Лисичкина А В Усовершенствование обработки деталей на станках с ЧПУ с использованием адаптивного управления

Главная страница ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ

Автобиография Автореферат Перечень ссылок Креативность студентов Отчет о поиске Электронная библиотека

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Болтян А.В., Лисичкина А.В. (ДонНТУ, Донецк, Украина)

Источник: Инженер. Студенческий научно-технический журнал. Донецк: ДонНТУ, 2008. № 4. – с.70-72
      Основной задачей машиностроительного производства является выпуск продукции необходимого количества, с параметрами качества, удовлетворяющими требования потребителей, и с минимально необходимыми затратами на ее производство. В соответствии с этим современное машиностроение характеризуется широким применением принципа концентрации операций. В станкостроении начинает широко применяться агрегатно-модульный принцип построения технологических систем. В сочетании этих принципов рождается новый подход к построению технологических процессов, проявляется экономическая эффективность станочной системы. При этом от технолога все чаще требуются знания конструктора и свободное владение компьютерной техникой с целью использования в своей работе CAD-CAM системы.
      В настоящее время на машиностроительных заводах все чаще появляются гибкие производственные системы, которые позволяют повысить производительность труда в 8 – 10 раз [1]. В состав гибких систем входят, как правило, станки с ЧПУ, позволяющие обрабатывать весьма широкие по номенклатуре партии деталей любыми партиями. Однако, по данным [2], уровень режимов резания в гибких производственных системах искусственно занижают на 60 – 70% относительно нормативных. Это обусловлено тем, что отказы инструментов являются причиной более чем 50% нарушений работоспособности станков с ЧПУ, [2]. Поэтому задача выбора и поддержания в процессе обработки оптимальных значений режимов резания является для станков с ЧПУ весьма актуальной.
      Выбор оптимальных параметров обработки, как известно, производится для известных структур операций, когда определены оборудование, режущий инструмент и приспособления. Такая расчетная оптимизация режимов резания часто называется внешней оптимизацией, [2]. Однако в процессе обработки заготовки возникают возмущающие воздействия, обусловленные с изменением глубины резания (особенно для исходных заготовок), свойств материала заготовки, геометрических параметров и физико-механического состояния режущего инструмента, [3]. Поэтому ставится задача компенсации возмущающих воздействий за счет использования адаптивного управления процессом резания (внутренняя оптимизация процесса резания). В основе такого управления лежит стабилизация какого-то выходного параметра процесса резания, например, силы резания. Изменение силы резания при равенстве всех прочих параметров можно определить в виде [4]:

где

– колебание припуска заготовки;

– колебания поверхности заготовки.
Из этих двух факторов именно колебание припуска оказывает наибольшее влияние на изменение значения силы резания. По данным [2] вероятность колебаний припуска штамповок, полученных на молотах и прессах, распределена по нормальному закону. Однако для поковок, полученных методом свободной ковки закон распределения вероятностей колебания припуска не установлен. Поэтому одной из задач исследования является установления закона распределения вероятностей колебания припуска именно таких заготовок.
Таким образом, адаптивная система управления процессом резания на станке с ЧПУ должна регулировать и поддерживать значения силы резания на уровне, рассчитанном на этапе внешней оптимизации, т.е.

где P_zпр – предельно допустимое значение силы резания, определенное расчетом.
В соответствии с [2] при колебания припуска до 20% от его среднего значения целесообразно изменять значение подачи на 20–25%, а скорость резания на величину до 10%. С учетом сказанного в качестве управляемого параметра в адаптивной системе принимаем подачу. Закон изменения продольной подачи, например, при наружном продольном точении, будет определяться зависимостью:

         где C_v – постоянная скорости резания,
         x, y, n, – показатели степени,
         t – глубина резания,
         v – скорость резания.
        Влияние изменения подачи на шероховатость обработанной поверхности необходимо учитывать в системе адаптивного управления процессов резания в виде ограничения:

где

– предельное допустимое значение подачи инструмента по параметру шероховатости обработанной поверхности.
Для контроля реального значения силы резания при обработке заготовки необходимо разработать конструкцию сенсорного устройства, которое позволило бы производить измерения силы резания в непосредственной близости от зоны резания. При таком расположении сенсора минимизируются ошибки в определения значения силы резания и сокращается время запаздывания сигнала управления, что позволит корректно управлять процессом резания.
Таким образом, рассматриваемое направление исследований является актуальным и при решении поставленных задач позволит повысить производительность станков с ЧПУ за счет применения как внешней, так и внутренней оптимизации процесса резания, а также достичь требуемые параметры качества обработанной поверхности.
Список литературы

Пуховский Е.С., Мясников Н.Н. Технология гибкого автоматизированного производства. – К.: Тэхника, 1989.- 207 с.
Старков В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. – М.: Маш-ние, 1989. – 296 с.
Оптимизация технологических процессов механической обработки/ Рыжов Э.В., Аверченков В.И.; Отв. ред. Гавриш А.П.: АН УССР. Ин-т сверхтвердых материалов. – К.: Наукова думка, 1989. – 192 с.
Адаптивная система управления токарным с ЧПУ станком/ Горобец И.А., Голубов Н.В., Болтян А.В., Огинский А.Г. // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. – Донецк: ДонГТУ, 2000. – Вып. 11. – c. 192-195.

Биография Результаты поиска Ссылки по теме Автореферат Креативность студентов Электронная библиотека

Главная страница ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