Файл: Регулирование качества продукции средствами активного контроля..pdf

где Vi — вероятность перемежающегося отказа (сбоя, промаха) і-го элемента системы из п учитываемых элементов, например, вероятность нахождения в технологическом процессе заго­ товок с другим номинальным размером, вероятность сраба­ тывания реле в цепи регулирования и т. д.

Очевидно, при формировании команды на подналадку: по одной детали

223

требующих высокой стабильности уровня настроечного сигнала. Наиболее простым методом подналадки по статистическим пара­ метрам является метод подналадки по медиане выборки. К тому же этот метод обладает наибольшей (после метода средней арифмети­ ческой) точностью регулирования. При подиаладке по повторным импульсам обеспечивается наиболее надежная защита системы от действия грубых ошибок. Однако в этом случае может произойти за­ паздывание сигнала и появление деталей, размер которых выходит за границу поля допуска. Подналадка по способу группирования и алгебраически набранному счету при относительной простоте дает хорошее приближение для выдачи сигнала по усредненному разме­ ру контролируемых деталей. Как отмечалось, областью применения усредненных подналадок является обработка деталей высокой точ­ ности, когда каждый микрометр погрешности имеет существенное значение. При относительно менее точных процессах обработки можно ограничиться подналадкой по одной детали или, в случае ча­ стых грубых выбросов размеров, по двум или трем деталям подряд.

Для оптимального выбора импульсов регулирования и положе­ ния сигнально-подналадочной границы нужно знать, как зависит точность обработки от этих параметров при различных способах подналадки. Такая зависимость может быть получена частично ана­ литическим путем, частично путем математического моделирования на электронно-вычислительных машинах. Аналитическое определе­ ние оптимального положения сигнально-подналадочных границ для различных систем подналадки связано с существенными затрудне­ ниями из-за значительных потерь времени, так как необходимо ап­ проксимировать эмпирические законы распределения размеров тео­ ретическими законами (такая аппроксимация позволяет разделить отклонения размеров от уровня настройки станка на функциональ­ ные и собственно случайные отклонения). Поэтому для оптимизации различных систем подналадки весьма эффективным оказывается применение ЭЦВМ [5, 95, 153], в программу вычислений которых можно ввести помимо точностных также и экономические показате­ ли технологического процесса, например, данные, характеризующие убытки от исправимого и неисправимого брака. Все это даст воз­ можность при заданных границах поля допуска выбрать для многих технологических процессов оптимальный способ подналадки и рас­ считать оптимальные параметры систем регулирования.

Выше были рассмотрены системы регулирования размеров, вы­ рабатывающие сигнал на подналадку по статистическим парамет­ рам. Эти системы обладают наибольшей точностью по сравнению с другими методами подналадки, в частности, с методом подналад­ ки по одной детали. Устойчивость регулирования в системах, осу­ ществляющих подналадку по одной детали, гарантируется относи­ тельно большой величиной свободной части допуска, которая яв­ ляется следствием специфически регулируемого процесса (малое рассеивание в сравнении с большим функциональным изменением размеров).

224

В тех случаях, когда рассеивание размера изделий соизмеримо с суммарной допустимой погрешностью обработки, необходимы ус­ редненные критерии оценки положения центра группирования, оп­ ределяемые по результатам измерения выборки деталей, а не по единичному значению размера одной детали. При этом сигнал, по­ ступающий из измерительной системы на вход системы подналадки, должен определяться статистической обработкой результатов не­ скольких измерений, например, средним арифметическим значением контролируемого размера для выборки в целом. Необходимо отме­ тить, что статистические методы подналадки в настоящее время еще редко применяются в промышленности, но являются весьма перс­ пективными. Общим для всех рассмотренных выше систем является постоянство величины импульса регулирования, что, в свою очередь, является следствием весьма приближенной оценки положения цент­ ра группирования в каждый момент времени, так как функциональ­ ное смещение уровня настройки станка, вызванное, в частности, из­ носом шлифовальных кругов, происходит неравномерно [65]. При неизменной величине подналадочного импульса, вполне приемлемой для компенсации износа кругов в условиях установившегося режи­ ма обработки, как правило, не удается компенсировать с надлежа­ щей точностью износ кругов непосредственно после их правки, пото­ му что в этом состоянии он более интенсивен, чем по прошествии не­ которого времени. В период интенсивного износа кругов запаздыва­ ние команды на подналадку при недостаточной величине импульса приводит к резкому снижению точности обработки деталей. В связи с этим для периодов различной интенсивности износа кругов целе­ сообразно применять подналадочные системы с переменным по зна­ ку, величине и длительности импульсом или системы с переменной выборкой.

