5. Формирование кодов индивидуального маршрута

нет

Останов

да

Рисунок 3.7 – Алгоритм синтеза технологических маршрутов

3.5 Направленный перебор при синтезе маршрута обработки поверхности детали

3.5.1 Многовариантность задачи синтеза маршрута обработки поверхности детали.

При решении задач синтеза маршрута обработки поверхно­стей используют методы направленного перебора, дина­мического программирования и др. Рассмотрим синтез маршрута обработки поверхности на основе направлен­ного перебора, суть которого заключается в определе­нии количества переходов за счет использования допу­стимых режимов резания при условии выполнения огра­ничений и минимизации (максимизации) целевой функции.

При многопереходной обработке поверхности каж­дый предыдущий переход существенно влияет на резуль­таты последующего (главным образом на точность об­работки). Поэтому различные варианты выполнения последующего перехода могут рассматриваться только после того, как выбраны определенные параметры пре­дыдущего перехода.

Различные варианты многопереходной обработки по­верхности должны рассматриваться как отличные друг от друга по количеству и основным характеристикам наборы переходов, выполняемых в строго определенной последовательности. Каждый такой набор дает опреде­ленную точность обработки и связан с конкретными затратами.

Если задана стойкость инструмента, то скорость ре­зания можно принять производной от глубины резания и подачи. Следовательно, два последних параметра и определяют многовариантный характер рассматривае­мой задачи. Глубина резания на первом переходе тео­ретически может принимать значения от максимального t_max, равного общему максимальному припуску на рас­сматриваемую поверхность, до минимального t_min, до­пустимого физикой процесса резания. Каждое последую­щее значение глубины резания может отличаться от предыдущего на величину t, характеризуемую возмож­ностью устойчивого регулирования при данной конструк­ции настроечного устройства. Таким образом, на пер­вом переходе глубина резания выражается величиной t_max.—jt, где j==0, 1, 2,..., р. Каждая из указанных глубин резания может образовывать новый вариант перво­го перехода в сочетании с различными величинами по­дач, принимающими значение от Smax до Smin. В резуль­тате образуется определенное множество вариантов выполнения первого перехода, неравноценных как по по­лучаемой точности обработки, так и по затратам (напри­мер, технологической себестоимости).

Особенности выполнения первого перехода оказыва­ют большое влияние на количество возможных вариан­тов последующих переходов, и в первую очередь за счет изменения глубины резания. Количество вариантов маршрутов на последующих переходах будет тем боль­ше, чем больше та часть припуска, которая осталась неиспользованной после первого перехода. Вариант пер­вого перехода в сочетании с различными вариантами выполнения второго перехода дает набор неравнознач­ных вариантов двухпереходной обработки. Аналогично определяют возможные варианты с третьим, четвертым и последующими переходами.

Варианты маршрута многопереходной обработки по­верхности могут быть представлены графом, вершины которого соответствуют какому-нибудь показателю (на­пример, погрешности обработки поверхности), а ребра, соединяющие две вершины,—определенным парамет­рам перехода. Различные цепи, выходящие из вершины графа, соответствующей какому-либо показателю заго­товки, имеют последнее ребро, рассматриваемое как последний переход. Сами цепи описывают варианты многопереходной обработки. Поэтому формально раз­личные варианты переходов и их последовательностей могут быть представлены ребрами и цепями графа. Де­рево вариантов маршрута обработки поверхности дета­ли представлено на рисунке 3.8.

Чтобы каждая цепь отражала вариант многопереход­ной обработки, представляющий практический интерес, необходимо установить определенные технологические правила, которым она должна удовлетворять.

При выборе плана маршрута многопереходной обра­ботки поверхности детали резанием в первую очередь преследуется цель удалить слой металла (припуск) и достичь заданной точности за наименьшее число пере­ходов. В этом отношении рационально начинать по­строение графа с минимального числа переходов, посте­пенно увеличивая их число.Тогда и расчеты должны проводиться в той же последовательности, что значительно уменьшит их объем. Этого правила надо придер­живаться и при выборе последовательности рассмотре­ния различных значений подач. На завершающем пере­ходе на подачу накладываются ограничения, обуслов­ленные заданной шероховатостью поверхности.

