Автоматизация - ключ к росту продуктивности производства. В машиностроении этой цели служат современные станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Они позволяют, например, программировать траекторию движения лезвия и автоматически учитывать износ режущей кромки. И все же точность обработки материалов на станке с ЧПУ не всегда соответствует требованиям, поэтому в процесс приходится вводить элементы контроля. Его недостаток ведет к низкому качеству продукции, а избыток – к низкой производительности станка. Чтобы пройти между Сциллой и Харибдой без потерь, ученые Пермского Политеха разработали оптимальный комплекс контрольно-измерительных процедур для изготовления деталей на станках с ЧПУ.
Алгоритм ученых Пермского Политеха позволит автоматизировать изготовление деталей для машин и ракет / ©Getty images
Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030». Статья опубликована в журнале «Наукоемкие технологии в машиностроении». Чтобы повысить качество обработки деталей на программируемых станках, в процессе обработки используется информация о реальных размерах заготовки.
Благодаря этому снижается вероятность брака и сокращается себестоимость производства. Именно автоматизированный учет реальных размерных характеристик и предлагается ввести в работу металлорежущего станка, чтобы повысить его эффективность. Управляющая программа будет корректировать действия станка в зависимости от того, соответствует ли размер детали заданным параметрам.
«Если после измерения размер детали попадает в поле допуска, на стойке станка с ЧПУ выходит соответствующее уведомление и обработка продолжается по заданной программе. Если же размер детали выходит за поле допуска и имеется возможность его доработать, система ЧПУ рассчитывает величину, на которую нужно изменить диаметр или длину режущего инструмента и в автоматическом режиме корректирует износ инструмента под его параметры.
Обработка детали повторяется до тех пор, пока не будет получен верный размер. Если же размер детали не укладывается в установленные параметры, программа останавливается и уведомляет оператора о браке», — объясняет разработчица контрольного алгоритма, аспирантка кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Любовь Мясникова.
Благодаря использованию представленного комплекса контрольно-измерительных процедур открывается возможность в автоматическом режиме, без вмешательства оператора качественно и точно обрабатывать на станках с ЧПУ сложные детали, производство которых необходимо, например, для ракетостроения.
«Экспериментальные исследования проводились на технологическом оборудовании многофункциональных металлорежущих 5-осевых центрах. Сравнительный анализ разработанных технологических процессов с учетом реальных размерных характеристик заготовок в процессе обработки показал, что такая методика способствует принятию эффективных технологических решений», – рассказывает доктор технических наук, профессор кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Анна Каменева.
Разработанный учеными Пермского Политеха комплекс контрольно-измерительных процедур помогает увеличить производительность станка. Благодаря повышению точности обработки заготовок, количество бракованных деталей сокращается. Экспериментальные данные подтверждают, что введение алгоритма в технологический процесс позволяет получать качественные детали для ракет, самолетов и автомобилей, а также аппаратов, используемых на предприятиях топливно-энергетического комплекса.
