Алгоритм и расчет циклов круглого наружного шлифования методом спирального покоординатного спуска при использовании в качестве критерия эффективности технологической себестоимости и по быстродействию. Коррекция цикла за период стойкости инструмента.
Аннотация к работе
Рассмотрен алгоритм и практические примеры расчета циклов круглого наружного шлифования по предложенной модели методом спирального покоординатного спуска при использовании в качестве критерия эффективности технологической себестоимости и по быстродействию. Предложен алгоритм позволяющий повысить производительность обработки, за счет коррекции цикла за период стойкости инструмента.Управление процессом шлифования с целью обеспечения наибольшей эффективности операции является многовариантной задачей, решение которой не может быть сведено лишь к повышению точности и жесткости шлифовального станка, выбору режимов резания, обеспечивающих работу в области устойчивости динамической системы, подавлению основных источников вибрации и снижению погрешностей заготовок [1-4]. В работах авторов [1,2] получены результирующие зависимости, устанавливающие связь параметров инструмента с технологическими факторами и временем работы, которые позволяют прогнозировать состояние рабочей поверхности инструмента в любой момент времени при различных алгоритмах изменения технологических режимов(таблица 1).Во все зависимости, отражающие состояние рабочей поверхности, входит износ единичных кромок. Если при этом выполняются условия ненахождения технологических параметров в областях ограничений, то результат решения системы таблицы1 определяет как закон изменения величины подачи инструмента, так и законы изменения величин съема материала, шероховатость поверхности заготовки, волнистость и т.д. ?hзi - приращение износа вершины абразивного зерна при i-том контакте инструмента;?Aj - изменение межцентрового расстояния между кругом и заготовкой;?yj - приращение упругих отжатий в технологической системе; ?Зі - радиус округления вершины зерна;LЗI - длина площадки износа абразивного зерна;NЗI - число зерен в единице объема рабочего слоя инструмента; rj - текущий радиус-вектор заготовки после j-того оборота;? j - припуск, оставшийся не удаленным после j-того контакта детали с кругом; H j - слой, в котором распределена шероховатость;hdj - глубина дефектного слоя; Pyj - радиальная составляющая силы резания;?rj - радиальный съем материала. Cj - приведенные затраты съема единицы объема материала;R - стоимость одной станкосекунды;tj - время j-того оборота заготовки;?rj - радиальный съем материала при j-ом обороте; D - диаметр круга;? - высота круга;SRJ - скорость радиального износа круга при j-ом обороте;Cu - стоимость единицы объема инструмента с учетом расходов на правку и замену;TQJ - время, затрачиваемое за 1 оборот на съем единицы объема материала.
Введение
Управление процессом шлифования с целью обеспечения наибольшей эффективности операции является многовариантной задачей, решение которой не может быть сведено лишь к повышению точности и жесткости шлифовального станка, выбору режимов резания, обеспечивающих работу в области устойчивости динамической системы, подавлению основных источников вибрации и снижению погрешностей заготовок [1-4]. Качественный выбор способа управления может быть выполнен только на основе анализа процесса, с учетом многообразия влияющих на него факторов, изменяющихся с течением времени, между которыми существует обратная причинно-следственная связь.
Решение задачи включает в себя: составление математических моделей процесса, разработку алгоритмов управления и их реализацию системой управления станка.
Целью данной статьи является разработка методики построения высокопроизводительных циклов врезного шлифования на примере опорных шеек распределительного вала за период стойкости шлифовального круга.
2. Основное содержание работы. В работах авторов [1,2] получены результирующие зависимости, устанавливающие связь параметров инструмента с технологическими факторами и временем работы, которые позволяют прогнозировать состояние рабочей поверхности инструмента в любой момент времени при различных алгоритмах изменения технологических режимов(таблица 1).Во все зависимости, отражающие состояние рабочей поверхности, входит износ единичных кромок. Полученные зависимости носят функциональный характер и позволяют прогнозировать поведение операции с учетом изменения ее состояния вследствие износа шлифовального круга при различных режимах шлифования.