Таким образом, в результате произведенной оценки различных способов формирования команд на подналадку установлено, что статистический параметр, на основании которого можно судить о по­ ложении центра группирования, должен носить не случайный, еди­ ничный, а усредненный характер, основанный на измерении несколь­ ких деталей, а величина импульса регулирования должна быть про­ порциональна отклонению центра группирования размеров от пер­ воначального уровня настройки. С этой точки зрения представляет интерес вопрос об автоматизации способов поднастройки металло­ режущих станков. Автоматическое управление станками на основе статистических параметров значительно повышает точность и на­ дежность обработки.

В рассмотренных статистических системах алгоритм формирова­ ния подналадочного импульса осуществляется, как правило, на ос­ нове какого-либо усредненного значения отклонения регулируемого параметра по выборке постоянного объема из N изделий (за исклю­ чением устройства БВ-4017Б). При этом возникает противоречие в выборе объема выборки N. С одной стороны, необходимо своевре­ менно воздействовать на объект, сведя при этом такт запаздывания

обеспечивается заданное значение вероятности попадания регули­ руемого параметра в заданное поле допуска. Как указывалось, до­ стоверность определения среднего значения смещения центра груп­ пирования регулируемого параметра изделий возрастает с увеличе­ нием объема выборки N, но, с другой стороны, увеличение объема выборки приводит к увеличению количества изделий, параметры ко­ торых выходят за пределы поля допуска. С точки зрения оптималь­ ного выбора величины N большой интерес представляют системы с накоплением, в которых выборка не является фиксированной ве­ личиной, а изменяется в зависимости от скорости смещения центра группирования (рассеивания) параметров изделия.

Сигнал подналадки в таких системах вырабатывается в том случае, когда сумма отклонений выходного регулируемого пара­ метра от заданного начального значения достигает некоторой оп­

мой самонастройки. В простейшем случае эта величина постоянна и может быть вычислена, исходя из допустимого смещения центра группирования или из допустимой вероятности ложной подналадки. При смещении центра группирования сумма отклонений регулируе­ мого параметра изделий достигнет порогового значения тем быст­

ными. Они позволяют получить минимальное отклонение регулиру­ емых параметров изделий от заданных значений, так как при лю-

226

как вычислительное устройство в таких системах имеет минималь­ ный объем «памяти».

Для повышения точности статистических систем регулирования целесообразно использовать принципы теории инвариантности [78]. В этом случае можно устранить функциональную составляющую

погрешность, вызывающую смещение центра группирования, за счет компенсирующей цепи, обеспечивающей условия инвариантности в дискретные моменты времени. Однако непосредственное измере­ ние возмущения в подналадочных системах, как правило, невозмож­ но. В этом случае их можно выполнить комбинированными с кос­ венным измерением возмущающих воздействий. При этом система­ тические регулярные составляющие компенсируются, если возмуще­ ния захвачены в «вилку» дифференциальных обратных связей. Для сглаживания собственно случайных составляющих возмущения в цепи компенсации так же, как и в основном контуре, необходимо иметь вычислительное устройство для определения среднего значе­ ния возмущения.

На рис. 85 показана структурная схема комбинированной систе­ мы с переменной выборкой и с косвенным измерением возмущения и временным разделением каналов управления объектом и измере­ ния реакции объекта на возмущающее воздействие [18]. Необходи­ мым условием временного разделения является окончание процесса