Национальная научно-техническая конференция –
это прорыв в области техники, автоматики и всех остальных
отраслей промышленности. Примите участие вместе с нами!

Скачать положение

Главная / Проекты / Автомобильная промышленность /
регион:

Инновационная методология комплексной структурно-параметрической оптимизации циклов круглого шлифования, выполняемых на станках с ЧПУ

  
  
  

Современные шлифовальные станки имеют технические возможности, позволяющие вести обработку по заданным циклам различных наружных и внутренних поверхностей детали за один установ заготовки. При этом перед технологами на производстве возникает необходимость ежемесячной разработки множества управляющих программ для различных операций шлифования с ЧПУ. Имеющие у технологов средства автоматизированного назначения режимов в лице различных CAD/САМ-систем опираются на данные из нормативно-справочной литературы 60…80-хх годов выпуска, разработанной для технических возможностей универсальных станков. Практически полностью отсутствуют рекомендации по проектированию циклов, максимум – приведены широкодиапазонные рекомендации по разделению припуска на черновые, чистовые стадии обработки. В результате в условиях реального автоматизированного производства режимы резания для всех видов операций шлифования с ЧПУ назначаются технологом вручную. При этом технолог опирается на личный опыт или же на статистические данные предприятия по режимам резания аналогичных операций. Проектируемые таким образом циклы требуют адаптации к реальным технологическим условиям обработкой ряда пробных заготовок (дополнительные затраты), т.к. CAD/CAM-системы разрабатывались для «идеальных условий». При этом для гарантированного выполнения требований чертежа по точности и качеству технологом вручную назначаются заниженные режимы резания. Отсюда вытекает низкая эффективность использования производственных мощностей современных станков с ЧПУ. В результате в значительной мере повышается количество выпускаемого брака и снижается производительность не только самого процесса обработки (современные станки с ЧПУ используются на 60…80% от заложенной в них мощности), но и этапов технологической подготовки производства. Стоит отметить, что данная ситуация касается всех видов механической обработки (шлифования, точения, фрезерования и т.д.).
В качестве решения вышеописанной ситуации предлагается методология комплексной структурно-параметрической оптимизации циклов круглого шлифования с ЧПУ. Принципы разработки методологии проектирования оптимальных режимов резания базируются на широком привлечении концепций, методов и алгоритмов системного моделирования процессов силы резания и ее аналитической взаимосвязи с различными технологическими факторами и упругими деформациями технологической системы, а также моделировании процессов формообразования поверхностей, точности размеров, шероховатости, тепловых дефектов, их взаимодействия в системе оптимизации управляющих параметров и действия переменных факторов. Методология позволяет производить комплексную (совместную) оптимизацию не только всех режимов резания, но и других параметров управления циклом (характеристика и геометрические параметры круга, величина перебега, количество ступеней в цикле и т.д.) при условии минимизации себестоимости и максимизации производительности операции, сокращения количества выпускаемого брака.
Основой предлагаемой методологии служат аналитические широкодиапазонные модели, устанавливающие отношения между множеством различных взаимосвязанных процессов шлифования (модель съема металла, единая силовая модель процесса шлифования и др.). В частности, это силовая модель, устанавливающая взаимосвязь между силами резания, параметрами характеристики круга, его степени затупления, физико-механическими свойствами обрабатываемого материала, режимами резания, изменением площади контакта круга с заготовкой и др. технологическими факторами, оказывающими влияние на силу резания. Силовая модель послужит основой обобщенной модели процесса съема металла, которая учитывает кинематику и особенности формирования обрабатываемой поверхности для различных видов круглого шлифования. Также основу данной модели составят известные фундаментальные закономерности взаимосвязи жесткости технологической системы с ее упругими деформациями, возникающими под действием силой резания. Модель установит взаимосвязи режимов резания со всеми параметрами процесса шлифования, в том числе и с глубиной резания на протяжении всего цикла. В результате станет возможным поэтапное моделирование съема металла на каждом радиусе рассматриваемого сечения по всей длине заготовки и в течение всего цикла обработки с учетом нестабильности процесса обработки (колебания припуска, степени затупления круга и др.), что позволит прогнозировать точности обработки.
К практическим результатам проекта можно отнести алгоритм и программу расчетного определения оптимального цикла для совместного управления режимами резания на операциях круглого шлифования с ЧПУ, а также формирование технического задания для внедрения полученных результатов исследования в имеющиеся CAD/CAM-системы. При этом важно подчеркнуть, что научная и практическая значимость планируемых результатов исследования выйдет за пределы получения новых знаний о системе автоматизированного проектирования оптимальных циклов шлифования. Разработанная методология будет применима не только к другим видам операций шлифования, но и операций точения и фрезерования, для которых также отсутствуют методики проектирования оптимального циклов режимов резания в автоматическом режиме.


Комментарии

Отрасли

Авиастроение
Автомобильная промышленность
Транспортное машиностроение
Станкостроительная и инструментальная промышленность
Приборостроение, системы управления, электронная и электротехническая промышленности
Тракторное, сельскохозяйственное, лесозаготовительное, строительно-дорожное и коммунальное машиностроение
Энергетическое машиностроение
Ракетно-космическая промышленность
Тяжелое машиностроение
Судостроение и морская техника
Промышленная экология
Информационные технологии
Робототехника и искусственный интеллект
Управленческие задачи