Анализ методов автоматического контроля износа инструментов

Работа из раздела: «Производство и технологии»

ВВЕДЕНИЕ

В дипломном проекте представлен анализ методов автоматического контроля износа инструментов на токарных станках, входящих в состав гибких производственных систем (ГПС).

При сложных, разветвленных взаимосвязях между технологическим оборудованием, что характерно для ГПС, при значительном изменении их состояний под действием внешних дестабилизирующих факторов, а также при интенсивной эксплуатации всего комплекса оборудования необходимо решать следующие проблемы:

обеспечение высокой надежности работы сложного автоматического технологического оборудования;

обеспечение оптимальной производительности оборудования, минимальной себестоимости выпускаемой продукции с требуемым качеством.

Для решения этих проблем в состав ГПС должны вводиться средства контроля и технологической диагностики. Неотъемлемыми их свойствами должны стать мобильность переналадки, широкий диапазон измеряемых параметров и поддержание в автоматическом режиме работоспособность станочного оборудования. Выполнение этих требований ведет к сокращению простоев оборудования и устранению трудоемкости финишных операций формообразования, что влечет за собой сокращение цикла изготовления деталей и узлов в целом.

В качестве объектов диагностирования выбрано наиболее прогрессивное оборудование:

токарные станки с ЧПУ, работающие в составе автоматизированных комплексов (станочных модулей) в вечернюю и ночную смену без участия операторов;

агрегатные станки, работающие в составе автоматических линий, управляемые программируемыми микропроцессорными командоаппаратами.

Одним из наиболее перспективных методов является метод, основанный на анализе виброакустической эмиссии зоны резания.

Изменение акустической эмиссии до настоящего времени использовалось только для фундаментальных исследований усталости и разрушение твердых материалов, а так же для постоянного слежения за сосудами высокого давления.

В последние годы методика измерения акустической эмиссии была распространена на идентификацию и мониторинг процесса резания металла и срабатывания резцов, чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым автоматизацией и оптимизацией производственных процессов. Со времени появления первых работ, в которых основные свойства сигнала виброакустической эмиссии связываются с процессом резания, в настоящее время проводятся фундаментальные и прикладные исследованиям, направленные на разработку технологий и создание оборудования в этой области.

Для метода виброакустической эмиссии характерны высокая чувствительность информационность, малая инерционность, а так же сравнительная простота регистрации и обработки. Сложность практического использования данного метода заключается в многообразии источников виброакустической эмиссии, их статическом характере и необходимости выделения полезного сигнала на уровне шума станка.

На основе проведенных исследований разработаны и внедрены устройства диагностики состояния режущего инструмента для автоматических линий и контроля процесса обработки токарных гибких производственных модулях. Такими устройствами являются: 'Диагностика-10' (ДГТУ), система «Точность» (КПИ) - многофункциональные приборы, разработанные на базе микроэлектроники.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Постановка задачи

Система диагностики непосредственно влияет на производительность процесса резания, т.к. при недостаточной чувствительности и быстродействия устройств диагностики приходится идти на занижение режимов резания с целью уменьшения вероятности поломок режущего инструмента.

Наиболее слабым звеном в гибком производственном модуле является режущий инструмент. Простои металлообрабатывающего оборудования по причине выхода режущего инструмента составляют до 30% общего времени простоя.

Необходимо оптимизировать привод, сделать его универсальным и на основании получаемых результатов контроля регулировать скорость в зависимости от размеров и материала обрабатываемых деталей. В случае повышения мощности обработки, когда режущий инструмент может сломаться, привод должен автоматически выключаться.

Экспериментальные исследования виброакустического сигнала зоны резания проводились на стенде, созданного на базе станка 16К20Ф3, а обработка конкретной детали на гибком производственном модуле.

1.2 Характеристика гибкого производственного модуля

В состав гибкого производственного модуля (ГПМ) входят токарный станок 1И611ПМФ3 системой с ЧПУ «Маяк 221» и промышленный робот (ПР) «Электроника НТЦМ»

1.2.1 Токарный станок с ЧПУ 1И611ПМФ3

Станок специальный токарный с ЧПУ повышенной точности модели 1И611ПМФ3 предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле и нарезания крепежных резьб.

Станок предназначен преимущественно для центровых работ.

Класс точности станка 'П' по ГОСТ 8-77. Область применения станка: единичное, мелкосерийное и серийное производства.

Согласно ГОСТ 12997-76 станок относится:

по устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха - к группе изделия 3а,

по устойчивости к механическим воздействиям и защищенности от воздействия окружающей среды к изделиям в обыкновенном исполнении.

В помещениях для установки станков необходимо прокладывать шину, соединенную с низкоомным контуром заземления для присоединения проводов заземления устройства ЧПУ. Сопротивление контура заземления не должно превышать 4 Ома.

Станок с ЧПУ подключается к 3-х фазной 4-х проводной сети переменного тока напряжением 330/220 В (+10% -15%), частотой

50 ±1Гц.

Основные технические данные и характеристики.

Наибольший диаметр устанавливаемого изделия

над станиной, мм - 320

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия

над станиной, мм - 200

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия

над суппортом, мм - 130

Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм - 500

Центр в шпиндели передней бабки по ГОСТ 13214-

79…7032-0029, Морзе - 4

Центр в пиноле задней бабки по ГОСТ13214-79…

7032-0024, Морзе - 3

Конец шпинделя фланцевого по ГОСТ 12593-72 - 4К

Высота резца, мм - 20

Количество сменяемых по программе инструментов - 4

Количество скоростей шпинделя - 16

Количество скоростей шпинделя, переключаемых

по программе - 8

Пределы частоты вращения шпинделя, об/мин -50-2000

Величина перемещения суппорта на один импульс:

1. в продольном направлении, мм - 0,01

2. в поперечном направлении, мм - 1,5-900

Пределы подач суппорта при работе по одной

координате, мм/мин

1. в продольном направлении - 3-3600

2. в поперечном направлении -1,5-1800

Предел шагов нарезанных цилиндрических резьб, мм -0,2-60

Отклонение полученных размеров от величины заданных

номинальных размеров не более, мм

1. по диаметру - 0,05

2. по длине - 0,1

Вид ЧПУ контур

Способ задания размеров в программе - абсолютное и в приращениях по ГОСТ 13052-74

Ввод программы в устройство ЧПУ - перфолентой шириной 25,4 мм по ГОСТ 1991-70 и вручную

Форма, размеры и расположение перфорируемых и считываемых отверстий - по ГОСТ 10860-68

Способ задания программы - кадрами с переменным количеством слов

Вид интерполяции - линейно-круговая

Количество корректируемых поправок на длину

инструмента по каждой координате - 80

Габаритные размеры станка, мм

длина - 2900

ширина - 1700

высота - 1700

Масса станка (без устройства ЧПУ и насосной установки), кг - 1400

Техническая характеристика гидрооборудования станка

Модель насосной установки -5/25Г48-32

Номинальная производительность насоснойустановки, л/мин - 8/35

Тонкость фильтрации фильтра грубой очистки, мкм - 40

Тонкость фильтрации фильтра тонкой очистки, мкм - 10

Марка масла, заливаемого в насосную установку - Турбинное Tu 22 ГОСТ 9972-74 или ВНИИ НП-403 ГОСТ 16728-78

Тип гидроусилителя продольной и поперечной подачи - Э32Г18-22К или ОМ 9987-109

Номинальный крутящий момент, Нм ( кгм) -8 (0,8)

Номинальная эффективная мощность, кВт - 0,4

Тип насоса смазки - специальный шестеренчатый

Производительность насоса смазки, л/сек - 0,025

Марка масла для смазки - индустриальное И-30А ГОСТ 20799-75

Класс чистоты масла, заливаемого в насосную установку ГОСТ 17216-71

Основные данные шпинделя и суппорта.

Шпиндель.

Диаметр отверстия в шпинделе, мм - 25

Торможение шпинделя - имеется

Реверсирование шпинделя по программе - имеется

Суппорт.

Цена деления линейки продольной, мм - 8

Координаты 'нулевой точки':

от оси центров до центра шаблона, мм -1000,1

от торца шпинделя до кромки шаблона, мм -2000,1

Винтовая пара качения продольных перемещений:

размер и обозначение шариков -15 мм В ГОСТ 3722-60

количество шариков - 262

разноразмерность шариков, мм - 0,001

Винтовая пара качения поперечных перемещений:

размер и обозначение шариков - 13 мм В ГОСТ 3722-60

количество шариков - 162

разноразмерность шариков, мм - 0,001

Электрооборудование

Питающая сеть: напряжение 380 В, род тока - переменный 3-х фазный, частота 50 Гц.

Цепи управления: напряжение 110 В, род тока - переменный,

напряжение 24 В, род тока - постоянный.

Шаговые двигатели: напряжение 48 В, род тока - постоянный.

Лампы сигнализации: напряжение 6 В, род тока - переменный,

напряжение 24 В, род тока - постоянный

Номинальный ток (сумма токов одновременно работающих

электродвигателей) - 20 А.

Номинальный ток защитного аппарата (предохранителей, автоматического выключателя) в пункте питания электроэнергией - 25 А.

Описание работы электросхемы станка 1И611ПМФ3.

Режим работы станка выбирается при помощи переключателя BS, установленного на пульте управления станка.

Выбор скорости шпинделя.

Для включения соответствующей скорости шпинделя сигналы подаются на кодовые реле (Р7…Р9). Соединение контактов кодовых реле, представляющие собой прямые и обратные двоичные коды запрограммированной скорости шпинделя, которые обеспечивают одну из восьми возможных комбинаций включения электромагнитов редуктора.

Контроль обработки кода скорости осуществляется шестью конечными выключателями ВК5…ВК10 (по числу электромагнитов). Любому вновь вводимому коду скорости первоначально соответствует минимум один не нажатый конечный выключатель, который по окончанию цикла обработки кода скорости нажимается, тем самым дается сигнал об окончании отработки.

Переключатель В8 представляет собой шифратор кода скорости шпинделя в наладочном режиме. В случае 'утыкания' шестерен размыкающий контакт конечного выключателя, контролирующего обработку кода скорости, не разомкнется и по истечению выдержки времени, мультивибратор А8 обеспечит работу шпинделя в качающем режиме, который будет происходить до тех пор, пока не будет нормального зацепления шестерен редуктора.

Торможение двигателя шпинделя - динамическое. Служит для более эффективного переключения скоростей и в качестве аварийного. Выключается с момента отключения шпинделя и заканчивается по сигналу от устройства бесконтактного торможения УБТ-1.

Устройство бесконтактного торможения обеспечивает цикл торможения и разрешает с определенного уровня частоты вращения шпинделя производить переключение электромагнитов редуктора. Смена частоты вращения шпинделя происходит следующим образом: вновь поступившая на станок технологическая команда первоначально исполняется включением реле Р7…Р9 в определенном сочетании, а затем включается реле Р17 при условии не совпадения вновь поступившего кода скоростей и имеющегося кода. О включении реле Р17 сигнализирует лампочка Л2

Реле Р17 отключает двигатель шпинделя своим размыкающим контактом 50,53 и подготавливает к работе схему качающегося режима асинхронного двигателя (размыкающий контакт 67, 68), мультивибратор А8 (размыкающий контакт 43, 91) и реле контроля скорости Р19.

После отключения двигателя шпинделя (отпадение пускателя П2 или П3) включается промежуточное реле Р14 и происходит динамическое торможение двигателя (пускатель П4 включается по цепи 2-62-63-65) до оптимальных оборотов (до нуля). Контроль за торможением осуществляет устройство А6 (унифицированный блок торможения), работающий на реле Р19, которое отпадает. Отпадает и реле Р13 (введено для размножения контактов).

Включение реле Р17 (несовпадение кодов скоростей) и отпадение реле Р13 (снижение скорости) разрешают по цепи 48-85-71 включиться соответствующему вводимому коду скорости сочетанию магнитов ЭМ1…ЭМ6. Далее возможны 2 варианта: переключение без 'утыкания' и с 'утыканием'.

В случае без 'утыкания' сразу отпадает реле Р17 и через промежуточное реле Р14 (пауза) включается двигатель шпинделя (пускатели П2 или П3). В случае 'утыкания' (реле Р17 продолжает оставаться под напряжением) вступает в работу мультивибратор А8, управляющий пускателями П4 и П7. Поочередное включение П4 и П7 с частотой 1,5…2 Гц обеспечивает качающий режим двигателя с углом качания 150. Как только произойдет нормальное зацепление, Р17 обесточится и дальнейшее происходит аналогично 1-му случаю.

Мультивибратор.

В исходном состоянии транзистор Т1 открыт положительным напряжением, поступающим на его базу через размыкающий контакт 43, 91 реле Р17, а реле Р20 выключено. При несовпадении кода на реле Р7…Р9 с кодом на выключателях ВК5…ВК10 включается реле Р17 и с момента отпадания реле Р13 (скорость шпинделя снижена) начинается разряд емкости С1 по цепи база - эмиттер транзистора Т1. Через время, определяемое величиной R2C1 транзистор Т1 закроется, а транзистор Т2 откроется и включится реле Р20. Перекидной контакт Р20 включает пускатель П4, выключает П7 и подключает положительное напряжение к базе транзистора Т1, который через выдержку времени откроется и таким образом мультивибратор переходит в режим генерации с частотой 1,5…2 Гц. Генерация прекращается после отпадания реле Р17 (произойдет правильное переключение шестерен).

Выбор позиции инструмента.

Поворот 4-х позиционной инструментальной головки на одну позицию осуществляется по команде Т в автоматическом режиме или нажатием кнопки Кн5 в наладочном режиме. Включается электромагнит поворота головки ЭМ9. Происходит подъем, поворот на одну позицию и отпускание головки. Конечный выключатель ВК1 контролирует конец поворота, а ВК2 - нормальную посадку головки. Он формирует сигнал об окончании смены инструмента, служащий разрешением.

Включение охлаждения.

В автоматическом режиме двигатель охлаждения работает при подаче сигнала устройства ЧПУ (команда М08) на промежуточное реле Р5, которое включает магнитный пускатель П5 электродвигателя охлаждения. Выключается охлаждение по команде М04.

Работа агрегатов смазки

Электродвигатель смазки включается при каждом первоначальном пуске станка одновременно с двигателем гидравлической системы.

Проверка работы приводов подач.

Проверка производится при включенном устройстве ЧПУ 'СПФ-2ТМШ'. Переключатель режима работ поставить в положение 'наладка', а тумблер '0' в нижнее положение. Перемещение рукоятки крестового переключателя должны иметь мнемоническую связь с направлением движения исполнительных органов. При нажатии кнопки Кн7, расположенной в торце рукоятки крестового переключателя, скорость перемещения возрастает, происходит так называемое перемещение 'ускоренно'.

Устройство ЧПУ 'СПФ-2ТМШ' обеспечивает выход суппорта и каретки в '0' станка в режиме 'наладка'. При выходе в '0' по координате 'Z' суппорт отводится в правое крайнее положение, а по координате 'Х' каретка отводится в крайнее заднее положение (к оператору). Для выхода в '0' станка необходимо переключатель режима работ поставить в положение 'наладка', а тумблер '0' в положение'0'. Перемещением рукоятки крестового переключателя задается направление перемещения для выход в '0'. Выход в '0' возможен по перемещениям '+Х', '+Z'.

При наезде на конечные выключатели ВК15 (для координаты Х) или ВК16 (для координаты Z) происходит переключение на медленный ход, дальнейшее перемещение происходит до совпадения сигнала с конечных выключателей ВК17 (для координаты Х) и ВК18 (для координаты Z) с сигналом переключения 1-ой и 2-ой фаз шагового двигателя с коммутатора.

В момент совпадения дается сигнал на прекращение перемещения и загораются лампочки соответственно '0' Х станка или '0' Z станка на пульте управления устройства ЧПУ 'СПФ-2ТМШ'.

Конечные выключатели ВК17 (или ВК18) представляют собой датчик бесконтактный типа БК-0. Принципиальная схема датчика состоит из генератора и усилителя. При введении в щель между катушками базовой и коллекторной обмоток генератора металлической пластины происходит уменьшение коэффициента обратной связи, вызывающее срыв генерации. Выходной транзистор ПП3 открывается и сигнал поступает в устройство ЧПУ 'СПФ-2ТМШ'.

Подготовка станка к работе в автоматическом режиме.

Подготовка производится в положении 'наладка' переключателя режима работ В6. Последовательно по каждой координате переместить суппорт и каретку в исходное положение '0' станка. Нажатием кнопки Кн5 установить инструментальную головку на первую исходную позицию. Переключатель режима работ на станке и устройстве ЧПУ поставить в положение 'Автомат', тумблер '0' в нижнее положение. Заправить перфоленту в фотосчитывающее устройство (началом программы против фотодиодов). Нажать кнопку 'ПУ' на пульте управления устройства ЧПУ 'СПФ-2ТМШ'. Затем нажать кнопку 'Пуск' на пульте управления станка. При этом начнется считывание и обработка информации.

При необходимости прервать отработку программы необходимо нажать кнопку 'Стоп' на пульте управления станка. При этом устройство прекращает отработку без потери информации. Чтобы восстановить отработку необходимо нажать кнопку 'Пуск' на устройстве ЧПУ. Устройство ЧПУ предусматривает покадровую отработку информации, для чего необходимо переключатель режимов работы устройства поставить в положение 'полуавтомат'. Для считывания каждого следующего кадра нужно нажимать кнопку 'Пуск' на устройстве ЧПУ.

Блокировки.

В электросхеме станка осуществлены блокировки:

запрещающие включение электродвигателя главного привода одновременно в прямом и обратном направлениях. Для этого использованы размыкающие контакты пускателей П2 и П3 в цепях катушек этих пускателей;

запрещающие одновременное включение вращения и торможения электродвигателя главного привода. Для этого использованы размыкающие контакты пускателей П2, П3, П4, П7;

ограничение перемещения каретки и суппорта в крайних предельных положениях. Для схода с аварийного положения необходимо перейти на наладочный режим, перевести тумблер '0' (В5) в нижнее положение, нажать кнопку 'ПУ' на пульте управления устройства ЧПУ 'СПФ-2ТМШ' и задать крестовым переключателем противоположное направление перемещения;

запрещающая работу станка при снижении давления гидросистемы ниже номинального. При снижении давления происходит полный останов станка и обеспечивается сигнал 'Стоп аварийный', идущий на устройство ЧПУ 'СПФ-2ТМШ'. В качестве блокирующего элемента используется электрический контакт реле давления;

запрещающая отработку программы в автоматическом режиме при неправильной посадке инструментальной головки. В качестве исполнительного элемента используется конечный выключатель ВК2;

запрещающая отработку кадра программы с перемещениями при не вращающемся шпинделе. Для этого использованы замыкающие контакты реле Р4, Р12, Р13;

запрещающая пуск программы с пульта управления (кнопкой Кн6) в автоматическом режиме при нахождении инструментальной головки не на 1-й позиции. Исполнительный элемент - конечный выключатель ВК19.

