Анотація до роботи:

Тонконогий В.М. Автоматизація технологічного процесу нанесення іонно-плазмових зносостійких покрить на різальний інструмент. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – Автоматизація технологічних процесів. – Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2004.

Дисертація присвячена створенню науково-технічних основ автоматизації технології нанесення іонно-плазмових покрить для підвищення якості різального інструмента і ефективності його виробництва. Виконано класифікацію методів нанесення зносостійких покрить, виділено технологію КІБ та вивчені проблеми автоматизації процесу нанесення іонно-плазмових покрить в цій технології. Здійснено формалізацію задач управління технологією КІБ. Обрані та обґрунтовані критерії оцінювання параметрів технології КІБ і методи контролю якості різального інструмента з покриттям у виробництві та експлуатації. Побудовані математичні моделі окремих етапів технології КІБ та здійснено експериментальну ідентифікацію їх параметрів. Виконано структурний синтез системи автоматизації технології нанесення іонно-плазмових покрить. Експериментально підтверджена ефективність структурного та параметричного синтезу автоматизованої системи управління і виконана оцінка їх ефективності.

Дисертаційна робота містить раніше не захищені наукові положення й отримані автором нові науково обґрунтовані результати в області автоматизації управління технологією нанесення іонно-плазмових зносостійких покрить, які у сукупності розв’язують важливу науково-прикладну проблему інструментальної підготовки виробництва. У роботі вирішена проблема формалізації задач управління технологією, розроблені та ідентифіковані моделі об’єкта управління, здійснене практичне використання результатів досліджень.

1. Виконано аналіз і класифікацію об’єктів управління – технологій нанесення зносостійких покрить на різальний інструмент. Показані переваги методу конденсації речовини у вакуумі з плазмової фази в умовах іонного бомбардування (КІБ): універсальність методу, що дозволяє наносити покриття на практично будь-які інструментальні матеріали, високі експлуатаційні якості покрить, що наносяться, можливість нанесення покрить безпосередньо на підприємстві-споживачі інструмента. Вивчено схеми і моделі об’єкта управління, визначені умови одержання інструмента з високими експлуатаційними властивостями: забезпечення заданих значень товщини покриття , його мікротвердості H_м, дефектності D і міцності зчеплення з підкладкою _зч.

2. Встановлено, що виконання циклу декомпозиції-композиції моделі технології КІБ призводить до підвищення рівня знань про об’єкт моделювання без істотного підвищення складності моделі, оскільки технологія КІБ містить об’єднані за місцем та характеристиками окремі технологічні процеси. В результаті застосування запропонованого методу зниження розмірності моделі технології КІБ отримана технологічна модель процесу, яка визначає множину параметрів процесу, що враховуються при роботі системи управління.

3. Показано, що найбільш доцільною схемою організації управління є автоматичне управління проміжними, «внутрішніми» змінними процесу – температурою поверхні інструмента Т і тиском у вакуумній камері Р, підтримка яких в межах заданої програми забезпечує одержання інструмента з покриттям, що має такі значення характеристик , H_м, D, _зч які, в свою чергу, гарантують раціональну стійкість інструмента в експлуатації. Здійснено формалізацію задачі управління технологією КІБ.

4. Розроблено критерії оцінювання ефективності автоматизації технології КІБ. Запропоновано метод ухвалення рішення про доцільність нанесення іонно-плазмового зносостійкого покриття, що ґрунтується на математичному апараті теорії нечітких множин і експертних оцінок. Запропоновано методи вимірювання і контролю вхідних, проміжних і вихідних характеристик технології КІБ, які включають методи контролю якості різального інструмента з покриттям у виробництві та експлуатації.

5. З метою побудови замкнутої автоматичної системи управління на основі аналізу фізико-хімічних явищ, що відбуваються у вакуумній камері в процесі реалізації технології КІБ, побудовані математичні моделі об’єкта управління на етапах іонного очищення, нанесення покриття та охолодження інструмента. Отримано рішення диференціальних рівнянь, що моделюють об’єкт управління, а також передавальні функції об’єкта по управлінню та збуренню в частотній області.

6. За допомогою створеної для досліджень процесу нанесення іонно-плазмових покрить методом КІБ лабораторної установки виконана ідентифікація параметрів математичних моделей об'єкта управління на різних стадіях його життєвого циклу. На прикладі моделювання процесу нанесення іонно-плазмового покриття на швидкорізальну сталь за допомогою пакета Mathcad підтверджена стійкість процесів теплообміну в різальному інструменті і масообміну у вакуумній камері до зміни уставок і збурень.

7. Виконано структурний синтез і розроблені структурні елементи автоматизованої системи управління технологією нанесення іонно-плазмових покрить на різальний інструмент.

8. Розрахунками на моделях виконано дослідження реакції контрольованих характеристик технологічного процесу нанесення іонно-плазмових покрить на різальний інструмент на зміну зовнішніх впливів та уставок. На лабораторній установці експериментально підтверджена ефективність системи управління при реалізації заданої програми автоматизованого управління, а також при зовнішніх контрольованих і випадкових впливах на процес, що управляється.

9. Виконано дослідження особливостей автоматизації технології нанесення іонно-плазмових декоративних покрить, у тому числі, на металеві зубні протези. Впровадження автоматизованої технології дозволило підвищити стабільність гами кольорів декоративних покрить.

10. Проведено виробничі випробування широкої номенклатури інструмента з іонно-плазмовим покриттям (твердосплавні пластини, довбяки, різці, фрези, розгортки й ін.), отриманого за умов автоматизованого управління технологією КІБ. В результаті випробувань встановлене підвищення стійкості інструментів з покриттям, отриманим за допомогою автоматизованої технології, у 2 – 5 разів. Роботи з впровадження автоматизованої технології КІБ виконані більш, ніж на 70 підприємствах: Луганському заводі колінчастих валів, Хмельницькому заводі тракторних агрегатів, Орловському заводі шестірень та багатьох інших. В результаті отриманий економічний ефект в сумі, еквівалентній більш, ніж 30 млн. гривень.

Публікації автора:

1. Тонконогий В.М. Управление точностью обработки отверстий. – Одесса: Одесса: АО БАХВА, 2003. – 72 с.

2. Технологические методы повышения работоспособности металлорежущего инструмента и деталей машин // Д.Е. Анельчик, Г.А. Оборский, В.М. Тонконогий и др. // Труды Одесского политехнического университета. – Одесса. – 1995. – С. 40 – 41.

3. Моделирование процесса трещинообразования в износостойких покрытиях / А.Н. Герега, В.В. Дубовой, В.М. Тонконогий и др. // Труды Одесского политехнического университета. – 1996. – Вып. 1(7). – С. 5 – 6.

4. Тонконогий В.М., Оборский Г.А., Тонконогий О.В. Работоспособность и надежность инструментов с износостойкими покрытиями // Труды Одесского политехнического университета. – 1997. – Вып. 1(7). – С. 130 – 133.

5. Тонконогий В.М., Джугурян Т.Г. Точность совмещенной обработки на отделочно-расточном станке // Збірник наукових праць НТУ «ХПІ» «Високі технології в машинобудуванні». – 2001. – № 1. – С. 272 – 275.

6. Джугурян Т.Г., Тонконогий В.М. Рациональное распределение припуска между рабочими элементами двухлезвийного расточного инструмента одностороннего резания // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХПИ, 2002. – Вып. 61. – С. 47 – 50.

7. Тонконогий В.М. Применение теории нечетких множеств при принятии решения о целесообразности нанесения износостойкого покрытия на режущий инструмент // Труды Одесского политехнического университета. – 2003. – Вып. 1(19). – С. 147 – 151.

8. Тонконогий В.М. Управління процесом нанесення зносостійких тонкоплівкових покрить на різальний інструмент // Вісник Житомирського державного технологічного університету. – 2003. – Вип. 2(26). – Т. 2. – С. 179 – 183.

9. Становский А.Л., Тонконогий В.М., Налева Г.В. Учет скрытых факторов при нейросеточном моделировании процесса нанесения износостойких покрытий / Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні // Науковий журнал Запорізького національного технічного університету. – Запоріжжя. – 2003. – № 1. – С. 91 – 93.

10. Тонконогий В.М. Управление вакуумным дуговым разрядом при нанесении ионно-плазменных износостойких покрытий на режущий инструмент // Труды Одесского политехнического университета. – 2003. – Вып. 2(20). – С. 134 – 137.

11. Тонконогий В.М., Лысенко Т.В., Обертун С.М. Застосування теорії нечітких множин при виборі зв’язуючого для піщаних ливарних форм // Наукові нотатки. Інженерна механіка. – Луцьк: ЛДТУ, 2003. – Вип. 12. – С. 266 – 272.

12. Джугурян Т.Г., Тонконогий В.М., Огієнко М.С. Контроль точності розточування на основі ідентифікації граничного стану технологічної системи // Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету. – 2003. – Вип. 12. – С. 103 – 107.

13. Тонконогий В.М., Савєльєва О.С., Становська Т.П. Застосування релейних скінчених елементів при моделюванні ушкоджень // Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій. – 2003. – Вип.. 26. – С. 286 – 290.

14. Томина Н.В., Мещеряков В.И., Тонконогий В.М. Обработка изображений поверхностных неоднородностей объектов // Наукові нотатки. Інженерна механіка. – Луцьк: ЛДТУ, 2004. – Вип. 13. – С. 348 – 355.

15. Тонконогий В.М. Управление объединенными технологическими процессами // Труды Одесского политехнического университета. – 2004. – Вып. 1(21). – С. 96 – 101.

16. Тонконогий В.М. Система автоматизованого управління технологією нанесення зносостійких іонно-плазмових покрить // Вісник Житомирського державного технологічного університету. – 2004. – Вип. 1(28). – С. 141 – 145.

17. Тонконогий В.М., Савельєва О.С. Автоматизація управління технологією нанесення іонно-плазмових покрить на різальний інструмент // Збірник наукових праць НТУ «ХПІ» «Високі технології в машинобудуванні». – 2004. – № 1. – С. 162 – 167.

18. Тонконогий В.М., Савельева О.С. Идентификация моделей процессов нанесения ионно-плазменныхпокрытий на режущий инструмент // Холодильная техника и технология. – № 2(88). – 2004. – С. 96 – 99.

19. Становський О.Л., Тонконогий В.М. Метод підвищення рівня знань в управляючій інформаційній моделі // Вісник Житомирського державного технологічного університету. – 2004. – Вип. 2(29). – С. 212 – 216.

20. Тонконогий В.М. Трехконтурная АСУ нанесением ионно-плазменного покрытия на режущий инструмент // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. – Херсон: ХГТУ, 2004. – № 1 (13). – С. 185 – 189.

21. Становський О.Л., Тонконогий В.М., Дорус В.О. Управління теплообміном за рахунок зміни проникності гетерогенних оболонок // Наукові нотатки. Інженерна механіка. – Луцьк: ЛДТУ, 2004. – Вип. 14. – С. 302 – 309.

22. Тонконогий В.М. Моделирование прочности сцепления износостойких покрытий с подложкой с помощью виртуальных конечных элементов // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХПИ, 2004. – Вып. 66. – С. 191 – 196.

23. Становський О.Л., Тонконогий В.М., Дорус В.О. Моделювання процесів теплопереносу при нанесенні іонно-плазмових покрить // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2004. – Вип. 1. – С. 28 – 32.

24. Тонконогий В.М. Управление подачей газа-реагента при нанесении ионно-плазменных покрытий с прогнозированием негерметичности вакуумных установок // Холодильная техника и технология. – № 3. – 2004. – С. 70 – 73.

25. Тонконогий В.М. Разработка программы автоматического управления процессом нанесения ионно-плазменных покрытий // Холодильная техника и технология. – № 4. – 2004. – С. 32 – 35.

26. Тонконогий В.М. Электроакустическое напыление инструмента и оснастки / Материалы научно-технической конференции «Пути повышения качества и экономичности литейных процессов». – Одесса: ОГПУ, 1993. – С. 69.

27. Касьянов С.В., Савин И.А., Тонконогий В.М. Выбор состава и контроль качества износостойких покрытий / Материалы международной научно-технической конференции. – Ульяновск. – 1993. – С. 87 – 88.

28. Тонконогий В.М. Моделирование процесса нанесения износостойких покрытий / Материалы семинара «Применение вычислительной техники и математического моделирования в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОГПУ, 1994. – С. 33.

29. Герега А.Н., Тонконогий В.М. Развитие трещин и износ покрытия инструментов / Материалы семинара «Применение вычислительной техники и математического моделирования в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОГПУ, 1994. – С. 20.

30. Грабован И.В., Становский А.Л., Тонконогий В.М. Прогнозирование свойств тонкопленочных покрытий / Материалы II семинара «Применение вычислительной техники и математического моделирования в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОГПУ, 1995. – С. 40.

31. Дубовой В.В., Становский А.Л., Тонконогий В.М. Пакет прикладных программ для расчета объектов литейного производства / Материалы II семинара «Применение вычислительной техники и математического моделирования в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОГПУ, 1995. – С. 60 – 61.

32. Тонконогий В.М., Герега А.Н., Грабован И.В. Трещинообразование в тонкопленочных покрытиях / Научные записки. – Одесса: Технопарк «Одесса», 1995. – Т. 1. – С. 10 – 11.

33. Дубовой В.В., Становский А.Л., Тонконогий В.М. Изменение структуры базы данных / Материалы III семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОГПУ, 1996. – С. 49.

34. Тонконогий В.М. Управление процессом ионного азотирования быстрорежущей стали / Научные записки. – Одесса: Технопарк «Одесса», 1996. – Т. 2. – С. 3 – 5.

35. Тонконогий В.М. Лазерное упрочнение режущего инструмента / Научные записки. – Одесса: Технопарк «Одесса», 1996. – Т. 2. – С. 9 – 11.

36. Тонконогий В.М. Применение газового лазера непрерывного излучения для поверхностного упрочнения инструментальных сталей / Научные записки. – Одесса: Технопарк «Одесса», 1996. – Т. 2. – С. 14 – 16.

37. Тонконогий В.М. Упрочнение режущего инструмента на непрерывных лазерах типа «Кардамон» / Научные записки. – Одесса: Технопарк «Одесса», 1996. – Т. 2. – С. 18 – 20.

38. Тонконогий В.М. Інтелектуальна підтримка системи автоматизованого управління нанесенням зносостійких покрить на різальний інструмент / Матеріали 10-ї міжнародної конференції з автоматичного управління «Автоматика-2003». – СНТУ, 2003. – С. 103.

39. Тонконогий В.М. АСУ процесом нанесення тонкоплівкових покрить на різальний інструмент / Материалы Х семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2003. – С. 5 – 6.

40. Тонконогий В.М., Савельева О.С., Налева Г.В. Учет скрытых факторов при нейросеточном моделировании процесса нанесения износостойких покрытий / Материалы Х семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2003. – С. 32 – 33.

41. Тонконогий В.М., Лысенко Т.В., Обертун С.М. Применение теории нечетких множеств при выборе связующего для песчаных литейных форм / Материалы Х семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2003. – С. 42 – 44.

42. Савельева О.С., Становская Т.П., Тонконогий В.М. Применение релейных конечных элементов при моделировании прессовых посадок / Материалы Х семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2003. – С. 58 – 59.

43. Герганов М.Л., Онищенко А.Г., Тонконогий В.М. Применение релейных конечных элементов при моделировании развития пористости / Материалы Х семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2003. – С. 60.

44. Налева Г.В., Тонконогий В.М., Становський О.Л. Проблема прийняття рішення при управлінні економікою підприємства / Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції «Сучасні проблеми економіки підприємства». – Том 1. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. – С. 86 – 88.

45. Становский А.Л., Тонконогий В.М., Плачинда О.Е. Автоматизированная система управления нанесением износостойких покрытий на режущий инструмент / Материалы Четвертой ежегодной Промышленной конференции «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях». – Славское: УИЦ «Наука. Техника. Технология», 2004. – С. 206 – 207.

46. Становский А.Л., Тонконогий В.М., Плачинда О.Е. Интеллектуальная поддержка принятия решений при инструментальном обеспечении производства / Материалы Четвертой ежегодной Промышленной конференции «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях». – Славское: УИЦ «Наука. Техника. Технология», 2004. – С. 207 – 210.

47. Тонконогий В.М. Применение импульсного лазера «Квант-16» для обработки инструмента с ионно-плазменными покрытиями / Научные записки. – Одесса: Технопарк «Одесса», 1998. – Т. 3. – С. 3 – 7.

48. Тонконогий В.М. Особенности нанесения износостойких покрытий на предварительно азотированную основу / Научные записки. – Одесса: Технопарк «Одесса», 1998. – Т. 3. – С. 10 – 12.

49. Тонконогий В.М. Применение нейронных сетей при прогнозировании состояния установки для нанесения ионно-плазменных покрытий / Научные записки. – Одесса: Технопарк «Одесса», 1998. – Т. 3. – С. 25 – 27.

50. Тонконогий В.М., Плачинда О.Е., Перпери Л.М. Оптимизация параметров технологии ионно-плазменного нанесения покрытий с помощью генетических алгоритмов / Материалы ХI семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2004. – С. 7 – 8.

51. Тонконогий В.М., Перпери Л.М. Композиционный гистерезис при построении моделей технологических процессов / Материалы ХI семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2004. – С. 11 – 12.

52. Тонконогий В.М. Моделирование технологического процесса нанесения вакуумного износостойкого покрытия на режущий инструмент / Материалы ХI семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2004. – С. 17 – 20.

53. Тонконогий В.М. Объединенные технологические процессы – отдельный класс объектов управления / Материалы ХI семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2004. – С. 25 – 29.

54. Тонконогий В.М. АСУ ТП нанесения износостойких покрытий / Материалы ХI семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях». – Одесса: ОНПУ, 2004. – С. 62 – 63.

55. АС № 1478661 (СССР). Способ нанесения износостойкого покрытия / С.Н. Григорьев, А.С. Верещака, В.М. Тонконогий и др.

56. АС № 1501531 (СССР). Способ химико-термической обработки режущего инструмента / С.Н. Григорьев, Ю.Г. Кабалдин, В.М. Тонконогий и др.

57. АС № 1547371 (СССР). Способ нанесения износостойких покрытий / С.Н. Григорьев, А.С. Верещака, В.М. Тонконогий и др.