CC BY
64
11. Колмогоров А.Н. Элементы теории функций и функционального анализа / А.Н. Колмогоров, С.В. Фомин, М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит. 1972. 347 с.
12. Демидович Б.П. Основы вычислительной математики / Б.П. Демидович, И.А. Марон. СПб.: Лань, 2007. 672 с.
13. Минаев Е.Н. Исследование электрических полей при катодной защите морской техники / Е.Н. Минаев, Г.П. Турмов // Исследования по вопросам повышения эффективности судостроения и судоремонта: сб. науч. тр. Вып. 37. Владивосток: ДВГТУ, 1996. С. 3-7.
14. Янке Е. Специальные функции (формулы, графики, таблицы) /Е. Янке, Ф.Эмде, Ф. Леш, М.: Физматгиз, 168, 344 с.
15. Минаев Е.Н. Метод расчёта электрического поля на границе металл-электролит при переменном коэффициенте поляризации вдоль границы / Е.Н. Минаев, В.П. Царёв // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. №3(48), Вып.3. С. 106-112.
16. Минаев Е.Н. Метод расчёта поля в электрохимической системе щель-плоская поверхность / Е.Н. Минаев // Математические методы в технике и технологиях: сб. тр. 22 Меж-дунар. науч. конф.Т.5. Псков: Изд-во Псков. гос. политех. ин-та, 2009. С. 57-60.
Минаев Евгений Николаевич -
доктор технических наук, профессор кафедры «Общая физика» Саратовского государственного технического университета
Minaev Evgeny Nicolaevich -
Doctor of Technical Science,
Professor of the Department of «General Physics»
of Saratov State Technical University
Статья поступила в редакцию 11.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
УДК 65.011.56
А.Ю. Набилкин, С.А. Кравченко, Г.А. Гилев, В.П. Бирюков КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ СИЛ РЕЗАНИЯ
Предложена компьютерная система измерения сил резания при обработке на металлорежущих станках, разработано программное обеспечение для автоматизированного сбора и обработки данных, а также тарирования измерительной системы.
Сила резания, компьютерная система измерения, механическая обработка
A.Y. Nabilkin, S.A. Kravchenko, G.A. Gilev, V.P. Birukov COMPUTER SYSTEM FOR MEASURING OF CUTTING FORCES
The computer system for measuring of cutting forces is proposed for sensing cutting forces in machining operations. The software is developed for computer-aided data acquisition and processing with option of calibration gauging of the measuring system.
Cutting force, computer measurement system, machining
Переменные упругие деформации технологической системы станка, возникающие при изменении сил резания в процессе токарной обработки, являются одним из факторов, влияющих на величину погрешности обработки. Поэтому используют различные автоматизированные системы управления, стабилизирующие упругие перемещения технологической системы при изменении припуска заготовки, твердости материала и других возмущающих воздействиях. Динамические характеристики процесса резания как объекта управления, статистические характеристики возмущающих воздействий для построения системы управления преимущественно исследуют экспериментальным путем, что требует наличия различных измерительных систем.
В Балаковском институте техники, технологии и управления разработана компьютерная система измерения сил резания. Данная система позволяет решать задачи исследования закономерностей технологического процесса, построения моделей процесса как объекта управления, нахождения оптимального режима резания и может быть использована для стабилизации процесса резания непосредственно в системах управления.
В качестве датчика используется тензодатчик балочного типа с мостовым включением производства фирмы ТЕНЗО-М [1]. Нормирующий преобразователь преобразует сигнал тен-зодатчика в нормированный сигнал 0-10 В. Выходной сигнал с преобразователя через устройство сбора аналоговой информации ЛА-2USB производства фирмы Руднев-Шиляев передается на компьютер.
Разработанное в среде LabView программное обеспечение позволяет производить:
- периодический опрос датчиков;
- статистическую обработку экспериментальных данных;
- архивирование полученных результатов;
- построение временных рядов сил резания в процессе обработки, гистограмм, автокорреляционных функций, спектральных плотностей полученных случайных процессов [2];
- использовать полученные результаты при выявлении закономерностей процесса и построении математических моделей.
Главное окно программы показано на рис. 1. Мгновенное значение силы резания выводится на милливольтметр 1 и цифровой индикатор. Временной ряд силы резания выводится на графике в окне 2. На рисунке показан временной ряд, полученный для тангенциальной силы резания при точении ступенчатой заготовки диаметром 30 мм при следующих режимах резания: v = 112,5 м/мин, s = 0.2 мм/об, t = 0.5 мм.
Рис. 1. Главное окно программы измерения силы резания
Нормирующий усилитель, внешнее устройство АЦП и вспомогательные устройства сопряжения и питания объединены в один блок с возможностью подключения к нему тензо-датчиков. Это позволяет проводить измерения с использованием датчиков с различными характеристиками. Датчики разной чувствительности позволяют измерять силы резания различной максимальной амплитуды
Система тарирования датчика содержит специальную рычажную систему (рис. 2).
