Розглянуто основні принципи побудови ЕОМ. Значну увагу приділено арифметичним операціям у двійковій системі обчислення, типовим елементам і вузлам мікропроцесорної техніки: тригерам, регістрам, лічильникам, дешифраторам, мультиплексорам. Висвітлено основи програмування мікропроцесорів.

Наведено загальні принципи теорії автоматичного управління, що адаптовані до проблем машинобудування. Запропоновано математичний опис і характеристики систем і об'єктів автоматичного управління, метод подання систем за допомогою змінних стану. Розглядаються питання моделювання на ЕОМ, якості систем і об'єктів автоматичного управління, керування процесами обробки на верстатах з числовим програмним управлінням. Викладено численні приклади з області обробки металів різанням, механіки, гідравліки, електротехніки.

Розглянуто питання використання верстатів з числово-програмним керуванням, що дозволяє на завершальних операціях керувати процесом обробки з метою поліпшення якісно-точнісних характеристик. Висвітлено математичні залежності та запропоновано функціональну схему зовнішнього врізного шліфування, на базі якої побудовано структурно-параметричну модель даного процесу, що є математичним ядром розробленої програми проектування оптимального закону керування поперечною (врізною) подачею. Проаналізовано стан технологічної обробної системи під час обробки й описано закон керування, за яким обробка буде проводитись з найбільшою ефективністю.

Рассмотрены вопросы использования станков с числово-программным управлением, что позволяет на окончательных операциях управлять процессом обработки для улучшения качественно-точностных характеристик. Освещены математические зависимости и предложена функциональная схема наружного врезного шлифования, на основе которой построена структурно-параметрическая модель данного процесса, которая является математическим ядром разработанной программы проектирования оптимального закона управления поперечной (врезной) подачей. Проанализировано состояние технологической обрабатывающей системы во время обработки и описан закон управления, согласно которому обработка будет осуществляться с максимальной эффективностью.

Висвітлено теоретичні засади технології машинобудування. Розглянуто питання точності обробки та складання, забезпечення якості поверхонь деталей, технологічні засади підвищення продуктивності механічної обробки. Викладено методику побудови високопродуктивних і економічних технологічних процесів механічної обробки та складання машин. Розглянуто типові технологічні процеси машинобудування.

Освещены теоретические основы технологии машиностроения. Рассмотрены вопросы точности обработки и сборки, обеспечения качества поверхностей деталей, технологические основы повышения продуктивности механической обработки. Изложена методика построения высокопродуктивных и экономичных технологических процессов механической обработки и сборки машин. Рассмотрены типовые технологические процессы машиностроения.

Розглянуто питання оцінки технологічної спадковості форми у процесі токарної обробки. Розроблено математичну модель процесу з урахуванням замкненості пружної технологічної оброблювальної системи зі змінними параметрами, на базі якої створено програмне забезпечення для прогнозування технологічної спадковості. Доведено, що технологічна спадковість форми залежить не тільки від форми заготовки, а й від режиму обробки, особливо швидкості різання.

Створено математичну модель процесу точіння, яка враховує динамічні властивості технологічної обробляючої системи, що є замкненою через процес різання, сталу часу стружкоутворення і обробки "за слідом". Доведено, що саме такий склад моделі мінімально можливий для адекватного відображення автоколивань під час різання. Розроблено прикладну програму, за допомогою якої в інтерактивному режимі можна проводити дослідження і попереднє проектування технологічних операцій для забезпечення необхідної амплітуди автоколивань.

Сформульовано задачу оптимального керування процесом круглого врізного шліфування. Створено математичну модель процесу, яка враховує геометричну, силову взаємодію шліфувального круга та заготовки, зношування шліфувального круга, замкненість і динамічні властивості пружної системи верстата, а також багатопрохідність процесу. Доведено, що задача оптимізації належить до класу варіаційних задач і її не можна розв'язати за допомогою аналітичного методу. Запропоновано новий підхід до розв'язання задачі оптимізації за рахунок використання спеціального обчислювального алгоритму, який функціонує за принципом замкненої системи автоматичного керування. Створено прикладну програму, яку запропоновано як інструмент технологічної підготовки виробництва.

Представлен новый подход к подготовке исходных данных 3-D модели для последующего использования в САМ-системе автоматизированного программирования станка с ЧПУ на примере искусственного сустава человека. Доказано, что геометрическая модель сустава должен учитывать систему формообразующих координат станка, которая минимизирована по количеству управляемых осей. Разработан метод и прикладная программа определения оптимальных координат технологической оси при обработке на станке с ЧПУ.

Розглянуто методику підготовки геометричної інформації під час проектування технології обробки складноповерхневих деталей на спеціальних верстатах з ЧПК на прикладі представлення у цифровому вигляді робочої поверхні калібру стану холодної прокатки труб.

Запропоновано нову методику формування 3-D геометричних моделей струмків калібрів станів холодної прокатки труб (ХПТ) в CAD-системі, що дозволяє створити файл дискретної геометричної моделі, який є вихідним для CAM-системи автоматизованого проектування керувальних програм як для обробки на верстатах з ЧПК, так і для контролю. Намічено шляхи створення інтегрованої CAD/CAM/CAE системи комп'ютерного супроводу життєвого циклу деформуючих інструментів ХПТ.

Зроблено висновки, що існуючі цикли виконання фрезерування на токарних верстатах із ЧПК і відомі САМ-системи не враховують особливості процесу різання і не дають можливості реалізовувати будь-яке керування за віссю C, крім постійної швидкості обертання, що на практиці створює значні труднощі виконання таких операцій. Створений програмний продукт дозволяє проводити моделювання геометричних і, в першому наближенні, силових характеристик процесу фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах у випадку керування за координатою C, що дозволяє одержувати первинну інформацію про його перебіг. Процес фрезерування є суттєво нестаціонарним, що вимагає керування за координатою C, з урахуванням стабілізації умов різання на всіх дільницях траєкторії фрези (у відносному русі). Математична модель, покладена в основу програмного продукту, має бути доповнена динамічною моделлю, яка відображає процес різання в замкненій технологічній обробній системі.

Показано, что, несмотря на существенную нестационарность условий обработки большинства деталей, используемые для автоматизации программирования станков с ЧПУ САМ системы (Computer Aided Manufacturing) не способны решать задачи управления процессом резания для его стабилизации и последующей оптимизации. Представлена методика управления процессом резания на станках с ЧПУ через САМ-системы, которая состоит в автоматической трансформации управляющей программы, созданной в САМ-системе, с учетом результатов моделирования процесса обработки на основе априорной информации. Разработано специальное программное обеспечение, способное выполнять такую операцию. Результаты экспериментальной апробации методики при фрезеровании многогранников на токарном станке с ЧПУ подтвердили ее высокую эффективность.

Наведено аналіз сучасних методів оцінки точності складних поверхонь деталей машин щодо контролю 3D поверхні ендопротеза колінного суглобу людини. Надано методику контролю точності виготовлення складної 3D поверхні ендопротеза та результати оцінки різними методами. Розроблено прикладну програму для оцінки та аналізу точності 3D поверхні виготовленого експериментального ендопротеза колінного суглоба людини. Прикладна програма дозволяє виконувати контроль робочої поверхні за полярним радіусом, по всім перетинам, що відповідає функціональному призначенню виробу. Доведено, що після операції шліфування на верстаті з ЧПК за розробленою управляючою програмою максимальне відхилення складає 0,05 мм, що задовольняє технічним вимогам.

Вирішено проблему моделювання процесу фрезерування складних поверхонь з оцінкою його головної характеристики - швидкості видалення припуску. Моделювання відбувається за запропонованим алгоритмом, який представляє перерізи заготовки у вигляді регіонів, що надає змогу виконувати моделювання процесу оброблення заготовки з використанням набору операцій "перетинання" та "різниця" над множинами багатокутників на площині. Операція "перетинання" надає змогу визначити площу матеріалу, який видаляється інструментом із перерізу на деякій ітерації моделювання, а за допомогою операції "різниця" відтворюється нова геометрична форма деякого перерізу заготовки після видалення з неї матеріалу. Результати моделювання використовуються для стабілізації процесу різання в управляючій програмі, що спроектована у САМ-системі для верстата з ЧПК.

Експериментально доведено, що під час вимірювання нежорстких деталей за допомогою контактного методу внаслідок сили взаємодії вимірювального щупа з деталлю виникає похибка вимірювань, яка є детермінованою та визначається деформацією технологічної системи під дією цієї сили. Запропоновано алгоритм корекції з використанням залежностей, який надає змогу усунути похибку вимірювань під час оброблення даних за допомогою розробленої методики.

Предложена математическая модель представления исходной информации для новой САМ системы автоматизированного проектирования управляющих программ 2,5D и 3D фрезерования на станках с ЧПУ. Математическая модель разработана в рамках новой концепции параллельного проектирования управляющих программ. Рассмотрены основные свойства и разработаны математические модели траектории движения инструмента, непосредственно инструмента и заготовки. Разработано программное приложение, реализующее предложенную математическую модель, и рассмотрен пример его использования.

Представлен новый подход к управлению процессом фрезерования при использовании интегрированных CAD/CAM систем, который состоит в параллельном проектировании управления подачей с целью стабилизации условий резания. При подготовке чертежа детали и заготовки в CAD системе эти данные используются в специальном модуле моделирования процесса срезания припуска, затем согласуются с управляющей программой, спроектированной в CAМ системе. При генерации управляющей программы через постпроцессор технологу-программисту предлагается заменить код подачи на код, спроектированный параллельно. В результате достигается повышение производительности на 50 - 70 % при выполнении требований по качеству.

Предложено измерять отклонения формы деталей, в частности отклонение от круглости, непосредственно на станке с ЧПУ, особенно при шлифовании ответственных деталей. Разработан алгоритм расчета отклонения от круглости по анализу массива точек биения реального профиля в контролируемом сечении детали. Способ контроля и алгоритм были апробированы при определении отклонений формы рабочей поверхности оправки стана холодной прокатки труб на модернизированном круглошлифовальном станке с ЧПУ.

Предложен новый подход к повышению точности токарной обработки, который заключается в гипотезе о том, что вся необходимая апостериорная информация о процессе резания, станке и инструменте, необходимая для формирования управления, содержится в обработанной детали. Предложено срезать весь припуск за 2 прохода, после первого прохода выполнять измерения формы детали и по их результатам формировать скорректированную траекторию на втором, заключительном походе. Для расчета скорректированной траектории разработана математическая модель и соответствующий алгоритм. Моделирование предложенного метода полностью подтвердило корректность разработанной методики. Запланирована практическая проверка и разработка промышленного программного продукта для реализации метода на станках с ЧПУ. Рекомендуется применять метод при обработке крупногабаритных ответственных деталей либо нежестких деталей с высокими требованиями по точности.

Приведен анализ современных тенденций развития САМ систем. Показано, что в новых версиях САМ систем применяются методы управления процессом резания с целью его стабилизации. Управление проектируется на основании априорной информации и предполагает решение задачи стабилизации за счет выполнения сложных движений по трохоидальной траектории, параметры которой рассчитываются исходя из критерия стабилизации угла резания, что, в принципе, не приводит к стабилизации процесса по его главным характеристикам. Предлагается решение задачи стабилизации по силе резания управлением по подаче, закон изменения которой рассчитывается автоматически при моделировании процесса резания. Управление на основании текущей информации предусматривает создание систем автоматического управления с обратной связью по контролируемому параметру процесса резания. Создано программное обеспечение для идентификации процесса резания, которое можно использовать в качестве канала обратной связи. Управление по апостериорной информации целесообразно применять для повышения точности обработки. Разработан алгоритм такого управления, который использует данные измерений поверхности детали после пробного прохода для коррекции траектории на последнем проходе. Приведен опыт создания САМ систем оптимального управления для токарной обработки.