Для промышленного робота, выполняющего технологическую операцию – алмазное выглаживание поверхности детали, характеристика системы Wu представляет собой характеристику незамкнутой динамической системы, оп­ределяемую внешним воздействием алмазного инструмента (выглаживателя) на обрабатываемую поверхность и вычисляемую по формуле где y, y(t) – входные и выходные внешние воздействия в замкнутой системе (рис. 2а); Wд – динамическая характеристика промышленного робота, определяемая его конструкцией.Если принять допущение о том, что конструкция промышленного ро­бота для выполнения технологических операций может быть представлена как разомкнутая система третьего типа, то динамическая характеристика Wд определится по формуле [4] где WEUS – динамическая характеристика эквивалентной упругой системы, соответствующей разработанной компоновке промышленного робота (рис. 1а); WOU – динамическая характеристика технологической системы «рука про­мышленного робота – алмазный выглаживатель – деталь – шпиндель станка».Известно, что динамическая система считается устойчивой, если её отклонение от заданного состояния в переходном процессе, вызванном, например, ограниченным по величине воздействием y(t), со временем уменьшается [5; 6]. С учетом этого из анализа амплитудно-фазовой частотной характеристики промышленного робота, выполняющего алмазное выглаживание поверхности детали (рис. 2б), следует, что динамическая система будет находиться в равновесии в том случае, когда характеристика Wt отсекает на отрицательной вещественной оси отрезок Re ˂ |1|. В том случае, когда Re = 1, динамическая система промышленного робота находится на границе устойчивости и по этому отрезку можно оценить основные технологические показатели процесса алмазного выглаживания поверхности детали: усилие выглаживания, радиус алмазного индентора, скорость вращения обрабатываемой детали, величину продольной подачи, температуру в зоне контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью детали и т.д. Это даёт возможность оперативно управлять работой промышленного робота, выполняющего технологические операции, так как указанные характеристики тесно связаны с автоколебательными процессами рассматриваемой динамической системы, получая при этом высокие показатели качества поверхностного слоя детали. Экспериментальные исследования качества обработанной поверхности детали Проведены сравнительные экспериментальные исследования процесса алмазного выглаживания с установкой инструмента на токарно-винторезном станке мод. 1А620 и с использованием разработанного одностоечного техно­логического робота (рис. 2а). Обработке подвергались цилиндрические валики из стали 30ХГСА диаметром 24 мм и длиной 320 мм, прошедшие пред­варительное чистовое точение и имеющие следующие начальные показатели качества поверхностного слоя: шероховатость Ra = 0,63 – 0,80 мкм; волнистость Wz = 10 – 16 мкм; макроотклонения Hmax = 80 – 100 мкм; шаг микронеровностей Sт = 1,25 – 1,60 мкм; микротвёрдость HV = 120 – 150 ГПа; технологические остаточные напряжения σост = +250 – 300 МПа; толщина слоя с изменёнными физико-механическими свойствами Δh = 0,2 – 0,25 мм. Алмазное выглаживание поверхностей исследуемых образцов осуществлялось на следующих режимах: сила выглаживания Рв = 300 Н, скорость вращения образцов V = 0,63 м/с, подача выглаживателя Sв = 0,02 мм/об, число проходов – 1 при непрерывной подаче в зону обработки минерального масла И-50. В случае использования разработанного технологического ПР алмазный выглаживатель со стандартной вставкой в виде полусферического индентора с рабочей частью из синтетического алмаза АСПМ-3 радиусом r = 2 мм был установлен и закреплён специальным зажимом на руке робота.После алмазного выглаживания определялись все перечисленные показатели качества поверхностного слоя детали: Ra, Wz, Hmax, Sm, HV, σост, Δh. В табл. 1 приведены значения этих показателей как средние арифметические по результатам десяти последовательно выполненных измерений, анализ которых свидетельствует о высокой эффективности использования разработанного технологического ПР для улучшения показателей качества поверхностного слоя деталей, подвергнутых алмазному выглаживанию. Это, в свою очередь, способствует существенному повышению эксплуатационных показателей деталей машин.Таблица 1Показатели качества поверхностного слоя деталей, подвергнутых алмазному выглаживаниюСпособ обработкиW∑, мкмHmax, мкмRa, мкмSm, мкмσост, МПаHV, ГПаΔh, ммНа токарном станке12,5680,350,841751430,37С использованием ПР4,2250,300,561901510,39           Выполнено экспериментальное исследование влияния усилия обкатки Рв на общую жёсткость технологической системы j при алмазном выглаживании образцов из стали 30ХГСА диаметром 24 мм и длиной 320 мм (рис. 3), из которого следует, что жёсткость системы с установленным одностоечным технологическим роботом в 1,5-1,8 раза выше жёсткости системы при использовании токарного станка мод. 1А620. Было установлено (рис. 4), что повышение жёсткости технологической системы  при  алмазном  выглаживании с использованием  технологического  робота  позволяет уменьшить разброс микротвёрдости материала поверхностного слоя деталей HV, обеспечив существенное снижение интенсивности изнашивания деталей трибосистем.     С использованием метода планирования эксперимента типа 2к была получена следующая эмпирическая формула для прогнозирования эксплуатационных показателей качества К (Ra, σост, HV) при алмазном выглаживании поверхностей деталей из низкоуглеродистых сталей с пределом текучести σт = 200-300 МПа в зависимости от жёсткости используемой технологической системы j, режимов обработки Рв, V, Sв и начального значения определяемого показателя Кнач ((Ra)нач, (σост)нач, (HV)нач):              где Ck, a, b, c, d, f – коэффициент и показатели степеней, значения которых приведены в табл. 2.         Полученная эмпирическая формула (1) может быть применена для прогнозирования показателей качества поверхностного слоя деталей, подвергаемых алмазному выглаживанию с использованием технологического робота.Заключение          Таким образом, результаты выполненных исследований позволяют сделать следующие выводы:Применение в процессах алмазного выглаживания поверхностей деталей машин технологических роботов вместо традиционного выполнения подобных операций на металлорежущих станках позволяет существенно повысить жёсткость технологической системы. Таблица 2Значения коэффициента Ck и показателей степеней a, b, c, d, f для определения показателейкачества при алмазном выглаживании поверхностей деталей из сталей с пределом текучестиσт = 200-300 МПа Показателькачества, КРазмер-ностьCkabcdfУсловия иограниченияRaмкм0,0280,1850,3070,9120,4560,371(Ra)нач = 1,25-3,2 мкм σост МПа 0,452 0,295 0,504 0,487 0,309 0,196Растягивающиенапряжения(σост)нач = 150-400 МПа HV ГПа 0,436 0,310 0,491 0,539 0,512 0,235Измерительноесредство – МЕТ-У1 2. Использование технологических роботов при алмазном выглаживании поверхностей деталей обеспечивает получение на них высоких эксплуатационных показателей по параметрам шероховатости, микротвёрдости и состояния материала.3. Обладая значительно более высокой жёсткостью, технологические системы с промышленными роботами являются незамкнутыми, что позволяет управлять процессами обработки на финишных операциях с целью получения требуемых эксплуатационных показателей качества поверхностного слоя деталей.