Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

КИРЮЩЕНКО Евгений Владимирович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ТОРЦОВОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Специальность 05.02.07 Ц  Технология и оборудование

механической и физико-технической

обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Воронеж - 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Липецкий государственный технический университет

Научный руководитель	Козлов Александр Михайлович, доктор технических наук, профессор, ипецкий государственный технический университет, заведующий кафедрой технологии машиностроения
Официальные оппоненты:	Гречишников Владимир Андреевич, заслуженный деятель науки РФ , доктор технических наук, профессор,  Московский государственный технологический университет Станкин, заведующий кафедрой инструментальной техники и технологии формообразования;
	Гребенщиков Александр Владимирович, кандидат технических наук, Воронежский механический завод - филиал ФГУП ГКНП - им. М.В. Хруничева, заместитель главного инженера по охране труда, промышленной безопасности, гражданской обороне и чрезвычайным ситуациям
Ведущая организация	ГосударственныйауниверситетаЦ учебно-научно-производственный комплекс (ГУ-УНПК), г. Орёл

Защита состоится 19 декабря 2012 года в 1400 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Да212.037.04 ФГБОУ ВПО Воронежский государственный технический университет по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО Воронежский государственный технический университет.

  Автореферат разослан  л8  ноября  2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета                                 Кириллов О.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В работе рассматривается технология механической обработки плоских поверхностей корпусных крупногабаритных деталей. Такие детали являются основным элементом конструкции в различных металлургических агрегатах и горных машинах, являющихся продукцией предприятий тяжелого машиностроения. В современных условиях производства предъявляются высокие требования к качеству исполнения и работоспособности такого рода изделий. Это во много зависит от качества их сборки, для обеспечения которой в ряде случаев механическая обработка крупногабаритных деталей происходит после или в процессе их установки в конструкции агрегата, в результате чего уменьшаются погрешности базирования. В этом случае предъявляются высокие требования к геометрической точности обработанных поверхностей для обеспечения качества сборки.

Реализация такой технологии, как правило, требует применения портативного металлорежущего оборудования, жесткость которого меньше по сравнению со стационарным. Для плоских поверхностей в данном случае основным методом обработки является торцовое фрезерование. При этом процесс фрезерования по силовым и температурным нагрузкам часто протекает в крайне тяжелых условиях из-за его нестационарности. В результате жесткость технологической системы значительно меньше по сравнению с обработкой на стационарном станке. В таких условиях обеспечить геометрическую точность обработанных поверхностей очень сложно. Таким образом, была поставлена задача по обеспечению требуемой точности крупногабаритных деталей для условий маложесткой технологической системы. Что актуально и при модернизации оборудования, но в этом случае недостатком является большая длительность операции механической обработки крупногабаритных деталей, что может являться дополнительной причиной экономических потерь от простоя оборудования.

Разработка специальных мер, способствующих повышению точности торцового фрезерования в условиях маложёсткой технологической системы, является актуальной задачей, решение которой позволит также повысить производительность обработки.

Целью работы является разработка технологии, учитывающей влияние разнородных факторов на процесс торцового фрезерования длинно-размерных литых деталей, обеспечивающих повышение точности обработки за счёт управления процессом развития колебаний.

Для достижения поставленных целей были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Выбрать и обосновать метод повышения точности торцового фрезерования.
2. Разработать математическую модель процесса резания, учитывающую процессы и связи, образующие технологическую систему, а также механизмы возбуждения колебаний в ней.
3. Выявить область оптимальных значений изменения скорости резания и условия, при которых технологическая система может быть поставлена в режим демпфирования колебаний.
4. Разработать методики выбора инструмента для торцового фрезерования в условиях маложесткой технологической системы и определения  его предельного износа.
5. Составить алгоритм управления процессом резания на основе отрицательной обратной связи.
6. Разработать методику и способ диагностирования отклонений формы обрабатываемой поверхности в режиме реального времени.
7. Обосновать эффективность практического применения разработанного технологического обеспечения.

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования является процесс точного фрезерования плоской поверхности крупногабаритной детали с помощью портативного оборудования, методики проектирования и реализации технологического процесса, инструмент и оборудование для реализации технологии точной фрезерной обработки крупногабаритных деталей.

Методы исследования базировались на основных положениях науки о резании металлов, законах термомеханики и теплофизики лезвийной обработки, теории колебаний. При проведении испытаний применялись современные, автоматизированные измерительные средства для определения сил и параметров вибраций при резании. Анализ и обработка результатов экспериментальных исследований проводились с применением программного обеспечения MathCad для моделирования процесса фрезерования, разработки и анализа моделей инструмента, приспособления и заготовки с автоматизированной генерацией управляющих программ для станков с ЧПУ, разработки конструкции станочной оснастки использовались: Inventor2012, КОМПАС v13 и ADEM CAM.

Научная новизна работы:

1. Раскрыт механизм влияния сил резания на уровень колебаний в технологической системе при торцовом фрезеровании с переменной скоростью резания, на основании которого выявлена область рациональных значений изменения скорости резания, для условий маложесткой технологической системы.
2. Установлены закономерности, характеризующие влияние прогнозируемых факторов обработки: подачи, частоты вращения, скорости резания, диаметра инструмента - на развитие колебаний в технологической системе, для процесса торцового фрезерования в условиях маложесткой технологической системы.
3. Создана методика определения области рациональных режимов торцового фрезерования поверхностей крупногабаритных деталей с переменной скоростью резания, в которой учтены условия демпфирования колебаний технологической системы.

Практическая значимость работы:

1. Определены условия, при которых технологическая система может быть поставлена в режим демпфирования колебаний, что позволило повысить точность и производительность операции торцового фрезерования крупногабаритных деталей.
2. На основе предложенных методик выбора инструмента и определения его предельного износа создано программное обеспечение, существенно упростившее технологическую подготовку операции механической обработки корпусных крупногабаритных деталей.
3. Разработана конструкция оправки для насадных торцовых фрез к станкам с ЧПУ, позволяющая проводить мониторинг отклонений от плоскостности обработанной поверхности в режиме реального времени, упростив процедуры контроля точности формы обработанной поверхности и предварительной настройки оборудования.

4. Инсталлированное в систему ЧПУ станка, как подпрограмма, математическое описание установленных закономерностей влияния факторов обработки на  процесс развития колебаний в системе позволило обеспечить заданную геометрическую точность обработанной поверхности с повышением производительности, за счёт обработки с переменной скоростью резания, путём корректировки режимов резания на основе данных систем контроля.

ичный вклад соискателя заключается в:

- исследовании механизма влияния сил резания на уровень колебаний в технологической системе при торцовом фрезеровании плоских поверхностей большой площади.

- исследовании взаимосвязей нескольких факторов обработки: подачи, частоты вращения, скорости резания, диаметра инструмента - с уровнем колебаний в технологической системе при точной фрезерной обработке в условиях маложесткой технологической системы.

- разработке методики определения оптимальных режимов торцового фрезерования, обеспечивающих требуемую геометрическую точность обработанной поверхности крупногабаритной детали.

- создании нового программного обеспечения, которое позволяет быстро произвести технологическую подготовку производства в зависимости от допустимого уровня виброскорости шпинделя станка и инструмента для обеспечения требуемой точности обработки.

- разработке новой (на уровне патентов) конструкции оправки для насадных торцовых фрез, с помощью которой достигается требуемая точность обработки.

Реализация и внедрение результатов работы. Работа внедрена на ОАО "Новолипецкий металлургический комбинат" для механической обработки крупногабаритных деталей со значительным экономическим эффектом. Разработанные методики определения оптимальных режимов резания, выбора инструмента для фрезерной обработки и оценки его износа и программное обеспечение на их основе используются в работе технологической службы Механического цеха металлургического оборудования ОАО НЛМК.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: научном семинаре "Современные технологии в горном машиностроении" в рамках Недели горняка 2012 (Москва, 2012); Международной научно-технической конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы модернизации современного машиностроения и металлургии" (Липецк, 2012); XV Международной научно-технической конференции "Фундаментальные проблемы техники и технологии - Технология 2012" (Орёл, 2012); ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО "Липецкий государственный технический университет" (Липецк, 2011 - 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получены 2 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ, получено положительное решение о выдаче патента РФ.

В работах, рпубликованных в сооавторстве и приведённых в конце автореферата, лично соискателю прнадлежат: в [1] конечно-элементная модель инструмента и заготовки; во [2] математическое описание взаимосвязей режимов резания с виброскоростью шпинделя станка с инструментом; в [4] схема измерения отклонений от плоскостности бесконтактным способом; в [7] алгоритм системы управления процессом резания на основе отрицательной обратной связи и описание условий, при которых технологическая система переходит в режим гашения колебаний; в [8] взаимосвязь режимов резания с колебаниями в технологической системе при торцовом фрезеровании; в [9] конструкция оправки для насадных торцовых фрез; в [13] методика оценки точности обработки крупногабаритных деталей; в [14] методика оценки качества обработанных поверхностей большой площади; в [18] область оптимальных значений режимов резания, характеризующиеся минимальным уровнем колебаний в системе.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 124 наименований, 4 приложений. Основная часть работы изложена на 131 странице, содержит 53 рисунка, 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, научная позиция автора, раскрыты научная и практическая значимость работы, методы исследований, уровень обсуждения материалов.

В первой главе рассмотрены особенности процесса торцового фрезерования портативным станком (рис. 1). Проведён анализ исследований динамики технологической системы при фрезеровании с рассмотрением проблемы повышения эффективности операции торцового фрезерования. Проведён анализ факторов, влияющих на точность обработки при фрезеровании, изучены причины их возникновения. Показано, что основным фактором, определяющим точность обработки, являются колебания технологической системы. Установлено, что для повыншения точности фрезерной обработки в условиях маложесткой технологической системы наиболее актуальной задачей является демпфирование колебаний, возникающих при резании. В качестве метода обеспечения точности торцового фрезерования рассмотрена обработка с переменной скоростью резания, установлены её особенности и способы реализации.

Рис. 1. Портативный фрезерный станок LM6200

Вторая глава посвящена математическому моделированию процесса торцового фрезерования. Основная цель, которая преследовалась при построении математической модели - это адекватное отображение основных закономерностей возбуждения вынужденных колебаний и автоколебаний при торцовом фрезеровании как факторов, определяющих точность обработки. Рабочие процессы, протекающие при резании, группировались по их принадлежности к какому-либо реальному объекту или группе объектов одной природы, и эти объекты были приняты в качестве элементов схемы. Таким образом, математическая модель технологической системы была представлена совокупностью трех моделей: модели упругой системы; модели инструмента; модели заготовки.

Для определения относительного положения инструмента и заготовки было введено несколько систем координат (рис. 2).

Рис. 2. Взаимосвязь систем координат

Входом объекта лупругая система являются составляющие силы резания, а также модельное время, выходом - положение инструмента относительно заготовки, определяемое рабочими движениями органов станка и виброперемещениями его звеньев под воздействием этих сил.

Рис. 3. Расчетная схема контура упругой системы

Поэтому математическая модель упругой системы включает динамическую модель, геометриченскую модель (1) для связи координат инструмента и заготовки и модель (2) как векторное уравнение движения i-той массы при движении n масс, входящих в один контур и связанных между собой упругими и диссипативными элементами (рис. 3).

(1)

где - векторы вибросмещения центра СК инструмента; - векторы вибросмещения центра СК заготовки; S - вектор перемещения заготовки от движения подачи (S<0 всегда).

,

(2)

где Рi - внешнее силовое воздействие на i-ую массу, Н; Fi - упругодемпфирующая сила на i-ом звене, Н:

;

- инерционная сила на i-ом звене, Н; ХТi и i, - виброперемещение (м) и скорость (м/с) i-ой массы.

Входом объекта линструмент являются координаты его положения в СК заготовки (X2O1, Y2O1, φ2), выходом - координаты положения одной из режущих кромок в той же системе координат. Поэтому модель инструмента была представлена как геометрическая модель (3) преобразования координат (рис. 2):

(3)

где φ2 - угол поворота системы координат инструмента относительно системы координат заготовки; φ1A - угловое положение радиуса, проведенного в точку А в системе координат заготовки; X1A , Y1A , Z1A - положение точки А в СК инструмента.

(4)

Входом объекта заготовка являются координаты положения вершины режущей кромки относительно заготовки (Х2А, Y2A, Z2A, 2A), а выходом - составляющие силы резания. Но координаты относительного положения не могут быть напрямую использованы для определения сил резания, поскольку последнние зависят не от них, а от параметров срезаемого слоя. Поэтому математиченская модель заготовки представляет совокупность геометрической модели (4) для преобразования координат режущей кромки в параметры срезаемого слоя (рис. 4) и модели для расчета сил резания, которая была заимствована.

Рис. 4. Схема расположения узлов полигональной сетки, покрывающей

обрабатываемую поверхность заготовки

Разработанная математическая модель процесса торцового фрезерования в виде совокупности уравнений (1)Е(4) позволяет исследовать как колебательные процессы в любой из подсистем технологической системы, так и процессы формообразования при  резании.

Третья глава посвящена исследованию влияния прогнозируемых факторов обработки с переменной скоростью резания на процесс развития колебаний в технологической системе. Задача исследований заключалась в поиске области оптимальных значений режимов резания, при которых технологическая система может быть поставлена в режим демпфирования колебаний, что позволяет повысить точность обработки. Решение поставленной задачи также потребовало анализа влияния изменения силы резания на процесс развития колебания и разработки методики  выбора инструмента, так как обработка с переменной скоростью резания подразумевает, что сила резания будет также изменяться в результате корректировки режимов резания в реальном времени.

Рис. 5. Влияние различных факторов обработки на динамику системы

На основе разработанной математической модели процесса резания и данных эксперимента было составлено математическое описание взаимосвязи силы резания с виброскоростью шпинделя станка:

,

(5)

где A - амплитуда колебаний; f - частота колебаний; P - сила резания; V0 - виброскорость станка на холостом ходе.

В результате была построена область оптимальных значений силы резания (рис. 5), границами которой являются функциональные зависимости виброскорости шпинделя станка и параметров обработки: минутная подача, частота вращения, скорость резания, диаметр фрезы.

Анализ области оптимальных значений силы резания с использованием математической модели процесса (1) позволил определить области оптимальных значений режимов резания,  при которых технологическая система может быть поставлена в режим демпфирования колебаний.

Глубина резания t в ходе обработки остаётся постоянной из-за малой величины припуска, но при этом необходимо определить её критическое значение (6) для создания оптимальных условий обработки:

,

(6)

где Wxx, Wxy,ЕWzz - динамические податливости в соответствующих направлениях; - суммарные коэффициенты соответствующих направлений; b - ширина резания, мм; R - средний суммарный коэффициент направления; SZ - подача на зуб; - удельная податливость обрабатываемого материала заготовки в зоне резания; - удельная податливость режущего клина инструмента; - удельная контактная податливость; D - диаметр фрезы, мм; φ - угол контакта, рад; - постоянная времени запаздывания; n - частота вращения фрезы, об/мин; z - число зубьев фрезы; ω  - угловая скорость.

Обработка с переменной скоростью резания в данном случае требует изменения частоты вращения и подачи в реальном времени. На основе анализа уравнения (5) и данных эксперимента было получено математическое описание зависимостей, характеризующих их влияние на процесс развития колебания в технологической системе, который оценивался по пиковым значениям виброскорости шпинделя станка с инструментом.

,

(7)

где fS - частота колебаний; S - минутная подача; VS - приращение виброскорости, обусловленное дефектами механизмов привода подач.

,

(8)

где fn - частота колебаний; n - частота вращения; Vn - приращение виброскорости, обусловленное дефектами механизмов привода главного движения.

На основании полученных уравнений (7) и (8) была найдена область оптимальных значений скорости резания, определён интервал варьирования её значений и составлено уравнение изменения виброскорости шпинделя с инструментом в зависимости от значения скорости резания:

,

(9)

где Av - амплитуда колебаний; fv - частота колебаний; υ - скорость резания; Vv - приращение виброскорости, обусловленное дефектами механизмов станка, за исключением привода главного движения и подач.

В результате решения уравнений (7), (8) и (9) на заданном интервале допустимых значений виброскорости шпинделя с инструментом можно определить режимы резания, при которых технологическая система может быть поставлена в режим демпфирования колебаний, и таким образом повысить точность обработки или обеспечить рост производительности обработки с требуемым уровнем точности.

Определение условий гашения колебаний в технологической системе также подразумевает выбор торцовой фрезы с оптимальным диаметром и числом зубьев. Для решения этой задачи была разработана соответствующая методика, которая заключается в выборе торцовой фрезы оптимального диаметра D с точки зрения гашения колебаний в зависимости от режимов резания и допустимого уровня виброскорости V шпинделя с инструментом.

(10)

где a, b, c - постоянные коэффициенты, зависящие от режимов резания.

Таким образом, на основе предложенных методик создано программное обеспечение, существенно упростившее технологическую подготовку операции механической обработки плоских поверхностей крупногабаритных деталей.

В четвертой главе освещены вопросы оптимизации процесса торцового фрезерования крупногабаритной детали. Обработка с переменной скоростью резания на основе полученных математических зависимостей (7)Е(9) для достижения требуемой точности предполагает определение фактических значений ряда технологических показателей: отклонений от плоскостности, виброскорости шпинделя станка с инструментом, износа инструмента. Это позволяет системе ЧПУ станка на основе решения уравнений (7)Е(9) определять оптимальные значения режимов резания. Определение фактических значений указанных показателей происходит за счёт данных соответствующих систем контроля. Таким образом, управление процессом торцового фрезерования с переменной скоростью резания предполагает наличие обратной связи для обеспечения точности обработки.

Достижение определенной  точности лезвийной обработки означает, что значения выходных параметров (отклонения от плоскостности) должны соответствовать определенному заданному эталону с отклонениями от него в относительно малом диапазоне (допуск). Поэтому в данном случае речь идёт об отрицательной обратной связи, задача которой состоит в том, чтобы в ответ на внешние воздействия на систему вырабатывать собственное управляющее воздействие, устраняющее последствия этих внешних воздействий. В результате был разработан алгоритм системы управления процессом торцового фрезерования на основе трехуровневой обратной связи. Разработанный алгоритм автоматического регулирования режимов резания должен обеспечивать требуемую геометрическую точность обработанной поверхности.

В результате коррекции режимов резания в заданном временном интервале на выходе должно быть определённое значение виброскорости шпинделя с инструментом, которому соответствует минимально возможное локальное отклонение от плоскостности, при этом износ режущих пластин инструмента не должен превышать установленную величину. Это подразумевает наличие в системе ЧПУ математического описания указанной зависимости. С этой целью была разработана и подтверждена экспериментально методика оценки влияния вибраций в технологической системе на величину отклонений от плоскостности:

,

(11)

где Vпик - среднеквадратичное значение виброскорости по 10 пиковым точкам; q - угол сдвига фаз, рад; n - частота вращения, об/мин; ω - угловая частота колебаний, рад/с.

С помощью решения уравнения (11) можно прогнозировать изменение величины отклонения от плоскостности при использовании систем управления с обратной связью. Графически эту зависимость можно представить в виде поверхности (рис. 6).

Для контроля отклонений от плоскостности непосредственно в процессе обработки предлагается использовать систему контроля на базе бесконтактных датчиков (рис. 7), которая позволила проводить мониторинг отклонений от плоскостности обработанной поверхности в режиме реального времени, упростив процедуры контроля точности формы обработанной поверхности и предварительной настройки оборудования.

Рис. 6. Изменение отклонений от плоскостности в зависимости от виброскорости по теоретической модели

Рис. 7. Оправка для торцовой фрезы с интегрированной системой контроля отклонений от плоскостности

Рис. 8. Схема работы предлагаемой системы контроля

Функционирование разработанной системы контроля осуществляется на базе управляющей программы (УП), разработанной на основе уравнений (7)Е(11). Таким образом, обрабатываемая поверхность разбивается на множество локальных участков, на каждом из которых достигается минимально возможное отклонение от плоскостности. При этом для соблюдения геометрической точности в габаритах всей поверхности необходима единая измерительная база. Такой базой служит мнимая плоскость, которая является эталонной для обрабатываемой поверхности, её положение задаётся на программном уровне с помощью геометрических моделей (1), (3), (5) и уравнения (6). Оценка отклонений от плоскостности производится согласно предложенной схеме (рис. 8).

Практическое применение разработанной системы контроля позволило объединить во времени процесс резания и операции контроля геометрической точности обработанных поверхностей, что привело к повышению производительности до 30 % операции обработки в целом.

Инсталлированное в систему ЧПУ станка как подпрограмма математическое описание установленных закономерностей (7)Е(11) влияния факторов обработки на  процесс развития колебаний в системе позволило обеспечить заданную геометрическую точность обработанной поверхности с повышением производительности за счёт уменьшения количества холостых ходов в результате автоматической коррекции режимов резания и объединения во времени процесса резания и операций контроля геометрической точности обработанных поверхностей.

Анализ современных технологических проблем на предприятиях различных отраслей промышленности позволяет сделать заключение, что внедрение разработанных процессов может быть эффективно и комплексно осуществлено на машиностроительных заводах при изготовлении агрегатов и машин для предприятий металлургической, нефтехимической и горной промышленности, а также на предприятиях, производящих военную и  специальную технику.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Геометрическая точность плоских поверхностей корпусных крупногабаритных деталей (например, станин прокатного стана)  при механической обработке может быть обеспечена применением операции торцового фрезерования с переменной скоростью резания и управлением процессом обработки на основе отрицательной обратной связи. В работе были установлены закономерности, характеризующие влияние прогнозируемых факторов обработки: подачи, частоты вращения, скорости резания, диаметра инструмента - на процесс развития колебаний в технологической системе для точного торцового фрезерования поверхностей для условий маложесткой технологической системы. Создана методика определения области рациональных режимов точной фрезерной обработки поверхностей крупногабаритных деталей с переменной скоростью резания. Торцовое фрезерование с переменной скоростью резания при наличии обратной связи сокращает время выполнения операции механической обработки с достижением требуемой точности при применении портативного металлорежущего оборудования.

1. В работе предложен и обоснован метод повышения точности операции торцового фрезерования крупногабаритных деталей, заключающийся в демпфирования колебаний, возникающих в технологической системе в процессе резания, за счёт применения технологии обработки с переменной скоростью резания.

2. Разработана математическая модель процесса торцового фрезерования, учитывающая взаимосвязь колебаний элементов упругой системы и параметров микрогеометрии обработанной поверхности, позволяющая исследовать как колебательные процессы в любой из подсистем технологической системы, так и процессы формобразования при резании.

3. Выявлена область рациональных значений изменения скорости резания и определены области значений режимов резания, при которых система может быть поставлена в режим демпфирования колебаний, что позволило обеспечить требуемую точность с ростом производительности до 30 % при торцовом фрезеровании крупногабаритных деталей, за счёт инсталляции математического описания указанных взаимосвязей в ЧПУ станка как подпрограммы.

4. Разработаны методики выбора инструмента для торцового фрезерования и определения его предельного износа, на основе которых создано программное обеспечение, позволяющее упростить технологическую подготовку операции торцового фрезерования (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012616796 и №2012617165).

5. Предложен алгоритм системы управления процессом резания на основе отрицательной обратной связи, позволяющий обеспечить требуемую точность торцового фрезерования при поддержании значений ряда параметров: отклонений от плоскостности обработанной поверхности, виброскорости шпинделя станка, износа режущей части инструмента - в заданных диапазонах в режиме реального времени.

6. Разработанная конструкция оправки для насадных торцовых фрез к станкам с ЧПУ (положительное решение о выдаче патента РФ, см. Приложение 1), позволившая проводить мониторинг отклонений от плоскостности обработанной поверхности в режиме реального времени, упростив процедуры контроля точности формы обработанной поверхности и предварительной настройки оборудования.

7. Практическое применение операции торцового фрезерования с переменной скоростью резания на основе разработанного алгоритма управления с отрицательной обратной связью  позволило:

- повысить производительность обработки  до 30 % за счёт уменьшения количества холостых ходов в результате автоматической коррекции режимов резания, и объединения во времени процесса резания и операций контроля геометрической точности обработанных поверхностей.

- обеспечить заданную геометрическую точность обработанной поверхности за счёт установки в систему ЧПУ станка подпрограммы на основе математического описания установленных закономерностей влияния факторов обработки на  процесс развития колебаний в системе, контроля уровня вибрации в режиме реального времени и коррекции режимов обработки при его изменении, на основе разработанной методики прогнозирования отклонений от плоскостности.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Козлов А.М. Математическое моделирование устойчивости динамической системы фрезерного станка на основе определения податливости зоны резания / А.М. Козлов А.М., Е.В. Кирющенко // Вести вузов Черноземья. 2012. № 2. С. 39 - 42.

2. Козлов А.М. Технологическое обеспечение точности фрезерной обработки крупногабаритных деталей / А.М. Козлов А.М., Е.В. Кирющенко  // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2012. № 3. С. 65 - 73.

3. Кирющенко Е.В. Моделирование динамики технологической системы при фрезеровании / Е.В. Кирющенко // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 10. С. 87 - 93.

4. Козлов А.М. Создание отрицательной обратной связи в динамических системах с запаздыванием / А.М. Козлов, Е.В. Кирющенко // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2012. № 4. С. 117 - 123.

Свидетельства РФ

5. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012616796 Взаимосвязь диаметра инструмента и виброскорости при фрезерной обработке / Е.В. Кирющенко ; заявитель и патентообладатель ФГОБУ ВПО ЛГТУ. - заявка № 2012614374 от 30.05.2012; опубл. 30.07.2012.

6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012617165 Определение предельного износа металлорежущего инструмента / Е.В. Кирющенко ; заявитель и патентообладатель ФГОБУ ВПО ЛГТУ. - заявка № 2012614850 от 14.06.2012; опубл. 9.08.2012.

Статьи и материалы конференций

7. Кирющенко Е.В. Динамика и точность торцового фрезерования: монография. / Е.В. Кирющенко, А.М. Козлов. - Germany (для России и стран СНГ) LAMBERT Academic Publishing GmbH&Co. KG. 2012. - 129 с.

8. Козлов А.М. Зависимость параметра виброскорости от прогнозируемых факторов процесса торцового фрезерования / А.М. Козлов, Е.В. Кирющенко // Современные проблемы машиностроения: труды VI Междунар. науч.-техн. конф. - Томск: Изд-во ТПУ. - 2011. - С. 266 - 271.

9. Козлов А.М. Система динамического контроля отклонений от плоскостности при торцовом фрезеровании /  А.М. Козлов, Е.В. Кирющенко // Машиностроение - традиции и инновации (МТИ-2011): сб. док. Всерос. научно-образовательной конф. - М.: МГТУ СТАНКИН, 2011. - С. 123 - 126.

10. Кирющенко Е.В. Модель влияния диаметра инструмента на виброскорость при фрезеровании плоских поверхностей / Е.В. Кирющенко // Международное научное издание Современные фундаментальные и прикладные исследования. - Кисловодск: МАГИСТР, 2011. № 3 - С. 67 - 73.

11. Кирющенко Е.В. Взаимосвязь скорости резания и виброскорости шпинделя при фрезеровании / Е.В. Кирющенко // Инновационные технологии в машиностроении: проблемы, задачи, решения: сб. науч. тр. - Орск: Изд-во Орского гуманитарно-технического ин-та (филиала) ОГУ, 2012. - С. 87 - 90.

12. Кирющенко Е.В. Динамическая модель развития износа инструмента для процесса обработки по схеме ладаптивного резания /Е.В. Кирющенко // Инновационные технологии в машиностроении: проблемы, задачи, решения: сб. науч. тр. - Орск: Изд-во Орского гуманитарно-технического ин-та (филиала) ОГУ, 2012. - С. 91 - 93.

13. Козлов А.М. Динамический анализ технологической системы при фрезеровании плоских поверхностей крупногабаритных деталей / А.М. Козлов, Е.В. Кирющенко // Современные технологии в горном машиностроении: сб. науч. тр. семинара. - М.: МГГУ, 2012. - С. 417 - 423.

14. Козлов А.М. Метод контроля качества обработанной поверхности в режиме реального времени при фрезеровании / А.М. Козлов, Е.В. Кирющенко // Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий: сб. док. II Всерос. науч.-тех. конф. - Уфа: УГАТУ, 2012. - С. 76 - 79.

15. Кирющенко Е.В. Основы разработки управляющих программ для процесса фрезерной обработки / Е.В. Кирющенко // Актуальные вопросы современной техники и технологии: сб. док. VI-й Междунар. науч. конф. - Липецк: Гравис, 2012. - С. 40 - 43.

16. Кирющенко Е.В. Компьютерное моделирование динамики торцового фрезерования / Е.В. Кирющенко // Инженерная мысль машиностроения будущего: сб. материалов Всерос. молодежной науч.-практ. конф. с междунар. Участием. - Екатеринбург: УрФУ, 2012. - С. 174 - 178.

17. Кирющенко Е.В. Теоретическая модель траектории движения инструмента при фрезеровании с переменной скоростью резания/ Е.В. Кирющенко // Фундоментальные и прикладные проблемы модернизации современного машиностроения и металлургии: сб. науч. тр. Междунар. науч.-тех. конф. - Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2012. Ч. 1.  - С. 164 - 168.

18. Козлов А.М. Методика подбора оптимальных режимов обработки для минимизации виброскорости при фрезеровании / А.М. Козлов, Е.В. Кирющенко // Международное научное издание Современные фундаментальные и прикладные исследования. - Кисловодск: МАГИСТР, 2012. № 1 - С. 32 - 38.

19. Кирющенко Е.В. Определение виброустойчивости фрезерного станка / Е.В. Кирющенко // Актуальные проблемы и современная наука в условиях глобализации: межвуз. сб. науч. статей. - Тамбов: Мудрость, 2012. Вып. 1(7). - С. 5 - 9.

20. Кирющенко Е.В. Методика выбора инструмента для фрезерной обработки крупногабаритных деталей портативным оборудованием станка / Е.В. Кирющенко // Техника и технология: новые перспективы развития: материалы V Междунар. науч.-прак. конф. - М.: Спутник+, 2012. - С.91 - 97.

Подписано в печать  7.11.2012 г.

Формат 60х84/16. Бумага для множительных аппаратов.

Усл. печ. л. 1,0. Тираж 80 экз. Заказ №____

ФГБОУ ВПО Воронежский государственный технический университет

394026 Воронеж, Московский просп., 14

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям