Необходимость решения многих практических задач, повышения точности формообразования партии деталей на станочных модулях определяет использование технологий, методов, способов исследования и технической реализации производственных процессов механической обработки, ориентированных на высокую степень автоматизации, технологичности и гибкости. Комплексу этих требований удовлетворяет способ управления точностью обработки на основе адаптивных пульсирующих подналадок переменными корректирующими приращениями уровня размерной настройки станочного модуля.
Накопленный опыт обработки партий деталей на станках токарной группы с ЧПУ показал, что такие технологические приемы, как многопроходная обработка, стабилизация свойств заготовок, выбор соответствующих режимов резания и др. оказываются достаточно эффективными лишь при ограниченных требованиях к точности изготовления деталей. При ужесточении этих требований существенно возрастает роль составляющих погрешности обработки, обусловленных ошибками начальной настройки инструмента, его износом, тепловыми деформациями формообразующей системы и другими возмущающими факторами. Поэтому при обеспечении точности токарной обработки неизбежно приходится вводить коррекцию положения инструмента по результатам измерений параметров обрабатываемой детали, инструмента или других параметров формообразующей системы.
Технологические процессы производства, связанные с управлением качеством последовательно изготовляемых деталей, особенно для мелкосерийного многономенклатурного производства, в той или иной степени могут быть отнесены к классу априорно неопределенных объектов управления, в которых погрешность выходного параметра может быть компенсирована путем подналадки (коррекции) уровня размерной настройки оборудования.
Задачи исследований:
- Анализ влияния различных доминирующих возмущающих факторов на точность процесса формообразования.
- Построение моделей образования погрешности обработки. Проведение их сопоставительного анализа.
- Разработка новых способов адаптивного управления точностью обработки партии деталей в условиях начальной априорной неопределенности, в том числе в условиях получения неполной информации в реальном времени.
- Разработка системы автоматизированного выбора вариантов контроля и управления точностью обработки партии деталей.
- Разработка программного модуля математического моделирования способов адаптивных пульсирующих подналадок корректирующими переменными приращениями уровня размерной настройки оборудования.
На этапе технологической подготовки производства и при организации программно-математического обеспечения станочных модулей эффективно использование системы автоматизированного выбора вариантов контроля и управления точностью обработки партии деталей, реализованной на основе экспериментальных исследований и разработанных автором новых способов управления точностью обработки.
В условиях начальной (априорной) неопределенности целесообразно использование способов адаптивных подналадок корректирующих приращений, особенно при получении неполной информации о выходных параметрах процесса резания.
При реализации автоматических подналадчиков необходимо учитывать скорость смещения уровня размерной настройки оборудования для регулирования периодичности измерений.
Процесс синтеза модели образования погрешности обработки был формализован в виде алгоритма, реализованного на ПЭВМ в качестве программного модуля. Процедура автоматизированного синтеза модели образования погрешности обработки использует известные и отработанные методики и позволяет определять доли детерминированной, случайной с коррелированными значениями и собственно случайной составляющих. Проводится анализ этапов математического моделирования образования погрешности обработки, включая определение законов и параметров распределения опытных данных, исследуется влияние на точность обработки возмущающих факторов.
С учетом результатов известных исследований обосновывается, что начальная (априорная) неопределенность процесса формообразования в значительной мере обуславливает точного прогнозирования (предсказания) отклонений размеров в последующих циклах обработки в реальном времени изготовления партии деталей с подналадкой. Высокие требования к точности обработки на металлорежущих станках, в частности при чистовой обработке (10 мкм), наиболее характерны для авиационного приборо- и агрегатостроения. Технология обработки отличается мелкосерийностью и многономенклатурностью.
Отмечается, что вследствие достаточно медленного убывания корреляционной функции центрированных отклонений размеров деталей имеется потенциальная возможность предсказания изменений размеров для эффективного управления точностью методами подналадки за счет компенсации детерминированной и коррелированной составляющих отклонений размеров обработанных деталей. Обосновывается возможность применения в ГПМ систем самообучения на базе измерительной и вычислительной аппаратуры, которые обеспечивали бы приспособление к текущим условиям обработки и выбор наиболее эффективного варианта при заданной точности и минимальных потерях машинного времени на контроль. Самообучение достигается за счет использования целевой функции процесса контроля и управления, состоящей из линейной комбинации выражений точности и потерь производительности на контроль, как важнейших характеристик процессов механообработки определяющих применимость контрольно-измерительного оборудования.
Очевидно, что учет только максимального количества одинаковых знаков отклонений для ряда случаев сочетаний знаков не всегда является оптимальным по критерию использования получаемой информации и не может обеспечить достижения цели управления. Во многих случаях более приемлемым представляется второй подход к формированию переменного по величине корректирующего приращения, связанный с введением нового параметра, учитывающего количество знакочеpедований отклонений соседних размеров в сочетании знаков скользящей выборки, а также коррелированность последовательности знаков отклонений размеров управляемого процесса. Принимается объем скользящей выборки равным четырем последовательно обработанным деталям. Этот объем является близким к оптимальному по точности и обеспечивающим правильное принятие решения по формированию корректирующего переменного приращения по одному из трех возможных вариантов: увеличение корректирующего приращения, сохранение его постоянным или его уменьшение.
Выводы. Обоснована актуальность разработки системы выбора вариантов контроля и управления точностью обработки партии деталей на металлорежущих станках. Определены ее основные компоненты с учетом начальной неопределенности процесса обработки в многономенклатурном мелкосерийном производстве.
