Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор методов проектирования операции круглого врезного шлифования
1.1. Схема круглого врезного шлифования 10
1.2. Методы проектирования цикла круглого врезного шлифования 11
1.3. Проектирование цикла круглого врезного шлифования для станков с числовым программным обеспечением
1.3.1. Общее описание автоматического цикла шлифования 27
1.3.2. Применение активного контроля в процессе обработки 29
1.3.3. Технологические возможности шлифования на станках с числовым программным обеспечением 31
1.4. Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования 33
ГЛАВА 2. Способ определения жесткости технологической системы для фактических условий обработки 35
2.1. Методы определения жесткости технологической системы 35
2.2. Способ измерения жесткости технологической системы путем измерения диаметра заготовки в процессе шлифования прибором активного контроля 38
2.3. Алгоритм определения жесткости технологической системы 41
2.4. Сопоставление разработанного способа с существующими способами определения жесткости технологической системы 45
2.5. Выводы по главе 2 57
ГЛАВА 3. Методика математического моделирования круглого врезного шлифования 58
3.1. Постановка задачи 58
3.2. Модель силового взаимодействия шлифовального круга и заготовки в процессе круглого врезного шлифования
3.2.1. Расчетная схема 59
3.2.2. Уравнение движения заготовки в процессе круглого врезного шлифования 60
3.2.3. Минимизация параметров модели 61
3.3. Реализация решения в среде C 63
3.4. Экспериментальное подтверждение результатов моделирования 67
3.5. Выводы по главе 3 71
ГЛАВА 4. Расчетная методика проектирования цикла круглого врезного шлифования 73
4.1. Технологические ограничения при проектировании цикла круглого врезного шлифования 74
4.2. Формирование ступеней цикла 81
4.3. Исследование влияния жесткости технологической системы на проектируемый цикл круглого врезного шлифования 96
4.4. Применение разработанной методики на производстве
4.4.1. Проектирование цикла круглого врезного шлифования для детали типа «Корпус подшипника» 104
4.4.2. Проектирование цикла круглого врезного шлифования для детали типа «Кольцо подшипника» 108
4.4.3. Контроль шероховатости поверхности по результатам обработки серии деталей 112
4.5. Выводы по главе 4 1 14
Основные результаты и общие выводы 116
Список литературы
- Проектирование цикла круглого врезного шлифования для станков с числовым программным обеспечением
- Способ измерения жесткости технологической системы путем измерения диаметра заготовки в процессе шлифования прибором активного контроля
- Уравнение движения заготовки в процессе круглого врезного шлифования
- Проектирование цикла круглого врезного шлифования для детали типа «Кольцо подшипника»
Введение к работе
Актуальность. Одним из основных методов финишной обработки, характеризующихся малой величиной припуска и высокими требования по точности, форме и качеству поверхности изделия, является шлифование. Обширную группу операций шлифования составляет круглое врезное шлифование на станках с ЧПУ. Для станка с программным управлением важнейшим этапом проектирования технологического процесса является разработка управляющей программы (УП). Наиболее полное использование технологического потенциала оборудования при проектировании управляющей программы, представляет для технолога сложную задачу. Существующие кругло шлифовальные станки, имеют различные диапазоны регулирования режимных параметров и технологические возможности. При этом в процессе врезного шлифования, из-за наличия упругих перемещений в технологической системе (ТС) и инерционности перемещающихся масс (шлифовальной бабки с кругом), фактическая скорость подачи, при ступенчатом переключении программной (заданной) скорости подачи, изменяется с запаздыванием по времени. Следовательно, программная скорость подачи не может быть применена для расчета основного времени. Установление зависимости между фактической и заданной подачами в зависимости от жесткости ТС является одной из главных задач разработки управляющих программ.
Существующие методы проектирования циклов шлифования основываются на эмпирических данных предприятий, нормативных справочных материалах. При этом следует отметить, что цикл проектируется для заранее заданного количества ступеней цикла. Данные об эксплуатации на производстве круглошлифо-вальных станков с ЧПУ показывают, что программная скорость подачи подбирается наладчиком опытным путем для каждой новой детали. Что приводит к большим материальным и временным затратам, поскольку необходимо провести пробную обработку каждой шлифуемой поверхности детали при различных значениях программной скорости подачи в цикле для каждой детали или тестовой детали, выбранной случайным образом из партии. В условиях серийного и мелкосерийного производства (для небольших и часто меняющихся партий заготовок), временные затраты на отладку УП на основе подбора параметров цикла шлифования составляют до 30-40 % от общего времени обработки детали или партии деталей. В результате, для гарантированного обеспечения конструкторских требований к детали чаще всего назначается цикл шлифования с заведомо заниженными программными скоростями подач. Учитывая большое количество проектируемых операций круглого врезного шлифования и ограниченные сроки их проектирования, а также вариативность возможных технологических решений на основе регулирования параметров цикла путем пробной обработки заготовки, становится очевидной необходимость автоматизированного расчета цикла шлифования, учитывающего жесткость ТС для каждого конкретного изделия, партии изделий.
Целью работы является повышение производительности операции круглого врезного шлифования на станках с ЧПУ за счет формирования цикла шлифования для конкретной технологической системы с учетом ее фактической жесткости.
Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:
1. Разработать способ определения жесткости технологической системы для
конкретных условий обработки.
2. Разработать методику моделирования силового взаимодействия шлифо
вального круга и заготовки в процессе круглого врезного шлифования, учиты
вающую фактическую жесткость ТС с возможностью ее реализации системой
ЧПУ станка.
3. Разработать методику проектирования оптимального цикла круглого врезного шлифования для станков с ЧПУ, формирующую параметры ступеней цикла на основе тестирования жесткости ТС и учитывающую допустимую частоту вращения заготовки.
Научная новизна заключается в следующем:
-
Разработана методика проектирования операции круглого врезного шлифования на основе двух уровневой оптимизации, отличающаяся тем, что количество ступеней цикла определяется на основе расчета для конкретной технологической системы.
-
Разработаны математическая модель определения текущего радиуса заготовки в процессе обработки с учетом фактической жесткости технологической системы с возможностью реализации на станочном персональном компьютере.
-
Расчетным путем установлен новый научный факт, который был экспериментально подтвержден, что при изменении жесткости ТС в интервале 0,08107 до 0,38107 Н/м основное время цикла изменяется в интервале от 285 до 78 секунд при обеспечении заданной точности и шероховатости поверхности детали.
Практическая ценность работы определяется тем, что:
-
На основе методики разработан и внедрен руководящий технический материал (РТМ) «Проектирование циклов круглого врезного шлифования на станках с ЧПУ с учетом фактической жесткости технологической системы» на предприятиях машиностроительной отрасли.
-
Разработан программный модуль, позволяющий определять изменение радиуса заготовки в процессе обработки по спроектированному циклу с учетом фактической жесткости технологической системы.
3. Разработан способ «Определение жесткости технологической системы
круглошлифовального станка с ЧПУ» (патент на изобретение РФ № 2568553 с
приоритетом от 16.06.2014, авторы Гузеев В.И., Нуркенов А.Х., заявитель ФГБОУ
ВПО «ЮУрГУ» (НИУ).
Методы исследования. Использовались фундаментальные положения теории технологии машиностроения, теории резания при лезвийной и абразивной обработке, законы теории теплопроводности твердых тел, современные методы постановки экспериментальных исследований и статистическая обработка результатов исследований.
На защиту выносятся следующие положения:
– способ определения жесткости технологической системы для конкретных условий обработки;
– методика моделирования силового взаимодействия шлифовального круга и заготовки в процессе круглого врезного шлифования, учитывающая фактическую жесткость технологической системы с последующей реализацией в системе ЧПУ станка;
– методика проектирования операции круглого врезного шлифования на основе двух уровневой оптимизации.
Апробация. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: третья, четвертая, пятая и шестая научная конференция аспирантов и докторантов ЮУрГУ. Челябинск, 2011, 2012, 2013, 2014; 63, 64, 65 и 66-й научная конференция профессорско-преподавательского состава, аспирантов, соискателей и магистрантов в ЮУрГУ. Челябинск, 2011, 2012, 2013, 2014; региональная конференция «Молодежь. Наука. Инновации-2011». Челябинск, 2011; четвертая, пятая, шестая и седьмая всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России».