Защита.

Защита электродвигателей и блока питания шаговых двигателей от токов короткого замыкания осуществляется автоматическим выключателем АК63-3М.

Защита электродвигателей от длительных перегрузок осуществляется тепловым реле типа ТРН-25 и ТРН-10.

Защита трансформатора с низкой стороны от токов коротких замыканий осуществляется предохранителями типа ПРС-6У3-П и ПРС-2СУ3-П.

В электросхеме станка предусмотрена нулевая защита, обеспечивающая невозможность произвольного самовыключения при подаче электроэнергии после внезапного ее исчезновения. Это осуществляется катушкой пускателя П1, которая при понижении напряжения ниже 80% номинального значения автоматически отключает двигатели и релейную схему станка.

1.2.2 Устройство ЧПУ типа 'Маяк-221'

Устройство числового программного управления 'Маяк-221' предназначено для управления двух координатным токарно-винторезным станком 1И611ПМФ3 с шаговым приводом подач.

Устройство предназначено для работы в закрытом цеховом помещении при отсутствии агрессивной среды.

По устойчивости к климатическим воздействиям окружающей среды устройство относится к группе 2 по ГОСТ 21552-76 (температура от +5С до +40С и относительная влажность до 80%).

Технические данные системы ЧПУ приведены в таблице 1.1.

Устройство и работа системы ЧПУ «Маяк-221».

Устройство ЧПУ 'Маяк' выполнено на основе микро-ЭВМ 'Электроника-60М' и относится к классу систем CNC.

Блок-схема устройства представлена на рисунке1.1.

В комплект устройства входят:

1 Блок ввода технологических команд - БВв.

2 Блок вывода технологических команд - Бвыв.

3 Коммутатор - КМ1.

4 Адаптер - Ад.

5 Блок резьбы - БР.

6 Микроинтерполятор - МИ.

7 Интерфейс пульта опреатора - ИПО.

8 Блок формирования кодов - БФК.

9 Пульт оператора - ПО.

10 Пульт контроля - ПК.

11 Плата согласования с ФСП.

12 Блок усилителей мощности - БУМ.

13 Фильтр сетевой - ФС-220-4.

14 Блок питания датчика - БПД-2.

15 Машина электронная вычислительная - 15ВМ-16-12.

16 Фотосчитыватель - ФСП-3М, 127 В.

17 Блок ППЗУ.

Таблица 1.1 - Технические данные системы ЧПУ «Маяк 221»

Наименование параметра	Данные	Примечание
Количество координат	2
Вид интерполяции	Линейно-круговая
Тип привода подач	Шаговый
Программоноситель ширина, мм	Перфоратоная лента марки А, 25,4	По ГОСТ 1391-70
Дискретность перемещения, мм	0,005	Ось Х
Задание размеров	Абсолютное и в приращениях
Диапазон скоростей подач, мм/мин	1-4500 1-9000	Ось Х Ось Z
Диапазон перемещений, заданных в одном кадре, мм	0,005-4999,995 0,01-9999,99	Ось Х Ось Z
Количество коррекций	80	Определяется программным обеспечением
Диапазон коррекции, мм	4999,995 9999,99	Ось Х Ось Z
Диапазон ручного изменения скорости, %	20-120	С шагом 10%
Подача на оборот, мм/об	0,01-60
Шаг резьбы,мм	0,01-60
Постоянные технологические циклы, количество	3	Определяется программным обеспечением
Цифровая индикация, количество десятичных разрядов	7
Характеристика выходных сигналов управления ШД: амплитуда, В ток, А форма сигнала	48 2,8 прямоугольная	Источник +48 В, гальваническая развязка оптроно-релейная
Количество выходных команд электроавтоматики	12
Количество входных команд электроавтоматики	18
Характеристика входных сигналов от датчика ДУП-1000М: амплитуда, В на нагрузке, Ом ток, мА форма сигнала	15 680 20 прямоугольная
Потребляемая мощность: От сети 220 В (+10%, -15%), Вт От сети 127 В (3%), Вт	300 90
Масса, кг	200
Габаритные размеры, мм не более	1690х850х560

Основные вычислительные операции выполняет микро-ЭВМ, включающая процессор М2, с ОЗУ емкостью 4096 16-и разрядных слов, плату В1 для связи с фотосчитывающим устройством и пишущей машинкой, плату В21 для связи с перфоратором, две дополнительные платы ППЗУ

емкостью по 8К 16-разрядных слов для хранения программного обеспечения и блок питания БП.

Шина канала микро-ЭВМ преобразуется адаптером Ад в шину внутриблочного канала, к которой подключены блоки связи со станком и органы управления устройством.

Блоки связи со станком по выполняемым функциям подразделяются:

1 блоки управления электроавтоматикой станка (блок вывода технологических команд (БВв),

2 блоки управления приводами подач (микроинтерполятор МИ, блоки усилителей мощности БУМ),

3 блок сопряжения с датчиком углового положения шпинделя ДУП-1000М, используемом при резьбонарезании (блок резьбы БР).

Орган управления устройством - пульт оператора ПО подключен к шине внутриблочного канала через блок формирования кодов БФК и согласующий блок - интерфейс пульта оператора ИПО. Через ИПО подключен также блок индикации БИ, входящий в состав пульта оператора.

Фотосчитывающее устройство подключено к плате В1 микро-ЭВМ через плату согласования ПС ФСУ. Пишущая машинка ЭПМ и перфоратор ПЛ и могут подключаться при подготовке и отладке программ. Все блоки, подключаемые к шине внутриблочного (Ад, БУ, БР, БВыв, БВв, МИ, КМ1, ИПО) конструктивно объедены в блоке логическом БЛ.

Пульт контроля ПК предназначен для индикации состояния фаз ШД, включения сетевого питания устройства и контроля питающих напряжений.

Блок питания датчиков БПД выдает питающие напряжения для датчиков углового положения шпинделя.

Программное обеспечение вводится в ППЗУ при изготовлении устройства. Микро-ЭВМ с введением в нее программным обеспечением выполняет следующие функции:

1 ввод программы управления станком с ОЗУ ЭВМ с перфоленты или вручную,

2 редактирования программ управления,

3 ввод отредактированной программы на перфоленту через внешний перфоратор,

4 наладочные перемещения и выход в исходное состояние,

5 контурное управление (интерполяция, расчет скорости коррекция скорости, формирование разгона и торможения),

6 расчет коррекции положения инструмента,

7 резьбонарезание или расчет скорости в мм/оборот при работе с датчиком шпинделя,

8 стандартные циклы обработки детали,

9 выдача на станок технологических команд,

10 контроль функционирования отдельных частей устройства.

Для экономии машинного времени микро-ЭВМ часть вычислительных функций выполняется аппаратными средствами. К этим функциям относятся:

1 преобразование параллельного кода приращения по координате в унитарный код - микроинтерполяция. Выполняется блоком МИ;

2 преобразование унитарного кода датчика шпинделя в параллельный код, формирование функции линейного разгона при резьбонарезании. Выполняется блоком резьбы;

3 управление шаговым приводом, преобразование унитарного кода в код управления фазовыми обмотками ШД и выполняется блоком шаговых коммутаторов.

Связь микро-ЭВМ с блоками устройства ЧПУ.

Канал микро-ЭВМ состоит из тридцати восьми шин, в т.ч. тридцать одна шина двунаправленная. В устройстве используется шина данных и адресов КДА00 - КДА15 и управляющие шины канала.

1.2.3 Промышленный робот 'Электроника НЦТМ-01'

Робот 'Электроника НЦТМ-01' предназначен для обслуживания металлорежущих токарных станков, а именно, для загрузки и выгрузки детали типа тел вращения диаметром до 150 мм, длиной до 150 мм при производстве изделий приборостроения.

Роботы предназначены для эксплуатации в помещениях категории 3 по ОСТ 11 6В0.005.022 при температурах от +10С до +30С, относительной влажности до 80%, атмосферном давлении (86,66 - 108,66) кПа.

Питание роботов 'Электроника НЦТМ-01' от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Нормы качества электроэнергии по ГОСТ 13109-67.

Роботы 'Электроника НЦТМ-01' обеспечивают работу при подаче сжатого воздуха по ГОСТ 17433-80 под давлением (3,4 - 5,98)х105 Па.

Основные технические данные и характеристики.

Роботы 'Электроника НЦТМ-01' обеспечивают горизонтальное перемещение схватов по оси Х не менее 9(КР)1. знаком (КР) отмечены параметры, которые являются критериями работоспособности робота 'Электроника НЦТМ-01'.

Технологическая скорость перемещения по оси Х не менее 50 мм/сек (КР).

Горизонтальное перемещение схватов по оси Y не менее 300 мм (КР).

Технологическая скорость перемещения по оси Y не менее 100 мм/сек (КР).

Вертикальное перемещение схватов по оси Z не менее 160 мм (КР).

Технологическая скорость перемещения по оси Z не менее 50 мм/сек (КР).

Поворот схватов в горизонтальной плоскости 90 (КР).

Рабочее перемещение каждого кулачка механизма захвата детали не менее 5 мм (КР).

Роботы 'Электроника НЦТМ-01' обеспечивают непрерывную работу в автоматическом режиме в течении 50 час. И воспроизводят позиционирование не хуже 0,5 мм при максимальной производительности не менее 60 циклов в час (КР).

Допускается за 24 часа не более 6 остановов манипулятора, индицируемых на экране дисплея, вызванных срабатыванием системы самозащиты, если продолжение движения обеспечивается нажатием клавиши дисплея.

Роботы обеспечивают прижим заготовки к торцу кулачков патрона станка.

При наезде на препятствие блокируется работа робота.

Максимальная электрическая мощность, потребляемая роботом не более 0,7 кВА.

Удельная электроемкость робота не более 117 ВА/кг.

Удельная материалоемкость - не более 13,5 кг/кг.

Роботы выдерживают длительную работу в течении 600 часов при среднесуточной производительности 10 манипуляций с деталями в час или в течении 100 часов при максимальной производительности (60 циклов/час).

Роботы 'Электроника НЦТМ-01' сохраняют работоспособность при отклонениях напряжения питающей сети на 10% от номинального значения.

Наработка на отказ при доверительной вероятности Р=0,8 не менее 300 час.

Коэффициент готовности Кг не менее 0,95.

Средний срок службы до списания не менее 5 лет.

Устройство и работа робота 'Электроника НЦТМ-01'

Робот 'Электроника НЦТМ-01' состоят из манипулятора электромеханического и системы управления.

Манипулятор имеет пять степеней подвижности и два схвата, расположенных под углом 90. Один настраивается на захват заготовки, другой - на захват детали.

Привода по всем степеням подвижности - электромеханические, привод схвата - пневматический.

Система управления выполнена на базе ЭВМ 'Электроника 60М'.

Система управления снабжена дисплеем и устройством последовательного обмена для связи с управляющими устройствами высшего уровня. Система управления запрограммирована на стандартный цикл манипулирования деталями, вводятся только переменные данные, характеризующие новую партию деталей: тип кассеты, число позиций в ряду кассеты, число деталей в кассете.

Информация о партии деталей, поступивших на обработку вводится с клавиатуры дисплея, либо поступает в систему управления через устройство управления от системы управления высшего уровня.

Программное обеспечение роботов включает программы: самообучения по первой детали, 'дожим' заготовки в патрон станка и прекращение движения при наезде на препятствие.

Устройство и работа составных частей роботов 'Электроника НЦТМ-01'.

Манипулятор электромеханический.

Конструктивно манипулятор состоит из следующих основных узлов:

механизма горизонтального перемещения;

механизма подъема;

механизма захвата детали.

Механизм горизонтального перемещения:

координата перемещения - Х;

исполнительный орган - два двигателя постоянного тока типа ДПМ-30-42-01С, ОСТ 16.515.022-76, напряжение питания 24 В;

режим работы - реверсивный;

управление обеспечивает два уровня скорости;

торможение динамическое, обеспечиваемое двумя фрикционными электромагнитными тормозами.

Механизм подъема:

координата перемещения - Z;

исполнительный орган - два двигателя постоянного тока типа ДПМ-35-Н2-02, ОСТ160.515.022-76, напряжение питания 24 В;

режим работы - реверсивный;

управление обеспечивает два уровня скорости;

торможение динамическое, обеспечиваемое двумя фрикционными электромагнитными тормозами.

Механизм захвата детали состоит из двух схватов и устройства ротации схватов.

Устройство ротации схватов:

координата перемещения - Q;

исполнительный орган пневмоцилиндр, управляемый распределителем электропневматическим, напряжение 24 В.

Траектория конечного звена робота 'Электроника НЦТМ-01' в базовом цикле представлена на рисунке 1.3.

Исходное положение робота в точке А. Траектория (Т) базового цикла алгоритма захвата заготовки представляет собой последовательность перемещений: по оси Х - Тав, по оси Х - Твс, опускание по оси Z - Тcd, захват заготовки из кассеты, подъем по оси Z - Тdc, ротация механизма схватов, опускание по оси Z - Tcd, оставление готовой детали, подъем по оси Z - Tdc, перемещение по оси Y - Tcb, перемещение по оси Х - Тав.

Далее из исходного положения в торчке А робот перемещается к патрону станка. Для обхода передней бабки станка робот перемещается по оси Y - Тас, далее поворачивается на 90, одновременно производя ротацию схватов с тем, чтобы ось схвата захватывающего заготовку была горизонтальна, опускается по оси Z - Tfh для того, чтобы совместить ось схвата с осью патрона. Далее перемещается по оси Х - Thk к патрону станка, берет готовую деталь, отходит по оси Х - Тhk, производит ротацию схватов с тем, чтобы ось заготовки была горизонтальной, перемещается по оси Х - Тkh, оставляет заготовку в патроне станка, перемещается по оси X - Tkh, поднимается по оси Z - Thf, производит ротацию схватов, поворачивается от патрона станка - Тfe и по оси Y - Tea доходит до исходного положения.

В таблице 1.2 представлены обозначения операций базового цикла.

Базовый цикл перемещений конечного звена имеет две модификации:

Н - для деталей высотой до 70 мм,

В - для деталей высотой выше 70 мм.

Таблица 1.2 - Условные обозначения операций цикла

Обозначение	Направление перемещения	Объект перемещения
	Вниз до заготовки Вверх до исходного положения	Механизм вертикаль- ного перемещения
з з	Захват Отпускание	Заготовка Заготовка
д	Захват	Деталь
Д	Отпускание	Деталь
s s	Вниз до оси патрона станка Вверх до оси патрона станка	Перемещения механизма D (вертикальные) в зоне патрона станка
An(j) A0(j)	Влево до J-го ряда Вправо до исходного положения	Механизм горизон- тального перемеще- ния по оси Х (в зоне кассеты)
An Aо	Влево к патрону станка Вправо до исходного положения	Механизм горизон- тального перемеще- ния В по оси Х (в зоне патрона станка)
Bn	Поворот в зону патрона станка	Механизм поворота В
Во	Поворот в исходное положение	Механизм поворота В
Cn(i) Co(i)	Вперед по i-ой позиции в ряду Назад до исходного положения	Механизм горизон- тального перемеще- ния С по оси Y (в зо- не кассеты)
Cn Со	Вперед на 2h мм Назад до исходного состояния	Механизм горизон- Тального перемещения по оси Y (в зоне кассеты)
Е З д Е Д З	Ротация, после которой схват заготовки горизонтально Ротация, после которой схват заготовки вертикально	Механизм ротации схватов Механизм ротации схватов

где: j - число рядов в кассете, I - число позиций в ряду,

h - высота заготовки.

Команды обмена с УЧПУ станка:

S1 - патрон зажать,

S2 - патрон зажат,

S3 - патрон разжать,

S4 - патрон разжат,

S5 - пуск программы,

S6 - обработка окончена,

Т - табло на экране дисплея.

1.3 Электропривод БТУ 3601

Устройство управления серии БТУ 3601 является основным элементом электропривода, в котором происходит преобразование переменного напряжения 3-х фазной питающей сети в постоянное напряжение, подаваемое на якорь электродвигателя, и в котором осуществляются все необходимые функции по управлению поступающим к якорю потоком энергии с целью регулирования его частоты вращения.

Силовая часть проекта выполнена в виде 3-х фазного мостового тиристорного преобразователя (управляемого выпрямителя), работающего по принципу раздельного управления силовым комплектом тиристоров. Схема управления выполнена по принципу 2-х контурной системы подчиненного регулирования параметров с ПИ-регуляторами тока и скорости.

Плата Е1 содержит элементы, необходимые для управления нереверсивным электроприводом, а именно:

систему импульсно-фазового управления - СИФУ;

регуляторы скорости и тока - РС и РТ;

функциональный преобразователь ЭДС двигателя - ФПЕ;

нелинейное звено - НЗ;

блок питания - БП;

датчик тока - ДТ;

узел защиты и сигнализации.

Система импульсно-фазового управления предназначена для преобразования постоянного управляющего напряжения, вырабатываемого системой автоматического регулирования, в последовательность прямоугольных управляющих импульсов соответствующей фазы, подаваемых на управляющие переходы тиристоров силовых вентильных комплектов. СИФУ состоит из двух идентичных каналов фазосмещения и управляющего органа УО (рисунок 1.4)

Каждый канал СИФУ выполнен по принципу одноканального управления двумя противофазными вентилями выпрямительного моста, что

.практически исключает асимметрию противофазных управляющих импульсов. СИФУ включает в себя следующие узлы:

1 Источник синхронизирующего напряжения - ИСН.

2 Три формирователя импульсов - ФИ (на рис. изображен один формирователь импульсов).

3 Управляющий орган - УО.

4 Шесть усилителей импульсов - УИ.

5 Двенадцать вводных устройств - УВ.