Рычаг может поворачиваться вокруг горизонтальной оси. На расстоянии ¡¡+¡2 от оси вращения рычага подвешивается эталонный груз. На расстоянии ¡2 от оси вращения к рычагу приварена призма, передающая усилие с рычага на резец. Это усилие через передающий элемент передается на датчик. Соответствующее этому грузу усилие рассчитывается исходя из уравнения статики для рычажной системы с учетом длин ¡1 и ¡2. Тарирование датчика проводится перед каждой серией измерений.
Эксперименты показали, что система измерения сил имеет линейную статическую характеристику. На рис. 3 показан пример статической характеристики датчика, полученной при тарировке. Данная статическая характеристика описывается регрессионным уравнением идат = К + ЬРг = 0,741 + 0,005Рг с коэффициентом корреляции К2 = 0,99 [3]. Система настроена с предварительным натягом P0=0.74 В (по выходному напряжению датчика).
Рис. 2. Установка для тарирования датчика
и, В
С тати чесш 1фкпр*лжи лг ия силы
А и
и ■'.рвав
1 3
о <о юз 1!С :ю но
Рис. 3. Статическая характеристика, полученная в результате тарирования датчика силы
Рис. 4. Статические зависимости силы резания от режимов резания
На рис. 4 приведены экспериментальные данные статической зависимости силы резания от глубины резания, подачи и скорости резания, полученные с помощью измерительной системы. Данные показывают линейную зависимость тангенциальной силы резания от глу-
бины резания и подачи и нелинейную зависимость от скорости резания, что согласуется с литературными данными [4].
На рис. 5 показаны графики экспериментальных измерений силы резания, полученные с помощью описываемой системы, при точении заготовок с поперечными пазами (рис. 5 а) и при черновой обработке заготовки с неравномерным припуском (рис. 5 б).
Рис. 5. а) Колебания силы резания при точении заготовки с четырьмя поперечными пазами (У=19,5 м/мин, 1=0.4 мм, э=0.35 мм/об, ^аг=46 мм); б) Колебания силы резания при точении цилиндрической заготовки, обусловленные неравномерностью припуска (У=54,9 м/мин, 1=0.5 мм, э=0.4 мм/об, ^аг=33 мм)
Выводы
1. В работе предложена компьютерная система измерения сил резания на основе тен-зометрического датчика.
2. Экспериментальные исследования системы показали ее высокую чувствительность и достаточное быстродействие для использования ее в составе системы управления силой резания.
ЛИТЕРАТУРА
1. http://www.tenso-m.ru/pdf/601_T2.pdf
2. Солодовников В.В. Статическая динамика линейных систем управления / В.В. Солодовников. М.: Физматгиз, 1960. 576 с.
3. Дрепер Н. Прикладной регрессионный анализ / Н.Дрепер, Г. Смит. М.: Финансы и статистика, 1986. 392 с.
4. Резание материалов / Е.Н. Тримбач, Г.А. Мелетьев, А.Г. Схиртладзе и др. Старый Оскол: ТНТ, 2009. 512 с.
Набилкин Артем Юрьевич -
аспирант кафедры «Технология и автоматизация в машиностроении» Балаковского института техники, технологии и управления Саратовского государственного технического университета
Кравченко Станислав Алексеевич -
аспирант кафедры «Технология и автоматизация в машиностроении» Балаковского института техники, технологии и управления Саратовского государственного технического университета
Гилев Геннадий Андреевич -
аспирант кафедры «Технология и автоматизация в машиностроении» Балаковского института техники, технологии и управления Саратовского государственного технического университета
Бирюков Владимир Петрович -
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология и автоматизация в машиностроении» Балаковского института техники, технологии и управления Саратовского государственного технического университета
Nabilkin Artem Yuryevich -
Post-graduate Student the Department of «Technology and Automachine Building» of Balakovo Institute of Techniques, Technology and Management (branch) of Saratov State Technical University
Kravchenko Stanislav Alekseevich -
Post-graduate Student the Department of «Technology and Automachine Building» of Balakovo Institute of Techniques, Technology and Management (branch) of Saratov State Technical University
Gilev Gennadiech Andreevich -
Post-graduate Student the Department of «Technology and Automachine Building» of Balakovo Institute of Techniques, Technology and Management (branch) of Saratov State Technical University
Biryukov Vladimir Petrovich -
doctor of technical sciences, professor, head. Department «Technology and Automachine Building» of Balakovo Institute of Techniques, Technology and Management (branch) of Saratov State Technical University
Статья поступила в редакцию 13.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
УДК 626.519
И.А. Рожков, А.А Игнатьев, В.А. Иващенко
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСПОЗНАВАНИЯ ДЕФЕКТОВ ШЛИФОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ
Предложен подход к построению систем автоматизированного распознавания дефектов шлифованных поверхностей колец подшипников, обеспечивающий повышение качества идентификации дефектов и расширяющий набор (количество) распознаваемых дефектов.
Идентификация дефектов, подшипники, искусственные нейронные сети, автоматизированное управление
