Діагностика процесів лезової обробки
Задачі технічної діагностики:
визначеннятехнічного стану процесу і рівня його працездатності;
оцінкаякості функціонування процесу;
визначеннямісця і причин несправностей та їхнього усунення;
одержаннявихідних даних для прогнозування технологічного стану процесу;
одержаннявихідних даних для аналізу ступеня досконалості конструкції та технології виробництва;
одержаннявихідних даних для аналізу впливу умов експлуатації на якість функціонування процесу.
Уході технологічного циклу обробки, заготовка піддається попередньому, поточномуі вихідному контролю.
Попередній контроль повинен забезпечувати умовидля безвідмовного протікання технологічного процесу. Контролю піддаються заготовка(правильність форми, положення, матеріал тощо), інструмент (розміри інструмента,форма інструмента, знос різальної кромки), стан устаткування (наявність заготовки,інструмента, керуючих програм, робота системи охолодження, змащення тощо).
Поточний автоматичний контроль повинен забезпечуватине тільки безперебійну роботу устаткування, але й високу якість обробки. При цьомуконтролюються форма деталі (вихідна, проміжна, остаточна), якість обробки, ступіньзносу та цілісність інструмента, режим різання та інші параметри, що впливають накінцевий продукт.
Вихідний контроль призначений,для забезпечення якості продукції. Контролюються параметри (розміри, шорсткість поверхні, допуски тощо), які визначають якість продукції.
Діагностичні системи контролю процесів точіння
/>
Рис.1.
Нарис.1 представлена діагностична схема процесу обробки заготовки на токарному верстаті.Різець 3 підводиться у вихідне положення, де розташований оптичний сенсор7. Визначається похибка установки різця (виліт вершини з урахуванням зносу напопередній обробці або початкова установка). Потім вносяться корективи для визначеннятраєкторії руху різця з метою одержання заданого розміру. Подача і частота обертанняшпинделя визначається, виходячи з параметрів стійкості та одержуваної точності заготовки.Ці параметри можуть бути відкоректовані в ході процесу на підставі одержуваної інформації.
Уході процесу лезової обробки сенсор 7 відповідає за показники якості поверхнізаготовки і знос інструмента.
Сигнали датчиків 7і 7' обробляються в оптичній діагностичній системі, де розкладаютьсяна складові, необхідні для аналізу зносу в процесі різання, і в статичному станіповерхні деталі. Далі інформація надходить для аналізу в ЕОМ.
У процесі обробки функціонуютьтакож два сенсори акустичної емісії 9 і 10. Сенсор 10 встановлений на державцірізця, сенсор 9 — на валу шпинделя. Призначені вони для контролю стану ріжучої кромки(точніше, стану точки контакту), а також здійснюють контроль за зміною властивостей заготовки, і внаслідок цього вони відповідають зазміну режимів різання. Вони також здійснюють попередження про можливу поломку інструмента.Частота зчитування в середньому складає 0,2-0,3 секунди. Несуча частота сенсорівповинна бути різна. Інформація надходить у вібраційну діагностичну систему.
У приводі шпинделя встановленийструмовий сенсор 11, що є датчиком потужності. Його робота заснована на змініпотужності на валу двигуна через зміну умов обробки. На супорті встановлений такождинамометр 6, за допомогою якого визначаються складові сили різання, що діютьна різець у процесі обробки. Сигнал від такого сенсора і від динамометра передаєтьсяв систему зусиль різання.
В лабораторних умоваху систему діагностики може додатково інсталюватися радіаційна система діагностикизносу. При цьому різець попередньо піддається опроміненню.
В ЕОМ йде порівняння сигналів,і проводяться, у разі потреби, коректування параметрів чи аварійне відключення.Далі ці параметри передаються на виконавчі механізми з обов'язковим підтвердженнямпро виконання.
Усі ситуації, що виникаютьу ході процесу заносяться в пам'ять навчального пристрою у вигляді «матрицірішень», і у випадку повторної появи ідентичної ситуації реакція на неї виходитьбезпосередньо з навчального пристрою. Інша функція навчального пристрою полягаєу визначенні та систематизації причин відхилень і помилок з метою статистичногоаналізу та локалізацій їх з метою усунення.
Діагностичні системи контролю прецизійних процесів
Прецизійнийпроцес повинен забезпечувати три основних показники:
- висока надійність,
- висока продуктивність,
- висока точність і мінімальна шорсткість.