Формирователь импульсов состоит в свою очередь из следующих узлов: фильтра - Ф, двух пороговых элементов ПЭ1 и ПЭ2, формирователя синхронизирующих импульсов - F, генератора пилообразного напряжения - Г, нуль-органа - НО, RS-триггера, формирователя длительности импульсов - S.

Усилитель импульсов УИ собран по схеме составного транзистора, нагрузкой которого являются вводные устройства УВ. Усилитель импульсов имеет два входа: один для «своего» импульса, другой - для «чужого», идущего с другого формирователя импульсов. Это требуется для получения двух сдвоенных импульсов, необходимых для управления трехфазной мостовой схемой выпрямителя.

Вводное устройство служит для гальванического разделения силовой цепи от цепи управления.

Узел защиты обеспечивает следующие виды защиты:

максимально-токовую «сеточную», действующую при аварийных токах;

от перегрева двигателя при перегрузках;

устранение «ползучей» скорости при отключении задатчика частоты вращения

1.4 Технологический процесс обработки детали типа «Патрубок»

Деталь типа «Патрубок» обрабатывается на токарном станке с ЧПУ за два установа, далее следует слесарная операция, промывка, сушка и технический контроль.

Технологический процесс:

1-й установ:

Установить деталь в патрон. Закрепить. Патрон трехкулачковый ГОСТ 2675-80.

Точить 8 (81 -0,23); 5 (3 0,1); 8 (21,5 -0,52); 1 (79 +0,06); 5 (5 0,1); 11 (R 0,3 МАХ); 3 (51 0,2); 10 (45гр 1гр); 4 (40 +0,17). Резец специальный с цеховой заточкой 20х12 2120-0053 ВК8 ГОСТ 18881-73; пробка 79 (+0,06) НП-011/1; скоба 84 (-0,23) НС-015/11; пробка 40 (+0,17) НП-009/32; штангенциркуль ШЦ--125-0,1 ГОСТ 166-89; индикатор ИЧ 10Б.

Точить 12 (0,9 +0,1); 6 (0,8 +0,1); 8 (15,9 +0,05). Резец канавочный ВК8 20х12 Т140.902 с цеховой заточкой D (0,8 +0,1); державка Т072.549; индикатор ИЧ 25 кл.1 ГОСТ 577-68: стойка С-V-8-160х100 ГОСТ 10197-70.

Контроль рабочим 100%.

Детали уложить в тару. Тара НТ-008.

2-й установ:

Установить деталь на оправку. Закрепить. Оправка т230.126.

Точить 2 (84 -0,05 -0,14); 10 (13гр 1гр); 11 (R2,5); 7 (46 -0,05); 11 (R1); 11 (6,7 +0,1); 8 (19,7 -0,1). Резец подрезной ВК8 20х12 Т140.772-04; скоба 84 -0,05, - 0,14 НС-015/11; скоба 46 -0,05 НС-011/6. Штангенциркуль ШЦ--250-0,05 ГОСТ 166-89; угломер УН ГОСТ 5378-88.

Точить канавку 5 (0,8 +0,1); 9 (0,9 +0,1); 8 (1,0 -0,25). Резец канавочный ВК8 20х12 Т140.732-0,5; шаблон Т 040.301; шаблон Т040.-39; штангенциркуль ШЦ--250-0,05 ГОСТ 166-89.Контроль рабочим 100%.

Детали уложить в тару. Тара НТ-008.

Слесарная операция:

Оборудование: верстак слесарный.

Зачистить заусеницы по 40 +0,17 со стороны торца детали. Шабер цеховый.

Контроль рабочим 100%.

Детали уложить в тару. Тара НТ-008.

Промывка.

Оборудование: шкаф вытяжной ТИМ-230.

Промыть детали в трихлорэтилене, обдуть сжатым воздухом. Ванна цеховая.

Контроль рабочим 100%.

Детали уложить в тару. Тара НТ-008.

Технический контроль.

Оборудование: стол ОТК.

Контролируемые параметры представлены в таблице 3.

Таблица 1.3 - Контролируемые параметры детали

№ параметра	1	2	3	4	5
Параметр	79+0,06	84-0,05-0,14	510,2	40+0,17	50,1;30,1
№	6	7	8	9	10
Параметр	0,8+0,1	46-0,05	19,7-0,28; 81-0,21; 1-0,25	0,9+0,1	45Гр1Гр; 13Гр1Гр
№	11	11	12	13	13
Параметр	R2,5; R1;	R0,3MAX; 6,70,1	0,9+0,1; 3,8-0,3	Допуск биения 0,1	40 к 46-0,05

2 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет нагрузочных диаграмм обработки детали типа «Патрубок»

Исходные данные для расчета нагрузочных диаграмм представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные для расчета нагрузочной диаграммы

№ перехода	Значения
	l1, мм	l2, мм	d1, мм	t, мин	S, мм/об	n, об/мин		Nдв, кВт	tосн, мин	tвсп, мин
1	21	53	49 11	0,5	0,4	1000	0,8	3,7 0,82	0,05	0,008
2	37	20	48	0,5	0,4	1000	0,8	3,6	0,092	0,003
3	36	40	40	4	0,4	1000	0,8	17	0,09	0,0066
4	40	36	32	4	0,4	1000	0,8	13,6	0,1	0,006
5	46	40	24	4	0,4	1000	0,8	10,25	0,115	0,0066
6	3	46	18 20	1	0,4	750	0,8	034 0,38	0,075	0,0076
7	15,5	0	20	2	0,4	750	0,8	0,76	0,038	0
8	17	34,5	13,5	0,25	0,2	750	0,8	0,04	0,13	0,0057

Рассчитываем моменты для построения нагрузочной диаграммы.

(2.1)

для построения диаграммы i(t) рассчитываем токи:

(2.2)

(2.3)

Результаты расчетов представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Силовые и скоростные характеристики процесса обработки

№ перехода	ni, oб/мин	Мi, Hм	Ui, B	Ii, A
1	1000	22,90	218,9	15,20
2	1000	34,40	218,9	22,80
3	1000	162,30	218,9	107,30
4	1000	129,80	218,9	86,30
5	1000	97,80	218,9	65,00
6	1000	3,40	218,9	2,30
7	750	7,25	169,9	6,25
8	750	0,38	169,9	0,33

2.2 Статический расчет

Статический расчет проводим для наиболее длительного перехода (5-й). На основании нагрузочных диаграмм принимаем: Мн = 95,5 Нм,

н = 63 А. Тогда постоянная времени Тм:

(2.4)

Коэффициент усиления двигателя - Кд:

(2.7)

2.2.1 Расчет параметров силового трансформатора и выбор вентилей

Схема соединения обмоток трансформатора Y/Y, число пульсаций m=6.

Напряжение вторичной обмотки:

U2=E2KcKKR (2.8)

где: Е2 - теоретическое значение ЭДС вторичной обмотки,

Ке - коэффициент схемы, Ке = 0,855,

Кс - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения в сети, Кс = 1,1,

КR - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения на вентиле и на обмотках трансформатора, КR=1,05,

К - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий неполное открытие вентиля при максимальном управляющем сигнале, К = 1,2.

Е2=КеUн = 0,855220 = 188,1 В,

U2 = 188,11,11,21,05 = 260,7 B.

Теоретическое значение линейного тока вторичной обмотки - 2Л:

2Л = Кi2н = 0,28963 = 18,2 А,

где: Кi2 = 0,289 - коэффициент схемы.

Ток вторичной обмотки - '2 = Ki2Л = 1,118,2 = 20 А,

Где Кi = 1,1 - коэффициент непрямолинейности тока, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной.

Коэффициент трансформации - Ктр:

(2.9)

Теоретическое значение тока первичной обмотки -

= КiIн = 0,2863 = 17,7 А

где: КiI = 0,408/1,45 = 0,28 - коэффициент схемы.

Ток первичной обмотки - '1

' = Ki =17,71,1 = 19,5 A

Теоретическое значение типовой мощности трансформатора для идеального выпрямителя - ST:

(2.10)

где: Ks =1,26 - коэффициент схемы.

ST=1,262206310-3 = 17,4 кВА.

Расчетная типовая мощность трансформатора:

(2.11)

PT=1,121,221,051,117,4 = 35 кВА.

Мощность трансформатора - P'T:

P'T = 1,3PT = 1,335 = 45,5 кВА.

Среднее значение тока вентиля нв:

нв = нКiв = 0,16763 = 10,5 А,

где: Кiв = 0,167 - коэффициент схемы.

Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемое к вентилю

Uвmax = KumaxKcKKRUн = 2,11,11,21,05220 =640,3 В.

Выбираем тиристоры по среднему току и обратному допустимому напряжению вентиля. Указанным параметрам удовлетворяет тиристор марки ТБ 151-50-7.

2.2.2 Расчет индуктивности сглаживающего дросселя и параметров якорной цепи

Индуктивность сглаживающего дросселя - LСД:

(2.12)

(2.13)

(2.14)

max - предельный угол регулирования, max = 74,20;

к = 1 - порядок гармоники пульсирующего напряжения;

m = 6 - число пульсаций;

LCD = 0,032 Гн;

При max = 74,20 - lH =0,26.

Расчетное сопротивление якорной цепи - RP

RP = Rя + RТ + RЩ + RХ =0,3 + 0,54 + 0,52 + 0,032 = 1,5 Ом (2.15)

Активное и реактивное сопротивление трансформатора, приведенное к цепи выпрямленного тока:

RT = XT = (2.16)

где: UK = (0,03 - 0,05)UH - напряжение короткого замыкания.

Сопротивление, вносимое за счет перекрытия анодных токов - RX:

(2.17)

Сопротивление щеточного контакта - RЩ:

Расчетная индуктивность якорной цепи - LP:

LP = Lя + LT + 0,0016+0,02=0,022 Гн, (2.18)

где: Lя - индуктивность якоря.

Индуктивность трансформатора - LT:

(2.19)

2.2.3 Расчет естественных и искусственных характеристик

При вычислении граничного тока следует определять электромеханическую постоянную времени - Тя и параметр нагрузки tg:

(2.20)

tg = Тя = 2fTЯ =3140,015 = 4,7 (2.21)

Для принятого числа фаз m = 6 и рассчитанного значения 1/Тя = 66,6 сек-1 по рисунку 2.1 определяем граничное значение относительного падения напряжения в сопротивлении якорной цепи: iГР = 0,02.

Относительное сопротивление якорной цепи - :

(2.22)

Тогда граничное значение относительного тока:

Относительный перепад скорости при изменении тока от холостого хода до номинального значения:

(2.23)

Для построения электромеханической характеристики воспользуемся уравнением:

(2.24)

(2.25)

Определяем максимальный и минимальный углы управления:

Примем ЗАД = 610.

iгр.,

0,2

0,15

0,1	m=2

0,05	m=3
		m=6

0 20 40 60 80 1/Тя; 1/С

Рисунок 2.1 - Диаграммы граничных токов

Управление естественной характеристики:

Для заданного угла управления:

ЗАД = 846,7 - 75.

Для max

В режиме граничных токов при малых нагрузках уменьшается мощность самоиндукции ЭДС, направленная против напряжения трансформатора, уменьшаются потери напряжения на индуктивности, следовательно, на обмотку якоря падает больше напряжения и скорость двигателя начинает возрастать по нелинейному закону:

Рассчитаем стопорный ток (СТ) при = 0:

Значение заданного тока ЗАД = 6,25 А.

2.2.4 Выбор коэффициентов усиления САР и промежуточных усилителей

Коэффициент усиления двигателя - КД = 4,5.

Коэффициент усиления преобразователя по напряжению -

(2.26)

где UСУН - величина напряжения, подаваемого на вход тиристорного преобразователя.

Методика определения UСУН состоит в следующем. Определяем среднее значение напряжения на входе тиристорного преобразователя при условном холостом ходе для трехфазной системы.

об/мин

1300 -

1000 -

500 -

Рисунок 2.2 - Статические характеристики привода

(2.26)

где: - угол регулирования.

Напряжение на выходе тиристорного преобразователя при условном холостом ходе и = 0:

UТП0 = 1,34U2 = 349,3 B.

числовой программный управление резание металл

Построим регулировочную характеристику ТП UТП =f() (рисунок 2.3) в соответствии с выражением : UТП = UТП0cos

Рисунок 2.3 - Регулировочная характеристика тиристорного преобразователя

Рисунок 2.4 - График зависимости UCУ = f()

Пользуясь построенной характеристикой, по величине номинального напряжения двигателя UН = 220 В определяем номинальный угол управления:

= 510.

В современных тиристорных преобразователях, построенных по принципу СИФУ, зависимость UCУ = f() - линейная (рисунок 2.4).

Напряжение UСУ, соответствующее = 0, в современных СИФУ составляет 10 - 12 В. Выбираем UСуmax = 10 В. Тогда по полученной зависимости получаем для номинального угла управления = 510. Номинальное напряжение управления UСУН = 4,5 В. коэффициент усиления тиристорного преобразователя по напряжению: КТП = 48,8.

В соответствии с номинальной величиной скорости вращения двигателя выбираем тахогенератор для цепи обратной связи по скорости ТД-110 с данными:

удельная ЭДС, В/(об/сек) 3,0;

максимальный ток нагрузки, А 0,15;

максимальная скорость вращения, об/мин 3000;

максимальный вращаюший момент на холостом ходу, Нм 30.

Коэффициент усиления тахогенератора КТГ = 0,05.

Для заданного диапазона регулирования D = 500 задается статизм системы SЗАД = 0,1.

Т.к. величина расчетного статизма (SРАСЧ = 0,4) больше заданного, то возникает необходимость применения отрицательной обратной связи по скорости.

Требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы:

(2.27)

2.2.5 Составление уравнения статики и анализ статизма замкнутой САР

(2.28)

На рисунке2.5 представлена структурная схема привода.

Рисунок 2.5 - Структурная схема привода

(2.23)

Пусть К1К2 = К, тогда:

Статизм системы:

(2.29)

(2.30)

На рисунке 2.6 представлены графики зависимости скольжения от задающего напряжения и коэффициента усиления.

При изменении UЗ и К статизм изменяется гиперболически, т.е. при увеличении UЗ и К статизм начинает уменьшаться. Статизм при UЗ = 10 В и К = 182 равен 0,1, что и подтверждает предыдущие расчеты.

Рисунок 2.6 - График зависимости S = f(UЗ), S = f(K)

2.2.6 Расчет режима динамического торможения

Ток динамического торможения - IДТ:

(2.31)

(2.32)

Сопротивление динамического торможения - RД:

RД = RОБЩ - RЯ = 1,5-0,3=1,2 Ом.

Постоянная времени двигателя - Тм:

(2.33)

Время переходного процесса tПер =4ТМ = 5,6 сек.

График (t) при динамическом торможении приведен на рисунке 2.7.

Рассчитаем динамические характеристики:

(2.34)

При Мс ? 0 ж

НАЧ =ДТ = 83,6 А; С = Н = 63 А;

При Мс = 0

2.3 Расчет динамики привода

2.3.1 Составление математической модели привода

На структурной схеме привода при якорном управлении, которая приведена на рисунке 2.8 имеем:

РС - регулятор скорости; РТ - регулятор тока; КТП - коэффициент усиления тиристорного преобразователя; ТТП - постоянная времени тиристорного преобразователя.

- МС

UУ -

Рисунок 2.8 - Структурная схема привода при якорном управлении

КДТ - коэффициент передачи датчика тока, КДТ =0,02 В/А.

КТГ - коэффициент усиления тахогенератора, КТГ =0,05.

С помощью программы Classic3 рассчитаем частотные характеристики(рис. 2.9), переходные процессы(рис.2.10) и корневую плоскость(рис.2.11).

Рисунок 2.9 - Частотные характеристики

Рисунок 2.10 - Переходные процессы

Рисунок 2.11 - Корневая плоскость

2.3.2 Анализ устойчивости привода

На основании схемы, приведенной на рис2.8 проведем анализ устойчивости системы.

Составим передаточную функцию:

(2.35)

(2.36)

Передаточная функция всей системы будет иметь вид:

Проверим устойчивость системы по критерию Гурвица:

Н(р) = 5,410-5р3 +6,6710-3р2 +18,5р =2220,4.

Составляем матрицу Гурвица:

Вычисляем определители: 1 = 6,6710-3 0;

Так как все определители диагональной матрицы Гурвица положительны, то система устойчива.

3 ВИБРАЦИОННО-АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

Любой процесс металлообработки сопровождается виброакустическими явлениями, обусловленными как характеристиками упругой системы СПИД, характеристиками привода и системы передачи движения, так и «динамическими свойствами зоны резания». Термин «виброакустические» используется нами потому, что вибрации, генерируемые зоной резания, имеют очень широкий частотный диапазон (звуковые и ультразвуковые частоты и исследуется как методами прикладной теории колебаний, так и методами акустики).

Под «динамическими свойствами зоны» резания следует понимать совокупность сигналов - механических возмущений, генерируемых зоной резания, которые определяются характером стружкообразования, процессами трения, неоднородностью материала релаксационными явлениями и т.д.

«Динамические свойства зоны резания» являются неотъемлемой характеристикой процесса резания, отражающей дискретность деформирования металла и стружкообразования, высокочастотные автоколебательные процессы и трение.

Приближенно «динамические свойства зоны резания» можно представить как систему переменных (по модулю к направлению) сил, приложенных в точке соприкосновения резца и заготовки. В данном случае можно говорить о силовом спектре (спектре механических возмущений), действующем одновременно на вершину резца и на заготовку. Спектр механических возмущений является следствием переменных напряжений тех или иных участков зоны резания, их интегральными характеристиками.

Между «динамическими свойствами зоны резания» и свойствами упругой системы СПИД существуют прямые и косвенные связи, влияющие на процесс резания. Параметры виброакустических сигналов связаны с параметрами процесса резания и могут быть использованы для построения адаптивных систем управления процессом резания, прогнозирования стойкости инструмента.

3.1 Информативность виброакустических сигналов

Наибольшее число работ в области динамики процесса резания посвящено исследованию самовозбуждающихся колебаний (автоколебаний). Частотный диапазон таких колебаний для токарной обработки лежит в пределах 0 2000 Гц, т.е. является сравнительно низкочастотным.

Отличительной особенностью автоколебательных режимов является то, что частоты автоколебаний почти не зависят от режимов резания и определяются частотами возбуждаемых парциальных систем СПИД. Сигналы в данном случае полигармонические с небольшим числом составляющих. Случайные составляющие сил резания сравнительно невелики. К низкочастотным автоколебательным процессам при резании следует также отнести процессы образования и срыва нароста (f до 200 Гц).

