Современное состояние и тенденции развития моделирования процессов механической обработки, страница 7

а) всесторонне прогнозирование граничных условий для установившейся[ЗВА32]  обработки;[КДВ33] 

б) точное прогнозирование влияние непрерывности стружкообразования и погрешности перемещений;

с) минимизация погрешностей перемещений.

Из вышеуказанного становится ясным, что теми двумя факторами, которые доставляют наибольшие неприятности, являются прерывистый процесс стружкообразования и перемещения, вызывающие погрешности. Можно пытаться разрабатывать модели для обоих этих явлений. Однако следующим шагом должна быть разработка моделей, способных прогнозировать влияние обоих этих явлений на стойкость инструмента, точность и шероховатость обработанной поверхности. В этом направлении можно было бы разработать модели, которые бы способствовали выбору параметров любого процесса механической обработки. Однако это длинный и неопределенный путь. Поэтому подход (б) не кажется многообещающим.

В действительности процессы механической обработки обладают наилучшими показателями, когда удается избежать динамического стружкообразования и перемещений, вызывающих погрешности. Следовательно, кажется, что проще всего сконцентрировать разработки на моделях или других способах, способных предсказывать ту совокупность параметров и их значений, которая может привести к нежелательным результатам процесса резания и которую необходимо избегать. В принципе, значительно проще разработать модели для определения граничных условий в случае вероятного возникновения вне определенной области изменения параметров не квазистационарного [ЗВА34] процесса стружкообразования и перемещений, вызывающих погрешности[ЗВА35] . В пределах этих граничных условий, механическая обработка может быть осуществлена с относительно высокой степенью успеха, особенно тогда, когда режим резания выбран в середине области допустимого изменения параметров (process window) возможно дальше от граничных условий. Это означает, что для такого прогнозирования нет необходимости в точных моделях. Отсюда вытекают два следствия:

1) указанные модели могут быть достаточно простыми, в которых должны учитываться только самые важные явления;

2) не требуется большой точности данных в этих моделях.

Таким образом разработка подхода (а) кажется [ЗВА36] желательной.[КДВ37] 

В прошлом уже было сделано много попыток минимизации перемещений, вызывающих погрешности. Для этого обрабатывающие системы проектируются и изготавливаются с большим вниманием к статической геометрической  точности. При этом всегда стараются максимально уменьшить влияние сил и температур резания на геометрию[ЗВА38] . Подобные решения применяются для оправок (tool holder) и приспособлений (fixture). Мы близки к пределам, которые могут быть достигнуты механическими способами.

Большего можно ожидать от программной компенсации геометрической неточности, которая требует включения в себя подходящих моделей. Но и эта задача не кажется сложной для решения [[18], [19]].

3.3 Сложность и неопределенность моделирования процессов механической обработки

Всеобъемлющие и надежные модели процессов механической обработки сложны для реализации в связи с наличием множества вопросов, требующих дальнейшего решения.

3.3.1 Разнообразие процессов механической обработки

Существует огромное множество процессов механической обработки, каждый из которых требует разработки индивидуальной модели. Точение является непрерывным процессом и, поэтому, для него достаточно квазистационарной[ЗВА39]  модели. С другой стороны, фрезерование является прерывистым процессом, где стационарность никогда не достигается благодаря непрерывному изменению толщины среза. В отличие от точения и  фрезерования при сверлении геометрия режущего клина постоянно изменяется вдоль каждой режущей кромки, что требует необходимости дополнительного учета, возникающих вдоль нее явлений. Даже в одной группе процессов существуют заметные различия. Например, существует множество конструкций сверл различного назначения, отличающихся количеством режущих кромок, геометрией режущей кромки, режимом подачи (направления) сверла в отверстие (mode of guidance of the drill), отношением длины к диаметру и др. Такие различия в пределах одной группы требуют адаптируемых моделей.

3.3.2 Разнообразие исходных параметров [КДВ40] 

Для каждого процесса механической обработки существует большое множество входных параметров. Они могут быть объединены в несколько категорий:

Задаваемые параметры - это те параметры, которые являются неизменными для определенного процесса, такие как обрабатывающая система, заготовка, режущий инструмент, приспособление, инструментальная оснастка и СОЖ.

Свободные (свободно выбираемые) параметры – это те параметры, значения которых могут быть свободно выбраны для определенного процесса; их также часто называют режимом обработки (setting conditions); такие кинематические величины как скорость резания, подача, глубина резания, толщина и ширина среза и др. определенно принадлежат к этой категории.

3.3.3 Разнообразие внутренних параметров

При моделировании процесса стружкообразования, например, с целью прогнозирования сил с использованием метода угла сдвига, необходимо знать средние сдвиговые напряжения в плоскости сдвига, которые зависят от комбинации (величин) сдвиговой деформации, скорости деформации и температуры в плоскости сдвига. Поэтому необходимы модели для этих интегральных параметров. Более того, это должна быть естественная последовательность параметров, поскольку каждый предыдущий параметр необходим для прогнозирования (расчета) последующего. Например:

размеры стружки -> силы -> температуры -> скорость износа -> стойкость инструмента -> экономические показатели [[20]].

Поэтому часто, необходимо совместное использование моделей отдельных внутренних параметров для прогнозирования желаемого(ых) выходного(ых) параметра(ов).

3.3.4 Разнообразие выходных параметров