ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
5.1. Организация контроля технического состояния станков
Перспективное направление решения проблемы повышения точности и надежности автоматизированных металлорежущих станков (МРС) основывается на разработке и внедрении СКД, создаваемых с применением современных высокоточных измерительных систем и средств микропроцессорной техники. Большинство МРС ведущих фирм оснащается автоматизированны-ми контрольно-диагностическими устройствами с цифровой индикацией. Предусматривается тестовый автоконтроль и функциональное диагнос-тирование, что позволяет своевременно остановить станок или подать аварийный сигнал в случае отказа. СКД станков должны иметь высокую надежность датчиков и устройств преобразования информации, высокую достоверность и быстродействие оценки состояния МРС непосредственно в процессе обработки. Перечень ДП станков может содержать несколько десятков, однако рациональный их набор для конкретного станка формируется на этапе проектирования и уточняется в процессе опытной эксплуатации. Разработка комплексных методик контроля и диагностирования и создание типовых ИИС для МРС облегчают конструктору проработку состава встроенных СД. Для контроля используются не только специ-альные СД, но и датчики системы управления станком. Во встроенных СД используются датчики перемещений, скоростей, усилий, температуры, касания, вибраций и многие другие. Но даже при наличии столь большого числа встроенных датчиков остается ряд операций контроля, которые целесообразно выполнять с помощью внешней аппаратуры, например, контроль точности позиционирования рабочих органов, температурных полей, вибрационных характеристик и других. Как указывалось выше, СКД представляет собой систему распо-знавания, основной целью которой является распознавание отказа и локализация дефекта. Древовидная структура принятия решения по распознаванию отказа в МРС, представленная на рис.8, разработана с
Рис.8. Стратегия принятия решения по распознаванию отказов автоматизированного станка
Рис. 9. Алгоритм, реализующий обобщенную функцию диагностирования учетом иерархической структуры станка как СТС. На первом уровне контролируются характеристики управляющей, формообразующей и вспомогательной подсистем, на втором – интегральные характеристики подсистем, входящих в состав названных выше, на третьем – характеристики функциональных блоков и узлов по критериальным признакам вида (2.2). Распознавание заканчивается выявлением отказавшего функционального блока или узла, подлежащего замене. Алгоритм, реализующий обобщенную функцию диагностирования МРС и составленный с учетом особенностей СКД станков, представлен на рис.9. Переходя к анализу диагностирования подсистем МРС на различ-ных уровнях, следует отметить, что наибольшая роль в станках принад-лежит формообразующей подсистеме, определяющей выходные параметры качества обработанных деталей. В состав указанной подсистемы входят приводы подачи и главного движения, подсистемы режущего инструмента и несущих элементов конструкции. Подсистемы второго уровня имеют различную структуру, определяемую функцио-нальным назначением. Это обуславливает различие в физических процессах в них и, следовательно, различную структуру отказов и алгоритмов поиска дефектов.
5.2. Структурная реализация СКД
СКД представляет собой систему распознавания отказов, построен-ную на базе как функционального, так и тестового диагностирования. Она включает в себя встроенные и внешние СД (рис.10). Структура СКД отражает последовательное преобразование диагностической информа-ции. Работа встроенных СД осуществляется в автоматическом режиме за счет использования МП системы управления МРС и введения дополни-тельного ПМО. Внешние СД функционируют либо в автоматизированном режиме за счет применения собственного МП, либо в ручном режиме. Встроенные СД представляют собой локальную систему устройств, функционирующих в реальном масштабе времени и предотвращающих аварийные режимы автоматической работы модуля. Внешние СД включают в себя измерительные преобразователи ИП (аналоговые и цифровые), установленные на модуле, программные коммутаторы ПК, измеритель сигналов, осуществляющий их преобра-зование из аналоговой формы в цифровую, В СКД после поступления диагностической информации анали-зируются значения параметров и сравниваются с эталонными значе-ниями, полученными в режиме обучения и хранящимися в памяти ЭВМ. В случае обнаружения недопустимого уровня сигнала ЭВМ сигнализирует
Рис. 10. Структура СКД прецизионного токарного модуля
на дисплей об отказе с указанием места возникновения дефекта. Для предотвращения аварийной ситуации ЭВМ может сформировать сигнал на отключение станка. Внедрение СКД на МРС оказывает существенное влияние на повышение точности обработки и коэффициента готовности.
5.3. Совершенствование методов и средств контроля, диагностирования, испытаний и технического обслуживания
Надежность является важнейшим технико-экономическим показателем качества любого МРС, определяющим его способность безотказно работать с неизменными техническими характеристиками в течение заданного промежутка времени при регламентированных условиях эксплуатации, что объясняется следующим: - увеличением сложности с полной или частичной автоматизацией станка и, как следствие, снижением роли оператора, - повышением интенсивности работы оборудования, - ростом требований к точности обработки, - высокой экономической и технической ценой отказов МРС при малолюдной технологии. Обеспечение надежности станков связано со всеми этапами их создания и периодом практического использования (разработка, изготовление, эксплуатация). На этапе разработки для успешной реализации новых технических решений узлов МРС необходимо не только использовать современные средства автоматизированного расчета и проектирования, но и определить основные узлы и их характеристики, которые следует контролировать в дальнейшем. Следует рассмотреть возможные схемы диагностирования станков и осуществить конструкторскую проработку датчиков, а также выполнить ряд исследований отдельных узлов для уточнения моделей и расчетных параметров. На основе разработанных моделей и исследований (в том числе станков-прототипов) выявляются факторы, оказывающие наиболее сильное влияние на станок, и определяются пути рационального совершенствования МРС. В процессе производства МРС следует не только соблюдать разработанную технологию изготовления и сборки, но и совершен-ствовать ее на основе применения новейших методов и оборудования. Кроме того, необходимо осуществлять контроль паспортных характе-ристик узлов и станка в целом, диагностирование дефектов изготовления и сборки, а также проводить технологический прогон и специальные испытания станков, в том числе программные, для определения их реальных выходных характеристик. Для контроля МРС используются специальные стенды и координатно-измерительные машины. Для автоматизации испытаний как новых конструкций МРС, так и серийно изготовленных, целесообразно создание испытательно-диагностических комплексов (ИДК), реализующих программный метод испытания МРС, разработанный А.С.Прониковым. Следует отметить, что возможно создание стационарных ИДК, на которых станки подвергаются испытаниям по обширной программе (контроль порядка 60 параметров), и переносных ИДК, с помощью которых оценивают характеристики узлов как на стадии приемо-сдаточных испытаний, так и при эксплуатации. Внедрение подобных ИДК оценки качества и надежности станков поз-воляет в условиях станкостроительных заводов автоматизировать про-цесс испытаний, оценивать и прогнозировать по детерминированным и стохастическим моделям изменения выходных характеристик во времени, существенно повысить достоверность оценки показателей надежности МРС, а также управлять качеством обработки деталей и сборки узлов и станка в целом. Указанное создает условие для прове-дения сертификации МРС которое является необходимым для обеспечения их конкурентоспособности. Сертификация МРС является одним из ответственных моментов при их изготовлении. Разработка процедуры сертификации производится на основе отечественных и международных стандартов (ИСО-9000). Сертификации подвергаются образцы серийной продукции, причем она должна проводиться в специально аккредитованных центрах с соответствующим испытательным оборудованием. Особые требования предъявляются к персоналу сертификационных подразделений, который также должен проходить аккредитацию. Сертификационные центры, необходимость которых стала общепризнанной, создают условия для получения объективной информации о соответствии фактических показателей МРС международным стандартам, удостоверяемом сертификатом. Они позволяют также выполнить наиболее сложные виды испытаний станков, недоступные многим предприятиям по стоимости аппаратуры, степени автоматизации и квалификации персонала. Теоретической основой сертификата является модель параметрического отказа, учитывающая для конкретной модели МРС характер изменения выходных показателей при воздействии различных возмущений (износ, температура, вибрации и др.). Испытания на параметрическую надежность выполняются по программе, включающей как гостированные проверки, так и проверки по дополнительным методикам, разработанным специально для данной модели МРС. Сертификат станка - свидетельство о его техническом состоянии - указывает при каких условиях эксплуатации и в течение какого времени с определенной вероятностью обеспечивается заданная точность обработки. На этапе эксплуатации станков, особенно прецизионных, следует обеспечить выполнение нормативных требований к условиям эксплуатации, изложенным в технических условиях на МРС. Повышение надежности станков может быть достигнуто как путем модернизации МРС, так и путем обеспечения оптимальной, например, гибкой СТОиПР. В обоих случаях в большей