Забезпечення бездефектного високопродуктивного різьбошліфування ходових гвинтів на основі комп’ютерної діагностики процесу - Автореферат

установити вплив нерівномірності густини теплового потоку по профілю шліфувального круга на розподіл температури шліфування по глибині поверхневого шару оброблюваної деталі; Уперше встановлено вплив нерівномірності густини теплового потоку по профілю шліфувального круга на розподіл температури шліфування по глибині поверхневого шару оброблюваної деталі. Практичне значення отриманих результатів: - розроблено методику визначення густини теплового потоку по профілю шліфувального круга, що дозволяє враховувати нерівномірний розподіл температури шліфування по профілю різьби; Розроблено спосіб керування шліфуванням, що полягає у визначенні глибин різання при шліфуванні, заснований на фіксації (і наступному використанні в розрахунку) режимних параметрів, при яких утворюється шліфувальний припік. Проведено експериментальну оцінку способу керування шліфуванням, що полягає у визначенні глибини шліфування при баготопрохідному видаленні припуску.У результаті аналізу теплових явищ у поверхневому шарі матеріалу, що шліфується, підтверджено, що для опису температурного поля у поверхневому шарі при шліфуванні напівкруглого профілю може бути використано одновимірне диференціальне рівняння теплопровідності. Запропоновано спосіб керування процесом шліфування, при якому здійснюють корекцію математичної моделі температурного поля в точці появи дефектного шару і за скоректованим рівнянням визначають глибину різання при шліфуванні виходячи з умов бездефектної високопродуктивної обробки. Спосіб інваріантний стосовно значення критичної температури і дозволяє визначити оптимальну глибину шліфування для кожного проходу шліфування виходячи з умови бездефектної високопродуктивної обробки. Розроблено метод визначення критичної температури і коефіцієнта тепловоду, що полягає в додатковому вимірі потужності різання в точці появи дефектного шару і визначенні температури при густині теплового потоку, обчисленої за даною потужністю.

У результаті аналізу теплових явищ у поверхневому шарі матеріалу, що шліфується, підтверджено, що для опису температурного поля у поверхневому шарі при шліфуванні напівкруглого профілю може бути використано одновимірне диференціальне рівняння теплопровідності.

Запропоновано спосіб керування процесом шліфування, при якому здійснюють корекцію математичної моделі температурного поля в точці появи дефектного шару і за скоректованим рівнянням визначають глибину різання при шліфуванні виходячи з умов бездефектної високопродуктивної обробки. Спосіб інваріантний стосовно значення критичної температури і дозволяє визначити оптимальну глибину шліфування для кожного проходу шліфування виходячи з умови бездефектної високопродуктивної обробки.

Розроблено метод визначення критичної температури і коефіцієнта тепловоду, що полягає в додатковому вимірі потужності різання в точці появи дефектного шару і визначенні температури при густині теплового потоку, обчисленої за даною потужністю.

Уперше встановлено комплекс , де - температура структурно-фазових перетворень, 0С; , - коефіцієнти тепло- і температуропровідності, Вт/(м• 0С) і м2/с відповідно; - множник, що враховує вплив геометричної форми оброблюваної поверхні. Комплекс визначають при роботі системи діагностики і використовують для діагностики технологічної системи різьбошліфування.

Розроблено методику визначення густини теплового потоку по профілю круга в різних його точках, відповідно до якої потужність теплового джерела визначається миттєвим значенням нормальної глибини шліфування, а час його впливу - миттєвим значенням вертикальної глибини шліфування. Методика дозволяє оцінювати розподіл теплонапруженості по профілю шліфувального круга і виявляти найнебезпечніші точки перетину шару, що зрізується, як при симетричному, так і при несиметричному розташуванні припуску по профілю.

Досліджено спосіб експериментального визначення густини теплового потоку, що полягає в обчисленні відношення приросту потужності шліфування до приросту площі плями контакту. Установлено, що зі збільшенням кількості ділянок зростає похибка визначення густини теплового потоку. Найменша похибка від дискретизації має місце при =2.

Сформульовано концепцію технологічної діагностики, відповідно до якої система діагностики і керування виконується на основі системи збору даних про процес. Запропоновано двовимірну структуру даних: одна міра - номер технологічного проходу і параметри стану, що його характеризують; інша - показники, що характеризують стан процесу: температура шліфування і глибина дефектного шару.

різьбошліфування профільний шар поверхневий

1. Ларшин В.П., Лищенко В.П. Управление резьбошлифованием ходовых винтов на основе диагностики процесса // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 2000. - Вып.1(10). - С. 57-60.

Здобувачем виконано моделюючий експеримент для встановлення залежності глибини дефектного шару від режимів шліфування.

2. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Теоретические предпосылки к разработке системы компьютерной диагностики процесса шлифования резьбы с полукруглым профилем // Вісник Харківського державного технічного ун-ту сільського господарства. - Харків: ХДТУСГ, 2003. - Вип.18. - С. 33-38.

Здобувачем виконано аналіз різних моделей температурного поля, які можуть бути використані для компютерної діагностики процесу різьбошліфування.

3. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Теоретическое исследование теплонапряженности профильного шлифования // Вісник Харківського держ. техн. ун-ту сільського господарства. - Харків: ЧП Червяк, 2004. - С. 50-55.

Здобувачем отримано теоретичний розподіл густини теплового потоку по профілю шліфувального круга.

4. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Технологические предпосылки для диагностики резьбошлифования шариковых ходовых винтов // Вісник Харківського держ. техн. ун-ту сільського господарства. - Харків: ЧП Червяк, 2004. - С. 56-60.

Здобувачем отримано залежність глибини дефектного шару від глибини шліфування при різній критичній температурі.

5. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Расчет температуры и глубины дефектного слоя при резьбошлифовании // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 2005. - Вып.2(24). - С. 64-68.

Здобувачем отримано залежність температури від часу дії теплового джерела при різній відстані до розглядаємої точки.

6. Деклараційний патент України на корисну модель № 12572. Спосіб визначення глибини різання при шліфуванні. В.П.Ларшин, Н.В.Ліщенко, О.В.Якимов, А.В.Ларшина.

7. Ларшин В.П., Лищенко В.П. Особенности разработки технологических процессов для условий малолюдного и безлюдного производства // Авиационно-космическая техника и технология. Труды Госуд. аэрокосмич. ун-та “ХАИ”. Вып.14. - Харьков: Гос.аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского “ХАИ”, 2000. - C. 21-25.

Здобувачем проведено аналіз технічної літератури по гнучким та інтегрованим виробничим системам.

8.Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Бездефектное резьбошлифование ходовых винтов на основе диагностики процесса // Авиационно-космическая техника и технология. Труды Госуд. аэрокосмич. ун-та “ХАИ”. Вып.14. - Харьков: Гос.аэрокосм. ун-т им. Н.Е.Жуковского “ХАИ”, 2000. - C. 119-123.

Здобувачем встановлено вплив коефіцієнту тепловоду на глибину дефектного шару, який утворюється при шліфуванні.

9.Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Диагностика процесса резьбошлифования по температурному критерию // Теплофизика технологических процессов: Тез. докл. Х Всероссийской конф. - Рыбинск: РГТА, 2000. - C. 51-52.

Здобувачем розроблено функціональну схему системи діагностики.

10. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Диагностика процесса резьбошлифования по температурному критерию // Прогрессивные технологии в машиностроении. (Технология-2000): Тез.докл.конф.- Киев: АТМ Украины, 2000. - С. 136-137.

Здобувачем виконано дослідження способу діагностики різьбошліфування.

11. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Разработка математического обеспечения для системы компьютерной диагностики процесса резьбошлифования // Збірник наукових праць Кіровогр. техн. ун-ту. - Кіровоград, 2003. - Вип.12. - С. 113-119.

Здобувачем розроблено математичну модель процесу різьбошліфування і виконано досліджування радіусу кривизни профілю на температуру шліфування.

12. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Разработка математического обеспечения для системы компьютерной диагностики процесса резьбошлифования // Машинобудування та металообробка -2003. - Тези доповідей Першої Міжнародн. наук.-техн. конф. - Кіровоград: КДТУ, 2003. -С. 138-140.

Здобувачем розроблено математична модель процесу різьбошліфування і виконано досліджування радіусу кривизни профілю на температуру шліфування.

13. Ларшин В.П., Лищенко Н.В., Якимов А.В. Исследование плотности теплового потока в зоне контакта при профильном шлифовании // Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве: Тр. 7-й Междунар. научн.-техн. конф. - Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2003. - С. 38-42.

Здобувачем одержано розподіл густини теплового потоку по ділянкам шару, що зрізується, на різних проходах шліфування.

14. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Определение погрешности эксперимента в технологии машино- и приборостроения // Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве: Тр. 7-й Междунар. научн.-техн. конф. - Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2003. - С. 87-90.

Здобувачем апробована методика метрологічної обробки експериментальних даних для визначення похибки експерименту.

15. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Адаптивная система управления резьбошлифованием на основе диагностики процесса // Новые процессы и их модели в ресурсо- и энергосберегающих технологиях: Мат. Междунар. научн.-техн. конф. - Киев: АТМ Украины, 2003. - С. 67-70.

Здобувачем виконано оцінка властивостей поверхневого шару різьби методом мікротвердості.

16. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Диагностика технологической системы резьбошлифования шариковых ходовых винтов // Машиностроение и техносфера XXI века: Сб. трудов Х Междунар. научн.-техн. конф., Том 2. - Донецк: Изд. “Технополис”, 2003. - С. 156-160.

Здобувачем обгрунтовано метод забезпечення інваріантності глибини дефектного шару по відношенню до температури шліфування.

17. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Теоретическое исследование плотности теплового потока при профильном шлифовании // Физические и компьютерные технологии в народном хоз-ве: Тр.8-й Междунар. научн.-техн. конф. - Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2003. - С. 25-28.

Здобувачем отримано розрахункові формули густини теплового потоку по профілю шліфувального круга.

18. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Применение системотехники IBM PC для технологической диагностики процесса резьбошлифования // Физические и компьютерные технологии в нар. хоз-ве: Тр.8-й Междунар. научн.-техн. конф. - Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2003. - С. 45-47.

Здобувачем обгрунтовано застосування системи технологічної діагностики процесу різьбошліфування.

19. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Прогнозирование температурного поля при резьбошлифовании // Физические и компьютерные технологии в нар. хоз-ве: Тр.9-й Междунар. научн.-техн. конф. - Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2004. - С. 19-21.

Здобувачем обгрунтовано використання одновимірного рівняння теплопровідності при різьбошліфуванні.

20. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Управление качеством поверхностного слоя при резьбошлифовании // Новые и нетрадиц. технологии в ресурсо- и энергосбережении: Мат.научн.-техн.конф. - К.: АТМ Украины, 2004. - С. 108-111.

Здобувачем обгрунтовано спосіб керування якістю поверхневого шару при різьбошліфуванні.

21. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Диагностика резьбошлифования ходовых винтов в системе управления качеством продукции // Физические и компьютерные технологии в нар. хоз-ве: Тр.10-й Междунар. научн.-техн. конф. - Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2004. - С. 25-30.

Здобувачем розроблено блок-схема системи діагностики та алгоритм її функціонування.

22. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Расчет температуры и глубины дефектного слоя при резьбошлифовании // Физические и компьютерные технологии в нар. хоз-ве: Тр.11-й Междунар. научн.-техн. конф. - Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2005. - С.10-16.

Здобувачем запропоновано методику розрахунку температури шліфування і глибини дефектного шару за допомогою стандартного математичного пакету.

23. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Компьютерное моделирование технологической системы резьбошлифования // Физические и компьютерные технологии в нар. хоз-ве: Тр.11-й Междунар. научн.-техн. конф. - Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2005. - С. 17-20.

Здобувачем розроблено тривимірна геометрична модель технологічної системи різьбошліфування для розрахунку площі плями контакту.

24. Ларшин В.П., Лищенко Н.В. Компьютерная диагностика многониточного резьбошлифования ходовых винтов // Физические и компьютерные технологии в нар. хоз-ве: Тр.11-й Междунар. научн.-техн. конф. - Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2005. - С. 20-24.

Здобувачем виконано порівняльний аналіз результатів розрахунку площі плями контакту по дво- і тривимірної геометричним моделям перетину шару, що зрізується.

Ліщенко Н.В. Забезпечення бездефектного високопродуктивного різьбошліфування ходових гвинтів на основі компютерної діагностики процесу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.02.08 - технологія машинобудування. - Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2006.

Дисертація присвячена розробці методів забезпечення високопродуктивного бездефектного шліфування різьби гвинтових поверхонь ходових гвинтів кульково-гвинтової передачі за рахунок використання системи компютерної діагностики процесу і керування ним.

Здобувачем обґрунтовано застосування одновимірного диференціального рівняння теплопровідності для операції чорнового різьбошліфування шляхом аналізу впливу кількості просторових координат (1D, 2D, 3D), що містяться в диференціальному рівнянні теплопровідності, на температуру шліфування різьби напівкруглого профілю. Теоретично і експериментально досліджено густину теплового потоку по профілю шліфувального круга. Для діагностики технологічної системи і керування процесом запропоновано проводити корекцію математичної моделі температурного поля, яка заснована на визначенні „точки” появи дефектного шару (момент переходу оброблюваного матеріалу з недефектного стану в дефектний). Розроблено спосіб керування процесом для забезпечення бездефектного високопродуктивного шліфування різьби в режимах off-line і online. Розроблено алгоритми функціонування системи компютерної діагностики і керування, а також апаратний і програмний інтерфейси цієї системи. Результати роботи впроваджені на машинобудівних підприємствах.

Ключові слова: ходовий гвинт кульково- гвинтової передачі, математична модель температурного поля, діагностика різьбошліфування, керування процесом за критерієм бездефектного високопродуктивного шліфування, корекція рівняння математичної моделі, система компютерної діагностики і керування.

Лищенко Н.В. Обеспечение бездефектного высокопроизводительного резьбошлифования ходовых винтов на основе компьютерной диагностики процесса. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. - Одесский национальный политехнический университет, Одесса, 2006.

Диссертация посвящена разработке методов обеспечения высокопроизводительного бездефектного шлифования резьбы винтовых поверхностей ходовых винтов шарико-винтовой передачи за счет использования системы компьютерной диагностики процесса.

Проведенный анализ существующей технической литературы показал что, отсутствуют теоретические и экспериментальные исследования по вопросу диагностики профильного шлифования, нет технологических рекомендаций по применению имеющихся технических решений в условиях производства, неразработана системотехника, базирующаяся на применении IBM-совместимых персональных компьютеров. Выявлено отсутствие достоверной математической модели процесса шлифования, учитывающей параметры качества поверхностного слоя, которая позволяла бы управлять процессом профильного шлифования на этапе производства, а также диагностировать технологическую систему шлифования по критерию бездефектного высокопроизводительного шлифования.

В качестве моделируемых свойств процесса при управлении качеством поверхностного слоя приняты температура шлифования и ее распределение по глубине поверхностного слоя. Обосновано применение одномерного дифференциального уравнения теплопроводности, описывающего распределение температуры по глубине поверхностного слоя и учитывающего форму обрабатываемого профиля.

Установлено, что при диагностике и управлении в режиме реального времени необходимо использовать коррекцию уравнения математической модели, позволяющую “привязывать” это уравнение к реальным условиям обработки. Выделены параметры процесса, отличающиеся наибольшей степенью неопределенности: коэффициенты тепло- и температуропроводности, критическая температура и параметр, учитывающий форму обрабатываемой поверхности. Установлен единый комплексный параметр, связывающий все указанные выше неопределенные параметры. Разработана методика коррекции уравнения математической модели процесса, которая заключается в определении и фиксации параметров шлифования в момент перехода состояния поверхностного слоя из недефектного в дефектное.

На основе геометрического описания схем формообразования профиля канавки резьбы построено распределение плотности теплового потока по профилю круга при симметричном и несимметричном расположении припуска.

Разработан и экспериментально исследован способ определения плотности теплового потока, заключающийся в вычислении отношения приращения мощности шлифования к приращению площади пятна контакта.

Разработаны алгоритмы функционирования системы компьютерной диагностики и управления, ее структура на основе системотехники IBM- совместимых персональных компьютеров, техническое задание на изготовление этой системы, а также аппаратный и программный интерфейсы системы.

Ключевые слова: ходовой винт шарико-винтовой передачи, математическая модель температурного поля, диагностика резьбошлифования, управление процессом по критерию бездефектного высокопроизводительного шлифования, коррекция уравнения математической модели, система компьютерной диагностики и управления.

Lishchenko N.V. High productive defectless lead screw thread grinding insuring on the basis of process computer diagnostics. - Manuscript.

Thesis on cosearching for a scientific degree of candidate of technical sciences on professions 05.02.08 - technology of machine building. - Odessa National Polytechnic University, Odessa, 2006.

The thesis is devoted to the development of insuring methods of lead screw helical surface of ball screws high productive defectless thread grinding process computer diagnostics and control system. Application of heat conductivity 1D differential equation for rough thread grinding by the aid of influence analysis of space coordinates number on the semiround profile thread grinding temperature is grounded. Thermal flow density on the grinding wheel theoretically and experimentally is studied. It is proposed to correct a temperature field mathematical model for technological system diagnostics and control of the process. The correction is performed at the defect arise moment. Process control method is working out to determined defectless high productive thread grinding for off-line and online mode. Functioning algorithms as well as hardware and software of the system are created. Work results are introducted into machine manufacturing industry.

Key words: lead screw of ball screws, temperature field mathematical model, thread grinding diagnostics, process control according to productive defectless grinding, the correction of mathematical model equation, computer diagnostics and control system.

Размещено на .ru