Выбор технических ограничений

Оптимизация ТП зависит также от правильного выбора технических ограничений, которые определяют область существования оптималь­ных решений. Следует иметь в виду, что не может быть и речи о каком- либо оптимальном ТП в общем смысле, поэтому поиск оптимального ТП должен быть ограничен определенными производственными усло­виями. Чем точнее будут сформулированы ограничения, вытекающие из производственных условий, тем меньше будет вариантов процесса, рассматриваемых в качестве основы для выбора оптимального решения. В общем виде все параметры (величины, характеризующие элементы процесса обработки), определяющие состояние объекта в произволь­ный момент времени, могут быть представлены в виде следующих векторов.

1. Вектор входных и возмущающих параметров V = (V_1, V₂ ... V_p).

К входным параметрам относятся неуправляемые переменные, связан­ные с объектом обработки и состоянием оборудования. Возмущающие параметры связаны с проявлением случайных величин, характеризу­ющих неконтролируемые характеристики заготовки или внешней среды ,

2. Вектор технологических параметров X = (X₁, X₂ … Х_п). Ком­поненты этого вектора являются управляемыми переменными, позволяющими выбирать необходимые условия обработки. Обязательное условие этих параметров – возможность их управления и контроля.

3. Вектор выходных параметров Y = (У₁, У_{2 ...} Y_m). Эти парамет­ры, ранее названные производными переменными, определяют основ­ные характеристики качества продукции и технико-экономические по­казатели, связанные с рассматриваемым процессом.

Значения каждого из рассмотренных параметров находятся в опре­деленном интервале, задаваемом физической природой данного парамет­ра или требованиями к ТП, поэтому группа ограничений, связанная с диапазоном варьирования параметров, может быть представлена в ви­де следующей совокупности неравенств

­

Решение задач технологического проектирования связано с учетом' большого числа факторов – причин, определяющих выполнение како­го-либо процесса обработки. Причем в каждой задаче требуется учи­тывать опре-деленный вид факторов, в наибольшей степени влияющий на принимаемые решения.

Анализ процессов механической обработки показывает, что в боль­шинстве случаев требуется учитывать пять основных групп факторов.

Первая группа характеризует объект обработки (заготовку): вид, материала, твердость и другие механические свойства, способ получе­ния заготовки, ее размеры, массу, точность размеров, шероховатость поверхности.

. Вторая – основные параметры орудий труда (станок, приспособле­ние, инструмент): вид, кинематику и динамику станка, жесткость, проч­ность и точность отдельных элементов и системы в целом.

Третья – выбираемые параметры инструмента для исследуемого про­цесса обработки: физико-механические свойства материала режущей части инструмента, геометрические параметры его заточки, размеры и точность, степень изношенности, шероховатость поверхности, зерни­стость и вид связки, стойкость инструмента.

Четвертая – процесс механической обработки: время и глубину об­работки, скорость, подачу, число проходов, усилие резания, давление, вид и способ подачи технологических сред.

Пятая – технико-экономические показатели: расход инструмен­та, износ инструмента и станка, производительность и себестоимость обработки, качество изделия (точность, шероховатость поверхности и физико-химичес-кие свойства, вид и форму детали, вид производства

Вектор входных параметров V объединяет первую и вторую груп­пы факторов. Вектор технологических параметров X формируется из третьей и четвертой групп факторов, а вектор выходных параметров Y включает пятую группу факторов.

Вектор необходимого количества параметров обработки связан с требуемой точностью описания математической моделью процесса обра­ботки и структурным уровнем отыскиваемых проектных решений. Так, при проектировании маршрута обработки в качестве технических ограничений учитываются вид и материал заготовки, вид и форма дета­ли. ее точность, шероховатость и физико-химические свойства, вид стан­ка, традиционная форма обработки на заводе, серийность и др.

Наиболее полно в технологии машиностроения описывается мате­матическая модель процесса обработки при выборе оптимальных режимов резания, точность получения которых во многом зависит от количества и достоверности описания технических ограничений.

Недостатком используемых в качестве технических ограничений стойкостных и силовых зависимостей для расчета режимов резания яв­ляется недостаточная высокая точность. В существующей справочной литературе по резанию металлов отсутствуют данные по диапазонам, в которых эти зависимости справедливы. Хотя известно, например, что зависимости для определения стойкости инструмента и усилия резания применимы в довольно узком интервале скоростей резания. Поэтому в настоящее время необходимо проводить исследования и обобщать име­ющийся материал по созданию точных функциональных зависимостей, отражающий во всей полноте процесс резания металлов. Причем в ос­нову этих работ должны быть положены результаты современных тео­ретических и эксперименталь-ных исследований по изучению тепловых явлений и напряженного состоя-ния в зоне резания. Так, в результате исследований в последние годы установлен ряд новых положений, ко­торые необходимо учитывать при определении вида технических ограничений.

Основные из них следующие.

1. Зависимость интенсивности износа инструмента от скорости ре­зания для различных обрабатываемых материалов, различных опера­ций механической обработки и условий резания носит немонотонный характер с одним или двумя минимумами.

2. Чем ниже обрабатываемость металла резанием, тем более ярко выражен экстремальный характер зависимости интенсивности износа от скорости резания и тем большее значение приобретает определение оптимальных скоростей резания, характеризующихся наименьшей интенсивностью износа инструмента и наибольшей стабильностью про­цесса резания.

3. Назначение режимов резания без учета действительного характе­ра стойкостных зависимостей приводит к значительным потерям про­изводительности обработки, размерной стойкости инструмента и повы­шению себестоимости выполнения операции.

4. Наличие взаимосвязи минимальной интенсивности износа инстру­мента и постоянства оптимальной температуры резания для различных видов обработки металлов резанием лезвийным инструментом.

Выполняемые исследования закономерностей протекания различ­ных видов технологических процессов механической обработки должны быть направлены на установление количественных зависимостей, позволяющих обоснованно выбрать технические ограничения при соз­дании математичес-ких моделей оптимизации решения технологических задач.