CC BY
23
Значения коэффициента с для разных кругов
Таблица 3
Марка круга
FS-WL 8A MED FS-WL 6S FIN FS-WL 2S CRS DB-WL 8S MED CF-FB 0,5A FIN
Коэффициент c
0,0071
0,0005
0,001
0,0032
0,0052
I, мм/мин 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01
0
25
30 35 40 45 50 t, °C
Рис. 5. Зависимость износа инструмента от температуры в зоне резания для круга CF-FB 0,5A FIN
Зависимость износа инструмента за 1 мин работы от температуры выражается уравнением I = с 4,
где с - коэффициент, приведенный в табл. 3 для разных кругов.
Из результатов исследования можно констатировать, что по известной величине температуры в зоне резания 4 можно прогнозировать износ инструмента.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ по постановлению Правительства от 9 апреля 2010 г. № 218 в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства «Автоматизация и повышение эффективности процессов изготовления и подготовки производства изделий авиатехники нового поколения на базе Научно-производственной корпорации «Иркут» с научным сопровождением Иркутского государственного технического университета» (шифр 2012-218-03-120).
Статья поступила 27.01.2015 г.
Библиографический список
1. Димов Ю.В., Подашев Д.Б. Круги для финишной обработки деталей // Вестник ИрГТУ. 2011. № 5 (52). С. 16-20.
УДК 621.924.9
РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДРОБЕУДАРНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ НА УСТАНОВКАХ КОНТАКТНОГО ТИПА
1 л 4
© А.А. Лихачев1, В.В. Герасимов2, А.А. Пашков3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены отечественные и зарубежные способы формообразования длинномерных обшивок. Описывается конструктивное решение дробеметного аппарата 3Д400М. Представлены варианты автоматизации основных узлов дробеметного аппарата, а также факторы, влияющие на стабильность и производительность, принципы функционирования и схемы работы систем адаптивного прижима и автоматической досыпки дроби дробеметных аппаратов.
Ключевые слова: дробеударное формообразование; дробеметная установка; адаптивное управление; досыпка дроби.
IMPLEMENTATION OF SHOT PEEN FORMING CONTROL SYSTEM ON CONTACT TYPE INSTALLATIONS A.A. Likhachev, V.V. Gerasimov, A.A. Pashkov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
Having considered domestic and foreign methods of forming long skins, the article describes a design solution of a 3D400M shotblaster. It discusses automation options for the major units of a shotblaster as well as the factors affecting its stability and performance, operation principles and the workflow of the systems of adaptive clamping and automatic
1Лихачев Андрей Александрович, научный сотрудник, старший преподаватель кафедры оборудования и автоматизации машиностроения, тел.: 89501129865, e-mail: [email protected]
Likhachev Andrei, Researcher, Senior Lecturer of the Department of Equipment and Automation of Mechanical Engineering, tel.: 89501129865, e-mail: [email protected]
2Герасимов Виталий Валериевич, научный сотрудник, аспирант, тел.: 89501311731, e-mail: [email protected] Gerasimov Vitaly, Researcher, Postgraduate, tel.: 89501311731, e-mail: [email protected]
3Пашков Александр Андреевич, младший научный сотрудник, аспирант, тел.: 89041109030, e-mail: [email protected]
Pashkov Alexander, Junior Researcher, Postgraduate, tel.: 89041109030, e-mail: [email protected]
feed of peen in shotblast machines.
Keywords: shot peen forming; shotblast machine; adaptive control; peen feed.
Эффективным способом формообразования длинномерных панелей и обшивок является технология дробеударного формообразования (ДУФ). В основе процесса ДУФ лежит двухосное удлинение поверхностных слоев ударами дроби. При таком воздействии листовая деталь приобретает поверхность двойной кривизны. В зарубежной практике процесс получения требуемой формы деталей реализуется на дорогостоящих и технически сложных дробеударных установках проходного типа. Получение поверхностей знакопеременной кривизны в большинстве случаев является длительным и многошаговым и включает в себя последовательную обработку наружной поверхности детали, ее продольных кромок с двух сторон, а также применение заневоливания и растяжения кромок [1].