Оба явления относятся к разряду отрицательных, ухудшающих качество обработанной поверхности, стойкость инструмента, уменьшающих производительность труда.

Немало работ посвящено влиянию на процесс резания УЗ (ультразвуковых) колебаний инструмента, которые создаются искусственно. УЗ диапазоны охватывают частоты от десятков килогерц до нескольких мегагерц. Введение УЗ колебаний позволяет улучшить обрабатываемость материалов, качество обработки поверхности и ряд других параметров процесса резания. Колебания УЗ - диапазона взаимосвязаны с низкочастотными колебаниями (формами) системы СПИД. С помощью УЗ колебаний можно «управлять» спектром механических возмущений.

Меньше работ посвящено исследованию вибраций среднечастотного диапазона: 2 кГц 20 кГц, которые обусловлены процессами стружкообразования, процессами трения, неоднородностью материалов и рядом других причин. Вибрации среднечастотного диапазона характерны для устойчивого процесса точения.

Случайные составляющие (шум) в данном случае могут быть достаточно велики. Экспериментальные исследования показывают, что наиболее интенсивные сигналы среднечастотного диапазона (отклик на виброускорение) наблюдаются в диапазоне частот 1 кГц 15 кГц.

Сигналы среднечастотного диапазона обладают тесной связью с параметрами процесса резания и более всего подходят для построения адаптивных систем управления для определения характеристик обрабатываемости материала и прогнозирования стойкости инструмента и чистоты обработки поверхности.

К среднечастотному диапазону следует также отнести и чисто акустический сигнал - шум при резании и характерный свист, возникающий при затуплении инструмента и при возникновении автоколебаний. Материальным носителем сигнала в данном случае является воздух.

В последнее время все большее число работ посвящается исследованию эмиссии волны напряжения - ЭВН или акустической эмиссии при резании.

В противоположность ЭВН в момент распространения трещины, представляющей серию хорошо различимых дисперсных сигналов, акустическая эмиссия в процессе резания постоянна. Верхняя граничная частота сигналов акустической эмиссии для алюминиевых сплавов f 100 кГц; для стали - 300 400 кГц. Выше этих частот сигналы настолько слабы, что ими можно пренебречь. Высокочастотная часть спектра ЭВН зависит, главным образом, от скорости резания (от скорости деформации при резании).

При увеличении скорости резания происходит значительное увеличение акустической эмиссии в диапазоне ультразвуковых частот. Форма текущего спектра акустической эмиссии зависит также от подачи и износа инструмента по задней поверхности.

Спектр возмущений, генерируемой зоной резания очень широк. Динамический диапазон сигнала составляет 40 60 дБ. Сигналы получены от различных измерительных средств (динамометров, пьезоакселерометров, датчиков акустической эмиссии акустических измерителей), каждый из которых несет ту или иную специфическую информацию о процессе резания.

Модуль сил резания слагается из следующих величин:

, (3.1)

где: V, S, h - скорость резания, подача, глубина резания (величина, характеризующая объем отделяемого материала в единицу времени);

cj - коэффициенты, отражающие механические свойства материала заготовки и инструмента, динамических качеств системы СПИД (j=1, 2 …. n);

- износ инструмента;

f - частота;

t - время;

i = 1, 2, 3 индексы координат X, Y, Z;

mi(t) - математическое ожидание модуля силы для конкретных условий обработки, которое также является функцией времени и зависит от пределов интегрирования, либо постоянной времени усредняющего прибора;

Pni (t) - переменные, составляющие сил резания, обусловленные вращением главного привода и системы передачи (несбалансированность масс и т.п.);

Pi() - случайная составляющая сил резания.

Значение и вид случайной составляющей, который подтверждается экспериментальной проверкой:

(3.2)

где: - находят из экспериментальных исследований.

Для устойчивого процесса точения введены понятия жесткости резания и постоянной времени резания, определяющих передаточную функцию процесса резания.

(3.3)

где: kp - коэффициент жесткости резания

(3.4)

b - ширина стружки;

k - удельная сила резания, приходящаяся на единицу площади срезаемого слоя;

Tp - постоянная времени стружкообразования.

В зоне устойчивости силы резания вибросмещения детали и инструмента носят случайный характер, поэтому возникает проблема замены полигармонического возбуждения случайным:

(3.5)

где: c и kp - жесткость упругой системы и жесткость резания;

M, H - коэффициент инерции и демпфирования.

P(t) считается стационарной случайной функцией времени с известной спектральной плоскостью.

(3.6)

либо корреляционной функцией

(3.7)

При переходе к случайным величинам получим

(3.8)

- центрированные стационарные функции времени.

В качестве корреляционных функций силового возмущения могут быть приняты следующие:

(3.9)

Основными свойствами силового возмущения являются:

· С увеличением частоты силового возмущения амплитуда силы убывает.

· Амплитуда силового возмущения зависит от скорости и в определенном диапазоне скоростей является максимальной.

Следует отметить, что до настоящего времени при изучении процесса резания не использовались производные сил резания.

(3.10)

В случае их использования расширяются аппаратурные возможности исследований физических явлений при резании, расширяется частотный диапазон исследований, поскольку с помощью даже наиболее совершенных динамометров возможны исследования переменных сил только до 2 2.5 кГц.

3.2 Кинематические параметры системы инструмента

Откликом на силовые возмущения, генерируемые зоной резания, являются относительные смещения инструмента и заготовки. Силовые возмущения и отклик - вибросмещение, виброскорость и виброускорение в совокупности определяют динамику процесса резания - виброакустический сигнал.

В последнее время при исследовании динамики конструкций широко используется комплексный модальный метод расчета динамических характеристик.

Матричная форма записи дифференциальных уравнений движения систем с демпфированием имеет вид:

(3.11)

где: [M], [c], [k] - инерционная матрица, матрица коэффициентов демпфирования и матрица жесткости;

- вектор-столбцы ускорений, скоростей и перемещений;

- вектор-столбец внешнего воздействия.

Решение однородного уравнения определяется собственными значениями - , каждой из которых соответствует вектор собственных значений;

- нормальный модальный вектор. Модальная матрица нормальных векторов

(3.12)

согласно условиям:

(3.13)

Система с вязким демпфированием может быть приведена к нормальному виду. Решение в случае пропорционального демпфирования имеет вид:

(3.14)

каждой К-й моде соответствует собственная частота недемпфированной системы:

; безразмерный коэффициент затухания

и модальный вектор -

Данный метод связан с допущением о линейности системы, малой связанности между модами с допущением о достаточной разнесенности собственных частот и малом демпфировании.

Идентификация системы упругой динамической может быть осуществлена методом околорезонансных испытаний.

Модальные методы расчета позволяют осуществить идентификацию параметров динамической системы. Наилучшее приближение расчетной кривой к экспериментальным значениям дает использование итеративного метода и нелинейного метода наименьших квадратов. Несмотря на то, что комплексные модальные методы дают возможность определения ряда динамических характеристик, его необходимо сочетать с классическими и прикладными методами теории колебаний.

Целью настоящих исследований являлось исследование динамики «системы инструмента», которая представляет собой консольную балку, защемленную на одном конце и нагруженную на другом, постоянной и переменной силой предполагаемого спектрального состава. При движении суппорта по направляющим, параметры системы могут меняться и, в общем случае, получаем систему со случайно изменяющимися параметрами.

Только теоретически данный вопрос решить чрезвычайно трудно, необходима экспериментальная проверка применительно к тому типу станков, для которого разрабатывается система.

Несмотря на ряд предположений, и гипотез о характере силовых возмущений, действующих в зоне резания на резец, спектр возмущений все же остается неизвестным, поскольку неизвестно соотношение случайных и регулярных составляющих, обусловленных релаксационными явлениями, характером стружкообразования и характером разрушения металла при резании.

В общем случае резец - консольная балка (рисунок 3.1) нагружен сжимающими и перерезывающими квазипостоянными силами резания плюс периодические возмущения кратные числу оборотов главного привода, плюс периодические силы от стружкообразования и релаксационных явлений, плюс случайная составляющая, обусловленная неоднородностью материала.

В теоретическом плане - это задача о нестационарных колебаниях распределенной деформируемой системы.

Колебания инструмента можно классифицировать как линейные колебания стержня при совместном действии поперечных и продольных усилий и одновременными периодическими возбуждениями.

В отличие от линейной системы с одной степенью свободы и постоянными параметрами, здесь имеет место не один резонанс, а бесконечное множество резонансов. Применительно к консольно закрепленному стержню это означает, что каждой собственной форме колебаний соответствует свой бесконечный спектр резонансных частот. Из всего множества резонансов для каждой собственной формы колебаний практическое значение могут иметь лишь 2-3 резонанса. Обращает на себя внимание тот факт, что наиболее сильно проявляется не первый резонанс, а так называемый основной резонанс. Основному резонансу соответствует частота 2 ближайшая к , где Q - является квадратом безразмерной собственной частоты. Естественно, что в большинстве задач, определяющих движение инструмента должны учитываться изгибные продольные и крутильные колебания (особенно для отогнутых резцов).

Рисунок 3.1 Исследование резца как консольно закрепленной балки

«Система инструмента» резец, закрепленный в суппорте, представляет собой более сложную динамическую систему, чем просто закрепленная консольная балка. Получено уточненное выражение для собственной частоты резца, поскольку обычное выражение собственной частоты резца для изгибных колебаний дает завышенное значение

(3.15)

где: l - вылет резца;

- погонная масса;

q - погонная масса груза;

E - модуль упругости;

У - момент инерции сечения;

cсж, сu - жесткости на сжатие и на изгиб - определяемые исходя из эксперимента;

b - размер, определяющий положение оси, относительно которой момент сопротивления системы резец-суппорт на изгиб наименьший (из эксперимента).

В ряде работ указывается, что модель системы инструмента в виде консольно закрепленной балки не полностью соответствует истине. Исходя из системы операторных уравнений для любой разветвленной системы балок, получены с помощью матричных методов данные для многих форм продольных изгибных и крутильных колебаний, для реальных резцов с частотами до 20 кГц и выше. Из всех работ это, пожалуй, наиболее полное в теоретическом плане исследование динамики «системы инструмента».

Важное значение имеют исследование направленности жесткостных свойств системы инструмента (эллипсоидов жесткости) в динамике в среднечастотном диапазоне частот.

От направленности эллипсоидов жесткости на различных частотах направленности вектора силы будет зависеть: какая из форм колебаний будет возбуждаться.

3.3 Периодичность стружкообразования и износ

Спектр возмущений слагается из периодичности процесса стружкообразования, периодичности изменений коэффициента трения при образовании сегментной (ступенчатой) стружки, а также при образовании всех видов стружки.

Результаты исследований вибраций в процессе стружкообразования: частота деления стружки определяется выражением

(3.16)

где: Vc - скорость стружки;

V - скорость резания;

tc - средняя толщина стружки;

l - длина сегмента стружки.

Исходя из проведенных исследований, вытекают следующие основные положения:

1 Жесткость станка не оказывает влияния на деление стружки, что образование ступенчатой стружки в определенных условиях резания не связано непосредственно с динамикой системы «станок-инструмент».

2 В первом приближении можно рассматривать сегмент стружки прямо пропорциональным максимальной толщине стружки.

Экспериментальные данные подтверждают существование приближенной линейной зависимости от ее толщины для определенного диапазона скоростей.

(3.17)

Очевидно, что L - также связано с усадкой стружки (поскольку толщина стружки зависит от усадки), а следовательно, от деформируемости материала.

Механизм образования ступенчатой стружки исследовался с помощью скоростной киносъемки: на некоторой стадии металл перестает перемещаться вдоль резца и переходит в стружку и начинает течь в поперечном направлении. Материал у передней грани резца временно будет оставаться неподвижным. На стадии пластического сжатия (без перемещения металла по передней поверхности) коэффициент трения между деформированным металлом и резцом примерно равен по величине коэффициенту стойкости трения. По мере нарастания силы сдвига вновь начинается перемещение металла по передней поверхности, и коэффициент трения будет уменьшаться. Для определения изменений (t) и (t) во времени можно использовать критерий Мизеса

(3.18)

где: Y - предел текучести при растяжении;

- нормальные и касательные напряжения;

В последнее время выработался следующий взгляд на причины периодичности стружкообразования:

1 Когда температура нагрева и давление на передней поверхности достигнут такой величины, при которой происходит схватывание, произойдет затормаживание стружки. Схватывание (периодические) тесно связано с периодическим температурным режимом (отводом тепла).

2 При этом образуются последовательные наплывы с изменяющимся передним углом, определяющим плоскости действия наибольших касательных напряжений. Когда фактически передний угол достигает угла трения, происходит скольжение образовавшегося наплыва по плоскости сдвига, что вызывает резкое уменьшение силы резания. Одновременно металл припуска, выполняя роль клина, сдвигает этот наплыв и по передней поверхности.

3 После сдвига происходит обычное резание до тех пор, пока пара трения не нагреется настолько, что произойдет очередное схватывание.

Передний угол увеличивается до тех пор, пока его значение не станет равным углу внутреннего трения.

Величина внутреннего угла трения в металле определяется:

(3.19)

где: - угол внутреннего трения;

D - логарифмический декремент затухания.

Например, для стали X18H1OT

т.е. предельный фактический угол близок к 90, что хорошо подтверждается экспериментально.

Вторым источником возмущений являются процессы на задней поверхности. Характерным здесь является то, что с увеличением износа, увеличивается величина поверхности трения.

С увеличением же поверхности трения автоколебательные процессы при трении становятся более низкочастотными. Спектр возмущений сдвигается в сторону нижних частот и, вероятно, этим обусловлено усиление первых форм колебаний инструмента.

С износом инструмента спектр частот смещается в сторону низких частот. На этой основе предлагается деление спектра на 2 диапазона: нижний и верхний.

Спектры процессов трения передней и задней поверхностях складываются и образуют более сложный спектр. Эти две части спектра взаимозависимы.

При образовании и срыве наростов также образуется спектр с широкой полосой частот, несмотря на то, что низкочастотная составляющая спектра находится в районе до 200 250 Гц.

Перспективной для построения адаптивных систем управления является высокочастотная часть спектра: сигналы акустической эмиссии, которые воспринимаются акустическими датчиками.

Согласно основным положениям механики разрушения, образования и развитие несплошностей в материале под действием полей напряжений сопровождается генерированием высокочастотных упругих колебаний -ЭВН или акустической эмиссии (АЭ).

Наиболее информативными параметрами АЭ являются - амплитуда А и интенсивность - число актов динамических превращений полей напряжения в единицу времени.

Измеряя значения A и в ходе процесса резания можно оценить часть общей работы резания, расходуемой непосредственно на разрушение при резании и, что особенно важно, оценить степень изменения энергии разрушения во время обработки. Предполагается, что сигналы АЭ складываются из постоянной составляющей, несущей информацию о совокупности процессов разрушения, пластической деформации и трения, необходимых для отделения элементов срезаемого слоя и переменной составляющей; усиливающей влияние износа инструмента на данные процессы.

В процессе механической обработки металлов резанием в контакт входят два твердых тела, имеющих разную микроструктуру, твердость, физико-механические и химические параметры. Этим обуславливается одна из важнейших особенностей процесса трения или резания. В результате этой особенности одни и те же явления, происходящие на контактных поверхностях, вызывают различные по своей природе виды износа поверхностей режущего инструмента.

В настоящее время установлено, что режущий инструмент подвергается, в зависимости от различных условий обработки, разнообразным по характеру видам или точнее механизмам износа: абразивному, адгезионному, диффузионному, окислительному и др.

Износ режущего инструмента рассматривается с трех точек зрения:

1 степень износа режущей кромки определяют первичные и вторичные явления процесса резания, такие как: силы резания, условия стружкообразования, температура, вибрации;

2 степень износа режущей кромки определяют требования к обработке, к которым относятся параметры, влияющие на точность и качество, такие как: размерная стойкость и шероховатость обработанной поверхности;

3 степень износа режущей кромки определяют требования экономического характера: себестоимость изготовляемой детали, стоимость режущего инструмента и т.п.

Основные положения теории изнашивания утверждают, что вид изнашивания определяется процессом, происходящим с максимальной скоростью на поверхности трения и для устойчивого изнашивания, т.е. для четкого определения того или иного износа, необходимо, чтобы при установившимся износе скорость изнашивания не превышала скорость процесса, определяющего вид изнашивания. Применительно к резанию металлов, скорость резания должна быть выше, чем скорость любого из видов износа.

Темп износа, согласно теории износа обуславливается:

а) внешними механическими явлениями (скорость относительного перемещения трущихся тел, характер давления между материалами;

б) зависимость от внешней среды (смазка, газовая среда и т.п.).

Классификация причин изнашивания материалов:

а) многократное упругое оттеснение материала;

б) многократное пластическое оттеснение материала;

в) микрорезание;

г) схватывание пленок и их разрушение;

д) схватывание поверхностей и глубинное вырывание.

В процессе обработки металлов резанием на разных этапах (при разных значениях скорости резания) преобладает тот или иной механизм износа режущей части инструмента.

Для получения более четкой и ясной картины износа твердого тела необходимо рассматривать физико-химические явления, происходящие в зоне контакта и приводящие к изнашиванию этого тела.

В результате возникает возможность варьировать с теми или иными физическими параметрами, изменяя тем самым общую картину износа, либо изменяя тем самым сам механизм износа и стремиться минимизировать его скорость.

Износ и стойкость режущего инструмента тесно коррелируются между собой. Величина износа зависит от времени работы инструмента, т.е. того параметра, который характеризуется как стойкость. В зависимости от интенсивности износа стойкость будет иметь различную величину. Таким образом, стойкость можно характеризовать как функцию интенсивности износа

; (3.20)

Используя понятие интенсивности изнашивания можно сравнивать износостойкость различных материалов режущего инструмента и судить о влиянии на износ геометрических параметров инструмента и факторов режимов резания.

Интенсивность износа и стойкость являются функцией пары инструмент - обрабатываемая деталь, параметров режима резания, скорости подачи, глубины резания, вибраций, СОЖ и т.п. Затупление резца происходит в результате механического истирания его граней и молекулярно-термических процессов в зоне контакта. Это зависит от температурных силовых режимов процесса обработки деталей. Установлено, что при низких температурах в зоне контакта резец-деталь до 200° преобладает механическое истирание, т.е. имеет место абразивный износ режущего инструмента.

