродействию, надежности, простоты технической реализации и инвариантности к условиям механической обработки остается. Одним из наиболее перспективных направлений при создании адаптивных методов мониторинга состояния инструмента в меняющихся условиях механической обработки является синтез различных косвенных методов контроля. Следующим шагом в развитии систем оперативной диагностики состояния РИ является прогноз, точность и достоверность которого основывается на точности выбранного метода мониторинга. До настоящего времени не существует промышленных систем прогнозирования размерного износа инструмента труднообрабатываемых материалов. Поведение объекта диагностики зависит от большого числа неодинаковых по значимости факторов, поэтому полученные модели хорошо работают только на той группе материалов и в тех условиях, в которых проводились исследования. При использовании других групп материалов приходится полностью повторять эксперимент, является абсолютно неприемлемым для широкого практического использования в конкретных задачах диагностики, прогнозирования и принятия решений. Используя последние достижения в развитии методов мониторинга, средств измерения и повышения быстродействия вычислительных средств, в работе предложен принципиально новый подход к прогнозу параметров процесса резания, основанный на принципе самоорганизации моделей. Согласно этому принципу, для оперативных измерений осуществляется целенаправленный перебор многих моделей-претендентов различной сложности по ряду критериев, в результате которого находится модель оптимальной структуры в виде одного уравнения или системы уравнений, которые используются при построении прогнозов, с учетом коррекции по экспериментальным данным. Привлекается аппарат нелинейной динамики позволяет сделать синтез и выборку наиболее адекватных моделей, оценить горизонт прогноза, точность оценок и пополнить банк моделей в процессе работы. Актуальность задачи повышается при обработке труднообрабатываемых материалов, которые широко используются в авиационной промышленности, поскольку для труднообрабатываемых материалов трудоемкость обработки заготовки сравнима с ресурсом инструмента. Остановка процесса за износа инструмента часто означает недостаток дорогой детали. Контроль состояния и замена инструмента в реальных производственных условиях осуществляется на основе расчетной устойчивости. Но в зависимости от качества инструмента вариация стойкости инструмента в одной партии колеблется от 15 до 35%. Если время работы инструмента определяется худшим образцом в партии, то наиболее устойчивые образцы при фиксированном выработке используют свой ресурс только на 65%. Без информации об интенсивности износа инструмента невозможна оптимизация процессов резки (ПР), процедура выбора оптимальных технологических условий обработки и т.д. Несмотря на длительные исследования, проводимые в данном направлении во многих научных и производственных коллективах нашей страны и за рубежом, проблема создания системы оперативной диагностики состояния режущего инструмента (РИ) остается нерешенной. Развитие средств диагностики позволит: - повысить точность механической обработки за счет коррекции траектории инструмента с учетом текущего значения износа; - вести оптимальное управление по критерию износа инструмента. Предлагаемое исследование посвящено актуальным вопросам повышения достоверности оценки размерного износа режущего инструмента системой мониторинга, разработки методики прогнозирования параметров, характеризующих состояния режущего инструмента. Цель работы и задачи исследований Целью работы является совершенствование методов мониторинга износа режущего инструмента и прогноза диагностических параметров процесса резания. Для достижения указанной цели поставлены следующие основные задачи: 1. Усовершенствовать методику идентификации износа РИ по сигналу виброакустической эмиссии (ВАЕ). 2. Разработать методику самонастройки диагностических моделей износа РИ по электрическим параметрам контакта «инструмент-деталь», по экспериментальным данным, полученным в процессе функционирования системы. 3. Разработать алгоритм прогноза износа РИ, использующий априорные и эмпирические данные и учитывает нелинейность функции износа от времени. 4. Разработать базу данных и базу знаний диагностических параметров процесса резания. Провести ее наполнения априорными данными. 5. Разработать информационно-измерительную систему для сбора, анализа и хранения диагностических параметров процесса резания. методы исследования При исследовании объекта диагностики использованы методы системного анализа, теории резания, теории автоматического управления, идентификации и планирования эксперимента, математической статистики. Проектирование системы диагностики осуществлялось на основе методов теории надежности, электротехники, метрологии. Анализ экспериментальных данных осуществлялся также с применением теории цифровой обработки сигналов, теории оптимизации, вариационного исчисления, теории информации, методов анализа сцен и распознавания образов, теории принятия решения, теории нейронных сетей. Для решения задач прогноза использованы методы нелинейной динамики. Объект исследования - станки с ЧПУ Предмет исследования - мониторинг износа режущего инструмента | uk |
| dc.description.abstractuk | 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 | uk |
| dc.format.page | 103 с. | uk |
| dc.identifier.citation | 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. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/38733 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | процес різання | uk |
| dc.subject | критерій зношування | uk |
| dc.subject | стійкість різця | uk |
| dc.subject | шлях різання | uk |
| dc.subject | процесс резки | uk |
| dc.subject | критерий износа | uk |
| dc.subject | стойкость резца | uk |
| dc.subject | путь резки | uk |
| dc.subject.udc | 621 | uk |
| dc.title | Моніторинг та прогнозування зносу ріжучого інструмента у верстатах з ЧПУ | uk |
| dc.type | Master Thesis | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Tkachuk_magistr.pdf
- Розмір:
- 2.14 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 8.98 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: