Повышение эффективности станков на основе их диагностирования и определения виброустойчивости в рабочем пространстве (05.10.2009)

Автор: Сабиров Фан Сагирович

САБИРОВ ФАН САГИРОВИЧ

повышение эффективности станков

на основе ИХ диагностиРОВАНИЯ

и Определения ВИБРОУСТОЙЧИВОСТИ

в рабочем пространстве

Специальность 05.03.01 – «Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

Научный консультант: Доктор технических наук, профессор

В.С. Хомяков

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

В.В. Агафонов

Доктор технических наук, профессор

Г.Н. Васильев

Доктор технических наук, профессор

О.В. Таратынов

Ведущее предприятие: ОАО НИАТ (г. Москва)

Защита диссертации состоится ____ декабря 2009 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.01 при ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», по адресу: 127994, Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. 3а

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять в адрес совета Д 212.142.01 при ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

Автореферат разослан _____ октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н. Волосова М.А.

Актуальность проблемы. Современные тенденции развития машиностроения в совокупности с использованием автоматизированных станочных систем предъявляют требования к повышению производительности, точности размеров и качества обрабатываемых поверхностей деталей машин. Рост производительности сдерживается показателями динамического качества упругих систем, такими как виброустойчивость. Станкам присуща анизотропия характеристик в рабочем пространстве в силу их различной компоновки и конструкции, а также качества изготовления и сборки. Отсутствие информации о свойствах рабочего пространства вынуждает занижать режимы обработки для станков с ЧПУ, чтобы не допустить брака обрабатываемой детали при безусловной потере производительности. Проблему усугубляет и тот факт, что характеристики, связанные с производительностью и точностью, изменяются по мере физического износа станка или разрегулирования его элементов. Использовать этот огромный резерв повышения производительности пытаются многие исследователи, создавая системы адаптивной обработки, системы диагностики и мониторинга.

Недостаточность информации на этапе проектирования станочного оборудования и научно обоснованных рекомендаций, направленных на решение проблемы сбалансированности характеристик приводов и несущей системы станков, приводит к неэкономному расходованию материальных и энергетических ресурсов.

Производители станков, стремясь к максимальной прибыли, рекламируют возможности выпускаемого оборудования по точности и производительности, используя их максимальные показатели, достигаемые в отдельных областях рабочего пространства с наиболее удачными соотношениями характеристик заготовок и режущего инструмента, в то время как потребителя интересует оборудование, обеспечивающее решение всего спектра технологических задач, стоящих перед предприятием. В этой ситуации необходимо иметь инструментарий, позволяющий адекватно оценивать технологические возможности изготавливаемого и приобретаемого оборудования во всем диапазоне его рабочего пространства, сравнивая возможности различных станков по интегральным показателям. Для решения этих проблем требуются мобильные технические средства и комплекс расчетных и экспериментальных методик, позволяющих оперативно оценивать характеристики станков во всем рабочем пространстве с учетом многообразия применяемых заготовок и видов инструмента, и оценивать, таким образом, возможности станка по производительности и точности. Отмеченное выше может быть обеспечено только на основе создания научно обоснованной информационной базы знаний о динамических характеристиках станков, доступной широкому кругу специалистов, занимающихся проектированием, исследованием, эксплуатацией, ремонтом и модернизацией оборудования.

Цель работы. Повышение эффективности станков на основе их диагностирования, оценки виброустойчивости в рабочем пространстве и разработки принципов создания конструкций со сбалансированными характеристиками по мощности, моменту, жесткости и виброустойчивости.

Для реализации цели работы поставлены следующие задачи:

- разработать структуры (модели) и методы анализа технологического многофакторного пространства станка, включающего набор составляющих элементов, набор факторов, диапазоны варьирования с учетом вероятности использования в технологическом процессе обработки изделий;

- разработать методы и программно-математическое обеспечение для экспериментально-расчетной оценки динамических характеристик системы станок-приспособления-инструмент-заготовка, включающих методы исследования сложных динамических систем по частям;

- разработать модели ограничений и системы интегральных оценок производительности и точности в технологическом рабочем пространстве станка по результатам испытаний и исследований;

- разработать методы, аппаратные комплексы, программно-математичес-кое и информационное обеспечение экспериментального определения динамических характеристик, диагностирования состояния упругой системы и отдельных элементов станка с помощью импульсного и гармонического нагружения и на основе анализа вибрационных процессов;

- разработать методы экспериментального определения передаточной функции процесса резания;

- экспериментально подтвердить основные положения теоретических разработок.

Методы исследований. Теоретические исследования базируются на основных положениях технологии машиностроения, конструирования металлорежущих станков, теории колебаний и динамики станков, теории анализа случайных процессов, методах математического и компьютерного моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях с использованием станочного оборудования и современных измерительных средств. Обработка результатов экспериментов проводилась средствами вычислительной техники с применением положений математической статистики, спектрального анализа и теории планирования эксперимента.

Научная новизна работы заключается в:


загрузка...