3.3.4. Определение режимов резания с помощью эвм

Определение рациональных режимов резания в рамках системы ТПП оказывает существенное влияние на эффективное применение современных материалов и оборудования. Это комплексная проблема, в ходе решения которой учитывается множество функциональных, технологических и экономических факторов. Влияние этих факторов поддается лишь эмпирическому определению, т.е. их нельзя определить

аналитически. Иными словами, использование математических и логических моделей для решения этой проблемы крайне ограничено.

Сложность получения достоверной информации заключается в том, что для комплексного решения задачи необходимо учитывать еще и такие критерии оптимизации, как минимальное время, стоимость и стойкость инструмента. Хотя уже созданы программы, реализующие решение этой задачи для основных видов обработки (точение, сверление, фрезерование), они лишь частично удовлетворяют целям оптимизации.

В связи с этим существуют различные степени автоматизации определения режимов резания. Широко распространены диалоговые системы, а также программы, разработанные для карманных микрокалькуляторов. Однако в этих программах учитывается влияние износа и других факторов.

Оптимизация режимов резания производится с учетом технологических ограничений оборудования и инструмента, а также параметров детали (прочности, жесткости и качества поверхности).

3.3.5. Определение кинематики обработки

Определение кинематики обработки, отражающей процесс изготовления, производится для одной детали, обрабатываемой на одной позиции в три этапа. Последовательно определяют глубину резания, последовательность переходов и координаты движения инструмента. Циклы глубин резания определяются с учетом режимов резания.

Влияние глубины резания на стойкость инструмента меньше, чем влияние подачи и скорости резания, поэтому глубину резания принимают максимальной. Подача и скорость резания необходимы для расчета других показателей процесса резания.

Общую последовательность составляют из последовательности всех переходов каждого инструмента. Если зона обработки состоит из нескольких сегментов, то их обработка ведется отдельно. Траектория движения инструмента определяется отдельными переходами. Они состоят из этапов подвода, обработки и отвода (рис. 3.21). Отрезок 1-2 начинается в конце каждого перехода, 2-3 - определяет глубину резания следующего перехода и т.д. Эти пути инструмента образуют цикл.

Рис. 3.21. Пример траектории движения инструмента во время цикла обработки.

Целью черновой обработки является рациональное распределение переходов, т.е. для каждого перехода надо максимально увеличить объем снятого материала. Для чистовых операций целью является достижение требуемого качества поверхности.

Различают распределения переходов с постоянным и переменным распределениями подач. Таким образом, можно рассматривать точение продольное и поперечное, при этом осуществляются подача параллельно оси вращения и перпендикулярно ей, а также точение под углом и точение конусов. С таким распределением технологических переходов невозможно получить любые контуры с высоким качеством поверхности. Для чистовой обработки требуется дополнительный "контурный" переход, который имеет переменное направление подачи. Распределение переходов зависит от контура готовой детали, тогда эти переходы реализуются с первого перехода по перемещенному контуру готовой детали (рис. 3.22, г) или сначала с постоянным направлением подачи и с движением конечного контура вдоль него (рис. 3.22, а - в).

Существуют следующие возможности распределения переходов с переменным направлением подачи: поперечное, продольное точение конуса с конечным контурным переходом; предпочтительное направление подачи параллельно оси вращения, перпендикулярно или под углом к ней, при достижении конечного контура - переменное направление подачи (рис. 3.22, а-в); направление подачи ориентируется с первого перехода на конечный контур (точение по контуру рис. 3.22, г); направление подачи ориентируется на контур заготовки (рис. 3.22, д). Один цикл распределения переходов характеризуется видом и и стратегией распределения. Целью такой стратегии является обработка всей зоны с минимальным количеством переходов. Все до сих пор разработанные стратегии распределения переходов исходят из максимально возможной глубины резания, потому что при этом достигаются наилучшие показатели. Поскольку система не реализуема для каждого перехода, требуется разработать и другие стратегии. Остальные стратегии распределения переходов известны: распределение переходов с максимальной глубиной резания, с равномерной глубиной резания, по зонам (с равномерной глубиной резания), ориентированных на уступы.

Рис. 3.22. Виды распределения припуска при изменении направления подачи: 6 - направление подачи.

По технологическим причинам глубина резания не должна выходить за нижний предел A_MIN, иначе не будет происходить постоянное снятие стружки. Для нахождения переходов с подходящей стратегией требуется знать следующие показатели инструмента: максимальную ширину резания B_MAX, минимальную глубину резания A_MIN и главный угол в плане .

При распределении переходов с максимальной глубиной резания разделяют разность радиусов одной зоны обработки по переходам и максимальную глубину резания. Теоретически требуемое количество переходов рассчитывается по формуле

(1)

Действительно, требуемое количество переходов получается округлением теоретического до ближайшего большего значения. N_i -1 таких переходов задаются максимальной глубиной резания, для последнего перехода получают следующую глубину:

A_l =(Y_max -Y_min)(N_i -1)/A_MAX . (2)

При этом A_l может быть меньше A_MIN. Так же при контуре с уступами глубина резания может выйти за нижний предел над уступами.

Здесь производится адаптация и получается распределение переходов ориентированно по уступам. Распределение переходов с равномерной длиной резания отличается от распределения с максимальной глубиной резания тем, что все найденные по формуле 1 переходы N_i производятся с одинаковой глубиной резания. Глубина резания А рассчитывается по формуле

A=(Y_max -Y_min)/N_i . (3)

Если обрабатываются области без уступов, то этой стратегией можно достичь минимального количества переходов. Но если требуется обработать зоны с уступами, то может получиться глубина резания ниже минимального предела.

При рассмотрении переходов, ориентированных по уступам, сначала стремятся к максимальной глубине резания. Необходимое количество переходов соответствует достигаемому минимуму по (1). Дополнительно надо учесть, будет ли глубина резания при следующем переходе ниже минимального предела. Если это имеет место, то глубину резания предыдущего перехода уменьшают.

Для распределения переходов по уступам распределяется не все разность радиусов, а только над одним уступом контура в равномерные переходы. Количество переходов над уступом М вычисляется аналогично (1):

N_i(м) =(Y_(м) -Y_(м+1) )/ A_MAX . (4)

Глубина резания одного перехода над уступом составляет:

A_(м)=(Y_(м)-Y_(м+1))/N_i(м) . (5)

Таким распределением достигается то, что над уступом М не остается припуска меньше минимальной глубины резания. При больших разницах уступов глубина резания достаточно близка к A_MIN; при малых глубинах резания может быть меньше A_MIN, что ведет к неэкономичным сечениям резания. Кроме того, общее количество переходов N_i =N_i(м) больше, чем достигаемое по (1) минимальное количество.