CC BY
24ПРОБЛЕМЫ ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
СИСТЕМ Лангеман Д.В.1, Лангеман С.В.2
'Лангеман Дмитрий Васильевич — студент, направление: технологические машины и оборудование, нефтехимический институт;
2Лангеман Светлана Васильевна — магистр, направление: технологические машины и оборудование, Омский государственный технический университет, г. Омск
Аннотация: рассмотрены различные теории достижения точности технологических систем, представлены факторы, влияющие на точность технологического оборудования. Ключевые слова: точность, погрешности машин и станков, технологическое обеспечение точности, дефекты оборудования.
Одним из важных требований, предъявляемых к качеству выпускаемой продукции, является точность. Повышение точности изготовления деталей требует применения наиболее точных и производительных средств и методов контроля. Повышение точности изготовления деталей и сборки узлов увеличивает долговечность и надежность эксплуатации механизмов и машин. Этим объясняется непрерывное ужесточение требований к точности изготовления деталей и машин в целом.
Анализ научных исследований показывает, что точность рассматривается с различных точек зрения.
В.Т. Портман [7] рассматривал точность в конструкторском направлении, когда рассматривается необходимая точность для обеспечения работоспособности станка. Согласно В.Т. Портману, требования к точности поверхностей устанавливаются с учетом их функций и требуемых свойств поверхностей таких как точное базирование, физико-химические свойства, теплоэлектрическая проводимость, антифрикционные и фрикционные свойства, прочность и жесткость (сопротивление объемной и контактной усталости). Для достижения точности рассматриваются погрешности машин и станков, которые подразделяются на собственные (погрешности изготовления), систематические погрешности, зависящие от принципа работы машины или процесса, а также погрешности от внешних воздействий (упругие и температурные деформации, износ, старение, корабление). Также в этом направлении работали Н.Г. Буревич, Д.Н. Решетов, А.С. Проников, В.Э. Пуш, В.А. Кудинов и др. [1, 2, 5, 4, 6, 7, 8, 9, 10].
Технологическое обеспечение точности, т.е. достижение точности, заданной конструктором, различными средствами и методами, заложено в работах Б.С. Балакшина, А.Г. Косиловой, В.С. Корсакова, А.М. Дальского и др. [1, 4, 5]. Согласно теории Б.С. Балакшина, точность зависит от величины макронеровностей, точности размера и др. Эти показатели также используются и для характеристики точности технологического оборудования. Различным является только то, что показатели точности относятся к поверхностям конкретной детали, а для технологического оборудования - к исполнительным поверхностям, принадлежащим различным связанным друг с другом деталям. Б.С. Балакшин выделил показатели, характеризующие точность технологического оборудования, такие как:
— Точность относительного движения исполнительных поверхностей технологического оборудования;
— Точность расстояний между исполнительными поверхностями;
— Точность относительных поворотов исполнительных поверхностей;
— Точность геометрических форм исполнительных поверхностей (макрогеометрия и волнистость);
— Шероховатость исполнительных поверхностей.
Кроме основных показателей также рассматривается ряд других. К ним относятся физико-химическое состояние и физико-механические свойства (твердость, структурное состояние, характер остаточных напряжений и др.) поверхностного слоя материала детали. Технологическое обеспечение точности рассмотрено и в теории В.С. Корсакова. Предложен ряд факторов, вызывающих образование погрешностей. Из всего комплекса факторов таких как погрешности обработки, возникающие в результате упругих деформаций технологической
системы, погрешности установки, погрешности обработки, погрешности неточности изготовления режущего инструмента и др. наиболее значимыми, согласно В.С. Корсакову являются погрешности, вызываемые деформациями технологической системы.
Рассмотренные научные исследования, в основном придерживаются одной из точек зрения, это обеспечение точности с учетом точности конструирования узлов механизмов станка, либо точность, достигаемая за счет детально проработанной технологии.
Согласно В.А. Гаврилову [3], погрешность обработанных деталей является результатом воздействия на процесс обработки многочисленных факторов, которые зависят от состояния и взаимодействия всех элементов технологической системы (станка, инструмента, приспособления, заготовки и рабочего) и внешней среды. В конкретных производственных условиях и определенных технологических операциях влияние одних факторов на точность обработки может быть более, а в других менее весомым. Каждый фактор вызывает образование характерных элементарных погрешностей. В.А. Гаврилов выделял факторы, влияющие на точность обработки в целом такие как:
— соответствие требованиям к заготовке по размерам, форме и допускам;
— соответствие физико-механических свойств материала заготовок и припусков на обработку;
— наличие внутренних (остаточных) напряжений в материале заготовок и их отклонение от допустимых;
— точность базовых поверхностей;
— погрешность установки обрабатываемой заготовки на станке, включая погрешности, вносимые приспособлением;
— деформация заготовки и других элементов технологической системы под влиянием усилий закрепления.
