Аннотации:
Несмотря на появление новых высокопроизводительных металлообрабатывающих станков с ЧПУ, в отечественном машиностроении до сих пор не решена проблема, связанная с существующей низкой производительностью операций, выполняемых на данных станках. Причиной этого является отсутствие нормативно-справочной литературы, САПРов и инженерных методик, позволяющих проектировать циклы для станков с ЧПУ, которые удовлетворяли бы требованиям современного автоматизированного производства. На практике данную проблему решают двумя путями: 1) покупкой режимов резания у производителей оборудования, 2) методом побора режимов резания путем обработки ряда пробных заготовок. Оба пути требуют значительных дополнительных затрат, которые в итоге накладываются на конечную себестоимость выпускаемой продукции и не решают проблемы повышения производительности операций, выполняемых на станках с ЧПУ, в целом по всему отечественному машиностроению. Решением данной проблемы является рассматриваемая в данной статье методология проектирования оптимальных циклов внутреннего шлифования, которая базируется на двух основополагающих моделях: модели составляющих силы резания и модели съема металла. Силовая модель процесса внутреннего шлифования связывает силы резания с режимами обработки и охватывает большую часть основных технологических параметров. Модель съема металла отражает взаимосвязь программного и фактического значений радиальной подачи с упругими деформациями технологической системы, а также позволяет рассчитывать величину фактически снятого припуска, текущие значения радиусов обрабатываемого отверстия, силы резания, времени съема для заданного цикла шлифования и др. В качестве математического метода оптимизации циклов шлифования используется метод динамического программирования. Применение данного метода обусловлено тем, что он не требует построения заранее границ области допустимых ограничений и не является чувствительным к свойствам моделей управления и ограничений. Методология проектирования оптимальных циклов внутреннего шлифования позволяет с математической точностью рассчитывать оптимальные значения радиальной и осевой подач на всех ступенях цикла, оптимальное распределение снимаемого припуска по ступеням цикла для радиальной и осевой подач, при которых обеспечивается минимальное время цикла с учетом заданных технологических ограничений целевой функции. Despite emergence of new high-productive metal working machines with CNC in the national engineering industry, the problem connected with the existing low-productivity of the operations carried out on these machines isn’t solved yet. The reason for that is the lack of normative and reference literature, CAD and the engineering techniques allowing to design cycles for CNC machine tools which would satisfy the requirements of modern automated production. In practice,
this problem is solved in two ways: 1) purchasing of the cutting modes from equipment manufacturers; 2) using the method of cutting modes choice by processing of a number of test billets. Both ways require considerable additional expenses which are imposed on the final cost ofthe products and don't solve a problem of increasing the productivity of operations carried out on CNC machine tools in general, throughout the domestic engineering industry. The solution of this problem is the methodology of designing of optimal internal grinding cycles considered in this article which is based on two fundamental models: the model of the cutting force components and the model of metal removal. The power model of internal grinding process connects the cutting forces with processing regimes and covers most of the basic technological parameters. The model of metal removal reflects interrelation of the program and the actual values of the radial feed with elastic deformations of the technological system, and also allows calculating the value of the actually removed allowance, the current values of radiuses of
the treated holes, cutting force, removal time for the specified grinding cycle, etc. As a mathematical optimization method of grinding cycles the dynamic programming method is used. Application of this method is caused by the fact that it doesn't require pre-construction of the boundaries of acceptable restrictions and isn't sensitive to properties of model controls and limitations. The methodology of designing of optimal internal grinding cycles allows calculating mathematically optimal values of radial and axial feeds at all steps of a cycle, optimal allocation of removal allowance on cycle steps for radial and axial feeds in case of which the minimal cycle time considering the specified technological limitations of criterion function is provided.
Описание:
Переверзев Павел Петрович, доктор технических наук, профессор кафедры технологии машиностроения, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, pereverzevpp@susu.ru.
Акинцева Александра Викторовна, ассистент кафедры технологии обработки материалов филиала, Южно-Уральский государственный университет, филиал в г. Кыштыме, popovaav@susu.ru.
P.P. Pereversev1, pereverzevpp@susu.ru,
A.V. Akintseva2, popovaav@susu.ru
1South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation,
2South Ural State University, branch in Kishtim, Kishtim, Russian Federation