WWW.NEW.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание документов
 


Pages:   || 2 |

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «СТАНКИН» ВЕСТНИК МГТУ «Станкин» НАУЧНЫЙ РЕЦЕНЗИРУЕМЫЙ ЖУРНАЛ Москва декабрь, 2008 г. Вестник МГТУ «Станкин». Научный ...»

-- [ Страница 1 ] --

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«СТАНКИН»

ВЕСТНИК

МГТУ «Станкин»

НАУЧНЫЙ РЕЦЕНЗИРУЕМЫЙ ЖУРНАЛ

Москва

декабрь, 2008 г .

Вестник МГТУ «Станкин». Научный рецензируемый журнал. М.: МГТУ «Станкин», №4 (4),

2008.- 208 с.: ил .

Учредитель ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет «Станкин»

Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-31574 от 4 апреля 2008 г. выдано Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия .

Подписной индекс в каталоге агентства «Роспечать» - 48635 Редакционный совет Григорьев С.Н. (председатель, главный редактор),Гречишников В.А. (зам. председателя), Соломенцев Ю.М. (зам. председателя), Бушуев В.В., Волков Н.В., Вороненко В.П., Казарова Т.В., Кириллова Е.А., Ковалев А.П., Ковшов Е.Е., Колоколов А.А., Коршунова Е.Д., Кутин А.А., Мартинов Г.М., Маслов А.Р. (зам. главного редактора,), Митрофанов В.Г., Позднеев Б.М., Сосенушкин Е.Н., Схиртладзе А.Г., Телешевский В.И., Уварова Л.А., Феофанов К.А., Холщевникова Н.Н., Чекменев С.Е., Шварцбург Л.Э .

Научные рецензенты: Раздел I. д-р техн. наук, проф. В.А. Гречишников; д-р техн наук, проф .

Бушуев В.В.; д-р техн. наук, проф. Вороненко В.П.; д-р техн. наук, проф. Сосенушкин Е.Н.; д-р техн. наук, проф. Телешевский В.И .

д-р техн. наук, проф. В.Г. Митрофанов, д-р техн. наук, Раздел II проф. Ю.М. Соломенцев, д-р техн. наук проф. Н.В. Волков, д-р. техн. наук, проф. Е.Е Ковшов, д-р. техн. наук, проф .

Б.М. Позднеев, д-р. техн. наук, проф. Г.Д. Волкова, д-р техн. наук, проф. В.П. Климанов Раздел III - д-р техн. наук, проф. Шварцбург Л.Э., д-р. техн. наук, проф .

Н.Р. Букейханов, д-р физико-математических наук, проф .

Худошина М.Ю., к.т.н., доцент Рябов С.А .

Раздел IV д-р экон. наук, проф. А.П. Ковалев, д-р экон. наук, проф .

Е.Д. Коршунова, д-р. техн. наук, проф. А.А. Кутин, д-р пед .

наук, проф. А.Г. Схиртладзе, д-р экон. наук, проф. Е.А .

–  –  –

1. В.А. Гречишников, К.Н. Колесов Использование компьютерных математических систем в инструментальном производстве....................................11

2. В.С. Хомяков, Н.А. Кочинев, Ф.С. Сабиров Исследование динамических характеристик шпиндельных узлов.........................................15

3. С.А. Киселев, А.С. Григорьев, А.В. Геранюшкин, Р.Л. Пушков Прогнозирование стойкости инструмента при чистовой обработке................23

4. В.С. Хомяков Расчет зон устойчивости динамической системы станка при токарной обработке...................................................32

5. М.М. Стебулянин Метод декомпозиции при анализе устойчивости многосвязной мехатронной системы.........................................39

6. П. Н. Филатов Повышение стойкости протяжного инструмента из порошковой быстрорежущей стали при обработке жаропрочных никелевых сплавов...........44

7. А.Б. Барабанов, В.А. Вычеров, А.Р. Маслов Повышение эффективности фрезерования труднообрабатываемых материалов............................50





8. В.П. Вороненко, М.И. Седых Продолжительность рабочего цикла автоматического стеллажного кранаштабелёра с учётом динамики его движений...........................................................54

9. А. А. Гусев, И. А. Гусева, К. А. Хайбуллов Высокоэффективное решение проблемы серийной автоматической сборки изделий на основе целенаправленного построения комплекса связей, обеспечивающего многократное увеличение допусков сборочной системы........................61

10. В.А. Долгов Повышение эффективности позаказного производства путем создания «гибкой» информационной модели технологического процесса.........69

11. А.А. Окунькова Автоматизация технологической подготовки производства деталей пресс-форм на оборудовании с ЧПУ методом электроэрозионной проволочной обработки...................................................76

12. Г.М. Мартинов, Р.Л. Пушков, С.В. Евстафиева Основы построения однокомпьютерной системы ЧПУ с программно реализованным ядром и открытой модульной архитектурой.........................................82

13. В.В. Филатов, Д.А. Чумаев Анализ управляемости трёхфазного асинхронного электродвигателя........................................... 93

14. Ю.В. Илюхин, А.Н. Харченко Современные электропневматические следящие приводы в промышленности и робототехнике........................101

15. Е.С. Трофимов Разработка и практическое применение программного инструментария для диагностики цифровых приводов.........................107

16. С.В. Луцюк Состояние и тенденции развития систем инструментообеспечения обрабатывающих центров.......................... 112

17. В.А. Кузовкин Теоретическая электротехника как основа моделирования систем электроуправления и проблемы подготовки специалистов машиностроительного профиля............................... 118

–  –  –

1. Ф.А. Гульков, Ю.А. Еленева Повышение эффективности управления неидентифицируемыми нематериальными активами как фактор увеличения стоимости предприятия....................................... 180

2. С.Г. Богдашкина Методические аспекты формирования системы управления тратами на промышленном наукоемком предприятии......................... 186

3. Е.Д. Коршунова, Н.А. Бычкова Адаптация программ подготовки специалистов к требованиям рынка труда на основе использования современного организационно-технологического инструментария...........................193

4. Требования к оформлению и объему статей..............................199

–  –  –

For increase of technological level Russian machine-building enterprises and, first of all, the strategic enterprises defining defensibility of the country, creation of the powerful federal centre of the technological reequipment of mechanical engineering which would concentrate in itself educational, scientifically-design and engineering creation functions is necessary. The Federal technological university which mission is complex personnel and scientific and technical maintenance of processes of creation in a machine-building complex of Russia competitive technological environment should become such centre .

Ключевые слова: федеральный центр технологического развития, технологический университет .

Keywords: the federal centre of technological development, technological university .

1. Предпосылки создания и миссия Сегодня для обеспечения масштабного технологического перевооружения российского машиностроения, которое является стратегической национальной проблемой, необходимо решить три главные задачи:

1) Задача кадрового обеспечения технологического перевооружения. Нарастающая нехватка квалифицированных кадров всех уровней - от рабочих, техников и инженеров до руководителей высшего звена, как у предприятий, подлежащих технологическому перевооружению, так и у предприятий, обеспечивающих его - является ключевой проблемой, препятствующей технологическому перевооружению в ближайший период и угрожающей дальнейшему технологическому развитию страны в средне- и долгосрочной перспективе .

2) Задача научно-технического обеспечения технологического перевооружения. Постепенно увеличивающийся внутренний спрос на технологическое оборудование в последние годы удовлетворяется преимущественно за счет растущего импорта. Однако не любое оборудование сегодня и в перспективе могут быть свободно куплены российскими предприВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 ятиями у зарубежных поставщиков. Развитые страны, стремясь сохранить достигнутое преимущество в технологическом развитии, жестко контролируют распространение наиболее наукоемкого оборудования и технологий, как принадлежащих к технологиям двойного назначения. Глобальный рынок в области технологий двойного назначения не работает. Технологическое перевооружение машиностроения России должно быть обеспечено собственным наукоемким технологическим оборудованием. Это вопрос национальной безопасности .

3) Задача организационно-методического (инжинирингового) обеспечения технологического перевооружения. Сегодня процессы технологического перевооружения машиностроения протекают стихийно. Планированием технологического перевооружения занимаются, в основном, сами машиностроительные предприятия, а поставки технологических решений «под ключ» обеспечиваются импортерами и фирмами - системными интеграторами, которые представляют интересы зарубежных поставщиков. Однако технологическое перевооружение стратегических предприятий должно вестись системно, на основе единой стратегии, без чего невозможно увязать проекты техперевооружения разных, в том числе, технологически связанных предприятий между собой, минимизировать бюджетные расходы на техперевооружение, исключить многократную закупку оборудования на одни и те же цели, обеспечить преимущественное использование импортозамещающего отечественного оборудования .

Все три перечисленные задачи тесно перекликаются между собой и требуют создания мощного федерального центра технологического перевооружения машиностроения, который концентрировал бы в себе образовательные, научно-проектные и инжиниринговые функции .

Таким центром должен стать Московский государственный технологический университет, деятельность которого направлена на долгосрочное обеспечение технологической независимости страны, миссией которого является комплексное кадровое и научно-техническое обеспечение процессов создания и поддержания в машиностроительном комплексе России конкурентоспособной «технологической среды» .

Базой для создания Федерального центра технологического перевооружения должен стать ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет «Станкин» (далее МГТУ «Станкин»), который исторически является ведущим образовательным и научным центром в области технологий машиностроительного производства, располагает необходимыми материально-технической базой, кадровыми ресурсами, научным потенциалом, опытом создания передового технологического оборудования и реализации комплексных проектов технологического перевооружения машиностроительных предприятий .

2. Направления деятельности МГТУ «Станкин»

В соответствии с миссией, определенной выше, МГТУ «Станкин» должен осуществлять на основе интеграции с другими учреждениями начального, среднего и высшего профессионального образования, с научными организациями и производственными предприятиями:

образовательную деятельность - подготовку кадров для обеспечения технологического перевооружения российского машиностроения и дальнейшего функционирования в нем конкурентоспособной «технологической среды»;

научно-проектную деятельность - создание передовых технологий машиностроительного производства, разработку и внедрение в серийное производство на предприятиях-партнерах импортозамещающих средств машиностроительного производства;

системную интеграцию - планирование, координацию и организационно-методическое обеспечение проектов технологического перевооружения (разработки и поставки российским машиностроительным предприятиям технологических решений «под ключ») .

2.1. Образовательная деятельность МГТУ «Станкин»

В основе образовательной деятельности МГТУ «Станкин» лежит концепция непрерывного образования - интеграция в Университете всех стадий профессионального образования, от начального до послевузовского и повышения квалификации. По завершению каждой стадии желающим и способным выпускникам должна предоставляться возможность продолжения обучения на более высоком уровне .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 Для обеспечения конкурентоспособности и повышения качества образовательных услуг, предоставляемых Университетом, должны быть решены следующие задачи:

последовательное формирование и совершенствование структуры университета в соответствии с его федеральными функциями;

усиление практической направленности процесса обучения за счет сотрудничества Университета с научными и производственными предприятиями, участия обучаемых в научно-проектной и инжиниринговой деятельности Университета;

радикальное улучшение материально-технического обеспечения учебного процесса (модернизация и строительство объектов, приобретение нового учебно-лабораторного и производственного оборудования);

повышение качества преподавания и уровня компетентности преподавателей (через участие преподавателей в практической научной деятельности, повышение квалификации, стимулирование совершенствования преподавателей);

постепенное повышение интеллектуального уровня студентов университета (за счет интенсивного привлечения талантливых молодых людей, систематического развития их способностей, увеличения конкуренции при переходе на следующую стадию обучения в ходе непрерывного образования) .

Кроме традиционных для системы профессионального образования средств обеспечения и организации учебного процесса в Университете должны быть широко использованы возможности партнерства с научными организациями и промышленными предприятиями в форме:

научно-образовательных центров, осуществляющих наряду с научно-проектной деятельностью целевую подготовку специалистов всех уровней - за счет участия обучаемых в реализации научных проектов и в качестве базы для практических занятий;

«ресурсных» центров, создаваемых в партнерстве с предприятиями московского региона с целью использования ресурсов этих предприятий (помещений, оборудования, профессиональных кадров) для организации «вынесенного» учебного процесса в форме краткосрочных специализированных учебных курсов, практик, самостоятельной работы обучаемых .

Пилотные «ресурсные» центры Университета создаются совместно с предприятиями:

ОАО «Станкоагрегат»;

ОАО «Красный пролетарий»;

ОАО «МПО им. И.Румянцева»;

ООО «Солвер»;

GALIKA AG (Швейцария) .

2.2. Научно-проектная деятельность МГТУ «Станкин»

Основными принципами научно-проектной деятельности Университета являются:

принцип импортозамещения - целью научных разработок должно быть создание импортозамещающих объектов, значимых для технологической независимости российского машиностроения, прежде всего, объектов, относящихся к технологиям двойного назначения;

принцип завершенности разработок - научные проекты Университета должны проходить все стадии НИР И ОКР, начиная с поисковых прорывных научных исследований, заканчивая передачей результатов разработок в серийное производство и их коммерциализацию;

принцип интеграции научной и образовательной деятельности - исполнителями научных проектов должны быть не только все преподаватели Университета, но и, в различных формах, все обучаемые на всех стадиях непрерывной профессиональной подготовки .

Научно-проектная деятельность Федерального центра технологического перевооружения должна быть, прежде всего, направлена на создание новых, прорывных технологий машиностроительного производства и образцов:

технологического оборудования (станки и другое оборудование для размерной обработки конструкционных материалов, включая инструментальное обеспечение; кузнечноВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 прессовое оборудование; литейное оборудование; оборудование для модифицирующей обработки; сборочно-сварочное оборудование; промышленные роботы и другие средства автоматизации);

метрологического оборудования (средства измерения, в том числе, измерительные машины и приборы; вычислительные комплексы для обработки измерительной информации);

специального информационного обеспечения (программные системы для разработки машиностроительной продукции, планирования, организации, технологической подготовки и управления машиностроительным производством) .

Основными структурными единицами, реализующими научно-проектную деятельность в Московском государственном технологическом университете, должны стать научно-образовательные центры, организованные по «немецкой модели» «производственно-технического центра» (Produktionstechnisches Zentrum ) в партнерстве с профильными институтами Российской академии наук:

Институтом проблем механики РАН;

Институтом проблем управления РАН;

Институтом машиноведения РАН;

Институтом конструкторско-технологической информатики РАН;

другими институтами .

–  –  –

Рис. 1. Научно образовательный центр по «немецкой модели»

1. Традиционные для Германии структурные образования, представляющие собой объединения научно иссле довательских институтов, являющихся подразделениями технических университетов, и институтов Фраунгоферов ского общества Германии (общественная организация, ответственная в Германии за прикладную науку). Крупнейшие немецкие производственно технические центры располагаются в Берлине и Штутгарте .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 Каждый научно-образовательный центр МГТУ «Станкин» должен включать в себя бизнес-инкубатор, целью которого является создание выпускниками и преподавателями Университета малых инновационных научно-производственных предприятий для коммерциализации разработок, созданных в результате научно-проектной деятельности центра .

2.3. Инжиниринговая деятельность МГТУ «Станкин»

Инжиниринговая деятельность Федерального центра технологического перевооружения может рассматриваться как особая форма научно-проектной деятельности, включающая в себя:

разработку, комплексное обеспечение и сопровождение крупных проектов технологического перевооружения российских промышленных предприятий, реализуемых преимущественно за счет применения российского технологического оборудования, в том числе созданного в результате научно-проектной деятельности Университета;

определение научно-технической политики технологического перевооружения, включая:

V разработку отраслевых технических регламентов, национальных стандартов, других технических нормативных актов;

V сертификацию средств машиностроительного производства, подлежащих обязательной сертификации и сертификации в добровольном порядке;

V экспертизу проектов НИОКР и инвестиционных проектов, организуемых при финансировании из различных источников государственного бюджета .

Основными заказчиками проектов технологического перевооружения, реализуемых Инжиниринговым центром Университета, должны выступать российские стратегические машиностроительные предприятия, обеспечивающие обороноспособность страны .

–  –  –

Рис. 2. Инжиниринговая деятельность МГТУ «Станкин»

Инжиниринговая деятельность предполагает создание совместных инжиниринговых центров Университета и производственных предприятий, в том числе в партнерстве:

со всеми ведущими производственными предприятиями станкостроительной и инструментальной промышленности - членами Ассоциации производителей станкоинструментальной продукции «Станкоинструмент»;

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 с обеспечивающими технологическое перевооружение структурными подразделениями государственных корпораций «Ростехнологии», «Росатом», субъектов естественных монополий, крупных машиностроительных корпораций (ПТО АВТОВАЗ и т.д.);

с крупнейшими российскими системными интеграторами, предприятиями инженерного консалтинга и технологического аудита .

Основной принцип создания и развития Федерального центра технологического перевооружения - финансирование преимущественно за счет собственных средств МГТУ «Станкин» и средств его партнеров без привлечения значительного финансирования из государственного бюджета .

На первом этапе создания Университета должен быть реализован инвестиционный проект, предусматривающий строительство нового кампуса и зданий для размещения научнообразовательных и инжинирингового центров Университета.

Проект предполагается реализовать без привлечения средств государственного бюджета в два этапа:

1-й этап. Возведение современного учебно-жилого комплекса с повышенными бытовыми удобствами, площадью до 220 тыс. кв.м. Проект включает в себя возведение нескольких учебных корпусов, культурно-досугового центра, кинотеатра, спорт-клуба, не менее 6 точек общественного питания, центра бытовых услуг. Комплекс возводится на средства инвестора. После окончания строительства построенный комплекс зданий будет передан инвестором в федеральную собственность и в оперативное управление МГТУ «Станкин» в обмен на право инвестора на часть зданий, возводимых на территории студенческого городка (станция метро «Студенческая») .

2-й этап. По завершению 1-го этапа на территории студенческого городка сносятся все ветхие постройки и осуществляется строительство на освобождающей площадке комплекса зданий общей площадью 250 тыс. кв. м. Часть построенных зданий площадью 50 тыс. кв. м передается в федеральную собственность и в оперативное управление вузов пользователей общежитий снесенного студенческого городка, в том числе ГОУ ВПО МГТУ «Станкин». Оставшаяся часть зданий поступает в собственность инвестора .

3. Заключение

1. Базой для создания Федерального центра технологического перевооружения должен стать ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет «Станкин», который исторически является ведущим образовательным и научным центром в области технологий машиностроительного производства, располагает необходимыми: ма-териально-технической базой, кадровыми ресурсами, научным потенциалом, опытом создания передового технологического оборудования и реализации комплексных проектов технологического перевооружения машиностроительных предприятий .

2. Деятельность федерального центра технологического развития должна быть направлена на долгосрочное обеспечение технологической независимости страны, миссией которого является комплексное кадровое и научно-техническое обеспечение процессов создания и поддержания в машиностроительном комплексе России конкурентоспособной «технологической среды» .

Григорьев Сергей Николаевич, ректор ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», профессор, доктор технических наук .

тел.: (499) 973-30-66 e-mail: rector@stankin.ru Grigoriev Sergei Nikolaevich, the rector of MSTU «Stankin, professor, Dr.Sci.Tech .

Tel.: (499) 973-30-66 e-mail: rector@stankin.ru

–  –  –

Computer mathematical systems for cutting tools Математические модели инструмента и процессов обработки резанием на основе компьютерной математики позволяют резко упростить решение технологических задач и облегчают получение оптимальных технико-экономических результатов. Приведены примеры использования компьютерных систем автоматизации математических вычислений This article describes ехamples of using computer mathematical systems for cutting tools. Such systems and models make it possible without difficult to decide complex technology and scientific tasks .

Ключевые слова: компьютерные математические системы, инструмент, автоматизация .

Keywords: computer mathematical systems, the tool, automation .

Применение автоматизированных систем компьютерной математики в образовании обеспечивает будущему специалисту технические возможности творческой работы. Использование таких систем в промышленности существенно расширяет возможности принятия оптимальных технологических решений .

На кафедре «Инструментальная техника и теория формообразования» МГТУ «Станкин» в учебном процессе используются две компьютерные математические системы: «Mathcad 13» и «Maple 10». Первая из них является наиболее доступной и достаточно универсальной. Применение более мощной математической системы «Maple» необходимо для сложных в математическом отношении задач, например, при использовании методов алгебраической геометрии в теории формообразования [1],[2]. Ниже приведены примеры использования указанных систем .

1.График изменения стойкости T от скорости резания при точении стали твердосплавным резцом, при известной эмпирической зависимости [2]:

T() = 0,5 q / t 0,9 s0,55ex(), x()=(0,1064 s0,18e-0,33s) +3,73s ; q=4,12s0,16e-0,27 s Рис.1. График завистимости стойкости Т от скорости резания v; на вертикальной координатной оси значения Т (мин) График позволяет для данного случая определить значение стойкости при любой, в заданном диапазоне и для заданных условий [2], скорости резания. Максимальное значение Т легко находится в Mathcad или в Maple - как максимум функции T(), либо путем расчета Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

–  –  –

Таким образом, сила резания для данных режимов P=2,2 (кН), мощность N=2,2 (кВт) .

Для построения зависимости P от s, т.е. функции P(s), необходимо использовать одно из известных уравнений, в которых Р рассчитывается в зависимости от подачи s. По данным работы [2]:

z P ( s) := 0.001 C t x s y B K1 K2 K3 коэффициент С зависит от обрабатываемого материала, в данном случае С=35,7 .

Коэффициенты К1, К2, К3, учитывающие материал инструмента, радиус rв при вершине резца (принят rв=1,5 мм) и износ резца по задней поверхности (принят 2 мм): К1=1,08; К2=0,97;

К3=1,0. Расчеты в системе Mathcad приведены полностью на рис.3.На приведенном графике сплошная линия - зависимость P(s); линия в виде точек - зависимость N(s). На вертикальной оси числами показаны значения P(кН) и N(кВт); на горизонтальной оси - значения s (мм/об) .

График построен для диапазона подач s от 0,1 до 1 мм/об. При подаче 0,6 мм/об рассчитанная сила P = 2,783 кН; рассчитанная мощность N =5,556 кВт .

По графику, в частности, можно определить максимальную подачу, ограниченную мощностью станка, например, 7кВт. Из графика (линия в виде точек) следует, что мощность составит 7 кВт при подаче примерно 0,8 мм/об .

Для расчета N при s = 0,8 достаточно в Mathcad записать N(s), и вместо s записать число 0,8. Такой расчет дает: N(0,8) = 6,906 квт .

Теоретически точное для данных зависимостей значение s = 0,815 можно найти из уравнения, при N=7 (приведено на рис.3, после графика) .

Расчет сил резания и мощности при точении и других видах обработки производится по эмпирическим уравнениям и носит приближенный характер. Для практических расчетов можно рекомендовать одновременное использование 2 -3 различных методик и уравнений, для сравнения и корректирования результатов .

3. Для торцевого фрезерования в системе Mathcad разработана компьютерная модель, позволяющая в большей мере, по сравнению с известными расчетами, обеспечить равномерность фрезерования и заданное минимальное число одновременно работающих зубьев .

Модель отражает разные реальные условия и учитывает 4 переменные: диаметр D фрезы, ширину B фрезерования, число z зубьев фрезы, установку фрезы на станке-смещения k1, k2 (рис.3). В зависимости от направления движения Ds подачи, главного движения Dr и смещений k1, k2 имеет место попутное или встречное фрезерование, что влияет на стойкость, Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

–  –  –

Рис.3 Построение и использование графиков зависимости силы и мощности резания от подачи .

стружкообразование, образование заусенцев .

В модели использовано уравнение: F(x) = (x) - q, где x - любая из четырех вышеуказанных переменных, при известных остальных; (x) - значение угла контакта, определяемого как сумма углов 1, 2; q - заданное число одновременно работающих зубьев; - окружной шаг зубьев .

Например, при x = z и при известных B, D, k2, функция F(x) становится функцией F(z); решение относительно z приведенного выше уравнения дает минимальное значение z, при котором число одновременно работающих зубьев равно q.

При D=80; с = 0,04 (с= k2/D); B = 55; q=1; получаем:

zmin= 3,83, т.е. расчетное минимальное число зубьев равно 3,83. При z=4 для данных размеров фрезы и заготовки и при данной установке фрезы (k2= 0,04D) минимальное заданное q выдерживается, так как 4 3,83 .

Рис.4. Схема торцового фрезерирования Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I При D=80; B = 55; с = 0,04; q=2; получаем: zmin= 7,66, т.е. число зубьев фрезы z должно быть не менее 8. При тех же размерах фрезы и заготовки, но при симметричной схеме фрезерования (когда k2=12,5 мм), число зубьев z должно быть не менее 9. Такой результат соответствует влиянию установки фрезы на угол контакта. Решение относительно k2 уравнения d (k2)/dk2,= 0, [где (k2) - функция от k2 ] т.е. приравнивание 0 производной по k2, дает значение k2 = D/2 0,5В. При этом k1= k2 и, следовательно, при симметричной схеме фрезерования угол контакта, при прочих равных условиях, минимален .

4. Компьютерные модели точения и фрезерования поверхностей со сложным, в том числе, фасонным, контуром позволяют исследовать возможности и новые способы их обработки на станках с ЧПУ. Такие модели разработаны с использованием Maple и Mathcad. В системе Maple методами алгебраической геометрии исследованы контуры обработанной поверхности, которые можно получить при сложной траектории движения инструмента. В системе Mathcad применены графоаналитические методы .

На рис.5 представлен контур поверхности, полученный при точении резцом, перемещающимся по траектории, определяемой уравнением: y = G (-x)m +Е,

Рис. 5. Контур 4 5 поверхности, полученной при перемещении инструмента по траектории 2

где G, и E - вещественные числа, выбираемые, как и показатель степени m, в зависимости от формы и размеров заданного контура, с использованием специальной программы в системе Mathcad .

Для данного случая параметры траектории 3 резца с радиусом при вершине rв =2 имеют величину: G = -7; m=0,05; E=0. Теоретический контур имеет особые точки, в данном случае две точки возврата и одну двойную точку -т.В взаимопересечения линий 4 и 5. «Тело»

обработанной детали 1 расположено внутри линий 4 и 5 контура, пересекающихся в точке В .

Прямолинейный и фасонный участки 4 и 5 получены при одной и той же траектории инструмента. Траектория не имеет промежуточных и соединительных участков на врезание и перебег, т.е. обработка происходит более плавно и без резких изменений направления подачи .

Гречишников Владимир Андреевич, зав.кафедрой «Инструментальная техника и теория формообразования», профессор., доктор технических наук .

Библиографический список

1. Гречишников В.А., Григорьев С.Н., Соломенцев Ю.М. и др. Процессы и операции формообразования и инструментальная техника. М.: МГТУ «Станкин», 2006 - 280с .

2. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М. «Высшая школа», 1985-304с .

–  –  –

Колесов Константин Николаевич, аспирант МГТУ «Станкин» .

Тел.: (915)1472117 Е-mail: tooling@yandex.ru Grechishnikov Vladimir Andreevich, the manager by faculty «The tool techniques and the theory of cutting», Dr.Sci.Tech., the professor .

Kolesov Konstantin Nikolaevich, the post-graduate student MSTU «Stankin»

Tel: (915)1472117 Е-mail: tooling@yandex.ru

–  –  –

Research of dynamics of spindle assemblies Разработана программа с современным интерфейсом, позволяющая моделировать и рассчитывать частотные характеристики и формы колебаний шпиндельных узлов станков и балочных конструкций на упругих опорах. Анализируются вопросы оценки и задания демпфирования в материале и в опорах. Приведены результаты расчетов и их сравнение с экспериментом .

A program with a modern interface makes it easy to model and calculate the natural frequencies and shapes of spindle assemblies of machines and beam system on elastic supports. We discuss the problem of evaluation of damping in materials and supports. The results of calculations are comparing with the experiment .

Ключевые слова: шпиндельный узел, динамические характеристики, формы колебаний, демпфирование, метод начальных параметров, переходные матрицы Key words: spindle unit, dynamics, shapes, damping, the method of initial parameters, transitional matrix .

Шпиндельный узел (ШУ) - один из основных узлов любого металлорежущего станка, непосредственно влияющий на производительность обработки и точность обрабатываемых изделий. В станках наибольшее распространение получили шпиндельные узлы на опорах качения, как наиболее экономичные, надежные и простые в эксплуатации. Но требования к ним по долговечности, быстроходности и точности растут. Достижение высоких показателей зависит от многих факторов, в том числе и от возможностей проектировщика использовать результаты компьютерного анализа .

Одним из важных показателей качества ШУ являются его динамические характеристики, поскольку они наиболее полно характеризуют качество его конструкции, изготовления и сборки .

Расчетам ШУ на упругих опорах посвящено значительное количество работ (например, [1],[2]), причем предпочтение отдается расчетам в распределенной постановке. В основном, получили распространение метод начальных параметров (МНП) и метод конечных элементов (МКЭ). В данной работе используется МНП, дающий определенные преимущества, котоВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I рые заключаются в следующем. В расчете участвуют непосредственные характеристики, такие как жесткости, демпфирование, которые могут определяться экспериментально, или задаваться из справочников. Причем параметры этих элементов могут задаваться в виде их собственных частотных характеристик. При большом количестве элементов не требуется решения большой системы уравнений, которая в случае экспериментально полученных данных может оказаться плохо обусловленной. В зависимости от степени детализации модели МНП можно отнести как к приближенным, так и к точным методам расчета [3, 4] .

Основные допущения, принятые при формировании расчетной модели ШУ:

– ШУ рассматривается в виде линейной динамической системы с распределенными и сосредоточенными параметрами;

– шпиндельные опоры обладают радиальной, осевой и угловой жесткостью с линейными характеристиками жесткости и демпфирования;

– упруго-инерционные и демпфирующие свойства шпинделя и его опор не изменяются по углу поворота, т.е. изотропны в плоскости, перпендикулярной оси вращения шпинделя (осесимметричная задача) .

При разработке модели шпиндель разбивают на N участков, разграниченных изменением диаметра, опорой, сосредоточенной массой, внешней сосредоточенной нагрузкой. Границы участков называют сечениями.

Обозначив параметры состояния в начальном и конечном сечении шпинделя соответственно Y0 и Yn, можно связать их через переходные матрицы участков:

Yn= П * Yо (1)

где П - произведение переходных матриц участков, расположенных между начальным и конечным сечениями .

Основу МНП при расчете ШУ составляют переходные матрицы следующих типовых компонентов: а) стержня с распределенной массой и упругостью; б) упругой опоры с демпфированием; в) сосредоточенной массы, г) упругого стыка, соединяющего две сопряженные детали. Составление такого матричного уравнения связи значительно облегчается при использовании каталога переходных матриц [5] или, как в данном случае, соответствующей базы данных программного комплекса .

Обычно на концах шпинделя часть параметров в векторах Yо и Yn оказываются равными нулю, что позволяет существенно рационализировать вычисления .

В общем случае приложения внешней нагрузки матричное уравнение (1) системы шпиндельного узла имеет вид:

Yn = П * Yо + П` * p, (2)

где p - вектор параметров внешней нагрузки в сечении шпинделя;

П`- произведение переходных матриц от этого сечения до переднего конца шпинделя (в случае приложения внешней нагрузки к переднему концу шпинделя матрицы П и П` равны) .

Метод начальных параметров в матричном виде особенно удобен при организации расчета динамики ШУ в режиме диалога, например, в случае расчета характеристик базовой части ШУ с различными приспособлениями или вспомогательным инструментом .

В статье описан разработанный авторами программный комплекс SpinDyna (версии 2.3) для расчетного исследования динамических характеристик шпиндельного узла, в состав которого входят следующие модули:

– модуль формирования геометрической модели;

– модуль задания параметров опор;

– модуль задания нагрузок;

– вычислительный модуль;

– модуль анализа результатов расчетов;

– модуль формирования отчетов по результатам анализа .

Результаты моделирования и результаты расчетов сохраняются в базе данных. В рассматриваемом варианте комплекса база данных реализована в среде MS Access .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Модуль формирования геометрической модели шпиндельного узла и задания ее параметров .

Интерфейс модуля показан на рис.1. Модель шпиндельного узла может состоять из элементов типа «пролет», «стык», «опора», «масса» и «нагрузка». Параметры этих элементов задают в соответствующих закладках левой части панели формы (на рис. 1 представлена закладка для «опоры») .

Элемент «пролет» предназначен для описания участков вала с постоянными наружным и внутренним диаметрами, значения которых можно задать в закладке «пролет» в левой части формы. Добавление пролетов, в прочем, как и любых других элементов, к модели осуществляется кнопкой, в верхней части формы на панели, озаглавленной «таблица». Кнопки рядом предназначены для добавления и удаления элементов из модели, для их редактирования, внесения изменений. При подведении курсора к соответствующей кнопке можно прочитать всплывающие пояснения .

«Стык» представляет собой соединение двух пролетов упруго-демпфирующей связью .

Например, соединение оправки с конусом шпинделя или детали с патроном. Для «стыка»

задается жесткость и демпфирование в соответствующей закладке левой части формы .

«Опора» - это элемент, предназначенный для моделирования подшипников или их комбинаций. Геометрические размеры подшипников (посадочные диаметры, ширину) и их жесткость можно задать в левой части панели, либо выбрать из базы данных, нажав кнопку «выбрать опору» .

Рис. 1. Формирование модели и описание параметров

Элемент «масса» существует для описания расположенных на валу зубчатых колес, шкивов, муфт и т.п., которые в модели задаются как сосредоточенные массы. Этот элемент может располагаться в сечении между пролетами, поэтому гладкий участок вала необходимо разбивать на два элемента таким образом, чтобы сосредоточенная масса была в сечении .

Элемент «нагрузка» предназначен для задания сил, действующих на шпиндель (силы резания, усилия в зубчатых зацеплениях, в ременной передаче и т.п.) .

Для визуального контроля соответствия модели шпиндельного узла реальным размерам, можно вывести в нижнем поле его изображение, нажав кнопку «эскиз». На основе геомеВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I трической модели ШУ происходит формирование его математической модели. Доступные типы элементов модели и их переходные матрицы [5] даны в таблице 1 .

–  –  –

Модуль задания характеристик опор. Опоры шпинделя выбирают из справочного файла (рис. 2). В окне «тип опоры» из выпадающего меню выбирается тип подшипников и их расположение в опоре. На рис. 2, в качестве примера, в этом окне выбрана опора, состоящая из радиального двухрядного роликового подшипника и двухрядного упорно-радиального шарикоподшипника. После выбора типа опоры из конструктивных соображений указывают допустимый диапазон внутреннего диаметра ее подшипников. При нажатии на кнопку «список опор», на экран из базы данных выводятся характеристики опор, содержащие, кроме геометрических размеров, их радиальную, осевую и угловую жесткости .

Если, перемещая курсор по таблице, найти подходящую опору, то нажатием на кнопку «выбрать опору», все данные о ней можно передать в модель шпиндельного узла. При необходимости можно посмотреть чертеж опоры, нажав на кнопку «эскиз опоры» (Рис. 2) .

Модуль задания нагрузок. Внешнюю нагрузку в рассматриваемом комплексе можно задавать в виде силы или момента, приложенных в любой узловой точке геометрической модели шпинделя. Точка измерения колебаний также может быть задана в любом узле. Можно определять как линейные перемещения, так и угловые .

В вычислительном модуле по введенной геометрической модели формируются переходные матрицы участков. В цикле, для каждой частоты из выбранного диапазона и с выбранным шагом, определяется переходная матрица расчетной схемы между начальным и конечным узлами. Затем решается система уравнений с учетом граничных условий и опреВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

деляются векторы состояний в каждом узле, которые позволяют определить динамическую податливость и формы колебаний расчетной модели .

Рис. 2. Справочный файл для выбора характеристик опор Анализ результатов расчетов выполняется с помощью графиков форм колебаний и частотных характеристик ШУ. Предусмотрен графический вывод следующих видов характеристик: АЧХ, ФЧХ, вещественной Re и мнимой Im составляющих частотной характеристики, а также амплитудно-фазовой частотной характеристики (АФЧХ) упругой системы ШУ. На одном графике можно построить характеристики сразу для нескольких вариантов расчета .

Перемещая курсор мыши по графику АЧХ, можно определить резонансные частоты и значения амплитуд. Резонансные частоты можно запомнить, нажав клавишу, с тем, чтобы в следующем окне построить формы колебаний на этих частотах. Кроме того, всю АЧХ можно просмотреть в виде таблицы, а также сохранить в базе данных для дальнейшего анализа .

Для сравнения расчетных и экспериментальных частотных характеристик их можно рассматривать на одном экране, предварительно сохранив последние в базе данных (рис. 5) .

Модуль формирования отчетов с результатами анализа позволяет протоколировать эскиз и параметры расчетной модели, а также графики и таблицы частотных характеристик и форм колебаний .

Задание демпфирования

При анализе динамики шпиндельного узла демпфирование учитывают в материале шпинделя, его опорах и стыках. В представленной программе допускается использование двух основных моделей демпфирования: вязкое и гистерезисное. Возможна также их комбинация .

Выбор той или иной модели демпфирования осуществляется на основе анализа экспериментальных данных для аналогичных конструкций .

В работе [8] рассматриваются экспериментальные методы оценки демпфирующих свойств различных материалов (в том числе полимеров) и сплавов. Кроме традиционных методов оценки демпфирования (по затуханию свободных колебаний, по ширине резонансной петли частотной характеристики и др.) описан интересный, на наш взгляд, метод оценки демпфирующих свойств системы с помощью анализа мнимой части динамической жесткости исследуемой системы. Авторы теоретически показали, что для одномассовой системы вид изменения динамической жесткости от частоты может использоваться для оценки модели демпфирования: вязкой или упругой .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I В настоящей работе сделана попытка использовать частотную характеристику мнимой части динамической жесткости для оценки модели демпфирования в многомассовой системе. Пример графика изменения мнимой части динамической жесткости от частоты для токарного станка показан на рис. 3. Видно, что для частотного диапазона 0…350Гц график практически не изменяется с частотой, т.е. можно предположить, что в этом частотном диапазоне можно принять гистерезисную модель демпфирования. В диапазоне от 500 до 1000Гц имеет место почти линейное нарастание демпфирования с частотой, т.е. работает модель вязкого демпфирования. Зона неопределенности связана с прохождением антирезонанса между первой и второй собственными частотами, когда уровень колебаний очень мал и оценка демпфирования не представляется возможной .

Рис. 3. График изменения мнимой части Im динамической жесткости

При отсутствии экспериментальных данных для предварительных расчетов демпфирование в материале с достаточной точностью можно принять гистерезисным. При этом используется гипотеза Е.С.

Сорокина [6, 7], из которой вытекает возможность учета демпфирования путем замены упругих констант в матрицах жесткости (например, модуля упругости Е) на соответствующие комплексные величины:

~ E = E (1 + j ) (здесь - показатель затухания или коэффициент потерь в материале) .

Демпфирование в стыках и опорах следует принимать вязким .

Пример экспериментального определения .

Проводят экспериментальное измерение АЧХ ШУ методом гармонического или импульсного возбуждения. АЧХ определяют в ряде точек по длине шпинделя и строят его формы колебаний. Среди полученных результатов находят форму колебаний, при которой имеют место существенные деформации тела шпинделя, а деформации его опор незначительны. Пример такой формы показан на рис. 4 .

–  –  –

Далее для частоты рез, соответствующей пику этой формы колебаний, по АЧХ ШУ (рис .

5) находили так называемую относительную ширину резонансной кривой (показатель затухания, характеризующий в данном случае демпфирование в материале шпинделя):

= 2 1/рез (3) где 1 и 2 - частоты слева и справа от пика АЧХ на частоте рез, для которых высота кривой АЧХ составляет 0,7 от высоты этого пика. Для приведенного примера =0,05 .

Рис. 5. Экспериментальная и расчетная АЧХ ШУ

Пример экспериментального определения демпфирования в опорах. На этот раз из экспериментальных данных выбирали такую форму колебаний, для которой имели место существенные колебания в опорах; на рис. 6 показана одна из таких форм, где наблюдаются колебания в передней опоре. Если в расчете предполагается использовать гистерезисное демпфирование в опоре, то можно определять коэффициент потерь, используя формулу (3). Для приведенного примера такой подход дает значение =0,1 .

Рис. 6. Формы колебаний ШУ на частоте 555 Гц (видны смещения в передней опоре) Для модели вязкого демпфирования (пропорционального частоте колебаний) коэффициент демпфирования можно определить по формуле

–  –  –

где с - коэффициент жесткости. Для рассматриваемого примера Н= 0,0002 [Н/м/сек] .

В расчетном модуле комплекса можно задавать любой из этих видов демпфирования .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Библиографический список

–  –  –

Хомяков Вадим Сергеевич – д.т.н., профессор кафедры станков МГТУ «СТАНКИН», дом .

тел. (499) 367-72-76, Тел. (499) 972-94-67 Кочинев Николай Алексеевич – к.т.н., с.н.с. ОАО «ЭНИМС», Тел. (499) 161-07-89 Сабиров Фан Сагирович – к.т.н., доцент кафедры станков МГТУ «СТАНКИН», Тел. (495) 172-73-96, (499) 972-94-67, 8-916-629-15-34 Khomyakov Vadim Sergeevich - d.t.n., professor of faculty of machine tools of MGTU «STANKIN», Tel. (499) 367-72-76, (499) 972-94-67 Kochinev Nikolay Alekseevich - k.t.n., s.n.s. OAO «ENIMS», Tel (499) 161-07-89 Sabirov Fan Sagirovich - k.t.n., assistant professor of faculty of machine tools of MGTU «STANKIN», Tel. (495) 172-73-96, (499) 972-94-67, 8-916-629-15-34

–  –  –

Прогнозирование стойкости инструмента при чистовой обработке Forecasting of firmness of the tool at fair processing Излагается способ сохранения заданной размерной точности или шероховатости обработки, на основе диагностирования износа инструмента и прогнозирования технологической стойкости. Создан алгоритм контроля инструмента и прогнозирования его остаточной стойкости .

Разработана архитектура подсистемы прогнозирования остаточной стойкости инструмента .

The way of preservation of the set dimensional accuracy or processing roughness, on the basis of diagnosing of deterioration of the tool and forecasting of technological firmness is stated. The algorithm of the control of the tool and forecasting of its residual firmness is created. The architecture of a subsystem of forecasting of residual firmness of the tool is developed .

Ключевые слова: Прогнозирование, чистовая обработка, точность, алгоритм контроля инструмента, остаточной стойкости, износ .

Keywords: Forecasting, fair processing, accuracy, algorithm of the control of the tool, residual firmness, deterioration .

При чистовой обработке на металлорежущих станках, главным показателем эффективности технологического процесса является параметр качества обработанных деталей. В конкуренции за рынки сбыта, успешны те производители, которые выпускают изделия лучшего качества .

Разработано и находят применение ряд способов управления качеством обрабатываемых деталей:

– По результатам измерения детали на станке производится коррекция положения режущего инструмента - активный контроль .

– По результатам измерения деформаций деталей станка(например, тепловых) производится коррекция параметров, вызывающих эти деформации .

– Обеспечивается необходимая точность за счет постоянства условий и параметров работы деталей и узлов станка, от которых зависит траектория движения размерного формообразования и др .

В статье излагается способ сохранения заданной размерной точности или шероховатости обработки, на основе диагностирования износа инструмента и прогнозирования его технологической стойкости .

При чистовой обработке партии деталей алгоритм диагностирования (контроля) износа по уставкам [1] может работать только после выявления того, что остаточной стойкости Тост инструмента хватит для обработки очередной детали с заданной размерной точностью и шероховатостью. В противном случае потребуется замена инструмента до окончания обработки поверхности детали, что приведет к браку из-за оставленного на ее поверхности следа от врезания нового инструмента. Следовательно, при чистовой обработке, эксплуатационный период алгоритма диагностирования, помимо контроля износа, должен включать действия прогнозирования изменений в состоянии инструмента во время обработки следующей детали. Инструмент должен сохранять работоспособное состояние в течение времени Тмаш обработки поверхности этой детали. Остаточная стойкость инструмента должна быть не менее Тмаш .

Методика прогнозирования остаточной стойкости Тост основана на зависимости hз=f(t), в которой при рациональных условиях работы каждого инструмента выявляется три стадии:

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I приработки, установившегося износа, катастрофического износа. При установившемся износе экспериментальные точки располагаются случайно около прямой и могут быть аппроксимированы линейной функцией (Рис.1) hз=KT+hзпр, (1) где hзпр - износ приработки .

Рис. 1 Зависимость износа hз время Т, обрабатываемый материал сталь 45, резец Искар SCLCR 2020K 12;

CCMT 432 SM IC907, V=240 мм/об, S=0,1 мм/об, t=1мм .

Случайный характер износа инструмента проявляется не только в разбросе опытных точек около линии, описываемой уравнением (1). В самом уравнении коэффициент К приобретает случайные значения для каждого из инструментов партии, работающих при одинаковых назначенных условиях работы (Рис.2). Тогда функцию(1) следует рассматривать как случайную[1], а каждая ее реализация относится к конкретному работающему инструменту партии .

Для прогнозирования его остаточной стойкости Тост, после обработки ряда деталей, нужно знать по какой из реализаций развивается износ (Рис.2), т.е. каково значение К .

–  –  –

Для определения значения К система диагностирования износа инструмента выполняет следующие операции. В момент времени Т1 работы инструмента определяет величину износа hз1[1], а после задержки опроса Тзд=Т2-Т1 определяет износ hз2 (Рис.2). Тогда K = tg =, (2) [hЗ ] hЗ2 а остаточная стойкость Тост =, (3) K Где - hз допускаемый износ инструмента, выявленный в предэксплуатационный период диагностирования [2] исходя из требований обеспечения параметра качества детали при назначенных условиях ее обработки .

При этом нужно учитывать, что параметры качества помимо износа инструмента зависят от других повреждений в технологической системе, поэтому [hз] может быть различным, в зависимости от того, какова доля их влияния на качество обработки .

Одноразовое определение К позволило бы рассчитать Тост до отказа инструмента лишь в том случае, если точки измеренных износов hз1 и hз2 располагались на прямой АВ (рис.2) .

В действительности, измеренные в реальных условиях работы данного инструмента, они относятся к неизвестной кривой, которая, как показано на Рис.3, колеблется при установившемся износе около прямой h=KT. При расчете Ki на каждом временном отрезке Тзд производятся действия линейной интерполяции. Ki=tgi на каждом отрезке Тзд будут иметь Ki различные случайные значения, а Кср= i будет с ростом i приближаться к средней скорости нарастания износа работающего инструмента, которая определяется угловым коэффициентом К прямой h=KT .

Рис.3 Зависимость износ время в стадии установившегося износа .

Следовательно, алгоритм прогнозирования Тост должен обеспечить действия по определению Ki и расчету Кср в течении всего периода стойкости инструмента. Тогда по мере приближения износа к [hз] достоверность прогноза Тост будет повышаться .

В соответствии с описанной методикой, был разработан алгоритм прогнозирования остаточной стойкости. В упрощенном виде, данный алгоритм контроля инструмента и прогнозирования его остаточной стойкости, можно представить так, как показано на Рис.4 .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

–  –  –

Рассмотрим подробнее основные элементы алгоритма и их назначение .

Начальная инициализация алгоритма контроля инструмента подразумевает подготовительные операции по подключению к датчикам, а также получению данных от пользователя .

В работе использовались тензометрические датчики измерения составляющих силы резания как диагностических признаков износа.

К таким данным относятся:

[hЗ] - максимальный допускаемый износ инструмента;

TЗД - задержка опроса датчиков, определяющая частоту получения информации;

S - количество импульсов сигналов от датчиков силы в группе;

–  –  –

Рис.5 Виды сигналов датчика силы резания при обработке детали .

Далее запускается цикл снятия информации с датчиков системы контроля инструмента с заданным TЗД. Однако в процессе получения данных можно выделить несколько зон: холостого хода (смена заготовки, подвод инструмента), врезания, резания и выхода инструмента (Рис.5). Для решения задачи контроля износа инструмента нам нужна только зона непосредственно резания. Учет данных из остальных зон не только не нужен, но и может привести к значительной ошибке в прогнозировании остаточной стойкости инструмента. С целью исключить данные из ненужных зон обработки, вводятся алгоритмы определения момента начала процесса резания очередной детали и определения момента окончания резания очередной детали. Реализация данных алгоритмов практически идентична. Весь поток получаемых данных разбивается на группы из S последовательных импульсов сигнала (S задается на этапе начальной инициализации алгоритма контроля инструмента). Для каждой группы рассчитываются максимальное, минимальное и среднее значения. Далее сравниваются параметры последовательных групп и, в зависимости от их взаимного расположения вырабатывается сигнал на начало или окончание резания (Рис.6) .

Таким образом, в случае, если получен сигнал начала процесса врезания, а затем, после нескольких сигналов врезания, состояние стало неизменным, фиксируется момент установившегося процесса резания и начинается сбор данных для прогнозирования .

Аналогично, в случае получения набора сигналов выхода инструмента, а затем их исчезновения, можно делать вывод о прекращении процесса обработки .

Однако получение сигнала может быть вызвано случайным выбросом данных, получаемых с датчика, а не реальным изменением состояния .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

–  –  –

Рис. 7 Ложные сигналы смены состояния обработки Все данные, получаемые в процессе холостого хода на прогноз влияние не оказывают, но, тем не менее, собираются и анализируются алгоритмом программной корректировки «нуля». Этот алгоритм вводится по той причине, что нулевой уровень сигнала может колебаться и для правильного анализа получаемых в процессе обработки значений это нужно учитывать .

С этой целью рассчитывается среднее значение по всем данным, получаемым в процессе холостого хода до момента врезания и полученная величина вычитается или прибавляется к значениям, получаемым в процессе резания .

Следует также учитывать, что данные, полученные в процессе обработки первой детали, необходимо исключить из работы алгоритма прогнозирования в связи с тем, что инструмент проходит приработку и прогноз по первой детали может оказаться неверен .

Данные износа инструмента, полученные в процессе обработки второй и последующих деталей, используются в алгоритме прогнозирования остаточной стойкости инструмента(Рис.8) .

Входными параметрами данного алгоритма являются данные износа инструмента, собранные в процессе обработки предыдущей детали и время обработки этой детали TМАШ (засекается алгоритмом сбора данных в процессе обработки) .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

–  –  –

Данный алгоритм рассчитывает коэффициент наклона K прямой по данным износа инструмента, полученным от обработки последней детали, находит среднее значение коэффициента наклона с учетом коэффициентов, полученных от обработки предыдущих деталей и продолжает прямую износа с коэффициентом наклона kср на расстояние, соответствующее TМАШ (Рис.9) h

–  –  –

В случае, если отрезок полученной прямой прогноза для TМАШ пересекает максимально допустимый уровень [hЗ], выдается сигнал на прекращение процесса обработки .

Общая архитектура системы прогнозирования остаточной стойкости инструмента представлена на Рис.10 .

–  –  –

пьютере под управлением ОС Windows XP и может быть встроена в систему ЧПУ класса PCNC;

– аппаратного модуля сопряжения с датчиками (платой ввода-вывода сигнала);

– датчиков (силы, вибрации, акустической эмиссии и т.д.) .

Данные износа инструмента поступают с датчиков, расположенных на инструменте, в модуль сбора информации с датчиков. Из модуля сбора информации данные поступают в модуль анализа данных и отображаются графически в пользовательском интерфейсе программы. В свою очередь, модуль анализа данных отображает информацию о прогнозе в пользовательском интерфейсе и, в случае отрицательного прогноза, выдает сигнал на систему ЧПУ .

В качестве средства разработки программных модулей используется среда разработки Microsoft Visual Studio 6.0 SP 6, библиотека MFC [4] и API функции, поставляемые с платой National Instruments DAQ 6024E .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложенная архитектура подсистемы прогнозирования остаточной стойкости инструмента, разработанная на основе алгоритмов контроля инструмента и прогнозирования его остаточной стойкости, позволяют сохранить заданную размерную точность или шероховатость обработки. Данная подсистема позволяет существенно снизить процент брака, полученного при смене инструмента, вышедшего из строя, до окончания обработки поверхности детали .

–  –  –

References

1. V A Sinopalnikov, S N Grigoriev Reliability merical programmed control: Manual - Moscow.:

and diagnostics of technological systems: Text- Logos, 2005. - 296page .

book-Moscow.: Vishaia shkola, 2005.-343 4. A V Frolov, G V Frolov Microsoft Visual C++ pages. and MFC. Programming for Windows 95 and

2. V A Sinopalnikov The control and forecast- Windows NT. Volume 24 Moscow.: Dialog-MIFI, ing of a condition of the tool at fair processing. // 1996 288 page .

Komplekt: ITO №9/2007 pages. 60-63 .

3. V L Sosonkin, G M Martinov Systems of nuКиселев С.А. Младший научный сотрудник НИЧ ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» .

Григорьев А.С. Младший научный сотрудник НИЧ ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» .

Геранюшкин А.В. Старший преподаватель кафедры «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов» ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», кандидат технических наук .

Синопальников В.А. Профессор кафедры «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов» ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», кандидат технических наук .

Пушков Р.Л. преподаватель кафедры «Компьютерные системы управления» ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Kiselev S.A. The younger scientific associate of Scientifically Research Part MSTU STANKIN Grigoriev A.S. The younger scientific associate of Scientifically Research Part MSTU STANKIN Geranushkin A.V. The senior teacher, The candidate of technological sciences of the department «Cars and technology of highly effective processes of processing of materials» MSTU STANKIN Pushkov R.L. Teacher of the «Computer-Aided Control Systems» department .

–  –  –

Ключевые слова: устойчивость, динамическая система, станок, запаздывание, расчет, Matlab Keywords: stability, dynamic system, lathe, delay, calculation, Matlab .

–  –  –

зуемся подходом, развитым в работе В.А.Кудинова [3]. Схема динамической системы станка при обработке по следу показана на рис.1 .

Рис.1.Блок схема динамической системы станка при обработке по следу .

–  –  –

е S характеристика звена запаздывания .

Ниже рассмотрен пример расчета в среде Matlab устойчивости динамической системы станка применительно к токарной обработке. В роли упругой системы станка выступал его шпиндельный узел с заготовкой, закрепленной в патроне и поддерживаемой задним центром. На расчетной схеме (рис.2) шпиндельный узел представлен состоящим из 6 стержней с распределенной массой, 4-х пружин (опоры шпинделя, жесткости патрона и заднего центра) и одной сосредоточенной массы (патрон) в точке 5 на переднем конце шпинделя. Шпиндель имеет 8 узловых точек, с двумя степенями свободы каждая (радиальные и угловые перемещения в плоскости рисунка) .

В точке 7 заготовки приложена сила резания Р .

Рис.2.Расчетная схема упругой системы

Ввод данных осуществлялся: а) с помощью специального интерфейса (рис.3) и б) непосредственно в соответствующие массивы s1-s4 (данные о стержнях, пружинах, сосредоточенных массах и нагрузках) рабочего пространства Matlab. Пример ввода данных показан на рис.4 .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

–  –  –

разомкнутой системы с запаздыванием [5]. Однако проще такую оценку провести на основе анализа расположения характеристики WУ ( ) относительно единичной окружности [3] .

Ниже будет показано, как это можно сделать в Matlab .

На этом этапе программа ust2.m, последовательно, для каждой глубины резания t из заданного диапазона выводит графики характеристики WУ ( ) показывающие расположение, этой характеристики относительно единичной окружности. Здесь может встретиться два случая: 1) характеристика WУ ( ) полностью лежит внутри единичной окружности (рис.7а); 2) характеристика WУ ( ) дважды пересекает эту окружность (рис.7б-7г). В первом случае динамическая система станка будет устойчива всегда, независимо от времени запаздывания. Во втором случае, в зависимости от частоты вращения n шпинделя (а, следовательно, от времени запаздывания ), динамическая система станка может оказаться в зоне устойчивости или зоне неустойчивости .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Рис.7.АФЧХ исследуемой системы при различных глубинах резания t=7 – 10 мм (а 7 мм; б 8 мм; в 9 мм; г 10 мм) Покажем на рассматриваемом примере, как проводится расчет зон устойчивости при использовании разработанного программного обеспечения .

Пусть надо определить зоны устойчивости динамической системы станка для глубин резания t = 7 - 10 мм при работе с частотой вращения шпинделя n = 0 - 6000 об/мин. Работа производится в режиме диалога .

При глубине резания t = 7 мм характеристика WУ ( ) полностью лежит внутри единичной окружности (рис.7а), максимальный радиус-вектор характеристики (pick gain) равен 0,829 на частоте 489 Гц. После просмотра графика этой характеристики можно ничего не вводить в диалоговую панель (рис.8а) и получить сообщение в командном окне Matlab об устойчивости системы в данном случае независимо от времени запаздывания (рис.9) .

При глубине резания t = 8 мм характеристика WУ ( ) выходит за пределы единичной окружности, дважды пересекая ее на частотах f1=487 и f2=490 Гц (рис.7б). Для каждой точки пересечения надо ввести в диалоговую панель: 1)запасы устойчивости по фазе (Phase Margin), град.; 2)времена запаздывания 01 и 02 (Delay Margin), с, соответствующие частотам f1 и f2; 3)сами (см. рис.9).частоты, Гц. Вид диалоговой панели после ввода данных показан на рис.8б. Нажав кнопку ОК на панели, получим вывод в командное окно Matlab результатов расчета зон устойчивости системы станка для t = 8 мм (см. рис.9) .

Затем программа автоматически переходит к расчету зон устойчивости для следующей глубины резания t = 9 мм, и так продолжается до последней из заданных глубин .

Интерес представляет оценка устойчивости при глубине резания t = 10 мм. Здесь, в отличие от предыдущего значения глубины резания, характеристика WУ ( ) охватывает точку с координатами (-1; j0), то есть является неустойчивой даже при отсутствии запаздывания в обратной связи (рис.7г), а запас устойчивости по фазе Р2 (рис.8г) становится отрицательным. В этом случае при учете запаздывания уже при малых частотах n вращения шпинделя динамическая система станка оказывается в зоне неустойчивости (см. рис.9) .

При замене расчетной характеристики упругой системы станка на экспериментальную, разработанную методику и программное обеспечение можно успешно применять для оценки зон устойчивости при токарной обработке .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Рис.8.Данные, полученные по АФЧХ для расчета зон устойчивости (а 7 мм; б 8 мм; в 9 мм; г 10 мм)

–  –  –

1. Разработан алгоритм и соответствующий ему комплекс программ в среде Matlab для практической оценки устойчивости замкнутой динамической системы станка с учетом следов обработки (дополнительной обратной связи с запаздыванием) .

2. Для заданной упругой системы станка и параметров процесса резания комплекс позвоВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

ляет в диалоговом режиме определять зоны устойчивости в координатах «частота вращения шпинделя - глубина резания» при токарной обработке .

3. Вместо расчетной характеристики упругой системы в комплексе может быть использована ее экспериментальная характеристика .

Библиографический список

1. R S Hahn Vibrations of flexible precision 4. M Weck, K Teipel – Dynamisches Verhalgrinding spindles.- «Transactions of the ASME», ten spanender Werkzeugmaschinen. Springerv.81, №3, 1954. Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1977 .

2. S A Tobias, W Fishwick - Eine Theorie des 5. Цыпкин Я.З. – Устойчивость системы с Regenerativen Ratterns.- «Der Maschinen- запаздывающей обратной связью. «Автомаmarkt», v. 62, №17, 1956. тика и телемеханика», т.7, 1946, № 2 и 3 .

3. Кудинов В.А.- Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967 .

References

1. R S Hahn Vibrations of flexible precision 4. M Weck, K Teipel – Dynamisches Verhalgrinding spindles.- «Transactions of the ASME», ten spanender Werkzeugmaschinen. Springerv.81, №3, 1954. Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1977 .

2. S A Tobias, W Fishwick - Eine Theorie des 5. Ya Z Cypkin - Stability of system with a late Regenerativen Ratterns.- «Der Maschinen- feedback – «Avtomatica & Telemekhanica», v.7, markt», v. 62, №17, 1956. 1946, № 2 и 3 [in Russian] .

3. V A Kudinov - Dynamics of machine tools [in Russian], Mashinostroenie, (Мoskva), 1967 .

Хомяков Вадим Сергеевич – Профессор кафедры «Станки» МГТУ «Станкин», доктор технических наук, профессор Тел.: (499) 972-94-67 e-mail: vadim-kh@yandex.ru Vadim S. Khomyakov Prof., D. Sc. MGTU Stankin, kafedra Stanki e-mail: vadim-kh@yandex.ru

–  –  –

Ключевые слова: многосвязная система, управление, устойчивость, функция Ляпунова Keywords: multivariable system, control, stability, Lyapunov function

–  –  –

Мехатронную систему можно упрощенно охарактеризовать, как систему компьютерного управления механическим движением. Если объект этого движения имеет несколько переменных состояния (обобщенных координат), часть или все из которых влияют друг на друга, мехатронную систему называют многосвязной .

Многосвязная мехатронная система представляет собой существенно нелинейную систему автоматического управления (САУ), что объясняется участием в уравнениях динамики мультипликативных термов обобщенных скоростей, а также тригонометрических коэффициентов .

Как известно, критериями при синтезе линейных САУ выступают определенные предписания параметров переходных процессов при ступенчатых или линейно нарастающих входных воздействиях, а также динамические ошибки при отработке эквивалентных гармонических сигналов .

Прогнозирование поведения системы в общей ситуации через характеристики в частных случаях обосновано для линейных САУ, но это неприемлемо для нелинейных, к которым относятся мехатронные системы. Сама формулировка частных критериев синтеза САУ механическим многосвязным движением представляет собой соответствующей сложности задачу .

Поэтому распространен общий подход к синтезу таких САУ, как комплекс действий по разработке законов стабилизации заданного (программного) движения системы. При этом первичным требованием становится требование устойчивости программного движения, что, как известно, оценивается по устойчивости тривиального решения системы в возмущениях (ошибках) переменных состояния относительно заданных опорных величин .

Одним из немногих инструментов исследования устойчивости нелинейных систем является метод функций Ляпунова [1]. Будучи универсальным, он, тем не менее, обладает существенным ограничением, связанным, прежде всего с предъявлением весьма жестких требований к искусству самого исследователя. Особенно это проявляется при возрастании числа переменных состояния исследуемой системы. Сложился даже термин «проклятие размерности» .

Декомпозиция многосвязной системы .

Проблеме управления многосвязными нелинейными системами, в том числе в механике, посвятили свои работы многие известные отечественные ученые, такие как Емельянов С.В., Черноусько Ф.Л., Пятницкий Е.С., Мееров М.В. и др. Термин «декомпозиция» устойчиво появился после работ группы исследователей под руководством Е.С. Пятницкого. В них декомпозиция многосвязной системы понималась, как «режим полной компенсации динамического взаимовлияния» управляемых координат [ 2 ]. Для этой цели обоснованно предлагалось использовать сепаратные релейные управления по каждой координате, независимые от поведения остальных координат системы. При этом специально не анализировались последствия переключений амплитудных уровней обобщенных сил системы на частотах «кинематического спектра» .

В данной статье термин «декомпозиция» имеет другой смысл. Он понимается, как тот или Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

иной способ анализа поведения многосвязной системы «большой» размерности на основе исследования свойств систем меньших размерностей, тем или иным способом выделяемых из нее. Такой подход представляется эффективным и перспективным, поскольку позволяет избежать упомянутой проблемы размерности системы .

Теорема о частных системах .

Рассмотрим в соответствии с [ 3 ] явный вид уравнений Лагранжа движения управляемой механической системы с векторами обобщенных координат и скоростей соответственно

–  –  –

существуют функции Ляпунова V0i в виде соответствующих квадратичных форм для каждой из частных систем (4) порядка m - 2, по сути дела представляющих собой всевозможные двусвязные системы, которые входят в состав исходной m - связной системы (их количество, очевидно, равно C m ; назовем их вложенными системами соответствующего порядка). Тогда следует существование охватывающих V0j функций Ляпунова вида V0 j = V0{m 3}, j [1, C m ] удовлетворяющих условиям рассматриваемой теоремы. Аналогичным рассуждением получаем существование функций V0 s = V0{h 4}, s [1, C m ] и т.д. В итоге получаем существование в указанной области функции Ляпунова для исходной системы (1) .

–  –  –

Проанализируем полученные результаты .

Во-первых, из рассмотренной теоремы следует, что возможна стабилизация с заданной точностью скоростного режима движения системы на основе динамической коррекции только центральных членов уравнений динамики в явной форме и соответствующего усиления каналов сепаратных обратных связей без информации о смешанных членах, при этом управление по возмущению в каждом из сепаратных каналов зависит толь ко от двух параметров .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Во-вторых, настройка начальных итераций данных конкретных параметров возможна при рассмотрении структуры каждой из вложенных двусвязных систем в составе исходной многосвязной системы на основе наибольших значений в возможных различных комбинациях данной конкретной сепаратной системы с другими; при этом последующая коррекция (если необходимо) значений всех параметров в составе многосвязной системы сводится только к их независимому увеличению .

Выигрыш в действиях по синтезу многокоординатной мехатронной системы будет тем более ощутимым, чем больше обобщенных (управляемых) координат эта система имеет .

Объяснение этому заключается в возможности использовать модульный принцип при настройке параметров многосвязной системы и существенно упрощающегося плана экспериментальных корректировок .

Библиографический список

1. Б. П. Демидович. Лекции по математической теории устойчивости. Москва, «Наука», 1967 .

2. Е. С. Пятницкий. Принцип декомпозиции в управлении механическими и электромеханическими системами. Извести Академии Наук. Техническая кибернетика, № 6, 1990 .

3. А. И. Лурье. Аналитическая механика. Москва, Физматгиз, 1961 .

References

1. B P Demidovich. Lekcii po matematicheskoy teorii ustoychivosti. Moscow, “Nauka”, 1967 [in Russia] .

2. E S Pyatnickiy. Princip dekompozicii v upravlenii mehanicheskimi I electromechanicheskimi sistemami. Izvestiya Akademii Nauk. Tehnicheskaya kibernetika, № 6, 1990 [in Russia] .

3. A I Lurje. Analiticheskaya mehanika. Moscow, “Fizmatgiz”, 1961 [in Russia] .

Стебулянин Михаил Михайлович, Кафедра «Робототехника и мехатроника» МГТУ «Станкин», кандидат технических наук, доцент .

Stebulyanin Michail Michailovich, Kathedra “Robototechnika and mechatronika” MSTU «Stankin», kandidat of technical science, docent .

–  –  –

включающей ионное азотирование и последующее осаждение износостойкого покрытия (Nb,Ti,Al)N. Определены режимы ионно-плазменного упрочнения протяжек, обеспечивающие минимальную интенсивность изнашивания в сравнении с неупрочненным инструментом при обработке жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП, применяемого для изготовления дисков турбин .

The questions of increasing resistance of broaching tool from high-alloy powder high-speed steel, thanks to combined ion-plasma processing (included ion nitration and coatication of coating (Ti,Nb,Al)N) are considered.Determined conditions ion-plasma hardening of broaches, providing minimum intensity wearing in comparison with not hardened tool when processing the high-temperature nickel alloy ЭП741НП aplicable for manufacturing of disks of turbines .

Ключевые слова: протяжной инструмент, износ, стойкость, ионное азотирование, комплексное упрочнение, порошковая быстрорежущая сталь, жаропрочный никелевый сплав .

Keywords: broaching tool, wear, resistance, ion nitration, combined hardening, powder highspeed steel, high-temperature nickel alloy

–  –  –

Однако, несмотря на применение более качественных порошковых быстрорежущих сталей для изготовления протяжного инструмента, остается проблема повышенного расхода протяжек при обработке жаропрочных сплавов на никелевой основе и требует поиска путей для ее решения .

Важность указанной проблемы обусловила необходимость проведения работы, направленной на повышение стойкости протяжного инструмента из порошковой быстрорежущей стали за счет применения комплексной ионно-плазменной обработки, включающей ионное азотирование и последующее нанесение износостойкого покрытия. Данная работа выполнена на ФГУП ММПП «Салют» в рамках НИОКТР совместно с ГОУ МГТУ «Станкин» .

Для определения оптимального варианта упрочняющей обработки, обеспечивающей минимальный износ протяжного инструмента, в условиях производства проводились сравнительные стойкостные испытания по протягиванию образцов из жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП .

Были изготовлены протяжки из порошковой быстрорежущей стали Р12М3К5Ф2-МП. Испытывалось 3 варианта покрытий:

комплексная поверхностная обработка, включающая ионное азотирование в среде Ar/N=70/30% и последующее осаждение покрытия (Nb, Ti, Al)N комплексная поверхностная обработка, включающая ионное азотирование в среде Ar/N=60/40% и последующее осаждение покрытия (Nb, Ti, Al)N износостойкое покрытие (Nb, Ti, Al)N Всю упрочняющую обработку протяжного инструмента проводили на установке «СТАНКИН-АПП-2» (рис. 1) Для оценки эффективности применяемых покрытий измеряли величину износа по задней поверхности зубьев протяжки .

Проведенные сравнительные испытания показали, что интенсивность изнашивания инструмента зависит от вида поверхностной обработки протяжек. На фотографиях, иллюстрирующих состояние задней поверхности, видно, что протяжки с покрытием (NbTiAl)N при обработке жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП имеют износ, соизмеримый с износом, полученном на инструменте без покрытия. Одной из наиболее вероятных причин невысокой Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Рис.1. Общий вид установки «СТАНКИН АПП 2»

эффективности протяжки с покрытием (NbTiAl)N при обработке указанной группы материалов объясняется недостаточной прочностью сцепления покрытия с инструментальной оснвой. Однако, характер износа на упрочненном инструменте выглядит более предпочтительным, поскольку представляет собой достаточно ровную ленточку без видимых сколов и выкрашиваний. На неупрочненном же инструменте наблюдается картина эпизодических микросколов и пластически деформированных участков по ширине режущей кромки, характеризующихся неравномерностью износа по задней поверхности. Отличительной особенностью изнашивания протяжного инструмента без покрытия является скалывание и округление зубьев по уголкам (рис.4), которые превышают основной износ и тем самым снижают ресурс работоспособного состояния инструмента .

У инструмента с износостойким комплексом, включающем азотирование в среде азот/аргон в соотношении 60/40% с последующим нанесением покрытия (NbTiAl)N, после суммарной длины протягивания 4900 мм износ по задней поверхности составил от 0.15 до 0.2мм в зависимости от величины подъема на зуб. Уменьшение концентрации азота до 30% при азотировании в газовой смеси Ar/N2, позволило снизить величину изнашивания инструмента до 0.08 – 0.12мм .

В ходе проведения экспериментальных испытаний установлено, что для обработки жаропрочных никелевых сплавов ЭП741НП целесообразно использовать протяжной инструмент из порошковой быстрорежущей стали с комплексным упрочнением, включающим ионное азотирование и последующее осаждение сложнолегированного покрытия (Nb,Ti,Al)N .

На рис. 2 и 3 представлены фотографии, иллюстрирующие состояние задней поверхности зубьев протяжек после проведения испытаний .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

–  –  –

Рис. 2. Микрофотографии износа зубьев по задней поверхности экспериментальных протяжек (X100). Ре жимы обработки:, Vпрот=1.5м/мин, Lпрот=4900мм, обрабатываемый материал: жаропрочный никелевый сплав ЭП741НП

–  –  –

Рис. 3. Микрофотографии износа зубьев по задней поверхности экспериментальных протяжек (X100). Ре жимы обработки:, Vпрот=1.5м/мин, Lпрот=4900мм, обрабатываемый материал: жаропрочный никелевый сплав ЭП741НП .

Минимальная интенсивность изнашивания протяжного инструмента из стали Р12М3К5Ф2МП при обработке жаропрочного сплава ЭП741НП, достигается при следующих режимах упрочнения: азотирование в газовой среде Ar/N2 в соотношении 70/30% соответственно в течение 30 минут с последующим осаждением сложнолегированного покрытия (Nb,Ti,Al)N в газовой смеси Ar/N2=85/15% в течение 75 минут .

Рис.4. Износ по уголкам зубьев протяжки из матерала З12М3К5Ф2 ЬМП Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Библиографический список

1. Механическая обработка деталей спе- 3. Григорьев С.Н., Волосова М.А. Нанесециального производства. Под редакцией ние покрытий и поверхностная модификация канд. техн. наук Б.Н.Сурнина, д-ра техн. наук инструмента. Учебное пособие. М.: ИЦ МГТУ В.Н. Подураева, 1977 «СТАНКИН», Янус-К, 2007. –324с .

2. Боровский Г.В., Григорьев С.Н., Маслов А.Р. Справочник инструментальщика / под общей редакцией Маслова. М.: Машиностроение, 2005. 464 с.: ил .

References

1. Mechanical processing the details of spe- 3. S N Grigoriev, M A Volosova The Fixing of cial production. Under editing of candidate of covering and surrface modification of instrument .

technical sciences B N Surnina, doctor of techni- The tutorial. M.: IC MGTU «Stankin», Yanus-К, cal sciences V N Poduraeva, 1977 2007. –324p .

2. G V Borovskij, S N Grigoriev, A R Maslov The Reference book of toolmaker / under the general editing Маслова. M: Machine building, 2005. 464 p.: ill .

Филатов Павел Николаевич, инженер-конструктор ФГУП ММПП «Салют»

тел. рабочий: 8 499 785 84 10 тел. моб: +7 915 1649925 e-mail: pavel_80@mail.ru Filatov Pavel Nikolaevich, the engineer-designer of FGUP ММПП «Salute»

Tel.: (499) 785 84 10 e-mail: pavel_80@mail.ru

–  –  –

В настоящее время ряд деталей в авиакосмической промышленности изготавливают методом объемного фрезерования заготовок из труднообрабатываемых жаропрочных деформируемых сплавов. Эффективное фрезерование таких деталей возможно только на 5-координатных станках с ЧПУ концевыми твердосплавными фрезами на очень больших скоростях резания (порядка 1000 м/мин) с малыми значениями глубины резания (от 0,005 мм/зуб) .

Для базирования и закрепления фрез с размерами по стандартам ИСО на указанных станках с ЧПУ применяют переходные устройства - вспомогательный инструмент со специальными хвостовиками для крепления в шпинделях. Эти устройства совместно с закрепленными фрезами образуют комплекты инструмента для выполнения конкретных технологических переходов. В передней части вспомогательного инструмента располагаются конструктивные элементы, образующие различные системы базирования и закрепления (СБЗ) .

Из-за малых величин подач, приходящихся на один зуб фрезы, к СБЗ предъявляются высокие требования по точности закрепления фрез (биение - 0,003…0,005 мм). Из-за высоких частот вращения (до 24 000 мин-1) необходимо закреплять фрезы с минимальным остаточным дисбалансом (класс точности балансировки не более G6,3) .

Очень важным требованием к СБЗ для указанных условий являются их минимальные наружные размеры (габариты). Это связано с тем, что зачастую для обработки лопаток компрессоров и прессформ фрезами диаметром 8 - 16 мм требуется вылет инструмента до 150 мм. Надлежащая жесткость обеспечивается в таких случаях установкой стандартной фрезы в удлиненном вспомогательном инструменте с минимальными габаритами .

В настоящее время на отечественных машиностроительных заводах применяются различные СБЗ. Это связано с тем, что российское инструментальное производство прекратило поставку нормализованных конструкций вспомогательного инструмента, служивших ранее основой построения на заводах систем инструментального обеспечения станков с ЧПУ [1] .

Закупка импортного оборудования различных изготовителей с комплектацией инструментом разнообразных конструкций приводит к тому, что на заводах одновременно используется до 10 различных СБЗ. Критериев выбора СБЗ для эффективного фрезерования в производственных условиях не применяют, а для обработки современных труднообрабатывамых материалов разработка таких критериев не проводилась .

Перечисленные требования к СБЗ и реальная ситуация с их использованием показывают, что актуальным является обоснованный выбор системы базирования и закрепления концевых твердо-сплавных фрез для обработки деталей из труднообрабатываемых материалов .

С целью повышения эффективности фрезерования труднообрабатываемых материалов на ряде московских заводов проводилось обследование инструментальных хозяйств с точки зрения используемых на практике СБЗ .

Оценка применяемых СБЗ проводилась по 7 показателям .

1. Время обслуживания, которое определяется трудоемкостью сборки - разборки комплекта инструмента, мин./комплект .

2. Момент усилия сборки - разборки (средний), kHм .

3. Габариты СБЗ, определяющие универсальность ее применения, мм .

4. Использование возможностей станка (отношение максимально допустимого вылета комплекта к максимальному, определяемому характеристикой станка), % .

5. Величина дисбаланса, измеренная после сборки комплекта, г х мм .

6. Биение закрепленных контрольных оправок, мм .

7. Податливость (величина, обратная жесткости) комплекта, м/Н .

В результате обследования установлены наиболее применяемые СБЗ, которые представлены на рис. 1 Статистически обработанные показатели сведены в таблицу 1. В числителе показана абсолютная величина показателя, в знаменателе - относительная, отнесенная к соответствующему параметру СБЗ «Боковой прижим винтом». Наилучший вариант СБЗ определялся по максимальной сумме относительных величин показателей .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

Рис. 1. Система базирования и закрепления РИ: а) цанговый патрон; б) конус Морзе; в) патрон с боковым прижимом винтом; г) гидравлический патрон; д) термозажим Вывод .

Установлено, что СБЗ, основанная на использовании нагрева вспомогательного инструмента токами высокой частоты (термозажим), обеспечивает требуемые показатели точности и жесткости комплектов инструмента с одновременным снижением величины дисбаланса и уменьшением габаритных размеров, что позволяет увеличить эффективность фрезерования труднообрабатываемых материалов концевыми твердосплавными фрезами обработки на на 5-координатных станках с ЧПУ

–  –  –

Библиографический список

1. Маслов А.Р. Инструментальные системы машиностроительных производств: учеб-ник .

- М.: Машиностроение, 2006. - 336 с.: ил .

References

1. A R Maslov Tooling systems of production engineering: textbook. - М.: Mashinostroenie, 2006 .

- 336 p.: ill .

Барабанов Андрей Борисович, аспирант кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «Станкин»

e-mail: barabanov@aokp .

Вычеров Владимир Алексеевич, магистр кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «Станкин» .

Маслов А.Р., д-р техн. наук, профессор кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «Станкин»

e-mail: volsama@yandex.ru Barabanov A B, professor's assistant of «Highefficiency machining techniques» department of MSTU «Stankin»

e-mail: barabanov@aokp.ru .

Vycharov V A, postgraduate student of «Highefficiency machining techniques» department of MSTU «Stankin» .

Maslov A R, D. Eng., professor of «Highefficiency machining techniques» department of MSTU «Stankin» .

e-mail: volsama@yandex.ru .

–  –  –

Ключевые слова: стеллаж, кран-штабеллёр, длительность цикла Key worlds: rack, crane, duration of a cycle Для современного машиностроения характерно значительное увеличение объёмов продукции, выпускаемой в условиях серийного производства, поэтому в настоящее время большое внимание уделяют созданию автоматизированных производственных участков ГПС как обеспечивающих стабильное качество и сокращающих трудоёмкость технологических процессов изготовления деталей .

Характерным для непоточного производства является значительная длительность складирования, которая достигает 70 : 90% от всего цикла производства [ 3 ]. Поэтому, лучше всего тару с полуфабрикатами хранить в ячейках стеллажей, т.к. они обладают следующими преимуществами по сравнению с другими накопителями: занимают небольшие площади, имеют высокую производительность в обслуживании, возможность увеличения вместимости накопителя за счёт увеличения числа секций стеллажей. Обслуживание такого накопителя осуществляется автоматическим стеллажным краном-штабелёром (АСКШ) .

Анализ работ по расчёту продолжительности цикла АСКШ, обслуживающего склад участка, показал, что для расчёта времени цикла АСКШ обслуживающего склад участка используются методики расчёта времени цикла АСКШ обслуживающего склад цеха. Эти расчёты не корректны, т.к.

склад участка по отношению к складу цеха имеет ряд особенностей:

1. склад участка имеет меньшую вместимость (соответственно размеры) чем склад цеха, следовательно, перемещение грузов происходит на незначительные расстояния, т.е. АСКШ большую часть времени работает в режиме пуска и торможения (ранее эти времена не учитывались, т.к. они малы по отношению к времени движения на рабочей скорости), поэтому при расчёте времени цикла АСКШ обслуживающего склад участка необходимо учитывать динамику движений АСКШ;

2. для уменьшения количества холостых пробегов АСКШ после выполнения цикла его грузоподъёмник остаётся у ячейки где был закончен цикл, а не возвращается в исходное положение, следовательно длительность перемещения грузоподъёмника АСКШ между ячейками стеллажа будет разной .

Таким образом, необходимо рассмотреть динамику работы устройств и механизмов АСКШ при выполнении работы по перемещению тары и с учётом этого составить методику расчёта длительности цикла .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Рассмотрим описание работы механизмов АСКШ при выполнении цикла. От системы управления поступает заявка на обслуживание АСКШ. Необходимо из ячейки Б с координатами [xi+1; yi+1] взять тару с грузом и переместить её в ячейку С [xi+2; yi+2], на момент поступления заявки грузоподъёмник АСКШ находится у ячейки А с координатами [xi; yi] (рис. 1) .

–  –  –

На рис. 2 представлена циклограмма работы механизмов АСКШ при выполнении цикла, где VL - циклограмма работы механизмов перемещения АСКШ по горизонтали; VН - циклограмма работы механизмов перемещения грузоподъёмника по вертикали; VЗ - циклограмма работы механизмов перемещения захвата при установке/выемке тары из ячейки стеллажа, I - время движения грузоподъёмника за тарой; II - время выемки тары из ячейки стеллажа;

III - время движения грузоподъёмника c тарой к ячейке стеллажа для её выгрузки; IV - время выгрузки тары из грузоподъёмника в ячейку стеллажа .

На участке I циклограммы АСКШ выполняет холостой ход, т.е. грузоподъёмник движется к ячейке стеллажа, где находится тара с грузом (отрезок АБ на рис. 1). У АСКШ находящегося в состоянии покоя одновременно включаются приводы подъёма и передвижения. Система автоматического управления, после задания адреса прибытия грузоподъёмника, определяет необходимую рабочую скорость механизмов АСКШ (по горизонтали и вертикали соответственно) как функцию пути перемещения. Выбор рабочей скорости производится с таким расчётом, чтобы АСКШ выходил хотя бы на короткие отрезки пути на установившийся режим, а не работал исключительно в режиме пуска и торможения. Приводы отключаются по достижении АСКШ или грузоподъёмником требуемого положения.

Длительность перемещения грузоподъёмника АСКШ от ячейки А к ячейке Б можно представить в следующем виде:

t = max [tx (xi); ty (yi)] (1) где tx (xi) - время горизонтального перемещения АСКШ от ячейки А к ячейке Б;

ty (yi) - время вертикального перемещения грузоподъёмника АСКШ от ячейки А к ячейке Б .

При выемке тары из ячейки стеллажа грузоподъёмник должен находиться ниже груза на расстоянии h1. Это расстояние от низа опорной поверхности тары до датчика остановки АСКШ по высоте. Напротив каждой ячейки по высоте устанавливают две пластинки на расстоянии 80 - 100 мм [ 2 ] одна от другой (в зависимости от размера тары): верхняя - для загрузки тары с грузом на этот ярус, нижняя - для съёма тары с этого яруса стеллажа. На участке II циклограммы АСКШ забирает тару из ячейки стеллажа. Телескопический захват грузоподъёмника выдвигается внутрь стеллажа, после чего грузоподъёмник поднимается на установочной скорости на расстояние равное 2h1. Тара остаётся на телескопическом захвате грузоподъёмника. Затем захват возвращается в исходное положение. На участке III АСКШ выполняет рабочий ход, т.е. движется с тарой к ячейке С для её выгрузки (отрезок БС на рис. 1). Работа механизмов АСКШ по перемещению грузоподъёмника вдоль ячеек стеллажа на этом участке циклограммы происходит аналогично, как и на участке I. На участке IV АСКШ производит выгрузку тары (грузоподъёмник находится выше полок стелВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I лажа на расстоянии h1), телескопический захват грузоподъёмника выдвигается внутрь стеллажа, затем грузоподъёмник опускается на расстояние равное 2h1 и телескопический захват возвращается в исходное положение. Рассмотренный цикл работы АСКШ является идеальным и может быть реализован только при автоматическом управлении .

–  –  –

На участках I и III циклограммы (рис. 2) времена работы механизмов зависят от длины пути перемещения тары и скоростей работы механизмов - вероятностные характеристики .

На участках II и IV циклограммы времена работы механизмов равны между собой и постоянны во времени, поэтому их сумму обозначим - t .

Тогда, расчёт времени цикла АСКШ можно представить в виде формулы:

t = Т 1 + Т 2 + t (2) где Т1 - время перемещения грузоподъёмника АСКШ до ячейки стеллажа для загрузки тарой;

Т2 - время перемещения грузоподъёмника АСКШ до ячейки стеллажа для выгрузки тары;

t - постоянное для данного АСКШ время (определяется для каждого конкретного КШ), включает в себя: время выдвижения и возврат в исходное положение захвата, время подъёма и опускания грузоподъёмника на установочной скорости при взятии и установке тары в ячейку стеллажа, время срабатывания приборов автоматического управления .

Разберём в отдельности каждую составляющую формулы (2) .

Рассмотрим работу приводов движения АСКШ при перемещении его в горизонтальном направлении вдоль стеллажа. После задания координаты ячейки прибытия АСКШ система автоматического управления определяет оптимальную рабочую скорость движения АСКШ - Vр в зависимости от длинны пути перемещения с таким расчётом, чтобы время доступа до ячейки было минимальным и АСКШ выходил на короткий отрезок пути на установившийся режим, а не работал исключительно в режиме пуска и торможения [ 2 ]. При движении АСКШ вдоль стеллажа система управления считывает номера ячеек. За 13 ячейки до заданной по сигналу от адресных шунтов подаётся команда АСКШ на торможение. Сначала происходит торможение электродвигателем до установочной скорости - Vу, затем короткое движение на установочной скорости до шунта точной остановки. При подаче сигнала от шунта точной остановки привод движения выключается и включается механическое торможение. Тормозной путь при механическом торможении составляет расстояние l (l=30 50 мм [ 2 ]) .

Определение за какое количество ячеек до заданной в зависимости от рабочей скорости Vр движения грузоподъёмника или АСКШ от системы управления поступит сигнал на торможение КШ представлено в работе [ 1 ] .

Циклограмма работы привода горизонтального перемещения АСКШ представлена на рис .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

3, где t1 - время разгона АСКШ; t2 - время движения АСКШ на рабочей скорости; t3 - время торможения, позиционирования и окончательной остановки АСКШ; t3' - время торможения АСКШ с рабочей до установочной скорости; t3'' - время движения АСКШ на установочной скорости Vу при позиционировании; t3''' - время торможения АСКШ с установочной скорости до окончательной остановки .

–  –  –

Рис.3. Циклограмма работы привода горизонтального перемещения АСКШ

Из рис.3 видно, что время работы привода горизонтального перемещения АСКШ определяется по формуле:

Тх = t1 + t2 + t3 = t1 + t2 + t3' + t3'' + t3''' (3)

Путь, который необходимо пройти АСКШ, известен и определяется системой автоматического управления. После преобразований формула (3) примет следующий вид:

–  –  –

где Vр - рабочая скорость движения АСКШ;

Vу - установочная скорость движения АСКШ при позиционировании;

аразг - ускорение разгона АСКШ электродвигателем;

аторм - ускорение торможения АСКШ электродвигателем;

S - путь, который необходимо пройти АСКШ по горизонтали (расстояния между ячейкой начала движения и ячейкой прибытия);

S3 - путь, который проходит АСКШ при торможении, т.е. с рабочей скорости Vр до остановки (равен длине 1:3 ячейкам);

S3''' - путь, который проходит АСКШ при механическом торможении;

t3''' - время движения АСКШ при механическом торможении .

После подстановки значений (параметров двигателя горизонтального перемещения АСКШ) в формулу (4) и меняя Vр с определённым шагом, задаваемым системой автоматического управления, определяем минимальное значение времени Тx - время движения АСКШ по горизонтали из ячейки начала движения до ячейки прибытия на оптимальных скоростных режимах, которые будет задавать система автоматического управления .

Далее по формуле (4) определяется время перемещения грузоподъёмника АСКШ по вертикали - Тy. После подстановки значений (параметров двигателя вертикального перемещения грузоподъёмника) в формулу (4) и меняя Vр с определённым шагом, определяем минимальное значение времени Тy - время движения грузоподъёмника АСКШ по вертикали из ячейки начала движения до ячейки прибытия на оптимальных скоростных режимах, котоВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I рые будет задавать система автоматического управления .

Сравнивая времена вертикального перемещения грузоподъёмника - Тy и горизонтального перемещения АСКШ - Тх выбираем из них максимальное - это время перемещения грузоподъёмника АСКШ из начальной ячейки стеллажа до ячейки прибытия .

Определим время, затрачиваемое АСКШ на установку и выемку тары из ячеек стеллажа .

Согласно рис. 2 его можно определить по формуле:

t = t1 + t2 + t3 (5) где t1 - время работы приводов АСКШ при выемке тары из ячейки стеллажа;

t2 - время работы приводов АСКШ при установке тары в ячейку стеллажа;

t3 - время срабатывания приборов автоматического управления .

Время срабатывания приборов автоматического управления t3 принимается из технических характеристик соответствующих систем управления работой АСКШ .

Определим время работы приводов АСКШ при выемке тары из ячейки стеллажа, т.е. участок II циклограммы (рис. 2). По достижении грузоподъёмником АСКШ заданной ячейки приводы движения отключаются, грузоподъёмник находится ниже тары на расстоянии h. Затем телескопический захват грузоподъёмника выдвигается внутрь стеллажа, после чего грузоподъёмник поднимается на расстояние равное 2h. Тара оказывается на захвате АСКШ .

Затем телескопический захват возвращается в исходное положение. Загрузка АСКШ завершена. Таким образом, t 1 можно приставить в виде формулы:

–  –  –

где t1' - время выдвижения телескопического захвата внутрь стеллажа;

t1'' - время подъёма грузоподъёмника на расстояние 2h;

t1''' - время возвращения телескопического захвата в исходно положение .

Рассмотрим t1'. Описанное выше можно представить в виде следующих циклограмм (рис. 4) .

<

–  –  –

Рис. 4. Циклограммы работы привода по выдвижению или возврату в исходное положение телескопического захвата АСКШ Согласно циклограммам (рис.

4) время выдвижения телескопического захвата можно представить в виде формулы:

t1'' = tразг г + tуст г + tторм (7)

–  –  –

Рис. 5. Циклограммы работы привода подъёма или опускания грузоподъёмника АСКШ Согласно циклограммам (рис.

5) время подъёма грузоподъёмника можно представить в виде формулы:

–  –  –

где tразг г - время разгона механизма подъёма грузоподъёмника АСКШ до скорости Vу;

tуст г - время движения грузоподъёмника на скорости Vу;

tторм г - время торможения грузоподъёмника до полной остановки .

После преобразований формула (9) получит следующий вид

–  –  –

Определим t1'''. Расчёт времени t1''' аналогичен расчёту времени t1', т.е. t1''' = t1', т.к. режимы работ механизмов грузоподъёмника при возврате его в исходное положение, а также проходимые расстояния аналогичны режимам и расстояниям при выдвижение грузоподъёмника в ячейку стеллажа .

Таким образом, формула (6) примет следующий вид

–  –  –

Определим время работы приводов АСКШ при выгрузке тары из грузоподъёмника в ячейку стеллажа, т.е. участок IV циклограммы (рис. 2). Как видно из циклограммы рис. 2, описания режимов работы приводов АСКШ по установке/выемке тары из ячейки стеллажа, а также проходимые расстояния участки II и IV аналогичны, поэтому можно записать равенство t2 = t1 .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

Таким образом, время, затрачиваемое АСКШ на выемку и установку тары в ячейку стеллажа, а также время срабатывания приборов автоматического управления, согласно формулы (5) после выводов и преобразований примет следующий вид:

–  –  –

Библиографический список

1. Седых М.И. Определение за какое коли- 3. Вороненко В.П., Соломенцев Ю.М., чество ячеек до ячейки прибытия крану-шта- Схиртладзе А.Г. Проектирование машиностбелёру поступит сигнал на торможение // роительного производства. М.: ИЦ МГТУ Техника и технология. - 2007, №6 С. 51-52. «СТАНКИН», Янус-К, 2002,-348с .

2. Маликов О.Б. Склады гибких автоматических производств. - Л.: Машиностроение .

Ленинград. отд-ние, 1986. - 187 с.: ил .

Bibliography

1. M I Sedykh The definition for what quantity 3. V P Voronenko, Y M Solomensev, A G of cells up to a cell of arrival to the crane will ar- Shirtladze Designing of machine-building manurive a signal on braking // Engineering and facture. M.: MSTU «STANKIN», 2002, -348 p .

technology. - 2007, № 6, p. 51-52 .

2. O B Malikov Warehouses of flexible automatic manufactures. - L.: Mechanical engineering. Leningrad, Branch, 1986. - 187 p Вороненко Владимир Павлович зав. ка федрой «Технология машиностроения» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» доктор технических наук, профессор .

Тел.: 8(499) 972-94-49 vvoronenko@stankin.ru Седых Михаил Иванович ст. преподаватель кафедры «Технология машиностроения» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» кандидат технических наук .

Тел.: 8(499) 972-94-49 sedykhmi@mail.ru Voronenko Vladimir Pavlovich the manager by faculty «Technology of mechanical engineering»

the Moscow State Technological University «STANKIN» Dr.Sci.Tech., the professor .

Tel: 8(499) 972-94-49 E-mail vvoronenko@stankin.ru Sedykh Mikhail Ivanovich The teacher by faculty «Technology of mechanical engineering» The Moscow State Technological University «STANKIN» Cand.Tech.Sci .

Tel: 8(499) 972-94-49 E-mail sedykhmi@mail.ru

–  –  –

Высокоэффективное решение проблемы серийной автоматической сборки изделий на основе целенаправленного построения комплекса связей, обеспечивающего многократное увеличение допусков сборочной системы The highly effective decision of a problem of serial automatic assemblage of products on the basis of the purposeful construction of a complex of communications providing repeated increase of admissions of assembly system Изложено решение актуальной проблемы машиностроения – автоматической серийной сборки изделий, а также опыт внедрения систем на отечественных предприятиях страны и за рубежом .

The cost price of modern industry products to a considerable extent is defined by high labour-consuming character of assembly operations. The same we can say about magnetic tape recorder manufacturing; their assembly automation is hampered by often replacement of articles. Methods are worked out, which allow to estimate technical possibility and economical advisability of their assembly automation and to chooze optimum structure of flexible manufacturing system. It allowed to create flexible manufacturing systems of module construction for assembly mechanical units .

Ключевые слова: автоматическая сборка, гибкие производственные системы .

Key worlds: automatic assemblage, flexible industrial systems В современном мире отечественное машиностроение сможет оставаться на передовых позициях и быть конкурентоспособным, если будут высокоэффективными предприятия, обеспечивающие выпуск новейших изделий стабильного качества в кратчайший срок .

Стабильное качество изделий обеспечивает автоматическое их производство. Окончательное формирование качества изделий осуществляется при сборке .

Опыт передовых промышленно развитых стран свидетельствует, что часто обеспечить автоматическую сборку изделий не удаётся даже в условиях массового производства, несмотря на то, что трудоёмкость сборочных работ в машиностроении составляет 30…40%, а себестоимость достигает 50% от общих затрат на изготовление изделий .

Собрать качественное изделие вручную трудно, тем более при использовании автоматических средств. Поэтому даже в массовом производстве таких стран, как США, Япония автоматизировано только 12…15% от общего объёма сборочных работ. Но и действующее автоматическое сборочное оборудование имеет низкий коэффициент использования. Например, два четырёхпозиционных автомата фирмы Хюллер (ФРГ) для установки пружинных колец на направляющие втулки головок блоков цилиндров автомобилей имеют коэффициенты использования 0,36 и 0,49 .

Часто не может помочь автоматизации сборки применение дорогостоящих промышленных и сборочных роботов, стоимостью в несколько десятков тысяч долларов США. Так, например, сборочные роботы типа Scara (Япония) стоят 20…25 тыс. долларов, промышленные роботы типа Puma (США) – 47 тыс., некоторые из которых могут быть оснащены системами активной и пассивной адаптации стоимостью от 500 долларов до нескольких тысяч долларов США .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Такие системы САУ затрачивают на поиск и захват присоединяемой детали от 1 до 5 секунд и это тогда. когда сборщик на установку простой присоединяемой детали вручную обычно затрачивает лишь 3…6 секунд. К тому же все существующие пассивные и большинство активных САУ пригодны только для конкретных соединяемых деталей и требуют значительных затрат на наладку и подготовку программ, также как и промышленные роботы .

Обычно на составление программы затрачивается не менее 40, а на переналадку сборочного робота 15-20 минут и до 6…8 часов для сборки простых изделий на сборочной машине «Сигма» фирмы Оливетти (Италия), оснащённой промышленными роботами с адаптивным управлением .

Трудно добиться рентабельности дорогостоящих сборочных систем, от которых в процессе эксплуатации требуется высокая точность, а производительность их мала из-за низкого коэффициента использования системы ввиду значительного числа отказов оборудования, технологической оснастки, их простоев и отказов системы в целом .

В ряде случаев возможно некоторое снижение требований к точности технологической оснастки и оборудования автоматических сборочных систем; повышение их производительности путём изменения формы и размеров заходных фасок, изготовление выточек и скруглений на сопрягаемых поверхностях соединяемых деталей и даже применения специально созданных для автоматической сборки деталей (патент США №5,209,622 1993 г.) Таковы предложения руководящих технических материалов и большинства ведущих отечественных и зарубежных специалистов [1] .

Эти рекомендации могут облегчить соединение деталей, поскольку позволяют расширить допуски исходных звеньев, а, следовательно, и составляющих звеньев автоматических сборочных систем. Однако усовершенствования заходных сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей, как и «ужесточение» требований к их точности, вызывает увеличение затрат на изготовление деталей, которые превосходят эффект (выгоду) от автоматической сборки и поэтому такие рекомендации нерациональны. Кроме того, при некоторых значениях углов заходных фасок возможно заклинивание соединяемых деталей, а на ряде деталей изготовление фасок вовсе невозможно по конструктивному исполнению деталей (тонкостенные детали) либо по служебному назначению изделий (шестерни масляных насосов). Иногда требования по технологичности оказываются противоречивыми, например, для соединения деталей нужны фаски, а для их транспортирования без заклинивания – отсутствие фасок .

Следовательно, направление по автоматической сборке изделий на основе совершенствования соединяемых деталей, как и с использованием промышленных роботов, не представляется перспективным даже в условиях массового производства из-за существенного увеличения затрат на изготовление соединяемых деталей .

Сегодня, когда нарушено централизованное производство продукции и специализация предприятий, необходимы автоматические универсальные сборочные системы, пригодные для высокоэффективного многономенклатурного серийного производства изделий стабильного качества с переналадкой технологических средств в кратчайший срок .

Многолетние зарубежные попытки решения проблемы по автоматизации мелкосерийной сборки изделий с применением первых универсальных машин фирм «Фергюсон» и «Кингсбери» и последних современных сложных дорогостоящих сборочных центров (патенты США 5, 145, 047, 1992 года и Германии DE 38 39 912, 1990г.) не дали и не могли дать положительных результатов. Причины: в невозможности достижения точности, необходимой для соединения деталей собираемых изделий в процессе эксплуатации сложного высокоточного дорогостоящего оборудования. Сложная конструкция сборочных центров требует длительных затрат на переналадку и не позволяет рассчитывать на высокую надёжность и производительность их работы, достаточных для их рентабельности .

Тем более, не оправдали надежды и созданные экспериментальные гибкие производственные сборочные системы: ГПС «АПАС» (США) для сборки фланцев электродвигателей;

для шаговых электродвигателей (Япония), в которой удалось автоматизировать 55% сборочных работ, (преимущественно транспортных) предприняты также попытки автоматизации в Германии и Швеции .

Для автоматической серийной сборки изделий нужны принципиально новые универсальВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

ные, простые и дешёвые технологические средства и высокоэффективные методы автоматического соединения и базирования различных деталей без изменения их качества и повышенных требований к точности оборудования .

Высокоэффективные методы сборки должны обеспечивать заданный выпуск продукции в кратчайшие сроки с минимальной себестоимостью (близкой к себестоимости изделий в условиях массового производства) .

Для решения проблемы автоматической серийной сборки изделий, требуется решение трёх взаимосвязанных во многом противоречивых проблем: минимальной себестоимости изделий, максимально технически возможной производительности при минимальных капитальных затратах на средства технологического оснащения при достаточно низкой их точности .

Для этого нужно решить по-новому коренную проблему сборки – проблему точности, с принципиально иным научным подходом по сравнению с известными методами и средствами автоматизации .

Это становится возможным только при многократном увеличении допусков всех звеньев технологической сборочной системы .

Тем самым, будут созданы предпосылки для создания и реконструкции конкурентно опережающих сборочных автоматических производств с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами на новейшее оборудование с универсальной технологической оснасткой .

Высокую производительность при установке и запрессовке деталей в процессе сборки изделий в серийном и массовом производстве обеспечивает использование универсальных самопереналаживающихся автоматических сборочных устройств. Автоматические машины, снабжённые такими сборочными устройствами, требуют минимальных затрат на их создание и эксплуатацию, поскольку имеется возможность использовать типовые исполнительные и транспортные устройства с низкой точностью позиционирования (0,5 – 1 мм). Сборочные устройства могут базировать и выверять перед сборкой относительное положение соединяемых деталей различной конфигурации и размеров и обеспечивают их загрузку. Адаптивный принцип работы сборочных устройств, базирующие элементы которых изменяют своё положение в зависимости от конфигурации и размеров поступающих на сборку деталей, позволяет осуществлять автоматическую переналадку оборудования на сборку различных изделий [ ] .

–  –  –

Такие универсальные автоматические сборочные устройства были созданы в Мосстанкине [А. с. СССР 465863, 483222, а также патенты США №3906607, Великобритании № 1467279, Франции № 7430606, Японии № 980893]. Универсальность загрузочно-транспортных средств достигается применением на выходе из лотков упругих отсекателей 3 (рис. 1, а), образующих призму, обеспечивающую центрирование и размещение по плоскости симметрии лотка 4 присоединяемых деталей 6 различимых диаметральных размеров. Для обеспечения установки в изделия различных по конфигурации и размерам соединяемых деталей, исполнительные устройства автоматической сборочной машины должны быть выполнены в виде набора элементов 2, диаметральные и другие размеры которых соответствуют диапазону размеров устанавливаемых деталей 6. Наибольшей универсальностью обладают исполнительные устройства с цилиндрической формой поверхностей, поскольку такого вида поверхности могут обеспечить охват по наружному и внутреннему контуру большего числа по конфигурации деталей, кроме того, устройства цилиндрической формы проще в изготовлении. Если на деталях исполнительных устройств предусмотреть направляющие конусные поверхности, то можно повысить точность базирования и установки соединяемых деталей посредством их центрирования. Однако обязательным условием является независимая работа всех элементов набора исполнительных устройств автоматической сборочной машины .

Сборочные устройства, пригодные для транспортирования любым транспортным устройством замкнутого типа с непрерывным и периодическим движением собираемых изделий, имеют приспособления 7 для загрузки и относительной ориентации соединяемых в изделия деталей и загрузочно-транспортные лотки 4 и 13 (рис. 1, б-д). Каждое приспособление 7 выполнено в виде корпуса 1 с размещённым в нём набором независимых друг от друга подпружиненных цилиндрических оправок с заходными поверхностями с уклоном 10-15?. Можно в приспособлении 7 вместо пружин 10 использовать сжатый воздух .

При перемещении к лотку 4 установленного на транспортном устройстве приспособления 7 с деталями-шестернями 6 набор подпружиненных оправок 2, размещённых в корпусе 1,утапливается нижней частью этого наклонного лотка. При дальнейшем движении транспортёра с приспособлениями 7 некоторые из оправок 2 под действием ранее сжатых пружин 10 войдут через щель лотка 4 в отверстие детали 6, сцентрированной отсекателями 3 и поджимаемой сверху грузом 5, покачивание которого ограничивается упором 11 .

Шестерня 6 вместе с приспособлением 7, преодолевая сопротивление подпружиненных отсекателей 3 и груза 5, перемещается дальше. Её базирование по торцу 9 втулки 8 приспособления 7 осуществляется под действием собственной силы тяжести, а для лёгких деталей ещё и сил магнетизма или разрежения. Шестерня 6 центрируется конусной частью одной из оправок 2. В таком положении шестерня 6 поступает к лотку 13 с подшипниками 12 (рис. 1, д). При загрузке базирование подшипников 12 осуществляют только те оправки 2, которые ранее прошли в отверстие шестерни 6. В остальном последовательность работы приспособления 7 и лотка 13 происходит аналогично тому, как это совершалось при загрузке и центрировании шестерни 6. Лоток 13 расположен выше лотка 4 для обеспечения свободного продвижения под ним самой высокой из ранее установленных деталей 6. По окончании установки подшипника 12 одна из оправок 2, которая ранее прошла в отверстие шестерни 6, сцентрирует подшипник 12 и выверит его положение относительно оси посадочного отверстия шестерни 6 (рис. 1, д). В таком положении соединяемые детали вместе с приспособлением 7 поступают под пуансон пресса 14 (рис. 1, е, ж), где подшипник 12 запрессовывается в шестерню 6 .

ГПС для многономенклатурной сборки пяти типоразмеров механических узлов магнитофонов предназначена для соединения и закрепления около 20 присоединяемых деталей:

стоек, кронштейнов, которые монтируются на базовые детали: шасси, корпуса и рычаги. Такт работы ГПС 2 – 6 с, т.е. значительно выше, чем линий, оснащенных промышленными роботами. Оборудование ГПС связано цепным транспортером и обеспечивает выполнение следующих технологических переходов: соединение деталей и закрепление их методами запрессовки, развальцовки, осадки, а также путем свинчивания деталей. Каждый сборочный модуль работает независимо от других (Рис. 2) .

В соответствии с технологическим процессом предусмотрены загрузочные модули 3 для подачи в приспособление трех подшипников, пяти одних и четырех других стоек; контрольВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

ный 4 модуль для проверки наличия деталей и их положения; специальный модуль 7, исполнительные устройства которого осуществляют посадку базовой детали, - шасси на ранее установленные в приспособлении детали. Контрольный 4 модуль производит проверку сборки комплекта. Модуль 2 обеспечивает подачу заклепок в два отверстия каждого подшипника и их запрессовку. А модуль 1 осуществляет развальцовку стоек. Далее производится транспортирование к механизированному рабочему месту 6 для визуального контроля подсобранного комплекса и устранения обнаруженных дефектов .

Рис. 2. ГПС для сборки механических узлов .

После установки присоединяемых деталей собираемое изделие посредством перекладчика кантуется, и аналогичным путем производится установка других стоек и их закрепление .

Конструкция прессовых 2 и вальцовочных модулей позволяет изменять режимы сборочРис. 3. Вальцовочный модуль: 1 вальцовочная головка; 2 ось; 3 рычаг; 4 приспособление; 5 палета; 6 подъемное устройство; 7 транспортное устройство Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I ного процесса – осевой силы и величину рабочего хода. Модули 1 и 2, помимо общей системы управления, снабжены автономной системой .

Загрузочные модули 3 имеют вибролотки и вибробункеры с питателями, а также манипуляторы. Их подналадка и переналадка осуществляется заменой и регулировкой сменных элементов. Технологическая оснастка 8 включает и паллеты для транспортирования сменных приспособлений, обеспечивающих базирование деталей (рис. 3). Такая конструкция приспособления с направляющими заходными элементами в отверстиях под детали оказалась единственно возможным вариантом для одновременной установки нескольких деталей. Все другие варианты не могли обеспечить их установку из-за чрезвычайно малых значений зазоров в соединении, а следовательно, и допустимых смещений и поворотов соединяемых деталей .

Перемещение паллет между модулями осуществляет транспортное устройство 5. оно состоит из отдельных секций, включающих цепной транспортер с приводной и натяжными станциями. Длина транспортного устройства 5 обычно 15-20 м. Между отдельными модулями предусмотрены накопители для паллет, обеспечивающие «независимую» их работу. Транспортное устройство 5 имеет автономную систему управления, позволяющую осуществлять пуск, ее наладку и работу. Такие автоматизированные гибкие сборочные линии внедряются на ряде заводов страны .

–  –  –

Библиографический список

1. Руководящие технические материалы. Расчёт норм точности автоматических сборочных машин. Министерство станкостроительной и инструментальной промышленности. М:

НИИМаш, 1974г. – 82с .

–  –  –

1. Supervising technical materials. Calculation of norms of accuracy of automatic assembly cars. The ministry of the machine-tool constructing and tool industry. M: NIIMash, 1974 – 82p Гусев Алексей Алексеевич, каф. «Технологии машиностроения» МГТУ «Станкин», профессор, доктор технических наук .

Тел.: (495) 453-13-76 Гусева Ирина Алексеевна, доцент каф. «Технологии машиностроения» МГТУ «Станкин», кандидат технических наук .

Тел.: (495) 452-33-66 Хайбуллов Константин Анатольевич каф. «Технологии машиностроения» МГТУ «Станкин», кандидат технических наук .

Gusev Aleksei Alekseevich, chair «Technology of mechanical engineering» MGTU «Stankin», the professor,.Dr. Eng .

Guseva Irina Alekseevna, chair «Technology of mechanical engineering» MGTU «Stankin», PhD .

Khaybullov Konstantin Anatol`evich, chair «Technology of mechanical engineering» MGTU «Stankin», PhD .

–  –  –

Повышение эффективности позаказного производства путем создания «гибкой» информационной модели технологического процесса Increase efficiency of production on order by means of creating «flexible» information model of manufacturing process Предложена концепция «гибкой» ИМ ТП и правил ее настройки, позволяющая существенно повысить эффективность позаказного производства путем повышения эффективности проектирования ТП и эффективности внесения организационных изменений в спроектированный ТП с учетом текущей производственной ситуации For the purpose of increase efficiency of production on order was proposed conception of «flexible» information model of manufacturing process and rules to This information model makes it possible to increase efficiency by means of increase efficiency designing of manufacturing process and changes it in concordance with states of production .

Ключевые слова: позаказное производство, информационная модель технологического процесса, диспетчеризация, абстрактный технологический процесс .

Keywords: Production on order, information model of manufacturing process, flow control,

Abstract

manufacturing process .

Научно-технический прогресс привел к смене акцентов в организации производства. Доминирующий ранее акцент на производство продукции, был заменен акцентом на реализацию продукции .

Смена акцентов в свою очередь привела к изменению требований рынка к производству .

Одним из основных требований является требование обеспечения возможности производства широкой номенклатуры модификаций изделия небольшими партиями в короткий промежуток времени. Технические требования к модификациям изделия формируются узкими сегментами рынка .

Модификацию изделия, удовлетворяющую требованиям узкого сегмента рынка, будем называть персонифицированным изделием. Потребность в персонифицированных изделиях в первую очередь вызывается быстрым изменением потребностей сегментов рынка, которые спрогнозировать достаточно сложно .

Традиционная концепция организации серийного производства, основывающаяся на выпуске продукции на склад, не обеспечивает требуемой рынком оперативности выпуска персонифицированных изделий .

Удовлетворение требований современного рынка возможно путем увеличения доли персонифицированной продукции, выпускаемой на заказ в общем объеме продукции .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Таким образом, доминирующая традиционная концепция организации серийного производства, должна уступить место концепции, которая основывается на выпуске персонифицированной продукции под заказ. Такая концепция организации производства известна как концепция позаказного производства (производства по заказу) .

Под позаказным производством будем понимать регулярное (серийное) производство незначительными партиями персонифицированной продукции под заказ .

При переходе на позаказное производство номенклатура продукции значительно увеличивается, что требует более частого проведения технологической подготовки производства и более гибкого оперативно-календарного планирования и диспетчеризации .

Существующие на отечественных предприятиях процессы проведения технологической подготовки производства (ТПП), оперативно-календарного планирования и диспетчеризации являются слабо формализованными, трудоемкими и не удовлетворяют требованиям позаказного производства .

Применение автоматизированных систем в условиях слабо формализованной методической базы является не эффективным .

Поэтому увеличение доли позаказного производства в объеме традиционного производства требует пересмотра существующей методологической базы, используемой для построения процессов ТПП, оперативно-календарного планирования и диспетчеризации, и создания на ее основе более формализованной методологической базы .

Производство персонифицированных изделий может осуществляться в рамках существующего технологического метода и реализуется одними и теми же средствами технологического оснащения .

Поэтому технологическая подготовка производства таких изделий сводится к выпуску рабочей конструкторской и технологической документации, путем изменения базовой документации .

Одной из составляющих нормативно-технической базы для диспетчеризации являются требования технологического процесса. Именно технологический процесс является связующим звеном между изделием и технологической системой, определяющий правила прохождения предмета труда через технологическую систему при преобразовании его в готовое изделие .

Опыт применения автоматизированных систем управления производственными процессами в многономенклатурном производстве типа MES (Manufacturing Execution System) показал, что разработка и использование оптимальных технологических процессов для конкретного предприятия является не целесообразным [1]. Достижение определенных значений критериев оптимизации предполагает обеспечение состояния технологической системы в момент запуска изделия в производство согласно требованиям технологической документации. В противном случае, потребуется выполнить процедуры изменения технологической документации или отложить выполнение производственного задания до тех пор пока фактическое состояние технологической системы не будет удовлетворять требованиям «оптимального» технологического процесса (ТП) .

В этом смысле информационная модель оптимального ТП является «не гибкой» («статичной») моделью .

Информационная модель ТП - информационная модель, которая содержит абстрактное описание фактов, понятий и инструкций о ТП .

Информационная модель - формальная модель ограниченного набора фактов, понятий или инструкций, предназначенная для удовлетворения конкретному требованию (ГОСТ Р ИСО 10303-1-99) .

Состояние же технологической системы постоянно меняется и в MES системе она должна представляться «динамичной» информационной моделью .

Поэтому для эффективного управления многономенклатурным производством необходимо оперативно выпускать рабочую технологическую документацию и изменять ее с учетом текущей производственной обстановки, при обеспечении технических требований к изделию, что может быть достигнуто путем создания «гибкой» ИМ модели ТП и правил ее настройки [2]. «Гибкая» ИМ создается для определенного семейства деталей. И для каждого семейства ИМ ТП будет своя .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Под настройкой ИМ ТП понимается ее изменение в соответствии с требованиями конструкторской документации конкретного экземпляра семейства деталей, выполняемое по определенным правилам .

«Гибкая» ИМ ТП должна обеспечить решение следующих задач:

1) повысить эффективность проектирования ТП;

2) повысить эффективность внесения организационных изменений в спроектированный ТП с учетом текущей производственной обстановки, тем самым повысить эффективность проектирования рабочего ТП .

С точки зрения обеспечения требуемой точности деталей «стержнем» ТП является состав технологических переходов и последовательность их выполнения. Эффективность внесения организационных изменений в ТП может быть существенно повышена путем создания «стержня» ТП и правил объединения технологических переходов в операции .

С этой целью была предложена структура технологического процесса, состоящая из трех групп объектов: технических, организационно-технических и организационных. Структура ТП представлена на рис. 1 .

–  –  –

Рис. 1. Структура технологического процесса .

Технический объект ТП - часть ТП, содержащая действия непосредственно изменяющие и/или определяющие состояние предмета труда. Технический объект может состоять только из технических объектов нижнего уровня .

Организационно-технический объект ТП - часть ТП, содержащая вспомогательные действия необходимые для выполнения технических объектов в зависимости от принятых организационных решений .

Примерами организационно-технических объектов являются установка заготовки в рабочую зону, настройка технологической системы, и др. на определенных рабочих местах .

Организационно-технический объект может состоять только из организационно-технических объектов нижнего уровня .

Организационный объект ТП - часть рабочей технологической документации, содержащая информацию об организации выполнения технического и организационно-технического объектов .

Примерами организационных решений могут быть выбор рабочего места, объединение технических объектов в группы, выполняемые на одном рабочем месте и др. Организационные решения составляют базу для диспетчеризации .

Организационный объект может состоять из технических и организационно-технических Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I объектов любого уровня, а также организационных объектов нижнего уровня .

Технический объект ТП содержит следующие основные группы данных:

1. Данные о воздействии на предмет труда, изменяющего его состояние или данные о процессе определения состояния предмета труда .

2. Требования к технологическому оборудованию .

3. Требования к технологической оснастке .

Первая группа содержит данные о методе воздействия, обрабатываемых поверхностях, перечне параметров обрабатываемых поверхностей, исходных значениях параметров обрабатываемых поверхностей и их значениях после обработки или данные о методе определения состояния, определяемых параметрах, значениях параметров и др .

Вторая группа данных содержит требования к технологическим режимам, размерам рабочей зоны, требуемой точности оборудования и др .

Третья группа данных содержит требования к технологическим или измерительным базам;

зонам, направлениям и величинам прикладываемых усилий закрепления; размерам рабочей зоны приспособлений, относительному расположению обрабатываемых поверхностей и поверхностей приспособления, параметрам инструмента в зависимости от параметров обрабатываемых поверхностей и др .

Для решения поставленных задач предлагается следующая ИМ ТП (см. рис. 2) .

–  –  –

Рис. 2. Принципиальная структура ИМ ТП .

Принципиальная структура ИМ ТП и правила ее настройки реализуют принцип проектирования «сверху вниз». Технологический процесс изготовления деталей состоит из двух стадий: черновой и чистовой. Чистовая стадия, в свою очередь состоит из этапов: получистовой обработки, чистовой, тонкой обработки и отделочной. Для различных семейств деталей количество этапов может отличаться от предложенного количества .

Проектирование осуществляется последовательно в двух направлениях: в направлении этапов ТП и направлении с последующей детализацией на каждом уровне проектирования .

На каждом этапе ТП могут выполняться: термическая и механическая (обработка резанием и/или давлением) обработки, а также нанесение покрытия (на чистовой стадии). Причем обработка может осуществляться за несколько операций и содержать операции и/или Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

технологические переходы контроля параметров заготовки. Количество этапов для конкретной детали определяется точностью наиболее ответственной поверхности (поверхностей) .

Таким образом, количество этапов ТП изготовления детали равно количеству этапов ТП изготовления наиболее ответственной ее поверхности .

Выделяется три уровня проектирования .

1 уровень - уровень проектирования принципиальной схемы. Состав этапов ТП и видов обработки заготовки на каждом определяют принципиальную схему движения заготовки по технологическим подразделениям предприятия .

2 уровень - уровень проектирования директивного ТП .

3 уровень - уровень проектирования рабочего ТП .

Логическая схема проектирования ТП на всех трех уровнях сводится к удалению из определенного списка "лишних" для конкретной детали определенного семейства элементов технологического процесса и выбору приемлемого решения из альтернативных вариантов (см .

рис. 3) .

Чистовая стадия ТП

–  –  –

На первом этапе проектируется директивный технологический процесс. Процесс проектирования состоит из первых двух уровней проектирования ТП (рис. 1). Директивный ТП может проектироваться сразу же после передачи конструкторской документации в технологические службы предприятия. Полученная ИМ директивного ТП передается на хранение вплоть до получения заказ наряда на производство детали. После чего, на втором этапе, проектируется ИМ рабочего ТП. Процесс проектирования состоит из третьего уровня проектирования (рис. 4) ИМ директивного ТП формируется путем настройки ИМ абстрактного ТП изготовления семейства деталей под требования конструкторской документации на конкретный экземпляр данного семейства .

ИМ абстрактного ТП изготовления семейства деталей содержит структурированный набор технологических переходов, направленных на изменение и определение состояния предмета труда, правила выбора технологический переходов для конкретного экземпляра семейства деталей и объединения их в операции, а также правила формирования требований для осуществления выбранных технологических переходов .

Информационными требованиями для формирования ИМ абстрактного ТП являются наличие базы утвержденных конструкторских и технологических решений в рамках принятого технологического метода на конкретном предприятии, а также база данных имеющихся средств технологического оснащения используемых для производства семейства деталей определенного служебного назначения .

В данных граничных условиях задачу проектирования директивного ТП изготовления конкретного экземпляра семейства можно свести к задаче настройки ИМ абстрактного технологического процесса изготовления семейства изделий под требования конструкторской документации конкретного экземпляра семейства. Путем настройки абстрактного ТП можно получить множество директивных ТП (ДТП) изготовления деталей данного семейства. Для каждого экземпляра семейства проектируется один директивный ТП .

В предложенной концепции реализуется тип отношения абстрактного ТП изготовления семейства деталей к директивным ТП изготовления экземпляров данного семейства: как 1 к N (см. рис. 5) .

–  –  –

Путем настройки ИМ директивного ТП под требования текущей производственной ситуации можно получить множество альтернативных рабочих ТП изготовления конкретного экземпляра данного семейства (см. рис. 6) .

–  –  –

Рис. 6. Тип отношения ИМ директивного ТП изготовления конкретного экземпляра семейства к РТП .

Каждый из альтернативных РТП обеспечивает требуемые параметры конкретного экземпляра, но отличается уровнем потребляемых ресурсов .

Рабочий технологический процесс в зависимости от требуемой степени детализации может описываться маршрутной, операционной или маршрутно-операционной технологической документацией .

Таким образом, предложенная концепция «гибкой» ИМ ТП и правил ее настройки позволяет существенно повысить эффективность позаказного производства путем повышения эффективности проектирования ТП и эффективности внесения организационных изменений в спроектированный ТП с учетом текущей производственной обстановки .

Библиографический спи сок

1. Сачко Н.С. Организация и оперативное управление машиностроительным производством. 2-е изд. М.: Новое знание, 2006 .

2. Долгов В.А. Информационная модель технологического процесса в современных системах управления производством. «Автоматизация и современные технологии» № 9, 2008 г .

References

1. N C Sachko Organization of production and efficient management of machine-building manufacture. 2 edition. Moscow: New knowledge, 2006 .

2. V A Dolgov information model of manufacturing process in contemporary resource planning systems. Automation contemporary technology. № 9, 2008 .

Долгов Виталий Анатольевич доцент каф. «Технология машиностроения» МГТУ «Станкин», кандидат технических наук .

Tел.: (499) 972-94-49, (916) 133-26-39 .

Dolgov Vitaliy Anatolevich Tel.: (499) 972-94-49, (916) 133-26-39 .

–  –  –

Автоматизация технологической подготовки производства деталей пресс-форм на оборудовании с ЧПУ методом электроэрозионной проволочной обработки

–  –  –

There was considered possibilities of referenced data transfer, which is needed during wire electrical discharge machining mold parts work preparation with using CNC-machines, to a computer-based environment in this article. The computer-based environment of designing of mold parts wire electrical discharge machining is determined as the Computer-Aided Support System for Informational Solutions (SAPIR) .

Ключевые слова: ТПП, электроэрозионная проволочная обработка, оборудование с ЧПУ, детали пресс-форм .

Keywords: work preparation, Wire Electrical Discharge machining, CNC-machines, mold parts

–  –  –

В современном мире все большее место занимают изделия, изготовленные из пластмасс, методом литья под давлением. Это связано с развитием технологий их литья и процессов создания формообразующих поверхностей деталей пресс-форм (ПФ) .

Изделия из пластмасс изготавливают с использованием специализированной оснастки –

ПФ, детали, которой можно условно разделить на 2 группы:

1. С наличием формообразующих поверхностей (матрицы, пуансоны и т.п.);

2. И без (плиты, втулки, толкатели и т.п.) .

Изготовление формообразующих поверхностей деталей ПФ составляет до 80% трудоемкости ее создания, и требует использования методов электроэрозионной (ЭЭ) обработки, и в частности электроэрозионной проволочной (ЭЭП) обработки, которая незаменима в инструментальном производстве.

ЭЭП обработка в инструментальном производстве может быть использована при изготовлении [1, 2]:

• формообразующих поверхностей деталей ПФ;

• матриц/пуансонов штампов для операций вырубки-пробивки;

• инструмента 2-го порядка (калибров, шаблонов, фасонных резцов и фрез, прошивных электродов и т.п.) .

На мировом рынке металлообработки представленные предложения от производителей ЭЭ оборудования значительно расширяют возможности ее применения. На международных выставках количество стендов с ЭЭ станками с ЧПУ и комплектующими говорит об активном развитии этой области. Например, на международной выставке металлообработки EMOкоторая проходила с 17 по 22 сентября 2007 года в Ганновере (Германия), было Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

представлено 29 стендов, а это целый павильон, размером в 4 футбольных поля [5] .

Только на рынке металлообрабатывающего оборудования Тайваня сейчас представлено более 50 фирм-производителей ЭЭ оборудования, а по Китаю в общем их более 450 [6]. И это не считая предложений Японии (где сосредоточен на текущий момент мировой центр ведущих производителей оборудования с ЧПУ), Европы и Индии (их ЭЭ оборудование не только отвечает всем современным стандартам, но обладает доступными ценами) .

На данный момент производители ЭЭ оборудования расширяют возможности по обработке геометрии деталей ЭЭ прошивных и ЭЭП станков применением дополнительных поворотных столов и поворотных головок [7]. Т.о. на ЭЭ прошивных станках ранее было доступно 3-4 оси (дополнительная 4-я ось – вращение вокруг оси Z), на текущий момент производители выпускают ЭЭ прошивное оборудование с 5-6 осями (вращение вокруг осей X, Y). На ЭЭП оборудовании - 2-4 оси (3, 4 ось за счет отклонения проволоки от оси Z до 45°), на текущий момент – 5-6 осей .

Также бурный рост область ЭЭ обработки получила вследствие развития применения новых диэлектриков [8], которые увеличивают производительность обработки и обладают высокими экологическими параметрами, включающими приятные запахи .

Предложения на рынке CAM-систем делают возможным реализацию предложенной производителями оборудования геометрии деталей, изготавливаемых методами ЭЭ обработки .

На международной выставке металлообработки EMO-2007 два павильона было отведено под стенды с предложениями по САМ-системам (48 стендов). Представленные мировые производители универсальных CAD/САМ-систем предлагают использовать специализированные пакеты для программирования 2- и 4-осевой ЭЭП обработки .

Кроме этого, многие производители ЭЭ оборудования снабжают ЧПУ устройства своих станков встроенными простейшими САМ-системами, построенными по принципу преобразования отрисованной геометрии зоны обработки детали в управляющую программу (УП) .

Это делает возможным и доступным применение недорогого ЭЭ оборудования для небольших предприятий, где нет возможности купить специализированный пакет САМ-системы для программирования ЭЭ обработки деталей .

Однако использование универсальных CAD/САМ-систем при технологической подготовке производства (ТПП) деталей ПФ не решает в полном объеме всех задач ЭЭ обработки, так как:

1. ЭЭ обработка рассматривается как частный случай фрезерной обработки (из-за особенностей геометрии инструмента, при механических способах обработки режущая часть инструмента – точка, при ЭЭП обработке – бесконечная прямая);

2. Современные САМ-системы направлены на решения в основном геометрических задач (не учитывает всех технологических особенностей ТПП деталей методом ЭЭП обработки) .

Поэтому на текущий момент актуальна задача совершенствования средств информационной поддержки процессов ТПП деталей, изготавливаемых методом ЭЭ обработки .

Это могут быть не только типичные детали инструментального производства, но и всевозможные фильеры, решетки, шестерни и т.п. [4], т.е. те поверхности деталей, которые недоступны фрезерной обработке, а также детали, изготовленные из труднообрабатываемых материалов .

Исследование основных подходов к формированию технологического обеспечения ЭЭП обработки деталей ПФ Проектирование ЭЭП обработки требует точности при выборе стратегии обработки и технологических режимов резания для каждого прохода инструмента, а также выбора точного расположения основной и вспомогательной систем координат детали при 4-осевой обработке для того, чтобы обеспечить прогнозируемое качество и точность размеров выполняемой детали .

Основными тенденциями создания современного технологического обеспечения является разработка интегрированных систем автоматизированного поддержки информационных решений (САПИР), координирующие данные по всему процессу проектирования ЭЭП обраВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I ботки в производственном процессе .

При анализе возможностей ИТ при решении технологических задач ЭЭП обработки деталей ПФ (рис.1), выяснилось:

• Большая часть технологических задач ЭЭП обработки деталей ПФ не решена ни одним известным программным продуктом; фактически реализовано только формирование технологических карт (ТехноПро) в отрыве от формирования УП для ЭЭП оборудования с ЧПУ и моделирования процесса ЭЭП обработки; нет возможности подбирать и контролировать технологические режимы резания при ЭЭП обработке на этапе ее моделирования на ЭВМ .

• Компьютерное моделирование ЭЭП обработки деталей при решении технологических задач решено не в полной мере - практически не учитываются физические процессы, протекающие в реальности (при визуализации операции ЭЭ отрезки/вырезки отход зависает в виртуальном пространстве, мешая оценить, полученную ЭЭП обработкой геометрию (VERICUT); невозможно отследить траекторию движения инструмента во вспомогательной координатной системе при 4-осевой обработке (Pro/ENGINEER Complete Machining, SIMCO)) .

• Не реализована возможность программировать ЭЭП оборудование при вращении поворотного стола (5-6 ось), из-за этого возможность ее применения на практике ограничена .

Анализ действий технолога при решении технологических задач проектировании ТПП деталей ПФ методом ЭЭП обработки на оборудовании с ЧПУ (рис.2) показал, что, в сущности, все действия можно представить в виде следующих отношений:

• Выбор из баз данных (БД);

• Расчеты по формулам;

• Графическое параметризированное моделирование;

• Принятие решений;

• Формирование текстовых данных с использованием макроподстановок;

• Генерация УП .

И большая часть этих действий на текущее состояние решается технологом самостоятельно на основании нормативно-справочной информации (НСИ) в печатном виде .

Программное обеспечение (ПО) решает задачу только графического моделирования процесса ЭЭП обработки и генерации УП по смоделированной траектории движения режущей проволоки. Но прежде чем приступить к непосредственному моделированию процесса ЭЭП обработки технолог должен решить ряд технологических задач, без решения которых приступать к непосредственному моделированию – бессмысленно. И этот этап занимает не только много времени при ТПП, но и очень ответственен, так как ошибки, допущенные на этом этапе, будет затруднительно отследить на последующих этапах проектирования ЭЭП обработки .

Возможности применения САПИР при решении технологических задач ЭЭП обработки деталей ПФ Решение технологических задач ТПП при проектировании ЭЭП обработки деталей ПФ на оборудовании с ЧПУ может быть осуществлено внедрением системы поддержки информационных решений технолога на базе CASE-технологий и интеграции ее с существующими средствами компьютерного моделирования операционных технологий (рис. 3). В частности это означает использование КБЗ типовых технологий для стандартных элементов формы детали и КБЗ, обеспечивающих поддержку информационных решений при проектировании ЭЭП обработки в компьютерной среде .

В данном случае CASE-технологии используются как основание для САПИР. В качестве средства представления НСИ может быть использована ИКС (Интеллектуальная Компьютерная Среда), которая бы позволила перевести всю стандартизованную и типовую информацию в компьютерный вид, а процесс ТПП деталей ПФ выполнять в диалоговом режиме .

Для 3D-представлений зоны обработки, моделирования траектории движения режущей проволоки, формирования карт наладок и генерации УП может быть использована универсальная CAD/CAM-система Pro/ENGINEER. Удобный интерфейс технологу обеспечивает ИнИС (Интегрированная Интеллектуальная Система) .

На рис. 4. приведены результаты проектирования ЭЭП обработки для режущей кромки Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

фасонного резца для изготовления формообразующей полости пуансона ПФ и электрода на 144 риски матрицы ПФ на изделие «Пробка для ПЭТ» .

–  –  –

Применение САПИР на этапе ТПП деталей ПФ методом ЭЭП обработки обеспечивает повышение производительности труда технолога и сокращает длительность цикла ТПП (до 4 раз). Трудоемкость разработанного программного обеспечения, адаптации и сопровождения системы за счет использования ИТ может быть сокращена вдвое .

Возможно использование САПИР не только как независимой компьютерной среды, обеспечивающей работу технолога в автоматическом (диалоговом) режиме, но и как средство обучения и поддержки технологических решений молодого специалиста при проектировании ЭЭП обработки детали ПФ .

–  –  –

• Просмотр симуляции обработки, проверка на «зарезы» (М);

• Формирование УП (Г) Рис. 2. Функциональная структура организация ТПП при проектировании ЭЭП обработки в универсальной CAD/CAM системе (на примере использования Pro/ENGINEER), где поддержка действий кодируется следую щим образом: Г – генерация УП; М – моделирование; ПП – постпроцессирование; Р – расчеты; Т – выбор из та блиц/библиотек/баз данных; Э – графическое эскизирование .

Рис.3. Роль и место CASE технологий в ходе создания и эксплуатации САПИР по проектированию ЭЭП обработки деталей ПФ на оборудовании с ЧПУ3D модель изделия и отлитое пластмассовоеИКС, ИнИС) Рис. 4. Изделие «Пробка для ПЭТ»: сверху – (на примере использования Pro/ENGINEER, изделие; снизу ма Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Рис. 4. Изделие "Пробка для ПЭТ": сверху 3D модель изделия и отлитое пластмассовое изделие; снизу матрица и формообразующая часть вставки пуансона пресс формы Библиографический список

1. Г. Л. Амитан, И.А. Байсупов, Ю.М. 4. Сергей Зарубин, ГеММа-3D — эффекБарон и др.; Справочник по электротехниче- тивное решение для проволочной резки на ским и электрофизическим методам обра- электроэрозионных станках //САПР и гработки // Под общ. ред. В.А. Волосатова. – Л.: фика, 2006, 3 .

Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1988. – 5. http://www.emo-hannover.de/ 719 с.: ил. 6. Electrical Discharge Machine, High-end

2. Косевич Ю.А. Нетрадиционные методы EDM Suppliers Focus on Innovation //Machine обработки материалов: Учебное пособие для Tools, Jul 2007 .

высших учебных заведений. / Под ред. А.Д. 7. http://www.jauchschmider.com/ Гладуна. – М.: Изд-во «СТАНКИН», 1997.- 8. http://www.oelheld.de/ 163 с.; ил .

3. Попилов Л.Я. Библиотечка электротехнолога. Выпуск 1. Основы электротехнологии и ее новые разновидности. Л., «Машиностроение». 1971 г. 216 стр. Табл. 37. Илл. 173 .

Библ. 109 назв .

Окунькова Анна Андреевна, Институт конструкторско-технологической информатики РАН (ИКТИ РАН), аспирант, ООО «ИМИДФОРМ», инженер-конструктор Тел.: +7-909-913-1207 e-mail: annaokunkova@rambler.ru

–  –  –

Ключевые слова: система ЧПУ, ядро РВ, координатный стол, открытая модульная архитектура, коммуникационная среда, динамическая система, погрешность на контуре .

Keywords: CNC system, real-time kernel, positioning table, open modular architecture, communication environment, dynamic system, contour inaccuracy .

Основные идеи проиллюстрированы на интеллект-карте проекта (рис. 1). Программная реализация ядра позволяет расширять возможности системы управления и вносить в нее изменения без изменения аппаратных решений .

–  –  –

Такое решение позволяет сохранить инвестиции, вложенные в разработку системы при изменении аппаратной платформы. В качестве операционной системы в силу своей распространенности используется MS Windows с расширением реального времени RTX [1] .

Самые продвинутые зарубежные системы ЧПУ имеют двухкомпьютерную архитектуру, но эти системы были спроектированы более десяти лет назад. За это время вычислительные возможности процессоров выросли в несколько раз, появились многоядерные процессоры .

Все это позволяет однокомпьтерной системе справиться со всеми задачами уровня двухкомпьютерной системы. В частности, применение расширения реального времени RTX 8.1 позволило закрепить терминальную задачу и задачу реального времени за отдельными ядрами процессора в однокомпьютерной системе, что соответствует архитектурным решениям двухкомпьютерной системы ЧПУ .

Модульный подход при организации программного обеспечения системы управления позволяет компоновать системы ЧПУ под конкретные прикладные задачи. С другой стороны, этот подход позволяет иметь недорогой базовой вариант системы ЧПУ с минимальным набором возможностей и выпускать на коммерческой основе системы ЧПУ с расширенным набором функциональностей и прикладных приложений. Одним из дополнительных элементов компоновки системы ЧПУ являются прикладные приложения диагностики, которые используются для ввода станка в эксплуатацию и последующей его диагностики [2] .

Открытость системы ЧПУ обеспечивается на уровне станкостроителей и конечных пользователей. Создание собственных интерпретаторов для языков программирования высокого уровня [3], разработка станочных циклов [4] и групповых технологий обеспечивается за счет открытости на уровне языка интерполятора .

Остальные элементы интеллект карты рассмотрим более подробно .

Обоснование выбора интерфейса цифрового привода

К промышленным сетям предъявляют требования относительно модульности, надежности, защиты от внешних помех, простоты в построении, монтаже и программировании логики работы. Сегодня говорить о некоей универсальной промышленной сети не приходится.

Однако требования к ней уже сегодня проглядываются и понятны классы прикладных задач, которые надо решать с ее помощью, а именно:

• автоматизация на общезаводском уровне; здесь необходимо выполнение следующих требований: высокая скорость передачи, короткое время реакции на события, длина линий до 300 метров .

• автоматизация на уровне управления конкретными технологическими процессами;

здесь предъявляются следующие требования: среднее время цикла опроса датчиков до 100 мс, длина линий связи до 1500 м с реализацией механизмов внутренней защиты (intrinsically safe) .

Рассмотрим некоторые из промышленных сетей [5] .

CANBUS

В начале 80-х годов возникла необходимость сбора и обработки результатов от множества датчиков, устанавливаемых в автомобилях, за короткие промежутки времени. Эту задачу можно было решить только при использовании сетевой структуры, объединяющей все компоненты и использующей для этой цели недорогую, последовательную сетевую структуру .

Фирма BOSCH (Германия) разработала протокол "Control Area Network" (CAN), который был утвержден Международной организацией по стандартам в качестве стандарта ISO 11898 .

Протокол CAN описывает 1-ый и 2-ой уровень OSI-модели и удовлетворяет требованиям задач реального времени .

Реализованный механизм передачи данных позволяет обнаруживать и исправлять ошибки с хемминговым расстоянием 6 [6], то есть 2 ошибочных бита исправляются и 5 ошибочных битов обнаруживаются. Системы на основе CANbus достаточно легко конфигурируются и обладают средствами централизованной диагностики .

CANbus - это последовательная шина, реализующая механизм разрешения коллизий. В Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I CANbus каждый блок данных содержит дополнительный 11-битовый идентификатор, который является, по сути, приоритетом данного сообщения. Каждый узел-приемник в сети CANbus сам выбирает предназначенные для него сообщения. Возможные коллизии, связанные с одновременным запросом шины, разрешаются на основе приоритетности сообщений;

право на работу с шиной получит тот узел, который передает сообщение с наивысшим приоритетом .

В каждом сообщении может быть передано от 0 до 8 бит данных. Большие блоки можно передавать за счет использования принципа сегментации. Общая схема работы сети представлена на рис. 2 .

–  –  –

PROFIBUS (Process Field Bus) появился на свет благодаря усилиям группы немецких компаний: Bosch, Siemens и Klockner-Moller. В его задачи входит: организация связи с устройствами, гарантирующими быстрый ответ, создание простой и экономичной системы передачи данных, основанной на стандартах, реализация интерфейса между уровнями 2 и 7 OSI-модели .

Стандарт протокола описывает уровни 1, 2 и 7 OSI-модели (физический уровень, уровень передачи данных и прикладной уровень). В PROFIBUS используется гибридный метод доступа в структуре MASTER/SLAVE и децентрализованная процедура передачи маркера. Сеть может состоять из 122 узлов, из которых 32 могут быть MASTER-узлами. Адрес 0 зарезервирован для режима широкого вещания ("broadcast"). Общая схема PROFIBUS-сети представлена на рис. 3 .

Рис. 3. Принцип работы сети PROFIBUS Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

В среде MASTER-узлов по возрастающим номерам узлов передается маркер, который предоставляет право ведения циклов чтения/записи на шине. Все циклы строго регламентированы по времени, организована продуманная система тайм-аутов. Протокол хорошо разрешает разнообразные коллизии на шине. Настройка всех основных временных параметров идет по сценарию пользователя .

Протоколом определены следующие ациклические команды: SDN (послать данные без подтверждения), SDA (послать данные с подтверждением), SRD (послать и запросить данные) и реализована циклическая команда CSRD (циклическая посылка и запрос данных) .

При передаче данных обнаружение и исправление ошибок ведется на основе хеммингова расстояния 4, то есть в любой посылке данных 3 ошибочных бита будет обнаружено, а один бит может быть восстановлен .

Задачи в области промышленной связи часто требуют разных решений. В одном случае необходим обмен комплексными (сложными, длинными) сообщениями со средней скоростью. В другом - требуется быстрый обмен короткими сообщениями с использованием упрощенного протокола обмена, например, с датчиками или исполнительными механизмами. В третьем случае необходима работа в опасных участках производства, например, в газопереработке. Все эти задачи протоколу PROFIBUS под силу. Сегодня, говоря о PROFIBUS, необходимо иметь в виду, что под этим общим названием понимается совокупность трех различных, но совместимых протоколов: PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP и PROFIBUS-PA .

• PROFIBUS-FMS - протокол общего назначения разработан для связи контроллеров и интеллектуальных устройств. Он описывает уровни 1, 2 и 7 OSI-модели. Основное его назначение - передача больших объемов данных .

• PROFIBUS-DP решает задачи управления в реальном времени, где на первое место встает такой параметр, как продолжительность цикла шины, а не программного цикла. Протокол обеспечивает увеличение производительности шины так, для передачи 512 бит данных, распределенных по 32 станциям, требуется всего 6 мс. DP-протокол представляет функциональное подмножество 2-го уровня протокола PROFIBUS-FMS. Уровень 7 OSI-модели в DP не описан .

• PROFIBUS-PA - протокол используется в устройствах, работающих в опасных производствах. В основе протокола PA (Process Automation) лежит протокол ISP (Interoperable Systems Project). Физический уровень (уровень 1 OSI-модели) реализует стандарт IЕС1158-2 (с внутренней защитой данных). Уровень 2 - это функциональное подмножество стандарта DIN 19245 .

Распределенная система управления может состоять из устройств, реализующих все три типа стандарта, только РА-устройства необходимо подключать через специальные повторители .

SERCOS-II и SERCOS-III

SERCOS – это интерфейс между приводами и контроллером движения, который производит все расчеты траектории, обеспечивает синхронизацию осей и устанавливает необходимые скорость и координату приводов, замыкающих контур системы .

Интерфейс SERCOS обеспечивает синхронизацию с точностью, не превышающей 1 микросекунды. Согласно проведенным измерениям, при использовании чипа SERCON816 задержка составляет всего 0,035 мкс, поэтому с помощью SERCOS осуществляет синхронное управление движением .

Система SERCOS представляет собой кольцевую оптоволоконную сеть, узлами которой являются программно-аппаратные модули. Такой модуль состоит из специального однокристального контроллера и трансиверной части, причем ведущий модуль может быть оформлен в виде платы, устанавливаемой в РС, или с помощью программной реализации в виде задачи реального времени. Помимо одного ведущего, все остальные модули являются ведомыми (рис. 4). Коммуникационная сессия осуществляется циклически с постоянной частотой, зависящей от числа ведомых модулей в сети, периодичность циклов настраивается на этапе инициализации системы. Так, управлять пятью следящими приводами можно с периодом 1 мс, а восемью приводами (максимальное число) с периодом 2 мс .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Ограничений на общее число одновременно работающих приводов практически не существует. Длина межузлового сегмента для пластиковых оптоволоконных кабелей может достигать 60 м, а для стеклянных 250 м .

Рис. 4 Организация интерфейса SERCOS В одном цикле для каждого привода могут быть заданы максимальная скорость подачи и максимальное перемещение, а также предельное значение крутящего момента; в каждом же цикле от каждого привода собирается информация об истинных значениях скорости подачи, перемещения и крутящего момента. На синхронно передаваемую информацию может быть "наложена" асинхронная (по запросу ведущего модуля), в качестве которой могут выступают различные сообщения, выводимые на экран дисплея .

Система SERCOS работает следующим образом. В первой фазе ведущий модуль посылает синхронизирующее сообщение, которое подготавливает ведомые модули к выдаче собственных сообщений. Во второй фазе кольцевая сеть последовательно размыкается в каждом из узлов, и сообщение соответствующего привода направляется ведущему модулю .

С этой целью для каждого модуля выделен свой временной интервал, границы которого устанавливают на этапе инициализации системы. В третьей фазе сообщение ведущего модуля поступает одновременно ко всем ведомым модулям .

Основным преимуществом стандарта SERCOS является то, что в SERCOS кольце электроприводы можно подключать совместно с гидравлическими и пневматическими приводами .

Последняя версия стандарта – SERCOS-III на базе 100 Мбит Ethernet соединения обладает повышенной производительностью и расширенными возможностями управления вводом-выводом. SERCOS-III выстроен на базе существующего механизма реального времени SERCOS-интерфейса, работающего циклически с постоянной частотой. При этом стандартная IP-телеграмма (соответственно протоколу TCP/IP) может быть передана в выделенном временном промежутке «нереального» времени параллельно с информацией реального времени, необходимой для управления следящими приводами. Контроллер SERCOS-III поддерживает обмен подобными телеграммами между любыми сетевыми устройствами. Кроме того, Ethernet позволяет обмениваться командами не только ведомому модулю с ведущим, но и между ведомыми модулями непосредственно [7] .

Решение сложных задач управления в реальном времени с передачей большого количества данных целесообразно сделать на базе интерфейса SERCOS-II. Переход со стандарта SERCOS-II на SERCOS-III, который уже имеет промышленную реализацию, но все еще находится на активной стадии исправления ошибок, не предполагает больших изменений в программном коде системы управления .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Архитектурная модель системы ЧПУ с открытым ядром Motion Control

В настоящее время наиболее привлекательными являются открытые системы ЧПУ [8], подсистемы которых (включая интерфейс оператора, Motion Control и контроллер электроавтоматики SoftPLC) стали полностью программно-реализованными на единой компьютерной Windows-платформе. Преимущества программной реализации подсистемы формообразования объединились с достоинствами цифровых следящих приводов .

Представленное на рис. 5 ядро Motion Control имеет практически неограниченное расширение, поддерживаемое мощной инструментальной системой, которая позволяет добавлять новые функции, создавать новые приложения для Motion Control, а также строит интерфейс оператора. Инструментальная система имеет собственный текстовый мультизадачный, событийно-зависимый, объектно-ориентированный язык [9] .

Рис. 5. Архитектура открытого ядра Motion Control

Формирование испытательного стенда В процессе разработки системы ЧПУ ее отладку осуществляют сначала на эмуляторе «объекта управления», а затем на рабочем станке. В качестве такого объекта управления запланировано использовать двухкоординатный стол. Модель экспериментального стенда на базе двухкоординатного крестового стола под управлением SERCOS приводов и системы ЧПУ WinPCNC [13] отечественной разработки представлена на рис. 6 .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

Рис. 6. Модель двухкоординатного стола

Стенд оснащен внешними измерительными устройствами (оптическими или индуктивными измерительными линейками) и предназначен для проведения испытаний динамики системы без учета процесса резания. Данная модель по своей динамике является наиболее приближенной к реальному станку .

Точность обработки на станках определяется, помимо геометрических и кинематических погрешностей, еще и статическими и динамическими усилиями, которые деформируют все расположенные в силовом потоке детали станка[10] .

Хорошие динамические характеристики предполагают:

1. Высокое быстродействие привода, дающее возможность обработать задающее воздействие с минимальным запаздыванием .

2. Согласование параметров динамической системы (коэффициентов усиления Кvx и Кvy по скорости) по отдельным осям. Например, для получения минимальной ошибки при обработке фрезой круга быстродействие и передаточные свойства приводов (коэффициенты усиления) по осям x и y должны быть по возможности равными. В противном случае при одинаковой величине рассогласования действительного и заданного положения узла (Xw и Yw) вместо круга образуется эллипс, так как

–  –  –

где Vx и Vy – скорости перемещения по соответствующим осям .

3. Малый момент инерции механических элементов привода, приведенный к двигателю .

4. Обеспечение подхода узла к заданной точке без колебаний. Это обеспечивается:

a. Изменением скорости узла от исходного значения по определенному закону (с помощью системы управления) при его подходе к заданной точке;

b. Применением направляющих и тяговых узлов с совершенным трением (мало зависящим от скорости);

–  –  –

Рис. 7. Схема двухкоординатного привода подач фрезерного станка (а) и формирование погрешностей при обработке прямого угла (б): 1 фреза; 2 деталь; 3 стол; 4 салазки; S подача по контуру Стол перемещают по координатам X и Y следящие приводы подач, имеющие соответственно передаточные функции Wx(s) и Wy(s) первого порядка астатизма. Рассмотрим в качестве примера процедуру определение ошибки при обработке прямого угла (рис. 7б) для идентичных параметров приводов по координатам (Wx(s) = Wy(s)). В этом случае стол по одной координате замедляет движение и останавливается, а по другой, наоборот, начинает движение со скоростью (подачей) S, поэтому перемещения по координатам имеют вид S x (t ) = L1 S 2 ( s ) ;

s s S y (t ) = L1 2 ( s ), s где S = 21 = S / K1 - установившаяся ошибка по скорости; Ф(s) – передаточная функция замкнутого контура по координате .

Перемещение y(t) можно выразить следующим образом:

y (t ) = St S + x (t ) При обработке прямого угла возникает наружная и внутренняя ошибки. Внутренняя ошибка определяется по точке пересечения прямой под углом 45є с полученным контуром детали; тогда

–  –  –

Рис. 8. Определение погрешности на произвольном контуре (а) и на окружности (б) При обработке контура, ограниченного отрезком прямой под углом к оси X (параметры приводов по координатам идентичны),

–  –  –

Для системы ЧПУ с идентичными приводами подач по координатам погрешность на контуре, ограниченном отрезком прямой, равна нулю .

Погрешность на контуре, ограниченном дугой окружности радиуса R:

З (tЗ ) = R eiЗ ;

(t ) = RM ( )ei (З ), где З=tЗ – фаза сигнала управления по координатам; =t – сдвиг по фазе, вносимый приводом; M() = |Ф(i)|, здесь Ф(i) – частотная передаточная функция привода по координате. Таким образом:

–  –  –

управления в основном эффективны лишь при исследовании линейных систем. Кроме того, анализ качества даже линейных систем высокого порядка очень трудоемок и практически невозможен без применения персонального компьютера .

Экспериментально проверка динамических характеристик станка регламентирована стандартом ISO 230-4 теста окружности [12] .

При проведении теста производятся замеры заданного и фактического положения при интерполяции окружностей соответственно по часовой и против часовой стрелки (рис. 9) .

Рис. 9. Тест окружности

По результатам измерений прибегают к дополнительным настройкам приводов или алгоритмов управления в системе ЧПУ .

Кроме того, стенд позволяет контролировать такие параметров системы, как радиальное и круговое отклонение, накопленную ошибку и прочие характеристики .

Заключение

Изложенные выше идеи по архитектурной организации и обеспечению открытости уже реализованы системе в ЧПУ WinPCNC [13]. Идет разработка драйверов и осуществляется переход на стандарт SERCOS-II. Проект находится в активной стадии формирования модели испытательного стенда для последующих проведения динамических испытаний и оптимизации алгоритмов интерполяции .

Библиографический список

1. Мартинов Г.М., Сосонкин В.Л. Концеп- 2. Мартинов Г.М., Трофимов Е.С. Модульция числового программного управления ме- ная компоновка и построение прикладных хатронными системами: проблема реального приложений диагностики систем управления // времени // Мехатроника, автоматизация, Приборы и системы. Управление, контроль, управление. 2000. №3. С. 37-40. диагностика. 2008. №7. C. 44-50 .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

–  –  –

Пушков Роман Львович, преподаватель кафедры «Компьютерные системы управления»

ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» .

E-mail: pushkov@ncsystems.ru Евстафиева Светлана Владимировна, преподаватель кафедры «Станки» ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» .

E-mail: svetlana.evstafieva@gmail.com Martinov Georgi, chief of department «Computer-Architecture Control Systems» MSTU «STANKIN», Doctor of Technical Science, professor .

E-mail: book@ncsystems.ru Pushkov Roman, teacher of department «Computer-Architecture Control Systems» MSTU «STANKIN» .

E-mail: pushkov@ncsystems.ru Evstafieva Svetlana, teacher of department «Machine Tools» MSTU «STANKIN» .

E-mail: svetlana.evstafieva@gmail.com

–  –  –

Analysis of controllability of asynchronous motor Рассмотрены вопросы анализа управляемости электромеханического преобразователя. Приведена процедура построения области регулирования выходных параметров трёхфазного асинхронного двигателя .

Разработан математический алгоритм определения вектора управляющих воздействий для заданных значений выходных переменных электродвигателя .

The analysis of controllability of transformation of the electric energy into mechanic motion is viewed. The adjustment area of output parameters of three-phase asynchronous motor defining procedure is described. Mathematical algorithm is developed to obtain the steering impact vector for given values of output asynchronous motor variables .

Ключевые слова: электродвигатель асинхронный, алгоритм математический, управляемость, моделирование .

Key worlds: an asynchronous motor, the mathematical algorithm, the adjustment area .

В течение последних трех десятилетий системы автоматического проектирования (САПР) стали неотъемлемой частью проектирования, как на схемотехническом, так и на системном уровне. Повышенный спрос на САПР обусловлен необходимостью сокращения циклов проектирования электромеханического оборудования, а также его возрастающей сложностью .

Появление технологий цифровой связи, накладывающих специфические требования на схемные и системные решения, в еще большей степени обострило актуальность сквозного моделирования, как отдельных фрагментов схем, так и системы в целом. При сквозном моделировании электромеханических систем одной из основных трудность заключается в Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I наличие в системе устройств разной физической природы, описываемых в разных предметных областях с использованием разных программных комплексов. Кроме того, необходимо решать проблему обмена данными между этими программными комплексами .

Любая управляемая электромеханическая система содержит управляемый электромеханический преобразователь (УЭМП). В данной работе в качестве УЭМП рассматривается 3-х фазный асинхронный электродвигатель (АД), который может работать, например, в системе автоматизированного электропривода .

Смысл управления АД сводится к переводу его из одного устойчивого рабочего состояния с определенным вектором выходных переменных (Mэ, n2) в другое путем соответствующего изменения вектора входных управляющих воздействий (f1, Uф1), где Mэ — электромагнитный момента на валу АД, n2 — частота вращения ротора, f1— линейная частота питающего напряжения (синхронная частота), Uф1— действующее значение фазного напряжения на обмотке статора. Задачей управления АД является получение требуемых значений выходных переменных и определение соответствующих значений управляющих воздействий .

Поставленная задача должна решаться на основе адекватной модели исследуемого двигателя в наиболее подходящей ей программной среде. В качестве такой модели АД в данной работе принята полная связанная модель трехфазного асинхронного электродвигателя, построенная в программной среде MultiSim, позволяющая моделировать процессы управления [1]. Программная среда MultiSim приспособлена наилучшим образом для решения электротехнических задач и является современной версией пакета Electronic Workbench .

Решение поставленной задачи удобно разбить на два этапа. На первом этапе базовая модель АД на основе информации о его параметрах (паспортных данных) дает возможность построения временных (пусковых) характеристик Mэ(t) и n2(t) [3]. По пусковым характеристикам определяются семейства выходных механических характеристик n2(Mэ) в рассматриваемых диапазонах изменения входных воздействий f1 и Uф1. Семейства этих характеристик используются далее в качестве основы для построения соответствующих поверхностей выходных переменных Mэ(f1, Uф1) и n2(f1, Uф1) .

Затем определяются граничные поверхности. При выборе границ необходимо учесть обусловленные принципом работы АД особенности: частота вращения ротора n2 в двигательном режиме всегда меньше синхронной частоты вращения поля n1; устойчивая работа АД возможна только в диапазоне, ограниченном минимальным реализуемым электромагнитным моментом Mmin, определяемым в основном собственным моментом сопротивления двигателя Mтр, и критическим электромагнитным моментом Mэк .

Для выходной переменной n2 верхней границей является частота n2х, соответствующая режиму реального холостого хода машины. Поскольку величина собственного момента сопротивления как правило намного меньше номинального электромагнитного момента (MтMэном), то приближенно можно заменить верхний предел значений n2х на n1. В качестве нижней границы n2 принимается значение критической частоты вращения ротора nк, соответствующее моменту Mэк .

С учетом выбранных границ строим поверхности: Mэк(f1, Uф1), Mmin(f1, Uф1); nк(f1, Uф1), n1(f1, Uф1). Трехмерные пространства внутри этих поверхностей являются областями управляемости .

Второй этап решения задачи заключается в определении вектора управляющих воздействий, переводящих АД в состояние, характеризуемое заданными значениями выходных переменных. Основой для реализации второго этапа служат определенные ранее области управляемости. При этом ограничения этих областей могут быть скорректированы в соответствии с требованиями, предъявляемыми конкретной системой управления .

Предлагаемый алгоритм решения задачи реализован на базе программных комплексов MultiSim 10, Microsoft Excel и MathCAD (рис. 1). Для этого использовалась возможность трансляции промежуточных результатов из одной программы в другую, что позволило максимально автоматизировать процедуры определения требуемых конечных результатов .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Рис. 1. Схема решения задачи управления АД

Реализация методики проиллюстрирована на примере анализа управляемости 3-х фазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором типа 4А90L2У3 (серии 4А) [2] .

Моделирование работы данного двигателя проведено в диапазонах управляющих переменных: действующего значения напряжения Uф1 120…380 В, частоты f1 20…100 Гц .

Рис. 2. Семейство пусковых характеристик АД: а – зависимости n2(t); б – зависимости Mэ(t) Пусковые характеристики Mэ(t) и n2(t) для принятых диапазонов, полученные в результате численного моделирования в MultiSim приведены на рис. 2. Для построения серий механических характеристик n2(Mэ) осуществлялся экспорт координат точек пусковых характеристик в Ms Excel .

После обработки массивов координат соответствующих серий характеристик сформированы массивы координат точек поверхностей критических электромагнитных моментов Mэк, соответствующих им значений частот вращения ротора nк, моментов Mmin и частот вращения n1. На основе этих массивов, построены предельные поверхности Mэк(f1, Uф1), Mmin(f1, Uф1); nк(f1, Uф1), n1(f1, Uф1) в Ms Excel. На рис. 3а приведена поверхность значений критических электромагнитных моментов Mэк, а на рис. 3б приведена поверхность значений критический частот вращения ротора nк исследуемого двигателя .

Рис. 3. а поверхность значений критических электромагнитных моментов; б – поверхность значений кри тических частот вращения ротора АД Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Массивы координат всех граничных поверхностей экспортируются в среду MathCAD для последующего построения областей управляемости. Совмещения соответствующих пар граничных поверхностей дают области управляемости по Mэ и n2 (рис. 4) .

Рис. 4. Области управляемости АД: а – по электромагнитному моменту Мэ; б по частоте вращения ротора n2 Определение диапазона изменения управляющих воздействий для фиксированного значения какой-либо выходной переменной можно осуществить, используя проекцию сечения горизонтальной плоскостью соответствующей поверхности на плоскость (f1, Uф1). В качестве примера на рис. 5 приведена проекция сечения поверхности критических значений электромагнитного момента Mэк(f1, Uф1) исследуемого АД плоскостью Мэ=60 Нм .

Рис. 5. Проекция сечения поверхности Mэк(f1, Uф1) плоскостью Мк =60 Нм

Определение значений управляющих воздействий (f1, Uф1) для произвольной рабочей точки АД (Mэ, n2) осуществляется в среде MathCAD путем одновременного поиска общих значений управляющих переменных, для требуемых значений Mэ и n2 .

В качестве основных исходных данных используются определенные ранее координаты областей управляемости выходных параметров. Для обеспечения устойчивой работы АД введем дополнительное условие ограничения значений максимального электромагнитного момента Mmax =0,9Mэк .

Полученные ранее данные представляются в виде двух групп векторов: первая состоит координат поверхности электромагнитных моментов, а вторая из координат поверхности частот вращения ротора АД .

С учетом принятых размеров шага по f1 и Uф1 размерность каждого вектора будет 280х1 .

Внутри векторов данные располагаются в очередности увеличения сначала одной управляющей переменной, а затем другой. Это позволяет перейти от массивов к векторам (рис. 6) .

После формирования векторов: X (из значений f1), Y (из значений Uф1), Z1 (из значений 0,9Мэк) и Z2 (из значений n2(0,9Мэк)) необходимо получить математическое описание поверхностей, формируемых этими координатами .

В рамках исследования приближенные поверхности строятся в среде MathCAD. Для интерполяции поверхностей электромагнитного момента 0,9Мэк(f1, Uф1) и частоты вращения n2(f1, Uф1) используется функция MathCAD’a regress(M, Zi, q), которая определяет вектор Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

коэффициентов полинома, наилучшим образом аппроксимирующего исходную поверхность 0,9Мэк(f1, Uф1) или n2(f1, Uф1). Аргументы функции regress(M, Zi, q): M - матрица координат векторов X и Y, которая задаётся функцией augment и записывается в виде М:=augment(X,Y);

Zi - вектор, содержащий значения координат поверхностей, соответствующих точкам, определённым в M; qi - порядок полинома, приближающего наилучшим образом данные векторов M и Zi. В данном исследовании для поверхности моментов используется приближение полиномом 15-го порядка, а для поверхности частот вращения — полиномом 7-го порядка .

Рис. 6. Фрагменты табличного и векторного представления: а поверхности 0,9Мэк; б – поверхности n2(0,9Мэк) в среде MathCAD С помощью функции regress получаем таблицы коэффициентов двух аппроксимирующих полиномов: R1=regress(M, Z1, q1) и R2=regress(M, Z2, q2) .

Для определения погрешностей аппроксимации, можно составить таблицы значений результатов приближения, используя функцию MathcCAD’a interp(vs, Mx, vy, W), где vs — вектор коэффициентов полинома; Mx — матрица координат X и Y; vy — вектор, содержащий значения Zi; W — вектор, содержащий независимые переменные, которые сформировали координаты приближенной поверхности .

Присваивая некоторой зависимой переменной g(x,y) значения этой функции, получаем выражение, отражающее приближенные значения точек поверхности электромагнитных моx ментов:

g ( x, y ) = in terp R1, M, V, y Аналогичные действия производим для поверхности n2 .

Задав ранжированные переменные r=0,1,…,19; t=0,1,…,13, определяем значения аппроксимирующего полинома поверхности моментов Qr,t=g*(r*5+5,t*20+120) для всего диапазона управляющих переменных f1 и Uф1.(рис. 7) .

–  –  –

Рис. 7. Фрагмент матрицы Q приближенных значений поверхности 0,9Мэк в среде MathCAD Полученную матрицу Q сравниваем с матрицей E исходных значений координат поверхности моментов (частот вращения). Для этого достаточно оценить разницу исходных и приближенных значений соответственных элементов двух матриц E и Q (рис. 8) .

Рис. 8. Фрагмент матрицы E Q расхождений приближенных и исходных значений 0,9Мэк в среде MathCAD Для рассматриваемого двигателя аппроксимация поверхности электромагнитных моментов полиномом 15-го порядка имеет максимальную погрешность примерно 0,4% .

Аналогично можно сравнились результаты аппроксимации поверхности частот вращения .

В этом случае исходные данные практически совпадают с результатами приближения .

Нахождение значений управляющих переменных f1 и Uф1 по заданным значениям n2 и Мэ осуществляется двумя приближениями .

В первом приближении, решая уравнение 7-го порядка с помощью функции MathCAD Minerr, вычисляющей приближенное решение уравнения, находится значение частоты f2:

R 210 x 7 + R 29 x 6 + R 28 x 5 + R 2 7 x 4 + R 2 6 x 3 + R 25 x 2 + R 2 4 xR 2 3 = N f 2 = Minerr ( x) Значение напряжения U1 в первом приближении определяется с использованием результатов логарифмической аппроксимации поверхности 0,9Мэк, проведенной в программе Ms Excel с помощью функции ЛГРФПРИБЛ (рис. 9) .

–  –  –

Приведенные на рисунке 9 коэффициенты уравнения дают погрешность определения момента порядка 6%, поэтому целесообразно применение второго приближения .

Во втором приближении значения f2 и U1 первого приближения принимаются как исходные данные для решения системы уравнений, образованной полиномами 7-го и 15-го порядков (рис. 10) .

Рис. 10. Система уравнений, записанная в среде MathCAD Найденные значения f1 и U1 второго приближения вводятся как аргументы полиномов 15го и 7-го порядка для функций электромагнитного момента и частоты вращения ротора соответственно (рис. 11) .

Рис. 11. Фрагмент функций аппроксимирующих полиномов электромагнитного момента и частоты враще ния, записанный в среде MathCAD На рис. 12 приведен пример определения значений управляющих переменных для заданных выходных переменных исследуемого АД в среде MathCAD .

–  –  –

Рис. 12. Пример реализации математического алгоритма определения значений управляющих переменных, для заданных выходных параметров в среде MathCAD Полученные результаты позволяют оценить эффективность использования описанного выше алгоритма для решения задачи о нахождении значений управляющих переменных для произвольной точки, принадлежащей поверхностям 0,9Мэкр(f1, Uф1) и n2(f1, Uф1) по заданным значениям n2 и Mэ .

Выводы Разработанная схема построения предельных поверхностей АД позволяет определить области допустимого управления АД. А разработанный в программе MathCAD математический алгоритм получения формульного описания предельных поверхностей дает возможность определить значения входных переменных Uф1 и f1, общие для этих двух поверхностей в четырехмерном пространстве и оценить максимальные погрешности .

Библиографический список

1. Кузовкин В.А., Филатов. В.В. Моделирования процессов управления асинхронным двигателем. Вестник МГТУ «Станкин» №2, 2008, стр. 107-116 .

2. Кравчик А.Е., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболенская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А 90. - М.:Энергоиздат, 1982. - 504с .

3. Хернитер Марк Е. Multisim 7: Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств. (Пер. с англ.) - М.: Издательский дом ДМК-пресс, 2006 .

–  –  –

Чумаев Дмитрий Александрович, аспирант кафедры «Электротехника, электроника и автоматика» МГТУ «Станкин».Filatov Vladimir Vital`evich managing chair "»the Electrical engineer, electronics and automatics» MGTU «Stankin», Cand.Tech.Sci., the senior lecturer .

Chumaev Dmitri Aleksandrovich The post-graduate student of chair «the Electrical engineer, electronics and automatics» MGTU «Stankin» .

–  –  –

The structure and the results of experimental analysis of dynamic properties of industrial electro pneumatic servo drive formed on the base of mechatronic components are described .

Ключевые слова: электропневматические приводы, промышленность, робототехника, мехатронные компоненты .

Keywords: electro pneumatic drives, the industry, robotics, mechanical components .

Актуальность задачи. Пневматические приводы широко и эффективно используются в промышленности. По некоторым оценкам 70-80% от общего количества приводов, использующихся в промышленности, являются пневматическими. Пневмопривод применяется для выполнения разнообразных технологических операций. С его помощью может осуществляться манипулирование, обеспечение функционирования двигательной системы мобильных роботов, сборка, контроль, упаковка, транспортно-погрузочные задачи, использоваться в роли привода запорной арматуры. При этом находят применение все классы пневмоприводов: цикловые, позиционные и следящие .

Использование пневматических приводов даёт ряд серьёзных преимуществ. Обеспечивается высокая скорость перемещения объекта управления (до 1-2 м/с), простота получения прямолинейного движения без дополнительных механических передач, значительная развиваемая сила (до 75000 Н) и длительная работа «на упор» без перегрева. Для пневмоприводов характерны высокая экономичность, обусловленная герметичностью и значительным механическим КПД (до 98%); надёжность, большой срок службы (до 10 лет), широкий диапазон рабочих температур пневмоаппаратуры (от -40єС до +150єС), низкие эксплуатационные расходы и доступность воздуха как рабочего тела, простота аккумулирования энергии сжатого воздуха, возможность работы от бортовых источников питания, безопасность для окружающей среды. Очень важна способность пневмопривода сохранять работоспособность и высокую надёжность в жёстких и экстремальных условиях эксплуатации. Пневмоприводы уверенно функционируют в запылённых, влажных, солевых и щелочных, пожароопасных и взрывоопасных средах, при радиационном и электромагнитном излучениях, механических вибрациях .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I В настоящее время возрастает потребность в промышленных электропневматических следящих приводах, построенных в соответствии с принципами мехатроники и предназначенных для работы в жёстких условиях эксплуатации .

Многие вопросы построения цикловых пневмоприводов хорошо изучены [1-3]. Но окончательно выработанных методов построения промышленных следящих пневмоприводов, работающих в жёстких условиях эксплуатации и в полной мере отвечающих требованиям промышленности, пока не существует. Известные решения в области построения следящих пневмоприводов предусматривают, как правило, использование проточных пропорциональных пневмораспределителей [2–4], например, основанных на струйной трубке [2]. Однако, энергетические показатели таких приводов оказываются низкими. Поэтому они непригодны для промышленного использования .

В статье рассмотрены вопросы формирования структуры и результаты исследования электропневматических следящих приводов, обладающих повышенной экономичностью и улучшенными динамическими свойствами, построенных на принципах мехатроники и ориентированных на промышленное применение в жёстких условиях эксплуатации .

Структура промышленных электропневматических следящих приводов на основе принципов мехатроники и Промышленные электропневматические следящие приводы предлагается строить на основе развиваемого в настоящее время мехатронного подхода [5,6], методов и средств компьютерного управления [7]. Это способствует сокращению состава используемых компонентов привода, возрастанию его точности и надёжности .

Главным компонентом разработанной структуры электропневматического следящего привода является наличие мехатронный силовой агрегат. Он обеспечивает управление энергетическими потоками и регулирует развиваемую приводом силу (рис.1). Это достигается путём согласованного пропорционального регулирования давлений в полостях пневмоцилиндра .

Мехатронный силовой агрегат образован с помощью пневмоцилиндра, двух мехатронных пропорциональных электропневматических регуляторов давления и управляющей ЭВМ, программно реализующей алгоритм блока распределения управляющих воздействий .

Рис.1 Структура электропневматического следящего привода с мехатронным силовым агрегатом на основе пропорциональных регуляторов давления В составе мехатронного силового агрегата взаимодействуют два динамических компонента: пневмомеханическая подсистема и замкнутые подсистемы регулирования давлений в полостях цилиндра. Пневмомеханическая подсистема состоит из поршня, механического объекта управления и эквивалентных пневматических пружин в полостях пневмоцилиндра .

Подсистемы регулирования давлений образованы мехатронными регуляторами давления, в качестве которых использованы пропорциональные регуляторы давления концерна Камоцци .

Они представляют собой мехатронные компоненты и образованы в результате объединения Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

в единую динамическую систему пневмомеханических, электрических, электронных управляющих и информационных элементов .

Таким образом, создаваемый электропневматический следящий привод рассматривается как мехатронная система, в которой реализуется согласованное взаимодействие компонентов различной физической природы и разного функционального назначения для получения более высоких показателей качества всей системы в целом. Этого удаётся достичь. прежде всего, в результате наиболее эффективного применения методов и средств компьютерного управления движением .

В результате исследований установлено, что мехатронный силовой агрегат способствует существенной корректировке динамических свойств пневмопривода и снижает проявление нелинейностей. Это позволяет формировать внешние цифровые контуры регулирования в соответствии с традициями построения следящих систем [7] в виде системы контуров подчинённого регулирования. Внешний контур регулирования положения является цифровым, построен на основе управляющей ЭВМ и прецизионного датчика положения (рис.1). Может использоваться дополнительный внутренний контур регулирования скорости, подчинённый внешнему контуру регулирования положения .

Свойства электропневматического следящего привода и его мехатронных компонентов Результаты проведённых исследований свидетельствуют о том, что динамические свойства мехатронного силового агрегата и электропневматического следящего привода в целом в значительной степени зависят от свойств мехатронного регулятора давления. Мехатронный электропневматический регулятор давления концерна Камоцци представляет собой сложное устройство (рис.2), предназначенное для управления давлением в выходной полости (ВП) пропорционально входному электрическом сигналу. Пневмомеханическая часть регулятора включает в себя силовую пневмомеханическую часть (СЧР), пилотную камеру (ПК), датчик давления (ДД), дискретные распределители с электрическим управлением (ДР) и плату управления с микроконтроллерным устройством управления (МУУ) .

Анализ конструктивных особенностей регулятора показал следующее. Положение подвижного поршня в силовой части регулятора влияет на эффективную площадь проходного сечения, через которую воздух либо наполняет рабочую полость, либо сбрасывается из рабочей полости в атмосферу. На верхнюю часть поршня действует давление пилотной камеры, а на нижнюю - давление в выходной полости. Необходимо отметить, что для исключения автоколебаний поршня предусмотрена система механических пружин (МП) и дополнительных миниполостей, оказывающих демпфирующее действие (ДП) (рис.2) .

Рис.2 Структура мехатронного регулятора давления

Устройство управления МУУ снабжено усилителем мощности, который вырабатывает воздействия, поступающие на электропневматические распределители для регулирования давления в пилотной камере. В зависимости от рассогласования между задающим воздействием и измеренным давлением распределители имеют 3 дискретных состояния. В одном из них давление в пилотной камере повышается, в другом сбрасывается, в третьем стабилизируется благодаря тому, что пилотная камера запирается .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I Математическая модель мехатронного регулятора давления состоит из 6 дифференциальных уравнений, значительная часть которых содержит нелинейные зависимости. Они описывают изменения давлений внутри пилотной камеры и в выходной полости с учётом докритического и надкритического режимов течения воздуха, а также давлений внутри демпфирующих полостей. В результате анализа математической модели установлено, что мехатронный регулятор давления представляет собой сложное нелинейное устройство. Поэтому важными представляются результаты экспериментального исследования динамических свойств мехатронного регулятора давления .

Для проведения исследований создан экспериментальный стенд, позволяющий оценить реакции регулятора давления на ступенчатое и синусоидальное гармоническое воздействия .

В состав стенда вошли регулятор давления Камоцци с подключенным к выходной полости ресивером, аналоговый датчик давления, промышленная плата, имеющая в своем составе цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи, управляющий компьютер для задания входных воздействий, формирования команд управления и обработки полученной информации .

В результате проведенных исследований установлено, что регулятор давления успешно отрабатывает ступенчатые и гармонические воздействия. Длительность и характер переходных процессов регулирования давления в выходной полости зависят от её объёма, пропускной способности регулятора и давления питания. Эксперименты показали, что при ступенчатом изменении сигнала задания выходного давления с 0,5 до 6,5 бара, давлении питания 9,2 бар и пропускной способности регулятора 1500Нл/мин для малых объемов выходной полости (не более 0,01 л) переходный процесс длится не более 0,2 c и протекает практически без колебаний. При тех же условиях с ростом объёма выходной полости длительность переходного процесса возрастает. В частности, при объёме, равном 5 л, она равна примерно 1,2 с. Одновременно с этим незначительно, до 5…7%., увеличивается колебательность. Полученные данные соответствуют эмпирической линеаризованной модели регулятора давления в виде колебательного звена, постоянная времени которого с, а коэффициент демпфирования .

На основании экспериментально полученных осциллограмм отработки регулятором синусоидального входного воздействия в диапазоне значений круговой частоты 0,63 … 63 рад/с определены частотные характеристики мехатронного регулятора давления. Они найдены путём разложения реакций регулятора в установившемся режиме в ряд Фурье и вычисления параметров первой гармоники колебаний. Следует отметить, что регулятор давления успешно справляется с задачей воспроизведения гармонически изменяющегося давления (рис.3) .

Рис. 3. Реакция мехатронного регулятора давления на гармоническое воздействие

–  –  –

Частотные характеристики мехатронного силового агрегата (рис.4) получены также в результате экспериментальных исследований. На вход блока распределения воздействий было подано синусоидальное гармоническое воздействие с амплитудой, эквивалентной давлению 0,5 бара, и определены значения параметров первой гармоники колебаний скорости движения поршня в установившемся режиме путём их разложения в ряд Фурье .

Существенным результатом исследований динамических свойств мехатронного силового агрегата явилось то, что его часть, выходной переменной для которой является скорость, не обладает интегрирующим свойством. Поэтому, учитывая наличие интегральной связи перемещения поршня и скорости его движения, сделан вывод о том, что в наиболее простой форме замкнутый по положению электропневматический следящий привод может быть построен при использовании пропорционального регулятора положения. Однако, для увеличения точности привода целесообразно применять ПИ-регулятор положения .

Рис. 4. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики мехатронного силового агрегата Результаты экспериментального исследования переходных процессов замкнутого по положению привода (рис.5) показывают, что он способен отрабатывать задающие воздействия с ошибкой от 0,1 до 1 мм. Длительность переходного процесса составляет порядка 1…1,5 с .

Рис.5. Реакция электропневматического следящего привода на ступенчатое задающее воздействие В результате анализа частотных характеристик разомкнутой системы установлена целесообразность введения реализованного с помощью ЭВМ последовательного интегро-дифференцирующего корректирующего устройства. Оно должно обладать преобладающим дифференцирующим эффектом и предназначено для коррекции апериодического звена, присущего модели мехатронного силового агрегата и обладающего доминирующим значением постоянной времени. Это позволяет учесть специфические особенности мехатронного силового агрегата, увеличить запасы устойчивости и улучшить динамические свойства электропневматического следящего привода .

Следует отметить, что исследованный привод развивает усилие до 7000 Н и скорость движения поршня до 0,5 м/с. Приводы с такими характеристиками могут применяться для решения многих технологических задач, характерных для использования следящих пневмоприводов .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I На основании полученных результатов исследования сформулированы следующие основные выводы .

Исходя из требования к экономичности промышленных электропневматических следящих приводов, целесообразно их строить на базе мехатронных регуляторов давления, тем самым исключая потребление сжатого воздуха при неподвижном состоянии поршня .

Электропневматические следящие приводы целесообразно формировать в соответствии с принципами мехатронного подхода на базе мехатронных силовых агрегатов, включающих в себя подсистемы регулирования давлений в полостях пневмоцилиндра на основе мехатронных регуляторов давления .

Для улучшения динамических свойств электропневматических следящих приводов предлагается формировать их структуру как систему цифровых контуров подчинённого регулирования. Целесообразно применять реализуемые с помощью управляющей ЭВМ пропорционально-интегральные регуляторы в сочетании с интегро-дифференцирующими последовательными корректирующими устройствами .

–  –  –

The article describes a technique of developing diagnostic applications using components of universal digital oscilloscope. Also it describes development and use applications for time-signal analysis, circularity test and for measure reports generation .

Ключевые слова: диагностика, цифровой привод, анализ сигналов, осциллограф, тест окружности, генерация отчетов Keywords: diagnostics, digital drive, signal analysis, oscilloscope, circularity test, report generation Введение Современный цифровой следящий привод стандарта SERCOS имеет более 850 параметров настройки, поэтому осуществить оптимальную настройку без программных инструментальных средств невозможно [1, 2] .

Применение цифровых приводов для широкого круга производственных задач обусловливает использование множества специализированных приложений диагностики, имеющих близкую функциональность, но поставляемых разными производителями. При этом, для построения приложений, решающих различные диагностические задачи, такие как анализ временных сигналов, тест окружности, генерация отчетов и т.д., возможно использовать единый инструментарий на базе компонентов универсального цифрового осциллографа [3] .

Методика разработки приложений диагностики Для разработки прикладных приложений базе компонентов универсального цифрового осциллографа предлагается следующая методика:

Рис. 1. Методика разработки приложений диагностики Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I На первом этапе анализируется требуемая функциональность прикладного приложения .

Используя классификацию, представленную во второй главе, определяется набор компонентов, который должен присутствовать в приложении .

Далее производится интеграция компонентов в контейнер. Экземпляры функциональных компонентов и компонента уведомления создаются в приложении, для всех функциональных компонентов с помощью метода SetXmlDomNotifyManager производится установка ссылки на компонент уведомления .

На следующем этапе производится настройка компонентов. Это подразумевает установку свойств по умолчанию, режимов работы и т.д .

Четвертый, необязательный этап, возможность которого проистекает из открытой архитектуры универсального цифрового осциллографа – расширение функциональности, путем написания и подключения компонентов для работы с дополнительными устройствами измерения, дополнительные вычисления над сигналами, дополнительная графика и т.д .

На заключительном этапе производится настройка приложения контейнера – разработка дизайна приложения, визуальное размещение компонентов, написание каких-либо дополнительных пользовательских функций .

Используя предложенную методику, в рамках диссертационной работы были разработаны несколько приложений диагностики, описание которых приведено далее .

Цифровой осциллограф Приложение позволяет проводить измерения, анализировать сигналы, выполнять математические преобразования над сигналами [4] .

XmlDraw Contro l ScalingShifting Contro l

–  –  –

Рис. 2. Универсальный цифровой осциллограф Компонент XMLDraw Control отображает временные сигналы в декартову систему координат. Начало измерения (позиция срабатывания стартовой группы триггеров) обозначена пунктирной линией. Временной интервал сигналов, находящийся до пунктирной линии, называют предысторией измерения .

Signal Navigator Control отображает список измеренных, вычисленных и загруженных из файлов сигналов. Эти сигналы можно сортировать по устройствам и измерениям, их можно скрывать или показывать на экране, изменять их цвета и стиль рисования. В отдельных колонках отображаются значения ординаты в точке пересечения с вертикальными курсорами, размерность сигналов и величина сигнала, соответствующая одному делению координатной сетки .

Компоненты Scaling Shifting Control и Zoom Control осуществляют сдвиг и масштабирование сигналов по выбранной оси или по всем осям сразу. Пользователь может привести все сигналы к одному масштабу или задать автоматический масштаб для каждого сигнала .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Компонент Record Control управляет процессом измерения и отображает его статус. В случае необходимости оператор имеет возможность остановить запущенное измерение .

Computations Control осуществляет вычисления над сигналами. Вычислители реализуются в виде отдельных модулей и загружаются в соответствии с xml-файлом конфигурации - таким образом можно добавлять собственные алгоритмы вычислений .

Прикладные компоненты VD_Client Control и ManageMarkers Control невидимы в данной реализации, но их функциональность управляется контейнером приложения .

Контейнер также реализует работу с файлами, которая заключается в сохранении и загрузке отдельных измерений или всей сессии целиком .

Приложение «Тест окружности»

Задачи приложения «Тест окружности», рассматриваемого в качестве второго примера, более узко специализированны. Основное назначение теста окружности заключается в измерении и отображении отклонения от окружности (на станке) при круговой интерполяции [5] .

Как правило, такая погрешность находится в пределе нескольких десятков микрон .

–  –  –

Рис. 3. Управляющая программа теста окружности .

Управляющая программа теста имеет следующий вид (Рис. 3) .

1. N010. Подход по касательной

2. N020. Проход половины окружности (гарантирует круговое движение при входе в следующий кадр)

3. N030. Основной круг (заданная окружность)

4. N040. Проход половины окружности (гарантирует круговое движение при выходе из предыдущего кадра)

5. N050. Выход по касательной

Параметры настройки теста:

• R – радиус окружности;

• 0 – центр окружности;

• G02/G03 – направление обхода (круговая интерполяция по или против часовой стрелки);

• G17, G18, G19 - выбор плоскости;

• F – подача (скорость обхода) .

При проведении теста управляющая программа загружается в систему ЧПУ, а в приложении «Тест окружности» в компоненте управления триггерами (Trigger Control) устанавливается программный триггер .

Общий вид приложения «Тест окружности» показан на рисунке (Рис. 4) .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

–  –  –

Генератор отчетов (Рис. 5) должен уметь генерировать стандартные виды отчетов, настраивать параметры стандартных отчетов, генерировать пользовательские виды отчетов .

Кроме того, приложение должно соответствовать требованиям в отношении гибкости содержания отчета, т.е. обеспечивать легкость изменения вида отчета под другой стандарт или прикладные задачи. Как уже упоминалось ранее, отчет должен быть интерактивным, т.е .

пользователь должен иметь инструменты для работы с графиками сигналов непосредственно в отчете. Так же отчет должен позволять скрывать и раскрывать некоторые области данных, такие как координаты точек измерения .

Генератор отчетов был реализован в виде html-страницы (Рис. 6). Он использует ActiveXобъект XmlDraw для отображения сигналов, скрипты javascript для управления этим объектом и XSL-преобразования для вывода дополнительной информации .

Заключение Предложенная методика разработки приложений диагностики на основе компонентов универсального цифрового осциллографа позволяет быстрое и эффективное создавать разнообразные прикладные приложения, охватывающие широкий спектр задач диагностики .

Использование форматов XML и SVG позволило выводить дополнительную графическую информацию для пользователя, технология ActiveX создания компонентов позволила интегрировать их в браузер и генерировать отчеты прямо на веб-странице. Применение компонентных и веб-технологий позволяет созданнному программному инструментарию осуществлять удаленную диагностику мехатронных устройств, управляемых системами ЧПУ .

Рис. 6. Пример отчета с отображением графики, использующим XmlDraw Control Библиографический список

1. Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Системы // Приборы и системы. Управление, контроль, числового программного управления: Учеб. диагностика. 2008. № 7 .

пособие. – М. Логос, 2005. – 296 с. ISBN 5- 4. Дьяконов В.П. Современная осциллография и осциллографы. Серия «Библиотека

2. Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Архитек- инженера» -М.: СОЛОН-Пресс, 2005 -320 с.:

тоника цифровых следящих приводов подач ил. ISBN:5-98003-232-0 технологических машин // Мехатроника, авто- 5. ISO 230-4:2005 Test code for machine матизация, управление. 2005. №10. tools, Part 4: Circular tests for numerically conМартинов Г.М., Трофимов Е.С. Модуль- trolled machine tools – International Organization ная компоновка и построение прикладных for Standardization, 2005 .

приложений диагностики систем управления Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I

–  –  –

Трофимов Евгений Сергеевич, аспирант кафедры компьютерных систем управления МГТУ «СТАНКИН»

Тел.: (926) 303-04-24 e-mail: trofimov@ncsystems.ru Trofimov Evgenit Sergeevich, postgraduate in Computer Control Systems department of STANKIN University .

Tel.:(926) 303-04-24, e-mail: trofimov@ncsystems.ru

–  –  –

Основной отличительной особенностью обрабатывающих центров от станков с ЧПУ является система автоматической смены инструментов (АСИ) .

В состав системы АСИ входят:

инструментальные магазины, являющиеся локальными накопителями инструментов;

* перегружатели, предназначенные для загрузки разгрузки инструментов в шпиндель станка из ячейки магазина-накопителя (эту роль могут выполнять автооператоры или роботы) .

При детальном рассмотрении инструментального обеспечения обрабатывающих центров, был выявлен тот факт, что, не смотря на многолетнее использование этого вида станочного оборудования, до сих пор не отработан единый подход к определению видов магазинов - накопителей инструментов. В различных литературных источниках можно встретить достаточно вольные трактовки: «звёздный», «звёздчатый» тип, «круглый» и «овальный» вид магазинов и т.д., отсутствуют даже предположения о схеме классификации инструментальных магазинов .

Для того чтобы внести ясность в определение того или иного вида инструментального магазина (ИМ), необходимо провести внимательный и подробный анализ имеющегося оборудования и выделить признаки классификации ИМ .

Рис.1 Станок со стеллажным исполнением инструментального магазина

В первую очередь, следует выделить конструктивное оформление инструментальных магазинов, и этому способствует чёткое деление, заложенное в самом принципе, в конструкции:

стеллажные, барабанные, цепные .

Стеллажные конструкции представляют собой стационарные магазины, часто отдельно, рядом стоящие у станка, и определение этого вида конструкций, как правило, не вызывает затруднений (рис.1) .

При необходимости использования значительного количества инструмента, магазин-накопитель разделяют на основной и дополнительный. Во втором случае реализации инструментальных магазинов также часто используют стеллажные конструкции. Практическое удобство такого деления можно сравнить с основной и оперативной памятью компьютера .

Например, в моделях ProdMod's (Mikron Швейцария) дополнительный стеллажный накопитель инструментов (рис.2) сконструирован в виде кругового подвесного стеллажа, и рассчитан на 120, 170 или 220 мест. Инструмент загружается снаружи через шлюзовую дверь. Время замены инструмента менее 3 секунд, время от реза до реза составляет около 5 секунд .

–  –  –

Инструментальные магазины-накопители в виде барабанов могут быть круглыми или иметь грани, но при этом они имеют единое конструктивное решение, позволяющее перемещать инструмент только по окружности (рис.3) .

Рис.3 Барабанное исполнение инструментального магазина .

Любая другая траектория перемещения инструмента может быть разделена на сочетания угловых (круговых) и линейных перемещений (рис.4) .

Рис.4 Траектории перемещения инструмента в инструментальном магазине Реализация такого сочетания перемещений возможна только при помощи цепи. Следовательно, при любой, отличной от окружности, траектории перемещений инструмента («овальные», «квадратные» и прочие) исполнение инструментального магазина может быть только цепным .

Рис.5 Цепное исполнение инструментальных магазинов Следующим признаком классификации нужно выделить рядность инструментального магазина и подразделять на однорядные и многорядные конструкции. Такое деление не производится для стеллажной конструкции инструментального магазина, но для барабанного и цепного ИМ имеет широкое распространение .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

–  –  –

Рис.7 Барабанные инструментальные магазины с однорядным (а) и многорядным (б) исполнением И, третьей отличительной характеристикой инструментальных магазинов, можно считать направление установки инструмента в конструкции .

Рис.8 Местоположение ИМ в конструкции станков Стеллажные инструментальные магазины предусматривают как горизонтальное, так и вертикальное положения хранения инструментов. Такое деление приемлемо только для стационарных стеллажных конструкций ИМ. Учитывая различное местоположение цепных и, особенно, барабанных ИМ в конструкции станков (рис.8), подобное деление для этих видов инструментальных станочных накопителей является слишком условным и упрощённым .

Становиться очевидным, что следует подразделять не положение инструмента в пространстве или системе станка, а его положение относительно самого инструментального магазина .

Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I В барабанных магазинах есть чётко выраженная ось вращения ось траектории перемещения инструментов, в цепных магазинах она достаточно условна. Поэтому ссылаться на перпендикулярность или параллельность оси перемещения инструментов, наверно, также не представляется возможным. В этом случае единым критерием является расположение инструмента относительно торцов, граней накопителей, что даёт возможность проводить деление накопителей по расположению инструмента параллельно или перпендикулярно торцам ИМ (рис.9) .

–  –  –

Рис.11 Классификация инструментальных магазинов .

Стоит добавить немного о технических средствах смены инструментов. Для стеллажных конструкций это, как правило, роботы. Для цепных и барабанных инструментальных магазинов-накопителей используют более простые, но и более надёжные автооператоры .

Интересны изменения, происходящие в конструкциях токарных обрабатывающих центров .

Ещё недавно к традиционной токарной обработке были добавлены функции фрезерования за счёт размещения над рабочей зоной барабанов с осевыми инструментами, сегодня не редкость встретить расширение технологических возможностей станка за счёт использования цепных магазинов (станки фирмы HAMUEL, компании Nakamura-Tome) .

Некоторые инженерно-консалтинговые компании стали использовать терминологию токарно-фрезерные станки и фрезерно-токарные, характеризуя центры для обработки тел вращения и корпусных деталей соответственно. По сути, функции оборудования не только расширяются, но и практически перекрываются вне зависимости от первоначального назнаВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

чения оборудования, ставящегося первым в названии группы станков .

Чтобы понять направления дальнейших путей развития систем инструментообеспечения обрабатывающих центров, необходимо учитывать, что обработка ведётся в условиях незавершённого производства .

Потери от связывания оборотных средств По.с. в незавершенном производстве при обработке партии заготовок можно определить как:

пр Тц По.с.= Сдет k пт (1) Фд Где Сдет – заводская себестоимость партии заготовок, руб.;

Тцпр – производственный цикл изготовления партии заготовок, учитывающий трудоёмкость механообработки партии и время пролёживания заготовок между операциями, ч.;

– действительный фонд времени работы оборудования, ч.;

– коэффициент потерь от связывания оборотных средств в незавершенном производстве, (равен 0,1 – 10% годовых) [2] .

Таким образом, потери от связывания оборотных средств в незавершенном производстве пропорциональны величине партии деталей и особенно ощутимы при высокой стоимости деталей, одной из составляющих которых является технологическая себестоимость обработки .

Технологическая себестоимость обработки партии заготовок Собр определяется как сумма затрат на работу самого обрабатывающего центра и затрат на инструмент:

Тц с k Си Собр = + (2) i 60 i =1 где Тц – цикл обработки партии заготовок, мин;

с – стоимость часа работы обрабатывающего центра без учёта стоимости инструмента, руб.;

Сиi – стоимость i-го инструмента, включая режущий и вспомогательный инструмент, руб.;

k – количество инструментов в комплекте (определяется как сумма количества наименований инструментов и количества инструментов-дублёров некоторых наименований) .

Пользование широким ассортиментом инструментов становиться необходимым в условиях многономенклатурного производства, при значительных конструктивных отличиях и различных материалах партий заготовок. Это приводит к значительному снижению коэффициента использования режущего и вспомогательного инструмента, его обороту в незавершённом производстве, и увеличению потерь от связывания оборотных средств. Такие потери ещё более ощутимы при эксплуатации группы многоцелевых станков, где они возрастают в п-ное число раз .

Отсюда объясняется ограниченное использование обрабатывающих центров со стеллажными конструкциями инструментальных магазинов - накопителей .

Кроме того, подтверждается актуальность задачи обоснованного выбора технологического оборудования, учитывая теперь не только вид инструментального магазина, но и количество гнёзд накопителя инструментов. Принцип «чем больше, тем лучше» перестаёт действовать. Наглядным примером являются фрезерные центры компании FANUK, выпускающей станки с однорядными инструментальными барабанами для 14 инструментов, максимум для 21. Это рационально в случае конструктивного сходства или большой партии обрабатываемых заготовок. При этом время смены инструментов сокращено до 1,8 секунды .

Таким образом, кроме сокращения затрат на обеспечение многоцелевого станка несколькими комплектами редко используемых инструментов, можно получить сокращение вспомогательного времени и повысить отдачу дорогостоящего оборудования .

Выводы:

1. Представлено состояние систем автоматической смены инструментов обрабатывающих центров, показано многообразие их видов, выявлена необходимость структурированного подхода к их рас-смотрению .

2. Для решения логистических задач инструментообеспечения Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I определены признаки классификации, * предложена классификация инструментальных магазинов обрабатывающих * центров .

3. Намечены новые технологические задачи при выборе обрабатывающих центров, установлена связь выбранной системы инструментообеспечения с потерями от связывания оборотных средств в не-завершенном производстве .

4. Выявлена тенденция увеличения зависимости системы автоматизированной смены инструментов (АСИ) станка от специфики производства .

Библиографический список

1. Самохвалов Е.И., Гречишников В.А. «Логистические системы компьютерноинтегрированного производства». Учебное пособие в 2-х частях Москва 2005г .

2. «Гибкие производственные комплексы» /Под ред. Белянина П.Н. и Лещенко В.А. М.:

Машиностроение, 1984. 384 с .

3. Сайты ведущих станкостроительных произ-водителей и представительств .

References

1. E I Samokhvalov, V A Grechishnikov «Logistical systems of the computer-integrated manufacture». The manual in 2 parts Moscow 2005г .

2. «Flexible industrial complexes» / Belyanina P.N., Leshchenko V.A. - М.: Mechanical engineering, 1984. - 384 with .

3. Sites of leading machine-tool constructing manufacturers and representations Луцюк Светлана Викторовна, доцент кафедры «Технология машиностроения», кандидат технических наук .

тел.: 8-(499)-972-94-49, 8-(499)-972-94-43, 8-903-779-77-11 e-mail: sv.lu@bk.ru Lutsyuk Svetlana Viktorovna, the senior lecturer of chair «Technology of mechanical engineering», Cand.Tech.Sci .

tel: 8-(499)-972-94-49, 8-(499)-972-94-43, 8-903-779-77-11 e-mail: sv.lu@bk.ru

–  –  –

The article presents problems on electrical engineering educations for machinebuilding specialist. This article attempts to provide readers with principles models of electromagnetic apparatus .

Ключевые слова: электротехника, моделирование, обучение .

Keywords: keywords: the electrical engineer, modeling, training .

Эффективность работы обрабатывающего оборудования во многом зависит от общих характеристик системы управления, в которой преимущественно используются электрические и электронные приборы и устройства. Измерительные, управляющие, силовые и исполнительные блоки управляющей системы представляют собой весьма сложные функционально завершенные устройства. Для получения системы управления с требуемыми параметрами необходимо выбрать из широкой номенклатуры выпускаемых промышленностью приборов устройства, удовлетворяющие условиям встраивания в конкретное производственное изделие и объединить их в общую систему (рис.1) .

Рис.1. Функциональная схема автоматической системы

Управляемый объект (обрабатывающий станок, промышленный робот) представляет собой сложный технический агрегат с множеством управляемых параметров. Источниками данных служат датчики физических величин, которые характеризуют состояние объекта, окружающей среды и средств управления. Сигналы с датчиков по линиям связи передаются в соответствующие преобразователи с целью извлечения необходимой для управления информации. В современных средствах автоматизации преимущественно используется информация в виде электрических сигналов. В силовых (энергетических) преобразователях это обусловлено достаточной простотой и эффективностью устройств преобразования электрической энергии в другие виды. В информационно-измерительных системах электрические сигналы позволяют обеспечить большой динамический диапазон измерений при высоком быстродействии преобразователей в совокупности с возможностью помехоустойчивой передачи данных на большие расстояния. Преимущественное распространение получили цифровые электронные системы управления техническими объектами. В результате система автоматического управления приобрела вид иерархической многоуровневой распределенной структуры с обменом информацией через общие шины, которые могут подключаться к мощным центральным управляющим вычислительным системам .

С целью производства разнообразных электрических агрегатов (электродвигателей и электрогенераторов, электроэнергетических преобразователей, электрохимических источников) стали создаваться отдельные технические отрасли с собственными научными направлениями (электромеханика, электроэнергетика, электрохимия). Развитие электронных средств измерения, связи, обработки и отображения информации также способствовало выВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008 РАЗДЕЛ I делению отдельных научнотехнических областей (силовые преобразователи, микроэлектронные приборы, оптоэлектронные устройства обработки и отображения информации). Научные направления, имеющие конкретные задачи и области применения, характеризуются своими способами описания явлений и процессов, используемым математическим аппаратом, а также, терминологией и обозначениями, с помощью которых формулируются общие законы и правила. В результате одни и те же положения электромагнетизма в разных предметных областях могут иметь отличающиеся формы записи и интерпретацию .

Сложность оборудования приводит к необходимости исследования электротехнических устройств численными методами с использованием типового программного обеспечения, реализуемого на базе промышленных аппаратных средств. Большинство программных комплексов являются проблемно-ориентированными, т. е. предназначенными для моделирования устройств определенных классов (например, OrCAD - микроэлектронных, AutoCAD механических). Совместная работа электрических и электронных приборов в составе технологического оборудования приводит к необходимости одновременного моделирования процессов различной физической природы (механических, тепловых, электромагнитных) .

Современные аппаратные и программные средства позволяют анализировать системы большой размерности, но при этом могут возникнуть сложности при моделировании, связанные с форматом представления данных при их передаче разными пакетами прикладных программ .

Современный специалист машиностроительного профиля в инженерной деятельности, связанной с разработкой и эксплуатацией оборудования, должен обладать достаточным уровнем знаний в широкой области различных направлений электротехники и электроники (электромеханике, электроприводе, микроэлектронике, электрических измерениях), а также использовать типовые программные системы компьютерного моделирования для исследования электротехнических приложений в составе технологического оборудования. Иными словами, он должен уметь формулировать задачу исследования электромагнитного устройства, работающего в составе технологического оборудования, выбирать модель, провести ее аналитические или численные расчеты .

Практически вся подготовка группы машиностроительных специальностей планируется в рамках изучения блока общепрофессиональных дисциплин «Электротехника и электроника» с рекомендуемым объемом учебного плана примерно 200 - 300 часов, который в реальных условиях значительно меньше. Таким образом, возникло противоречие между увеличившимся объемом знаний, необходимых для работы специалиста по машиностроительному оборудованию, во многих направлениях электротехники, и отводимым для этого числом аудиторных часов учебного плана .

Типовая программа части «Электротехника» охватывает практически все вопросы базовой электротехнической подготовки: анализ электромагнитных полей и расчет электрических цепей; описание свойств электротехнических материалов; изучение электромеханических устройств (трансформаторов, электродвигателей, электромагнитных механизмов); описание производства передачи и распределения электроэнергии; знакомство с принципами построения электроизмерительных приборов и систем.

Программа части «Электроника» также предусматривает изучение большого количества разноплановых тем:

принципов построения и функционирования элементов, составляющих базу электронной техники; основ работы аналоговых, дискретных, цифровых и аналого-цифровых устройств;

основ функционирования интегральных микросхем с жесткой и программно-управляемой (ПЛИС, микропроцессоры) структурами; принципов работы приборов силовой электроники и оптоэлектронных средств отображения информации .

К причинам, затрудняющим изучение дисциплин цикла электроуправления, следует также отнести необходимость усвоения за короткий отрезок времени множества новых сложных понятий, терминов и определений, которые используются в разных научных направлениях, связанных с применением электромагнитных явлений .

Указанные сложности изучения дисциплин в рамках учебного плана привели к достаточно простому способу разрешения создавшейся ситуации, при котором из типовой программы дисциплины «Электротехника» производится выбор разделов, необходимых для последующего изучения основ электроники и электрических элементов автоматики. В рабочей проВестник МГТУ «Станкин» № 4, 2008

ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

грамме основное внимание уделяется изложению традиционных методов анализа электрических цепей, с помощью которых можно описать процессы функционирования большинства электротехнических устройств. Для выработки у обучаемых практических навыков расчета, как правило, рассматриваются процессы в простейших электрических цепях с заранее известными параметрами. При этом достаточно много времени и усилий тратится на изучение аналитических методов преобразования цепей и уравнений (например, контурных токов), позволяющих снизить размерность системы совместно решаемых уравнений .



Pages:   || 2 |


Похожие работы:

«Р О С С И Й С К А Я А К А Д Е М И Я НАУК ОТДЕЛЕНИЕ ЛИТЕРАТУРЫ И ЯЗЫКА ПУШКИНСКАЯ КОМИССИЯ ПУШКИН И ЕГО СОВРЕМЕННИКИ Сборник научных трудов В ы п у с к 3 (42) Академический проект Санкт-Петербург Редколлегия С. А. Ф о м и ч е в, В. Д. Р а к, Е. О. Л а р и о н...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ИНСТИТУТ РАЗВИТИЯ ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН КАФЕДРА ТЕОРИИ МЕТОДИКИ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ, ОБЖ и ТЕХНОЛОГИИ ТУРИЗМ КАК ОДНА ИЗ ФОРМ ВНЕКЛАССНОЙ РАБОТЫ ПО ПРЕДМЕТУ "ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА" В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗ...»

«"Русские рифмы. Родные города" Сборник стихотворений участников Всероссийского молодежного литературного фестиваля "Русские рифмы" Оглавление Аносов Антон 5 Бессонов Максим 8 Горожанкин Никита 9 Милюкова Ксения 11 Канаев Виктор 14 КоролеваВлада 16 Лысенко Камилла 20 Мамочева Юлия 22 Пантелеймонова Полина 26 Яшникова Екат...»

«Муниципальное учреждение культуры "Межпоселенческая централизованная библиотечная система" Елизовского муниципального района Центральная библиотека Материалы III краеведческих чтений Посвящаются 60-летию Елизовского муниципального...»

«Третье издание, исправленное и дополненное Первое издание осуществлено в Нью-Йорке в 1967 г. Первое издание в России осуществлено в Новосибирске в 1994 г. А.И.Дикий. Евреи в России и в СССР. — Новосибирск: Изд-во "Культурно-просве­ тительское предприятие „Благовест", 2005. — 60...»

«А. М. ПАНЧЕНКО Начало Петровс ой реформы: идейная подопле а Резкая поляризация оценок Петровских реформ произошла при жизни преобразователя, сохраняется до сей поры и, вне всякого сомнения, будет иметь место и впредь *. Если искать некую равнодействующую, которая могла бы объединить и а...»

«МАЛЬЦЕВА ВИКТОРИЯ ВИКТОРОВНА ЦЕННОСТНО-МИРОВОЗЗРЕНЧЕСКИЕ КОНФЛИКТЫ КАК ВЫЗОВЫ СОЦИОКУЛЬТУРНОЙ ИНТЕГРАЦИИ В СОВРЕМЕННОЙ РОССИИ: РЕГИОНАЛЬНЫЙ АСПЕКТ Специальность 09.00.11Социальная философия Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд...»

«Попова Л.Д. Символика и иконографическая структура иконостаса. УДК 271.2 ПоПоВа Людмила дмитриевна, доктор культурологии, профессор кафедры культурологии и религиоведения института социа...»

«Тихомиров Сергей Александрович ОБРАЗЫ МЕГАПОЛИСА В СОВРЕМЕННОЙ МОЛОДЕЖНОЙ СРЕДЕ (НА ПРИМЕРЕ САНКТПЕТЕРБУРГА): КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВАНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ В статье осмысляются концептуальные основания, теоретико-методологические и практические перспективы исследования образ...»

«205 У. Ю. Верина. Поэтика "молодости" и зрелости" в лирике М. Степановой DOI 10.15826/izv2.2017.19.1.017 У. Ю. Верина УДК 821.161.1-14 М. Степанова + 801 Белорусский государственный университет Минск, Республика Беларусь ПОЭТИКА...»

«Известия высших учебных заведений. Поволжский регион УДК 128 Е. В. Фаленкова ФЕНОМЕН ДУХОВНОГО СТРАННИЧЕСТВА В ТВОРЧЕСТВЕ Л. Н. ТОЛСТОГО И КУЛЬТУРНОФИЛОСОФСКОМ КОНТЕКСТЕ XIX – НАЧАЛА XX в. Аннотация. В статье рассматривается феномен странничества как архетип русской сл...»

«II группы и имеет некоторые отличия: узкие желобки, упроще­ ние меандра, уменьшение геометрических фигур, увеличение резной техники. Второй тип (группа III и усть-миасская) соот­ ветствует межовскому...»

«ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ от _._.2016 Содержание: УМК по дисциплине "Иностранный язык (Немецкий)" для студентов 1 курса направления 44.03.03 "Специальное (дефектологическое) образование", профиль подготовки "Логопедия" очной формы обучения. Авторы: Шилова Л.В., Попова О.А. Объем 36 стр. Должность ФИО Д...»

«АГЕЕВА Марина Геннадьевна ЭВОЛЮЦИЯ ДЕТЕКТИВНОГО РОМАНА В АМЕРИКАНСКОЙ ЛИТЕРАТУРЕ ХХ ВЕКА Специальность 10.01.03 – Литература народов стран зарубежья (литература США) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени ка...»

«Лушникова Ольга Леонидовна Социокультурный капитал рода в современных условиях: социологический анализ 22.00.06 Социология культуры Диссертация на соискание ученой степени кандидата социологических наук Научный руководитель: Ибрагимов Р.Н. доктор философских наук Абакан – 2015 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 3 Глава 1....»

«Итемгенова Бекзат Упышовна ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ЭТНОКУЛЬТУРНЫХ ТРАДИЦИЙ В ТВОРЧЕСТВЕ ЖИВОПИСЦЕВ ПАВЛОДАРСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ НА РУБЕЖЕ XX XXI СТОЛЕТИИ Специальность 17.00.04 – изобразительное и декоративно-прик...»

«Федорова Ксения Евгеньевна ТЕХНО-ВОЗВЫШЕННОЕ КАК ЭСТЕТИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН СОВРЕМЕННОЙ КУЛЬТУРЫ (НА МАТЕРИАЛЕ МЕДИАИСКУССТВА) Специальность 09.00.04 – Эстетика Диссертация на соискание учёной степени кандидата философских наук Научный руководитель: доцент, к.ф.н. Б.В. Орлов Екатеринбург...»

«ОСОБАЯ ТЕМА УДК 81 ББК 81 Феномены "роста" и лихвы в литературе, культуре и коммуникации В статье описаны некоторые аспекты феноменов "рос­ та" и лихвы в коммуникации, литературе, языке и куль­ туре. Даны характеристики феноменов "роста" и лихвы в общественно­политической коммуникации как институ­ циональном т...»

«Русское энтомологическое общество К.С. Артохин,А.Н. Полтавский, А.Ю. Матов, В.И. Щуров СОВКООБРАЗНЫЕ – ВРЕДИТЕЛИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ Научно-методическое издание Ростов-на-Дону УДК 632.786 Артохин К.С., Полтавский А.Н., Матов А.Ю., Щуров В.И. Совкообразн...»

«ГУРЬЕВА КСЕНИЯ АНДРЕЕВНА ЖЕНЩИНА И РЕЛИГИЯ В СОВРЕМЕННОЙ ЗАПАДНОЙ КУЛЬТУРЕ Специальность: 09.00.14 – Философия религии и религиоведение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук Санкт-Петербург Работа выполнена в Федеральном Государственном Бюджетном Образовательном Учреждении Высшего Образовани...»

«ДЕПАРТАМЕНТ КуЛЬТуРЫ И НАцИоНАЛЬНой ПоЛИТИКИ КЕМЕРовсКой обЛАсТИ Кемеровская областная научная библиотека им. в.Д . Федорова отдел библиотечного краеведения КАЛЕНДАРЬ ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫХ И ПАМЯТНЫХ ДАТ по Кемеровской области на 2015 год Кемерово ббК 92.5...»

«Образовательная программа основного общего образования Приложение №1 Основное содержание учебных предметов на ступени основного общего образования Русский язык Речь и речевое общение 1. Речь и речевое общение. Речевая ситуация. Речь устная и письменная. Речь диалогическая и монологическая...»

«Ефимова Алина Алексеевна Египетский стиль в европейских ювелирных украшениях середины XIX – первой трети XX века: контекст, методика, стилистика Специальность 17.00.04 – изобразительное и декоративно-прикладное искусство и архитектура АВТОРЕФЕРАТ...»

«155 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Абзалов Н. И. Особенности частоты сердечных сокращений, ударного 1. объема крови и минутного объема кровообращения в онтогенезе / Н. И. Абзалов, Р. Р. Абзалов // Теория и практика физ. культуры. – 2009. – №10. – С. 17–19. Абзалов Р. А. Изменение показателей насо...»

«Хакас Республиканыy культура министерствозы Хакас Республиканыy хазна бюджедiнiy культура учреждениезi "Н. Г. Доможаковтыy адынаy национальнай библиотека" Хазна библиография пjлии Хакас Республиканыy печать летопизi Хазна биб...»







 
2018 www.new.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание документов»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.