ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 65
Скачиваний: 0
Изменение технологических законов регулирования в ходе обра ботки. В процессе изменения глубины резания или твердости дефор мируется не только совокупность изохрон в плоскости V — s, но и зона разрешенных режимов; при этом оптимальный режим может перейти с исходных ограничений на новые. Пример такого перехо да показан на рис. 10. Начальный режим при глубине 10 находился
Рис. 10. Перемена ограничений при уменьшении глу бины резания
в точке 0 на пересечении ограничений I и //; при изменении (уменьшении) глубины резания ограничения смещаются в плоскос ти V—s, так что при t\<.t0 новый режим находится уже в точке / на пересечении тех же ограничений. При дальнейшем уменьшении глубины резания оказывается, что начинает действовать ограниче ние III, так что общая точка исходных ограничений — точка 2' на ходится уже в запретной зоне и оптимальным режимом является точка 2.
Рассмотрим условия, при которых оптимальный режим перехо дит на новое ограничение. Примем, что константы исходных огра ничений имеют индексы 1 к 2, а константы ограничения, для ко торого определяются условия перехода, имеют индекс 3.
Переход на ограничение с индексом 3 окажется необходимым, если в процессе изменения ф* или фя и оптимального регулирова ния скорости резания и подачи по уравнениям (25) окажется, что рабочая точка полученного оптимального режима Vit Si выйдет из зоны, допустимой по ограничению с индексом 3. Например, при уменьшении глубины резания и увеличении подачи последняя мо жет дойти до предела, поставленного либо требованиями к чистоте поверхности, либо прочностью пластинки твердого сплава.
Условие встречи с новым ограничением может быть получено путем сравнения фактической величины подачи s{, которая явилась
результатом регулирования по исходному закону, |
с |
подачей |
s3[, |
|
которая допустима по ограничению 3 |
при t{, ф я/ |
и |
Vit соответст- |
|
вующих подаче s, |
|
|
|
|
. s3|=C Sj^3 |
. |
|
' |
(27) |
Заменив V,- и s, их значениями из уравнений (25), получим
Cs, |
t ^ ( |
cp^<S0cpJ 'fH ,. |
где к, ÀH, у, ун определены с учетом уравнений ограничений с ин дексами / и 2.
Обозначим
С, I/* |
= с. |
-SJ У0 О>Я, |
*3 * |
тогда встреча с новым ограничением возможна при изменении глу бины резания и твердости, определяемым из уравнений
V, ?яя _
или
|
X _ * Я |
|
ь |
а. |
|
<?н |
= |
|
где |
% |
|
|
|
|
= Т — |
х ? з — |
« з ! |
=
so
|
I |
*to |
•S |
У. H ï t f |
|
^-Н$3 *3 |
^ |
• |
( 28) |
Так как при уменьшении твердости или глубины резания срн<1; <р*<1; Kas>l; К,ѵ> 1, то переход на новое ограничение может иметь место, если х< 0 или х н<0-
Например, если оптимальный режим находился в точке пересе чения ограничения по тангенциальной силе резания с ограничени ем по мощности резания, то переход на оптимальную стойкость (т. е. замена ограничения по мощности ограничением (условным) по оптимальной стойкости) возможен, так как
7. = Ц з + Т — а,= 0 —1,33+ 0,37 <0.
Константы, входящие в зависимости (28), подсчитывают в со
ответствии с табл. 1, причем а 3 = — |
. Обратный переход мо |
Уѵ |
|
жет иметь место только при увеличении глубины резания. |
|
Аналогично при уменьшении глубины |
резания возможен пере |
ход с тех же начальных ограничений на ограничение по предельной подаче, так как в этом случае
Х = 0 — 1, 33+ 0 < 0.
Как и в первом примере, обратный переход возможен только при увеличении глубины.
Из сказанного следует, что оптимальное управление режимами резания во всем диапазоне изменений глубины резания или твер
дости материала заготовки возможно только в случае изменения законов регулирования при переходе с одних ограничений на дру гие.
