К.т.н. Самойлова Е.М., д.т.н. Игнатьев А.А.

Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А., Россия

Алгоритм назначения периода правки шлифовального круга как параметра технологического процесса в составе

экспертной системы поддержки принятия решений

Высокие требования к правке шлифовальных кругов с точки зрения повышения как качества шлифования, так и производительности, вызваны серийным производство деталей подшипников. В процессе обработки шлифовальный круг в случае большой нагрузки на зерна может самозатачиваться при частичном разрушении или полном выкрашивании затупившихся абразивных зерен и приобретает неправильную геометрическую форму, что приводит к ухудшению качества обрабатываемой поверхности и повышению вибраций в динамической системе (ДС). На финишных операциях, когда нагрузка на зерно меньше, происходит постепенное затупление абразивных зерен на рабочей поверхности круга, увеличивается радиус округления режущих граней абразивных зерен, поры круга заполняются мельчайшими частицами металла и связки. При шлифовании затупленными кругами возрастает давление на деталь в зоне резания, появляются шлифовочные прижоги и огранка. Качество детали после обработки предыдущей детали также влияет на качество обработки последующей, а износ круга, в свою очередь, зависит от качества предыдущей обработки детали и фактического припуска [1].

Проведя экспериментальные исследования на шлифовальном станке Weiss WKG-05, получили, что уровень вибраций в процессе шлифования деталей свежезаточенным кругом сразу после правки (рис. 1,а) заметно ниже уровня вибраций в процессе шлифования деталей перед очередной правкой, а уровень вибраций при шлифовании деталей изношенным кругом в полтора раза выше (рис. 1,б), что неизбежно скажется на износе круга и, соответственно, качестве обрабатываемой поверхности.

Учитывая научные исследования и практический опыт [1,2], был разработан алгоритм назначения периода между правками шлифовального круга, как параметра шлифовальной обработки, в составе экспертной системы (ЭС) мониторинга технологического процесса (рис. 2). В производственных условиях количество деталей между правками шлифовального круга Sr назначается по худшему варианту (S_сt=30), т.к. брак шлифовальной операции чаще всего неисправимый. Назначение периодичности правки круга основана на анализе запаса устойчивости ДС, вычисляемого на основе значений массива параметра вибрации A[i] в реальном времени, и принятии решения о коррекции периодичности правки (замены) шлифовального круга. Среднее число деталей между правками круга S_r и минимально допустимое значение запаса устойчивости ДС, соответствующее максимальному значению вибрации A_max, хранятся в базе данных ЭС мониторинга с возможностью коррекции в зависимости от последнего цикла измерения вибраций с допустимым значением запаса устойчивости. Стабильное значение запаса устойчивости при обработке позволяет увеличить периодичность правки круга на 30-50 деталей без потери качества, поэтапно наращивая (по 5 заготовок) число обработок под контролем ЭС в реальном времени.

При возникновении внештатной (аварийной) ситуации или стабильном снижении запаса устойчивости ЭС выдает оперативный выбор рекомендаций для персонала, а также прогноз во времени для оптимизации параметров шлифовальной обработки. Как показали исследования [1,2], в некоторых случаях назначенное количество деталей между правками можно увеличить более чем в два раза без снижения качества обработанной поверхности.

При этом есть основания задавать начальное количество деталей между правками не по худшему варианту, а значительно больше, используя предыдущее значение этого параметра, а при неблагоприятном стечении обстоятельств заданное число будет уменьшено на основании результатов измерений.

Литература

1. Игнатьев А. А. Интеллектуализация мониторинга технологического процесса производства деталей точного машиностроения / А. А. Игнатьев, Е.М. Самойлова, С.А. Игнатьев. Саратов: Изд-во СГТУ, 2013. 119с.

2. Самойлова Е.М., Виноградов М.В. Экспертные системы поддержки принятия решений при диагностировании технологического оборудования/ Prospects of world science: Materials of the XI International scientific and practical conference, V. 10. Technical sciences. Mathematics. Sheffield, 2015. Р.80-82.