Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 20 ТЕХНОЛОГИЯ где b 0 , b 1 , b 2 , b 3 – коэффициенты, эксперимен- тально определенные для разных марок компо- зита и обрабатываемых материалов. Жесткость технологической системы оказы- вает значительное влияние на точность размера, особенно при точении валов с соотношением длины к диаметру более пяти. Поэтому техни- ческое ограничение по требованиям к точности размера рассмотрим исходя из жесткости систе- мы СПИД. Известно, что увеличение диаметра Δ D от первоначального значения, установленно- го при настройке станка, равно удвоенному сум- марному отжатию технологической системы: Δ = = 2 2 / , y D y P j (3) где y – величина отжатия; j – жесткость техноло- гической системы; P y – нормальная составляю- щая силы резания: = , p p p y x n y y P C S t V (4) где C y – коэффициент, y p , x p , n p – показатели сте- пени, учитывающие условия обработки. Суммарная жесткость технологической си- стемы определяется: = + + + … 1 2 1 1 1 1 , n j j j j (5) где j 1 , j 2 , …j n – жесткость звеньев технологиче- ской системы СПИД. Перепишем выражение (3) для вала, установ- ленного в центрах токарного станка, рассматри- вая его деформацию под действием силы P y как деформацию балки, лежащую на двух опорах: Δ ⎡ − ⎛ ⎞ ⎢ ≥ + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎢⎣ ⎤ − + + + ⎥ ⎥⎦ п.б з.б суп 2 2 2 2 2 1 2 1 ( ) 1 , 3 p p p y x n y L x T C S t V L j x x L x j EjL j L (6) где Т Δ – часть поля допуска, выделенная на компен- сациюпогрешности от упругой деформации систе- мы; L – длина заготовки; x – расстояние от перед- ней бабки до рассматриваемого сечения заготовки; j п.б , j з.б , j суп – жесткость передней, задней бабки и суппорта соответственно; E – модуль упругости материала заготовки; J – момент инерции рассма- триваемого сечения заготовки. Полученное выра- жение используем в качестве технического огра- ничения по требованиям к точности размера при оптимизации режимов обработки композитом. Схема алгоритма оптимизации режимов ре- зания приведена на рис. 1. Для заданной модели станка из базы данных выделяются параметры оборудования: жесткость его узлов, стоимость эксплуатации, диапазон подач и частот враще- ния шпинделя. Геометрическим параметрам режущей части и марке инструментального ма- териала, из хранящихся в базе данных, сопостав- ляются сведения о себестоимости выбранного инструмента за его период стойкости, время на переточку или замену и эмпирические показате- ли обработки данной марки. Из геометрических характеристик необходимы – длина детали, диа- метр обработки и расстояние до обрабатываемой поверхности от передней бабки. Требования к точности задаются значением, представляющим собой часть поля допуска, ко- торая выделена на компенсацию погрешности от деформации системы СПИД. Глубина резания является неуправляемой величиной и также вхо- дит в исходные данные. Поиск значения минимальной стоимости осуществляется направленным перебором воз- можных вариантов комбинаций скоростей и по- дач. Значения скорости и подачи, соответствую- щие оптимуму, обозначены как V опт и S опт . В результате ранее проведенных исследова- ний предложена система уравнений технических ограничений, определяющих оптимальные па- раметры управления процессами чистовой об- работки прерывистых поверхностей деталей из черных металлов: − − − ⎫ = ⎪ ⎪ = ⎪⎪ = ⎬ ⎪ = θ λ ⎪ ⎪ = ⎪⎭ 0,48 0,83 0,29 0,33 0,16 0,20 0,19 0,14 0,20 0,12 3 0,35 0,16 0,48 0,83 0,52 / 1194,6 , / , /0,87 , / , / , p Z T Z S V Ra R t S V C t T S V h Ct S V C Ft P K L S V P CKt (7) где Ra – шероховатость обрабатываемой по- верхности; R – радиус при вершине инструмен- та; С – коэффициент, характеризующий измене- ние геометрии режущей вставки; Т – стойкость инструмента; θ р – температура в зоне резания; λ – коэффициент теплопроводности; F – пло- щадь поперечного сечения стружки; P Z – состав- ляющая силы резания; K T – коэффициент тем- пературопроводности; L – длина обработки;