Поэто­му при построении графа достаточно из ряда подач, имеющихся на данном станке, принять ограниченное число, например, пять-шесть, одна-две из которых будут меньше определяемой требуемой шероховатостью по­верхности, а остальные, предназначенные для первых переходов, — больше. В общем случае каждое значение глубины резания может сочетаться с любым значением подачи из ряда Smax, ..., Sk,..., S_min. Практически нецеле­сообразно на последующем переходе использовать по­дачу большую, чем на предшествующем. Поэтому при построении графа количество ребер, исходящих из одной вершины, будут зависеть от того, какому значению по­дачи соответствует предшествующее им ребро. Но и в этом случае не все возможные сочетания глубины резания и подачи должны приниматься во внимание при

Рисунок 3.8 – Дерево вариантов маршрута обработки поверхности

детали

построении графа.

Порядок изменения глубины резания при построении графа регламентируют некоторые технологические пра­вила. Наиболее важное из этих правил устанавливает связь между технической характеристикой настроечного устройства и изменениями глубины резания в различ­ных вариантах переходов. Согласно ему, при построе­нии ребер одной цепи должно выполняться условие закономерного уменьшения первичных погрешностей об­работки, т. е. t_i t_i-1, где t_i—глубина резания, соответ­ствующая рассматриваемому ребру; t_i-1—глубина ре­зания, относящаяся к предшествующему ребру той же цепи

С учетом принятых ограничений уже на первом пере­ходе глубина резания не должна быть меньше опреде­ленного значения. В общем случае минимальная глуби­на резания, рассматриваемая на р-м переходе,

(3.3)

где t_max—максимальная глубина резания при обработке

всего припуска за один переход; — величина при­пуска, удаленная на предшествующих переходах;

p_доп—максимально допустимое число переходов, при­нимаемое для данного расчета.

2. Постановка задачи синтеза маршрутов обработки

поверхности детали

При построении графа принима­лись во внимание заданные глубины резания на каж­дом переходе, которые могут существенно отличаться от фактических, упругие отжатия, износ инструмента и т. д. Граф, построенный по изложенной методике, формально описывает возможные варианты обработки какой-то детали из определенной заготовки на заранее выбранном оборудовании. Каждому ребру произвольной цепи, построенному для конкретного заданного значе­ния глубины резания ti и подачи Si, будет соответство­вать определенная технологическая себестоимость C_{nep i} при выполнении данного перехода i. Поэтому задача оптимизации структуры плана маршрута многопереход­ной обработки поверхностей деталей формально может быть представлена следующим образом: среди опреде­ленного множества цепей графа, построенного для кон­кретного случая обработки, нужно отыскать цепь, удов­летворяющую ограничениям и дающую минимальное значение целевой функции:

где Nрез—мощность, расходуемая на резание; Рz, Py, P_x—тангенциальная, радиальная и осевая составляю­щие усилий резания; Δ_i—суммарная погрешность об­работки; Δ_фi — отклонение формы; N_элη — мощность привода станка; Р_доп.ин—допускаемая нагрузка на ин­струмент; Т— стойкость инструмента; Тэк—экономиче­ская стойкость инструмента; Р_удоп— допускаемая ра­диальная сила резания; Р_доп.ст—усилие, допускаемое механизмом подачи станка; р—допуск на размер; Δ_доп.ф—допускаемое отклонение формы обрабатывае­мой поверхности; Rz—высота неровности; Р_zдоп—до­пускаемая высота неровности; Р_а —среднее арифмети­ческое отклонение профиля; Р_zдоп —допускаемое сред­нее арифметическое отклонение профиля; Sp—значение подачи при выполнении р-го перехода; Sk—значение подачи, обеспечивающее требуемое значение Р_z или R_a ; n_i и s_i—частота вращения шпинделя и подача на i-м переходе; {n_imin, n_imax} — предельные значения частот вращения шпинделя по паспортным данным станка; {S_imin, S_imax} — предельные значения подач по паспортным данным; С_перi—технологическая себестоимость i-го перехода.

В качестве целевой функции можно принимать себестоимость Ср выполнения р переходов при обработке

поверхности , а также неполное время штучное

t’_шт, оперативное t’_on или основное t_o.

Условия (3.4) используют только на черновых пере­ходах. В каждом конкретном случае отдельные ограни­чения можно не учитывать, если они не активны.

Оптимальное решение находится путем определения экстремального значения функции (3.8) для всего под­множества ребер, исходящих из каждой вершины.