Оптимизация режимов резания

Для процессов обработки материалов резанием разработаны различные модели на основе степенных зависимостей, которые позволяют учесть взаимодействие различных факторов сопровождающих процесс резания.

Для технологического процесса известно следующее определение критерия оптимизации: производить обработку детали, таким образом, чтоб получить требуемое количество годных деталей с возможно минимальной себестоимостью за определенный промежуток времени.

В качестве критериев оптимизации процесса обработки используются приведенные затраты, народнохозяйственные затраты, качество обработки, производительность, прибыль.

Для оптимизации управления процессами резания, кроме того, возможны компромиссные решения. Например, используется критерий, учитывающий качество поверхности и производительность. В работах Л.О. Этина отмечается, что критериями оптимизации технологического процесса могут быть: минимум приведенных затрат, учитывающий технологическую себестоимость изготовления детали и эффективность капиталовложений в оборудование. При оценке эффективности режима обработки, достаточно учитывать только затраты, которые зависят непосредственно от режима резания.

В связи с этим при разработке модели для оптимизации режимов резания устанавливают ограничивающие факторы, которые подразделяются на следующие группы:

1. Технические:

1.1. Жёсткость заготовки.

1.2. Жёсткость инструмента.

1.3. Обрабатываемый и инструментальный материалы.

1.4. Прочностные характеристики инструмента.

1.5. Требуемые точностные параметры детали и т.д.

2. Организационно – производственные:

2.2. Производительность станка.

2.3. Нормы расхода инструмента.

2.3 Расход электроэнергии и т.д.

В 1985 г. были изданы методические рекомендации по расчету оптимальных режимов резания, где содержится комплекс типовых проектных процедур в условиях массового и серийного производства с учетом состояния нормативно-споравочной базы и тенденции ее развития.

В рекомендациях учтено взаимовлияние различных факторов в процессе резания, которые подразделяются на входные и выходные.

Входные параметры: характеристика заготовки, детали, инструмента, производственные условия, режимы резания, технико-экономические показатели процесса обработки.

Выходные параметры: стойкость инструмента, силы, температуры резания, мощность, стружкообразование и технико-экономические показатели – это себестоимость, расход режущего инструмента, время обработки и др.

Совокупность входных и выходных параметров образует математическую модель, которая носит вероятностный характер.

Рисунок. Геометрическая интерпретация математической модели оптимизации режима резания.

При оптимизации математической модели режимов резания методом линейного программирования все выражения, описывающие ограничивающие факторы, логарифмируются, чтобы представить систему ограничений и оценочную функцию в линейной форме.

Для глубокого сверления отверстий в сталях шнековыми сверлами, например, система ограничений имела следующий вид (исследования Э. Дечко):

b₁ ≥ ℓg v + 0,58ℓg s; b₂ ≥ ℓg s_{max ин} ; b₃ ≥ ℓg n_{max ст} ; b₄ ≥ ℓg v_{max ин}; b₅ ≥ ℓg v_{min ин};

b₆ ≥ ℓg s_maxст; b₇ ≥ ℓg s_{min ст} ; b₈ ≥ 0,4 ℓg v + 0,15ℓg s; b₉ ≥ 0,25 ℓg v + ℓg s;

b₁₀ 0,4 ℓg v + 0,25 ℓg s.

В этих ограничениях, например, v_{max ин} = 35м/мин; v_{min ин} = 5м/мин, учитывались ломающие подачи для инструмента, минимальные и максимальные частоты вращения шпинделя; точность и разбивка отверстия; шероховатость поверхности и др. параметры.

Варианты решений оптимизации для процесса сверления шнековыми сверлами представлены ниже.

По существовавшей терминологии середины 70-х годов при использовании ЭВМ Мир-2 с «устройствм отображения данных» на экране монитора получали геометрическое отображение области оптимальных решений по критерию производительности при сверлении глубоких отверстий для различных условий обработки.

А) б)

Рисунок. Геометрическое отображение области оптимальных режимов резания при сверлении Ст. 45, d = 16 мм;а) ограничения на разбивку δ и увод оси отверстия Δ 0,2 мм;

б) увод оси отверстия до 0,14 мм

А) б)

Рисунок. Геометрическое отображение области оптимальных решений при ограничениях по а) разбивке δ отверстия, уводу Δ оси и б) шероховатости R поверхности и уводу Δ оси.

Дата добавления: 2015-07-26