Так как величины Ѵ3 и s3 соответствуют значениям, рассчитан ным по уравнению ограничения с индексом 3 для начальных усло вий, коэффициенты KSy и Kas являются коэффициентами запаса,
определяющими диапазон изменения глубины резания или твердос ти, в котором возможно регулирование по исходному закону, На
пример, при наличии |
ограничений |
по предельной подаче |
s max или |
|
предельной скорости |
резания V тах коэффициенты запаса |
равны |
||
|
V _ smax . |
V |
V max |
|
|
A3s= ---- . |
ЛзѴ= —— . |
|
|
«о
Рис. 11. Варианты оптимальных режимов резания
Если при разработке адаптивной системы регулирования режи мов резания учитывать только силовые ограничения, можно уста новить четыре принципиально различных положения оптимального режима в плоскости V—s:
оптимальный режим находится на пересечении ограничений по силе резания и мощности (рис. 11, а);
оптимальный режим находится на пересечении ограничения по силе резания и оптимальной стойкости (рис. 11, б);
оптимальный режим находится на ограничениях по мощности резания и предельной подаче (рис. 11, в);
оптимальный режим находится на пересечении линии оптималь
ной стойкости и ограничения по предельной подаче (рис. |
11, г). |
||
В этом случае система оптимального |
регулирования |
должна |
|
быть |
самонастраивающейся с переменным |
алгоритмом и |
должна |
реализовывать следующие законы регулирования: |
|
||
1- |
й закон: P = const; N = const. |
|
|
2- |
й закон: Р = const; 7 = const. |
|
|
3- |
й закон: s = const; N —const. |
|
|
4- |
й закон: s = const; r=const. |
|
одного |
В подобной самонастраивающейся системе переход с |
|||
закона на другой должен осуществляться автоматически в соответ-
Рис. 12 Алгоритм перемены технологических законов регулирования режимов при уменьшении глубины резания
стойи с технологическим алгоритмом, показанным на рис. .12. При использовании иных ограничений, например по вибрациям, вари анты законов регулирования могут иметь иной вид.
Эффективность регулирования режимов резания. Сравнение, удельных затрат при обработке с регулируемыми и фиксированны ми режимами резания следует проводить с учетом того, что обыч но стоимость станка с адаптивной системой (индекс А) выше стои мости того же станка с обычной системой управления (индекс Ф). Это отражается на величине ти, так что
1 гиФ
”ИА
Кс ’
где К'с — коэффициент, показывающий, во сколько раз стоимость станкоминуты станка с АС больше стоимости станкоми нуты того же станка с обычной системой управления:
£ р А
к:
ЕрФ
,д рф-_и
ѵсм р 1
ди_____
- Арф I 1 "CM“Ê7 + tel
Если АС устанавливается на станке, оснащенном системой ЧПУ, стоимость станкоминуты изменяется незначительно из-за сравнительно высокой стоимости самого станка с системой ЧПУ
(А 'с - і).
Если АС устанавливается на автоматизированном станке, то К'с может быть несколько больше 1, так как стоимость автомати зированного станка обычно также велика по сравнению с дополни тельной стоимостью адаптивной системы (25—40% от стоимости самого станка, а в ряде случаев еще меньше).
Установка АС на универсальном станке (например, токарном станке 1К62) ведет к значительному его удорожанию, так как по добные станки с обычной системой управления выпускаются, как правило, на потоке и стоимость их невелика, в то время как комплекты устройств адаптивной системы (включая регулируемые приводы) изготавливаются сравнительно небольшими партиями, и стоимость такого комплекта может даже превышать стоимость станка; при этом Лѵс может значительно отличаться от 1.
При изменении стоимости станка возможны два случая: когда исходные ограничения позволяют назначить режим при to, обеспе чивающий оптимальную стойкость Тоит, и когда этот режим нахо дится в запрещенной зоне и расчетная стойкость больше оптималь ной.
С л у ч а й 1. Так как Тиа= |
А сТи ф , т о |
величина оптимальной |
стойкости в случае обработки |
на станке |
с АС отличается от ее |
значения при обработке на обычном станке в Кс раз
Т о п т.А — К с 'Г о п т .ф
Соответственно отличаются и начальные величины Ѵ0 и s0 (из фор мулы 14)
1+ß xUv |
H -ßi УV |
Ѵ о А = Ѵ офК с |
SoA — SoibKc |
Так как при оптимальной стойкости
^иА |
ТиФ |
|
опт» |
Т о п т .А |
Топт.Ф |
то удельные затраты при обработке в расчетных условиях на стан ках с АС отличаются от их значений при обработке на обычных станках в дУо раз
|
|
І+ ß » |
Яуо — ~УоА |
Ѵоф^оф |
l+Plÿy |
= к |
||
"УоФ |
УOASQA |
|
При этом коэффициент эффективности АС по удельным затратам
Яу = ЪЛу » |
(29) |
где <7Уопределяется по формуле (26, а).
Например, при т = 0,2; у ѵ = 0,4; ßi = 0,8 (для углеродистой стали) и К = 2 имеем qyo =0,83 и, следовательно,
<=0,83<7у .
Полученный результат определяет изменения только удельных, а не полных приведенные затрат, которые равны
|
&=QAEpb » |
и коэффициент их изменения |
|
<7е |
QaE рлТуд |
Фд-^рфТуф —' * с<7уо Яу ■ |
|
Например, при К 'с = 2 и Кс=1,5 (при тсм = 0,5 я ^ ) получим
<7ѳ = Ь7<7у , ■
т. е. полные приведенные затраты на станке с АС ниже их значе- ний-на обычном станке тольксгтогда, когда <7У<0,6.
С л у ч а й 2. Если действующие ограничения не позволяют наз начить начальный режим в соответствии с оптимальной стойкостью и он находится на силовых ограничениях, начальные скорость ре
зания и подача на станке с АС те же, что и на станке с обычной системой управления; при этом
'УоА = ^ сЬ ф
и вместо зависимости (26, а) имеем |
|
|
Ь = <?]-* <?нн l i t |
v-hv |
(30) |
1+Vf< |
ѵ<?н |
|
Из выражений (29) и (30) следует, что при ф0 = Фопт «начальные удельные затраты на станке с АС ниже, а при ф0<фопт выше, чем на обычном станке.
Эффективность применения адаптивного управления рассмот рим на примере двух вариантов точения цилиндрической поверх ности: с постоянной по длине, но отличной от расчетной глубиной резания и с глубиной резания, переменной по длине заготовки.
Первый вариант возможен либо при точении произвольных за готовок, диаметр которых заранее не известен, либо при точении с глубиной резания, не известной заранее. Последний случай имеет место при работе системы с самопрограммированием траектории, когда траектория черновых приводов не проектируется, а выби рается самой системой управления.
Второй вариант имеет место при обработке поковок, штамповок и т. и. Результаты, полученные при оценке эффективности обработ ки одной ступени, могут быть обобщены и на случай обработки многоступенчатого вала.
Далее следует установить диапазон изменений глубины реза ния, в котором на станках с обычными системами управления ре жим обработки не меняется. При обработке на станке с ручным управлением этот диапазон может быть достаточно велик и зави сит в основном от субъективных причин (квалификации станочни ка, его утомляемости, расценок на обработку детали и т. п.). При обработке на автоматизированных станках этот диапазон значи тельно уже, так как в принципе в программе обработки (заданной в числовом или любом другом виде) можно учесть все предпола гаемые изменения глубины резания, тем самым ограничив диапа зон случайных изменений /.
При работе системы с самопрограммированием траектории диа пазон изменения глубины резания может быть достаточно велик, например от 15 до 1 мм. Так как работа подобных систем пред ставляет особый случай, для сравнения примем диапазон измене ния глубин резания равным 2, что соответствует случайным вари ациям величины t. Следует также определить условия назначения начального режима, т. е. начальную величину <р,. При выборе ре жимов резания по ограничениям автоматически принимается, что в процессе изменений условий резания заданные величины ограни чений не должны превышаться. В то же время при назначении режимов резания по существующим нормативам проверка назна