Досягтивисоких результатів за цими трьома показниками надзвичайно складно, тому що воничасто входять у суперечність, наприклад, висока точність і продуктивність. Високаточність, мінімальна шорсткість досягаються новими високими технологіями, прецизійнимиверстатами й оснащенням.
Необхідномати інформацію про всі помилки і відхилення, щоб забезпечити високоточний прецизійнийпроцес обробки. Система діагностики і управління є складовою частиною інформаційноїсистеми в прецизійній обробці. Наявність діагностичної апаратури здійснює контрольза процесом обробки, станом якості поверхневого шару виробів, вносить відповіднікорективи в технологію обробки й у такий спосіб забезпечує високоефективний процесуправління. Система штучного інтелекту для реалізації прецизійного процесу обробкипредставлена на рис.2.
Завдяки сучасній сенсорнійтехніці можна одержувати великий обсяг інформації про процес обробки, верстат, різальнийінструмент, заготовку. Одержувані характеристики можуть використовуватися виконавцямидля контролю, діагностики, регулювання і моделювання. Звичайно при передачі сигналіввід сенсорів сьогодні використовується класичний ланцюг обробки інформації, тобтопотрібна фільтрація і посилення сигналу, його аналіз в аналогово-цифровому перетворювачі.
/>
Рис.2Напрямки розвитку діагностичних систем
У сучасній техніці штучний інтелект може моделюватиповедінку людини за допомогою системи «мислячих» сенсорів. Різна інформаціяпро працююче устаткування класифікуєтьсяй аналізується за допомогою ЕОМ, де закладається ідеальна модель процесу.
Виникаючі помилки запам'ятовуються,і при їхньому повторі система штучного інтелекту здатна в більш короткий проміжокчасу дати прогноз виниклої ситуації.
Застосування рішення найчастішевідбувається шляхом діалогу «людина — машина». У майбутньому передбачаєтьсяздійснити автоматичний аналіз ситуації, що виникла, й автоматичне ухвалення рішеннящодо усунення помилок.
До нині діючих можна віднеститакі наукові моделі: корекцію, викликану зносом інструмента; компенсацію кінематичнихпомилок; оптимізацію регульованих параметрів процесу; корекцію, викликану відноснимзсувом; компенсацію зміни форми, викликану механічною і термічною взаємодією.
лезова обробка технологічний стан
На рис.3 показана схема"інтелектуального" верстата із сенсорним вимірювальним контролюючим устаткуванням,що знаходиться в зоні обробки.
/>
Рис.3
У ході здійснення технологічногопроцесу реєструються найбільш істотні дані. Щоб встановити співвідношення між параметрамина вході і виході системи, всі досягнуті якісні величини повинні бути обмірюваніна верстаті чи поза ним. За допомогою математичної моделі можливо систематично відслідковуватихід протікання процесу й аналізувати його. Усі дані обробляються і можуть бути використанідля визначення величини корекції. У цьому випадку з'являється система автоматичногорегулювання, що стежить за процесом та керує ним, виходячи з критеріїв якості.
Корекція, що компенсуєзнос інструмента, може бути досягнута зміною подачі на врізання чи розмірними корекціями.
Модель компенсації відхилень,викликаних кінематикою, включена в деякі системи управління. В області обробки металіввже є успіхи в створенні цієї машинної концепції, у якій для спостереження й оптимізаціїпараметрів процесу використовують системну силову сенсорику і сенсорику механічнихшумів, оптимізацію силових та температурних параметрів.
Сьогоднідопомогою нейронної мережі розподілу можна створити системи, які самонавчаються,автоматично вибирати, параметри і кореляції. Система прогнозує очікувану якістьі порівнює її з дійсно отриманими значеннями. При відхиленнях відбувається адаптація(зміни) системи управління та параметрів моделі. Система спочатку визначає свійстан, а потім проводить моделювання і прогноз ймовірного ходу процесу.
На рис.4 показані головні напрямки розвитку сучасноюобробного устаткування. З одного боку, устаткування пов'язане з високою швидкістю,а з іншого — найвища точність, що повинна бути досягнута.
/>
Рис.4.
Розходження між звичайними системами, ям містятьнауковий базис, і системами, здатними до навчання, полягає в тому, що в традиційнихсистемах дотепер існували жорсткі, введені в неї правила. Здатні до навчання системи містять «прототипи» поведінки, ними створені,І можуть самостійно та еволюційно оптимізуватися.