Данный вид взаимодействия продиктован теми условиями, что при вышеуказанных температурах не возникает такого изменения физико-механических свойств контактирующей пары, при которых наблюдается молекулярно-химическое взаимодействие.

Эти условия возникают при более высоких температурах (от 200° и выше) и нормальных давлениях (от 10 15 до 80 100 кг/мм2). Причем по мере возрастания температурного и нагрузочного режимов имеют место молекулярные взаимодействие и химическое.

При исследовании механизма износа твердосплавных режущих инструментов смоделирован процесс резания с помощью набора упруго-деформированных сферических иденторов по поверхности обрабатываемого материала, смоделированного как пластическая поверхность.

В результате была предложена формула стойкости твердосплавного режущего инструмента, имеющая вид:

(3.21)

В этой зависимости прочность твердого сплава в и функцию твердости обрабатываемого материала тм рассматривают как величины, связанные со скоростью резания, а, следовательно, и с температурой резания, так как температура функционально связана со скоростью резания.

Критерием изношенности инструмента могут служить величины линейного или массового износа. Линейный износ как критерии - достаточно надежная характеристика при разработке промышленных норм допустимых величин износа и норм расхода инструмента на переточки. Кроме того, эта характеристика определяет место износа на режущем инструменте. Для исследования физической природы изнашивания более объективная характеристика - массовый износ, т.е. масса изношенной части инструмента, которой пропорциональна работа сил трения, затрачиваемая на превращение инструментального материала в продукты изнашивания.

Масса изношенной части инструмента определяется как произведение изношенного объема на плотность материала режущего инструмента:

(3.22)

или исходя из пропорциональности массы изношенного материала работе сил трения, можно записать

(3.23)

В свою очередь наиболее применяемым критерием затупления инструмента в процессе работы является величина ленточки износа по задней поверхности. Этот критерий, возможно, определить только с использованием понятия объемного износа по задней поверхности, т.е. величины теряемого объема режущего инструмента в процессе обработки. Преимуществами объемного износа, как критериями его оценки являются:

1 Унифицированное выражение износа инструмента (единый параметр) независимо от диапазона скоростей резания;

2 Сравнимость результатов ускоренных и классических стойкостных испытаний;

3 Износ инструмента может быть экстраполирован посредством использования зависимости между объемным износом и временем резания, получаемой экспериментально;

4 Возможность характеризовать процесс резания и давать оценку обрабатываемости резанием через объемный коэффициент резания /отношение объема срезаемого материала к объему износа инструмента/, который позволяет судить об экономических характеристиках процесса и эффективности использования того или иного материала режущего инструмента.

Уравнение для величины объемного износа по задней поверхности Wb можно представить в виде:

(3.24)

где: Wb - объемный износ по задней поверхности;

Vb - ширина ленточки износа по задней поверхности;

l - длина ленточки износа по задней поверхности;

- задний угол.

По результатам исследований было определено, что действительный объем износа W равен

Однако недостатком уравнения объемного износа служит то, что это уравнение справедливо только в случае, если износ по задней поверхности имеет призматическую форму, что в реальности является слишком далеким допущением.

В результате вышеизложенного модель объемного износа представляется как функция геометрических параметров:

(3.25)

При адгезионном взаимодействии материала режущего инструмента с поверхностью обрабатываемой детали в результате вырыва частиц инструментального материала теряется определенная величина массы режущего инструмента, которая пропорциональна произведению вырываемых объемов инструмента и числу точек схватывания.

Принимаются следующие допущения:

а) при адгезионном схватывании контактирующих поверхностей в каждой точке контакта происходит вырыв элементарного объема материала режущего инструмента, т.е. имеет место отрицательный градиент по отношению к материалу режущего инструмента;

б) объем элементарных частиц, вырываемых вследствие адгезионного схватывания, усредняется и пропорционален отношению твердостей контактирующих тел.

С учетом этих допущений W~na

3.4 Построение систем управления резанием по виброакустическому сигналу

Получение оперативной оценки параметров изнашивания инструмента и построение адаптивных систем управления процессом резания связано с поиском прямых либо косвенных признаков изнашивания, которое можно было бы контролировать в ходе процесса резания.

Такие признаки существуют в спектрах переменных составляющих термо-ЭДС и виброакустическом сигнале.

Исследования в диапазоне частот 50 Гц 10 кГц показывают неодинаковое увеличение энергии колебаний на разных частотах. Для управления выбираются лишь те составляющие, коэффициент парной корреляции которой превышает уровень значимости 0.9. Уравнение оценки скорости износа токарного резца по интенсивности выделенных из спектра ТЭДС частотных полос скореллированных со скоростью объемного износа -

(3.26)

где Ck, Ci, Cj - постоянные коэффициенты (i j k)

i,k,j - интенсивность напряжений выделенных из спектра ТЭДС;

Wa - объем изнашиваемой части инструмента;

i, k, j - индексы частотных составляющих.

Производилось точение стали 40Х резцами из быстрорежущей стали, износ фиксировался с помощью фотоизмерений. Схема эксперимента следующая: усиленный сигнал ТЭДС поступал на блок параллельных фильтров (селективных усилителей), а затем на блок импульсных интеграторов, для получения средней величины амплитуды переменной ТЭДС в данной полосе частот в относительных единицах.

Объемный износ инструмента представлялся как сумма элементарных объемов, получающихся при сечении его плоскостями, перпендикулярными режущей кромке (порядок 20 40) - при делении объемов между секущими плоскостями, отстоящими друг от друга на расстоянии a (рисунок 3.2), где точки А, Б - измерительные базы. Объемный износ для каждого кратковременного опыта определялся по формулам:

(3.27)

где

yi, yi+1 - текущие координаты контура износа;

a - шаг измерения;

Dj - текущие значения диаметра заготовки;

, - передний задний угол ( = 8о, = 5о для данного эксперимента).

Рисунок 3.2 Установка резца для определения скорости износа

1 - Пьезоакселерометр

2 - Твердосплавная сменная пластина

3 - Пьезодатчик силы и приемник ТЭДС

4 - Дополнительная жесткость

5 - Тензодатчики

Скорость износа в каждом опыте определялась как отношение прироста износа ко времени резания, в течение которого длится опыт. В качестве меры связи сопоставляемых значений скорости износа и интенсивности частотных полос спектра ТЭДС использовался коэффициент парной корреляции.

Вычисленные для всех признаков коэффициенты сводились в матрицу, дающую возможность увидеть связь скорости износа с характеристиками спектра, их взаимное влияние, а также связь параметров износа с элементами режимов резания.

В разработанном датчике скорости износа использовались две информативные частоты. Одна частотная полоса имеет наибольший коэффициент пары корреляции со скоростью износа, а вторая имеет слабую связь с первой (т.е. линейно независима).

На базе этих информативных частот и значений скорости и подачи S, может быть выведено несколько типов аппроксимирующих уравнений связи.

Рассмотрены два варианта аппроксимирующих функций:

(3.28)

коэффициенты С1 …….. С5 находятся с помощью метода наименьших квадратов.

Результаты исследований показывают, что с помощью подобных устройств может быть исследована кинетика скорости износа резцов при точении на постоянных режимах.

За несколько минут до катастрофического разрушения скорость износа заметно уменьшается (может уменьшится до нуля).

Переменная составляющая ТЭДС по существу является тем же виброакустическим сигналом, отражающим динамические свойства зоны резания, т.е. быстротекущие изменения механических напряжений.

Достоинством данного метода является то, что сигнал отражает процессы, происходящие непосредственно в зоне резания, т.е. не искажен передаточным звеном.

Недостатком метода является неудобство измерения и нестабильность сигнала, необходимость больших передаточных отношений аппаратуры.

На основании системы измерения износа строится адаптивная система управления процессом резания. В настоящее время уже разработаны системы управления резанием по виброакустическому сигналу.

Из зарубежных разработок систем управления резанием можно отметить адаптивную систему управления резанием по размерному износу, определяемому с помощью виброакустического сигнала - виброускорения инструмента в направлении оси Z . Экспериментальные исследования данной системы следующие:

· S=0.2 0.6 мм/об (подача)

· 16 м/сек V 152 м/сек (скорость резания)

· Собственная частота свободного инструмента, определяемая экспериментально 2.5 кГц

· Установочный резонанс пьезоакселерометра 20 кГц

· Акселерометр устанавливался в непосредственной близости от вершины резца.

· Обрабатывалась стальные заготовки L=800 мм, D=120 мм сталь ХС.38, и 35СД4 с твердостью Hb=187 и Hb=160 - соответственно.

· В качестве режущего инструмента твердосплавные прямоугольные вставки Р40.

· Производились записи длительностью 30 сек. без резания и при резании с периодическими замерами размерного износа.

· С изменением параметров резания варьировалась амплитуда и частота явно выраженного пика спектральной плотности мощности в районе 2 кГц 3 кГц.

· Виброакустический сигнал исследовался с помощью анализатора. Определялись спектральная плотность мощности и мощность сигнала.

· Использовался станок (C36-16) с регулятором двигателя, с достаточной мощностью возбуждения и жесткой рамой.

· Акселерометр крепился в направлении оси Z в непосредственной близости от режущей кромки с помощью магнитной присоски и с помощью специальных высокотемпературных паст.

· Жесткость державки 2х10-8 м/н.

· Демпфирование =20.1.

· Зафиксированы ускорения g = 40 200 g.

В исследуемом диапазоне параметров мощность сигнала виброускорений на фундаментальной частоте изменялась линейно-пропорционально с изменением износа U (семейство кривых для различных значений износа) и с изменением произведения скорости Vc на подачу S :

P(S x Vc, U)

На основании полученных экспериментальных данных была разработана эскизная модель адаптивной системы резания на базе виброакустического сигнала для ортогонального резания. Силы прикладываются к стружке и инструменту.

Основой данной системы является выделение составляющей спектра виброускорений в направлении соответствующей свободным колебаниям инструмента в пределах частот 2 3 кГц.

Основные варианты управления резанием

Возможны следующие варианты регулирования процессом резания на станке:

1 Изменение скорости подачи S (мм/об).

(Данный вариант является наиболее приемлемым, поскольку скоростью подачи управлять легче всего. Она изменяется плавно и в широких пределах).

2 Изменение скорости вращения шпинделя. Для плавного изменения числа оборотов необходим вариатор, что затрудняет управление по оборотам двигателя.

С точки зрения влияния на процесс уменьшение оборотов двигателя, наиболее существенный вид регулирования процесса.

3 Зависимое и прямое пропорциональное изменение скоростей резания и подачи.

4 Зависимое непропорциональное изменение скоростей резания и подачи.

5 Возможен вариант управления процессом резания с помощью управления мощностью главного двигателя, причем все только с помощью стабилизации тягового усилия в рабочем звене, но и с помощью пропорционального и непропорционального изменения мощности.

Возможны также различные сочетания вышеперечисленных способов. В данном случае известно лишь то, что при любом способе регулирования процесса будет участвовать в качестве регулирования координаты - подача S.

Изменение числа оборотов возможно с помощью высокомоментных двигателей постоянного тока, управление которыми рассмотрено во второй главе проекта.

Наилучший вариант - это регулирование скорости и подачи одновременно.

Возможно также построение системы, регулирующей точность обработки и качество поверхности. Объектом регулирования могут быть:

1 Точность обработки детали;

2 Качество поверхности.

3.5 Исследование параметров виброакустического сигнала

Параметры виброакустических сигналов, генерируемых зоной резания, исследовались согласно блок-схемы, приведенной на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 Блок-схема экспериментальной установки

Для исследования сигналов и анализа использовалась следующая аппаратура:

1 Пьезоакселерометры Д-14 (Д1 - Д6);

2 Виброизмерительная аппаратура ВА-2 (одноканальная с коммутатором на 10 датчиков);

3 Анализаторы спектра С4-53, С5-3;

4 Самописец уровня Н-110 С 2030 фирмы 'Брюль и Кьер';

5 Третьоктавные фильтры фирмы 'Брюль и Кьер';

6 Измеритель шума и вибраций ИШВ-1 с конденсаторным микрофоном, включенным через предварительный усилитель;

7 Калибровочное устройство для задания и калибровки сигнала.

Перед измерением аппаратура проходила поверку.

Для уменьшения влияния боковых составляющих предварительно были сняты диаграммы направленности боковой чувствительности. Датчики устанавливаются таким образом, чтобы направления измерения совпадало с направлением измерения наименьшей боковой чувствительности на диаграмме направленности.

В связи с этим погрешность боковой чувствительности не превышала 3% (б 3%). Общая погрешность = 10% 12%.

Запись спектров по координатам X, Y, Z осуществлялась при равномерном сканировании в полосе частот 10 Гц - 10 кГц с последовательным переключением с одной координаты на другую.

Полосы пропускания анализаторов 510, 15 и 150 Гц. Время анализа 30, 45 и 60 сек. Производилась запись как спектров в целом, так и запись отдельных составляющих. Частотный диапазон исследований ограничивался полосой 10 Гц - 10 кГц.

Датчики устанавливались в направлении осей X, Y, Z на резце и на центре пиноли задней бабки в направлении осей Y, Z.

Микрофоны при исследовании акустического сигнала устанавливался на расстоянии 1 м от резца, а затем производилась запись шума как при холостой работе станка, так и при резании.

Вылет резца со сменными твердосплавными пластинами (Т15К6 и ВК-8) L = 40 мм, сечение 30 40 мм. Резец закреплялся в динамометре УДМ-600. Резание осуществлялось при различных S, t, V и геометрии заточки твердосплавных пластин. Одновременно с параметрами виброускорений фиксировались термо-ЭДС. Контролировались размерный износ, износ по задней поверхности, характеристики поверхности обработки. Износ фиксировался через определенные промежутки времени в 1-ю, 5-ю, 15-ю и 25-ю минуты резания.

Сигналы датчиков через коммутатор поступали на виброизмерительный прибор, затем на анализаторы С5-3 (СЧ-53). Ширина полос пропускания 10 и 150 Гц. Затем производилась запись спектров на самописце. Использовался потенциометр 0-50 дб. Перед измерениями производилась калибровка виброизмерительного канала. На калибратор КУ, установленном на нем датчиком, подавался сигнал. При этом измерялись: частота и размах с помощью измерительного микроскопа, а затем вычислялось значение виброускорения. Все пьезоакселерометры одинаковы по чувствительности. Данные тарировки измерительного тракта занесены в таблицу.

Измерение (запись) сигнала производилось в относительных единицах - дБ.

(3.29)

Данные в единицах g (g=9.81 м/сек2) могут быть получены по тарировочным данным

с последующим пересчетом в единицы g - по значению U0 (тарировочного). Удобство такой формы записи является ощутимым.

Объектом исследования являются текущие спектры виброускорений (рисунок 3.4), изменяющиеся в зависимости от входных параметров, а также в процессе резания вследствие износа инструмента.

Анализ спектрограмм показал:

1. Устойчивость ряда составляющих спектра по частоте. В частности, одной из устойчивых составляющих является составляющая по оси Z - соответствующая 1-й форме колебаний (совпадает со значением, рассчитанным по формуле). Эта составляющая оказалась наиболее информативной в отношении процесса износа инструмента, что совпадает с данными, приведенными выше. В процессе работы данная составляющая изменялась от 2 до 7 дБ, что означает, что сам сигнал изменялся в несколько раз. По оси ординат - изменение интенсивности составляющей Yz (а), по оси абсцисс время резания (мин).

2. На рисунке 3.4 представлены наиболее устойчивые составляющие по всем 3-м направлениям. Приведены математические ожидания частот и интенсивности. Для каждой из составляющих строилась гистограмма распределения значений частоты и интенсивности. Усреднение частоты производилось по данным не менее чем двадцати экспериментов.

Рисунок 3.4 Спектральный состав ВАЭ для различных режимов резания

Значения входных и выходных параметров приведены в таблице. Все остальные составляющие изменяются в меньшей мере, чем а1 и не являются столь информативными.

В пределах тех дискретных значений времени, в которые производились замеры параметров, не удалось выявить строго прямой зависимости увеличения интенсивности а1 от износа. В некоторых случаях эта составляющая уменьшается, а затем снова возрастает.

Необходимо исследование поведения а1, а также других составляющих в течение всего процесса резания.

2. В направлении оси Z и Y спектр сосредоточен в 2-х областях, в области 1-й и 69 гармоник.

3. В направлении оси X - спектр распределен более равномерно.

4. В районе 10 кГц - в основном происходит затухание сигнала.

Производилась также запись сигнала на пиноли задней бабки по направлению оси X.

Записанный сигнал позволяет судить о виброактивности процесса резания и может быть также использован при разработке адаптивных систем управления, несмотря на то, что при прохождении через подшипник спектр частот будет искажаться резонансными частотами подшипников.

Спектр будет изменяться также в зависимости от расположения точки соприкосновения резца и заготовки по ее длине. Чем ближе резец к подвижному центру пиноли задней бабки, тем полнее будет передаваться спектр. Несмотря на эти недостатки, сигнал, снимаемый с пиноли, все же может быть использован для определения ряда характеристик процесса резания.

Спектр по оси X в полосе частот 10 Гц 10 кГц является наиболее равномерным и может быть использован, скорее всего, для оценки виброактивности процесса резания.

Проведены сравнительное исследование вибраций стальных и литых чугунных резцов из высокочастотного чугуна с шаровидным графитом, армированных твердым сплавом группы - ВК, с целью выявления причины резкого возрастания стойкости вышеуказанных резцов при обработке резанием титановых сплавов. Осуществлялось исследование при черновом (по корке) и чистовом течении титановых колец. (D = 210 мм, d = 150 мм, H = 60 мм) на станках 1КВ2М проходными отогнутыми резцами с сечением державки 16 х 25 мм. Режимы резания:

1) Для чернового точения -

V = 31.4 м/мин; V = 0.14 мм/об; S = 4 6 мм

2) При чистовом точении те же самые параметры при t = 2 мм.

Геометрия резца:

= 10o, = 8o, 1 = 2 = 45o, 1 = 0.

Вылет резца L = 40 мм

Для сравнения использовались идентичные паяные резцы со стальной державкой. Геометрия и условия резания для чугунных и стальных резцов одинаковы. При резании исследовались спектры виброускорений в направлении осей X, Y, Z. Исследование производилось согласно блок-схеме (рисунок 3.3). Пьезоакселерометры в направлениях X, Z устанавливались в непосредственной близости от вершины резца. Пьезоакселерометр в направлении Y устанавливался на торце державки.

