Морфологічний синтез методів механічної обробки і технологічні критерії вибору їх характеристик

Для здійснення синтезу по формальної моделі, представленої на рис. 2.15 доцільно використовувати морфологічний метод або метод морфологічного ящика.

При цьому морфологічний ящик являє собою n-мірну матрицю, в кожному осередку якої знаходиться типове рішення. У нашому випадку це характеристика методу механічної обробки, яка вибирається в залежності від конкретних умов її застосування.

При синтезі методу обробки здійснюють повний перебір всіх варіантів його можливих структур з подальшим кількісним (параметричних) визначенням характеристик методу механічної обробки. Після цього, може бути здійснений вибір найбільш ефективного методу обробки для застосування його в тих чи інших конкретних умовах.

21

І нформація (типові рішення і критерії вибору) для здійснення морфологічного синтезу на ЕОМ може бути представлена ​​або у вигляді блокових алгоритмів, або у вигляді таблиць відповідностей, які розміщені в стандартну реляційну базу даних.

Рис. 2.15. Формальна модель реалізації мети споживача.

При застосуванні стандартної реляційної бази даних для вибору потрібного типового рішення з безлічі можливих необхідно мати систему управління базою даних. Однак основним етапом для реалізації морфологічного синтезу методу механічної обробки на ЕОМ є розробка класифікаторів з його характеристиками і проблемно мови для їх формалізованого опису.

Основною особливістю розробленої системи є те, що технічні рішення при синтезі методів обробки приймаються за допомогою класифікаторів, розроблених на основі фундаментальних наук: теорії пружності і пластичності, теорії руйнування, кінематики, аналітичної геометрії, динаміки та ін. Наприклад, класифікація способів механічного впливу здійснена за такими параметрами:

22

ступінь деформації, знак деформації, вид напружено-деформованого стану, температура деформації, швидкість деформації, розміри осередку деформації, фазові перетворення та фізико-хімічні контактні характеристики.

Загальна схема морфологічного структурного синтезу характеристик методу обробки представлена на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Загальна схема морфологічного структурного синтезу характеристик методу обробки.

В першу чергу вибирається спосіб впливу на оброблюваний матеріал згідно з алгоритмом, представленим на рис. 2.17. Вхідними даними на цьому етапі є глибина дефектного шару h, коефіцієнт оброблюваності матеріалу Км, ставлення зовнішнього dн до внутрішнього dвн діаметру деталі, товщина її стінки t, вид деталі (циліндрична, плоска, порожня і так далі), шорсткість поверхні і задані фізико-механічні властивості матеріалу обробленої деталі.

Вихідними параметрами є характеристики способу впливу. Так, наприклад, на виході алгоритму, позначеного цифрою "1" будуть отримані наступні характеристики: спосіб впливу - різання; ступінь деформації-руйнування; вид напружено-деформованого стану - зсув, знак деформації - пряма плюс зворотна.

23

На наступному етапі формуються кінематичні характеристики методу обробки, тобто варіанти кінематичних рухів інструменту «Dи» і заготовки «Dзаг» для отримання необхідної форми обробленої поверхні. Фрагмент алгоритму вибору кінематичних характеристик представлений на рис. 2.18.

Рис. 2.17. Вибір здійснюється з урахуванням траєкторії і напрямки рухів, а також швидкості і прискорення розглянутих переміщень.

Вихідними даними, що впливають на вибір варіантів рухів, є вид поверхні (циліндрична, зовнішня, внутрішня, фасонна і так далі), напрямок, форма і висота мікронерівностей обробленої поверхні, співвідношення поверхонь (відкрита, закрита і так далі), річна програма випуску деталей, довжина оброблюваної поверхні і знак деформації. На цьому ж етапі вирішується питання про те, що буде представляти.

24

Рис. 2.18. Фрагмент алгоритму вибору кінематичних характеристик.

Собою зона контакту інструменту і деталі: умовну точку, котра спрямовує або утворить лінії оброблюваної поверхні. На кожному виході алгоритму закладені варіанти кінематичних рухів деталі і інструменту в цифрових символах, закодованих за допомогою таблиці 2.2. Наприклад, руху, що здійснюються при токарній обробці з поздовжньою подачею, записуються в наступному вигляді: D_заг = 1.4.1.0; D_и = 2.1.1.0.

Потім для певних на попередніх етапах синтезу способу впливу і кінематичних варіантів рухів необхідно відшукати характеристики обробного інструменту: сукупність робочих поверхонь інструменту, матеріал робочої частини інструменту, розташування робочих поверхонь інструменту щодо оброблюваної поверхні і сукупність базових поверхонь інструменту.

25

Структурний синтез інструменту здійснюється з використанням створених класифікаторів з кожної названої вище характеристиці.

					Таблиця 2.2.
	Кодування кінематичних рухів верстата
траєкторія руху		напрямок руху	швидкість руху		прискорення руху
1. Обертальний		1. Паралельно- площині, поверхні, осі	1. Постійна		0. Відсутня
2. Поступальний		2. Перпендикулярно- поверхні, осі	2. Постійно змінюється		1. Постійно позитивне
3. Зворотньо- поступальний (Осциляція)		3. Під кутом до поверхні, осі	3. дискретно змінюється		2. Постійно негативне
4. Гойдаюче		4. Навколо точки, осі, поверхні	4. Рух з зупинками		3. Змінюється прискорення
5. Pеверсивний рух		5. Дотичне	-		-
6. Складне		6. У протилежному напрямку попереднього руху	-		-

Крім кінематичних характеристик і характеристик способу впливу на цьому етапі вхідними даними є вид поверхні, співвідношення поверхонь, твердість матеріалу деталі, шорсткість поверхні, гранична стійкість інструменту і умови стружкоделенія і стружковидалення. Фрагмент алгоритму вибору характеристик інструменту представлений на рис. 2.19.

Після визначення способу впливу, кінематичної схеми обробки і характеристик інструменту, (зокрема, розташування його робочих поверхонь) формується динамічна схема обробки і визначається система зовнішніх сил, що діють на деталь і інструмент.

26

На останньому етапі структурного синтезу в залежності від системи діючих на деталь і інструмент зовнішніх сил, виду деталі, сукупності базових поверхонь інструменту і кінематичної схеми обробки визначаються принципові схеми базування інструменту і деталі, а також структурні елементи робочих затискних і орієнтують пристосувань.

Рис. 2.19. Фрагмент алгоритму вибору характеристик інструменту.

Після отримання декількох варіантів структур методів обробки здійснюється параметричний синтез їх характеристик. Для цього складаються матриці зв'язків характеристик методу обробки з параметрами якості «ПК» оброблюваних деталей і техніко-економічними показниками «ТЕП» технологічних операцій.

У кожній клітині матриці міститься математичний вираз для розрахунку кількісних показників характеристики методу обробки з метою отримання заданого якості деталей при мінімумі витрат на виробництво і забезпечення максимальної продуктивності праці. При необхідності на підставі проведених розрахунків вибирається метод обробки, що забезпечує оптимальні техніко економічні показники.

27