Мониторинг технологического процесса и оборудования (СМТП).

Обеспечение конкурентоспособности на внутреннем и международном рынках продукции машино- и приборостроительных предприятий, выпускающих высокоточные детали и изделия для авиационной, автомобильной, судостроительной, электронной и другой техники, обусловлено качеством изготовления. Для обеспечения качества продукции и эффективности производства на предприятиях внедряются системы менеджмента качества продукции (МКП), одним из важнейших элементов которых являются системы мониторинга технологического процесса и оборудования (СМТП). Это обусловлено тем, что процессы механообработки лежат в основе изготовления указанных выше изделий, причем наиболее широко используются процессы резания на автоматизированных металлорежущих станках (МРС). Именно технологическая надежность станков определяет качество формообразования деталей,

Современный уровень требований к качеству изделий определяет необходимость применения станков с ЧПУ нового поколения, широкого использования методов и средств автоматизированного контроля и технической диагностики, микропроцессорных средств информационно-измерительной техники, новых методов сбора, обработки и использования информации о функционировании станков и параметрах технологического процесса (ТП) для принятия решения об управлении в соответствии с задачей системы мониторинга.

Создание эффективной СМТП предполагает решение целого комплекса взаимосвязанных задач, включающих организационное, научно-методическое, техническое, информационное и кадровое обеспечение с учетом особенностей конкретного производства. Системный подход к организации СМТП позволяет не только повысить качество изготовления деталей за счет управления процессом обработки и обслуживания МРС по реальному техническому состоянию, но и предупредить появление брака, т.е. снизить издержки производства.

Производство подшипников является одним из примеров, когда процессы обработки практически полностью определяют качество деталей, причем необходимо принимать во внимание как геометрические параметры точности поверхностей качения, так и физико-механические параметры их поверхностного слоя. Одним из процессов финишной обработки поверхностей качения деталей подшипников (колец и роликов) является шлифование на автоматизированных станках. Влияние ряда факторов, сопровождающих шлифование (теплофизических, динамических и других), приводит к снижению качества деталей и, соответственно, подшипников. Обеспечение качества формообразования деталей достигается путем управления процессом шлифования на основе контроля ряда параметров технологического процесса и оборудования (ТПО), в частности, параметров состояния станков, процесса обработки и деталей, а также накопления, обработки и анализа полученных данных для принятия управляющего решения, что и составляет собственно систему мониторинга.

Для построения системы многопараметрового контроля необходимо из всего комплекса факторов, влияющих на качество шлифования, выделить доминирующие. Одним из таких факторов является динамическое состояние станка, определяемое уровнем и частотным составом виброакустических (ВА) колебаний в узлах формообразующей подсистемы, которые служат обобщающими показателями его динамических характеристик, существенно влияющих на формирование некруглости, гранности и волнистости деталей и связанную с ними неоднородность физико-механических свойств поверхностей качения. В современных условиях производства снижение динамического качества станков за счет повышения уровня колебаний объясняется рядом причин эксплуатационного характера, в частности, недостаточным качеством наладки, технического обслуживания и ремонта. Снижение уровня вибраций достигается периодической подналадкой станка или корректировкой технологического режима. Для оперативной оценки динамического состояния станков при эксплуатации актуальна разработка методов автоматизированного контроля вибраций и обработки данных для принятия решения о подналадке станка или его ремонте. Для контроля качества деталей вместе с измерением традиционных макро- и микрогеометрических параметров точности дорожек качения целесообразно использовать дополнительный информационный канал, в частности, на основе автоматизированной системы вихретокового контроля (АСВК) качества поверхностного слоя шлифованных деталей.

При этом следует осуществить автоматизированное распознавание дефектов поверхностей качения (периодических и локальных) и их количественную оценку, а затем при сопоставлении оценок динамического состояния МРС с реальными параметрами качества деталей принять соответствующее решение об управлении процессом шлифования. Эффективность вихретокового контроля деталей подшипников и его интеграция в СМТП на практике рассматривались только в ограниченном числе работ, выполненных в СГТУ.

Особенностью процессов шлифования колец подшипников является применение активного контроля, обеспечивающего получение в первую очередь заданного размера. Возрастание требований к качеству обработки поверхностей качения обусловливает необходимость учета при управлении шлифованием не только величины снимаемого припуска, но и дополнительных параметров, в частности, скорости съема припуска и уровня вибраций при резании. Установленные критические значения этих параметров рассматриваются в качестве ограничений при обработке, что позволяет повысить стабильность геометрических параметров точности и практически исключить прижоги поверхностного слоя. Однако управление качеством колец при многопараметровом активном контроле и его интеграция в СМТП практически не рассматривались, за исключением нескольких работ сотрудников СГТУ, решавших частные задачи.

Технологическое обеспечение повышения качества изделий машиностроения на основе специальных покрытий"

В настоящее время вакуумные ионно-плазменные покрытия широко используется для повышения качества изделий в различных отраслях народного хозяйства. Это обусловлено тем, что наносимые покрытия обеспечивают качественно новую совокупность свойств и меру полезности изготавливаемых изделий. Композиция высоких технических и физико-механических свойств покрытий в сочетании со специальными свойствами основного материала изделий, при их рациональном подборе, в ряде случаев, могут обеспечивать принципиально новые свойства изделий и качество создаваемых на базе их технических систем и машин. Однако сейчас еще не в полной мере используется полный потенциал возможностей наносимых покрытий и изготавливаемых с их применением изделий. Это связано с тем, что не полностью изучены особенности применения различных видов, типов и вариантов покрытий в сочетании с различным материалом изделий. А также не исследованы достоинства применения комплексных технологий изготовления изделий с покрытиями, в которых обеспечиваются на всех этапах технологического процесса, а именно нанесения покрытия, обработки изделия и подготовки его к эксплуатации, качественно новые свойства изделий с покрытиями. Это дает основание вести дальнейшие исследования в этой области в направлении дальнейшего совершенствования технологий нанесения покрытий и создания принципиально новых их вариантов, направленных на повышение качества изделий различного назначения.
В последнее время активно начинают развиваться новые виды нетрадиционных покрытий - специальные, пятнистые и функционально-ориентированныe покрытия, обеспечивающие качественно новые свойства и возможности изготавливаемых изделий и машин. При этом эти покрытия наряду с высокими техническими и физико-механическими параметрами должны иметь высокие топологические свойства покрытий (толщина покрытия и пространственное расположение различных видов покрытия) на элементах поверхностей изделий. Это обусловлено необходимостью комплексного обеспечения качества изделий. Однако существующие в настоящее время технологии и методики расчетов алгоритмов нанесения покрытий не позволяют решать вопросы, связанные с качественным нанесением равномерных и неравномерных покрытий на различные зоны поверхностей изделий, качественно напылять пятнистые и функционально-ориентированные покрытия, существенно повысить производительность и эффективность нанесения покрытий, обеспечивать нанесение покрытий в теневых зонах и решать тому подобные задачи. В связи с этим особенно важными задачами при нанесении нетрадиционных вакуумных ионно-плазменных покрытий являются вопросы формообразования поверхностного слоя изделий. Вместе с тем для данных покрытий вопросы их формообразования неразрывно связанны с комплексным повышением качества нанесения покрытий на изделия и увеличением производительности. Только на базе совместного решения этих вопросов возможно обеспечениекачественно новой совокупности свойств и меры полезности выпускаемых изделий.