Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Друппов Виталий Владимирович

Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива
<
Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Друппов Виталий Владимирович. Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.08 / Друппов Виталий Владимирович; [Место защиты: Донец. гос. техн. ун-т].- Ростов-на-Дону, 2007.- 179 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/5538

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса и постановка задачи исследований 7

1.1 Сущность и технологические возможности центробежно-ротационной обработки 7

1.2 Обзор работ в области исследования центробежно-ротационной обработки 16

1.3 Цель и задачи исследований 24

2 Теоретические исследования процесса ЦРО в среде абразива 26

2.1 Моделирование поверхности режущего инструмента 26

2.2. Взаимодействие абразивной частицы с поверхностью детали... 36

2.2.1. Механизм единичного взаимодействия 36

2.2.2. Влияние зернистости абразива на фактическую площадь контакта 45

2.3 Моделирование процесса удаления металла 47

2.3.1 Теоретико- вероятностный анализ контактных взаимодействий 47

2.3.2 Исследования съема металла с поверхности детали 50

2.4 Исследования износа абразивной среды 53

2.5 Формирование шероховатости обработанной поверхности 54

2.5.1 Геометрическая схема образования профиля установившейся шероховатости 54

2.5.2 Определение параметров установившейся шероховатости 57

2.6. Влияние объема загрузки на формирование шероховатости поверхности и съем металла с поверхности детали 64

2.7 Определение времени обработки 65

2.7.1. Удаление дефектного слоя 65

2.7.2. Достижение установившейся шероховатости 66

2.73. Изменение шероховатости поверхности 67

2.7.4. Удаление заусенцев и облоя 69

2.7.5. Скругление острых кромок 70

3 Методика проведения экспериментальных исследований 73

3.1 Технологическое оборудование 73

3.2 Приборы и приспособления для экспериментальных исследований 76

3.3 Выбор материалов образцов 78

3.4 Рабочие среды и технологические жидкости 80

3.5 Методика определения шероховатости поверхности 84

3.6 Методика исследования съема металла 85

3.7 Методика определения коэффициентов, учитывающих влияние объема загрузки на шероховатость поверхности и съем металла 85

3.8 Методика исследования износа рабочей среды

3.9 Обработка экспериментальных данных 87

4 Экспериментальные исследования процесса центробежно-ротационной обработки 88

4.1 Исследование влияния зернистости абразива на формирование шероховатости поверхности и съем металла с детали 89

4.2 Исследование влияния частоты вращения дна ротора на формирование шероховатости поверхности и съем металла с детали 97

4.3 Исследование влияния предела текучести материала детали на формирование шероховатости поверхности и съем металла с детали 107

4.4 Исследование влияния объема загрузки рабочей камеры на формирование шероховатости поверхности и съем металла с детали 118

4.5 Исследование интенсивности износа рабочей среды 131

4.6 Анализ результатов исследований 146

5 Разработка методики оптимизации 152

5.1 Оптимизация технологических параметров процесса ЦРО в среде абразива 156

5.2 Разработка элементов и общая структура САПР ТП 159

5.3 Внедрение результатов исследований в производство 162

5.4 Практическое применение результатов исследований 163

Общие выводы 169

Список литературы 171

Введение к работе

В современном машиностроении основное влияние на качественные и эксплуатационные показатели деталей оказывают финишные операции. Задача повышения качества продукции связана с совершенствованием известных и разработкой новых, эффективных методов финишной обработки, среди которых ведущее место занимают методы абразивной обработки. Абразивная обработка позволяет обеспечить требуемые точность и качество деталей при высокой производительности, а также высокую надежность и долговечность машин в процессе эксплуатации, поэтому роль абразивных операций в современном машиностроении непрерывно возрастает.

Разработка и внедрение новых технологических процессов абразивной обработки подчинены общей задаче дальнейшего повышения качества изделий при обеспечении высокой эффективности производства.

Центробежно-ротационная обработка (ЦРО) является одной из разновидностей обработки деталей свободными абразивами. Данный вид обработки получил не очень широкое распространение вследствие его малой изученности.

К настоящему времени в результате проведенных различными авторами исследований отделочно-упрочняющей и абразивной центробежно-ротационной обработки, а также исследований в смежных областях выявлены основные технологические возможности ЦРО, определены основные элементы конструктивных параметров станков. Вместе с тем, обширен круг нерешенных вопросов, которые сдерживают широкое внедрение процесса в производство: отсутствуют теоретические модели формирования шероховатости поверхности при ЦРО, определения съема металла и износа среды, не разработана методика выбора и расчета технологических параметров при решении различных технологических задач, недостаточно исследован вопрос о влиянии объема загрузки рабочей

5 камеры станка, отсутствует методика оптимизации технологических процессов.