Сигнал, снимаемый с пьезоакселерометров, поступал на вход прибора ВА-2, а затем на вход анализатора спектра С5-3 и записывался на выходе анализатора с помощью самописца уровня Н-110. Записи производились при различных скоростях равномерного прохождении диапазона частот 10 Гц 10 кГц. Самописец уровня подключен параллельно выходному стрелочному индикатору анализатора спектра С5-3.

Анализ проведенных исследований показывает:

1) Спектр виброускорений (среднечастотная и высокочастотные составляющие сосредоточены в диапазоне частот 1.5 10 кГц. Выше 10 кГц происходит затухание сигнала.

2) В данном диапазоне частот (1.5 10 кГц) сигнал располагался в полосах частот, ширина которых в некоторых случаях составляла несколько килогерц.

3) Ширина полос для чугунных резцов, как правило, уже ширины полос при стальных резцах. Данный результат является очевидным, поскольку демпфирующие свойства чугуна гораздо лучше демпфирующих свойств стали.

4) Интенсивность виброускорений в частотных полосах для чугунных державок в некоторых случаях на порядок превосходит интенсивность виброускорений для стальных державок. Следует отметить, что высокопрочный чугун с шаровидным графитом по прочности превосходит стальные резцы в 1.3 1.5 раза.

Исследования показывают, что в зависимости от жесткости резца значительно изменяются динамические свойства зоны резания, а следовательно, и сам процесс резания.

3.6 Разработка измерительных систем адаптивного управления

В настоящее время очень остро стоит вопрос относительно разработки измерительных систем адаптивного управления процессом резания по виброакустическому сигналу.

Имеющиеся отечественные динамометры типа УДМ низкочастотны (до 300 Гц) и предназначены для исследовательских целей. Зарубежные разработки пьезокерамических датчиков пока еще не вышли из стадии исследований. Разработан эскизный вариант динамометрического резца со сменными твердосплавными пластинами, предназначенными для обработки цилиндрических деталей на станках с ЧПУ. Общий вид трехкомпонентного резца представлен на рисунке 3.5.Державка 1 изготавливается либо из цельного куска конструкционной стали (ст. 45), либо из высокопрочного чугуна с повышенными демпфирующими свойствами. Упор 5 крепящийся к державке с помощью контрящихся болтов позволяет измерять составляющую силы резания Px (лист 228301.670000.000. СБ}.

Рисунок 3.5 Конструкция динамометрического резца

Пьезоакселерометры (трехкомпонентный либо двухкомпонентный и однокомпонентный) крепятся на специальном выступе.

Пьезодатчик силы склеивается из ряда пьезокерамических пластин с помощью с токопроводящего клея. По краям наклеиваются металлические обкладки. По образующим (боковой поверхности) датчики герметизируются с помощью каучуковых (резиновых) рубашек. Отвод сигналов с положительных полюсов (соединение пластин параллельное) осуществляется антивибрационным кабелем. Для определения чувствительности в статике произведен статический расчет жесткости державки в местах установки пьезодатчиков силы.

В таблицах 3.1 и 3.2 представлены исходные данные для расчета упругой конструкции.

Дополнительные жесткости Сx , Cy, Сz. - определяются жесткостью пьезодатчиков. Общая жесткость в местах установки датчиков приближенно определяется формулой:

(3.30)

Перемещения имеем по методу Мора:

(3.31)

где Mp, Np, Qp - момент, осевая и поперечная силы соответственно;

усилия, вызывающие единичной силой и моментами. Так как влияние осевых и поперечных сил мало, ими пренебрегаем.

На рисунке 3.6 представлены эпюры и схемы расчета жесткости конструкции. Выражения, по которым определяется перемещение приведены в таблице 3.2.

Окончательно для конструкции державки из стали 45 получаем

Размеры упругой части державки

№ стержня	Размер упругой части
	l, см	b, см	h, см
1	4.0	3.5	1.5
2	2.0	3.5	2.0
3	5.5	3.5	1.5
4	4.0	3.5	1.5

Расчетные схемы державок

Наименование	Формулы	Ед. измер	№ стержня

			1	2	3	4
Площадь поперечного сечения	F= bh	см2	5.25	7.0	5.25	5.25
Момент инерции сечения относительно оси x		см4	0.98	2.33	0.98	0.98
Момент инерции сечения относительно оси z		см4	5.36	7.146	5.36	5.36
Момент инерции при свободном кручении		см4	2.876	5.352	2.876	2.876
Коэффициент зависящий от b/h			0.568	0.33	0.568	0.568
Отношение ширины сечения к высоте			2.33	1.75	2.33	2.33
Модуль упругости стали первого рода	E
Модуль упругости второго рода	У
	Перемещение в точке А	Перемещение в точке В
Действует сила Px
Действует сила Py
Перемещение в точке С
	от изгибающих моментов	от крутящих моментов
Действует сила Pz

4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

В Российской Федерации действует Кодекс Законов О Труде (КЗОТ), регулирующий трудовые отношения всех рабочих и служащих, содействует росту производительности труда, повышению эффективности. Объектом анализа опасностей является система «человек - машина - окружающая среда», в которой в единый комплекс, предназначенный для выполнения определенных функций, объединены технические объекты, люди и окружающая среда, взаимодействующие друг с другом. Самым простым является локальное взаимодействие, которое осуществляется при контакте человека с техникой в домашних условиях, на работе во время движения, а так же взаимодействия между отдельными промышленными предприятиями.

Микроклимат в производственных помещениях

Для создания нормальных условий труда в производственных помещениях обеспечивают нормативные значения параметров микроклимата. В ГОСТ 12.1.005-88 указаны оптимальные и допустимые показатели микроклимата в производственных помещениях. Оптимальные показатели распространяются на всю рабочую зону, а допустимые устанавливают для постоянных и непостоянных рабочих мест в тех случаях, когда по технологическим, техническим или экономическим причинам невозможно обеспечить оптимальные нормы. Нормируемые параметры микроклимата в производственных помещениях приведены в таблице 4.1.

Анализ безопасной работы на станке

В процессах обработки деталей металлорежущим инструментом могут действовать следующие опасные и вредные производственные факторы:

--отрыв металлической стружки от детали в процессе обработки и поломка инструментам;

--повышенная запыленность воздуха рабочей зоны, образование в нем аэрозолей при обработке с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей;

-- попадание человека в зону региональных перемещений робота.

Таблица 4.1 - Оптимальные и допустимые нормы параметров микроклимата в рабочей зоне производственных помещений.

Период года	Категория работ	Температура воздуха,°С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
		Оп-тим	Допустимая	Оптим	Допус-тимая, не более	Оп-тим, не более	До-пустим
			Верхняя граница	Нижняя граница
			На рабочих местах
			Пост	Не пост	Пост	Не-пост
Холодный	Сред-ней тяжес-ти 11а	18… 90	23	24	17	15	40…60	75	0,2	0,3
	Сред-ней тяжес-ти 11б	17…19	21	23	15	13	40…60	75	0,2	0,4
	Тяже-лая 3	16…18	19	20	13	12	40…60	75	0,3	0,5
Теп лый	Сред-ней тяже-сти 2а	21…23	27	29	18	17	40…60	65(при26°С)	0,3	0,2...0.4
	Сред-ней тяже-сти 2б	20…22	27	29	16	15	40…60	70(при25°С)	0,3	0,2...0,5
	Тяже-лая 3	18…20	26	28	15	13	40…60	70(при24°С и ниже)	0,4	0,2...0,6

Для нормальной работы человека в цехе, где будет расположен робот, станок с ЧПУ и системой автоматической настройки инструмента необходимо поддерживать следующие условия. Воздух рабочей зоне должен соответствовать ГОСТ 12.1.005 - 88.

Предельно допустимая концентрация аэрозолей и газов.

Название	Величины предельно допустимых концентрации мг/м3	Класс опасности	Агрегатное состояние
Алюминия окись	1	3
Озон	0,1	1	П
Пыль с примесью диоксида кремния до 10 %	2	4	А
Пропилацетат	200	4	П
Сероводород	10	2	П

Объем производственного помещения на одного работающего должен составлять не менее 15 м3, а площадь помещения не менее 4,5 м2. Так при работе станка вентиляция должна обеспечивать подачу наружного воздуха в количестве не менее 30 м3 в час на каждого работающего.

В помещениях имеющие большие площади допускается периодически открывать створки окон для естественной вентиляции. Применение естественной вентиляции требует расположения оборудования перпендикулярно продольным стенам для обеспечения свободного движения воздушных потоков. Проходы между оборудованием должен быть не менее 2 м. Кроме естественной вентиляции необходимо иметь в цехе и устройства механической вентиляции (для помещений без окон), которая по характеру охвата помещения может быть общеобъемной и местной (вытяжкой приточной, приточно - вытяжной). На время особо опасных случаев необходимо также для цеха разработать систему аварийной вентиляции, которая выполняется вытяжкой. Во всех производственных помещениях цеха должно происходить и кондиционирование воздуха, автоматически поддерживающее заданную температуру, относительную влажность, чистоту и скорость движения воздуха. В производственных помещениях в процессе работы необходимо периодически контролировать параметры воздушной среды (t0, влажность, запыленность и скорость движения воздушной среды). Осуществляется это с помощью контрольно - измерительных приборов ГОСТ 12.1.006 - 84.

Правильно устроенное освещение создает хорошую видимость и обеспечивает благоприятные условия труда. Недостаточное освещение вызывает преждевременное утомление, препятствует производительному труду, притупляет внимание работающего, ухудшает качественные показатели и может оказаться причиной несчастного случая. Минимальное освещение нормировано по СанПиН 23.05 - 95.

Рабочая зона должна быть освещена в такой мере, чтобы рабочий имел возможность хорошо видеть процесс работы, не напрягая зрения и не наклоняясь к инструменту и обработанному изделию, расположенным не менее 0,5 м от глаз.

Освещение не должно создавать резких теней и бликов, оказывающих слепящее действие. Необходимо также защищать глаза рабочего от прямых лучей источников света.

Проходы и проезды освещаются так, чтобы обеспечивалась хорошая видимость элементов здания и оборудования, сложенных на полу заготовок и деталей движущегося внутризаводского транспортера.

Недостаточное освещение проходов может быть причиной травмирования рабочего в результате удара о выступающие элементы конструкции здания или падения о лежащие на полу предметы.

В дневное время суток хорошо использовать и естественное освещение. Оно обеспечивает хорошую освещенность, равномерность видимости, вследствии высокой диффузионности благоприятно действует на зрение и экономично. Помимо этого солнечный свет оказывает биологически оздоровляющее и тонизирующее воздействие на человека.

Благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов и особенностей конфигурации, тело человека представляет собой сложную колебательную систему, первичная механическая реакция которой на вибрационное воздействие зависит от диапазона частот, предопределяя последующие физиологические эффекты.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышают риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта.

Для современного машиностроения характерно увеличение скоростей перемещения рабочих органов и органов различного рода оборудования, станков и ручных машин. В результате этого возникают колебания, в ряде случаев им сопутствуют вредные производственные факторы, создающие неблагоприятные условия труда, например, вибрацию сопровождающая работу технического оборудования, механизированного инструмента, средств транспорта. Вибрация характеризуется тремя параметрами: амплитудой перемещения, колебательной скоростью и колебательным ускорением. Вибрация представляет собой процесс распространения механических колебаний в твердом теле. При воздействии вибрации на организм важную роль играют анализаторы ЦНС - вестибулярный, кожный и другие аппараты.

Длительное действие вибрации ведет к развитию профессиональной вибрационной болезни. Вибрация, воздействует на машинный компонент системы человек - машина, снижает производительность и точность считываемых показаний с приборов, вызывает знакопеременные приводящие к усталостному разрушению напряжения в конструкции и так далее. По характеру действия на организм человека вибрацию принято подразделять на местную и общую. Наиболее вредными для человека является одновременное действие вибрации, шума и низкой температуры. Допустимые уровни вибрации при работе на токарном станке предусмотрены ГОСТ 12.1.012 - 90, на ручном органе управления пневмоприводом и устройствами величина усиления при работе кистью руки не должно превышать 10 Н, рукой до локтя 40 Н. Вибрация может вызывать у человека нарушения нормальной деятельности центральной нервной системы и сердечно - сосудистой системы. При воздействии вибрации и механизмов, вызывая ускоренный износ деталей, необходимость частных наладок и ремонта. Распространяясь в окружающей среде вибрации разрушают машины и искажают показания контрольно - измерительных приборов. Для общих и местных вибраций санитарными нормативами установлены различные предельно - допустимые значения (Таблица 4.2)

Таблица 4.2 - Нормативы виброскоростей и виброускорений

Среднегеометрические частоты полос Гц	2	4	8	16	31,5	63
Среднеквадратические значения виброскорости 10 м/с*10-2	0,65	0,22	0,11	0,1	0,1	0,1
Среднеквадратичные значения виброускорения м/с	0,07	0,055	0,0055	0,1	0,2	0,4

Рост мощности современного оборудования и машин приводит к тому, что человек на производстве и в быту постоянно подвергается воздействию шума высокой интенсивности. Шум оказывает влияние на центральную первую и сердечно - сосудистую системы, слух. Длительное воздействие интенсивного шума воздействует на работающего: ослабляет внимание, увеличивает расход энергии при одинаковой физической нагрузки, замедляет скорость психических реакций. В результате так же своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы, что может стать причиной несчастного случая.

На различных участках производства санитарными нормами установлены нормируемое значения уровня звука 80 дБ (Таблица 4.3).

Таблица 4.3 - Нормативы уровня звука

Относительная доза шума %	Эквивалент уровня звука дбА.
	За время действия шума.
	8ч	4ч	2ч	1ч	30 мин	15 мин	7 мин
50	82	85	88	91	94	97	100
6,3	73	76	79	82	85	88	91

При шумных производствах для каждого работника необходимо иметь средства индивидуальной защиты от шума. Однако они должны использоваться как дополнительные к коллективным средствам защиты ГОСТ 12.4.011 - 89.

К средствам защиты от поражения электрическим током относятся:

Оградительные устройства;

Устройства автоматического контроля и сигнализации;

Изолирующие устройства и покрытия;

Устройства автоматического отключения;

Устройства выравнивания потенциалов и понижения напряжения;

Устройства дистанционного управления;

Предохранительные устройства;

Молнеотводы и разрядники;

Знаки безопасности.

Для обеспечения безопасной работы на станке необходимо:

устанавливаемая деталь должна быть чистой от масла, СОЖ и других остатков предыдущей обработки;

рабочая подача должна включаться только после попадания детали в зону резания;

при смене обрабатываемой детали вывести инструмент из рабочей зоны и отключить станок;

надежная работа вытяжной вентиляции, системы смазки и системы подачи СОЖ.

Расположение органов контроля и управления должно быть удобно для работы оператора и исключать попадание на них абразивной пыли, смазки и СОЖ. Станок оснащается защитными экранами от масла, СОЖ и абразивной пыли.

Подвижные сборочные единицы станка должны иметь механические ограничители хода и конечные выключатели.

На пульте управления станка и устройства ЧПУ устанавливается аварийная кнопка «Стоп» с грибовидным толкателем увеличенного размера.

Зубчатые, винтовые, ременные передачи станка должны быть надежно закрыты крышками и кожухами.

Контактные зажимы присоединения проводов должны быть надежно закрыты в электрическом шкафу. Электрооборудование станка испытывается на пробой током повышенного напряжения 2000 В. Станок оснащен вводным автоматическим выключателем, защищающим оборудование и оператора в аварийных ситуациях.

Необходимо, чтобы станок был безопасным не только при нормальном его функционировании и правильной эксплуатации, но и при неисправностях и неправильных действиях обслуживающего персонала.

В целях безопасности работы оборудования и предотвращения поломок составных частей должен обеспечиваться контроль:

наличия и правильности укладки заготовок на станок;

положения инструмента;

совершение процесса обработки детали на станке;

выноса готовых деталей из станка;

наличие ограждений рабочей зоны линии.

Компоновка оборудования должна быть выполнена из условий обеспечения:

- наименьшей площади;

- направление технологического потока слева направо;

- удобства загрузки заготовок в магазинное устройство;

- удобства установки и снятия инструмента;

- свободного подхода к любому оборудованию, с целью обслуживания и проведения регулировок.

Вибрация механизмов, самопроизвольное включение и выключение приводов не допускается.

Анализ электробезопасности

Развитие энергетики, привело к росту количества случаев поражения человека электрическим током. Электротравмы встречаются реже других производственных травм (1…3% от общего количества), но по тяжести поражений травматизм занимает одно из первых мест.

Электробезопасность - система организационных мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества. Электробезопасность должна обеспечиваться конструкцией электроустановок, техническими способами и средствами защиты, организационными и техническими мероприятиями (при обязательном выполнении требований стандартов ССБТ и нормативно-технической документации).

Электрический ток представляет собой скрытый тип опасности, так как его трудно определить в токо- и нетоковедущих частях оборудования, которые являются хорошими проводниками электричества. Смертельно опасным для жизни считают ток, величина которого превышает 0,05А, ток менее 0,05А - безопасен (до 1000 В). С целью предупреждения поражений электрическим током к работе должны допускаться только лица, хорошо изучившие основные правила по технике безопасности, которые определяет ГОСТ 12.1.030-81 «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление».

К техническим способам защиты, обеспечивающим электробезопасность, относится защитное заземление. Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление снижает до безопасных значений напряжение прикосновения (при замыканиях на корпусе).

В соответствии с правилами электробезопасности в служебном помещении должен осуществляться постоянный контроль состояния электропроводки, предохранительных щитов, шнуров, с помощью которых включаются в электросеть компьютеры, осветительные приборы, другие электроприборы.

Анализ параметров автоматизированного производства

Автоматизация процессов является одним из наиболее эффективных путей повышения производительности труда, а также улучшения условий труда рабочих.

