Математические модели процессов резания и сборки
Общие сведения.
Процесс резания можно рассматривать как сложный физико-химический механизм взаимодействия инструмента с обрабатываемым материалом в условии рассеяния свойств, всех составляющих элементов технологической системы. Для управления процессом необходимо раскрыть физическую природу явлений происходящих в зоне обработки и вычислить их влияние на неустойчивость резания для определения условий стабилизации.
На входе системы имеем заданные параметры, управляемые параметры, возмущающие параметры. К требуемым относят: марка обрабатываемого материала, метод обработки, требование по точности, шероховатости и др. параметры.
Управляемые: допускают целенаправленный выбор или изменение в ходе обработки, к ним относят: марку инструментального материала, конструкцию и геометрию инструмента, режимы резания и т.д.
Возмущающие: среди них можно выделить систематические и случайные. К числу систематических можно отнести: закономерное изменение скорости резания, глубины резания, геометрию инструмента. К случайным относят: изменение твёрдости заготовки и инструмента, изменение припуска, динамических и статических характеристик станка.
В процессе резания происходит формоизменение заготовки в готовую деталь. Т.е. получаем систему с набором новых характеристик. Процесс перехода от заготовки к детали характеризуется: изменением напряжений в обрабатываемом материале, изменением температуры, временем резания. Отсюда появляется возможность вести оценку процесса перехода по таким параметрам как сила резания, мощность резания, температура в зоне резания, износ инструмента и т.д. На выходе ТП обычно имеем критерий эффективности (целевую функцию), в виде производительности. Таким образом под ММ ТП будем понимать зависимость связывающую выходные параметры объекта с входными, в первую очередь с управляемыми и возмущающими.
Требования к входным параметрам
Так как модель создается для цели управления, то существенными являются те параметры которые наиболее сильно влияют на осуществление цели управления. Из множества параметров надо выявить наиболее существенные. Входные контролируемые параметры, требуемые и возмущающие, должны удовлетворять следующим требованиям:
Должны влиять на реализацию цели управления. Для оценки этого влияния можно провести следующий эксперимент: объект находится в состоянии Y, которое соответствует заданной цели. Теперь меняем параметр
на входе. Если это изменение может
изменить состояние объекта на столько,
что цель управления не достигается, то
входной параметр
существенен для управления.Параметры должны эффективно и надежно измеряться. Если параметр не измеряется или измерение требует больших затрат, то его относя к случайным помехам.
К управляемым параметрам, которые целенаправленно воздействуют на объект кроме перечисленных 2 требований относят еще одно:
Эффективное воздействие на состояние объекта. Т.е. возможность компенсировать негативные изменения этого состояния.
Выбор параметров осуществляется экспертным методом т.е. с привлечением специалистов, хорошо знающих объект управления и окружающую среду. К выходным параметрам предъявляются 2 требования:
Наличие информации о выполнении или невыполнении цели управления.
Должны надежно и оперативно измеряться.
После определения входов и выходов получаются содержательное описание объекта управления. Число входов и выходов может быть первоначально больше, чем потом реализовано на практике. Эта избыточность поможет осуществить эффективный отбор наиболее существенных факторов на этапе экспертной оценки входов и выходов.