Решению вышеперечисленных вопросов посвящена эта работа.

В представленной диссертационной работе проведены теоретические исследования процесса ЦРО в среде абразива. Проведен анализ формирования профиля шероховатости обработанной поверхности. Дан анализ единичного взаимодействия частицы обрабатывающей среды с поверхностью детали. Получена зависимость для определения среднего арифметического отклонения профиля установившейся шероховатости поверхности, учитывающая режимы обработки и свойства материала обрабатываемой детали.

Исследован съем металла за один удар абразивной гранулы и общий съем металла с поверхности детали. Проведены исследования износа рабочей среды.

Проведены комплексные экспериментальные исследования процесса, позволяющие установить влияние технологических режимов обработки на величину и время достижения установившейся шероховатости поверхности заготовок из различных материалов, съем металла с поверхности детали, износ среды.

В ходе теоретических и экспериментальных исследований сформирован банк данных коэффициентов, которые учитывают влияние объема загрузки рабочей камеры станка (на примере станка ЦРС-7) на формирование шероховатости поверхности и съем металла с поверхности детали.

По результатам экспериментальных исследований установлена адекватность полученных теоретических зависимостей.

Разработана методика выбора и расчета оптимальных технологических параметров процесса и прогнозирования результатов обработки.

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Донского государственного технического университета.

Обзор работ в области исследования центробежно-ротационной обработки

Несмотря на высокую производительность, метод центробежно-ротационной обработки на сегодняшний день изучен недостаточно, что в значительной степени сдерживает его применение. Существующие сведения о закономерностях процесса являются весьма разрозненными и не позволяют сформировать эмпирические зависимости для определения основных параметров качества обработки при данном методе. В работах посвященных изучению метода ЦРО, как правило, исследуется один или несколько технологических параметров, которые оказывают наибольшее влияние на процесс обработки. На основе изученной литературы можно сделать вывод, что таковыми являются угловая скорость вращения ротора, зернистость и грануляция рабочей среды, степень заполнения рабочей камеры. Причём исследования по выявлению влияния последнего параметра на производительность и качество обработки не проводились. К настоящему времени выполнено некоторое количество работ посвященных изучению процесса центробежно-ротационной обработки, исследованию его основных закономерностей и технологических возможностей. Наибольший интерес в области изучения метода центробежно-ротационной обработки представляют работы Трилисского В.О., Тамаркина М.А., Панчурина В.В., Давыдовой И.В., Тищенко Э.Э. и др. [25,42,59,78,80,82,85,86,87,88] Эти работы посвящены изучению сущности метода центробежно-ротационной обработки, в некоторых приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния технологических параметров процесса на съём металла и шероховатость обработанной поверхности.

В работах Трилисского В.О. [86,87,88] указаны закономерности, полученные при проведении исследований влияния изменения режимов на выходные параметры процесса. Так, при обработке кварцитом удельный съём металла линейно увеличивался с увеличением продолжительности обработки. Шероховатость обрабатываемых поверхностей наиболее интенсивно уменьшалась в течение 20-30 мин; при большей продолжительности обработки шероховатость уменьшалась незначительно. При обработке абразивом микротвердость обрабатываемых деталей интенсивно увеличивалась в течение 20-40 мин. и в дальнейшем практически не изменялась. Это объясняется тем, что одновременно с упрочнением происходит интенсивный съём металла. Из конструктивных параметров, существенное влияние на производительность оказывает угол наклона образующей конуса тарели (дно рабочей камеры). Угол наклона образующей конуса а оказывает существенное влияние на производительность обработки. С увеличением а производительность увеличивается, причем это увеличение неравномерно и проявляется в большей степени при значительной угловой скорости ротора и изменениях а в пределах 10—25. Это диапазон углов а наиболее целесообразен для практического использования. Угол а влияет также на процесс образования тороидально-винтового потока. Характер этого влияния проявляется в том, что с увеличением угла а необходима более высокая угловая скорость ротора для обеспечения тороидально-винтового движения.

