Адаптивное управление технологическими процессами

Качество обработки, как управляемый параметр технологического процесса.

Применение адаптивных систем, это существенный резерв повышения эффективности технологических процессов обработки деталей на станках. Одним из главных показателей качества является точность обработки.

Точность обработки формируется на трех этапах:

1. установка заготовки для обработки

2. статическая настройка оборудования

3. динамическая настройка оборудования

1. При размещении заготовки на станке для обработки необходимо обеспечить требуемую точность положения заготовки относительно установочных поверхностей приспособления и станка. Комплект поверхностей заготовки, которые используются для ее ориентации при обработке образует координатной системой заготовки (КСЗ). Комплект поверхностей приспособления и станка, используемых для установки заготовки образует координатную систему станка. Задача этапа установки состоит в согласовании КСЗ и координат систем станка (КСС). Для этого необходимо определить координаты шести опорных точек заготовки и привязать их к координатной системе станка, такая привязка осуществляется на станках с ЧПУ, с использованием стандартных и подпрограммных измерительных циклов по обследованию поверхности заготовки. В результате чего управляющая программа, составленная в системе координат заготовки оказывается пригодной к применению на конкретном станке.

2. Этап статической настройки. Статической настройкой называется процесс первоначального установления точности относительного положения и движения исполнительных поверхностей инструмента, приспособления оборудования для обеспечения требуемой точности обрабатываемых заготовок. В ходе статической настройки обеспечивается размер статической настройки – расстояние между режущей кромкой инструмента и поверхностью станка или приспособления, используемой для установки заготовки.

Таким образом, задачей статической настройки, является согласование положение режущих кромок инструмента с системой координат станка. И мы связываем координатные системы инструмента (КСИ) и КСС. Координаты режущих кромок инструмента на станках с ЧПУ хранятся в памяти устройства с ЧПУ в виде таблицы коррекции. Для определения координат положения режущих кромок используются стандартные и подпрограммные циклы исследования режущих поверхностей инструмента, которые могут быть выполнены перед началом обработки. Из-за неизбежного износа обработки нарушается точность взаимного положения исполнительных поверхностей, достигнутая в ходе статической настройки, для сохранения прежней точности обработки, необходима размерная поднастройка, это процесс восстановления требуемой точности относительного положения и движения исполнительных поверхностей инструмента приспособления оборудования для продолжения изготовления деталей заданного качества. На станках с ЧПУ размерная поднастройка, для компенсации износа осуществляется периодическим обращением к соответствующим таблицам коррекций, хранящимся в памяти устройства ЧПУ.

Для устранения влияния погрешностей случайного характера производится периодическое обновление таблиц коррекции, благодаря эпизодически повторяющимся циклам обследования режущих поверхностей инструмента.

Разновидностью статической настройки является размерная перенастройка – это процесс установления требуемой точности относительного положения и движения исполнительных поверхностей инструмента, приспособления, оборудования для обеспечения требуемого качества обработки при переходе к обработке другой поверхности заготовки или к обработке другой заготовке другого типа размера.

Вывод: согласовать КСИ и КСС.

3. Динамическая настройка – это процесс формирования точности непосредственно в ходе обработки заготовки, т.е. в процессе резания. Технологическое воздействие на заготовку сопровождается деформацией, тепловыми и разнообразными динамическими явлениями. В результате искажается размер статической настройки, достигнутый на соответствующем этапе.

В большинстве случаев изменение связано с упругими перемещениями в технологической системе, которые называют размером динамической настройки.

- суммарная погрешность обработки.

Изменяя погрешности на каждом из трех перечисленных этапов можно уменьшить общую погрешность обработки, более того, уменьшение погрешности, даже на одном из этапов обработки заготовки, могут привести к уменьшению соответствующей погрешности на другом этапе. Таким образом, показатели качества становятся управляемыми параметрами технологического процесса, и такое управление организуется с помощью адаптивных систем.

Сущность адаптивного управления.

Применительно к механической обработке, адаптивные системы обеспечивают автоматическое приспособление режимов резания и траекторий перемещения рабочих органов станка по определенному критерию к изменяющимся условиям обработки, на основании информации, получаемой непосредственно в процессе обработки.

Адаптивное управление позволяет решить задачи:

1. повышения производительности черновой обработки;

2. повышения точности, стабильности получистовой и чистовой обработки;

3. повышение стойкости инструмента.

Общие принципы адаптивного управления ходом технологического процесса.

Протекание любого технологического процесса в реальных условиях соответствует действие большого числа факторов, которые влияют на ход процесса и одновременно носят случайный характер.

Однозначно определить процесс так, чтобы все эти случайные факторы были учтены одновременно, заранее и в полном объеме невозможно. Поэтому, чтобы учитывать возникающие в ходе обработки изменения в нормальном протекании процесса во всякий раз, когда появляются те или иные отклонения от его нормального протекания, при этом информация о состоянии процесса должна получаться и перерабатываться непосредственно в ходе этого процесса.

Принципиальная схема адаптивного управления; здесь - внешнее возмущение случайного характера, приводящие к отклонениям от протекания нормального процесса.

ПП1 и ПП2 – первичные преобразователи (датчики обратной связи).