Підвищення якості й експлуатаційних властивостей деталей поліграфічного обладнання (стр. 2 из 4)

У другому розділі автором розроблено параметричну технологічну систему, в якій встановлюється взаємний зв’язок між технологічними факторами ОЗО, характеристиками якості поверхні й поверхневого шару деталей, їх експлуатаційними властивостями та експлуатаційними характеристиками обладнання, а також виділено та систематизовано фактори та параметри названих об’єктів (Рис.1).

До технологічних факторів ОЗО належать зусилля деформуючого вдавлювання інструменту (Р), радіус деформуючого інструменту (Rg), кількість обертів шпинделя верстата (nш), кількість обертів автономного електроприводу (nа. е), ексцентриситет деформуючого інструменту (е), подача заготовки або деформуючого інструменту (S), кількість деформуючих інструментів (K), кількість подвійних ходів інструменту (n п. х).

Якість поверхонь деталей з регулярним мікрорельєфом характеризується такими параметрами: відносна площа, що її займають регулярні нерівності (Fн), глибина (h), ширина (b) і висота напливів (hH) регулярної нерівності, питомий об’єм нерівності (Vк), кут сітки (α), кут напрямку (θ) нерівностей, крок по вісі (So) та по колу (Sк) нерівностей, амплітуда безперервної регулярної нерівності (А), висота елемента (R), кількість елементів на 1 мм2 площі (N), відносна площа опирання (Тр), де р – значення рівня перетину поверхні, кути напрямку розташування нерівності (β, γ), радіус закруглення заглибин (r) та виступів (r1), залишкові напруги (σ), мікротвердість (Hμ), глибина наклепу (Ннакл), фазово-структурний стан (Фс), коефіцієнт перекриття (Kn).

Вказані технологічні фактори впливають на якість поверхні та поверхневого шару деталей поліграфічного обладнання, цим самим визначаючи їх експлуатаційні властивості: зносостійкість (Zзн), маслоємність (Zм), герметичність (Zгерм), довговічність (Zд), надійність (Zн), термін служби (Zт. с), корозійну стійкість (Zк. с), коефіцієнт тертя (Zт), час припрацювання (Zпр) та ін.

В залежності від технологічних факторів ОЗО, параметрів якості поверхні й поверхневого шару деталей, експлуатаційних властивостей кожної окремої деталі поліграфічне обладнання характеризується такими параметрами: точністю позиціювання (Sт.п.), герметичністю вузлів (Sгерм),

Рис.2. Параметричне зображення технологічного процесу ОЗО.

міцністю нерухомих з’єднань (Sміцн), терміном служби (Sтерм), довговічністю (Sд), контактною жорсткістю (Sк. ж), надійністю роботи без відмов (Sн), а також продуктивністю (Sпрод).

Таким чином, технологічні процеси ОЗО деталей поліграфічного обладнання представлено у вигляді технологічної системи, де технологічні фактори ОЗО виступають у якості вхідних параметрів, характеристики якості поверхні і поверхневого шару деталей та експлуатаційні властивості деталей – проміжних параметрів, а експлуатаційні характеристики поліграфічного обладнання – вихідних параметрів.

Для цілеспрямованого керування технологічними процесами ОЗО на основі аналізу вказаної технологічної схеми розроблено алгоритм (Рис.2). Відповідно до нього, спершу вводяться вхідні дані (матеріал, твердість, шорсткість, геометричні параметри виробу, метод попередньої обробки). Потім визначається вид мікрорельєфу (шахова, циклоїдна, чотирикутна або кільцеве розташування нерівностей, відсутність, неповний або повний перетин нерівностей опуклої або увігнутої форми). Виходячи із матеріалу, геометрії поверхні, твердості виробу, що оброблюється, обирається геометрія та розраховується зусилля вдавлювання інструменту. Після цього здійснюється вибір обладнання, пристроїв та інструменту для ОЗО.

Потім, згідно до розробленого алгоритму, обирається схема обробки пласкої, циліндричної, торцевої, або фасонної поверхні (за один чи декілька проходів, по копіру, з дискретною, поперечною або поздовжньою подачею деформуючого елемента або заготовки або ін).

Виходячи з кінематичних особливостей обладнання та пристроїв призначається кількість обертів шпинделя (nш), подача заготовки (S), кількість обертів автономного двигуна (nа. е), ексцентриситет (e) та

- параметр, що визначає взаємне розташування нерівностей.

Після призначення технологічних факторів визначаються параметри якості поверхні й поверхневого шару.

Рис.2. Алгоритм цілеспрямованого керування технологічними процесами ОЗО.

Спочатку визначаються глибина (h), ширина (b) регулярної нерівності й висота напливів (hн). Далі, згідно до розробленого алгоритму, визначаються кут сітки (α), крок нерівності по вісі (So), амплітуда безперервної регулярної нерівності (А), питомий об’єм нерівностей (Vк) і відносна площа, що її займають регулярні нерівності (Fн). Оскільки останній параметр є найбільш інформативним та найповніше характеризує експлуатаційні властивості деталей, то для розробленого технологічного процесу встановлено аналітичний зв’язок між режимами обробки і Fн. Це дозволяє відтворювати на поверхні необхідну за умовами експлуатації величину Fн для комбінованого технологічного процесу обробки пласких поверхонь:

де B, L – ширина і довжина деталі відповідно, hk – глибина канавки, Vпр – подача деталі.

Крім того, базуючись на статистичному підході, параметри якості поверхні й поверхневого шару, експлуатаційні властивості деталей обладнання, а також експлуатаційні характеристики обладнання можуть бути визначені за рахунок реалізації технологічної системи, яка передбачає побудову математичних моделей, що пов’язують технологічні фактори, параметри якості деталей, їх експлуатаційні властивості та експлуатаційні характеристики обладнання.

Автором запропоновано розподілити математичні моделі на шість класів (Рис.3). В першому, другому та третьому класах вхідними параметрами є технологічні фактори, а вихідними, відповідно, якість поверхні, експлуатаційні властивості деталей поліграфічного обладнання, а також експлуатаційні характеристики поліграфічного обладнання. Четвертий та п’ятий класи являють собою моделювання залежності від якості поверхні деталей поліграфічного обладнання експлуатаційних властивостей деталей обладнання і експлуатаційних характеристик поліграфічного обладнання, відповідно. До шостого класу математичних моделей віднесено залежність експлуатаційних характеристик поліграфічного обладнання від експлуатаційних властивостей його деталей.

При побудові математичних моделей використовувався індуктивний метод моделювання, що ґрунтується на принципі самоорганізації моделей. При цьому виходили з мінімального об’єму необхідної для моделювання апріорної інформації. Відомості, яких не вистачає, знаходились за допомогою перебирання великої кількості варіантів моделей за деякими зовнішніми критеріями вибору моделей: регулярність, мінімум зміщення, баланс змінних та комбінованих критеріїв. Точність прогнозування вихідного параметра моделі, відновлення значень, а також якість оптимізації і керування технологічним процесом залежить від якості вхідної статистичної інформації, яка використовується для налагодження математичної моделі.

Побудовані таким чином математичні моделі мають різні набори вхідних і вихідних параметрів, що відповідають згаданим шістьом класам математичних моделей. Для кожного вихідного параметру будувалось декілька моделей, і з них обиралась краща. Кількість моделей може бути як збільшена, так і зменшена. Однією з переваг збільшення кількості математичних моделей є те, що вони дозволяють при відсутності одного або декількох вхідних параметрів за наявності вихідного вирішення системи із декількох рівнянь визначити невідомий вхідний параметр.

В результаті реалізації технологічної системи за розробленим алгоритмом взаємні зв’язки між параметрами якості поверхні й поверхневого шару, експлуатаційними властивостями деталей поліграфічного обладнання та якістю друкованої продукції можуть бути представлені у вигляді математичних моделей.

У третьому розділі наведено методичний план роботи і умови проведення експерименту, описано розроблені і виготовлені спеціальні стенди і методики проведення експериментальних досліджень.

Рис.3. Шість класів математичних моделей --відповідно до вхідних і вихідних параметрів.

Для побудови математичних моделей і комплексного аналізу технологічних режимів застосовувалася технологія індуктивної самоорганізації моделей.

Для визначення параметрів якості поверхні й поверхневого шару використовувалися профілограф-профілометр „Калібр” моделі 201, твердометр моделі 2033 ТИР, мікроскоп БМИ, аналітичні ваги моделі ЯДВ-200. Заміри мікротвердості проведені приладом ПМТ-3.

У четвертому розділі показано, як результати теоретичних досліджень були використані при розробці технологічних процесів ОЗО деталей поліграфічного обладнання, що виготовлюються із легованих та нержавіючих сталей, чавуну, кольорових металів. Так, наприклад, під час друку передні та задні зажимні планки офсетного полотна піддаються значному навантаженню. Для підвищення їх експлуатаційних властивостей запропонована ОЗО зажимних планок з режимами: R=2,0 мм; P=300 H; n=125 об/хв; Vпр=200 мм/хв. Режими обробки для направляючих планок: P=80H; R=3,5 мм; nш=80 об/хв; Vпр=315 мм/хв.