Под руководством Трилисского В.О. разработано значительное количество установок для центробежно-ротационной обработки разнообразных конструкций, учитывающих размеры и индивидуальные характеристики обрабатываемых деталей. К сожалению, автором не производится оптимизация режимов обработки. Кроме того, не учитываются и отдельные факторы, значительно влияющие на шероховатость поверхности обрабатываемой детали, такие как объем загрузки рабочей камеры, исходная шероховатость обрабатываемых образцов, свойства материала образцов.

По экспериментальным данным установлено, что диапазон значений угловой скорости, обеспечивающий образование тороидально-винтового потока находится в пределах от 8 до 100с 1. Объёмное соотношение обрабатываемых деталей и рабочей среды принимается в пределах 0,5-1 для грубой обработки и 0,2-0,4 для чистовой обработки. Степень заполнения рабочей камеры рекомендуется принимать в пределах 0,6-0,7 от общего объёма камеры. Поскольку метод ЦРО характеризуется высокой производительностью, одним из основных показателей процесса является износ рабочей среды, Трилисский В.О. предлагает следующую эмпирическую зависимость для расчёта износа рабочей среды:

Как видно, эффективность применения формулы снижает большое количество экспериментальных коэффициентов, которые необходимо каждый раз определять для конкретных условий обработки. Помимо таких параметров, как грануляция и зернистость рабочей среды, существенное влияние на производительность обработки оказывает форма частиц абразивной среды. На основе экспериментальных данных Трилисским В.О. выявлено, что при использовании частиц, у которых величина отношения площади поверхности к объёму является наибольшей, производительность обработки выше.

В работе Давыдовой И.В. [25] предложена физическая модель образования тороидально-винтового потока, проведены теоретические исследования процесса съёма металла с поверхности детали, предложены пути интенсификации метода ЦРО, а также сделана попытка разработки модели формирования шероховатости поверхности заготовки и износа абразивной среды в зависимости от режимов обработки.

При разработке модели формирования тороидально-винтового потока рабочей среды, Давыдовой И.В. введено допущение, что рабочую среду можно рассматривать как вязкую несжимаемую жидкость, описываемую уравнениями Навье Стокса и уравнением неразрывности потока. Рассматривая тороидально-винтовой поток, как двухслойную торообразную модель загрузки камеры, предложенную Трилисским В.О., Давыдова И.В. получает уравнения, описывающее формирование тороидально-винтового потока при ЦРО:

Геометрическая схема образования профиля установившейся шероховатости

При исследовании основных технологических параметров ЦРО (производительности процесса и качества обработанной поверхности) одним из важнейших является вопрос теоретического моделирования процесса единичного взаимодействия абразивных частиц с поверхностью обрабатываемой детали. Разработка теоретических зависимостей, описывающих форму и размеры следов обработки, позволит в дальнейшем перейти к теоретико-вероятностному описанию распределения следов на поверхности детали, что в свою очередь даёт возможность разработать модель формирования профиля шероховатости и физико-механических свойств поверхности детали.

Обработка ЦРО свободными абразивами в зависимости от характера применяемых рабочих сред и технологических жидкостей представляет собой механический или механо-химический процесс съема мельчайших объемов металла и его окислов с обрабатываемой поверхности, а также сглаживания микронеровностей путем их пластического деформирования абразивными телами. Процесс сопровождается последовательным нанесением на поверхность обрабатываемых деталей большого числа абразивных царапин при их взаимном наложении и пересечении.

Большинство операций производятся с непрерывной или периодической подачей технологической жидкости. Она обеспечивает удаление продуктов износа (частиц металла и абразива) с поверхности деталей и абразивных тел, смачивает детали и абразив, облегчает процессы диспергирования, способствует охлаждению обрабатываемых деталей.

Интенсивность обработки зависит от динамических параметров, определяемых режимами, продолжительности процесса, характеристики и размеров абразивных тел, механических свойств материала обрабатываемых деталей и т.п.

Общей особенностью методов обработки свободными абразивами является то, что режущий инструмент формируется непосредственно в процессе обработки как абразивная среда с особыми свойствами и определенными внутренними связями. Свободный абразив в состоянии поставки вне рассматриваемого метода обработки не несет всей необходимой информации для исследований, поэтому изучение его свойств возможно только применительно к конкретному виду обработки. Вместе с тем, для всех рассматриваемых методов обработки можно отметить общие основы для описания инструмента.

