Анотація до роботи:

Кушіль І.Л. Функціонально-модульний аналіз та проектування приводів затиску змінної структури з геометричнім замиканням токарних автоматів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати й інструменти, Київ, 2004 рік.

Захищається робота, метою якої є підвищення техніко-економічних показників і розширення технологічних можливостей токарних автоматів шляхом підвищення ефективності роботи і стабільності силових характеристик приводів затиску змінної структури з геометричним замиканням на основі їх функціонально-модульного аналізу, розрахунку та проектування з використанням комп`ютерних технологій.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми підвищення ефективності приводів затиску змінної структури з геометричним замиканням (СПрЗ) для токарних автоматів. Захищаються результати теоретичних і експериментальних досліджень по створенню нових і удосконаленню існуючих СПрЗ з метою підвищення точності обробки, надійності і стабільності закріплення пруткових заготовок на токарних автоматах і напівавтоматах, що опубліковані в 11-і наукових працях, в 2-х патентах України і 1 заявці на видачу патенту України на винахід. Розглянуто питання функціонально-модульного аналізу нових прогресивних конструкцій СПрЗ на основі системного підходу і модульного принципу, комп'ютерного моделювання статичних і динамічних характеристик. Розроблено методику і рекомендації з проектування СПрЗ. Проведено експериментальні лабораторні статичні і динамічні, а також виробничі дослідження.

Основний результат роботи – вирішення важливої науково-технічної задачі, яка полягає в підвищенні ефективності роботи затискних механізмів токарних автоматів зі стабільними силовими характеристиками.

1. На основі проведеного функціонально-модульного аналізу СПрЗ встановлено, що поряд з поелементної структурою для них існує функціональна структура, яка складається з функціональних модулів згідно з послідовністю виконання циклу “затиск-розтиск”. Притому в цьому циклі СПрЗ з РСУ змінює функціональну структуру 8 разів, а СПрЗ з ЛС – 6, кожний функціональний модуль відрізняється по параметрах і за топологією власної структурної схеми, але за останньої властивістю він інваріантний до елементів поелементної структури.

2. Розроблена узагальнена структурна схема СПрЗ з геометричним замиканням змінної структури, яка побудована на множині елементів функціональної і поелементної структур, а також математичні моделі елементів приводу, яки побудовані за модульним принципом, дозволяють автоматизувати процес вибору конструктивних варіантів СПрЗ, їх моделювання і розрахунок.

3. Розроблено метод векторного оцінювання показників якості та проведено багатокритеріальне порівняння приводів затиску з геометричним замиканням, яке показало, що при обробці некаліброваних прутків: показники якості _ср СПрЗ вище за звичайного ПрЗ з геометричним замиканням; показник якості СПрЗ з однією ЛС (_ср=2,68) зменшується з числом ЛС (_ср=2,56 – для двох ЛС); СПрЗ з ЛС і СПрЗ з РСУ мають приблизно рівні _ср, але СПрЗ з РСУ і механічнім компенсатором положення ПСМ значно покращує інтегральний показник якості (_ср=11,39) за рахунок високої стабільності T і j_p при відхиленнях d=0,5 мм і більш. Метод векторного оцінювання необхідно використовувати при виборі схеми ПрЗ для конкретних умов виробництва на початкових стадіях проектування, або при модернізації ЗМ.

4. Проведені порівняльні експериментальні дослідження приводів затиску з геометричним замиканням постійної та змінної структури для верстату мод. 1А240-6 в лабораторних ті виробничих умовах, встановлено, що як при ручному затиску, так і при затиску від розподільчого валу застосування СПрЗ дозволяє зменшити нестабільність радіальної сили затиску T приблизно в 2,5 рази, але при цьому не забезпечує її постійного значення при різних відхиленнях діаметру d пруткової заготовки внаслідок непостійної жорсткості підсистеми патрон - деталь. Для стабілізації T необхідно зменшувати жорсткість j_у ПСМ таким чином, щоб осьова сила затиску S компенсувала зміну радіальної сили затиску T в цанговому патроні.

5. Розроблені принцип і математична модель стабілізації радіальної сили T затиску з механічнім перетворюючим, на основі яких запропонована конструкція привода затиску з геометричним замиканням і рухомим самогальмуючим упором зі стабільними силовими характеристиками. Встановлено, що при d 0,1 мм деформація ПСМ має досить малу величину (менш 1 мм) і мало залежить від зміни жорсткості, як при падаючій, так і при зростаючій характеристиці жорсткості ПСМ, збільшення жорсткості j_у ПСМ приблизно пропорційно зменшує її деформацію, що сприяє збільшенню швидкодії ПрЗ. Система стабілізації найбільш чутлива до зміни діаметру заготовки в діапазоні d 0...0,1 мм, де характеристика _К(d) суттєво нелінійна, а також до параметру , тому доцільно налагоджувати ЗМ на обробку прутка на ~ 0,1 мм менше його мінімального діаметру. Розмір механічної компенсації ПСМ х₁ порівняний з ходом х₀, тому механічна компенсація у цілому не знижує швидкодію ПрЗ.

6. Запропоновано метод експериментального модального аналізу ЗМ, який дозволяє досить достовірно визначати параметри динамічної системи ПрЗ. За цим методом експериментально встановлено, що ПрЗ до закінчення затиску являє собою сукупність коливальних динамічних ланок, а після закінчення затиску поводиться, як інерційна динамічна ланка – в цей відрізок часу в приводі затиску відбувається релаксація пружної системи. Час загасання перехідного процесу в ПрЗ приблизно вдвічі більш за розрахунковий час спрацьовування ЗМ, що свідчіть о тому, що швидкодія ЗМ повинна визначатися з врахуванням динамічних процесів у ньому.

7. Розроблені нові конструкції СПрЗ зі стабільними характеристиками на рівні винаходів.

8. Результати дисертаційної роботи передані для впровадження в промисловість на ВАТ “ЛПЗ” і ВАТ “Електротермометрія” (м. Луцьк), а також для використання в учбовому процесі в вищих навчальних закладах України.

Публікації автора:

1. Гордеев А.Ф., Захаров П.А., Кушиль И.Л. Общая методика автоматизированного синтеза структуры самонастраивающихся приводов зажима заготовок на токарных автоматах //Труды национального аэрокосмического университета “Авиационная техника и технология”. Харьков: 2002. – Вып. 32. – С. 55 – 61.

Здобувачем запропонований загальний метод декомпозиції функціональної структури приводу затиску в циклі “затиск - розтиск”.

2. Гордеев А.Ф., Захаров П.А., Кушиль И.Л. Методика автоматизированного синтеза структуры самонастраивающихся приводов зажима заготовок на токарных автоматах // Труды национального аэрокосмического университета “Авиационная техника и технология”. Харьков: 2002. - Вып.33. – С. 138 – 140.

Здобувачем розроблена узагальнена структурна схема функціонування приводу затиску з рухомим самогальмуючим упором в циклі “затиск”

3. Гордєєв О.Ф., Кушіль І.Л. Методика критеріальної оцінки експлуатаційних властивостей приводів затиску токарних автоматів // Труды национального аэрокосмического университета “Авиационная техника и технология”. Харьков: 2002. – Вып. 33. – С. 147 – 151.

Здобувачем запропонований загальна методика критеріальної оцінки експлуатаційних властивостей приводів затиску токарних автоматів

4. Гордєєв О.Ф., Кушіль І.Л. Декомпозиція структури самоналагоджувальних приводів затиску заготовок для автоматизованого синтезу// Вісті академії інженерних наук України. – №2 (15)/2002. - С. 41 – 44.

Здобувачем запропонований принцип декомпозиції елементної і функціональної структури приводу для автоматизованого синтезу.

5. Гордєєв О.Ф., Кушіль І.Л. Визначення стратегії планування експериментів при дослідженнях самоналагоджувального приводу затиску заготовок в критичної області його роботи// Наукові нотатки ЛДТУ. – Вип.. 11. – Луцьк: 2002. – С. 92 – 97.

Здобувачем запропонований метод планування експериментів для експериментального визначення максимальної швидкодії приводу затиску.

6. Гордеев А.Ф., Кушиль И.Л. Теоретические основы модульного проектирования приводов зажима// Збірник наукових праць Кіровоградьского державного технічного університету. – Вип. 12. – Кіровоград: 2003. – С. 81 – 87.

Здобувачем розроблені основні принципи модульного проектирования приводов зажима змінної структури.

7. Кушіль І.Л. Експериментальна ідентифікація динамічних характеристик механізму затиску токарного автомата // Наукові нотатки ЛДТУ. – Вип. 13. – Луцьк: 2003. – С. 173 – 181.

8. Патент України №1732 від 15.04.2003 на корисну модель - Пристрій для затиску матеріалу на токарно-револьверних верстатах та автоматах. Кушіль І.Л., Гордєєв О.Ф.

9. Патент України №1844 від 16.06.2003, бюл. № 6 на корисну модель - Гідравлічний пристрій до затискного патрона. Кушіль І.Л.

10. Кузнецов Ю.Н., Гордеев А.Ф., Кушиль И.Л. Методика проектирования самонастраивающихся приводов зажима токарных автоматов //АМТЕСН'97. Прогресивни техника и технологии в машиностроенето. SCIENCE CONFERENCE, Габрово, 1997. – С. 183 – 191.

Здобувачем запропонований розрахунок приводу затиску токарних автоматів.

11. Кузнецов Ю.Н., Гордеев А.Ф., Кушиль И.Л. Расчет времени самонастройки в приводе зажима переменной структуры. - Матеріали ІІІ міжнародної конференції «Інтеграція освіти, науки і виробництва». – Луцьк: 1997. – С. 29 – 33.

Здобувачем запропоновано методика розрахунку часу самоналагодження.

12. Кузнєцов Ю.М., Кушіль І.Л. Особливості параметричного синтезу затискних механізмів токарних автоматів. – В зб. праць Міжнародної наук.-техн. конф. “Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва”, Київ: 1998. – С. 140 – 145.

Здобувачем запропонована методика вибору оптимальної сили затиску.

13. Гордеев А.Ф., Кушиль И.Л. Методика составления математической модели динамики самонастраивающегося привода зажима// Материалы 4-ой Всеукраинской научно-технической конференции “Современные металлорежущие системы машиностроения” – Донецьк: 2003. – С. 14 –17.

Здобувачем розроблені розрахункові схеми окремих елементів приводу затиску і визначені їх структурні схеми та передатні функції.

Автор висловлює щиру подяку д.т.н., професору НТУУ “КПІ” Ю.М. Кузнєцову.