Адаптивное управление процессом обработки

Наибольшее влияние на величину поля рассеивания размеров детали оказывает изменение таких входных параметров процесса обработки, как размеры припуска и твердость материала заготовки. Это обуславливает соответственное возрастание диапазона изменения усилий резания и вызываемых ими упругих отжатий, а следовательно, и поля рассеивания размеров обработанных заготовок (деталей). Как известно, отжатие в упругой технологической системе рассчитывается по следующей формуле:

где – нормальная (радиальная) составляющая сила резания; j – жесткость технологической системы.

Погрешность обработки зависит от колебания отжатия вследствие изменения усилий резания или жесткости системы. Для достижения высокой точности обработки необходимо обеспечить постоянство величины y, что возможно:

1. при постоянстве составляющей силы резания (или силы резания P);

2. при постоянстве отношения .

Например, при обработке стали и чугуна сила резания определяется по следующей формуле:

Для того чтобы управлять величиной силы, теоретически можно изменять любые параметры входящие в формулу. Но практически изменять можно только подачу, так как изменить остальные параметры невозможно.

Пример: обрабатывался стальной валик диаметром d = 23 мм и длиной l = 400мм. Обработка велась резцом с пластинкой из твердого сплава Т15К6 и углом в плане φ = 45˚, глубина резания t = 1 мм, число оборотов шпинделя n = 375 об/мин. Обработка велась по двум вариантам:

а) подача оставалась постоянной s = 0,3 мм/об;

б) подача изменялась по длине обработки: при l = 50 и 100 мм s = 0,53 мм/об; при l = 150 мм s = 0,33 мм/об; при l = 200 мм s = 0,3 мм/об; при l = 250 мм s = 0,33 мм/об; при l = 300 мм s = 0,47 мм/об; при l = 350 мм s = 0,53 мм/об.

Были получены результаты, представленные на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Результаты обработки валика:

a – постоянная подача; б – изменение продольной подачи

При изменении продольной подачи повысилась не только точность геометрической формы детали (колебание диаметра по длине детали уменьшилось с до ), но и увеличилась производительность обработки, так как средняя подача выросла с 0,3 до 0,43 мм/об (в 1,43 раза). Производительность по основному времени равна

где – основное время; n – число оборотов шпинделя; – подача (на один оборот шпинделя); – длина рабочего хода; i – число проходов.

Как видим, производительность по основному времени прямо пропорциональна подаче, следовательно, она также увеличилась в 1,43 раза.

Для регулирования подачи применяются специальные устройства. Ранее они назывались (для универсальных станков) системы автоматического регулирования. Сейчас их называют системами адаптивного управления (САУ).

Более подробно о моделировании типовых технологических процессов можно прочесть в [13], с. 247…257, а о системах стабилизации и адаптивного управления процессами металлообработки на с. 276…321.