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. Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030».
Статья опубликована в журнале «Наукоемкие технологии в машиностроении» (№11(137), 2022г.).
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.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.