СПОСОБ ПОДДЕРЖАНИЯ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ Российский патент 2005 года по МПК G05B19/18 B23Q15/07 

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано при создании регуляторов оптимальности технологических режимов обработки, устанавливаемых на технологическом оборудовании для обеспечения его оптимального функционирования.

Известен способ построения регуляторов технологических процессов [1] предусматривающий решение уравнений, образующих математическую модель процесса. Регулятор можно настроить для работы в оптимальных режимах. Недостатком данного способа является необходимость знания математической модели системы.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ, описанный в [2]. Он выбирается в качестве прототипа. В нем измеряются частоты шумов и вибраций, изменяющиеся во времени. Частоты группируют по признаку плотности их реализации во времени и по величине этой плотности характеризуют напряженность реализуемых режимов. Недостатком способа является невозможность суждения об оптимальности реализованных режимов резания, отсутствие критерия оптимальности.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в измерении и контроле показателя напряженности технологического процесса и регулировании процесса с целью поддержания оптимального значения этого показателя. Она решается нашим отличительным признаком, состоящим в том, что в нем в качестве показателя оптимальности (напряженности) используется декремент колебаний, вызванных шумами в системе.

Задача изобретения решается тем, что во время протекания технологического процесса измеряют его информативные параметры, в виде сигналов, результаты измерений вводят в ЭВМ и по ним определяют нормируемые показатели процесса, которые сравнивают с допустимыми значениями. В отличие от прототипа полученный сигнал, характеризующий наиболее информативный параметр, преобразуют в амплитудно-частотный спектр, определяют декременты колебаний на собственных частотах системы и при их величине менее 0,05...0,10 уменьшают нагрузку на систему, а при большей величине - увеличивают ее.

Большие величины декремента свидетельствуют о большой удаленности фактических параметров от неустойчивых автоколебательных режимов. В этом случае можно увеличить напряженность процесса, например увеличить подачу инструмента. Если же фактические значения декремента меньше 0,05, это свидетельствует о недостаточности запасов устойчивости и необходимости уменьшить напряженность рабочего процесса.

Спектральный анализ шумов с определением их декрементов может выполняться в реальном масштабе времени непосредственно в процессе работы анализируемой системы.

Пример осуществления способа.

Оптимальные режимы резания определялись на токарном станке путем измерения и обработки вибраций суппорта. Обрабатывались валы диаметром 20...80 мм. На суппорт станка устанавливался датчик вибраций из комплекта датчиков шумомера-виброметра фирмы Брюль и Къер. Сигнал датчика вибраций вводился в компьютер, через многоканальный аналого-цифровй преобразователь и коммутатор сигналов фирмы “National Instruments” (США). Обработка сигнала велась с использованием программы Lab VIEW этой же фирмы с использованием стандартной функции “Спектральный анализ” программы Lab VIEW.

Сигнал вполне удовлетворительно обрабатывался, и декремент колебаний уменьшался при увеличении нагрузки на инструмент. Визуально наблюдалось появление дробления обрабатываемой поверхности при чрезмерно больших подачах инструмента. Одновременно с появлением дробления уменьшался декремент колебаний на первой резонансной частоте системы до указанных в заявке значений (0,05...0,10). По мере нарастания дробления декремент уменьшался до нуля и оставался на нулевой величине в течение всего времени работы на режиме с дроблением. Появлению дробления способствовало уменьшение жесткости соединения частей суппорта друг с другом. Это свидетельствует о работоспособности предложенного способа поддержания оптимальных режимов обработки.

Способ позволяет оптимизировать технологические режимы обработки деталей на станках, переработки продукции в пищевой промышленности, функционирования сельскохозяйственных машин и других технических устройств и этим повысить производительность рабочих процессов, оставаясь все время в области допустимых нагрузок как на инструмент, так и на объект обработки. Он позволяет также создать технические устройства поддержания оптимальных параметров технологических режимов системы.

Источники информации

1. Першин И.М. Синтез систем с распределенными параметрами. - Пятигорск, 2002. - 212 с. (с. 176-180).

2. Лукьянов А.Д., Попович А.А., Семенова Н.А. Явления самоорганизации в динамической системе резания// Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения. - Технология-2000. Сб. трудов МДНТК - Орел: ОрелГТУ, 2000. - с.103-106. - Прототип.

Изобретение относится к способам регулирования технологических режимов, в частности режимов механической обработки деталей на станках, и может быть использовано в машиностроении, пищевой промышленности при управлении машинами и аппаратами переработки продукции, сельскохозяйственном производстве и др. отраслях. В процессе функционирования технологической системы измеряют наиболее информативный параметр режима. Преобразуют их с помощью ЭВМ в амплитудно-частотный спектр, из которого определяют декременты колебаний на собственных частотах системы. Полученные значения декрементов сравнивают с критической величиной, равной 0,05...0,10. При их величине менее указанной уменьшают нагрузку на систему, а при большей величине - увеличивают ее. Такие действия позволяют оптимизировать технологические режимы и повысить производительность рабочих процессов, оставаясь в области допустимых нагрузок.

Способ поддержания предельно допустимых технологических режимов системы, включающий измерение информативных параметров этих режимов, ввод результатов в ЭВМ и определение по ним нормируемых показателей технологических режимов, которые сравнивают с допустимыми значениями, отличающийся тем, что полученный сигнал, характеризующий наиболее информативный параметр, преобразуют в амплитудно-частотный спектр, определяют декременты колебаний на собственных частотах системы и при их величине менее 0,05...0,10 уменьшают нагрузку на систему, а при большей величине - увеличивают ее.