ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ ОБРАБОТКОЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

ОБОРУДОВАНИЕ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Интегрип

OD

ованная система диагностики и управления обработкой на токарных станках с ЧПУ

Ю.И. НЕКРАСОВ, профессор, канд. техн. наук, Тюменский государственный нефтегазовый университет, е. Тюмень

Конкурентоспособность современного многономенклатурного машиностроительногс производства и его продукции определяется гибкостью и технологическими возможностями обеспечения высокого качества изготовления изделий, которое чаще всего в решающей мере обеспечивается точностью механообработки. Выборочный анализ состояния технологического оборудования на ряде конверсионных предприятий и на предприятиях нефтегазового машиностроения Западной Сибири показывает, что до 80 % и более станков с ЧПУ по нормам точности к настоящему времени уже выработали свой эксплуатационный ресурс. Это предопределяет снижение жесткости технологических систем (ГС) и ухудшение условий эксплуатации режущего инструмента, приводящие к снижению размерной стойкости резцов, нерегламентрированным отказам твердосплавного инструмента из-за выкрашивания и сколов режущего лезвия. Результаты экспериментальных исследований показали, что повышение размерной точности, »^ества обработки и эффек1иьнис1и использования режущего инструмента в условиях выработки эксплуатационного ресурса, снижения жесткости ТС и точности производственного технологического оборудования обеспечиваются сочетанием диагностики и управления процессами механообработки при переоснащении токарных станков с ЧПУ современными системами программного управления класса РСА/С.

Диагностика технического состояния и погрешностей обработки на эксплуатируемых в условиях производства токарных станках с ЧПУ показывает, что для обследованных ТС до 70 % от суммарной составляют погрешности, обусловленные отклонениями от прямолинейности перемещений (неравномерный износ направляющих) и позиционными отклонениями перемещений исполнительных рабочих органов станков (местный износ ходовых винтов и ШВП): погрешностями, связанными с деформациями и перемещениями обрабатываемых заготовок под действием составляющих силы резания, а также погрешностями, обусловленными размерным износом и деформациями режущего инструмента.

Обеспечение точности обработки предопределяет необходимость компенсации этих погрешностей, реализуемой посредством прямого управления приводами подач станков с ЧПУ при их переоснгщении системами управления класса РСА/С, что принципиально обеспечивает возможность внесения оперативных коррекций в траекторию движения исполнительных рабочих органов станков с целью компенсации позиционных отклонений их перемещений, отклонений геометрической формы и деформаций элементов ТС. При этом возникает необходимость предварительной диагностики технологических систем обработки на с~анках с ЧПУ, занесения результатов диагностики в базы данных, формируемых на жестком диске в PCNC с последующим внесением оперативных коррекций в управляющие программы непосредственно в процессе обработки с учетом фактического состояния конкретного технологического оборудования.

Реализованы следующие функциональные возможно-

сти представленной на рис. 1 интегрированной системы диагностики и управления (ИСДУ) токарным станком, переоснащенньм доработанной системой программного управления класса РСА/С:

Рис. 1. Токарный станок с ЧПУ, оснащенный интегрированной системой диагностики и управления обработкой (ИСДУ)

- разработка исходной управляющей программы с использованием постпроцессора CAD/CAM;

- предварительная диагностика технологической системы с использованием модульной системы нагружения и датчиков перемещений элементов ГС;

- оперативный ввод коррекций в траектории движения формообразующего режущего инструмента, компенсирующих позиционные отклонения перемещений исполнительных рабочих органов станка, отклонения геометрической формы, деформации и перемещения элементов ТС при использовании оригинального программно-аппаратного комплекса управления обработкой на станке с ЧПУ,

- оперативная диагностика системы резания с использованием датчиков диагностики системы резания, включающих оригинальные устройства прецизионного измерения термоЭДС резания и мехатронные устройства для определения коэффициента усадки стружки непосредственно в процессе точения на станке с ЧПУ,

- управление процессом обработки с использованием оригинального интерфейса оператора токарного станка, переоснащенного системой программного управления класса РСА/С.

Функционирование интегрированной системы диагностики и управления обработкой на токарных станках с ЧПУ обеспечивается доработанной системой программною управления класса РСА/С (Personal Computer Numerical Control). В основу интегрированной системы диагностики и управления обработкой на станках с ЧПУ положен принцип многоуровневой организации обработки информации. В качестве конфигурационного ядра системы, преставлен-ниой на рис. 2, использованы средства системной связи, обмена и управления, обеспечивающие сопряжение ИСДУ с технологическим оборудованием. Программное обеспечение ИСДУ составлено из программных модулей, что обес-

№ 4 (29) 2005 ЦИI 7

ORPAROTKA MFTAJIJIOB

ТЕХНОЛОГИЯ

печивает многофункциональность, расширение и модернизацию структуры ИСДУ в процессе ее развития без нарушения работоспособности системы в целом.

