Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Аналитическое исследование причин возникновения параметрических отказов при сверлении глубоких отверстий

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 623197.01.99
Головин, В.И. Аналитическое исследование причин возникновения параметрических отказов при сверлении глубоких отверстий [Электронный ресурс] / В.И. Головин // Оптимизация производственных процессов / Севастопольский национальный технический университет. - Севастополь, 2007. - с. 126-129. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/523297 (дата обращения: 19.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.

Министерство образования и науки Украины Севастопольский национальный технический университет







10





                Оптимизация производственных процессов














Севастополь 2007

СОДЕРЖАНИЕ


        СОДЕРЖАНИЕ


Боханский А.И., Пашков Е.В. Динамические свойства левитационно обрабатываемого нежесткого вала.......................................................................3
Филипович О.В., Тараненко В. А., Мазурек Л. Оптимизация количества станков синхронной автоматизированной линии, содержащей резервное рабочее место..........................7
Скаткова Н.А. Оптимизация управлений транспортной системой участка механообработки при неоднородных потоках деталеопераций..................................................11
Копп В.Я., Осинский Ю.А., Поливцев В.В. Колебательные шаговые пневмоприводы..............15
Обжерин Ю.Е., Колесова М.А. Определение и визуализация сингулярных поверхностей в рабочем пространстве манипулятора....................................................21
Захаров В.В. Векторное дифференцирование произведений матричных функций в задаче построения модели моментов многомерной нелинейной стохастической дифференциальной системы.............................................................29
Пашков Е.В., Вожжов А.А. Конструкторско-технологические особенности расчета и проектирования технологической оснастки для левитационного точения тонкостенных конусов..............................................................................36
Краснодубец Л.А., Первухин А. В. Адаптивная фильтрация временных рядов в задачах ’ оценивания параметров морских дрифтеров............................................44
Бохонский А. И., Исаев А.В. Поиск управлений колебаниями упругих объектов в системе аналитических вычислений.............................................................48
Новоселов Ю.К., Ягьяев Э.Э. Диагностика операций чистового шлифования....................52
Копп В.Я.. Балакин А.И., ^Филипович О.В. Анализ автоматизированных систем контроля с обратными связями....................................................................57
Троценко А.В. Экспериментальные исследования жидкостных виброакустических преобразователей.....................................................................61
Бобылев С.Н., Шалимова Е.М. Топологическая оптимизация сетей микроконтроллеров в системах управления производственными процессами.....................................67
Сосновский Ю.В. Оптимизация профилей загрузки процессоров центральных мониторных станций..............................................................................70
Кирюхин В.В., Логинов М.И. Оптимизация размещения файлов данных по критерию минимума стоимости на накопителях с постоянным временем доступа...............................74
Маляр М.М. Розв'язання проблеми понижения розмфност! критер!ального простору у задачах вибору...............................................................................77
Цвиркун Л.И. Разработка модели работы подсистемы., отображения информации при видеоконтроле технологических процессов угольной шахты...............................81
Васютенко А.П., Филипович О.В., Недобой Л.В., Дементьева И.В. Пневматический измерительный преобразователь на базе интегрирующего устройства разомкнутого типа....86
Колбасников А.Г. Определение структуры объектов ориентирования...........................91
Троценко А.В., Троценко В.В., Маршавка И.А. Экспериментальные исследования установки для функциональных испытаний жидкостных виброакустических преобразователей..'............96
Скатков А.В., Воронин Д.Ю., Данилъчук Д.Н. Инструментальное средство решения оптимизационных задач на основе сопряжения разнородных программных сред.............101
Братан С.М., Сазонов С. Е., Титков В. А. Разработка методов снижения волнистости поверхностей на операциях шлифования................................................107
Прокуд1н Г.С. Розв’язання нестандартных транспортних.задач про призначення...............111
Карпов М.П., Майстришин М.М. Управление высокоточным перемещением конечных звеньев пневматических линейных приводов без обратной связи по перемещению..................116
Скороход Б.А., Бег\>н А.С. Адаптивный алгоритм управления электровакуумной печью........120
Головин В. И. Аналитическое исследование причин возникновения параметрических отказов при сверлении глубоких отверстий..................................................  126
Васютенко А.П., Балакин А.И., Недобой Л.В., [Путилова К.Л. Исследование пневматического прибора ротаметрического типа для линейных измерений................................130
Севрйков В.В., Хащин Ю.А., Клемяшова А.В. Рациональный выбор средств контроля по условию их исполнения для взрывоопасных объектов....................................134
Голикова В.В., Первухина ЕЛ. Метод анализа чувствительности динамических систем.........140
Доронина Ю.В., Валентюк М.Р. Оптимизация процесса архивирования данных в складском хозяйстве автоматизированного производства..........................................143

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ |


    УДК 621.952

        В.И. Головин, аспирант

Севастопольский национальный технический университет
г. Севастополь, Стрелецкая балка. Студгородок
E-mail: vig220@,mail.ru


            аналитическое исследование причин ВОЗНИКНОВЕНИЯ


        ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ОТКАЗОВ ПРИ СВЕРЛЕНИИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ

        Рассматриваются причины возникновения некоторых видов параметрических отказов при сверлении глубоких отверстий электроинструментом. Построена математическая модель увода сверла в процессе сверления на базе дифференциальных уравнений, описывающих поперечные колебания сверла, вызывающие отказы по точности в продольном сечении; рассмотрены причины отказов по форме в поперечном сечении, такие как овальность и многогранность готового отверстия.

     Процесс сверления отверстий, в особенности глубоких, в труднообрабатываемых материалах, к которым относятся высокопрочные, жаростойкие, нержавеющие, титановые и другие высоколегированные сплавы, связан с необходимостью применения инструментов, режимов и методов обработки, а также рациональных конструкций электроинструмента. Дефекты, которые сопровождают операцию глубокого сверления, могут возникать вследствие увода оси сверла от заданного направления, вибраций, - приводящих к огранке на поверхности обрабатываемого отверстия, а также изменений силовой нагрузки на инструмент в процессе заглубления, приводящих к поломкам инструмента. Значительная часть параметрических отказов и отказов функционирования подсистем электроинструмента, возникает в результате воздействий оператора, непосредственно участвующего в процессе обработки.
     Целью- статьи является анализ причин, а также построение математической модели увода оси глубокого отверстия при выполнении операции сверления ручным электроинструментом. Это позволяет оценить технологическую надежность процесса сверления глубоких отверстий, а также выявить особенности возникновения параметрических отказов процесса сверления.
     Рассмотрим процесс сверления глубоких отверстии как дискретную систему, которая может находиться в состояниях 5₀,5i,S₂,5₃ (рисунок 1). Состояние Sₒ характеризуется нормальным прохождением процесса сверления без параметрических отказов.


Рисунок 1 - Граф состояний обрабатываемой поверхности отверстия с учетом потоков параметрических отказов

      Параметрические отказы сгруппируем следующим образом:
      -        состояние характеризуется неточностью размеров обработанного отверстия, которая возникает с интенсивностью X] и имеет интенсивность восстановления Ць
      -        состояние S₂ характеризуется неточностями формы в продольном сечении отверстия, возникающими с интенсивностью потока отказов Х₂ и может восстанавливаться с интенсивностью ц₂;
      -        состояние S₃ характеризуется неточностями формы в поперечном сечении отверстия с интенсивностью потока отказов Х₃ и интенсивностью восстановления р₃.
      Для анализа технологической надежности (параметрических отказов) системы необходимо учитывать действие таких факторов, как силы резания (быстропротекающие процессы), воздействие оператора на систему, износ сверла, тепловые и силовые деформации элементов и подсистем электроинструмента и сверла (процессы средней скорости), износ опор, зажимных элементов патрона (медленно протекающие процессы).

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

127

      Проанализируем причины возникновения описанных выше параметрических отказов при сверлении глубоких отверстий.
      Ось обработанного отверстия не представляет собой прямой линии, совпадающей с осью отверстия, заданной условиями рабочего чертежа детали. Одной из причин указанного явления являются поперечные колебания сверла вследствие вибраций электроинструмента, вызываемых работой механизма привода, а также из-за тремора рук оператора, управляющего работой электроинструмента.
     Уравнения неплоских поперечных колебаний сверла в абсолютной системе координат имеют вид



OX⁴ ОГ
ₚfd⁴z —-дх” дг²

(1)

rjiey(x,f); z(x,t) - отклонения оси сечения X от оси вращения сверла; EJ- изгибная жесткость сверла; ц -массовая плотность материала сверла; 5' - площадь поперечного сечения сверла; g - ускорение силы тяжести.
      Граничные условия задачи можно записать в виде


прих = 0 у = х=0; — = —= 0, дх дх

что соответствует заделке;

                                                                  5^ V ~
                       при х-1 у = г cos(co? + а);г = rsin(cor + cc);—— = —у = 0, дх~ сх~
что соответствует шарниру, не лежащему на оси вращения сверла.
      Необходимо учесть, что поперечное сечение спирального сверла представляет собой не окружность, а сложную форму, пример которой изображен на рисунке 2.



