Научная статья на тему 'АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ'

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
208
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ШЛИФОВАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА / КОЛЬЦА ПОДШИПНИКОВ / КАЧЕСТВО ОБРАБОТКИ / АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ / GRINDING / BEARING RINGS / SURFACE FINISH / AUTOMATED CONTROL

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Игнатьев Александр Анатольевич, Добряков Владимир Анатольевич, Игнатьев Станислав Александрович

Рассматриваются вопросы автоматизированного контроля параметров качества деталей вихретоковым методом, виброакустического контроля динамического качества станков и активного контроля снимаемого припуска при шлифовальной обработке колец подшипников.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Игнатьев Александр Анатольевич, Добряков Владимир Анатольевич, Игнатьев Станислав Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

AUTOMATED QUALITY CONTROL IN THE BEARING PARTS MANUFACTURE

The article deals with the problems of automated quality characteristics control of the item parts using the eddy current method, the vibro-acoustic dynamic quality control of machines, and the in-process control of grinding allowance for the bearing rings.

Текст научной работы на тему «АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ»

УДК 658.562

A.A. Игнатьев, В.А. Добряков, С.А. Игнатьев

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ

Аннотация. Рассматриваются вопросы автоматизированного контроля параметров качества demcvieu вихретоковым методом, виброакустического контроля динамического качества станков н активного контроля снимаемого припуска при шлифовальной обработке колен подшипников.

Ключевые слова: шлифовальная обработка, кольца подшипников, качество обработки, автоматизированный контроль

A.A. Ignatiev, V.A. Dobryakov, S.A. Ignatiev

AUTOMATED QUALITY CONTROL IN THE BEARING PARTS MANUFACTURE

Abstract The article deals with the problems of automated quality characteristics control of the Hem parts using the eddy current method\ ¿he vibro-acoustic dynamic quality control of machines, and the in-process control of grinding allowance for the bearing rings.

Keywords: grinding, bearing rings, surface finish, automated control

ВВЕДЕНИЕ

В большинстве промышленно развитых стран во многих фирмах функционируют системы управления качеством продукции (УКП), которые способствуют её высокому качеству и обеспечивают ее конкурентоспособность на международном рынке. В силу особенностей производства ряда сложных наукоемких изделий всегда наблюдаются вариации качества продукции, поэтому решение проблемы обеспечения качества базируется на применении научных, в том числе системных и статистических методов управления качеством, а также и на продолжительной системе подготовки квалифицированного управленческого и технического персонала. Научно обоснованная организация контроля качества изделий позволяет приблизить долю дефектных единиц продукции к нулю, тогда из этого следует, что необходимо постоянное совершенствование методов и средства контроля качества, в том числе с использованием возможностей микропроцессорной техники и информационных технологий. Контроль качества осуществляется путем сравнения запланированных значений показателей качества с их действительными значениями, анализа состояния технологического процесса (ТП) и оборудования, а затем принимаются меры по управлению качеством продукции. В целом для предприятия наиболее часто реализуется непрерывный PDCA-цикл, в соответствии с которым осуществляется управление качеством [1].

Для подшипниковой промышленности характерна высокая конкуренция на рынке сбыта продукции, в том числе для авиационной и автомобильной техники, других транспортных средств, а также для приборостроения и военной техники различного назначения. Для повышения конкурентоспособности необходимо обеспечить высокое качество подшипников, что достигается внедрением системы мониторинга технологического процесса (СМТП) как элемента системы управления качеством продукции [2, 3]. Качество функцио-

нирования СМТП в значительной степени зависит от ее организации в рамках предприятия. Для построения эффективной СМТП необходима методология, позволяющая на основе системных представлений рекомендовать целесообразную организацию системы и принципы ее функционирования, а также разработать научное обоснование и комплекс технических решений. Системный подход позволяет при создании СМТП рационально сформулировать и решить ряд взаимосвязанных задач, в том числе и задачу организации структуры системы в виде четырех подсистем: организационной, технического обеспечения, научно-методической и информационной [2, 4].

