Анотація до роботи:

Гаков С.О. Керування процесом токарної обробки колісних пар за інформативними параметрами технологічної системи. – Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати та інструменти. – Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя. – Тернопіль, 2008.

Робота присвячена дослідженню параметрів процесу токарної обробки колісних пар рухомого складу та розробці нових засобів керування за інформативними параметрами технологічної системи. Класифіковані основні чинники та види відмов технологічної системи в процесі обробки колісних пар рухомого складу. Розроблено структуру системи керування процесом обробки колісної пари на колесотокарному верстаті з ЧПК за декількома інформативними параметрами технологічної системи. Розроблено математичну модель профілю колісної пари та методику визначення оптимального припуску на обробку за критерієм максимальної кількості переточок. Проведено експериментальне дослідження параметрів інформативних сигналів технологічної системи та визначено взаємозв’язок між ними.

Розроблено нову апаратуру та методику проведення досліджень процесу обробки колісних пар на колесотокарних верстатах. Визначено взаємозв’язок інформативних параметрів технологічної системи з режимами обробки колісної пари та станом її поверхні. Розроблено нову систему керування процесом обробки колісних пар на колесотокарному верстаті та проведено її виробничі випробування.

В дисертаційній роботі вирішено актуальну та важливу науково-технічну задачу збільшення ресурсу колісних пар та підвищення якості і продуктивності їх обробки шляхом застосування адаптивного керування процесом обробки за інформативними параметрами технологічної системи.

1. Визначено, що основними видами відмов технологічної системи колесотокарного верстату є дефекти оброблюваних колісних пар рухомого складу термомеханічного походження, що складають 57,4% від загальної кількості деталей, серед яких: повзунів – 25,4%; вищербин – 24,5%; наварів – 7,5%. Вперше визначено основні види відмов різального інструменту в процесі обробки колісних пар рухомого складу, серед яких зношування – 8%, різні види руйнування – 92% (малі сколи – 7%, великі сколи – 21%, повне руйнування – 64%).

2. Розроблено теоретичні моделі адаптивних систем для складнопрофільної обробки з використанням кількох інформативних діагностичних каналів від процесу обробки та визначенням реального припуску на обробку у кожній точці складного профілю.

3. Вперше визначено, що у випадку підвищення твердості оброблюваного матеріалу по колу кочення колісної пари до 20% від нормованого значення необхідно зменшити швидкість різання на 15-35%, при обробці повзунів із зростанням твердості від HSD48 до HSD81 – зменшити швидкість різання на 32-56%. Керування режимами обробки дозволяє підвищити її продуктивність до 18% та зменшити витрати різального інструменту на 25-32%.

4. Визначено найінформативніші канали діагностування процесу обробки важких складнопрофільних деталей, а саме – вимірювання силових параметрів різання та сигналу акустичної емісії, що є найбільш завадостійким. Отримано раціональні параметри частотного робочого діапазону для вимірювання сигналу акустичної емісії для обробки важких складнопрофільних деталей – 100-400 кГц.

5. Вперше розроблено структурні схеми та алгоритми роботи колесотокарного верстату з системою керування процесом токарної обробки колісних пар рухомого складу за інформативними параметрами технологічної системи процесом обробки колісних пар на основі кількох діагностичних сигналів.

6. Розроблено спеціальні стенди для перевірки працездатності підсистем технологічної системи для токарної обробки колісних пар з визначенням геометричних параметрів колісної пари та ступеня оброблюваності її матеріалу. Експериментально визначено раціональні параметри датчиків та умов їх роботи. Створено нову конструкцію датчика акустичної емісії з підвищеною роздільною здатністю в робочому діапазоні 100-800 кГц.

7. Проведено натурні дослідження розроблених верстатних систем для обробки колісних пар, які підтвердили працездатність обладнання. Визначено раціональні параметри налагодження системи, датчиків та апаратури діагностування процесу обробки. Для визначення геометричних параметрів профілю колісної пари встановлено оптимальну відстань безконтактного вимірювання 20-30 мм, що дозволяє на поверхнях зі складною геометрією отримати похибку вимірювання не більш 0,15 мм.

8. Результати досліджень впроваджено на ВАТ "Краматорський завод важкого верстатобудування" з розробкою нових колесотокарних верстатів з ЧПК, підприємстві "Важверстатосервіс" при модернізації токарно-копіювальних верстатів з економічним ефектом 56 тис. грн. на один верстат, в депо "Дебальцево-сортувальне" при експлуатації верстатного обладнання. Впровадження результатів дозволило підвищити продуктивність обробки колісних пар на 12%, стійкість інструменту на 10-30% та ресурс колісної пари до 10%. Результати роботи впроваджено в навчальний процес кафедри "Металорізальні верстати та інструменти" Донбаської державної машинобудівної академії.

Публікації автора:

1. Гаков С. О. Розробка конструкції датчиків акустичної емісії для використання в адаптивних системах керування процесом важкої складнопрофільної обробки / С. О. Гаков // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : зб. наук. праць. – Краматорськ : ДДМА, 2007. – Вип. 22. – С. 72–81. – ISBN 978-966-379-216-3.

2. Ковалев В. Д. Демпфирование колебаний в приводах подач тяжелых станков, с применением следящего привода на основе линейного двигателя с гидроусилителем / В. Д. Ковалев, О. Ф. Бабин, С. А. Гаков // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : зб. наук. праць. – Краматорськ-Київ : ДДМА, 2004. – Вип. 15. – С. 108–116. – ISBN 966-7851-83-4.

3. Ковалев В. Д. Адаптивное управление параметрами процесса резания при обработке сложнопрофильной поверхности на копировальном станке /
   В. Д. Ковалев, О. Ф. Бабин, С. А. Гаков // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : зб. наук. праць. – Краматорськ : ДДМА, 2004. – Вип. 16. – С. 111–121. – ISBN 5-7763-0138-6.

4. Ковалев В. Д. Повышение точности металлорежущего оборудования за счет применения адаптивных гидростатических опор / В. Д. Ковалев, С. А. Гаков. // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : зб. наук. праць. – Краматорськ : ДДМА, 2005. – Вип. 17. – С. 178–185. – ISBN 966-379-002-4.

5. Ковалев В. Д. Повышение точности обработки сложных поверхностей за счет применения адаптивных систем / В. Д. Ковалев, С. А. Гаков // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : зб. наук. праць. – Краматорськ : ДДМА, 2005. – Вип. 18. – С. 113–118. – ISBN 966-379-048-2.

6. Ковалев В. Д. Синтез адаптивных систем для управления сложнопрофильной обработкой / В. Д. Ковалев, С. А. Гаков // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. (зб. наук. праць.) – Краматорськ-Київ : ДДМА, 2006. – Вип. 19. – С. 159–164. – ISBN 966-379-077-6.

7. Ковалев В. Д. Применение адаптивных систем при обработке сложного профиля на колесных станках / В. Д. Ковалев, С. А. Гаков. // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : зб. наук. праць. – Краматорськ-Київ : ДДМА, 2006. – Вип. 20. – С. 85–89. – ISBN 978-966-379-146-3.

8. Ковалев В. Д. Исследование рациональных режимов резания при обработке сложнопрофильных деталей с неравномерными физико-механическими свойствами / В. Д. Ковалев., С. А. Гаков. // Процеси механічної обробки у машинобудуванні : зб. наук. праць. – Житомир : ЖДТУ, 2007. –
   С. 48–59. – ISBN 1817-2997.

9. Ковалев В. Д. Исследование процесса обработки при ремонте колесных пар на колесотокарных станках / В. Д. Ковалев, С. А. Гаков, Ю. Е. Ветчининова. – Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : зб. наук. праць. – Краматорськ : ДДМА, 2007. – Вип. 21. – С. 122–127. – ISBN 978-966-379-149-4.

10. Ковальов В. Д. Розробка підсистеми визначення припуску для системи адаптивного керування обробкою на колесотокарному верстаті / В. Д. Ковальов, С. О. Гаков // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : (зб. наук. праць.) – Краматорськ-Київ : ДДМА, 2008. – Вип. 23. – С. 127–132. –
    ISBN 978-966-379-250-7.

11. Пат. 72407А Україна, МПК B23B21/00. Верстат для копіювальної обробки/ Ковальов В. Д., Бабін О. Ф., Гаков С. О.; заявник та правовласник ДДМА. – № 200331212867; заява 29.12.2003; публ. 15.02.2005, бюл. №2.

12. Пат.62204А Україна, МПКB23B21/00. Супорт токарного верстату/ Ковальов В. Д., Бабін О. Ф., Гаков С. О.; заявник та правовласник ДДМА. – №2003010733; заява 28.01.2003; публ. 15.12.2003, бюл. №12.

13. Ковалев В. Д. Устойчивость процесса резания при черновой токарной обработке на тяжелых станках / В. Д. Ковалев, О. Ф. Бабин, С. А. Гаков // Современные металлорежущие системы машиностроения : зб. науч. раб. – Донецк : ДонНТУ, 2003. – С. 58–62. – ISBN 966-7851-13-3.

14. Kovalev V., Vasilchenko Y., Gakov S., Trends of adaptive control of accuracy of the technological system on the basis of heavy machine–tools, 2. / International Conference "ICQME 2007", Budva, Montenegro, 2007, pp. 263–275.

15. Гаков С. О. Розробка нових конструкцій датчиків акустичної емісії для використання в адаптивних системах керування процесом обробки на важких верстатах / С. О. Гаков // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку : матеріали шостої Міжнародної науково-технічної конф. – Краматорськ : ДДМА, 2008. – С. 22. – ISBN 978-966-379-251-4.

16. Ковальов В. Д. Впровадження принципів TQM на підприємствах важкого машинобудування / В. Д. Ковальов, С. О. Гаков, М. А. Ткаченко // Важке машинобудування. Процеси металообробки, верстати, інструменти : тези допов. Міжнародної науково-технічної конф. – Краматорськ : ДДМА, 2003. – С. 15.

17. Васильченко Я.В. Повышение эффективности работы подсистемы выбора и проектирования режущего инструмента / Я. В. Васильченко, С. А. Гаков // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку: Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку : матеріали другої Міжнародної науково-технічної конф. – Краматорськ : ДДМА, 2007. –
    С. 60. – ISBN 978-966-379-150-0.

18. Ковалев В. Д. Повышение эффективности многокоординатной сложнопрофильной обработки за сечет применения адаптивных формообразующих систем / В. Д. Ковалев, С. О. Гаков, А. В. Пономаренко // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку : матеріали третьої Міжнародної науково-технічної конф. – Краматорськ : ДДМА, 2005. – С. 50. – ISBN 966-379-001-6.

19. Ковалев В. Д. Комплексное адаптивное управление станками по нескольким информативным параметрам процесса резания / В. Д. Ковалев,
    С. А. Гаков // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку : матеріали четвертої Міжнародної науково-технічної конф. – Краматорськ : ДДМА, 2006. – С. 44. – ISBN 966-379-076-8.

20. Ковалев В. Д. Повышение эффективности сложнопрофильной обработки на тяжелых станках / В. Д. Ковалев., С. А. Гаков // Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї-наука-виробництво: матеріали шостої Всеукраїнської науково-технічної конференції. – Хмельницький: ХНУ, 2006. – С. 74.

21. Ковалев В. Д. Пути повышения эффективности обработки колесных пар на колесотокарных станках / В. Д. Ковалев., С. А. Гаков, Ю. Е. Ветчининова // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку : матеріали п’ятої Міжнародної науково-технічної конф. – Краматорськ: ДДМА, 2007. – С. 60. – ISBN 978-966-379-150-0.

22. Ковальов В. Д. Підсистема визначення припуску системи адаптивного керування обробкою на колесотокарному верстаті / В. Д. Ковальов, С. О. Гаков // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку : матеріали шостої Міжнародної науково-технічної конф. – Краматорськ : ДДМА, 2008. – С. 59. – ISBN 978-966-379-251-4.