Рисунок 2 — Форма сечения спирального сверла

      Площадь сечения подобной формы определяется методом конечных элементов с использованием программного пакета Mathlab.
      Если решения системы (1) представить в виде
у(х, t) = yQ (х) + ср; (х) sin(d) г + а) + ср, (х) cos(toz + ос);
                         z(x,/) = kpj(x)sm(cor + ос) + y₂(x)cos(«n + ot);
то для неизвестных у₀, cpL(х), <р₂ (*)> Ф| (х)> V2 (х) получим систему дифференциальных уравнений:


от

С
ох
с граничными условиями:
при х = 0

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ I

при х-1

                                    Уо = Ф1 = Ф₂ = = ф₂ = °;
                                    ^0. ₌ £Ф1_₌5ф2_₌ 5ч/]_₌ ^V2_ ₌ ₀. ‘                                 I
                                    дх дх дх дх дх J                                                    ।

I

                                Уо = Ф1 = Ф₂ = V1 = Фз = г;.
д²Рр ₌ Э²<р1 д²ф₂ ₌ д²^ = д²у₂ ₌ ’ 9          9      "7     7       *7  '~Л~
                                 дх~     дх~     дх~   дх~     дх~

      Решая данное уравнение, получаем:
                                    У(х, 0 = У о (х) + ф(*) cos(oi + а); z(x,r) ~ k|/(x)sin(cor + а).
      Эти равенства позволяют с учетом принятых допущений найти скорость центра шпинделя электроинструмента (точки А', рисунок 3) относительно детали:
V - V




                        dyQ Jcp       J d(p . .        . .
                        —-+—cos(co t + a) cos со t + —-sin(co t + a) sm co t dx dx                 dx


dyQ dv> .        .1 . d(D . .          .
—- + —Lcos(coz + a) sm cot + —Lsm(oz + a) cos ©r dx dx                       dx

    Это дает возможность получить дифференциальные уравнения, описывающие движение точки А относительно детали:
          .                    ^ ₌ у.

xnsin.xEjAYt u.gS „з
Г| = И -—---———----+ -^—V coscor ;
                      Isinx^c/r/^-cos/^.s/r/^ 48£/ )
q ₌ У—ₛᵢₙ J.
                      ^sinx^cAx^-cosx^Ax^ 48£V     )


      Параметрические отказы, характеризующиеся неточностью формы отверстия в поперечном сечении, также нуждаются в анализе.
      Контур сечения обработанной поверхности в результате погрешностей формы в виде овальности и огранности очерчен периодической кривой, уравнение которой в полярных координатах имеет вид (рисунок 4, а):
■К = /(Ч>1).
      Выразив ошибку формы в виде функции и исключив из рассмотрения ошибку собственного размера, получим ошибку геометрической формы поперечного сечения отверстия Л/?, т.е.

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

129

F

& г г

                                                    т
Л/? =     (а„ cosпф, + bₙ sinn(p]),
«=1

I

где aₙ, b„ - коэффициенты ряда Фурье: (pi - угол, определяющий точку измерения.
     Амплитуда гармоники соответствующего порядка, характеризующая вид погрешности, находятся . как .


    I-I 5’<

    г 1г.'

    £ [

Рисунок 4 - Схемы геометрической формы отверстия в поперечном сечении при наличии овальности (а) и трехгранности (б)

|;
&
t



I'


..





      Амплитуда гармоники второго порядка А₂ характеризует величину овальности Д₂ и связана с ней соотношением Д₂ = 4А₂. Амплитуда А₃ характеризует трехгранность (Д₃ = 2А₃).
      В связи с проведенным исследованием можно сделать вывод о том, что влияние оператора электроинструмента существенно влияет на технологическую надежность процесса сверления глубоких отверстий и для повышения качества обрабатываемого отверстия необходимо создание устройств, минимизирующих влияние вибраций рук оператора на технологический процесс обработки,
      В перспективе предполагается разработка устройства для повышения технологической надежности (уменьшения параметров потоков отказов по точности обработанной поверхности в продольном и поперечном сечениях) процесса сверления глубоких отверстий.


Ё

I.

      Библиографический список
      1.      Армарего И.Дж.А., Обработка металлов резанием / И.Дж.А. Армарего, Р.Х. Браун. — М.: Машиностроение, 1977. — 325 с.
      2.      Головин В.И. Оценка надежности электроинструмента с использованием размеченного графа состояний / В.И. Головин. // Оптимизация производственных процессов: сб. науч. тр. — Севастополь, 2006. — Вып. 9 — С. 133 - 139
      3.      Григорьян Г.Д. Точность, надежность и производительность металлорежущих станков / Г.Д. Григорьян [и др.]. — К.: Тэхника, 1990. — 222 с.
      4.      Дальский А.М. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин / А.М. Дальский. — М.: Машиностроение, 1975. — 223 с.

Поступила в редакцию 01.06.2007г.

■

<•