Контроль динамического поведения металлообрабатывающих технологических систем и метод определения их ресурса

Abstract

Робота присвячена актуальній проблемі розвитку методів контролю динамічної поведінки металообробних технологічних систем та розробки методу визначення їх ресурсу. У роботі вперше поставлене і вирішене науково-технічне завдання визначення ресурсу обробної системи безпосередньо в процесі її роботи в умовах, коли «Норми…» , яки регламентують ступінь критичності динамічної поведінки для даних систем, відсутні. Це завдання вирішене за рахунок того, що розроблена у роботі прогнозна модель вигідно відрізняється від прийнятих тим, що ресурс, який шукається, включено до її математичної структури і визначається в процесі ідентифікації моделі за результатами моніторингу тренда звуку, супроводжуючого роботу обробних систем. Це дозволило визначати індивідуальний ресурс обробної системи, який відповідає даним технологічним умовам її експлуатації. Для здійснення оперативного контролю динамічної поведінки обробної системи був розроблений алгоритм контролю та його програмна реалізація, яка за допомогою мікропроцесорного пристрою дозволила автоматизувати процес контролю динамічної поведінки обробної системи та визначення її ресурсу. Методи досліджень: теорії коливань, ідентифікації та математичної статистики. Розроблення алгоритму контролю здійснювалося на основі методів інформаційних технологій. Аналіз експериментальних даних проводився на основі теорії цифрової обробки сигналів, для вирішення завдань визначення ресурсу використані методи випадкового пошуку.

Работа посвящена актуальной проблеме контроля в режиме реального времени динамического поведения обрабатывающих систем и развитию методов определения их ресурса. В работе впервые поставлена и решена научно-техническая задача расчётно-экспериментального исследования динамического поведения обрабатывающих систем в зависимости от изменения технического состояния их элементов(станка, режущего инструмента и детали). Это позволило получить новое решение научно-технической задачи контроля динамического поведения обрабатывающих систем и определения их ресурса в условиях, когда «Нормы…», регламентирующие степень критичности их динамического поведения отсутствуют. В качестве информационного сигнала, косвенно характеризующего качество функционирования обрабатывающих систем, выбран звук, сопровождающий процесс их работы. Как показали исследования, тренд звукового сигнала подобен кривой износа режущего инструмента, а его временная реализация и частотный спект, совпадают с профилем шероховатости и ее частотным спектром, что позволяет звуку наиболее полно отражать динамическое поведение обрабатывающих систем. Разработана прогнозная модель, особенность которой заключается в том, что искомый ресурс обрабатывающей системы включен в ее математическую структуру и определяется при идентификации модели по результатам мониторинга тренда звука, сопровождающего процесс работы обрабатывающей системы. Получены расчетные зависимости для показателей состояния, позволяющих в понятиях теории нечетких множеств отнести с точки зрения динамики разнообразные технологические условия работы обрабатывающих систем к ряду стандартних, что послужило основой для разработки алгоритма контроля динамического состояния обрабатывающей системы. Процесс контроля был автоматизирован за счет использования микропроцессорного устройства, содержащего программный модуль, формализующий указанный алгоритм контроля. Автоматизация процесса контроля позволила реализовать в практике реального производства результаты диссертационной работы, что обеспечило в режиме реального времени контроль качества обработки детали и технического состояния режущего инструмента и станочного оборудования. Методы исследований: методы теории колебаний, идентификации и математической статистики. Разработка алгоритма контроля динамического поведения обрабатывающих систем и определения на этой основе их ресурса осуществлялось на основе методов информационных технологий. Анализ экспериментальных данных проводился на основе теории цифровой обработки сигналов. Для решения задач определения ресурса использованы методы случайного поиска.

The work is devoted to the actual problem of control dynamic behavior of metalprocessing systems and method of determining their life. For the first time solved the scientific and technical problem of forecasting resource of the metal-processing systems in the course of their work turning without the use of statistical data on the working time of the metal-processing systems to replace it. This problem is solved with the help of a predictive model, in the mathematical structure, which enabled the desired metalprocessing systems life. A resource is defined in the identification process model, based on the results of monitoring the trend of information parameter, accompanying the working process. In order to implement operational control of the mashinig developed forecasting system was automated with the help of specially developed for this purpose microprocessor-based controlo - prognostic system, that allows simultaneous with forecasting control the quality of machining and diagnosis the technical state of the tool and machine. Methods: cutting theory, oscillation theory, identification and mathematical statistics. System design, was based on the methods of information technology. Experimental data, were analyzed, based on the theory of digital signal processing. To solve the problems prediction used methods of random search.