Файл: Адаптивное управление металлорежущими станками..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 135

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Кроме регулирования скорости резания и подачи при фрезеро­ вании и расточке, система предусматривает также управление ре­ жимами резания при сверлении, зенковании и нарезании резьбы метчиком.

Из приведенного описания следует, что при одновременном ре­ шении большого количества задач в сочетании с регулированием по стойкости инструмента адаптивная система становится доста­ точно сложной.

Экономическая эффективность применения адаптивных систем.

Как уже указывалось, основной трудностью при оценке эффектив­ ности систем, предназначенных для снижения приведенных затрат, является определение той части расходов, которая связана с ин­ струментом и его заменой, так как это требует оценки изменения стойкости в условиях адаптивного управления. Известна лишь одна работа {101], в которой была сделана попытка эксперимен­ тально оценить влияние регулирования подачи при стабилизации силы резания на стойкость. Однако количество.резцов, проверен­ ных на стойкость в ходе эксперимента (по три резца с регулирова­ нием и без него), явно недостаточно для получения статистически достоверных сведений. Данные зарубежных фирм об эффективнос­ ти систем носят в основном рекламный характер и не содержат полезной информации, поскольку неизвестны ни условия обработ­ ки, ни критерии сравнения. Наиболее употребителен термин «по­ вышение производительности», хотя содержание этого термина обычно не раскрывается и неизвестно, относится это повыше­ ние производительности только ко времени чистого резания или к штучному времени. Неизвестно также, как учитывается стоимость инструмента, какое время смены инструмента принимается в рас­ четах и т. п.

Данные фирмы Bendix по результатам обработки трех деталей с постоянной глубиной резания на фрезерном станке с поисковой системой приведены на стр. 217 (последние пять строк получены пересчетом данных фирмы).

Из приведенных данных следует, что стойкость инструмента при использовании АС снижается, скорость съема металла повы­ шается, а объем металла, снятый за период стойкости инструмен­ та, уменьшается или остается постоянным. Скорость вращения шпинделя повышается, а подача на зуб фрезы колеблется в боль­ ших пределах (до трех раз).

По данным фирмы, нами подсчитаны значения коэффициентов qv, <7у и <7эдОчевидно, что адаптивная система имеет преимущест­ во по всем критериям.

Еще большие преимущества имеет адаптивная система, рабо­ тающая в условиях переменного припуска (диапазон и характер изменения припуска фирмой не указан); результаты пересчета коэффициентов эффективности по различным критериям приведены на стр. 218.


 

 

 

 

 

 

 

 

Номер детали

 

3

Материал детали . .

Сталь 4140

 

2

 

Сталь 4140

Нержавеющая сталь

Материал инструмента

Быстрорежущая

 

 

АМ5 5639А

Твердый сплав

Твердый сплав

 

 

 

 

 

 

 

сталь

 

 

 

 

Вид управления* . .

Ф

АС

Ф

АС

ф

АС

Скорость вращения

 

 

 

 

 

 

шпинделя,

 

об/мин

300

440—550

800

1000— 1200

300

300—400

Подача, мм/зуб . . 0,127 0,07—0,2

0,07

0,05—0,13

0,13

0,07—0,18

Стойкость,

мин . .

160

56,4

105

55

92

56,4

Средняя скорость съе­

 

 

 

 

 

 

ма

металла, см3/мин

5,9

13,0

9,3

17,3

5,7

7,2

Общий

объем

метал­

 

 

 

 

 

 

ла, снятого за

пери­

 

 

 

 

 

 

од

стойкости, см3 .

985

670

1030

1030

570

443

Коэффициент измене­

 

 

 

 

 

 

ния удельного

вре­

 

 

 

 

 

 

мени резания

 

q$ .

 

0,45

 

0,54

 

0,79

 

 

Фср

 

 

 

 

 

 

 

 

(при ти= т см=>5 мин)

0,003

0,09

0,02

0,09

0,055

0,09

 

 

^ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(при ти= т см+ т ин=

 

0,27

0,06

 

 

 

= 15 м и н ) .................

0,009

0,27

0,165

0,27

Коэффициент измене­

 

 

 

 

 

 

ния

удельных зат-

 

0,48

 

0,56

 

0,81

рат ? у (при ф=фср)

 

_

 

 

 

 

Коэффициент

измене­

 

 

 

 

 

 

ния удельных

зат­

 

0,52

 

0,6

 

0,86

рат <7У (при ф=фср)

 

 

 

Коэффициент измене­

 

 

 

 

 

 

ния съема

металла

 

 

 

 

 

 

за

период стойкости

 

0,68

 

1

 

0,78

Я ш

* ..................

 

 

 

* Ф — обработка с фиксированным режимом резания; АС — обработка с адаптивной системой.

Анализ этих данных показывает, что из-за высокой стойкости инструмента множитель в выражении для удельных затрат, рав^

ный 1 + достаточно близок к единице и им можно пренеб^

Пересчет данных фирмы показывает, что примерная z f


 

 

 

 

1

Номер детали

 

3

 

 

 

 

 

2

 

Материал детали . .