Удаление припуска в процессе обработки во всех методах осуществляется при абразивном воздействии на поверхность детали. Общность в механизме различных видов абразивного воздействия обусловлена сходством самого абразива: формы и размеров частиц, их прочности и твердости, минералогических особенностей строения, способности поражать металл и склонности к разрушению в момент начального этапа взаимодействия. При этом сложная геометрическая форма зерен и их режущей части является одной из важнейших характеристик абразивного инструмента [7,15,16,17,18,20,26,31,32,34,35,40,65,68].

При многократном взаимодействии абразивных тел с поверхностью детали, определенная часть соударений приводит к микрорезанию. В результате образуются абразивные царапины с поперечной шероховатостью, копирующей эффективный режущий профиль. Образование микрорельефа поверхности в процессе обработки происходит путем многократного наложения и пересечения абразивных царапин, оставляемых абразивными телами. Очевидно, что в первую очередь абразивный инструмент будет контактировать с выступами исходной шероховатости, при этом будет происходить постепенное скругление выступов. В процессе обработки высотные параметры профиля исходной шероховатости будут уменьшаться, а шаговые параметры будут изменяться незначительно.

Если закончить процесс обработки, сохранив часть исходного микрорельефа, то шероховатость поверхности детали будет состоять из сглаженных выступов, при этом опорная поверхность обработанной детали на уровне 10-40% будет значительно увеличена по сравнению с исходной, а впадины микрорельефа останутся без изменений и могут служить маслоемкими канавками при эксплуатации, в условиях граничного трения.

Продолжение процесса обработки приведет к полному удалению выступов исходной шероховатости. При этом на поверхности детали образуется новый рельеф, специфический для данного метода обработки. Для ЦРО этот рельеф характеризуется однородностью свойств по всем направлениям. Установлено, что при продолжении процесса обработки этот рельеф будет постоянно воспроизводиться, его параметры не будут изменяться с течением времени, а будут определяться режимами обработки и зернистостью абразивных тел. Это явление характерно для всех методов обработки свободными абразивами [7, 86 и др.], в том числе и для ЦРО. Профиль такой "установившейся" шероховатости не зависит от исходного, а определяется только технологическими параметрами процесса. Дальнейшее улучшение шероховатости поверхности детали можно получить либо изменением режимов обработки, либо заменой абразивной среды на более мелкозернистую.

Все применяемые абразивные материалы имеют твердость, значительно превышающую твердость обрабатываемых деталей, а также общую природу разрушения и изнашивания при взаимодействии с обрабатываемой поверхностью. Если бы абразивные тела и детали были абсолютно твердыми, то соприкосновение их происходило бы только в трех точках. Однако, при фактическом взаимодействии под действием нагрузки происходит деформирование микронеровностей, что приводит к увеличению дискретных контактных зон, суммарная площадь которых образует фактическую площадь касания. Плотность расположения и размеры отдельных участков фактического касания двух тел зависят от распределения неровностей по высоте, механических характеристик контактирующих тел, величины сил, действующих на эти тела и напряженного состояния в зоне контакта.

Из теории трения известно [17,18,32,34,35,39,50], что при соприкосновении поверхностей двух различных материалов площадь фактического контакта определяется физико-механическими свойствами более мягкого материала и геометрией поверхности более твердого материала. Следовательно, при ЦРО в среде абразива, площадь фактического контакта будет в первую очередь зависеть от зернистости абразива и от расположения зерен, а также от механических свойств материала детали, при этом влияние шероховатости поверхности детали будет сказываться слабо, в основном в начальный период обработки.

Методика определения коэффициентов, учитывающих влияние объема загрузки на шероховатость поверхности и съем металла

Исследование шероховатости поверхности проводилось при обработке цилиндрических образцов из меди МОБ, алюминиевого сплава Д16Т, стали 45 и ХВГ с различной исходной шероховатостью.

В рабочей камере станка ЦРС-7 одновременно обрабатывалось по 3 образца из каждой группы материалов.