Для эффективной реализации СМТП необходимы большой объем достоверной измерительной информации о состоянии ТП и использование современных информационных технологий для ее обработки и представления в удобной для анализа и принятия решения форме. Источниками информации о состоянии ТП служат встроенные и внешние средства контроля станков, режимов обработки и деталей, которые позволяют осуществлять измерение определяющих параметров в ручном, автоматизированном или автоматическом режиме [5]. При реализации СМТП основная роль отводится автоматизированным средствам контроля, имеющим высокую производительность, а также снижающим влияние человеческого фактора на результаты измерений.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ В СИСТЕМЕ МОНИТОРИНГА

Рост требований к качеству продукции подшипниковой промышленности обуславливает необходимость повышения качества ТП, и, соответственно, качества функционирования станков, которые должны иметь высокую технологическую надежность [6, 7]. Полный ТП при производстве подшипников включает, например, литье заготовок, токарную, шлифовальную, суперфинишную обработку и ряд других. В соответствии с известными системами УКП все компоненты ТП требуют контроля (непрерывного или дискретного), и соответственно, принятия решения по результатам контроля.

Эксплутационная надежность подшипников и затраты на их изготовление в значительной степени определяются шлифовальной обработкой колец подшипников, в ходе которой в основном формируются точность размеров и качество поверхностного слоя дорожек качения. Шлифование, особенно высокопроизводительное, сопровождается интенсивными силовыми и тепловыми процессами в зоне резания, поэтому непостоянство условий обработки приводит к существенным отклонениям значений параметров точности дорожек качения, к изменению физико-механических характеристик поверхностного слоя, к появлению при-жогов, внутренних напряжений и микротрещин, что уменьшает долговечность и другие эксплуатационные свойства подшипников [8, 9]. Исследования отечественных и зарубежных авторов выявили спектр факторов, влияющих на качество шлифованной поверхности. В работах Д.Г. Евсеева, A.B. Королева, E.H. Маслова и других ученых установлены основные закономерности формирования физико-механических свойств поверхностного слоя с учетом тепловых процессов в зоне резания, в том числе, условия, приводящие к образованию различных дефектов поверхностного слоя. В работах JI.H. Филимонова, Г.Б. Лурье, JT.B. Худо-бина и других авторов рассмотрено влияние на качество обработанной поверхности скорости вращения круга, его балансировки, неравномерности износа, засаливания и затупления круга, средств и способов подачи СОЖ, вибрации станочной системы.

Доминирующее влияние на качество ТП оказывает техническое состояние автоматизированных металлорежущих станков (AMC) и выбор значений параметров режима резания. В этом случае мониторинг шлифовальных AMC, на которых выполняется финишная обработка дорожек качения колец подшипников, приобретает важнейшее значение. Обобщенная схема автоматизированного контроля AMC в рамках системы мониторинга представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема автоматизированного контроля шлифовального станка в рамках системы мониторинга

Она включает контроль различных параметров станка, заготовки, режима резания и обработанной детали [3], причем наиболее важным является оценка динамического качества станков виброизмерительными средствами и контроль однородности структуры поверхностного слоя дорожек качения колец вихретоковым методом.

Контроль геометрических параметров точности деталей осуществляется с помощью хорошо известных измерительных приборов, в то время как вихретоковый контроль колец и роликов еще недостаточно внедрен в практику отечественных предприятий. В ОАО «ЕПК-Саратов» для контроля дорожек качения колец используется автоматизированный прибор вихретокового контроля ПВК-К2М [3]. Все функции прибора осуществляются под управлением компьютера, который рассчитывает траекторию и управляет перемещением вихретокового датчика по контролируемой поверхности, автоматически настраивает режимы работы преобразователя, записывает сигналы, а затем осуществляет обработку результатов измерений и их визуализацию. Распознавание вида дефектов может выполняться оператором по

специальному классификатору, однако в последнее время прошли апробацию ряд алгоритмов автоматизированного распознавания дефектов [10, 11]. Разработанный прибор отличается высокой чувствительностью и помехоустойчивостью при выявлении различных дефектов за счет сравнения образа контролируемой детали по информативным признакам с образами эталонных деталей: бездефектных и имеющих известные дефекты, выявленные другими методами. На экране монитора формируется развертка контролируемой поверхности качения и развертка сигнала вихретокового датчика за один проход (рис. 2). Каждый дефект оценивается в зависимости от его глубины по десятибалльной шкале, причем чем выше балл, тем выше однородность поверхностного слоя и, следовательно, его качество. Изображение на рис. 2, б отражает влияние вибраций на однородность структуры, а изображение на рис 2, в -наличие трещины в поверхностном слое дорожки качения.