А также различные факторы, вызванные дефектами оборудования:
— неточность станка (неточность изготовления);
— погрешности настройки станка;
— износ направляющих, опор и других узлов станка;
— неточность приспособления;
— неточность изготовления и установки режущего инструмента;
— неточность измерительного инструмента;
— размерный износ режущего инструмента;
— деформации, вызываемые плохой сборкой деталей станка;
— упругие деформации станка, приспособления, заготовки и режущего инструмента под влиянием сил резания;
— деформации от действия центробежных сил, вызываемых дисбалансом вращающихся частей, от сил инерции при быстром изменении скорости движения, сил тяжести узлов;
— температурные деформации элементов технологической системы от воздействия внутренних и внешних тепловых полей;
— неточность схемы формообразования (теоретической схемы обработки);
— неточность обработки деталей;
— вибрации узлов станка, возникающие в процессе обработки.
В многономенклатурном производстве оборудование должно обладать широким диапазоном функций, таких как многофункциональность, гибкость, быстрая переналаживаемость, что невыполнимо после выполнения обдирочных операций труднообрабатываемых материалов.
Список литературы
1. Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения. В 2-х кн. / Б.С. Балакшин //
М.: Машиностроение, 1982. 320 с.
2. Бруевич Н.Г. Точность механизмов. / Н.Г. Бруевич // М.: ГИТТЛ, 1946. 332 с.
3. Гаврилов В.А. Колебания при резании металлов. / В.А. Гаврилов, В.Г. Гребень // Омск: Изд-во
ОмГТУ, 2003. 35 с.
4. Корсаков В.С. Точность механической обработки. / В.С. Корсаков // М.: Машиностроение,
1961. 379 с.
5. Косилова А.Г. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. /
A.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков, М.А. Калинин // М.: Машиностроение, 1976. 288 с.
6. Кудинов В.А. Поузловой анализ динамических характеристик упругой системы станков. /
B.А. Кудинов, В.М. Чуприна // Станки и инструмент, 1989. № 11. С. 8-11.
7. Портман В.Т. Точность металлорежущих станков. / В.Т. Портман, Д.Н. Решетов // М.: Машиностроение, 1986. 336 с.
8. Проников А.С. Оценка качества металлорежущих станков по выходным параметрам точности. / А.С. Проников // Станки и инструмент, 1980. № 6. С. 5-8.
9. Пуш А.В. Оценка качества станков по областям состояний их динамических характеристик. / А.В. Пуш // Станки и инструмент, 1984. № 7. С. 9-12.
10. Решетов Д.Н. Точность металлорежущих станков. / Д.Н. Решетов, В.Т. Портман // М.: Машиностроение, 1986. 336 с.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Нурмедова М.Б.1, Матис Е.Е.2, Сорокин А.В.3
'Нурмедова Мерджен Батыровна - магистрант;
2Матис Евгений Евгеньевич - магистрант;
3Сорокин Алексей Владимирович - магистрант, кафедра автоматизации технологических процессов и производств, Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж
Аннотация: изложены методологические принципы построения математических моделей технологических процессов, ориентированных на использование в задачах оптимизации. Поставлена задача многокритериальной параметрической оптимизации при нескольких управляющих переменных в условиях неопределённости. Предложено использовать методы на основе априорной модели технологического процесса и поисков экстремума оптимизации. Ключевые слова: критерий оптимизации, математическая модель.
Сложность выбора критерия оптимизации или показателя эффективности (целевой функции) состоит в том, что на практике в задачах оптимизации и управления имеют дело со многими критериями, которые зачастую взаимно противоречивы. В частных задачах, когда объект является частью технологического процесса, не всегда удаётся или не всегда целесообразно выделять прямой экономический показатель, который бы полностью характеризовал эффективность работы исследуемого объекта. В таких случаях условием оптимальности может служить технологическая характеристика, косвенно оценивающая экономичность работы технологического объекта [1].
Для математической задачи оптимизации исследуемого технологического процесса необходимо применить различные критерии, представляющие собой функцию от первичных параметров (многоцелевая задача управления). Так как на исследуемый объект управления в режиме функционирования постоянно оказывают влияние стохастические внешние воздействия, то необходимо оптимизировать две конфликтующие целевые функции в заданной области применения. Ставится задача многокритериальной (векторной) параметрической оптимизации с дискретно-непрерывным характером при нескольких управляющих переменных в условиях неопределённости. Данная задача ставится с целью оптимального управления процессом при неустановившихся рамках эксплуатации.
Для применения количественных методов при решении задач оптимизации необходимо иметь математические модели критерия оптимизации и ограничений.
Ш=Ш(х,а,у) (')
где х — вектор условий при переменных, на которые невозможно воздействовать;
а — постоянные для данной задачи параметры;
у — вектор управления или управляемые факторы, поиск значения которых является целью оптимизации.