В результате проведенных исследований установлено, что применение ИСДУ при сравнительно небольших затратах на переоснащение станков системами программного управления класса PCNC и диагностическими модулями информационно-измерительной системы позволяет повысить экономически целесообразную в условиях производства точность обработки на два квалитета ISO, реализовать наиболее полное использоэание эксплуатационного точностного ресурса технологического оборудования и рациональное применение режущего инструмента при обеспечении стабильности качества и наибольшей для конкретных условий технико-экономической эффективности обработки.

WIN - приложения PC - приложения NC - приложения

• imonpiHwro'p: - I'l.lUKI'tp .МфШМКЮИН'П nporpiVMu: - iao .таим«. - ЧО.И'.iL,пф.цтлunit ■ iirpr>miK«iiH xicmirraa ТС; - мо.ц.н. иафприлишаип- ■■11|Гр|||Г.1М«Я<К|ПШ диапгостаа; - «U.K.U. rsrieuu рспиш. _ - ».-иортч у|ц»ыган* (.климкм приемом; - HNiv|MT*tM!<f>: - >11№р№1Ш1 1К11Ш: - tJiivipi»nioHiiin; - Kap|K%tap ipnt» гории шажмна nci|>fWaii; - K*|I|IVKI<I|I реимт ртам

/

Рис. 2. Структура (а) и состав (б) системного и прикладного программного обеспечения интегрированной системы диагностики и управления обработкой на станке с ЧПУ

Список литературы

1. Сосонкин В.Л., Мартиноз Г.М. Принципы построения систем ЧПУ с открытой архитектурой// Приборы и системы управления. - 199G. - №8. - С. 18-21.

2. Некрасов Ю.И., Проскуряков H.A. Реализация управления от PCNC следящим приводом станка с ЧПУ// Современные тенденции развития машиностроения и материалов: Сб. статей IX Междунар. науч.-техн. Конф. -Пенза: Пензенский государственный университет, 2004. -С.155-158.

3. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003611798 Россия. Программа для управления станком со следящим приводом. / Ю.И. Некрасов, H.A. Проскуряков (Россия). Реестр программ, г. Москва. Заявл. 16.06.2003. 3арегистр.28.07.2003.

Причины охрцпчивания сварных швов при лазерной сварке алюминиевых сплавов*

A.M. ОРИШИЧ, профессор, доктор ф.-м.наук, ИТПМ СО РАН,

И.А. БАТАЕВ, студент, НГТУ, В. Г. БУРОВ, профессор, канд. техн. наук, НГТУ, A.A. БАТАЕВ, профессор, доктор техн. наук, НГТУ, Ю. В. АФОНИН, ст. науч. сотр., канд. техн. наук, ИТПМ СО РАН, Э.Г. ШИХАЛЕВ, науч. сотр., ИТПМ СО РАН, г. Новосибирск

Важнейшим технологическим свойством металлических сплавов является их свариваемость. Среди множества конструкционных материалов, подвергавшихся соединению методом сварки, мохно выделить сплавы алюминия. Особые физико-химические свойства, в частности высокая химическая активность, предъявляют специфические требования к технологическим параметрам сварки. Необоснованный выбор режимов сварки алюминиевых сплавов приводит к образованию дефектов соединений, которые являются причиной существенного снижения механических свойств материала в зоне сварного шва. Особые трудности возникают при лазерной сварке [1- 3]. Обусловлены они локальностью термического нагрева, высокой теплопроводностью алюминиевых сплавов, быстрым образованием окислов, поглощением газов из окружающей среды, высокой отражающей способностью материала. Эти факторы являются причинами ограничения применения лазерной сварки для соединения деталей из алюминиевых сплавов. В меньшей степени эта проблема изучена для

' Статья подготовлена по результатам исследований по проекту 2005-РИ-16.0/024/023 б рамках программы 1.6 ФЦНТП

сверхлегких сплавов системы «алюминий-литий». Проведенные исследования показали, что ударная вязкость шва, полученною лазерной сеаркой сплава, легированного литием, составляет лишь 20 % от величины ударной вязкости основного металла, прочностные свойства снижаются примеэно в два раза. Настоящая работа посвящена выявлению основных факторов охрупчивания А1-Ы сплавов на технологических лазерных комплексах производства Института теоретической и прикладной механики СО РАН.

В качестве объектов исследования были использовны листоБые заготовки из сплава 01420. Толщина листов составляла 1,5 мм. В работе применялись две схемы соединения пластин - встык и внахлест. Кроме того, с целью уменьшения влияния поверхностного слоя окислов и исключения влияния зазоров между соединяемыми деталями на качество сварного соединения осуществляли моделирование процесса сварки путем локального проплавления дорожки на цельной пластине. Сварка осуществлялась на газовом С02-лазере по режимам: мощность излучения -3,5 кВт, скорость перемещения детали относительно луча -1,5...7 м/мин, длина волны излучения - X = 10,6 мкм.

ИНТЕРФЕЙС ОПЕРАТОРА ИСДУ

Windows NT

8 № 4 (29) 2005