Сталь 4140

Сталь 4140

Нержавеющая сталь

 

 

 

 

 

 

 

AMS 5639А

Материал инструмен-

Быстрорежущая

Твердый сплав

Твердый сплав

т а ...............................

 

сталь

 

 

 

 

Вид управления . .

Ф

АС

Ф

АС

Ф

АС

Скорость

вращения

 

 

 

 

 

 

шпинделя, об/мин .

350

390—520

800

1000— 1200

350

300—400

Подача,

мм/зуб . .

0,11

0,05—0,3

0,07

0,04—0,13

0,11

0,07—0,33

Стойкость, мин . .

214

140

100,8

84,4

168,5

72

Средняя скорость съе­

 

 

 

 

 

 

ма металла, см3/мин

4,4

9,6

6,3

10,7

2,6

7,5

Общий объем метал­

 

 

 

 

 

 

ла, снятого за

пери­

 

 

 

 

 

 

од стойкости,

см3 .

970

1400

570

965

460

580

Коэффициент измене­

 

 

 

 

 

 

ния удельного вре­

 

 

 

 

 

 

мени резания qp .

 

0,46

 

0,59

 

0,35

Фср

 

 

 

 

 

 

 

(при ти= т см= 5 мин)

0,023

0,035

0,046

0,059

. 0,03

0,07

^ср

 

 

 

 

 

 

 

(при ТИ= Т СМ+ Т И(1=

 

 

 

 

 

 

—’15 мин) . . . . .

0,069

0,105

0,138

0.177

0,09

0,21

Коэффициент измене­

 

 

 

 

 

 

ния удельных затрат

 

 

 

 

 

 

<7у (при

ір=г|; ср ) •

 

0,465

 

0,60

 

0,36

Коэффициент измене­

 

 

 

 

 

 

ния удельных зат-

 

 

 

 

 

 

рат <7у (при ф=фсР)

 

0,48

 

0,61

 

0,39

Коэффициент измене­

 

 

 

 

 

 

ния съема металла

 

 

 

 

 

 

за период стойкости

 

1,44

 

1,7

 

1,26

с/эя

 

 

 

 

 

станкоминуты равна 0,7 долл/мин, так что стоимость фрезы, рав­ ная по тем же данным 7 долл., эквивалентна 10 мин работы стан­ ка, и суммарные затраты на инструмент и его смену составляют 5+ 10= 15 мин, тогда отношение

N

ч

ч ‘^ерес представляет приближенная оценка экономического который может быть достигнут при оснащении беопоис-



ковой адаптивной системой токарных станков. При современном состоянии теории адаптивных систем регулирования режимов ре­ зания и теории резания снижение удельных затрат может быть предварительно оценено только расчетом, основанным на степенной стойкостной зависимости и нормативных формулах для расчета сил резания; другие источники повышения эффективности — воз­ можное уменьшение поломок инструмента, уменьшение разброса размеров после токарной обработки и т. д. — могут быть оценены лишь по результатам экспериментальных работ и промышленной эксплуатации станков с АС. Учет дополнительных источников по­ вышения эффективности внесет, очевидно, коррективы в полученные ниже результаты.

Так как основой расчета экономического эффекта является ве­ личина qy, следует оговорить условия получения расчетного зна­ чения этого коэффициента. Как уже отмечалось выше, при опре­ делении qy возможны два принципиально разных подхода к опре­ делению диапазона изменения глубины резания, в котором при отсутствии АС режимы резания фиксированы. При случайных от­ клонениях действительной глубины резания от заданной принято, что 0,5«£срг<1 (при самопрограммировании траектории этот диа­ пазон может быть значительно больше). Определение экономиче­ ского эффекта должно вестись для первого случая, так как сохра­ нение фиксированных режимов при больших изменениях глубины резания, которые известны заранее, является нарушением условий нормальной эксплуатации и не может служить материалом для сравнения. Например, точение ступенчатого вала с разницей при­ пусков более чем в два раза должно вестись с соответствующим изменением подачи. Обработка такого вала с одной фиксированной подачей технологически неграмотна, и результаты такой обработки не должны сравниваться с обработкой того же вала с АС.

Эффективность для второго случая с использованием систем самопрограммирования траектории должна определяться отдельно.

Учитывая необходимость получения средних данных, в расчете следует использовать результаты анализа обработки детали с припуском, переменным по длине заготовки в пределах ф г= 1 -г0,5 . В этом случае коэффициент повышения эффективности за счет сокращения удельных затрат равен qUx =0,76.

Если %и^Т, можно

принять, что q y =

q P; тогда в рассматривае­

мом случае qy, = 0,63.

 

 

 

Окончательное изменение удельных затрат должно определять­

ся с учетом коэффициентов

повышения

удельных затрат из-за

отклонений от оптимального

алгоритма

q 3 A , статической погреш­

ности стабилизации qx

и погрешности измерения силы qp

^ у2 = ^ у<7э а <7эс^р ош

Для рассматриваемого случая <7ЭА—1; для статичеоко“