Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук: 05.13.06 – Автоматизация и управление
технологическими процессами и производствами (в машиностроении),
05.03.01 – Технологии и оборудование механической и
физико-технической обработки. — Саратовский государственный
технический университет. — Саратов, 2009. — 56 с.
Научный консультант - доктор технических наук, профессор Бржозовский Б.М. Цель работы - обеспечение качества формообразования деталей точного машиностроения на основе организации мониторинга технологического процесса и оборудования, базирующегося на многопараметровом автоматизированном контроле состояния деталей, станков и процесса обработки (на примере подшипникового производства).
Научная новизна работы:
Для обеспечения качества формообразования деталей точного машиностроения на основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований и внедрения их результатов решена актуальная научная проблема, связанная с созданием методологических основ организации системы мониторинга технологического процесса и оборудования как многоконтурной обратной связи в системе МКП, с интегрированным в нее автоматизированным многопараметровым контролем качества деталей, динамического состояния станков и процесса обработки.
Разработана методология построения СМТП (на примере подшипникового производства) из четырех взаимосвязанных подсистем (организационная, научно-методического, технического и информационного обеспечения), базовой из которых является подсистема технического обеспечения, включающая информационно-измерительные каналы вихретокового контроля качества поверхностного слоя шлифованных деталей подшипников, контроля динамического состояния станков и многопараметрового активного контроля процесса шлифования.
Обоснован метод обеспечения качества обработки поверхностей качения на основе оперативного контроля динамического состояния шлифовальных станков как до обработки, так и во время обработки, критериально устанавливаемого в соответствии со стохастическими моделями процессов в технологической системе по интегральным оценкам авто- и взаимным спектрам виброакустических колебаний шпиндельных узлов круга и детали и опоры кольца.
Обоснован метод оценки неоднородности структуры поверхностного слоя деталей подшипников на основе автоматизированного вихретокового контроля шлифованных поверхностей качения с выявлением периодических и локальных неоднородностей применением фурье- и вейвлет-преобразований сигналов и методов распознавания образов, и количественной оценкой качества поверхностей, базирующейся на сравнении информационных признаков вихретоковых образов эталонных и изготовленных деталей.
Обоснован метод минимизации макро- и микрогеометрических параметров точности и стабилизации качества поверхностей качения колец подшипников при шлифовальной обработке на основе многопараметрового активного контроля величины и скорости съема припуска и вибраций жесткой опоры кольца, позволяющего реализовать управление поперечной подачей круга.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Создано методическое и программное обеспечение для организации многопараметрового контроля в рамках СМТП при изготовлении деталей подшипников (колец и роликов).
Разработано методическое и программное обеспечение для автоматизированной оценки динамического состояния станков по стохастическим характеристикам ВА колебаний в диапазоне до 4 кГц , обеспечивающие паспортизацию станков по динамическому качеству. Экспериментально установлены эталонные значения динамических характеристик шлифовальных станков SIW-5 и SWaAGL-50, которые заносятся в базу данных СМТП. Выявлена связь динамических характеристик с качеством обработки дорожек качения колец подшипников, которое определяется с помощью автоматизированного вихретокового контроля.
Разработано методическое и программное обеспечение для выявления неоднородности структуры поверхностного слоя и автоматизированного распознавания локальных дефектов с использованием вейвлет-преобразований с помощью вихретокового прибора ПВК-К2М, интегрированного в СМТП.
Апробирован метод повышения стабильности геометрических параметров точности (овальности, гранности, волнистости) и однородности структуры поверхностного слоя дорожек качения колец подшипников с использованием микропроцессорного прибора многопараметрового активного контроля, интегрированного в систему мониторинга.
Разработанные методы и средства применены для решения задач корректировки маршрута обработки деталей подшипников при проектировании ТП, контроля изготовления протяженных конструктивов и процесса абразивной доводки деталей двигателя автомобиля.
Внедрение результатов работы осуществлено в ОАО "Саратовский подшипниковый завод" в рамках программы внедрения специальных технических средств для совершенствования системы управления качеством, действующей на предприятии, что позволило на 60-80% повысить стабильность параметров точности и в 4-5 раз сократить брак по качеству поверхностей качения колец, о чем свидетельствуют акты внедрения. Внедрение ряда методических разработок и программных продуктов осуществлено в ОАО "Саратовский электроприборостроительный завод им. С.Орджоникидзе" и ЗАО "НПК прецизионного оборудования", что также подтверждается актами внедрения.
Материалы исследований использованы при выполнении "Ползуновского гранта" (2006 г.), а также при выполнении работ в соответствии с тематическим планом СГТУ по заданию Федерального агентства по образованию: "Разработка теоретических основ мониторинга технологического процесса обработки прецизионных деталей на базе современных информационных технологий" (2007 г., № госрегистрации 01200703631) и "Теоретические основы мониторинга состояния оборудования для финишной обработки высокоточных деталей на базе информационного канала многопараметрового активного контроля" (2009 г., № госрегистрации 01200902701).
Научный консультант - доктор технических наук, профессор Бржозовский Б.М. Цель работы - обеспечение качества формообразования деталей точного машиностроения на основе организации мониторинга технологического процесса и оборудования, базирующегося на многопараметровом автоматизированном контроле состояния деталей, станков и процесса обработки (на примере подшипникового производства).
Научная новизна работы:
Для обеспечения качества формообразования деталей точного машиностроения на основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований и внедрения их результатов решена актуальная научная проблема, связанная с созданием методологических основ организации системы мониторинга технологического процесса и оборудования как многоконтурной обратной связи в системе МКП, с интегрированным в нее автоматизированным многопараметровым контролем качества деталей, динамического состояния станков и процесса обработки.
Разработана методология построения СМТП (на примере подшипникового производства) из четырех взаимосвязанных подсистем (организационная, научно-методического, технического и информационного обеспечения), базовой из которых является подсистема технического обеспечения, включающая информационно-измерительные каналы вихретокового контроля качества поверхностного слоя шлифованных деталей подшипников, контроля динамического состояния станков и многопараметрового активного контроля процесса шлифования.
Обоснован метод обеспечения качества обработки поверхностей качения на основе оперативного контроля динамического состояния шлифовальных станков как до обработки, так и во время обработки, критериально устанавливаемого в соответствии со стохастическими моделями процессов в технологической системе по интегральным оценкам авто- и взаимным спектрам виброакустических колебаний шпиндельных узлов круга и детали и опоры кольца.
Обоснован метод оценки неоднородности структуры поверхностного слоя деталей подшипников на основе автоматизированного вихретокового контроля шлифованных поверхностей качения с выявлением периодических и локальных неоднородностей применением фурье- и вейвлет-преобразований сигналов и методов распознавания образов, и количественной оценкой качества поверхностей, базирующейся на сравнении информационных признаков вихретоковых образов эталонных и изготовленных деталей.
Обоснован метод минимизации макро- и микрогеометрических параметров точности и стабилизации качества поверхностей качения колец подшипников при шлифовальной обработке на основе многопараметрового активного контроля величины и скорости съема припуска и вибраций жесткой опоры кольца, позволяющего реализовать управление поперечной подачей круга.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Создано методическое и программное обеспечение для организации многопараметрового контроля в рамках СМТП при изготовлении деталей подшипников (колец и роликов).
Разработано методическое и программное обеспечение для автоматизированной оценки динамического состояния станков по стохастическим характеристикам ВА колебаний в диапазоне до 4 кГц , обеспечивающие паспортизацию станков по динамическому качеству. Экспериментально установлены эталонные значения динамических характеристик шлифовальных станков SIW-5 и SWaAGL-50, которые заносятся в базу данных СМТП. Выявлена связь динамических характеристик с качеством обработки дорожек качения колец подшипников, которое определяется с помощью автоматизированного вихретокового контроля.
Разработано методическое и программное обеспечение для выявления неоднородности структуры поверхностного слоя и автоматизированного распознавания локальных дефектов с использованием вейвлет-преобразований с помощью вихретокового прибора ПВК-К2М, интегрированного в СМТП.
Апробирован метод повышения стабильности геометрических параметров точности (овальности, гранности, волнистости) и однородности структуры поверхностного слоя дорожек качения колец подшипников с использованием микропроцессорного прибора многопараметрового активного контроля, интегрированного в систему мониторинга.
Разработанные методы и средства применены для решения задач корректировки маршрута обработки деталей подшипников при проектировании ТП, контроля изготовления протяженных конструктивов и процесса абразивной доводки деталей двигателя автомобиля.
Внедрение результатов работы осуществлено в ОАО "Саратовский подшипниковый завод" в рамках программы внедрения специальных технических средств для совершенствования системы управления качеством, действующей на предприятии, что позволило на 60-80% повысить стабильность параметров точности и в 4-5 раз сократить брак по качеству поверхностей качения колец, о чем свидетельствуют акты внедрения. Внедрение ряда методических разработок и программных продуктов осуществлено в ОАО "Саратовский электроприборостроительный завод им. С.Орджоникидзе" и ЗАО "НПК прецизионного оборудования", что также подтверждается актами внедрения.
Материалы исследований использованы при выполнении "Ползуновского гранта" (2006 г.), а также при выполнении работ в соответствии с тематическим планом СГТУ по заданию Федерального агентства по образованию: "Разработка теоретических основ мониторинга технологического процесса обработки прецизионных деталей на базе современных информационных технологий" (2007 г., № госрегистрации 01200703631) и "Теоретические основы мониторинга состояния оборудования для финишной обработки высокоточных деталей на базе информационного канала многопараметрового активного контроля" (2009 г., № госрегистрации 01200902701).