Основными причинами воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов при использовании автоматизированного оборудования являются:

нарушение условий эксплуатации оборудования;

нарушение требований безопасности труда при организации автоматизированного участка, связанные с неправильной планировкой оборудования, пультов управления, транспортно-накопительных устройств;

отказ или поломка технологического оборудования, промышленных роботов и манипуляторов;

ошибочные действия оператора при наладке, регулировке, ремонте оборудования или во время работы его в автоматическом цикле;

появление человека в рабочем пространстве оборудования;

нарушение требований инструкций по технике безопасности;

отказы в функционировании средств аварийной и диагностической сигнализации и отображения информации;

ошибки в работе устройств программного управления и ошибки в программировании.

4.2 Расчет защитного заземления производственного помещения

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление снижает до безопасных значений напряжение прикосновения (при замыканиях на корпусе). (ГОСТ 12.1.030-81 - Электробезопасность. Защитное заземление, зануление).

Следует отметить, что технологическое оборудование включено в трехфазную сеть с изолированной нейтралью напряжением 380 В.

Целью данного расчета является определение основных параметров заземления (число, размеры и размещение одиночных заземлителей и заземляющих проводников). При этом расчет производиться для размещения заземлителя в однородной земле. Схема защитного заземления приведена на рисунке 4.1.

Выбираем с учетом требований указанного ГОСТа значение сопротивления защитного заземления Rдоп= 10 Ом (Rдоп должно быть = 10 Ом для электроустановок напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью. Также заметим, что заземляемые объекты находятся на первом этаже (наиболее близком к земле), а половое покрытие в помещение выполнено из дерева);

Согласно литературе [10] задаемся удельным сопротивлением грунта = 100 Ом*м. (суглинок);

Выбираем групповой контурный заземлитель (уголок) длиной 3м;

Определяем сопротивление одиночного заземлителя:

(4.1)

где l и d - длина и диаметр заземления, м; t - расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя. Т.к. в качестве заземлителя используется уголок, то d = 0.95b (где b = 0.05 м - ширина полки уголка).

5 Подсчитываем приближенное количество заземлителей , приняв коэффициент использования Ns =0.6:

(4.2)

6 Располагая полученное число заземлителей на плане объекта, получим длину полосы связи 3.5 м.

7 Определяем значения: коэффициента использования вертикальных стержневых заземлителей без учета влияния полосы связи (Ns = 0.83); коэффициента использования горизонтального полосового заземлителя, соединяющего вертикальные стержневые заземлители (Np = 0.89).

Определяем сопротивление растекания тока полосы связи:

(4.3)

где b - расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя; h - расстояние от поверхности земли до оси горизонтальной полосы.

9 Определяем уточненное число заземлителей по формуле

10 Снова располагаем заземлители на плане объект и рассчитываем сопротивление группового заземлителя:

(4.4)

Т.к. Rобщ Rдоп, то задача решена.

4.3 Расчет освещения методом коэффициента использования светового потока

От освещения в значительной степени зависит производительность труда и качество продукции. Неудовлетворительное освещение приводит к искажению получаемой человеком информации, утомляет зрение и весь организм. Для выполнения работ высокой точности в производственном помещении необходимо рассчитать общую систему равномерного освещения.

Выбираем для освещения помещения светильники с люминесцентными лампами.

Принимаем систему комбинированного освещения.

Характер зрительной работы в цехе соответствует IV разряду.

Согласно СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» норма освещенности на рабочем месте - 400 лк.

Для освещения цеха выбираем позвенные светильники типа ПВЛП-1-2х40, применение которых допускается в любых производственных помещениях.

Предусматриваем частично пыленепроницаемое исполнение светильников. В качестве источников света используем люминесцентные лампы типа ЛД.

При высоте помещения Н = 6,0 м и высоте расчетной поверхности над полом hр = 1.3 м величина свеса светильников hc = 0,9 v.

Расчетная величина подвеса светильников над рабочей поверхностью:

h = H - hр - hс, (4.5)

H = 6 - 1,3 - 0,9 = 3,8 м.

Расстояние между рядами светильников Lр выбираем из соответствующего соотношения Lp/h = 1,4 2,6.

Выбираем Lp/h = 2,5, тогда Lp = 2,5x3,8 = 9,5 м.

Расстояние от крайних светильников до стен L = 0,4Lp, т.е. L = 0,4x9,5 = 3,8 м.

Расстояние между светильниками 5 м.

Таким образом, принимаем тридцать светильников, по десять в трех рядах. В каждом светильнике по две лампы ЛД. Следовательно, общее количество ламп N = 60.

Расчет освещения производим методом коэффициента использования светового потока.

Дано:

А = 60 м, В = 30 м, h = 6 м, п = 50%, с = 30 м, р = 10%.

где: А,В,h - соответственно длина ширина и высота помещения,

п , с , р - коэффициенты отражения потолка, стен и рабочих поверхностей.

Определяем индекс помещения по формуле

i = АхВ/hх(А+В)

i = 60х30/6(60+30) = 3,3

Для светильников ПВЛП с индексом помещения i = 3,3 с учетом коэффициентов отражения стен, потолка и рабочих поверхностей определяем соответствующее значение коэффициента использования светового потока = 47%.

Для производственных помещений с содержанием пыли не менее 1 кг/м3 при освещении люминесцентными лампами коэффициент запаса Кз = 1,5.

Следующим этапом определяем расчетное значение светового потока по формуле:

Fp = EнКзSZ / N (4.6)

где: Ен - нормативное значение минимальной освещенности, Лк,

Кз - коэффициент запаса,

S - площадь помещения, кв.м,

Z - поправочный коэффициент,

- коэффициент использования светового потока,

N - количество ламп

Fp = 400x1,5x1800x1,2/47x60 = 459,6 Лм.

Выбираем лампу ЛДЦ-1,5-4, мощность 15 вт со световым потоком Fл = 475 лм, который несколько больше расчетного.

Проводим проверочный расчет освещенности по формуле:

Е = FлN/KзSZ (4.7)

E = 475x60x47/1,5x1800x1,2 = 413 лк.

Общая мощность осветительной установки по формуле:

Po = KnPN,

где: Кn - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре для люминесцентных ламп, Кn = 1,25,

Р - мощность лампы, квт,

N - количество ламп.

Ро = 1,25х0,015х60 = 1,125 квт.

4.4 Меры пожарной безопасности

По степени огнестойкости механический цех, где установлена автоматическая линия, относится к 1-й степени, т.к. каркас здания и заполнения каркасных стен выполнены из несгораемых материалов.

По пожарной опасности опасности участок относится к категории Д, как производство, обрабатывающее несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии согласно СНиП 2.01.02-85.

На основании типовых правил в цехе разрабатываются конкретные инструкции о мерах пожарной безопасности.

Инструктаж о мерах пожарной безопасности проводится со всеми вновь поступившими на предприятие для работы на автоматической линии. Каждый рабочий должен четко знать и выполнять установленные правила пожарной безопасности, не допускать действий, могущих привести к пожару.

Территория участка, а также и всего предприятия должна постоянно содержаться в чистоте. Ко всем водоисточникам и пожарному инвентарю должен быть свободный доступ. В производственном помещении запрещается:

убирать помещение с применением бензина, керосина и других легковоспламеняющихся жидкостей;

оставлять после окончания работы, включенными в сеть, нагревательные приборы;

производить работы с применением огня.

Курение на территории предприятия разрешается только в специально отведенных местах.

На дверцах шкафа пожарного крана должен быть буквенный индекс «ПК» и указан порядковый номер крана.

Для размещения средств пожаротушения (лопаты, ведра, кирки, ломы, песок, огнетушители) в производственном здании и на прилегающей территории устанавливаются пожарные щиты, окрашенные в красный цвет.

Легковоспламеняющиеся жидкости на рабочих местах должны храниться в закрытых металлических ящиках.

Для охраны от пожаров на предприятии создается добровольная пожарная дружина, которая оказывает помощь по предупреждению пожароопасных ситуаций и совместно с профессиональной пожарной службой непосредственно участвует в ликвидации очагов возгорания. Права и обязанности добровольной пожарной дружины определены законодательными актами Российской Федерации.

5 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

Использование промышленных роботов дает возможность исключить участие рабочего в выполнении вспомогательных операций и полностью автоматизировать процесс механической обработки, т.е. использование ПР в производстве эффективно только в комплексе с как с основным, так и с вспомогательным технологическим оборудованием.

Задача, которая ставилась при создании роботизированных технологических комплексов (РТК) - это обеспечение условий минимального участия рабочего в производстве, а также «безлюдного» производства при 3-х сменной, а в худшем случае при 2-х сменной работе.

Целью дипломной работы является снижение себестоимости изделий обрабатываемых на токарных станках с ЧПУ модели 1И611ПМФ2 на основе применения промышленного робота и организации РТК.

Разработка и внедрение ПР позволяет на высоком научно-техническом уровне решать задачу комплексной автоматизации производства, пересмотреть распределение функций между человеком и машиной и обеспечить рост производительности труда.

Применение ПР способствует улучшению условий труда, повышению эффективности производства и сокращению численности работающих.

На предприятиях, где эффективно применяются ПР успешно решаются и социальные проблемы, а именно, изменяется характер труда, снижается текучесть кадров, сокращается травматизм, уменьшаются профессиональные заболевания и т.п.

При оценке эффективности ПР необходимо учитывать, что он не всегда способен полностью заменить рабочего, а может лишь освободить его от монотонного физического труда, изменить характер и содержание труда, приближая его к труду наладчика.

Основными факторами эффективности применения ПР и РТК являются:

повышение производительности оборудования или повышение производительности труда на операции, выполняемой ПР;

повышение производительности труда в результате замены ручного труда на ряде вспомогательных и основных технологических операций;

повышение ритмичности производства;

повышение коэффициента сменности оборудования;

снижение процента брака (увеличение выхода годных изделий), повышение стабильности качества продукции;

снижение объема оборотных средств и сокращение цикла производства.

5.1 Характеристика промышленного робота

Выбор ПР основывается на условиях, которые отражены в главе1, п.1.2.3, а именно, по грузоподъемности и количеству степеней подвижности. В экономической части проекта еще раз кратко остановимся на требованиях к ПР.

В разрабатываемом проекте вес заготовки не превышает 1,0 кг, но учитывается, что на РТК возможна обработка других деталей, вес которых может превышать вес рассматриваемой детали. Примем ПР грузоподъемностью до 1,5 кг. Предлагается применить на роботе два схвата. Один схват должен соответствовать профилю заготовки, и он предназначен для загрузки с пристаночного накопителя к станку. Второй схват должен соответствовать профилю поверхности, которая образуется в результате обработки детали на первом станке. Он предназначен для снятия обработанной готовой детали со станка и перемещению ее к накопителю, на который складываются готовые детали.

Наиболее подходящим является робот 'Электроника НЦТМ-01', предназначенный для обслуживания металлорежущих токарных станков, а именно, для загрузки и выгрузки детали типа тел вращения диаметром до 150 мм, длиной до 150 мм при серийном производстве изделий. Общий вид электромеханического манипулятора представлен на рисунке 1.2, а траектория движения конечного звена (схватов) на рисунке 1.3. В главе 1 даны основные технические данные и характеристики ПР «Электроника НЦТМ-01».

5.2 Исследование и анализ рынка

РТК планируется использовать для производства изделия «Патрубок» из круглых заготовок стали марки 40Х диаметром 52 мм. В таблице 2.1 приведены основные технологические пооперационные режимы обработки. Полное время обработки одной детали 2,16 мин.

5.3 План маркетинговых действий

План маркетинга - это план мероприятий по достижению намечаемого объема продаж и получению максимальной прибыли путем удовлетворения потребностей рынка. Тактика маркетинговой ориентации для проектируемого к выпуску изделия представлена в таблице 5.1.

Товарная политика предполагает определенный курс действий, благодаря которым обеспечивается эффективное, с коммерческой точки зрения, формирование ассортимента товаров, гибкое приспособление имеющихся или создаваемых ресурсов к рыночным условиям.

Товарная стратегия выделяет следующие главные цели:

разработку «пионерного товара», который может быть лидером на ближайшие годы и утверждает репутацию предприятия;

разработку маркетинговых программ по возможным модификациям, в перспективе - выбор соответствующей модификации по каталогу.

Таблица 5.1 - Маркетинговая ориентация

По замыслу	Из обработанных деталей собирают гидравлические системы, используемые в сельхозмашинах, прессах, котлах и др. оборудовании
В реальном исполнении	РТК - это токарный станок с ЧПУ 1И611ПМФ2. Загрузку и выгрузку станков осуществляет ПР, который подает заготовки и снимает детали с накопителей.
С подкреплением спроса	Используется в судостроении, машиностроении, приборостроении, авиационной, оборонной промышленности
Преимущества	Обработка детали производится на токарном станке. Этот метод менее дорогой и на деталях не остаются необработанные поверхности

Ценовая политика.

Стратегия ценообразования включает кратко- и долгосрочные цели и может базироваться на издержках производства, спросе на продукцию и цене конкурента.

Ценовая стратегия может предусматривать:

использование гибких цен, например, в зависимости от модификации, комплектации;

взаимосвязь цены и качества;

ориентацию на уровень цен мирового рынка и т.п.

Сбытовая политика.

Сбытовая стратегия предполагает ориентацию на систему ФОССТИС (формирование спроса и стимулирование сбыта) и может предусматривать:

рекламную деятельность (рекламные буклеты, использование рекламы в прессе, на радио, телевидении и т.п.);

создание и регулирование коммерческих связей через посредников, дилеров, агентов и пр.;

организация и участие в ярмарках, выставках;

использование кредита в различных формах, продажа в рассрочку, лизинг;

презентацию продукции специально для потенциальных потребителей.

Сервисное обслуживание.

Стратегия по организации сервисного обслуживания предполагает предпродажный и послепродажный сервис.

Предпродажный сервис ориентирован на постоянное изучение и анализ требований с целью совершенствования качественных параметров предлагаемой продукции.

Послепродажный сервис предусматривает комплекс работ по гарантийному и послегарантийному обслуживанию.

5.4 Определение капитальных вложений

По базовому варианту.

Капитальные вложения по базовому варианту (К) - это единовременные затраты, связанные с приобретением и вводом станка в эксплуатацию, включают:

Кc = 500000 руб. - стоимость станка 1И611ПМФ2,

Ку = 10000 руб. стоимость установки: проводка коммуникаций, подготовка площадки, оплата труда по установке,

Косн =40000 руб. - стоимость оснастки,

Кпп =10000 руб. - стоимость подготовки программы,

n =1 - количество станков.

К = (Кс + Ку + Косн + Кпп)n = 560000 руб.

По проектируемому варианту.

Капитальные вложения по проектируемому варианту - это единовременные затраты, связанные с приобретением робота и вводом его в эксплуатацию (Кпр):

Кпр = (Кр + Кур + Коснр)n + Кокр = 235000 руб.

Где: Кр = 200000 руб. - стоимость робота,

Кур =10000 руб. - стоимость установки робота,

Коснр =15000 руб. - стоимость оснастки робота,

Кокр =10000 руб. - стоимость проектно-конструкторских работ по стыковке робота со станком, включая изменения в программу.

5.5 Определение эксплуатационных затрат

Эксплуатационные затраты являются текущими издержками производства (И), связанными с эксплуатацией и обслуживанием РТК и определяются следующим образом:

U = UЗ + UПП + U пр + UA + UУСП + UР + UЭ + UКР (5.1)

где: UЗ - годовая заработная плата рабочих с начислениями;

UПП - годовые затраты, связанные с программным обеспечением;

UПР - годовые затраты на ремонт специальных приспособлений;

UУСП - годовые затраты на использование универсально-сборочных приспособлений;

UР - годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудование и устройств ПУ;

UA - годовые амортизационные отчисления;

UЭ - годовые затраты на расход электроэнергии;

UB - годовые затраты на расход сжатого воздуха;

UKP - годовая сумма в % за коммерческий кредит.

Годовая заработная плата рабочих, обслуживающих РТК, определяется из следующих допущений:

принимается двухсменный режим работы;

продолжительность эксплуатации РТК - 16 часов в сутки;

на обслуживание ПР затрачивается 5% времени, т.е. 0,8 часа в течение рабочего дня;

дополнительная заработная плата и премия составляют 12% от основной заработной платы;

начисления на заработную плату - 26% от общей суммы заработка рабочих.

количество часов рабочего, обслуживающих роботизированную линию - 200 (по времени, затрачиваемому на ремонт и обслуживание). До внедрения РТК в две смены работало 2 человека.

Общий период расчета определяется сроком службы РТК.

Определение эксплуатационных затрат по базовому варианту

Годовые затраты времени на обслуживание определены из расчета 16 часов в сутки при количестве рабочих дней в году - 250:

ТГОД = 16250 = 4000 час/год.

Заработная плата рабочих станочников по базовому варианту представлена в таблице 5.3

Таблица 5.3 - Заработная плата рабочих станочников

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Часовая тарифная ставка зарплаты рабочего, обслуживающего санок, руб./час.	35	47,25	61,43	76,78
Дополнительная зарплата и премия, руб. /час.	4,2	5,7	7,4	9,2
Начисления на заработную плату, руб./час	10,2	13,8	17,9	22,4
Часовая зарплата рабочего с начислениями, руб./час.	49,4	66,7	86,7	108,4
Годовые затраты времени рабочего станочника, час.	4000	4000	4000	4000
6. Общая заработная плата рабочих с учетом дополнительной заработной платы, руб./год.	197600	266800	346800	433600

В таблице учтены инфляционные ожидания, поэтому произведена индексация заработной платы. В данном расчете приняты следующие коэффициенты индексации по отношению к предыдущему году:; 2 - 1,35; 3 - 1,3; 4 - 1,25.

Годовые затраты на ремонт специальных приспособлений:

(5.2)

где: 1,04 - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт специальных приспособлений,

Ксп - стоимость специальных приспособлений, руб.

Uусп = 0, т.к. УСП на базовом варианте и проектируемом РТК не используется.

Годовые затраты, связанные с программным обеспечением, рассчитываются по формуле:

(5.3)

где: 1,1- коэффициент, учитывающий возобновление программоносителя;

КПП - стоимость разработки программы, руб.

Z - продолжительность выпуска детали одного наименования (прогнозная), лет. Принимаем 4 года, что соответствует среднему периоду сменяемости объектов производства.

Годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудования и устройств ПУ определяются по времени простоев на предупредительный ремонт и устранение неисправностей станка с ЧПУ, которые рассчитываются исходя из надежности системы.

Принято допущение - надежность системы составляет 88%. Тогда общая продолжительность простоев в связи с плановыми ремонтами и устранением неисправностей составляет 12% годового фонда времени работы станка. Расчет стоимости работ по ремонту и техническому обслуживанию приведен в таблице 5.4.

