4.2. Направленный перебор при синтезе маршрута обработки поверхности детали

4.2.1. Основные определения и принятые допущения

Системный подход к проектированию в механообработке резанием прежде всего предполагает определение понятия "технологическая система механообработки резанием", описание ее структуры и свойств. Анализ литературных источников показывает, что понятие "система" должно:

-иметь однозначную трактовку;

-определять ее как условную совокупность объектов;

-отражать внутренние связи и связи с внешней средой;

-подчеркивать целенаправленность ее функционирования и динамику изменения структуры и связей.

Этим требованиям наиболее полно отвечает определение, приведенное в ГОСТ2954-78 "Надежность в технике. Технологические системы. Термины и определения". В ней сформулировано понятие "технологическая система" (ТС) с учетом взаимодействий в человеко-машинной среде: "Технологическая система – совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения, предметов производства и исполнителей, предназначенная для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов и операций в соответствии с требованиями нормативно-технологической документации".

Автоматизация и механизация производственных процессов постепенно привели к тому, что человек из сферы производства перешел в сферу контроля его выполнения, что нашло свое отражение в трансформации понятия "технологическая система" и выводе за ее рамки человека как объекта оптимизации. Исходя из этого в качестве объекта исследования принята технологическая система механообработки резанием (ТСМ), в которой преобразование объекта обработки (ОО) из состояния "заготовка" (з) в состояние "деталь" (д) происходит с использованием технологических процессов (ТП) и оборудования (С), реализующих лезвийную обработку, а все процессы в ней (обработка (ТПО), контроль (ТПК), транспортирование (ТПТ))

происходят последовательно.

Под объектом обработки будем понимать множество состояний материального тела из металла, образованного замкнутым пространством элементарных поверхностей (ЭП), в процессе воздействия на него со стороны технологического оборудования.

Под элементарной поверхностью (ЭП) будем понимать поверхность, образованную множеством кривых-го и-го порядка.

В общем случае процесс изменения характеристик объекта обработки многостадийный и предполагает постепенное приближение его состояния к состоянию "деталь", т.е. состоянию объекта обработки, удовлетворяющему требованиям потребителя.

Под заготовкой будем понимать множество состояний объекта обработки в ТСМ, удовлетворяющее требованиям изготовителя, но не удовлетворяющее требованиям потребителя. С учетом этого обстоятельства структуру ТСМ можно описать следующим образом:

где  - знак взаимодействия элементов системы обработки;

---> - знак результатов взаимодействия;

СТ - оборудование для транспортирования заготовки и инструментов;

СК - контрольно-измерительное оборудование;

СО - оборудование для обработки металлов резанием.

Процесс обработки резанием для большинства случаев формообразования построен на взаимодействии режущего клина с обрабатываемой поверхностью. При этом различие между инструментами состоит лишь в степени концентрации клиньев, их форме, размерах и материале режущей части.

Под элементарным режущим клином (ЭРИ) будем понимать поликлиновой инструмент, результатом воздействия которого на объект обработки является элементарная поверхность. Процесс этого воздействия назовем элементарным технологическим переходом (ЭТП), а систему обработки, реализующую этот процесс, элементарной технологической системой (ЭТС). Тогда по аналогии с моделью ТСМ для структурной модели ЭТС можно записать:

где ЭТПО - элементарный технологический процесс механической об работки резанием;

ЭТПТ - элементарный технологический процесс транспортирования объекта обработки и инструмента в зону обработки;

{РК} - множество режущих клиньев на инструменте.

Если рассматривать деталь и заготовку как объединения множеств элементарных поверхностей, то преобразование вида (З  Д) есть ни что иное, как (з  д ) по всем обрабатываемым поверхностям. Тогда модель ТСМ (4.3) можно представить в виде объединения моделей ЭТС (4.4):

где j - номер ЭТС;

КТ - размер массива ЭТС, реализующих преобразование i (з  д);

i - номер формируемой ЭП;

КП - размер массива обрабатываемых поверхностей.

Для реализации принципов системного подхода к механообработке резанием необходимо, чтобы она отвечала требованиям системности:

1) ТСМ должна быть условно изолированной системой, о чем говорило бы наличие у нее "входов" и "выходов";

2) она должна обладать организацией, т.е. иметь структуру;

3) как любая организационная система, ТСМ в процессе функционирования должна стремиться к уменьшению энтропии внутренних характеристик;

4) жизненный цикл ТСМ должен быть конечным и соответствовать ее максимальной эффективности.

Рассмотрим внутренние свойства ТСМ, а также ее свойства как субъекта и объекта воздействия. К внутренним свойствам технологической системы относятся:

-подчинение параметров и структуры функциональному назначению системы;

-функционирование системы и ее элементов с минимумом энтропии выходных характеристик при заданных входных параметрах;

-модульность построения, следствием чего является двойственность технологической системы (она одновременно может выступать в качестве макро- и микросистемы);

-иерархическое построение материальных и информационных потоков, причем первые подчинены вторым;

-свойство развития, т.е. возможность изменять свою конфигурацию в соответствии с целевыми функциями;

-в силу того, что технологическая система может быть преобразована к некоторому набору систем, экстремальным проявлением свойства развития является свойство самоуничтожения, проявлением которого может быть отсутствие согласования между "входами" и "выходами" системы и подсистем в ней.

Структурны анализ модели ТМС (4.5) показывает, что она отвечает требованиям системности и обладает вышеперечисленными свойствами. Таким образом, эти свойства можно использовать при моделировании структуры и параметров ТСМ.