или меньшей степени необходимо решение следующих задач: - разработка и внедрение в производство методики и автоматизированной системы сбора и обработки информации о надежности, базой которой служат данные о характере, причинах (физике отказов) и законах распределения отказов МРС, - разработка и совершенствование методов оценки эксплуатацион-ной надежности станков и определения экономически оптимальных значений показателей надежности, - разработка методов прогнозирования надежности для организа-ции ремонтно-профилактических работ по фактическому техническому состоянию. Сбор данных об отказах - сложный процесс, связанный с трудностями осуществления сбора статистической информации, дополняемой данными по оперативному диагностированию состояния с выявлением дефектов отдельных узлов, а также результатами контрольных испытаний на надежность. Статистические данные об отказах МРС различных моделей приводятся в публикациях отечественных и зарубежных исследователей. Опыт эксплуатации МРС позволяет проанализировать структуру их отказов, которая свидетельствует о том, что исполнительные устройства и приводы отказывают в 40...50% случаев, около 30% неисправностей обусловлено несовершенством систем управления, 15...20% - неполадки в измерительных системах, включая СКД. При этом на электронные и электрические устройства приходится почти половина отказов, механические узлы выходят из строя реже - примерно 30%. Здесь, однако, необходимо отметить, что время восстановления механических узлов составляет до 80...90% от суммарного, т.е. в несколько раз превышает время восстановления электронных узлов. Исследования, связанные с анализом отказов и последующим использованием этой информации по целевому назначению, можно разделить на две группы, Первая группа посвящена анализу физики отказов и их влияния на технологическую надежность станков с учетом скорости динамических процессов в них. Влияние этих процессов на снижение точности обработки может быть оценено как экспериментально по результатам контрольных испытаний станков, так и расчетным путем при автоматизированном проектировании при наличии соответствующего ПМО. Результаты анализа физики отказов позволяют разработать рекомендации по модернизации узлов МРС или совершенствованию ПМО систем управления станками. Вторая группа анализирует структуру и время восстановления отказов и оценивает их влияние на надежность МРС по статистическим показателям, что позволяет разработать рекомендации по улучшению СТОиПР, направленные на сокращение числа отказов, снижение интенсивности изнашивания узлов и деталей, и, соответственно повышение технологической надежности станков. Математическим обоснованием для реализации той или иной СТОиПР служат модели надежности МРС, разработанные на основе детерминированных или стохастических соотношений.
5.4. Реализация СКД в автоматизированных станках
Применяемые в автоматизированных станках СКД базируются на опыте, накопленном в авиации, ракетостроении, судостроении и других областях техники, где используются развитые в структурном отношении СКД, а также заметном прогрессе, достигнутом в производстве датчиков для измерения различных физических параметров, микропроцессоров и средств отображения информации. При разработке структуры СКД проводится тщательный анализ возможных неисправностей МРС, харак-теристик отказов аналогов, а также длительности восстановления или замены узлов и деталей станков. Аппаратная часть большинства современных СКД станков включает в себя датчики (аналоговые и цифровые), устройства сопряжения, цифровые измерители и микропроцессоры. Программное обеспечение СКД определяется как числом и характером контролируемых параметров, так и тем кругом задач, которые решаются с помощью данной системы. Системы управления станками и ряд других блоков автоматики проходят тестовое диагностирование, остальные узлы - функциональное. Обрабатывающий центр "МАХО" (Германия) имеет развитую СКД, контролирующую около 200 параметров с выводом информации на дисплей, причем в случае аварии работа станка блокируется и подается звуковая и световая сигнализация. СКД тяжелых фрезерных станков производства Ульяновского СКБ построена на основе разбиения всех диагностических параметров на три группы: постоянные, медленно меняющиеся, быстро меняющиеся во времени. Датчики опрашиваются по программе, задаваемой микропроцессором, который анализирует сигналы и выдает информацию об отказах на дисплей. Наиболее развитой представляется СКД токарных модулей типа ТПАРМ, изготовленных в ПО "Тантал" (Саратов). Большое внимание СКД было уделено на этапе разработки и совершенствованию ее в период опытной эксплуатации модулей. В указанных модулях контролируется порядка 140 параметров. Применение СКД лишь частично решает проблему обеспечения надежности МРС в период эксплуатации. Более полное ее решение достигается, когда по результатам контроля и диагностирования разрабатываются мероприятия по обслуживанию и ремонту МРС.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|