Расчет заработной платы рабочих наладчиков за год:

Uзн = ТпрSср.нm

Где: Тпр - 480 час - время простоя оборудования в ремонте,

Sср.н =32 руб/час - среднечасовая заработная плата рабочего-наладчика с начислениями,

M=1 чел - количество рабочих-наладчиков.

Uзн = 15360 руб.

Таблица 5.4 - Стоимость работ по ремонту и техническому обслуживанию

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Номинальный фонд времени работы РТК в год, час	4000	4000	4000	4000
Планируемые простои за год (12%), час	480	480	480	480
Стоимость ремонта в час, руб.	32	43,2	56,2	70,2
Плановые расходы на ремонт и техническое обслуживание РТК, руб.	15360	20736	26976	33696

Годовые амортизационные отчисления Ua:

(5.4)

где: НА = 12% - норма амортизации на реновацию.

Годовые затраты на расход силовой электроэнергии - Uэ по 1г.

(5.5)

где: Цэ =3,5 руб. - стоимость 1 квт-час электроэнергии,

М = 15 кВт - установленная мощность электрооборудования станка,

Фоб = 4000 час - годовой фонд времени работы станка,

Ку = 0,8 - коэффициент загрузки станка по времени,

Км = 0,7 - коэффициент загрузки электрооборудования станка по мощности,

R = 1,05 - коэффициент, учитывающий потери в сети,

Ккпд = 0,9 - коэффициент полезного действия электроприводов

Все расчеты годовых издержек производства сведены в таблицу 5.5.

Таблица 5.5 - Годовые издержки производства по базовому варианту

Статьи затрат	Годы
	1	2	3	4
Зарплата рабочих с начислениями, руб.	197600	266800	346800	433600
Затраты на ремонт и техобслуживание РТК, руб.	15360	20736	26976	33696
Амортизационные отчисления, руб.	60000	60000	60000	60000
Затраты на расход силовой энергии, руб.	137200	185220	240786	300982
Другие постоянные годовые затраты	5000	5000	5000	5000
Итого эксплуатационные затраты, руб.	415160	537756	679562	833278

Определение эксплуатационных затрат по проектируемому варианту

Эксплуатационные затраты в проектируемом варианте являются текущими издержками производства, связанные с эксплуатацией и обслуживанием ПР.

Заработная плата рабочих, обслуживающих РТК приведена в таблице 5.6.

Годовые затраты на ремонт специальных приспособлений ПР:

(5.6)

где: 1,04 - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт специальных приспособлений,

Кспр - стоимость специальных приспособлений ПР, руб.

Uусп = 0, т.к. УСП на базовом варианте и проектируемом РТК не используется.

Годовые затраты, связанные с программным обеспечением ПР, рассчитываются по формуле:

(5.7)

где: 1,1- коэффициент, учитывающий возобновление программоносителя;

КППР - стоимость разработки программы для стыковки ПР, руб.

Таблица 5.6 - Результаты расчета затрат по заработной плате

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Часовая тарифная ставка зарплаты рабочего, обслуживающего робот, руб./час.	45	60,75	79	98,7
Дополнительная зарплата и премия, руб./час.	5,4	7,29	9,48	11,8
Начисления на заработную плату, руб./час	13,1	17,7	20,9	28,7
Часовая зарплата рабочего с начислениями, руб./час.	63,3	86,6	109,4	139,3
Годовые затраты времени на обслуживание РТК, час.	200	200	200	200
6. Общая заработная плата рабочих с учетом дополнительной заработной платы, премий и начислений, руб./год.	12660	17320	21880	27860

Годовые амортизационные отчисления для ПР Uaр:

(5.8)

где: НА = 12% - норма амортизации на реновацию.

Годовые затраты на расход силовой электроэнергии ПР - Uэр по 1г.

(5.9)

где: Цэ =3,5 руб. - стоимость 1 квт-час электроэнергии,

Мр = 1 кВт - установленная мощность электрооборудования ПР,

Фоб = 4000 час - годовой фонд времени работы ПР,

Ку = 0,8 - коэффициент загрузки ПР по времени,

Км = 0,7 - коэффициент загрузки электрооборудования ПР по мощности,

R = 1,05 - коэффициент, учитывающий потери в сети,

Ккпд = 0,9 - коэффициент полезного действия электроприводов

Все расчеты годовых издержек производства, связанные только с внедрением ПР для станка с ЧПУ сведены в таблицу 5.7.

Таблица 5.7 - Годовые издержки производства внедрения ПР

Статьи затрат	Годы
	1	2	3	4
Зарплата рабочих с начислениями, руб.	12660	17320	21880	27860
Амортизационные отчисления, руб.	24000	24000	24000	24000
Затраты на расход силовой энергии, руб.	9146	12347	16051	20064
Другие постоянные годовые затраты	4000	4000	4000	4000
Итого эксплуатационные затраты, руб.	49806	57667	65931	75924

Общие годовые издержки при создании РТК на базе существующего станка представлены в таблице 5.8.

Таблица 5.8 - Общие эксплуатационные затраты РТК

Статьи затрат	Годы
	1	2	3	4
Зарплата рабочих с начислениями, руб.	12660	17320	21880	27860
Затраты на ремонт и техобслуживание РТК, руб.	15360	20736	26976	33696
Амортизационные отчисления, руб.	24000 60000	24000 60000	24000 60000	24000 60000
Затраты на расход силовой энергии, руб.	9146 137200	12347 185220	16051 240786	20064 300982
Другие постоянные годовые затраты	4000 5000	4000 5000	4000 5000	4000 5000
Итого эксплуатационные затраты, руб.	267366	328623	398693	475602

5.6 Определение экономической эффективности роботизации

Расчет условного объема продаж продукции, производимой на РТК.

Для определения экономической эффективности от внедрения РТК необходимо рассчитать условный объем продаж годового выпуска продукции РТК, определяемый на основе следующих допущений:

получаемая предприятием прибыль от реализации готовых изделий перераспределяется между всеми подразделениями, производящими узлы и детали для конечной продукции. Поэтому уровень рентабельности принимаем 40% к полной себестоимости продукции;

полная себестоимость годового выпуска продукции РТК (СП) определяется по смете затрат на ее производство, учитывая, кроме эксплуатационных затрат базового варианта, затраты на материалы, комплектующие изделия и прочие накладные расходы;

затраты на материалы (UМ) определяются исходя из среднего веса деталей (учитывая грузоподъемность ПР), годовой производительности РТК и цен на материалы;

прочие накладные расходы (UНР) принимаем в условном проценте к основной заработной плате производственных рабочих в размере 800%;

стоимость основных материалов и прочие накладные расходы индексируются по годам расчетного периода.

Стоимость материала заготовки составляет на 1г. - 40 руб. (вес заготовки - 340 г., стоимость 40Х - 117647 руб/т. При годовой программе 100 тыс. шт. стоимость материала составит:

100000х117,647х0,34 = 4000000 руб.

Расчет условного объема продаж рассчитывается составлением таблицы 5.9.

Таблица 5.9 - Условный годовой объем продаж продукции РТК

Статьи затрат	Годы
	1	2	3	4
Основные материалы (UМ), руб.	4000000	540000	7020000	8775000
Эксплуатационные издержки (U), руб.	267366	328623	398693	475602
Прочие накладные расходы (UНР), руб.	101280	138560	175040	222880
Итого: полная себестоимость годового выпуска продукции (СН), руб.	4368646	5867183	7593733	9473482
Условная годовая сумма прибыли (П), руб.	873729	1173436	1518746	1894696
Условный годовой объем продаж (ОПР), руб.	5242438	7040619	9112479	11368178

Определение предельно допустимой суммы капитальных вложений

Предельно допустимую сумму капитальных вложений можно определить на основании расчета экономии, полученной за счет сокращения численности рабочих при внедрении ПР.

Рассчитанная сумма экономии фонда оплаты труда (с учетом начислений) за весь период эксплуатации РТК является предельно допустимой величиной суммы капитальных вложений в робототехнику, оснастку, вспомогательное оборудование и эксплуатационных расходов в течение всего срока службы системы.

Робот работает в две смены с полной нагрузкой, заменяя тем самым двух рабочих, занятых на обслуживании обрабатывающих центров. Годовая сумма экономии рабочего времени составит:

В таблице 5.10 представлены результаты расчета экономии фонда оплаты труда (с начислениями) за весь срок эксплуатации РТК.

Таблица 5.10 - Расчет экономии фонда оплаты труда

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Часовая заработная плата рабочих, руб.	49,4	66,7	86,7	108,4
Экономия фонда оплаты труда, руб.	197600	266800	346800	433600
	Всего: 1244800

Для реализации проекта по теме: РТК на базе токарного станка с ЧПУ 1И611ПМФ2 принято решение взять кредит в размере 100000 руб. под 25% годовых.

Учетная годовая ставка процентов за кредит коммерческого банка, принимается равной учетной ставки центробанка РФ по краткосрочным кредитам плюс 5% (по долгосрочному кредиту можно принять льготную ставку - 35% учетной ставки по краткосрочным кредитам).

Собственные средства составят 100000 руб. Модель денежных потоков представлена в таблице 5.11

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Приток денежных средств, в т.ч.	5342438	7040619	9112479	11368178
Инвестиции	100000
Кредит	100000
Условный годовой объем продаж	5242438	7040619	9112479	11368178
Отток денежных средств, в т.ч.	4678404	6101870	7897482	9852421
Капитальные вложения	200000	0	0	0
Эксплуатационные затраты	267366	328623	398693	475602
Материальные затраты	4000000	5400000	7020000	8775000
Прочие накладные расходы	101280	138560	175040	222880
Проценты за кредит	35000
Уплата налога на прибыль	174758	234687	303749	378939
Денежный поток планируемого года	664034	938749	1214997	1515757
Возмещение кредита	100000
Денежный поток нарастающим итогом	564034	1502783	2717780	4233537

Расчеты показывают, что погашение взятого кредита произойдет на 1-м году эксплуатации РТК, а концу его «срока жизни» будет накоплена денежная наличность в сумме 42333537 руб.

По данному методу расчеты проводятся в текущих ценах с учетом индексации на инфляционные ожидания (Таблица 5.12).

Для привязки к настоящему моменту времени применяется метод определения чистой дисконтированной стоимости, т.е. рассчитываются дисконтированные денежные потоки на «срок жизни» РТК. Расчет представлен в таблице 5.13.

Таблица 5.12 - Расчет коэффициентов дисконтирования

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Коэффициент инфляционных ожиданий, fi	0	0,74	0,6	0,46
Ставка процента по кредиту, r	0.35	0,35	0,35	0,35
Коэффициент, учитывающий инфляцию и процентную ставку за кредит	1	2,35	5,07	10,0
Коэффициент дисконтирования	1	0,426	0,197	0,1

Таблица 5.13 - Расчет дисконтированных денежных потоков

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Денежный поток планируемого года	564034	1502783	2717780	4233537
Возмещение кредита	100000
Чистый денежный поток планируемого года	464034	1502783	2717780	4233537
Коэффициент дисконтирования	1	0,426	0,197	0,1
Дисконтированный денежный поток	464034	640185	535402	423353
Остаточная стоимость денежного потока за пределами планируемого периода	875356	1235608	1134890	904675
Дисконтируемая остаточная стоимость	586799	539678	507435	469439
Чистая дисконтированная стоимость	936767	1357899	1035689	945682

5.7 Расчет срока окупаемости капитальных вложений

Расчет срока окупаемости (ТОК) по результатам 1-го финансового года:

(5.10)

где: К - капитальные вложения;

П1 - прибыль, получаемая по результатам 1-го года эксплуатации РТК.

Расчет окупаемости по средней величине дисконтированной прибыли (Таблица 5.14)

Таблица 5.14 - расчет средней дисконтируемой суммы прибыли

Показатели	Годы
	1	2	3	4
Сумма условной прибыли планируемого года	873729	1173436	1518746	1894696
Коэффициент дисконтирования	1	0,426	0,197	0,1
Дисконтированная сумма условной прибыли	873729	499884	299193	189469
Средняя прибыль	465569

Срок окупаемости составит:

что не превышает допустимый для подобных разработок сроков.

5.8 Расчет безубыточности

Безубыточность эксплуатации РТК предполагает, что условно-постоянная часть затрат при его эксплуатации будет покрываться экономией фонда оплаты труда при замене ручного труда промышленными роботами.

Под «точкой безубыточности» понимается объем производства (можно в натуральном или денежном выражении), при котором достигается условие безубыточности.

Эксплуатационные затраты рассматриваем как сумму условно-переменных и условно-постоянных затрат.

К условно-постоянным расходам относим эксплуатационные затраты, величина которых в незначительной степени зависит от объема производимой продукции. Условно к ним относим:

затраты, связанные с программным обеспечением;

затраты на ремонт специальных приспособлений и на прокат УСП;

амортизационные отчисления.

Определим «точку безубыточности».

Построение графика проводим в осях координат: «Условный объем продаж» - ось Х и «Эксплуатационные затраты» - ось У.

Вариант - проектируемый.

Условно-постоянные затраты: W2 = UПП +UПР + UА = 65500 руб.

Условно-переменные затраты: V2 = UЗ + UР+ UЭ = 25706 руб.

Координатами точки С являются: условный объем продаж - Q = 5242438 руб. и условно-постоянные затраты - W2. Координатами точки В - условный объем продаж и полная сумма эксплуатационных затрат - V2 + W2 = 91206 руб.

Вариант - базовый.

Для построения графика рассчитываем координаты точки А. На оси Х откладывается условный объем продаж, на оси У - экономия годового фонда оплаты труда = 197600 руб.

Точка пересечения графиков и вариантов определяет точку безубыточности D. Проекция точки D на ось Х дает величину критического условного годового объема продаж QПР, определяющего безубыточность эксплуатации РТК. По графику безубыточности рисунок 5.1 находим, что критический объем продаж QПР = 2400000 руб.

197600- тыс. руб.

91206

V2 B

65500

W2 C

0 2400000 5242438 тыс.руб.

Рисунок 5.1 - Определение точки безубыточности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка и внедрение робототехнических комплексов в производстве, использующие групповую технологию для автоматизированного машиностроения, позволяет резко сократить трудоемкость и повысить производительность. Предложенный в проекте, РТК на базе токарного станка с автоматизированной системой контроля износа режущего инструмента на основе анализа виброакустических сигналов дает возможность существенно повысить производительность труда, повысить качество выпускаемой продукции и создать основу для создания автоматических цехов.

Использование РТК на промышленных предприятиях позволяет достаточно эффективно решать проблемы автоматизации серийного и мелкосерийного производств. Однако тенденция снижения серийности промышленных изделий сохраняется, растет их разнообразие, сокращаются сроки проектирования - изготовления. В принципе гибкие автоматизированные производства - это такая организация производства, согласует, казалось бы, неразрешимые проблемы, - мощность и разнообразие потока продукции на выходе определяются мощностью и гибкостью самих ГАП, а также мощностью и разнообразием трех входных потоков: управляющей информации, материалов и оснастки.

На самом нижнем уровне производства сделана попытка решить указанную проблему в проекте при токарной обработке широкого класса деталей типа тел вращения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. И.Т. Гусев, В.Г. Елисеев, А.А. Маслов. 'Устройства числового программного управления'. Москва, Высшая школа, 1986 г., 295 с.

2. Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. 'Программирование обработки на станках ЧПУ'. Ленинград, Машиностроение, Ленинградское отделение, 1990 г., 592 с.

3. В.Л. Косовский, Ю.Г. Козырев. 'Программное управление станками и промышленными работами'. М., Высшая школа, 1986 г., 287 г.

4. П.В. Нестеров, В.Ф. Шаньгин. 'Микропроцессоры', в 2-х томах. Москва, Высшая школа, 1982 г., 492 с.

5. В.А. Гапонкин, Л.К. Лукашев, Т.Г. Суворова. «Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки». М.: «Машиностроение». 1990г.

А.Я. Тун. «Системы контроля скорости электропривода». М.: «Энергоиздат». 1984г.

Методические указания для расчета электропривода. И.А. Семко, А.В. Болдырев, А.Г. Бордачев. г. Ростов-на-Дону, РИСХМ. 1989г.

Техническое руководство. Станок 1И611ПМФ3

Справочное пособие по теории автоматического регулирования и управления. Под ред. Е.А. Санковского. Минск: «Высшая школа». 1973г.

10. Технология и автоматизация машиностроения. Респ. межв. Н.Т. сб. 17 «Техника» 1976 г. г. Киев стр. 20-25.

11.Вклад в изучение периодических явлений при динамических деформациях. Ф. Ле Майтре - Д. Визеул. Р. Вейлл. СИРП-24. Генеральная ассамблея 1974 г. Киото. Япония.

12.В.В. Каллиопин. Механика волны при резании. изд. «Наука и техника». Минск 1969 г.

13.М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский Механические свойства металлов. М. «Металлургия» 1979 г., 430 стр.

14.Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. 187 стр. Киев, «Наукова думка», 1979 г.

15.В.А. Пальмов. Колебания упругопластических тел. «Наука». Москва, 1976 г., 328 стр.

16.В.Н. Пазураев, В.И. Валиков, В.О. Петрови др. «Динамика износа режущего инструмента по звуковым колебаниям». В КН Известия высших учебных заведений машиностроения. 1978 г. № 6, ИССН.

17.Альбрехт. Динамика процесса резания металлов. Труды американского общества инженеров-механиков. В кн. Конструирование и технология машиностроения. Из-во «Мир». 1965 г. № 4 стр. 40, ИССН.

18.Прерывистая сдвиговая деформация при непрерывном образовании стружек. - В кн: «Труды американского общества инженеров-механиков». Сер. Конструирование и технология машиностроения. 1973 г., № 3, стр. 182-183.

19.В.А. Остафьев. Определение основных параметров процесса деформирования при резании металлов. Киев. 1969 г. Редакционное из-во отд. учебно-методич. кабинета проблем высшей школы.

20.Обработка металлов давлением. Н.П. Громов. Москва, «Металлургия», 1978 г. 360 стр.

21.С.И. Мешков. Вязко-упругие свойства металлов. М. «Металлургия». 1974 г. 192 стр.

22.Н.Ф. Воллернер. Аппаратурный спектральный анализ сигналов. М. «Советское радио» 1977 г. 208 стр.