Использовались следующие режимы: угловая скорость вращения ротора- 6,67; 8,33; 10; 11,67; 13,33 с"1; объем загрузки рабочей камеры - 1,5 дм3; фарфоровые шары диаметром 10 мм; трехгранные призмы белые ПТ15х15 и белые ПТ 25x25; конус абразивный бело-зеленый (d=30 мм, к=30мм). конус абразивный желтый {d-15 мм, Н=15мм). Через определенный промежуток времени (10 мин) обработка прерывалась (станок не останавливался), образцы извлекались из рабочей камеры, промывались и сушились. Далее проводилось 5 замеров шероховатости поверхности образцов. Образцы снова помещались в камеру станка и их обработка продолжалась до появления на поверхности установившейся шероховатости. Данные сводились в таблицы, на основе которых затем строились зависимости Ra(N3), Ra(co), Ra(crT), Ra(V3CKp),

После этого проводилось сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований и формировался банк данных коэффициентов, учитывающих влияние объема загрузки рабочей камеры к Для исследования процесса съема металла с поверхности детали использовались цилиндрические образцы из сталей 45 и ХВГ, меди МОБ и алюминиевого сплава Д16Т. Одновременно обрабатывалось по 3 образца из каждого материала. Через каждые 10 мин обработка прекращалась, образцы извлекали из камеры, тщательно промывали, сушили и взвешивали на аналитических весах.

Для определения влияния коэффициентов объема загрузки рабочей камеры на шероховатость обработанной поверхности и съем металла с поверхности детали была разработана методика определения данных коэффициентов. Методика определения коэффициентов, учитывающих влияние объема загрузки на шероховатость поверхности и съем металла: 1. Производим обработку деталей методом ЦРО, при этом определяем значения Ra и Q. 2. Проводим исследования шероховатости поверхности и съема металла при различных объемах загрузки (1,1,5 и 2 дм ). 3. Определяем значения Ra и Q по теоретической зависимости по формулам (2.51,2.70,2.71). При теоретических расчетах принимаем kz=l. 4. Сравниваем значения Ra и Q, полученные в результате экспериментальных исследований, при различных объемах загрузки с их значениями объема загрузки для получения заданной шероховатости поверхности, и к%, учитывающий влияние объема загрузки на съем металла с поверхности детали, для каждого значения объема загрузки при различных режимах обработки. Предложенная методика расчета коэффициентов kz" и &2 позволяет учитывать влияние объема загрузки абразивных частиц при практических расчетах среднего арифметического отклонения профиля шероховатости поверхности и съема металла с поверхности детали из различных материалов. 3.8 Методика исследования износа рабочей среды С целью исследования интенсивности износа абразивных частиц были произведены экспериментальные исследования по определению влияния объема загрузки, влияния СОЖ. В рабочей камере станка ЦРС-7 обрабатывались среды разной формы и размеров с различной зернистостью. Использовались следующие режимы: - угловая скорость: 200,300,700,1000 об/мин; - объем загрузки рабочей камеры: 1 и 2 дм3; - фарфоровые шары диаметром 10 мм; - трехгранные призмы белые ПТ 15x15; - конус абразивный бело-зеленый (с1=30мм, Ь=30мм); - конус абразивный желтый (о!=30мм, Ь=30мм); - конус абразивный серый (d=l 8мм, h=l 8мм); Через определенный промежуток времени (60 минут) обработка прерывалась, абразив извлекался из рабочей камеры, промывался и сушился. Далее проводилось взвешивание абразивной среды. Данные сводились в таблицы, на основе которых затем строились соответствующие зависимости. Для анализа экспериментальных данных использовались статистические методы обработки результатов наблюдений [13,14,22,23], так как любое значение исследуемого параметра, вычисленное на основании ограниченного числа опытов, всегда содержит элемент случайности. В качестве оценки для математического ожидания случайной величины (исследуемого параметра) использовалось среднее арифметическое наблюдаемых значений. Затем оценивалась статистическая дисперсия случайной величины, на основании которой в предположении нормальности распределения результатов наблюдений строится доверительный интервал.

Характер изменения параметров профиля микронеровностей поверхностного слоя зависит от механических свойств обрабатываемого материала, технологических режимов обработки: частоты вращения ротора, объема загрузки рабочей камеры и характеристик рабочей среды (диаметра шара, размеров призмы и конусов, зернистости). Для проверки приведенных выше зависимостей изменения шероховатости поверхности деталей при ЦРО было проведено несколько серий экспериментов с использованием образцов из различных материалов. Целью экспериментов ставилось установление влияния технологических режимов центробежно-ротационной обработки в среде абразива на величину достижения установившейся шероховатости и съем металла с поверхности детали. Для экспериментальных исследований использовались образцы из материалов, наиболее часто используемых в машиностроении: алюминиевого сплава Д16Т, стали 45 и ХВГ, меди МОБ.