Альтернативная отечественная технология комбинированного формообразования крупногабаритных панелей разработана в ИрГТУ и внедрена на Иркутском авиационном заводе [2]. Главным преимуществом используемого способа формообразования является разделение процесса получения конечной формы детали на достаточно простые, легко управляемые и контролируемые операции образования продольной и поперечной кривизны. Для получения про-
дольной кривизны монолитных ребристых панелей применяется раскатка ребер, для деталей типа обшивок используется гибка-прокатка. Поперечная кривизна достигается обработкой дробью наружной поверхности детали на специальных установках серии УДФ с использованием дробеметных аппаратов контактного типа.
На рис. 1 показано запатентованное конструктивное решение дробеметного аппарата 3Д400М [3], применяемого в качестве рабочего органа установки УДФ-4.
Устройство разгона дроби состоит из корпуса 13 со сменными эластичными уплотнениями; дробеметного колеса 12 с приводом от электродвигателя, импеллером 14 и питающим патрубком 15. Средство транспортирования дроби включает корпус 10; бункер 7; загрузочное колесо 2 с ковшами 1 и шнеком 6, расположенном в корпусе 3; привод вращения c электродвигателем 5. Устройства разгона и транспортирования соединены фланцем 11 и скатом 17. На корпусе устройства разгона и транспортирования установлен бункер 9 с устройством автоматической досыпки дроби 8. В нижней части питающего патрубка 15 выполнено разгрузочное окно 16.
Рис. 1. Конструктивное решение дробеметного аппарата 3Д400М
Стабильную работу данного аппарата при реализации программы ДУФ обеспечивает подбор конструктивных параметров средства транспортирования дроби, обеспечивающий постоянство заполнения бункера 6 и расхода дроби, подаваемой шнеком 7 на лопатки дробеметного колеса 12 [4].
В процессе обработки контакт дробеметного аппарата с криволинейной поверхностью детали осуществляется при помощи эластичного уплотнения. Конструкцией 3Д400М предусмотрена возможность установки четырех типов уплотнений, ширина которых 100, 200, 300, 400 мм. Основным условием работы дробеметного аппарата контактного типа является
обеспечение стабильности процесса обработки дробью путем поддержания постоянного контакта эластичного уплотнения с обрабатываемой деталью. На установке УДФ-4 применено решение системы прижима на основе ультразвуковых бесконтактных датчиков расстояния Sonar - UNAM 12U9914/S14 (рис. 2).
Система функционирует следующим образом. В зависимости от установленного на дробеметном аппарате уплотнения обрабатываются сигналы датчиков и определяется угол, на который необходимо повернуть дробеметный аппарат для обеспечения стабильного прижима, как показано на схеме (рис. 3).
Рис. 2. Конструктивное исполнение системы прижима дробеметного аппарата 3Д400М: 1 - обрабатываемая деталь; 2 - крышка; 3 - штепсельный разъем; 4 - ультразвуковой датчик Sonar - UNAM 12U9914/S14; 5 - корпус;
6 - эластичное уплотнение
Рис. 3. Схема расчета угла поворота дробеметного аппарата
Угол поворота в таком случае определяется по формуле
а = arctg
rs -S Л
H
где и Б2 - показания верхней и нижней пары ультразвуковых датчиков; Н - расстояние между датчиками.
Для исключения смещения полосы обработки, вызванной поворотом дробеметного аппарата, вводятся поправочные перемещения по оси Z и Y (рис. 4). В зависимости от угла поворота дробеметного аппарата эти перемещения определятся по формулам:
AZ = -
М = -
R ■ sin а ■ sin \ — + ß
ß
cos| — 2
R ■ sin а cos | а + ß
008
ß
где в - полярные координаты середины уплотнения.
