Расчет оптимальных режимов резания на металлорежущих станках, страница 3

Реальные технологические системы функционируют в условиях многих случайных факторов, источниками которых являются воздействия внешней среды, а также ошибки, шумы и отклонения различных величин, возникающих внутри системы.

Кибернетическое представление структурной схемы механической об­работки /см. рис. 1.1/ изображена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Обобщенная схема моделируемого процесса

Совокупность параметров среды, которые воздействуют на объект, подразделяют на группы в зависимости от характера и степени их участия в технологическом процессе. В самом общем случае объект характеризуют следующие параметры: входные величины /входы/ -   X1,Х2 , . .., Xп ',
управляющие воздействия /управление/ -  U1 ,U2,..,Ukвозмущающие
воздействия /возмущения/ -   Z1,Z2,..,Zq;выходные величины /выходы/

Y1,Y2,...,Ym;

Входными принято называть параметры,  значения которых можно из­мерить, но на них нельзя или нецелесообразно воздействовать. Предпола­гается также, что эти параметры не зависят от резца процесса. Вход­ными параметрами при механической обработке являются деталь /мате­риал, размеры, припуск на обработку/, обрабатывающая система /станок, 'приспособление, инструмент,  технологическая среда/.

Управляющими называются параметры, на которые можно оказывать прямое воздействие в соответствии с выбором разработчика или предъявляемыми требованиями, что позволяет управлять процессом, например, режим резания -  V,S,t.

Возмущающими называют параметры, значения которых изменяются случайно с течением времени и которые, как правило, недоступны для изме­рения /высота нароста, неравномерность припуска, неоднородность слоя обрабатываемого материала и др./.

Выходными называются параметры,  значения которых определяются в жимом процесса.  Эти параметры характеризуют его состояние как резуль­тат суммарного воздействия входных, управляющих и возмущающих пара­метров. Поскольку назначение выходных параметров - описывать состою   -процесса, их иногда называют параметрами состояния.

Практически каждая модель представляет собой некоторую комбина­цию таких составляющих, как компоненты, параметры /переменные/, функ­циональные зависимости, ограничения, целевые функции.

Например, в модели технологической операции компонентами явля­ются обрабатывающая система, система резания и т.п.

Каждый параметр /переменная/ в модели должна описываться стан­дартным образом. Например:  определение и символ;  текстовое описание; единицы измерения; диапазон изменения; характеристики /однозначный, многозначный параметр, числовой или качественный; регулируемая, нере­гулируемая или случайная переменные и т.д./; место применения в моде­ли; источник параметра /переменной/ и др.

1.3. ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ ДЛЯ РАСЧЕТА РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Аналитические и другие способы ручного выбора оптимального соче­тания все факторов весьма трудоемки. Эффективными средствами для реше­ния подобных задач являются современные математические методы и новей­шие ЭВМ. Математический, математико-логический и чисто логический инструментарий       дают возможность находить оптимальные решения и обеспечивать     механизацию и автоматизации расчетов на ЭВМ при использовании информационно-технической базы, организационных и экономических   . предпосылок.

Применение ЭВМ для проектирования технологических процессов с учетом их быстродействия позволяет:

гарантировать высокое качество расчетов, обеспечить равнонапряженность норм, исключить появление так называемых "выгодных" и "невы­годных" норм, т.е. в значительной мере исключить субъективный фактор при нормировании; получить руководящие материалы для выбора рациональных методов и приемов труда, организации рабочих мест, форм распределения и коопе­рации труда;

получить сведения, необходимые технологу и конструктору при про­ектировании цехов, участков, металлорежущих станков, инструментов и т.п.

Ученые доказали, что, несмотря на большое многообразие форм и ме­тодов обработки резанием все они исходят из многих общих закономер­ностей, что различные кинематические схемы резания при обработке изде­лий любой формы можно получить из сочетания двух элементарных движе­ний - прямолинейного и вращательного. Поэтому в принципе можно приме­нить единую теоретическую модель процесса механической обработки, ко­торую используют для выявления оптимальных режимов резания ма­териалов   на    i-й операции и исследования этих режимов с помощью ЭВМ.

Обычно схема построения модели операции такая:

формулируется задача операции: что требуется достичь, какими пу­тями и при каких ограничительных условиях, т.е. формулируется цель, характеризуются средства и факторы, влияющие на ход операции;

каждому фактору присваивается определенное символическое обозна­чение с указанием закономерных количественных связей между ними /в том числе и установленных экспериментально/.

Таким образом, задача, составленная из математических символов, • включавшая целевую функцию, описание состояния операции и их ограни­чительные условия, при которых реализуется поставленная цель, и явля­ется моделью данной операции.

Хотя математическая модель использует, как правило, много эмпири­ческих зависимостей процесса резания   и опытных усредненных экономико-организационных и технолого-производственных показателей, все же она с достаточной для практики точностью отражает объективные взаимосвязи совокупности физико-технологических и экономико-производственных факто­ров, влияющих на оптимальность процесса резания.

Выбор оптимального варианта сводится к простому и последовательно­му выполнению большого числа арифметических операций, порядок которых определяется предварительно разработанной программой по заранее принятой для выбора оптимального режима резания последова­тельности логико-математических действий, в том числе решения системы линейных уравнений и неравенств при поиске экстремума оценочной функ­ции. При этом те или иные направления в вычислениях ЭВМ можно выбирать самостоятельно /пакетный режим/ или при помощи разработчика /диалого­вый режим/. Это позволяет использовать методы приближенных вычислений, которые весьма часто встречаются в практике расчета режимов резания. После выполнения расчетов ЭВМ автоматически печатает результаты в удобной для практического использования форме.