книги / Надежность и диагностика технологических систем

Численные значения коэффициентов для рассматриваемого примера:

Ср = 300; Хр = 1,0; ур =0,75; лр =-0,15;

Кр= К т Кч Кг Кк К г = 1,05.

Мощность электродвигателя станка 16К20Т1 равна: N = 10 КВт, г\=

=0,85.

Сучетом численных значений выражение примет вид:

naas.5№a_.6120(1tf)^.1080,85 300•з1’0•100°-85яа85•1,05

После приведения выражения (6.45) к линейному виду и введения обозначений получим

где в2 = L n(177,l •100°*75) = 8,63.

Ограничение 5. Наименьшая подача, определяемая по паспорту станка,

®—^min»

1005 >1005rain;

LnlOOS >Ln(1008X

5 min = 0,05 м м /об (по паспорту станка).

Получим L n l005 > [Ln(100 •0,05) = Ln5], откуда Х 2 ^ 1,61. Ограничение 6. Ограничение по наибольшей подаче:

S < S max;

1005 <1005шах;

Ln(1005) < Lnl00Smax (из паспорта 5 max = 2,78).

Получим Х 2 £ Ln(100 •2,78) или Х 2 £ 5,63. Ограничение 7. По прочности режущего инструмента:

Ограничение 8. По жесткости режущего инструмента:

Ограничение 9. По жесткости заготовки:

Ограничение 10. По требуемой шероховатости поверхности:

Ограничения 1 -1 0 образуют ММ процесса резания в аналитическом виде. Кроме технических ограничений, представленных в виде систе­ мы неравенств, в состав модели входит целевая функция F.

Определение оптимальных значений Х 1опх и Х 2опт может произво­ диться с использованием численных методов линейного программиро­ вания с применением ЭВМ. В рассматриваемом примере задача будет решена графическим методом. В этом случае каждое техническое огра­ ничение представляется граничной прямой, которая определяет полу­ плоскость, где возможно существование решений системы неравенств (рис. 6.9). Граничные прямые, пересекаясь, образуют многоугольник решений ABCD, внутри которого любая точка удовлетворяет всем без исключения неравенствам.

Для определения оптимальных значений Х 1опти Х 2опт под углом 45° к осям X i и Х 2 строится вектор максимизации М для оценочной функ­ ции F = Х\ + Х 2, которая изображается прямой (штриховая линия), перпендикулярной этому вектору. В точке D , где прямая оценочной функции коснется многоугольника решений, функция принимает ми­ нимальное значение Fmm,- а в точке В — максимальное ,Fmax. Координа­ ты этой точки являются оптимальными значениями Х 1опт и Х 2опт, они определяются графически (с учетом принятого масштаба) X ionT = 6,7 и

■Хгопт = 3,81.

Численные значения оптимального режима резания вычисляются по следующим зависимостям:

Nom =eXl =е6,5=2,7186’5 =695 мин"1;

Ограничение 1.

n>nffL; Xi^Ba; Ba>(Lnl2,5=2,52) или Х!>2,52.

и эффективность ТП можно путем использования информацион­ ных й технических возможностей современных вычислительных средств. Обычно после подготовки УП следует процесс ее про­ верки и отладки. В первую очередь проверяют точность реальной траектории движения режущего инструмента и ее соответствие запрограммированной. Запрограммированная траектория про­ рисовывается на специальных координатографах. Затем изготов­ ляется пробная деталь и проверяются параметры качества обраба­ тываемых поверхностей. Все перечисленные операции довольно трудоемки, требуют дополнительных затрат времени, выполне­ ния человеком определенных специфических функций, исполь­ зования оборудования и специальных средств.

Применение информационных технологий позволяет полу­ чить своего рода «опережающую» информацию о процессе обра­ ботки, ее особенностях, качестве подготовленной УП. Использова­ ние САП позволяет повысить качество УП и обеспечить в дальней­ шем надежность процесса обработки, если моделировать процесс обработки уже на стадии подготовки УП, т.е. априори.

При подготовке УП с использованием САП эффективен режим «диалога» технолога-проектировщика с ЭВМ (интерактивный режим). Сначала технолог строит на экране контур обрабатывае­ мой детали, исправляя все допущенные ошибки. Задавая техно­ логические инструкции, он получает на экране дисплея график рассчитанной на ЭВМ траектории режущего инструмента, визу­ ально контролирует правильность расчета и вносит коррективы (рис. 6.10).

При моделировании процесса обработки в режиме «диалога» (например, с использованием программы системы автоматизации программирования T-FLEXC NC Tracer 3D) проектировщик отсле­ живает на экране дисплея по шагам результаты своих действий (процедур): проектирование заготовки; проектирование (выбор) режущего инструмента; расчет траектории инструмента; модели­ рование процесса резания (например, движение фрезы по рассчи­ танной траектории); визуализация процесса резания на экране дисплея; внесение корректив; получение листинга (распечатки УП); окончательный (точный) контроль качества УП и редактирование (см. рис. 6.10). Программа Tracer предназначена для разработки, редактирования и отладки УП и позволяет автоматизировать (на разных уровнях) процесс ее подготовки.

Для повышения надежности при подготовке УП следует за­ давать средние размеры программируемых координат, так как отклонения, возникающие в процессе обработки, с равной веро­ ятностью могут быть направлены как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения размера.

Для повышения качества подготовки УП и обеспечения на­ дежности процесса обработки по разработанной программе надо максимально использовать технические возможности САП и про­ граммы Tracer. САП позволяет визуально (на дисплее) прокон­ тролировать подготовленную УП при работе в двух режимах — автоматическом (выполнение всего цикла обработки без остано­ ва) и наладочном (выполнение отдельных кадров и останов УП в любом месте по команде оператора).

Для проверки и анализа качества подготовки УП вначале можно визуально проконтролировать траекторию движения фрезы в автоматическом режиме (это грубая оценка в первом приближении). При этом визуально можно обнаружить грубые ошибки в УП:

•несоответствие направления фрезы требуемому (например, вместо движения по часовой стрелке — против часовой);

•несоответствие снимаемого с заготовки припуска установ­ ленной величины (например, траектория (эквидистанта) фрезы не параллельна контуру заготовки);

•несоответствие скорости движения фрезы, требуемой (запро­ граммированной) на различных участках.

Для более точного контроля УП можно проверить каждый кадр

состановкой (наладочный режим), кроме того, после внесения коррекции изменений в УП получают листинг (распечатку). Для внесения изменений в УП при ее подготовке в ней надо преду­ смотреть резервные места (фрагменты).

Контрольные вопросы

1.Назовите основные задачи автоматизации.

2.Перечислите основные показатели для оценки эффективности обо­ рудования.

3.Охарактеризуйте затраты времени при обработке на станках с ЧПУ.

4.Назовите виды составляющих времени в период работы станка.

5.Укажите основные виды простоев промышленных роботов.

6.Укажите основные виды простоев технологических систем.

7.Дайтеинтерпретациютехнологического процесса как взаимодействие пяти видов связей (с указанием конкретных параметров).

8.Назовите все виды (категории) производительности.

9.Как зависит качество обработки от надежности технологической си­ стемы и ее отдельных погрешностей?

10.Перечислите методы повышениянадежности технологических си­ стем.

11.Укажите основные этапы при оптимизации режимов резания с ис­ пользованиемлинейного программирования.

запуска в серию). При этом весь процесс проектирования условно делится на отдельные этапы (стадии) разработки, которые рег­ ламентированы Единой системой конструкторской документа­ ции (ЕСКД):

•техническое задание (ТЗ);

•техническое предложение;

•эскизный проект;

•технический проект;

•рабочая документация;

•опытный образец (партия);

•установочная серия;

•промышленная серия.

Этап ♦Техническое задание* включает обоснование техниче­ ской и экономической целесообразности проектирования новой машины. Техническая целесообразность, как правило, обуслов­ лена появлением новых материалов, передовых технологий или принципиально новых технических решений. Экономическая целесообразность обосновывается либо существенным повыше­ нием производительности и надежности, либо экономией энер­ горесурсов, либо повышением универсальности и расширением технологических возможностей. Создаваемые объекты должны иметь более высокие технико-экономические показатели по срав­ нению с существующими.

Исходными данными при разработке ТЗ служат результаты научного анализа и учета ряда факторов: конъюнктуры рынка; патентного поиска; назначения и условий применения машины; технических характеристик и требований. Основными показа­ телями, которые гарантируют сбыт новой техники, являются в первую очередь цена и характеристики работоспособности (на­ дежности) машин.

После того как сформулировано ТЗ, принимается концепция проектирования: учитываются налагаемые на конструкцию огра­ ничения (функциональные, технологические, эксплуатационные, эргономические); осуществляется выбор схем и конструкций отдельных элементов; определяются основные параметры про­ ектируемых механизмов.

Этап чТехническое предложение* включает: формулировку концепции проектирования; уточнение ТЗ и технических харак­ теристик; разработку принципиальных схем (кинематических, гидравлических, пневматических, электроавтоматики); выбор