в

Рис. 2. Компьютерное изображение развертки дорожки качения кольца 208/02 и сигнал вихретокового датчика за один проход: а — бездефектная поверхность, б - неоднородная поверхность, в - трещина в поверхностном слое

Время контроля одной детали зависит от размеров колец и составляет 10...40 с. Объем выборок составляет 2..5 деталей. Переналадка прибора с одного кольца на другое заключается в выборе соответствующей программы для компьютера.

Накопление статистических данных о видах дефектов по станкам, по типам колец и других в СМТП позволяет произвести анализ результатов контроля, выявить причины возникновения дефектов и сформулировать соответствующие рекомендации для выработки корректирующих воздействий на ТП. Управление качеством шлифовальной обработки колец по результатам автоматизированного вихретокового контроля, как показано на рис 1, осуществляется путем настройки режимов шлифования, обеспечивающих высокую производительность и одновременно необходимую однородность поверхностного слоя, с последующим контролем технического состояния шлифовальных AMC по динамическим характеристикам и ТП на основе статистической информации о состоянии поверхностного слоя деталей, обработанных на каждом станке [3, 10].

Динамическое качество станков является одним из доминирующих факторов, влияющих как на геометрические параметры точности деталей, так и на физико-механические характеристики обработанного поверхностного слоя. Динамикой станков занимались В. А. Кудинов,

М.М. Аршанский, М.П. Козочкин и ряд других ученых [8, 12-15]. Следует отметить, что индивидуально каждый станок обладает определенным динамическим качеством, изменяющимся как в процессе функционирования, так и при вариации значениями параметров режима резания, поэтому при изготовлении высокоточных деталей для машино- и приборостроения целесообразным является оценка реального динамического качества станков по характеристикам виброакустических (ВА) колебаний, что отражено на рис 1. Важным моментом для условий производства является то, что, во-первых, может быть определено динамическое качество каждого станка (если обрабатываются аналогичные детали и применяются сходные режимы резания), во-вторых, для каждого станка могут быть определены значения параметров режима резания, при которых уровень В А колебаний основных узлов, участвующих в процессе формообразования, минимален, так что в этом случае обеспечивается высокое качество обработки [3, 7, 16-18]. В качестве основных узлов ДС, на которых контролировались вибрации, выбраны шпиндельные узлы детали и инструмента (абразивный круг). Датчики виброизмерителя RIITB-ООЗМЗ устанавливались на узлы на магнитных опорах, а далее сигналы (диапазон до 4 кГц) обрабатывались компьютером по специальным алгоритмам.

При обработке колец подшипников на шлифовальных станках различных моделей получены различные оценки ВА колебаний динамической системы (ДС), на основе которых, во-первых, осуществлялась оценка динамического качества станка, во-вторых, корректировались значения параметров режима резания с получением заданной точности обработки. В качестве таких оценок использовались, в частности, интегральные оценки спектральных плотностей и интегральные оценки автокорреляционных функций (АКФ) ВА колебаний, а также запас устойчивости ДС станка [3, 16, 18].

Выполним обоснование того, что закономерность измерения интегральных оценок спектральной плотности ВА колебаний аналогична как изменению интегральных оценок АКФ, так и запаса устойчивости ДС, вследствие чего их с равным правом можно использовать для оценки динамического качества станков.

Один из методов оценки динамического качества шлифовальных станков базируется на определении АКФ В А колебаний, причем используется два варианта дальнейшей обработки АКФ К(т) с помощью специализированного программно-математического обеспечения (ПМО).

Первый вариант связан с формированием интегральных оценок АКФ в виде [18]

1л=£"К*Шт. (1)

где тк - время корреляции.

Этот вариант ранее апробирован для выбора целесообразной частоты вращения заготовки при обработке на прецизионном токарном модуле типа ТПАРМ [16]. По минимуму интегральной оценки (1) назначалась частота вращения шпинделя, при которой минимальны как параметры шероховатости обработанной поверхности /^(порядка 0,1 мкм), так и время обработки детали.

Второй вариант использования АКФ базируется на вычислении передаточной функции ДС при резании, причем предполагается, что сила резания, возбуждающаяся ДС, является сигналом типа «белый шум» [13, 14]. Основываясь на этом установлено, что вычисленный из передаточной функции показатель колебательности М, на основе которого оценивается запас устойчивости ДС, изменяется аналогично с изменением интегральной оценки ТЛ, а также может использоваться для выбора режима резания. В известной работе В. А. Бесекерского [19] этот показатель используется для оценки запаса устойчивости, при этом чем ниже значение показателя, тем выше запас устойчивости ДС.

Для оценки динамического качества AMC, в том числе и при различных режимах резания, апробировано применение интегральной оценки спектральной плотности S(co) ВА колебаний ДС вида

и =/^¿(ыЖ (2)

где (х)2 - нижняя а>1 и верхняя границы диапазона частот измеряемых В А колебаний ДС.

В работах [3, 5] установлено, что интегральные оценки спектральной плотности ВА колебаний могут служить для оценки динамического качества круглошлифовальных станков 8\¥аАСЬ-50. Из результатов исследований внутришлифовальных станков модели 81\¥-5 видно (рис. 3), что значение параметра качества «волнистость» дорожки качения минимально для станка № 395, имеющего наименьшие значения интегральных оценок АКФ и интегральных оценок спектра Тс.

Рис. 3. Значения интегральных оценок спектра и интегральных оценок АКФ для внутришлифовальных станков SIW-5 и волнистость дорожек качения колец подшипников (среднее значение по 5 кольцам, допустимое значение 2 мкм)

В работах [3, 16] указано, что для шлифовальных станков вид экспериментальных АКФ может быть аппроксимирован формулой

К{т) = Кае~кт сosco0t, (3)

где К0 - значение АКФ при т = 0, которое без потери общности можно принять К0 = 1; а -коэффициент затухания, ш0 - частота затухающих колебаний АКФ.

Покажем, что интегральные оценки 1д и 1с имеют аналогичные закономерности изменения при увеличении а.

Спектральная плотность (или просто спектр) S(to) связана с АКФ известным соотношением

S(a>) = £ooK(T)e-J™dT. (4)

В силу того, что АКФ является четной функцией, из (4) следует выражение

s \ Г ^

S{cjü) = 2 J0 К(т) coscjotüt. (5)

Подставив в (5) выражение для АКФ (3) при К0 = 1 имеем

5(о>) = 2 J0°° e~lr cos(<d0t) coscordr. (6)

Вычисление интеграла приводит к следующему выражению

\ _ 2g(«2+<u2+<ug) /уч

^ ) [а2+(а>-бо0)2][а2+(о>+а>0)2]' ^ '

Вычислить интегральную оценку Тс от выражения (7) достаточно сложно, поэтому разложим его правую часть на два слагаемых по методу неопределенных коэффициентов:

a(a2+cü2+cü?i) Аа+В , Ca+D _1_Iii_ —______/о\

[a2+(iü-iü0)2][a2+(iü+o)0)2] a2+(iü-o)0)2 а2+(со-<а0)2'

Выполнив соответствующие алгебраические преобразования получаем значения коэффициентов А = С = 0,5; В = О = 0.

Выражение (7) в этом случае преобразуется к виду:

S(co) =

а2 +((0+<1)ц)2 а2 а) 0)2'

Интегральная оценка от первого слагаемого 1а(а) формулы (9) равна

-«г йа)

1с1(а) = а(

= агсгд^^-) |

со2

'0)г а2+((х)+(о0у и. 16)1

Интегральная оценка от второго слагаемого 1с2(о:) формулы (9) равна

I с2(а) = аГ"

(1(л)

= агад(^)\

(х)2

(9)

(10)

(11)

а2+{со-со0)2 и

Для выявления тенденции изменения интегральной оценки 1с1(<2) при увеличении коэффициента затухания а вычислим производную по а и определим ее знак. С учетом формул (10) и (11) имеем:

й!с{а) _ сг/с1(а) й1с2{а)

а)2+а>0

+

йа йа

ш1+ш0

йа

ш2-а)0

+

-со,

(12)

о)2 а2+ (&>-,_+а)0)2 а2 + {со2-озI)2 ' а2+((О1+<л>0)2

Первое и третье слагаемые в (12) меньше нуля. После алгебраических преобразований можно показать, что сумма второго и четвертого слагаемых также меньше нуля с учетом того, что а)х < со0 < а)2. Следовательно, с1\с(а)/с1а< 0, то есть интегральная оценка спектра является монотонно убывающей, так же как интегральная оценка АКФ и показатель колебательности.

Таким образом, рассмотренные оценки могут служить оценкой динамического качества станков.

Сопоставительный анализ результатов измерений на круглошлифовальных станках 8\¥аАС1.,-50 показал (рис. 4, рис. 5), что параметры точности дорожек качения колец достаточно хорошо коррелируют с динамическим качеством станков, характеризуемым интегральными оценками спектров ВА колебаний, причем чем ниже значения оценок, тем выше динамическое качество станка.

А Л

Б &

§ 2

С о

>. 5

а х

* с;

ф о

X СО

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4,5 4 3,5 3

2,5 -Н 2 1,5 1

0,5 0

Н В

№166

н в

н в

.№-136 №438

Номер станка

н в

№230

Рис. 4. Значения овальности (Н) и волнистости (В) колец, обработанных на круглошлифовальных станках 8\¥аАОЬ-5() (тоном в столбиках выделены минимальные и максимальные значения)

100

5 90

| £ 80

И 70И

а * 60--® "

7, Р- 50--

п Ш

5 £

р. р

40

я о 30--

20 --10 --

ИВ И А

ИВ И А

ИВ И А

№436 №438

Номер станка

ИВ ИА

№230

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 О

В- 1

¡Б I

Рис. 5. Значения интегральных оценок спектров колебаний станков 8\¥аАСЬ-50: ИА - интегральная оценка автоспектра колебаний опоры кольца, ИВ - интегральная оценка взаимного спектра колебаний опоры кольца и ШУ круга

Аналогичная связь качества обработанной поверхности качения колец с динамическим качеством станков наблюдалась для внутришлифовальных станков 81\У-4 (рис. 6), причем в этом случае оценкой динамического качества служил показатель колебательности ДС. Однородность структуры поверхностного слоя, оцениваемая в баллах вихретоковым методом, также коррелирует со значениями волнистости дорожки качения.

Рис. 6. Взаимосвязь качества обработанной поверхности качения колец с динамическим качеством станков для внутришлифовальных станков 81\У-4

Таким образом, оценка динамического качества АМС по результатам обработки данных измерений ВА колебаний позволяет, во-первых, ранжировать станки по динамическому качеству, во-вторых, по минимальному значению интегральной оценки спектра или показателя колебательности определить станок с наименьшим значением волнистости дорожки качения кольца подшипника и наибольшей однородностью поверхностного слоя, в-третьих, дать рекомендации на проведение восстановительных работ на станках, не удовлетворяющих заданным значениям качества обработки.

Автоматическое управление режимами шлифования с контролем текущего припуска реализуется приборами активного контроля (АК) размеров, получившими широкое распространение в подшипниковой промышленности [3, 20, 21]. При высокопроизводительном шлифовании дорожек качения колец АК обеспечивает точность размеров, необ-

ходимую для селективной сборки подшипников. Развитие АК с использованием микропроцессорной техники позволяет за счет увеличения числа контролируемых параметров, по которым оптимизируется процесс шлифования, расширить функции приборов. Это приводит, с одной стороны, к усложнению приборов контроля, но, с другой стороны, получаемая измерительная информация об изменения параметров деталей и ТП позволяет осуществить оперативный контроль режима обработки и обеспечить высокое качество поверхностного слоя дорожек качения колец.

Автоматическое распределение режимов шлифования по припуску, осуществляемое приборами АК, может быть более или менее эффективным в зависимости от набора контролируемых параметров и способов обработки информации о процессе и о результатах шлифования. К числу дополнительных контролируемых параметров следует отнести уровень вибраций в ДС и скорость съема припуска, что отражено на рис I. Измерение вибрации ДС позволяет контролировать не только собственно процесс шлифования, но и правку круга.

Отклонения параметров точности деталей определяются рядом факторов: отклонениями геометрических параметров точности заготовки (зависящими от технологии производства заготовок), исправляющей способностью процесса шлифования (зависящей от жесткости станка, величины поперечной подачи, характеристик круга, физико-механических свойств СОТС и других) и времени обработки детали.

Известно, что исправляющая способность процесса шлифования возрастает с увеличением поперечной подачи, однако этот способ повышения точности обработки ограничен необходимостью обеспечения заданных физико-механических свойств поверхностного слоя, так как при увеличении подачи повышается температура в зоне резания. Таким образом, для повышения стабильности параметров качества шлифованных поверхностей качения колец целесообразно формировать дополнительные ограничения на величину поперечной подачи, которые обеспечивают исправление отклонений геометрических параметров с заданной точности за время обработки детали, что создает предпосылки для повышения производительности шлифовальных операций, а также обеспечивает необходимую однородность поверхностного слоя.

Выше на рис. 1 отражена схема многопараметрового АК, включающего управление режимами обработки в реальном времени с учетом результатов мониторинга ТП. Два измерительных канала (текущий припуск и вибрация жесткой опоры) аппаратно принадлежат прибору АК, который является частью системы управления. Измерительная информация о текущем припуске используется для вычисления скорости съема припуска [3, 21]. Управление циклом осуществляется путем переключения поперечной подачи по величине припуска и выполнению ограничений на скорость съема припуска и вибрации жесткой опоры, определяемых при обучающем эксперименте.

Информация о математическом ожидании и дисперсии отклонений геометрических параметров заготовки передается в СМТП для принятия решения о подналадке или ремонте станка и корректировке требований к точности заготовок. Контроль поверхностного слоя дорожек качения колец осуществляется внешними по отношению к станку измерительными средствами - автоматизированными приборами вихретокового контроля, информация с которых передается в СМТП.

Выполнено моделирование динамики съема припуска (рис. 7) и проведены экспериментальные исследования отклонений геометрических параметров точности колец на внут-ришлифовальных станках оснащенных микропроцессорным прибором АК. Шлифо-

валась дорожка качения наружных колец шарикового радиально-двухрядного подшипника 256907 из стали ШХ15. Запись сигнала датчика припуска осуществлялась прибором АК с частотой дискретизации 5 кГц. Далее вычислялась скорость съема припуска и в случае ее приближения к допустимой величине снижалась подача круга.

а б

Рис. 7. Моделирование динамики съема припуска на различных подачах: а - изменение припуска во времени; б - распределение скорости съема припуска по припуску

0.8 1.6 2,4 32 4 0.8 1.2 1.6 2 2.4

х х

а б

0.15 ■■ ........ I ■■ ■. 0.2 ■ ................ ■ ■ ■ '

■II11111 .........

■ II--1---1---1---1---1----I ! I I I I I I I

°4ДЧ--НЧЧ--- ¡"Г ¡-¡-¡Г-"

г? ВШ-1--)---(---,---1---г£ 0.1 гттгттт"т"1—"

005 Щ±:Ь:±г" «1-нчч4444~ ■

0 —I—r^-rL о ■' t1 ■11'»' i

08 1.6 2.4 3.2 4 0.8 12 16 2 2.4

х х

В Г

Рис. 8. Гистограммы распределение отклонений параметров точности (а. в - овальность; б. г - огранка) при использовании аналогового прибора активного контроля «ЭКОМ» (а, б) и микропроцессорного прибора АК (в, г)

Применение экспериментального образца микропроцессорного прибора АК в производственных условиях ОАО «ЕПК-Саратов» для управления точностью шлифовальной обработки колец подшипников способствовало снижению отклонений геометрических параметров точности поверхностей качения (рис. 8). Интегрирование микропроцессорных приборов АК в СМТП способствует не только повышению качества обработки колец подшипников, но и получению и накоплению объективной информации о состоянии ТП на каждом станке индивидуально, что необходимо для принятия решения о корректировке ТП в случае его разладки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Практические результаты по автоматизации измерений в рамках СМТП, включающие оценку однородности физико-механических свойств поверхностей качения деталей подшипников вихретоковым методом, оценку динамического качества AMC по виброакустическим характеристикам, а также многопараметровый АК процесса шлифования, направлены на ре-

шение комплекса задач по обеспечению качества продукции и выполняют функцию обратной связи в системе управления качеством продукции. Эффективность мониторинга в значительной степени определяется степенью автоматизации получения и обработки информации от датчиков состояния станка, процесса обработки и качества деталей, а также от возможностей программного обеспечения. Особенности мониторинга ТП проявляются в запаздывании формирования информации о состоянии его компонентов и принятии решения о корректирующем воздействии, однако, автоматизация измерений определяющих параметров способствует реализации комплекса организационно-технических мероприятий, что обеспечивает эффективное управление и заданное качество деталей подшипников.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Всеобщее управление качеством / О.П. Глудкин, Н.М. Горбунов, А.И. Гуров и др. М.: Радио и связь, 1999. 600 с.

2. Пуш A.B. Моделирование и мониторинг станков и станочных систем / A.B. Пуш // СТИН. 2000. №9. С. 12-20.

3. Игнатьев С.А., Горбунов В.В., Игнатьев A.A. Мониторинг технологического процесса как элемент системы управления качеством продукции. Саратов: СГТУ, 2009. 160 с.

4. Игнатьев A.A., Горбунов В.В., Игнатьев С.А. Организация системы мониторинга технологического процесса // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2008. С. 71-75.

5. Мониторинг станков и процессов шлифования в подшипниковом производстве / A.A. Игнатьев, В.В. Горбунов, В.А. Добряков и др. Саратов: СГТУ, 2004. 124 с.

6. Проников A.C. Параметрическая надежность машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 560 с.

7. Игнатьев A.A., Сигитов Е.А. Технологический процесс обработки резанием как объект управления // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2018. С. 38-41.

8. Кудинов В. А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967. 360 с.

9. Кулаков Ю.М., Хрульков В.А., Дунин-Барковский И.В. Предотвращение дефектов при шлифовании. М.: Машиностроение, 1975. 144 с.

10. Игнатьев A.A., Шумарова О.С., Игнатьев С.А. Распознавание дефектов поверхностей качения колец подшипников при автоматизированном вихретоковом контроле с применением вейвлет-преобразований. Саратов: СГТУ, 2017. 108 с.

11. Самойлова Е.М., Игнатьев A.A. Методы и алгоритмы интеллектуализации мониторинга технологических систем на основе автоматизированных станочных модулей. Саратов: СГТУ, Ч.З. 2019. 84 с.

12. Аршанский М.М., Щербаков В.П. Вибродиагностика и управление точностью на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1989. 136 с.

13. Попов В.И., Локтев В.И. Динамика станков. Киев: Техника, 1975. 136 с.

14. Lin Z.H., Hodgson D.C., In-process measurement and assaesment of dynamis characteristics of machine tool structures // Int. J. Mach. Tools Manufact. 1988. V. 28. № 2. P. 93-101.

15. Козочкин M.П. Влияние динамических характеристик станков на вибрации при резании // СТИН. 2014. №2. С. 4-9.

16. Игнатьев A.A., Каракозова В.А., Игнатьев С.А. Стохастические методы идентификации в динамике станков. Саратов. СГТУ. 2013. 124 с.

17. Ignat'ev A.A., Karakozova V.A., and Ignat'ev S.A. Transfer Function and Margin of Stability in the Dynamic System of a Grinding Machine // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35 No. 2. P. 123-125.

18. Игнатьев A.A., Самойлова Е.М., Шамсадова Я.Ш. Оценка динамического качества станков с применением автокорреляционных функций виброакустических колебаний // Известия вузов. Поволжский регион. Технические науки. 2017. № 2 (42). С. 90-98.

19. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. 768 с.

20. Михелькевич В Н. Автоматическое управление шлифованием. М.: Машиностроение, 1975. 304 с.

21. Васин МП., Горбунов В.В., Игнатьев A.A. Управление шлифованием колец высокоточных подшипников с адаптацией режимов шлифования // СТИН. 2007. № 7. С. 29-34.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Игнатьев Александр Анатольевич -

доктор технических наук, профессор кафедры «Технология и системы управления в машиностроении» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Добряков Владимир Анатольевич -

кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология и системы управления в машиностроении» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Игнатьев Станислав Александрович -

доктор технических наук, профессор кафедры «Технология и системы управления в машиностроении» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Alexander A. Ignatyev -

Dr. Sc. (Engineering), Professor, Department of Control Systems Technology in Mechanical Engineering, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Vladimir A. Dobryakov -

PhD (Technical Science), Associate Professor Department of Control Systems Technology in Mechanical Engineering, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Stanislav A. ignatyev -

Dr. Sc. (Engineering), Professor Department of Control Systems Technology in Mechanical Engineering, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov E-mail: atp@sstu.ru

Статья поступала в редакцию 20.02.20. принята к опубликованию ¡5.03.20

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.