Determination of optimal coordinates for switching processing cycles on metal-cutting machines

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 1 2021 62 ОБОРУДОВАНИЕ . ИНСТРУМЕНТЫ экономической оптимальности процесса обра - ботки формулируется новая для рассматривае - мой предметной области задача определения та - ких координат переналадки инструментальной подсистемы , при которых затраты на изготовле - ние партии деталей являются минимальными . Приведенный математический инструментарий , алгоритмы и доказанные необходимые условия оптимальности позволяют решать эту проблему . Пример изменения оптимальных координат переналадки инструментальной подсистемы по - казал , что они зависят от соотношения стоимо - сти станкоминуты станка во время собственно процесса резания и стоимости замены и перена - ладки режущего инструмента . При возрастании стоимости переключений уменьшается их число и возрастает путь резания в каждом цикле . На число переключений и путь резания оказывает влияние и интенсивность процесса деградации процесса обработки , которая характеризует - ся параметром α . На него влияют необратимые преобразования энергии в области сопряжения задней грани инструмента с заготовкой . Они зависят как от упруго - диссипативных свойств взаимодействующих через резание подсистем , эволюционно изменяющихся параметров фор - мируемой резанием динамической связи , так и от неуправляемых возмущений , например , бие - ний шпинделя . Причем , как показано нами ра - нее [8–10], траектории необратимых преобразо - ваний энергии по пути резания могут обладать высокой чувствительностью к малым вариациям параметров системы и к параметрам неуправля - емых возмущений . Разработанная методика апробирована в ус - ловиях ПАО Роствертол при точении вала шту - цера гидросистемы вертолета МИ -29 из стали 08 Х 15 Н 24 В 4 ТР . Не останавливаясь на деталях , отметим следующие практические результаты . Вследствие использования согласованных с эво - люцией ТИЭС , а также оптимальных алгорит - мов переключения циклов обработки получены следующие практические результаты : количе - ство обработанных деталей между переналад - кой инструментальных систем по традиционной программе составило 3 детали , по адаптирован - ной программе – 8 деталей ; среднее машинное время на обработку одной детали увеличилось в 1,7 раза . Приведенные затраты при изготовле - нии партии из 100 деталей уменьшились в 1,3 раза . Важно отметить , что приведенная эффек - тивность получена программными методами без изменения инструмента и условий обработки . Разработанная методика и математический ин - струментарий можно распространить на реше - ние задач управления другими эволюционными процессами обработки [37]. Заключение При создании программы ЧПУ с учетом со - гласования траекторий исполнительных эле - ментов станка с эволюционными изменениями свойств процесса резания приходится считаться с тем , что скорость резания и соответствующая ей скорость подачи имеют тенденцию к сниже - нию их значений по мере развития износа ин - струмента . Поэтому для эффективности обра - ботки необходимо определить по пути резания координату , в которой следует осуществить за - мену инструмента . Эта координата выбирается из условия минимизации приведенных затрат на изготовление партии деталей . Для реализа - ции выбора координаты предложено математи - ческое моделирование процесса , доказаны не - обходимые условия оптимальности и приведена методика вычисления оптимальных координат , при которых необходимо осуществить замену инструмента . Показано , что оптимальным коор - динатам переключения соответствуют равные между собой минимальные скорости резания по направлению движения вершины инструмента . Они зависят от соотношения стоимостей машин - ного времени и стоимости замены инструментов ( стоимости переключения циклов обработки ). Приведены результаты численного моделирова - ния и промышленной апробации разработанных алгоритмов , показывающие , что без изменения свойств инструментов , состояния станков и про - чее только программными методами можно уве - личить стоимостную эффективность обработки в 1,2–1,3 раза . Список литературы 1. Haken H. Information and self-organization: a macroscopic approach to complex systems. –Amsterdam: Elsevier, 2006. – 258 p. – ISBN 978-3-540-33021-9. – DOI: 10.1007/3-540-33023-2. 2. Prigogine I., George C. The second law as a selection principle: the microscopic theory of dissipative processes in quantum systems // Proceedings of the