МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ШЛИФОВАЛЬНОГО СТАНКА,
                    ОПРЕДЕЛЯЮЩЕЙ КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ КАЧЕНИЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ                                     НА ФИНИШНЫХ ОПЕРАЦИЯХ                

Игнатьев Александр Анатольевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автоматизации, управления, мехатроники, Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина (Россия, г. Саратов, ул. Политехническая, 77), atp@sstu.ru
Каракозова Вера Алексеевна, кандидат технических наук, доцент, кафедра автоматизации, управления, мехатроники, Саратовский государственный технический университет имени Ю.А.Гагарина (Россия, г. Саратов, ул. Политехническая, 77), atp@sstu.ru
Зорин Анатолий Иванович, инженер первой категории, лаборатория кафедры автоматизации, управления, мехатроники, Саратовский государственный технический университет имени Ю.А.Гагарина (Россия, г. Саратов, ул. Политехническая, 77), atp@sstu.ru 

621.923. 

Актуальность и цели. Динамические характеристики станков, оцениваемые по виброакустическим колебаниям основных узлов, оказывают существенное влияние на качество обработки высокоточных деталей для машинои приборостроения. На основе установления связи виброакустических колебаний с точностью и физико-механическими характеристиками дорожек качения колец подшипников при шлифовании определяется целесообразность значения параметров режимов обработки. Цель данной работы – повышение качества обработки деталей подшипников на основе оперативной идентификации динамического состояния шлифовального станка по стохастическим характеристикам виброакустических колебаний основных узлов формообразующей подсистемы.
Материалы и методы. Приведены результаты применения к станкам оригинального метода экспериментально-аналитического определения передаточной функции динамической системы через полученную в результате обработки записи виброакустических колебаний автокорреляционную функцию. Для решения поставленной задачи рассматривается возможность определения рационального режима шлифования поверхностей качения колец подшипников на основе измерения виброакустических колебаний динамической системы при воздействии на нее сигнала типа «белый шум». Вычисление передаточной функции замкнутой динамической системы осуществляется при различных подачах круга. Установлена связь запаса устойчивости динамической системы, вычисляемой из передаточной функции для каждого значения подачи шлифовального круга с неоднородностью структуры поверхностного слоя дорожек качения, которое оценивается вихретоковым методом.
Результаты. Результаты экспериментальных исследований, проведенных на шлифовальных станках SIW-5 в условиях эксплуатации, установили связь между запасом устойчивости и качеством обработки поверхностного слоя (в баллах), определяемых при различных подачах, что позволило определить рациональную подачу, при которой динамическая система имеет наибольший запас устойчивости, обеспечивается заданное качество обработки дорожек качения колец подшипников и наибольшая производительность.
Выводы. Рассмотренная методика определения целесообразного режима обработки на основе идентификации динамической системы станка при резании, базирующаяся на методах теории автоматического управления в применении к шлифовальным станкам, может быть применима для других видов механической обработки. 

Ключевые слова

шлифование, подача круга, передаточная функция, автокорреляционная функция, динамические характеристики, модель динамической системы, съем припуска, виброакустические колебания, запас устойчивости. 

 Скачать статью в формате PDF

1. Кудинов, В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. – М. : Машиностроение, 1967. – 360 с.
2. Игнатьев, А. А. Стохастические методы идентификации в динамике станков : моногр. / А.А.Игнатьев, В. А. Каракозова, С. А. Игнатьев. – Саратов : Изд-во СГТУ им. Ю. А. Гагарина, 2013. – 124 с.
3. Игнатьев С. А. Мониторинг технологического процесса как элемент системы управления качеством продукции / С. А. Игнатьев, В. В. Горбунов, А. А. Игнатьев. – Саратов : Изд-во СГТУ, 2009. – 160 с.
4. Егоров, К.В. Основы теории автоматического регулирования / К.В. Егоров.–М.:Энергия,1967–648с.
5. Игнатьев А. А. Основы теории идентификации объектов управления / А. А. Игнатьев, С. А. Игнатьев. – Саратов : Изд-во СГТУ, 2008. – 44 с.
6. Михелькевич, В. Н. Автоматическое управление шлифованием / В. Н. Михелькевич. – М. : Машиностроение, 1975. – 34 с.
7. Зубарев, Ю. М. Математическое описание процесса шлифования / Ю. М. Зубарев // Инструмент и технологии. – 2004. – № 17–18. – С. 157–161.
8. Яворский, Б. М. Справочник по физике / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. – М. : Наука, 1968. – 940 с.