Москва, 2011, 2012, 2013, 2014; XI Всероссийская с международным участием научно-техническая конференция «Механики XXI века». Братск, 2012; 7 международная конференция «Информационные технологии в промышленности». Минск (Белоруссия), 2012; VIII Международная конференция «Стратегия качества в промышленности и образовании». Варна (Болгария), 2012; LIV Международная научно-техническая конференция «Достижения науки – агропромышленному производству». Челябинск, 2015. Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы, соглашение 14.577.21.0170.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 18 научных работах, из которых 5 – в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ; 2 – в зарубежных изданиях, входящих в список Scopus. Получен патент на изобретение РФ №2568553. Общий об ем публикаций 4,33 п.л. Список публикаций приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов и списка литературы (164 наименования). Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, включает 108 рисунков и 15 таблиц.
Проектирование цикла круглого врезного шлифования для станков с числовым программным обеспечением
Базовая теория построения рабочего цикла шлифования изложена в работах Г.Б. Лурье [79, 80, 81]. В основе этой теории лежит модель управления циклом шлифования, основанная на взаимосвязи радиальной составляющей силы резания с упругими перемещениями технологической системы, приведенной в работах Б.С. Балакшина [1]: Y=Py/I (1.1) где Y – упругие перемещения технологической системы, м; I – жесткость технологической системы, Н/м; Py – радиальная составляющая силы резания, Н.
Исследования Г.Б. Лурье в области автоматизации цикла обработки основаны на анализе условий съема припуска, а именно на переменной интенсивности съема металла на протяжении рабочего цикла. Автор объясняет это в первую очередь, упругостью технологической системы. В начале цикла при врезании за счет упругого отжатия толщина снимаемого слоя металла меньше номинальной подачи на глубину, затем слой металла снимается за счет образованного натяга силы, прижимающей круг к обрабатываемой детали. Работы Лурье позволили сформировать основу теории проектирования циклов шлифования.
В.И. Островский и А.Г. Савицкая формируют эмпирические зависимости скорости съема металла за время шлифования, необходимых для расчета текущих и конечных значений на каждой ступени параметры цикла [110]. Численные значения коэффициентов, входящих в расчетные формулы определяются эмпирически. Подбор программной скорости подачи проводится из условия полного съема припуска и ряда дополнительных условий, к числу которых относится требование по обеспечению шероховатости. Также обоснованы качественные зависимости (например, съем металла за счет малых припусков на высокой скорости) имеют субъективный характер.
В работах авторов Г.Б. Лурье, А.П. Соколовского, Б.С. Балакшина, Островского, А.Г. Савицкой, П.И. Ящерицына, Е.Н. Маслова, Б.М. Базрова следует отметить, что предлагаются рациональные циклы для конкретных условий обработки, что существенно снижает условия их применения [1, 78-81, 109, 146,].
В исследованиях А.А. Кошина [66-69] сформированы тепловые критерии процессов алмазно-абразивной обработки, которые подразделяются на три вида: критерии, характеризующие свойства обрабатываемого материала, критерии, отражающие свойства инструмента и критерии, определяющие специфику контактного взаимодействия обрабатываемого материала и инструмента. Критерии I и II регламентируют качество поверхностного слоя. Критерий III направлен на достижение максимальной производительности процесса шлифования.
В своей диссертационной работе Д.Е. Анельчик [4] исследовал закономерности формирования качества деталей с покрытиями при их обработке и эксплуатации и создание на этой основе теории управления ТП изготовления деталей с покрытиями. Автор с целью проектирования бездефектных циклов шлифования в качестве управляющего параметра указал подачу на глубину, определяющую глубину резания и имеющую наибольшую гибкость с практической реализации управления. Для заданной глубины по толщине покрытия, на которой температура не должна превышать предельного установленного значения, рассчитывается предельная подача на глубину через силы резания и интенсивность теплового источника. На этой основе автор разработал рекуррентную процедуру определения закона изменения предельной подачи на глубину для каждого рабочего хода по мере снятия припуска. В работах авторов [15, 34, 41, 42, 43, 48, 60] даны рекомендации по проектированию рациональных циклов с учетом теплофизики процесса шлифования.
Методика проектирования цикла шлифования на основе оптимального управления процессом шлифования (принцип максимума Л.С. Понтрягина), применены в работах Д.В. Каленника, А.И. Левина и В.М. Машинистова, Ю.И. Манохина, В.Л. Кулыгина [46, 74, 77, 85, 90]. В качестве управляющего параметра принята косвенная оценка нормальной составляющая силы резания, что ведет к определенной погрешности моделирования.
В работах А.В Тигнибидина. [134-135] суть подхода при проектировании процесса шлифования заключается в отводе шлифовального круга для обеспечения точности измерения геометрических параметров при отсутствии упругой деформации и вибрации в технологической системе.
В диссертационной работе Медведев А.С. [91] так же на основе структурно-параметрического синтеза системы автоматического управления тонкого шлифования для станка с ЧПУ разработал алгоритм управления технологической системой на основе контроля тока функции электродвигателя шлифовальной бабки. Основным ограничением автор указывает отсутствие прижога на поверхности заготовки. Полученный алгоритм позволяет производить проектирование процесса шлифования с учетом косвенной оценки параметра технологической системы.
Применение исследований данных авторов позволяет проектировать рациональные циклы по косвенной оценки параметров технологической системы, например, мощности главного привода. Недостаток заключается в том, что оценка условий обработки будет достаточно грубая.
В работах В.Н. Михелькевича, М.М. Тверского, В.А. Иоголевича [85, 92, 133] базовым параметром, характеризующим процесс обработки является постоянная времени, как величина учитывающая динамику процесса шлифования. В.Н. Михелькевич предложил методику построения циклов, в области допустимых значений фактической скорости подачи в зависимости от прижога и размерного износа круга без учета требований по точности и шероховатости обработки. Для исследования принята наиболее распространенная на практике схема круглого шлифования с поперечной подачей бабки. В качестве обобщенного динамического параметра рассматривается постоянная времени Т.
В.А. Иоголевич так же предложил методику формирования рационального трехступенчатого цикла с учетом динамики переходных процессов для детерминированных условий обработки, в которой в качестве обобщенного динамического параметра автор рассматривает постоянную времени Т, предложенную В.Н. Михелькевичем [40].
Способ измерения жесткости технологической системы путем измерения диаметра заготовки в процессе шлифования прибором активного контроля
Базовым способом определения жесткости технологической системы является нагрузка заготовки установленной в центрах через блок с тарированными грузами согласно ГОСТ 13135-90 и ГОСТ11654-90. В результате нагрузки и разгрузки технологической системы производится измерение отклонение заготовки от оси центров. За счет изменения массы грузов производится построение тарирующего графика с отклонениями. В результате выдвигается суждение о жесткости технологической системы без обработки заготовки. Данный способ нашел широкое применение у ряда исследователей. Следует отметить, что измерение состояния объекта в статике дает погрешность при расчете других параметров системы.
Известен способ определения жесткости станка, при котором закрепленную на оправке деталь обрабатывают инструментом и замеряют максимальные и минимальные отклонения обработанной поверхности от заданной формы. Для обработки детали используют оправку с различной жесткостью в двух диаметральных направлениях, а максимальные и минимальные отклонения обработанной поверхности измеряют в указанных диаметральных направлениях, после чего производят расчет жесткости по формуле: (ДД-ДЬ)-К -К К = V ) опрмакс опрмин (21) СТ АЬ-К -Да-К опрмакс опрмин где Кст - жесткость станка; a - максимальное отклонение обработанной поверхности от заданной формы; b - минимальное отклонение обработанной поверхности от заданной формы; Копрмакс - жесткость оправки в одном диаметральном направлении, соответствующая максимальной жесткости оправки; Копрмин - жесткость оправки в другом диаметральном направлении, соответствующая минимальной жесткости оправки.
Недостатками данных способов является погрешность расчета жесткости станка, по результатам ручного измерения заготовки и высокая трудоемкость реализации. Также, для заготовки другого диаметра и длины необходима переналадка с последующим измерением отклонений. Помимо этого, процесс определения жесткости не встроен в цикл обработки, и определяемый параметр технологической системы имеет статический характер. Также, известен способ определения упругой деформации системы в технологической системе за счет косвенного определения постоянной времени через изменение мощности главного привода N пропорциональной скорости съема металла Vд по формуле: $УД=Мд.Тс (2.2) где S УД - текущая упругая деформация в зоне резания; Vд - скорость съема металла; Тс - постоянная времени; l - основание натурального логарифма. Недостатком данного способа является косвенная оценка искомого параметра через другие параметры технологической системы (ТС), что приводит к определенной кумулятивной погрешности в результате расчета искомого параметра.
Существуют способы оценки жесткости на основе анализа амплитудно-частотных характеристик технологической системы через расчет коэффициента затухания и аппроксимации частотных характеристик, например, в работах В.А. Кудинова, И.Л. Худобина, В.Г. Евтухова. Стоит отметить высокую трудоемкость расчетов и жесткую привязку полученных результатов для конкретной серии экспериментов. Недостатком указанных выше способов является высокая трудоемкость расчетов параметра жесткости и упругой деформации технологической системы, а также продолжительное время переналадки эксперимента при изменении условий обработки.
Наиболее гибким является способ определения жесткости системы в ТС, заключающийся в измерении сил резания и определением коэффициента передачи процесса резания к постоянной времени процесса: К Р і = — = - (2.3) Тр tm где і - жесткость системы ТС; Кр - коэффициент передачи процесса резания; Ру - радиальная составляющая силы резания; Тр - постоянная времени процесса резания; tm - поперечная подача, мм/мин.
Данный способ является комбинированным на основе косвенной оценки силы резания и учета постоянной времени недостатком, которого является высокая трудоемкость расчетов, а также, косвенная оценка искомого параметра через другие параметры технологической системы.
С учетом сказанного выше можно условно разделить способы оценки жесткости технологической системы на две основные группы: определение статической жесткости и динамической жесткости. Их детальное сопоставление представлено в Таблице 2.
В качестве базового выбран способ определения жесткости технологической системы на основе прямого измерения заготовки. Но следует отметить, что данный способ направлен в первую очередь на измерение диаметра изделия прибором активного контроля в процессе обработки только для переключения радиальной подачи в цикле [27, 29, 101]. Автор в данном диссертационном исследовании предлагает альтернативное применение прибора активного контроля для определения фактической жесткости технологической системы для конкретного изделия или партии изделий. Таблица 2. Способы оценки жесткости технологической системы
Группа способа Подгруппа способа Описание способа Достоинства способа Недостатки способа
Определение в статике Статическая нагрузка ТС Определениеперемещениянеподвижнойзаготовки,установленной вцентрах принагрузке через блоктарированнымигрузами Простота определения Временныезатраты напереналадкудля новойдетали.Погрешностьизмеренийручныминструментом
Измерение диаметрапосле обработки Измерениемаксимальных иминимальныхотклоненияобработаннойповерхности отзаданной формы Определение в динамике (в процессе обработки) КосвеннаяоценкапараметровТС Измерениепараметров станка,(мощность приводашлифовальнойбабки) Простота определения Погрешностькосвеннойоценки Измерениевибраций вТС Определениекоэффициентазатухания, АЧХ Высокая точность Трудоемкаяобработка результатов Измерение заготовкипосле обработки Измерениедиаметра заготовкив процессеобработки Высокая точность Временныезатраты напереналадкудля новойдетали
Уравнение движения заготовки в процессе круглого врезного шлифования
Круглое врезное шлифование представляет собой высокоскоростной процесс взаимодействия закрепленных в связке круга микрозерен с поверхностью заготовки, сопровождающийся температурными деформациями и вибрациями в технологической системе. Моделирование абразивной обработки произведено у множества исследователей [23, 25, 38, 94, 112, 118, 127, 136, 144]. Каждый автор устанавливает ряд допущений, с целью упрощения расчетов при моделировании. Точность и быстродействие расчетов в результате моделирования остаются приоритетными факторами при разработке модели. Поэтому основу проектирования цикла шлифования составляет ее математическая модель, которая позволяет произвести отладку и поиск оптимального по времени сочетания параметров обработки, обеспечивающих конструкторские требования по точности и качеству детали.
