174 / 530
Actual Problems in Machine Building. 2016. N 3
Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
174
подходов опирается на традиционные модели стойкости инструмента степенного вида [22-
29].
В работах авторов [30-38] предлагается новый подход к оптимизации режимов
обработки металлов резанием, основанный на предложенной выпуклой модели режущего
инструмента и применении метода характеристических линий. Следующим шагом
предполагается развитие идей в сторону автоматизации и управления процессами резания.
Алгоритмы и методики управления процессом резания применяются при проектировании
станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и системами автоматического
регулирования (САР).
Целью данной статьи является изложение результатов применения разрабатываемого
подхода на основе предлагаемой новой модели к задаче оптимального управления процессом
резания. В работе показаны результаты аналитического решения. Также приведен пример
расчета системы двухканального управления.
В работе рассматривается операция сверления, но с необходимыми корректировками
предлагаемый подход также может быть применен и для других операций обработки
металлов резанием – точение, фрезерование и пр.
Использование новой стойкостной модели для расчета оптимальных режимов
обработки
Предлагаемая новая одноэкстремальная экспоненциальная модель стойкости
режущего инструмента имеет вид:
2
2
0
2
2
exp
,
n
s
n
s
n a
S a
L A
b
b
(1)
где стойкость инструмента характеризуется величиной
L
– суммарной длиной
просверленных отверстий до затупления сверла, мм; независимые переменные (факторы)
n
– число оборотов в минуту, об/мин;
0
S
– подача на оборот, мм/об;
A
,
n
a
,
s
a
,
n
b
,
s
b
–
параметры модели, определяются условиями резания (материал инструмента, материал
детали, геометрия инструмента, применяемая СОЖ и пр.).
В предлагаемой форме (1) параметры модели имеют простую и понятную для
практиков геометрическую интерпретацию: параметр
A
задает максимальное значение
стойкости инструмента на поле факторного пространства,
n
a
и
s
a
– координаты максимума
стойкости по переменным
n
и
0
S
,
n
b
и
s
b
характеризуют координаты эллипсов
рассеивания стойкостей по координатам
n
и
0
S
на уровне
A e
.
Проведенные исследования [30-38] процесса сверления позволили на картине
стойкости конкретного инструмента в зависимости от режимов обработки (двухфакторное
поле
0
,
S n
) выделить геометрическое место точек, где для текущих значений минутных
подач на поле факторного пространства
0
( , )
S n
находятся максимальные значения
стойкостей инструмента (рис. 1).
На этой линии
M
IIS
(рис. 1) находятся режимы «минимума затрат», которые можно
рассчитать по формуле:
0
0
,
С D
Q
E
S n L n S
,
(2)
где
, ,
C D E
– некоторые экономические параметры.