Для обеспечения работы системы прижима задан диапазон деформации уплотнения, обеспечивающий постоянный контакт с поверхностью детали. Для дробеметного аппарата 3Д400М этот диапазон составляет ±2,5 мм. За его пределами системой управления выдается сообщение об ошибке и подается сигнал остановки программы обработки детали.
Интеграция разработанного средства автоматизации в систему ЧПУ реализована при помощи программы, написанной в ЫО-коде, с использованием операций синхронной обработки. После активации продольного перемещения (координата X) и запуска дробеметного аппарата система опрашивает датчики расстояния с динамическим шагом, зависящим от скорости подачи по координате X, анализирует полученные значения и производит необходимые корректировки положения дробеметного аппарата (рис. 5).
Разработанная система адаптивного прижима позволяет сократить потери дроби. Для полного исключения потерь и обеспечения стабильности воспроизведения параметров обработки в конструкцию дробеметного аппарата введена система поддержания уровня дроби, включающая два электромагнитных датчика фирмы ТЕКО модели !8В ЛО21Л-31Р-4-1_284, зафиксированных в бункере средства транспортирования дроби, анализирующих уровень дроби и подающих управляющие сигналы механизму автоматической досыпки. Система транспортирования в разрезе, демонстрирующая конструктивное решение механизма анализа уровня дроби, представлена на рис. 6.
Рис. 4. Схема расчета поправочных перемещений дробеметного аппарата
Рис. 5. Алгоритм функционирования программы
Рис. 6. Система анализа уровня дроби: 1 - электромагнитный датчик верхней границы уровня дроби; 2 - бункер;
3 - ковши; 4 - затвор средства автоматической досыпки; 5 - корпус средства автоматической досыпки; 6 - электромагнитный датчик нижней границы уровня дроби; 7 - альтернативный вариант размещения датчика
нижнего уровня дроби
Емкость бункера 2 позволяет создать запас дроби, необходимый для стабильной работы дробеметного колеса. При недостаточном уровне дроби, фиксируемом датчиком 6, на механизм автоматической досыпки поступает управляющий сигнал, открывающий затвор 4, пополняющий запас дроби в накопительном бункере. После того, как сработал датчик 1, сигнал с которого свидетельствует о наполнении бункера, затвор задвигается и досыпка дроби прекращается.
В результате выполненной работы была разработана адаптивная система управления процессом дробеударного формообразования. Использование ультразвуковых и индуктивных датчиков в разработанной системе увеличивает эффективность процесса формообразования.
Таким образом, применение модернизированной системы управления позволяет добиться высокой производительности работы дробеметного аппарата.
Совокупное применение адаптивных систем прижима и поддержания уровня дроби обеспечивает стабильность дробеобработки, что необходимо для реализации программного управления процессом формообразования деталей.
Представленная в рамках данной статьи работа проводится при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки России) по комплексному проекту 2012-218-03-120 «Автоматизация и повышение эффективности процессов изготовления и подготовки производства изделий авиатехники нового поколения на базе Научно-производственной корпорации «Иркут» с научным сопровождением Иркутского государственного технического университета» согласно постановлению Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 218.
Статья поступила 24.10.2014 г.
Библиографический список
1. Ramati S. Single piece wing skin utilization via advanced peen forming technology / S. Ramati, G. Levasseur, S. Kennerknecht: 7-th Int. Conf. on Shot Peening. Warsaw, Poland, 28-30 Sept. 2000 (ICSP-7). P. 1-18.
2. Пат. № 2102221, Российская Федерация, С1 МКИ В 24 С, 3/00, 5/00. Дробеметное устройство / А.Е. Пашков. Заявл. 26.03.96; опубл. 20.01.98. Бюл. № 2. 4 с.
3. Вепрев А.А. Автоматизация производства длинномерных панелей и обшивок на Иркутском авиационном заводе // Наука и технологии в промышленности. 2013. № 1-2. С. 49-52.
4. Пашков А.Е. О повышении эффективности дробеметной установки контактного типа. // Вестник ИрГТУ. 2013. № 10. С. 46-51.