Исследование влияния предела текучести материала детали на формирование шероховатости поверхности и съем металла с детали

Эти модели можно использовать как для решения технологических задач оптимизации и управления процессом обработки, так и для анализа влияния управляемых технологических факторов на результаты обработки. При этом для решения задачи оптимизации требуется системный подход к моделированию.

Результаты центробежно-ротационной обработки в среде абразива можно описать множеством критериев: шероховатость обработанной поверхности, объем удаляемого металла, время или производительность обработки.

Полученные модели позволяют представить каждый показатель в виде функциональной зависимости от множества исходных данных: управляемых технологических параметров и свойств обрабатываемого материала - со, R, N, Ra исх, crs, объем загрузки и т.п. Эти зависимости являются исходными в задачах оптимизации и управления.

При традиционном подходе каждая из этих зависимостей анализируется раздельно. Это даёт возможность оценивать сравнительное влияние исходных факторов, но при этом показатели рассматриваются как самостоятельные и независимые друг от друга параметры. Такой подход не даёт возможности выявить связи между показателями, учитывать множество ситуаций, определять стратегию оптимизации. Эти задачи могут быть решены на основе системного подхода, при котором специфика сложных процессов не исчерпывается особенностями составляющих их частей и элементов, а заключена в характеристике связей и отношений между ними. Такой подход имеет информативную и технологическую ценность. Технологическая ценность заключается в том, что такой подход позволяет находить оптимальные условия обработки. Часть показателей (себестоимость и производительность обработки) могут составлять в совокупности или по отдельности целевую экономическую функцию, а остальные (шероховатость поверхности, объем удаляемого металла) при этом играют роль ограничительных функций. ПРО позволяет решать ряд технологических задач следующего характера: шлифование поверхности деталей; полирование поверхности деталей; удаление заусенцев и облоя; скругление острых кромок. Все зависит от того, какую операцию технологического процесса необходимо выполнить. Во многих практических случаях интерес представляет не вся система показателей, а только часть из них. Для оптимизации технологических процессов ЦРО в среде абразива в качестве целевой экономической функции выбирается производительность. То есть из всего множества проектных решений выделяется такое, которое обеспечивает при определённом сочетании технологических факторов (исходных данных) минимальное время обработки детали или партии деталей. В качестве ограничительной функции, в зависимости от решаемых технологических задач обработки, будет использоваться заданная шероховатость поверхности.

Таким образом, при переборе и анализе вариантов будет приниматься во внимание лишь подмножество проектных решений, удовлетворяющее заданному технологическому условию: Ra RaMd. Полученная система моделей делает возможным поиск оптимального проектного решения для более сложной комплексной технологической задачи - достижение заданного значения шероховатости поверхности.

Прежде чем перейти к разработке методики оптимизации технологических процессов ЦРО, следует рассмотреть влияние исходных факторов на основные показатели обработки. Это позволит произвести ранжирование технологических факторов, выбрать основные, которые оказывают существенное влияние, определить какие из них следует задавать одним значением, а какие массивом чисел для формирования множества проектных решений.

Технологические режимы оказывают значительное влияние на производительность и качество обработки. Непосредственно их влияние отражено в теоретических зависимостях и в результатах экспериментальных исследований. Возрастание объема загрузки и угловой скорости вращения ротора (в пределах значений, когда происходит образование устойчивого тороидально-винтового потока) приводит к увеличению производительности процесса обработки; однако одновременно ухудшается качество обработанной поверхности, так как увеличиваются высотные параметры её шероховатости. Таким образом, объем загрузки и угловая скорость вращения ротора являются основными факторами, подлежащими оптимизации при проектировании технологических процессов, следовательно, исходные данные должны содержать массив возможных значений объема загрузки и угловой скорости вращения ротора.

Зернистость абразивных частиц также оказывает значительное влияние на результаты обработки, что можно проследить по вышеуказанным теоретическим зависимостям и результатам экспериментальных исследований.

Помимо технологических факторов, характеризующих режимы обработки и применяемые рабочие среды, множество исходных данных должно содержать сведения о физико-механических свойствах материала обрабатываемой детали - предел текучести детали.

При решении некоторых задач автоматизации технологического проектирования (выбор оборудования, определения потребного количества станков и рабочих сред) множество исходных данных должно содержать сведения о типе производства, программе выпуска, сроках изготовления, конструктивно-технологических особенностях обрабатываемых деталей и т.п. При этом в самой системе должен быть сформирован банк данных, содержащий характеристики применяемого оборудования.

Похожие диссертации на Оптимизация процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива