SU441132A1 - Способ оптимизации режима резани на металлорежущих станках - Google Patents

Description

1 ,

Изобретение относитс  к области станкостроени .

Известен способ оптимизации режима резани  на станках с числовым программным управлением , предусматривающий управление режимом резани  (подачей) в соответствии с априорным законом оптимального управлени .

Однако при реализации этого способа отсутствует контроль текущего значени  критери  оптимальности на основе информации о состо нии процесса резани , в частности не предусматриваетс  измерение текущего износа инструмента. Кроме того, отсутствует управление , в результате которого возможен автоматический поиск режима резани , обеспечивающего экстремальное значение критери  оптимальности, в частности известный способ не предусматривает управление скоростью и глубиной резани .

Предлагаемый способ отличаетс  от известного тем, что он позвол ет на основе непосредственного измерени  износа инструмента и при минимальном объеме априорной информации обеспечить экстремум текущего значени  критери  оптимальности процесса резани  при черновой или получистовой обработке в стационарных или измен ющихс  услови х протекани  процесса, состо ние которого характеризуетс  совокупностью текущих свойств

инструмента и издели . Способ тем самым позвол ет повысить экономическую эффективность процессов обработки металлов резанием. Дл  этого определ ют посто нные составл ющие критери  оптимальности, ограничени  lio параметрам процесса резани  (по сечению среза, скорости резани  и подаче), величину допустимого износа инструмента и текущее значение критери  оптимальности путем обработки информации о параметрах процесса резани , скорости износа инструмента, вычисл емой на основе непосредственного измерени  износа инструмента при его принудительном промежуточном выводе из зоны резани , производ т автоматический (оперативный) поиск сочетапий параметров процесса резани  (сечени  среза, скорости резани  и подачи), обеспечивающих при минимальном объеме априорной информации в виде заданных ограничений экстремум критери  оптимальности.

На чертеже представлена блок-схема автоматизированного металлорежущего комплекса , включающего станок и управл ющую ЭВМ, дл  реализации предлагаемого способа. Схема включает канал 1 информации о посто нных составл ющих критери  оптимальности , процессор 2 управл ющей ЭВМ, управл ющую ЭВМ 3, канал 4 информации об ограничени х , канал 5 программ (стратегий)

поиска, канал 6 информации о допустимом износе инструмента, канал 7 программы расчета критери , цифро-аналоговый преобразователь 8 ЦАП, канал 9 св зи ЦАП ЭВМ с приводом главного движени , след ще-регулируемый привод 10 главного движени , канал 11 св зи ЦАП ЭВМ с приводом подачи, след ще-регулируемый привод 12 подачи, канал 13 передачи информации об износе инструмента , инструмент 14, датчик 15 износа инструмента , блок 16 релейных выходов, канал 17 св зи блока релейных выходов с приводом подачи, аналого-цифровой преобразователь 18 АЦП, датчик 19 скорости резани , датчик 20 подачи, датчик 21 сечени  среза, механические узлы 22 станка, станок 23, деталь 24. Перед работой станка определ ют и ввод т по каналу 1 в процессор 2 управл ющей ЭВМ 3 посто нные составл ющие GI и /Си выражени  критери  оптимальности /1 I ВСП ,, ai 1 +-Г1 (attcM 4 ) т + b Q j, fp --; i qSan; - удельна  стоимость съема металла, руб/мм ; ui - стоимость единицы времени работы станка и оператора с учетом накладных расходов, руб/мин; сг - то же дл  заточного станка, руб/мин; р - врем  резани , мин; всп - врем  вспомогательных перемещений, мин; /Си - удельна  стоимость инструмента, руб/мм; V - скорость износа инструмента, мм/мин; ( - сечение среза, So - подача на оборот, мм/об; п - скорость вращени  щпиндел , об/мин; см - врем  смены инструмента , мин; /п - врем  переточек, мин; 6 - стоимость инструмента, руб/мм; W, - допустимый износ инструмента, мм; т - допустимое число переточек; Т - стойкость инструмента между переточками, мин; Ло - количество изделий, обработанных за врем  стойкости, Q - объем металла, удал емый в процессе обработки, ц - скорость съема металла, . По каналу 4 в управл ющую ЭВМ ввод т значени  ограничений по сечению среза (глубине , щирине резани ), подаче, скорости резани , назначаемых из условий ограничени  мощности привода главного движени , прочности и жесткости инструмента, узлов станка, приспособлений и детали (системы СПИД), тепловых деформаций и вибраций, чистоты поверхности и т. д. В долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) процессора ЭВМ по каналу 5 записывают библиотеку программ, соответствующих оптимальным стратеги м поиска экстремума критери  оптимальности как функции нескольких переменных дл  различных операий механической обработки. В оперативное апоминающее устройство (ОЗУ) процессора ВМ по каналу 6 ввод т значение допустимоо износа инструмента, при достижении котоого ЭВМ выключает станок, а также информацию о внутренних кинематических св з х станка. По каналу 7 в процессор ЭВМ вводитс  программа расчета критери . В соответствии с записанными в ДЗУ ЭВМ программами (стратеги ми поиска) ЭВМ по ходу операции осуществл ет выбор необходимой стратегии (программы). В соответствии с программой поиска процессор ЭВМ в пределах заданных ограничений осуществл ет через цифро-аналоговый преобразователь ЦАП 8 пробные воздействи  по каналу 9 на след ще-регулируемый привод 10 главного движени  и по каналу 11 - на след ще-регулируемый привод 12 подачи. Пробные воздействи  организовываютс  в натуральном масщтабе времени путем поочередного задани  нескольких ситуаций, характеризующихс  определенной совокупностью значений сечени  среза, подачи, скорости резани  и скорости износа инструмента, т. е. определенным значением функции Суд. При каждой из этих ситуаций станок работает некоторый конечный отрезок времени, в течение которого проводитс  несколько сеансов св зи ЭВМ со станком. Во врем  сеансов св зи непосредственным измерением по каналу 13 между инструментом 14 и датчиком 15 после принудительного промежуточного вывода инструмента из зоны резани , осуществл емого приводом 12 подачи по команде процессора 2, передаваемой через блок 16 релейных выходов по каналу 17, определ ют его износ и через аналого-цифровой преобразователь АЦП 18 процессор 2 ЭВМ получает информаЦию об износе инструмента и вычисл ет его скорость. С помощью датчика 19 скорости резани , датчика 20 подачи и датчика 21 сечени  среза , св занного с механическими узлами 22 станка 23, инструментом 14 и деталью 24, через АЦП 18 организовывают поступление в процессор ЭВМ информации об остальных переменных составл ющих критери  оптимальности (сечении среза, подаче и скорости резани ). Измерение времен резани  и вспомогательных перемещений организовывают посредством обработки в процессоре 2 информации от датчиков 19 и 20. Производитс  анализ результата пробного воздействи  в виде расчета текущего значени  критери  Суд. В зависимости от вычисленного значени  критери  и его значений при предыдущих ситуаци х , заданных программой (стратегией) поиска, процессор 2 ЭВМ назначает новое сочетание параметров процесса обработки. После р да пробных воздействий за оптимальный режим резани  принимаетс  режим, характеризующийс  параметрами, обеспечивающими минимальное из всех полученных значение удельной стоимости съема металла.

s

предмет изобретени 

Способ оптимизации режима резани  на металлорежущих станках путем автоматического управлени  след ще-регулируемыми приводами станка в зависимости от состо ни  процесса резани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процессов обработки металлов резанием, определ ют посто нные составл ющие критери  оптимальности , ограничени  по параметрам процесса резани  (по сечению среза, скорости резани  и подаче), величину допустимого изно441132

са инструмента и текущее значение критерий оптимальности путем обработки информации о параметрах процесса резани , скорости износа инструмента, вычисл емой на основе непосредственного измерени  износа инструмента при его принудительном промежуточном выводе из зоны резани , производ т автоматический поиск сочетаний параметров процесса резани  (сечени  среза, скорости резани  и подачи), обеспечивающих при минимальном объеме априорной информации в виде заданных ограничений экстремум критери  оптимальности.