Функциональное моделирование процесса выбора режущего инструмента

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Е. Г. Крылов, Ю. П. Сердобинцев, А. М. Макаров, Н. В. Козловцева
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫБОРА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Волгоградский государственный технический университет
E-mail: app@vstu. ru
Для решения задачи рационального комплектования системы инструментального обеспечения станочного оборудования с ЧПУ предложена обобщенная структурно-функциональная модель процесса выбора сборного режущего инструмента на основе теории графов.
Ключевые слова: режущий инструмент, система инструментального обеспечения, функциональное моделирование.
A generalized structural-functional model of the process of selection of precast cutting tool on the basis of the theory of graphs was offered in order to solve the problems of rational acquisition systems instrumentation machine tools with CNC.
Keywords: cutting tool, system tool support, functional modeling.
В автоматизированном производстве инст- симально возможное использование инстру-
рументальное обеспечение представляет собой ментальных ресурсов для бесперебойного снаб-
единую систему, целью которой является мак- жения инструментами станков, функциониру-
ющих как отдельно, так и в составе ГПС. Конструкции современных режущих инструментов одного функционального назначения различаются структурной компоновкой и геометрическими параметрами режущих, корпусных и крепежных элементов, число вариантов которых может достигать нескольких сотен комбинаций [1]. На малых и средних предприятиях, работающих в условиях многономенклатурного производства, выбор конструкции режущего инструмента часто основывается на рекламных материалах, личном или коллективном производственном опыте. Это обусловлено отсутствием методики, позволяющей на основании формализованных параметров сформировать системное описание номенклатуры режущего инструмента на предприятии и выбрать конкретного ее представителя на основе технических и экономических критериев. Для новых и развивающихся предприятий рационализация количества и номенклатуры режущего инструмента и разработка новых научно-обоснованных методов проектирования структур процессов металлообработки является актуальной задачей. При сохранении основных показателей технологического процесса ее решение обеспечивает, с одной стороны, упрощение организации снабжения инструментом, с другой стороны снижает экономические затраты, которые достигают 10% от общих затрат на операции механической обработки изделий.
Сложность решения проблемы рационального комплектования системы инструментального обеспечения достаточно высока, так как требует совместного учета ряда конструктивнотехнологических, экономических и организационных факторов. В работах [2, 3] рассмотрены некоторые варианты формирования рациональных комплектов технологической оснастки. Отличием предлагаемого авторами [4] подхода является создание информационно-технологической среды (ИТС), обеспечивающей выбор комплекта режущих инструментов для обработки заданных групп поверхностей деталей с использованием комплексных параметров оптимизации. Использование ИТС характерно для современных машиностроительных производств, использующих интегрированную логис-
тическую поддержку выпуска продукции на всех этапах ее жизненного цикла [5].
Выбор режущего инструмента в общем случае определяется множеством ^ значений факторов
^ = {М, У, Т, Р, Б}, (1)
где М — материал обрабатываемой детали- V -вид обрабатываемой поверхности- Т — требования к качеству обрабатываемой поверхности- Р — производительность обработки- Б — стоимость режущего инструмента.
Указанное множество можно разделить на три группы. Первая группа включает значения факторов {М, V, Т}, которые характеризуют параметры геометрического образа детали и определяют необходимые условия выбора инструмента. Вторая группа {Р} описывает технологические условия автоматически выполняемого процесса резания и определяет достаточные условия выбора. Третья группа {Б} дает информацию об экономической составляющей процесса обработки и представляет собой дополнительные (наложенные) условия выбора.
Начальным этапом процесса оптимального выбора является разработка двух базовых классификаций, первая из которых характеризует все возможные варианты геометрических образов деталей на данном типе станочного оборудования, а вторая — все возможные варианты конструктивных реализаций режущего инструмента, используемого на предприятии. В соответствии с множеством {МV, Т} пример первой классификации приведен на рис. 1, пример второй классификации — на рис. 2.
Режущая пластина сборного инструмента с механическим креплением многогранных пластин (наиболее распространенного на предприятиях) характеризуется множеством ?2 конструктивно-технологических параметров
2 _ {1, А2, А3, А4, А5, А6, А7 }, , (2)
существенными из которых по ГОСТ 19 042–80 являются форма Аь диаметр вписанной окружности А2, тип крепления А3, главный угол в плане А4, задний угол А5, толщина А6, вид струж-колома А7.
/ уровень
— стали
-- чу гуны
— цветные металлы
, неметаллические материалы
1 уровень -- плоскости -- отверстия
— пазы
Материал детали
2 уровень
— углеродистые----
— низколегированные
— легированные
целевого назначения
Вил поверхности
2 уровень
открытые ---------
— полуоткрытые
— закрытые
3 уровень
— обыкновенного качества
*- качественные
повышенной обрабатываемости
3 уровень
— квадратные
~ прямоугольные
ГГ
Требования к качеству поверхности
ЯйГ Л2
— 80 — 63 50
— 14 — 16
-- 13 12,5
— 12 — 10
Рис. 1. Классификация вариантов геометрических образов деталей
Выбор рационального типоразмера режущей пластины предлагается осуществлять по степени соответствия множеству критериев3, накладываемых на инструмент
^ ={С1, С2, Сз}, (3)
к которым относятся С — прочность- С2 — теплопроводность- С3 — виброустойчивость. Оцен-
ка степени соответствия некоторого конструктивно-технологического параметра выбранному критерию производится на основе анализа экспериментальных исследований, приведенных в научно-технической и справочной литературе. Использование указанных критериев позволяет повысить вероятность безотказной работы инструмента в автоматическом режиме.
Конструктивно-тсхнологичсскис параметры режущих пластин Основные Дополнительные
Форма
Равносторонняя и равноугольная
Трехгранная
Квадратная
Пятигранная
Шестигранная
Восьмигранная
Круглая
Равносторонняя и неравноугольная
Ромбическая
Неравносторонняя и равноугольная
Прямоугольная
Неравносторо нняя и неравноугольная
Парагпеюграммная
Конструктивные особенности
Ж& quot-
Стружколомающис Крспсжнос канавки отверстие
Отсутствуют Есть
С одной стороны Нет
С двух сторон
— Толщина
Задний угол 1,59… 9,52 мм 0°. 35°
Диаметр — вписанной окружности
3,97… 31,75 мм
Главный угол в плане
45°… 90°
Рис. 2. Классификация параметров режущих пластин
В итоге, основываясь на информации чер- строятся графы, в которых содержатся извест-
тежа обрабатываемой детали и маршрутной ные характеристики технологического процес-
технологии, по разработанным классификациям са. Проводится оценка связности графов, по ре-
зультатам которой определяется область возможных технических решений по выбору инструмента. На полученную область накладываются ограничения по надежности F3, производительности P = f (V, s) ^ max и стоимости S ^ min. В зависимости от условий производства (серийности, допустимого количества брака, ценовой политики) могут быть использованы как все приведенные ограничения, так и их комбинации. Окончательное решение по выбору комплекта режущего инструмента из полученных вариантов остается за технологом предприятия, если в результате расчетов оно не является единственным.
Предлагаемый подход к выбору рационального режущего инструмента позволит сократить время технической подготовки производства при переходе на выпуск новой номенклатуры изделий, улучшить структуру технологических процессов путем удаления однотипных, дорогих и ненадежных инструментов и сократить себестоимость механической обработки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Веселова, Е. С. Современные направления в проектировании композиционных режущих пластин / Е. С. Веселова, Е. Г. Крылов // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 7(11о) / ВолгГТУ. — Волгоград, 2013. — (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» — вып. 9). -C. 78−80.
2. Капитанов, А. В. Критерии определения состава комплектов инструментов для автоматизированной станочной системы / А. В. Капитанов // Вестник Самарского государственного технологического университета. Серия «Технические науки». — 2008. — № 2(22). — С. 228−230.
3. Разманова, Т. И. Формирование рациональных комплектов технологической оснастки для оборудования сверлильной группы / Т. И. Разманова, С. Г. Митин, Ю. П. Бочкарев // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. — 2012. — № 3. — С. 16−19.
4. The problems of rational selection of tool management systems on CNC machines / E. G. Krylov, N. V. Kozlovtseva,
A. B. Mishkevich & amp- V. V. Litvinzeva // Technical Sciences: Modern Issues and Development Prospects: International Conference, December 10, 2013, Sheffield (UK): Proceedings. — [San Francisco (California)], 2013. — Р. 29−30.
5. Митрофанов, В. Г. Моделирование и оптимизация технологических процессов механической обработки /
B. Г. Митрофанов, О. И. Драчев, А. В. Капитанов, А. Н. Кравцов- под общ. ред. Ю. М. Соломенцева. — Волгоград: ВолгГТУ- Тольятти: ОНИКС, 2013. — 457 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой