Разработка методического и математического обеспечения для создания автоматизированной информационной системы контроля управляющих программ на возможность обеспечения заданной точности и шероховатости обрабатываемой поверхности при изготовлении партии деталей на операциях плоского шлифования с ЧПУ

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-29-00792

НазваниеРазработка методического и математического обеспечения для создания автоматизированной информационной системы контроля управляющих программ на возможность обеспечения заданной точности и шероховатости обрабатываемой поверхности при изготовлении партии деталей на операциях плоского шлифования с ЧПУ

Руководитель Акинцева Александра Викторовна, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" , Челябинская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-601 - Теория, методы проектирования и эффективность функционирования технических систем

Ключевые слова контроль управляющей программы, точность обработки, шероховатость, плоское шлифование, станки с ЧПУ, модель расчета глубины резания

Код ГРНТИ55.13.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящий момент в машиностроительной области отсутствует автоматизированная информационная система контроля управляющих программ на возможность обеспечения заданной точности и шероховатости обрабатываемой поверхности при обработке партии деталей на операциях плоского шлифования с ЧПУ. Проектирование управляющий программы для станка с ЧПУ (УП ЧПУ) осуществляется без контроля возможности обеспечения стабильности показателей заданной точности и шероховатости обрабатываемой поверхности при изготовлении партии деталей. Отсутствие контроля обусловлено тем, что в современных CAM-системах не имеется техническая возможность расчета рассеивания погрешности обработки и параметров шероховатости для многочисленных возможных вариантов условий обработки, возникающих при воздействии различных переменных технологических факторов при изготовлении партии деталей (упругих деформаций технологической системы от силы резания, колебания припуска, затупления круга и т.д.). Единственный этап контроля УП в CAM-системах заключается в симуляции «идеального» взаимодействия инструмента и заготовки с точки зрения геометрии траектории передвижения при силе резания, равной нулю и отсутствии упругой деформации технологической системы. Контроль УП ЧПУ осуществляется только на столкновение, врезание, увод инструмента. К тому же, назначение режимов резания осуществляется по усредненным данным оцифрованных нормативов 90-х годов выпуска без оценки рассеивания параметров погрешности обработки и шероховатости. В результате технолог, исходя из реальных производственных условий обработки, вынужден вручную на основании своего опыта и интуиции корректировать режимы резания в CAM-системах, а затем проводить адаптацию УП к реальным производственным условиям путем обработки ряда пробных изделий. Это влечет за собой дополнительные временные, трудовые и материальные затраты. Описанная выше производственная проблема является следствием до сих пор нерешенной научной проблемы, обусловленной отсутствием математического, методического и программного обеспечения. Данное обеспечение необходимо для создания автоматизированной информационной системы (АИС) контроля УП ЧПУ на возможность обеспечения заданной точности и шероховатости обрабатываемой поверхности, которая позволит прогнозировать их рассеивание для поля вариантов условий обработки, возникающих при изготовлении партии деталей. Решение данной научной проблемы является сложной научно-технической задачей в рамках всего автоматизированного машиностроения, в котором в ежедневном режиме массово проектируются и используются УП ЧПУ. В рамках данного проекта предполагается разработать методическое и математическое обеспечения для создания АИС контроля УП на возможность обеспечения точности и шероховатости обрабатываемой поверхности при изготовлении партии деталей на операциях плоского шлифования с ЧПУ. Первым шагом в создании АИС контроля УП ЧПУ в данном проекте является разработка методического обеспечения, в котором контроль УП проводится путем имитационного моделирования съема припуска для многочисленных вариантов условий обработки с последующим прогнозированием текущих размеров обрабатываемой поверхности и расчетом рассеивания параметров погрешности точности и шероховатости при изготовлении партии деталей. Вторым шагом в рамках предлагаемого проекта при создании АИС контроля УП ЧПУ является разработка математического обеспечения, состоящего из комплекса аналитических моделей, необходимых для реализации методики контроля УП ЧПУ в АИС (модель расчета силы резания, модель расчета глубины резания, модель формообразования поверхности, модель расчета погрешности рассеивания размеров, модель шероховатости и т.д). Заключительным шагом при создании АИС контроля УП ЧПУ является разработка программного обеспечения, привязанного к вычислительной платформе в форме надстройки над распределительным облаком ресурсов различной архитектуры. Создание такого программного обеспечения на современном уровне имеет высокий уровень сложности и возможно только с помощью междисциплинарной команды специалистов. Поэтому в рамках предлагаемого проекта будет составлено техническое задание на создание АИС контроля УП ЧПУ и разработаны локальные программы для решения научных, технических и экспериментальных задач при создании математического и методического обеспечения. Актуальность решения указанной выше научной проблемы заключается в получении новых научных знаний путем конвергенции современных информационных технологий с фундаментальными основами технологии машиностроения в области разработки научно-обоснованной АИС контроля УП ЧПУ на возможность обеспечения точности и шероховатости обрабатываемой поверхности при изготовлении партии деталей на операциях плоского шлифования с ЧПУ. Научная новизна предлагаемого проекта заключается в разработке научно-обоснованной методологии контроля УП ЧПУ на фундаментальной основе новых широкодиапазонных аналитических моделей силы резания, расчета глубины резания (съема припуска), расчета шероховатости обрабатываемой поверхности, формообразования поверхности и механизма образования погрешности обработки в процессе плоского шлифования.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Акинцева А.В., Переверзев П.П. Модель расчета текущего значения глубины резания в автоматическом ступенчатом цикле программной подачи на операции плоского шлифования с ЧПУ Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, № 3, Т. 20, стр. 103-110 (год публикации - 2022)
10.18503/1995-2732-2022-20-3-103-110

2. Акинцева А.В., Переверзев П.П. Применение искусственного интеллекта в задачах оптимизации режимов резания и прогнозирования точности обработки для нестабильных условий обработки партии деталей на станках с ЧПУ Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение», №2, Том 22, стр. 52-63 (год публикации - 2022)
10.14529/engin220205

3. Акинцева А.В., Переверзев П.П. Аналитическая модель силы резания, возникающая в процессе плоского шлифования Машиностроительные технологические системы : сборник трудов Международной научно-технической конференции /, стр. 232-238 (год публикации - 2022)

4. Акинцева А.В., Переверзев П.П. Модель расчета фактической радиальной подачи на протяжении всего процесса плоского шлифования с осевой подачей Машиностроение: сетевой электронный научный журнал (год публикации - 2023)

5. Акинцева А.В., Переверзев П.П. Моделирование взаимосвязи силы резания с глубиной резания и объемами снимаемого металла единичными зернами при плоском шлифовании Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) (год публикации - 2024)

6. Акинцева А.В., Переверзев П.П. Модель расчета силы резания для плоского шлифования на основании балансов скоростей и объемов снимаемого металла Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2 (год публикации - 2024)

7. Акинцева А.В. Моделирование технологического размера обрабатываемой поверхности в цикле плоского шлифования с учетом переменных технологических факторов XXIII всероссийская научно-практическая конференция «Дни науки – 2023». Посвящается 120-летию со дня рождения И. В. Курчатова и 75-летнему юбилею ФГУП «ПО «Маяк»: Сборник статей, стр. 156-159 (год публикации - 2023)

8. Акинцева А.В., Переверзев П.П. Повышение производительности металлорежущих станков и качества выпускаемой продукции в условиях автоматизированного производства АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СТАНКОСТРОЕНИЯ - 2023, 406-410 (год публикации - 2023)

9. Акинцева А.В., Павлов С.А., Переверзев П.П. Моделирование глубины резания в цикле плоского шлифования с ЧПУ Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2023 (ICMSSTE 2023): материалы международной научно-практической конференции (16–19 мая 2023 г.), 346-354 (год публикации - 2023)

Публикации