Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Современные проблемы автоматизации и управления в машиностроении. В 4 частях. Ч.2. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 105 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

…

Н а к о п л е н и е и о б р а б о т к а и н ф о р м а ц и и

Сос тоя ние

Соп о с т а вит е л ь ный а н а лиз р е з уль т а тов,

выяв л е н ие те н д е нции и змене н и я

прог н о зиро в а н ие

П ри н я т и е р еш е н и я о п р о ф и л ак т и ч е с ки х ,

коррект и р у ю щ их и з а щит н ы х д ей с т в и я х

З а д а н н о е к а ч е с т в о

Информационно- измерительные каналы

Кон тро ль

тех нич еского

сос тоян ия

Кон тро ль

пар аме тро в

Кон тро ль

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

…

обо руд ован ия

пар аме тро в

режимо в

обр абот ки

заг ото вок и д ета лей

ИУ1

ИУ2

обо руд ован ия

про цес са

дет али

диа г н о стир о в а ние ,

опр е д е ляющ и х пар а м е тров ,

Р е а л и з а ц и я у п р а в л я ю щ е г о р е ш е н и я

Рис. 2.2. Алгоритм реализации мониторинга технологического процесса

о б р а б о т к и д е т а л е й

ИУN

на сравнении данных измерений вибрации исследуемого узла с результатами

периодических измерений вибрации того же узла или узла однотипного стан-

ка, что позволяет обнаружить изменения динамического состояния наблюдаемого станка, причинами которых являются развивающиеся дефекты оборудования и/или отклонения режимов обработки. Затем осуществляется сравнение результатов измерений спектров вибрации или других характеристик, получаемых из спектров, с пороговыми значениями, устанавливаемыми по результатам предварительных экспериментов, с возможностью последующей

корректировки.

Экспериментальные методы определения динамических характеристик станков в большинстве случаев достаточно трудоемки. Они требуют специального оборудования и методик обработки данных и не всегда позволяют установить связь между динамическим состоянием и качеством обработки. Следовательно, обоснование метода автоматизированной оценки динамического качества станков в условиях эксплуатации, осуществляемого по результатам компьютерной обработки спектров вибрации с формированием количественной оценки, является важным для реализации СМТП. Это позволяет организовывать обслуживание и ремонт станков по фактическому состоянию, предотвращая их поломки и простои и предупреждая выпуск бракованной продукции на оборудовании, теряющем тех-

нологическую надёжность.

Процесс шлифования колец подшипников должен обеспечивать высокое качество поверхностей качения, включающее достаточно жесткие до-

пуски на значения макро- и микрогеометрических параметров точности и физико-механических свойств поверхностного слоя: погрешность размера не более 2…4 мкм, овальность не более 1…2 мкм, волнистость не более 0,3…0,6 мкм, шероховатость Ra не более 0,2…0,4 мкм. Затраты на обеспе-

чение качества изделий снижаются, если погрешности деталей выявляются на более ранней стадии обработки, что достигается, как показано ранее, применением встроенных средств активного контроля, непосредственно участвующих в формировании заданных параметров качества деталей при шлифовании. В то же время известный активный контроль размеров деталей не дает гарантий получения заданных значений других параметров качества. При использовании на станках приборов активного контроля с дополнительными информационными параметрами реализуется возможность управления технологическим режимом по определенным законам, которые обеспечивают снижение уровня силовых и теплофизических процессов в

зоне контакта «абразивный круг – деталь» и, следовательно, существенно

уменьшают вероятность возникновения дефектов в поверхностном слое дорожек качения. Для повышения эффективности мониторинга целесообразно рассмотреть вопрос совершенствования приборов активного контроля, в том числе в направлении расширения числа контролируемых параметров, применения микропроцессоров и интегрирования в СМТП в качестве ИИК. Обоснование метода применения многопараметрового активного контроля

важно для реализации СМТП, поскольку достигается не только стабиль-

ность качества деталей, но и более полная реализация возможностей оборудования с точки зрения повышения режимов обработки, что увеличивает

производительность.

Для функционирования СМТП необходимо программно-

математическое обеспечение (ПМО), позволяющее сформировать базы данных и базы знаний, которые будут обновляться в процессе эксплуата-

ции, и формировать отчеты о качестве ТП для принятия решения.

Таким образом, эффект от применения мониторинга заключается в

том, что повышается качество обработки деталей подшипников, практиче-

ски исключается брак, повышается надежность функционирования и снижаются затраты на эксплуатацию станков за счет внедрения гибкого технического обслуживания, причем для получения максимального эффекта

от СМТП она должна быть составной частью заводской системы МКП.

2.2. Организация системы мониторинга технологического процесса

Качество функционирования и использования средств мониторинга в

значительной степени зависит от организации СМТП в рамках предприятия.

Система мониторинга на современных машино- и приборостроительных

предприятиях входит в состав АСУТП. Методологической основой при построении СМТП служит системный подход как начальный этап системно-

го анализа, применяемого при исследовании сложных технических систем.

Системный подход позволяет рационально формировать, структурировать и решать для построения СМТП ряд взаимосвязанных задач, направленных на достижение поставленной цели. При организации СМТП важная роль принадлежит структурному анализу, позволяющему выделить ряд

подсистем, необходимых для её функционирования (рис. 2.3):

1) организационная подсистема;

2) подсистема технического обеспечения;

3) подсистема научно-методического обеспечения;

4) информационная подсистема.

Организационная

подсистема

Подсистема научно-

методического обеспечения

База данных

Информационная подсистема

Оценка состояния оборудования, режима

Информация для принятия решения

Контроль

оборудования

Контроль

обработки

Контроль

деталей

Подсистема технического обеспечения

Информационно-измерительные каналы

Детали

Результаты

мониторинга

В АСУ ТП

Заготовки

состояния

Технологический процесс

режима

параметров

Обработка измерительной информации

обучающих экспериментов

текущего состояния ТПО

обработки, детали; диагностическая информация

Рис. 2.3. Организация системы мониторинга технологического процесса

В структуру организационной подсистемы входят представители

аппарата управления предприятием, отделов и цехов, ответственные за качество продукции, сотрудники лаборатории мониторинга, отдела АСУТП, а также отдельные операторы, осуществляющие контрольные операции в подразделениях предприятия. В этой подсистеме анализируется выходная информация о качестве продукции, состоянии ТП и оборудования, поступающая из информационной подсистемы в виде документов, принимаются общие решения по структуре документооборота (в том числе электронно-

го), форме отчетов и по совершенствованию СМТП и системы МКП.

Подсистема технического обеспечения включает в свой состав, во-

первых, человеческие ресурсы, в частности представителей лаборатории мониторинга и производственных подразделений, обеспечивающих нормальное функционирование аппаратных средств СМТП, а также специали-

стов по диагностированию и ремонту технологического оборудования, во-

вторых, аппаратные средства, с помощью которых реализуется СМТП, в том числе внешние и встроенные, автоматизированные, неавтоматизированные и автоматические измерительные устройства, входящие в состав ИИК, осуществляющих регистрацию, первичную обработку, передачу, хранение и воспроизведение исходной информации о состоянии оборудования, процесса обработки и качестве деталей. Аппаратные средства СМТП базируются на широком применении современных средств автома-

тизированных измерений различных параметров и компьютерной техники.

В состав подсистемы научно-методического обеспечения входят

специалисты лаборатории мониторинга, отдела контроля качества, конструкторского и технологического отделов, а также специалисты других предприятий и организаций, привлекаемые в роли экспертов по ключевым

вопросам. Указанные специалисты решают ряд взаимосвязанных задач:

 разработка общей схемы организации мониторинга на предприя-

тии, включая выбор информативных параметров для СМТП;

 формирование критериев оценки качества ТП и оборудования;  разработка рекомендаций по принятию управляющего решения

для повышения качества изделий на основе данных, полученных из ин-

формационной подсистемы;

 выбор известных и разработка новых методов и средств измерения

основных параметров ТП;

 оценка метрологических характеристик новых средств контроля;

Система мониторинга

деталей подшипников

Законы управления

в объекте

Технология

подшипников

Объект

Технологический

процесс и станки

Физические

процессы в станке

Математические

модели и методы

Методики контроля

параметров

Средства контроля

параметров

Экспериментальное

шлифования

Информативные

параметры

Обоснование

мониторинга

Реализация мониторинга

условиях

База знаний

База данных

Практические решения

Обработка

результатов

процесса шлифования

процессами

обработки колец

исследование

методики

в производственных

по управлению

качеством шлифования

АСУ ТП

Рис. 2.4. Методические основы разработки системы мониторинга

процесса шлифования деталей подшипников

 разработка методик проведения измерений, обучающих экспери-

ментов и обработку их результатов;

 построение комплекса математических моделей объектов контроля и

соответствующего ПМО для количественной и качественной интерпретации

результатов измерений и их использования в СМТП;

 разработка алгоритмов диагностирования оборудования;  разработка рекомендаций и ПМО для реализации гибкой СТОиПР.

Подсистема информационного обеспечения включает в свой состав, во-первых, человеческие ресурсы, в частности специалистов отдела АСУТП и лаборатории мониторинга, во-вторых, аппаратные средства, со-

стоящие из компьютерных систем обработки информации и линий связи с

измерительными устройствами на объектах контроля, в-третьих, про-

граммное обеспечение позволяющее осуществлять связь между всеми подсистемами, а также между СМТП и АСУТП, формировать соответствующие отчетные документы как в виде твердых копий, так и в электронной форме. Программное обеспечение является разновидностью интеллектуальной продукции. Подсистема обеспечивает сбор и обработку измерительной информации, формирование диагностической информации, создание баз данных, формирование и передачу информационных потоков в виде электронного документооборота между другими подсистемами СМТП. На основе данных из информационной подсистемы и рекомендаций из

подсистемы научно-методического обеспечения формулируются управля-

ющие решения как лицом, принимающим решение (из организационной подсистемы), так и экспертными системами по мере повышения уровня

интеллектуальности аппаратно-программных средств данной подсистемы.

Методические основы разработки и реализации системы мониторинга процесса шлифования деталей подшипников, учитывающие взаимосвязь компонентов указанных подсистем, приведены на рис.2.4. Представленная структура СМТП позволяет достаточно эффективно решить вопросы управления качеством продукции. В той или иной степени рассмотренные подсистемы и методические основы реализации прошли апробацию в рам-

ках СМТП, реализованной в АО «ЕПК-Саратов».

2.3. Структура многопараметрового контроля, интегрированного

в систему мониторинга шлифовальной обработки

Исследования, выполненные как зарубежными, так и отечественными учеными, в том числе и учеными СГТУ, показали, что надежное обеспече-

ние качества обработки особенно важно для автоматизированных станков. Это обусловлено увеличением сложности станков за счет оснащения их микропроцессорными системами управления, включающими ряд датчиков параметров, необходимостью учета разнообразных силовых, тепловых и вибрационных воздействий, влияющих на качество изготовленных деталей. Для решения вопроса управления качеством обработки целесообразно применение системного подхода, что в приложении к шлифованию колец подшипников означает согласованный выбор альтернатив между современными конструктивными решениями и ценой, уровнем автоматизации и надежностью, качеством и производительностью, при этом качество обработки поверхностей качения колец рассматривается как целевая функция, которой

подчинены все остальные показатели ТП.

Управление качеством шлифования колец подшипников. С точки

зрения системного подхода для выделения доминирующих факторов, определяющих закономерности формирования параметров качества обработанных деталей, целесообразно учесть характер входных и выходных параметров и основных процессов в динамической системе (ДС) шлифовального станка. В соответствии с изложенным, методы управления качеством шли-

фования колец подшипников на станках-автоматах можно представить в виде схемы, приведенной на рис. 2.5. Исследования показывают, что повы-

шение качества шлифования поверхностей качения колец подшипников достигается посредством применения комбинированного управления, вклю-

чающего управление макро- и микрогеометрическими параметрами точности, а также управление физико-механическими свойствами поверхностного слоя.

Точность размеров и заданный профиль поверхности качения определяются точностью формообразующих перемещений рабочих органов станков, точностью базирования заготовки и точностью заданного профиля шлифовального круга. Необходимые точность перемещения и закон изменения скорости подвода круга обеспечиваются современными система-

ми приводов, особенно если принять во внимание, что в большинстве слу-

чаев они управляются от приборов активного контроля. точность вращения шпинделей обеспечивается их статической и динамической балансировкой. Необходимая точность базирования обрабатываемых колец реализу-

ется известными методами.

Обеспечение точности

формообразующих

перемещений

Активный контроль

Выбор рационального

инструмента, СОТС

Контроль динамических

шпинделя

Контроль значений

Виброакустический

контроль процесса

шлифования

Контроль поверхности

методом до и после

операции

Управление качеством шлифования

Обеспечение

параметров точности

Обеспечение

микрогеометрических

параметров точности

Обеспечение

поверхностного слоя

Рис. 2.5. Управление качеством шлифования

поверхностей качения колец подшипников

макрогеометрических

физико-механических свойств

поверхностей качения деталей подшипников

размеров

технологического режима,

характеристик станков, ди-

намическая балансировка

микрогеометрических

параметров до и после

операции

качения вихретоковым

Заданная точность размеров колец подшипников на шлифовальных автоматах, как указано выше, обеспечивается применением средств активного контроля. Реализуя принцип обратной связи, активный контроль выражает общую тенденцию, отражающую приложение современных методов теории управления к автоматизированному технологическому оборудованию. Формируемая измерительными преобразователями информация о величине и направлении изменения размеров колец, позволяет оптимизировать технологический режим и обеспечить заданный уровень качества обработки. Применение приборов активного контроля с дополнительными информационными параметрами при шлифовании предупреждает появление брака и существенно сокращает объем последующих контрольных операций. Таким образом, многопараметровый активный контроль позволяет решить комплекс технологических, метрологических и экономиче-

ских задач, направленных на повышение качества деталей подшипников.

Внутреннее и наружное круглое шлифование характерно построени-

ем многоступенчатого рабочего цикла: ускоренная подача, черновая и чи-

стовая подачи, выхаживание и правка круга. В зависимости от конкретных

условий обработки технологический режим может изменяться. Основным

критерием его оптимизации является обеспечение стабильных показателей

качества шлифуемой поверхности при минимальных затратах времени на ее обработку. Назначается режим обработки исходя из материала детали,

материала инструмента и состава СОТС.

Качество дорожек качения колец, существенно зависящее от шеро-

ховатости, волнистости и физико-механических свойств поверхностного

слоя, не всегда в условиях производства соответствует заданным требованиям, что снижает долговечность подшипников. Именно поэтому необходим контроль динамических характеристик станков для оценки их технического состояния, поскольку уровень вибраций основных формообразующих узлов оказывает существенное влияние на параметры точности деталей. При значительном уровне вибраций осуществляется диагностирова-

ние и на станке выполняются соответствующие ремонтнопрофилактические работы.

Измерение значений параметров точности дорожек качения колец (овальность, огранка, волнистость, шероховатость, профиль) до и после

финишной операции позволяет оценить исправляющие свойства процесса

шлифования на конкретном станке и при негативных результатах внести коррекцию в технологический режим или произвести подналадку оборудования. Контроль качества колец неразрушающими методами, в частности с

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 105 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]