Профильное зубошлифование является прогрессивным процессом уровня high technology, достигающей высоких и комплексных технико-экономических показателей точности, качества и производительности при обработке многопрофильных деталей с винтовыми поверхностями (зубчатых колес, червяков, роторов и т. п.). Именно на этой финишной операции достигаются конечные требования качества изготовления колес, но требования удовлетворения критериев эффективности зубошлифования требуют наукоемких решений на основе современных IT-технологий. Научное обоснование профильной технологии абразивной обработки многопрофильных деталей дано в работе [1]. Создан мехатронный станок для автоматизированной реализации этой операции, работающий по специально разработанным алгоритмам в системе ЧПУ. Программное обеспечение построено так, чтобы максимально упростить оператору выполнение циклов наладки, настройки, правки, формообразования, деления и измерения на станке. Возможности автоматизированной среды поддержки принятия решений позволяют соблюдать важнейшие параметры процесса на протяжении всего цикла, что дает возможность работать на интенсивных режимах без риска получения брака, тем самым не только увеличить производительность, но и сократить затраты на зубошлифование (расходы на режущий и правящий инструмент, энергозатраты, расходы на обслуживание и персонал и т. п.). Однако большая значимость зубошлифования и многокритериальность требований создают необходимость в специальной программной среде для проведения дополнительного 3D-моделирования операции с использованием высокоуровневых IT-технологий.
Прецизионность профильной обработки (до 3…4-й степени по DIN 1328–95) достигается только при стабильном контактном взаимодействии круга во впадине в течение всего кругового цикла обработки. Зона сопряжения профильного круга с винтовыми зубьями во впадине — сложная пространственная траектория (рис. 1).
Минимизация возмущений и погрешностей достигается управлением формой контакта путем изменения настроечных параметров с учетом величины припуска и его колебаний в круговом цикле из-за наследуемых погрешностей заготовки. Припуски на зубошлифование весьма малы (десятые доли мм), а погрешности заготовки значительны, особенно после химико-термической обработки [2, 3]. Рациональное распределение припуска и назначение координаты первой подачи являются залогом оптимальности цикла обработки конкретного изделия. Неверное распределение припуска вызывает недопустимые режимы обработки, приводящие к неустранимым дефектам зубьев, и снижает производительность обработки. Поэтому зубообработчики вынуждены разрабатывать специальные приемы наладки станка и наукоемкие методы управления точностью на основе интеллектуальных программных средств поддержки процесса [4, 5]. Компьютерное «проигрывание» технологических состояний и различных сочетаний случайным образом формирующихся параметров и факторов производственного цикла изготовления колеса является весьма актуальным для гарантированного недопущения брака и обеспечения требуемой точности и качества при минимальном времени цикла обработки колес. Объединение частных моделей управления точностью шлифования зубьев колес на единой информационной платформе в компьютерной среде позволяет создать основу достижения прецизионных требований при абразивной зубообработке.