Существующие модели в качестве исходного параметра учитывают статическую жесткость технологической системы. С учетом данного параметра рассчитываются упругие деформации в ТС (отжимы детали). Однако, как установлено в главе 2, разница между статической и динамической жесткостью может быть существенной. Что приводит к возможному появлению брака при отработке управляющей программы по спроектированному циклу. Снижение рисков при проектировании цикла возможно за счет учета динамических параметров в технологической системе, например, постоянной времени. Но следует отметить трудоемкость определения и применения данных параметров при автоматизированном проектировании цикла шлифования. Поэтому предлагается учитывать динамику процесса шлифования на основе способа оценки фактической жесткости технологической системы по результатам удаления части припуска с заготовки, предложенном в главе 2.
Шлифовальный круг (ШК) радиусом R, вращаясь со скоростью резания V (м/с) перемещается в сторону заготовки (радиусом rt (мм), массой М (кг), частотой вращения п (об/мин). При достижении периферии режущей кромки ШК координаты xt (мм) производится переключение подачи шлифовального круга с холостого хода на рабочую программную подачу БРП (мм/об). В процессе шлифования заготовки с начальным эксцентриситетом е радиус rt уменьшится на величину съема материала за 1 оборот заготовки h (мм). При этом начальная координата оси заготовки Ъ (мм) смещается за оборот заготовки в координату с (мм), на величину упругих деформаций AY (мм) в зависимости от фактической жесткости технологической системы 1Ф (Н/м) (Рис. 3.1.).
Кинематическая схема силового взаимодействия шлифовального круга и заготовки в процессе круглого врезного шлифования 3.2.2. Уравнение движения заготовки в процессе круглого врезного шлифования
По расчетной схеме п. 3.2.1. Главы 3 формируем Таблицу 8 для параметров уравнения движения заготовки в процессе круглого врезного шлифования. Таблица 8. Параметры расчетной схемы № Параметр расчетной схемы Математическоеобозначение, единицыизмерения 1 Масса заготовки М, кг 2 Начальная координата оси заготовки b, мм 3 Текущая координата оси вращения заготовки c, мм 4 Текущий радиус заготовки ri,, мм 5 Частота вращения заготовки n, об/мин 6 Линейная вязкость заготовки //, Нсек/м 7 Фактическая жесткость технологической системы станка IФ, Н/м 8 Текущая координата периферии шлифовального круга xi, мм 9 Радиус шлифовального круга R, мм 10 Скорость резания шлифовального круга V, м/с 11 Программная рабочая подача шлифовального круга SПР, мм/об 12 Время обработки в,с Для представленной расчетной схемы на основе уравнения Ньютона уравнение движения заготовки примет следующий вид: М — + Ц- —+ L-c = -P (3.1) d02 H- d0 ф у где Py - радиальная составляющая силы резания, Н; ju - коэффициент линейной вязкости заготовки; 0 - время одного оборота заготовки, (с) В результате анализа исследований [6, 121, 56] процесса шлифования выбрана методика расчета радиальной составляющей Ру, представленная в монографии Е.П. Калинина: Г fd-D Y 5 1 Р = с -с-ь- К-v -v- +К7-102 у в ф 1 Sоок ф 2 К (3.2) з кр где ов - предел прочности материала, МПа; S - поперечная подача шлифовального круга, мм/об; Dкр - диаметр шлифовального круга, мм; d -диаметр заготовки, мм; Vs - окружная скорость заготовки. м/мин; V - скорость резания м/с; b - ширина шлифования, мм; Кз - коэффициент затупления шлифовального круга, %; Ki - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал; К2 - коэффициент, учитывающий вид смазочно-охлаждающей жидкости (СОТС). При смещении координаты центра вращения заготовки из координаты Ъ в с съем материала за оборот заготовки h примет вид: h = (b-AY)-xi=c + r-xi. (3.3) где Xj - текущая координата периферии шлифовального круга, мм; / - номер оборота заготовки.
Проектирование цикла круглого врезного шлифования для детали типа «Кольцо подшипника»
Из рисунка видно, что подача S2 не проходит ограничение по глубине прижога в точке 6 и по величине упругих деформаций в ТС при снижении подачи в точке 6 , так как присутствует выход за координату в точке П0 (кривая 1). Поэтому данный ход по сетке отбрасывается и производится возврат в точку 4 с последующим снижением подачи S2 до подачи S3 в точке 5 (Рис. 4.12.).
Данная подача проходит силовые и ограничения по глубине прижога при перемещении в точку 6. Далее производится моделирование снижения подачи S3 до подачи Smin в точке 7. Из рисунка видно, что подача S3 проходит ограничение по упругим деформациям в ТС и формируется четырех ступенчатый цикл шлифования с удалением остаточного припуск в точке П0.
Таким образом, по разработанной методике проектирования формируется первый вариант допустимого цикла шлифования, который записывается в массив циклов при заданной частоте. Затем начальная подача в сетке S1 уменьшается на заданный шаг hs и производится повторный расчет ограничений для оценки допустимости данного хода. После расчет ограничений также как и в первом варианте цикла производится расчет остальных ступеней цикл шлифования. В результате n-ого количества уменьшений начальной подачи цикла и повторных расчетов формируется второй допустимый цикл шлифования, который записывается в массив циклов при заданной частоте вращения заготовки. Таким образом уменьшение начальной подачи в следующем варианте цикла производится до тех пор начальная радиальная подача S1 не будет равна Smin, то есть будет сформирован одноступенчатый цикл шлифования при котором перемещение по оси «припуска» будет производится на максимальной подаче, ограниченной шероховатостью поверхности. В результате массив циклов будет содержать n-ое множество допустимых циклов шлифования с различным количеством ступеней цикла (Рис. 4.13.). Из данного массива циклов выбирается вариант с наименьшим временем обработки. Этот вариант цикла шлифования проверяется по возможности обеспечения точности заданного радиуса и формы детали в модели, описанной в главе 3. Если требования по допуску выполняются, то данный цикл записывается оптимальным при заданной частоте вращения детали. Если требования не выполняются – данный цикл удаляется из массива циклов и производится проверочный расчет следующего по производительности цикла.
Данная последовательность повторяется до тех пор, пока проверяемый цикл не будет удовлетворять требованиям по заданной точности детали. Наиболее производительный цикл шлифования, выполняющий технологические ограничения записывается как оптимальный при заданной частоте вращения заготовки.
Для проверки возможности повышения производительности полученного цикла шлифования проектируются дополнительные массивы циклов шлифования для других частот вращения заготовки. По заданному шагу w задается изменение частоты вращения детали. В результате производится повторное проектирование и поиск наиболее производительного цикла при измененной частоте вращения заготовки, по которому также проводится проверочный расчет по точности обработки. Если требования по точности выполняются, то данный цикл также записывается как наилучший в массив циклов по измененной частоте вращения заготовки. Если требования не выполняются – данный цикл удаляется и производится проверочный расчет следующего по производительности цикла. Последовательность действий описанная выше повторяется до выполнения требований по точности через проверочный расчет в модели. Таким образом формируется m-ое количество массивов циклов шлифования по заданным частотам вращения заготовки, где m – количество частот вращения заготовки (Рис. 4.14.).
Пример массива циклов шлифования при изменении частоты вращения заготовки Из массива наилучших циклов шлифования выбирается цикл с минимальным временем обработки, который и будет оптимальным для фактической жесткости технологической системы. На основе описанных выше последовательных действий методики проектирования цикла круглого врезного шлифования разработан алгоритм (Рис. 4.15.).
Данный алгоритм на основе блочного описания позволяет отобразить суть методики. На основе алгоритма разработано программное обеспечение (ПО). Интерфейс представляет собой диалоговое окно ввода параметров расчета в файл с расширением xls. Выходные данные формируются в виде документа с параметрами циклов, прошедших ограничения. При этом наиболее производительный цикл отмечается маркером для последующего проверочного расчета в программном обеспечении, моделирующем процесс шлифования с проверкой радиуса заготовки по точности обработки (Рис. 4.16.).