Начальное состояние рабочей поверхности инструмента определяется параметрами, полученными после правки круга, конечное - в конце стойкости инструмента. Последнее характеризуется максимально допустимой волнистостью Wk max , образующейся на поверхности круга, при которой не обеспечивается заданная точность формы поверхности, либо максимально допустимой величиной износа ?HЗ max на вершинах режущих кромок, при которой начинается интенсивное разрушение рабочей поверхности инструмента. Аналитически эти условия могут быть записаны в виде неравенств: Wk ? Wkmax ;h3? hmax .
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014
Состояние заготовки, после j-го контакта с кругом задается текущим радиус-вектором rj(?) , где ? - полярный угол; пространственными отклонениями ? j ; наибольшей высотой профиля шероховатости Rmax j ; глубиной дефектного слоя hd j .
Текущий радиус-вектор заготовки после j-го оборота вычисляется по его значению после( j ?1)-го оборота и величине радиального съема материала ?rj(?): rj( ) ? rj?1( )??rj(?).
?
?
Отклонения формы заготовки после j-го контакта определяются разностью между максимальным и минимальным значениями радиусов векторов поверхности
?j ? max rj(?)? min rj(?).
? ?
Текущее значение высоты профиля шероховатости поверхности детали, отсчитываемое от линии выступов шероховатости имеет вид:
Rmax j ? QRMAX j?1 ?q?r ?(1?q)Rmax fj , где q ?1,если нижняя граница слоя шероховатости поверхности после
(1) j-го прохода не изменяет своего положения; q ? 0 , если нижняя граница слоя перемещается в глубь материала. Rmax fj - шероховатость, которая формируется при j-ом контакте.
Для глубины дефектного слоя hd , независимо от (1), но с теми же обозначениями: hdj ? (1?q)hdjf ?(hdj?1 ? Rmax j?1 ?Rmax j ??rj)q, (2) где hdfj - дефектный слой, который формируется при j-ом контакте.
При равных условиях предпочтение отдается варианту с меньшей глубиной дефектного слоя.
Текущий припуск после j-го оборота вычисляется по его значению после( j ?1)- го оборота и величине радиального съема материала?rj П j ? П j?1??rj .
Начальное состояние объекта(0) соответствует параметрам заготовки в момент ее установки на станок: o(?)? заг (?); ?o??заг ; Rmax 0? Rmax заг ; hd0? hdзаг . r r
Конечное состояние k объекта должно соответствовать техническим требованиям на деталь
?k??d ; Rmax k ? Rmax d ; Rak ? Rad ;hdk ? hdd ;rk (?) ? rmax d (?) ; k (?) ? min d (?), (3) где max d (?)?rmin d (?) ?? , ? - допуск на изготовление детали. r r r
Неравенства (3) справедливы для конца цикла обработки детали, после того как будет снят весь припуск на шлифование. В процессе обработки параметры качества изделия могут отличаться от требований чертежа. Однако они на протяжении всего цикла должны находиться в заданной области значений, при которых достижимы требуемые параметры качества детали. Так в течение всего цикла обработки нижняя граница текущей шероховатости поверхности не должна опускаться глубже, чем соответствующая граница слоя шероховатости детали [2].
Rmax j? Пjd ? Rmaxd , где Пjd - припуск, оставшийся не удаленным после j-го контакта поверхности с кругом.
173
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014
Аналогичные неравенства могут быть записаны для глубины дефектного слоя: hdj ? Rmax j ? Пj ?hddj ? Rmaxdj , и пространственных отклонений формы заготовки: ? j ? (max rj(?)? ?max ?rj(?))?(min rj(?)? ?min ?rj(?)). i? j i? j n n
? ? ? ?
Кроме рассмотренных, на процесс шлифования накладывается ряд ограничений, обусловленных техническими характеристиками станка и технологической системы процесса чистового и тонкого шлифования.
К таким ограничениям относятся: -фактическая глубина резания tf , которая в свою очередь не должна превышать расстояния, равного максимальному вылету зерна над связкой?cb : tf ??cb.
При повышении ?cb появляется возможность увеличить интенсивность удаления материала заготовки, но это приводит к уменьшению сил закрепления зерен и увеличивает износ.
- радиальная составляющая силы резания, пределом которой является условие: Py?Рудоп ; P ?P доп . (4) z z
Аналогичные ограничения накладываются кинематикой станка на скорости вращения детали, круга и поперечную подачу: Vu ?Vu min ;Vu ?Vumax ;Vk ? Vk min ;Vk?Vkmax ; S?0 ;S ?S ct max .
Совокупность зависимостей и ограничений, сведенных в таблицу 1, представляют описание свойств технологической системы.
Представленная в таблице 1 математическая модель операции круглого наружного врезного шлифования опорных шеек распределительного вала, в виде дифференциально-разностных соотношений, связывает соответствующие разности подачи инструмента и разности фактической глубины резания.
В качестве начального приближения (начальных условий для моделирования) используются справочные данные и существующие технологические рекомендации для соответствующих процессов.
Если при этом выполняются условия ненахождения технологических параметров в областях ограничений, то результат решения системы таблицы1 определяет как закон изменения величины подачи инструмента, так и законы изменения величин съема материала, шероховатость поверхности заготовки, волнистость и т.д.
Приведенная математическая модель позволяет решать задачу оптимального управления, она вскрывает функциональные связи показателей качества процесса с основными технологическими факторами, позволяет прогнозировать поведение технологической системы при любых алгоритмах изменения режимов в любой момент времени.
Расчет цикла может быть произведен по быстродействию или по себестоимости обработки.По быстродействию: 1. Рассчитывают параметры состояния рабочей поверхности инструмента после правки; 2. Рассчитывают значение скорости съема материала при минимальных значениях фактической глубины, подачи шлифовальной бабки, скорости детали; 3. Задают приращение поперечной ПОДАЧЕSY и рассчитывают все технологические показатели. Сравнивают полученные результаты с технологическими
174
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014 i ui o k fi
?
V ?V
K ?
?
?n ?
0,4 0,4
ограничениями. Если полученная точка фазового пространства оказывается за пределами достигнутой области, хотя бы по одному из параметров, то уменьшают величину приращения до тех пор, пока точка не окажется в области допустимых значений;4. Рассчитывают скорость съема при полученном значении Sy и сравнивают ее с предшествующей. Если полученное значение оказалось больше предыдущего, то дают приращение по следующей переменной, в противном случае уменьшают величину приращения Sy до выполнения условия Q?j ?Q?j?1 ; 5. Описанные выше процедуры повторяют для остальных переменных; 6. Наращивают значение переменных до тех пор, пока не достигнут точки экстремума или точки границы, максимально приближающейся к ней;
Таблица 1. Математическая модель операции круглого наружного врезного шлифования опорных шеек распределительного вала
? j h j ?2? a? D ?tf ?? k ? сп?? LNT?T п; ?rj ?t2 /(1,478?t fi? 13,66?Vu и k сп c ki ui зі
T T э с
V ?T 2?T
?
?n ?
?
V ?V
K ? d fi э ??зі );
D
tf ?0,739?r ? 0,546?r2 ? 13,66?Vu ??r c ki ui зі
. Dэ ??зі
?hзi - приращение износа вершины абразивного зерна при i-том контакте инструмента;?Aj - изменение межцентрового расстояния между кругом и заготовкой;?yj - приращение упругих отжатий в технологической системе; ?Зі - радиус округления вершины зерна;LЗI - длина площадки износа абразивного зерна;NЗI - число зерен в единице объема рабочего слоя инструмента; rj - текущий радиус-вектор заготовки после j-того оборота;? j - припуск, оставшийся не удаленным после j-того контакта детали с кругом; H j - слой, в котором распределена шероховатость;hdj - глубина дефектного слоя; Pyj - радиальная составляющая силы резания;?rj - радиальный съем материала.
175
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014
Продолжение таблицы 1.
Технические огра- Vu ? 0,26м/с; Vu ? 0м/с; Sy ? 0,2?10?3 м/с; Sy ? 0м /с; Vk ? 50м/с; ничения Vk ? 0м/с; tfj ?? j ?0,063?10 ; hdj ??j ? ? j ?0,103?10 ; Py ? 0;
?3 ?3
Критерий эффективности
P ? 250
Vu - окружная скорость детали;tfj - фактическая глубина резания;Sy - величи- y на поперечной подачи;Vk - окружная скорость шлифовального круга. Вариант 1 Вариант 2
R ??DCU?SR 1
Q t ? j
C ? j ?RJVUJB j ?rj?Vuj
Cj - приведенные затраты съема единицы объема материала;R - стоимость одной станкосекунды;tj - время j-того оборота заготовки;?rj - радиальный съем материала при j-ом обороте; D - диаметр круга;? - высота круга;SRJ - скорость радиального износа круга при j-ом обороте;Cu - стоимость единицы объема инструмента с учетом расходов на правку и замену;TQJ - время, затрачиваемое за 1 оборот на съем единицы объема материала.
7. Через уравнение баланса перемещений рассчитывают подачу шлифовальной бабки, оставшийся припуск и время этапа цикла; 8. Определяют режим работы инструмента сопоставлением прочности кромок и прочности закрепления зерен в круге с величиной сил резания, допускаемой технологической системой; 9. Рассчитывают величину износа наиболее выступающих режущих кромок. Рассчитывают параметры формы зерен их распределения по поверхности;10. Рассчитывают параметры формы инструмента; 11.Изменение ?( i?1 ??i ? h ), коррекция входных данных; 12. Для оставшегося припуска повторяют вычисления с учетом полученных коррекций; 13. Расчет цикла прекращают, когда величина припуска окажется меньшей или равной величине до-пуска. Полученная информация поступает на управляющие органы станка или печать.
?
?
По себестоимости расчет цикла управления осуществляется аналогичным образом. В качестве критерия эффективности принимается стоимость съема 1м3 материала. Целевая функция минимизируется.
Предложенная методика расчета высокопроизводительных циклов по съему припуска и себестоимости обработки обеспечивает получение деталей с заданными параметрами качества. Методика основана на использовании динамической теоретико-вероятностной модели и метода винтового покоординатного спуска.
При ее апробировании выполнен расчет высокопроизводительных циклов на операцию предварительного шлифования опорных шеек распределительного вала. Материал распредвала сталь 40Х. Заготовки, поступающие на операцию шлифования после токарной обработки имеют размеры 42,95 ? 0,15 мм, шероховатость поверхности заготовки Ra ? 0,63 мкм (H0 ?6,3мкм), пространственные отклонения опорных шеек (биение относительно оси центровых отверстий ) не должны превышать 0,20 мм.
Деталь после обработки имеет размеры42 ? 0,02 мм, шероховатость поверхности Ra ?3,2 мкм (H0 ?3,2 мкм), биение опорных шеек не должно превышать 0,03 мм.
176
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014
Глубина дефектного слоя техническими требованиями на операцию не оговаривается. Шлифование шеек проводится на круглошлифовальном станке ХШ1-78Ф2Ш11, снабженном прибором активного контроля, кругами 1 600х25х305 24А40СТ16КА2. Обработка ведется с использованием трехступенчатого цикла: быстрый подвод (форсированная подача ); черновое шлифование; чистовое шлифование. Этап форсированной подачи выполняется при поперечной подаче 12 мм/мин, чернового шлифования0,4 мм/мин, чистового шлифования 0,15 мм/мин. Переключение с этапа форсированной подачи на этап чернового шлифования производится при достижении размера 42,9 мм, с чернового на чистовое при 42,3 мм. Отключение станка выполняется при настройке прибора активного контроляна размер 42,00 мм.
Все этапы цикла выполняются при одной частоте вращения заготовкиnu = 120 об/мин, которая определена экспериментально и соответствует верхнему пределу скорости Vu, допускаемому особенностью конструкции детали.
При разработке математической модели на основе выполненных исследований и литературных данных приняты следующие значения параметров процесса, коэффициентов и показателей степени: скорость круга 50 м/с (паспорт станка); податливость технологической системы?? 20?10?9 м/H (эксперимент); число зерен на единице поверхности инструмента nз? 2?106 1/м2 (данные литературы);Kc ?0,9; ?s?7,2?103 Н/м2; zh?5; ?з? 0,016 (данные литературы); Dэ ? 40,1 мм (расчет); периодичность правки круга - 5 деталей.
При составлении модели все параметры приведены к размерностям системы СИ. Глубина дефектного слоя назначена по данным [2] hd j ?0,04мм.
Расчеты циклов выполнены с использованием в качестве критерия эффективности технологической себестоимости операции и по быстродействию. При расчете циклов по быстродействию рассмотрено два варианта: а) состояние рабочей поверхности абразивного инструмента в процессе обработки одной поверхности (детали) принято постоянным;
б) при каждом обороте участок поверхности контактирует с кругом с измененным состоянием рабочей поверхности инструмента.
На рис. 1 приведено сопоставление рассчитанных при обработке первой и пятой деталей после правки (первая и последняя деталь периода стойкости инструмента). Первый этап цикла «форсированная подача» выполняется при одинаковых подачах, по продолжительности он несколько меньше для пятой детали, что связано с увеличением контактной жесткости при затуплении абразивного инструмента. На втором участке цикла для первой детали подача увеличивается в 1,42 раза, круг имеет более высокую режущую способность, на третьем участке цикла кривая изменения подач также располагается выше кривой цикла обработки пятой детали. Общее время цикла обработки первой детали в 1,38 раза меньше цикла обработки детали в конце периода стойкости инструмента. При обработке 2-й, 3-й, 4-й деталей основное время при коррекции цикла соответственно снижается в 1,3; 1,2; 1,12 раза. Сопоставление расчетных циклов обработки деталей с действующими на предприятии свидетельствуют, что они в основном отличаются третьим этапом цикла. На чистовом этапе цикла предприятия подача сохраняется постоянной, что объясняется несовершенством системы управления и дискретностью выбора подачи. При изменении подачи в период третьего этапа цикла его продолжительность уменьшается в 1,5 раза. Переход от дискретной системы управле-
177
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014
ния к непрерывной является существенным резервом повышения производительности операций шлифования.
Таким образом, выполненные расчеты показывают на достаточно высокую эффективность коррекции цикла за период стойкости абразивного инструмента при обработке деталей в автоматизированном производстве.
При введении коррекции производительность обработки увеличивается в среднем на 20...25%, в начальный период стойкости инструмента на 35...40%.
В связи с тем, что оптимальные циклы шлифования, предусматривающие возможность непрерывного изменения поперечной подачи, не могут быть реализованы на всех видах оборудования в производственных условиях, кроме рассмотренной может быть поставлена задача коррекции цикла без изменения его структуры. Для ее решения введем понятие коэффициента коррекции ЦИКЛАKSI , который для i-й обрабатываемой после правки круга заготовки равен отношению подачи, вычисленной с учетом фактического состояния рабочей поверхности режущего инструмента к соответствующей подаче конца периода его стойкости. При наличии управления по скорости изделия может быть введен коэффициент коррекции СКОРОСТИKVI . Такие коэффициенты вычисляются для каждого участка цикла при обработке первой, второй, N -ой заготовки или поверхности.
Рассмотрим возможные варианты расчета коэффициентов коррекции при врезном шлифовании с изменением поперечной подачи. При его определении нет необходимости на каждом участке цикла учитывать все ограничения режима резания, а можно рассматривать только те, которые определяют данный этап.
Для участка цикла «форсированная подача» создается натяг в технологической системе. В не зависимости от состояния рабочей поверхности инструмента величина подачи определяется техническими возможностями технологической системы. Коэффициент коррекции для всех заготовок периода стойкости инструмента на этом этапе равен единице.
На втором участке цикла определяющим ограничением является допустимая технологической системой сила резания, неравенство (5). Для расчета коэффициента коррекции приравняем текущее значение силы резания при обработке i-ой и N -ой деталей к допустимой
Рудоп.i ? K1 ? (tf i ??r )??0,5?K2 ?(tfi ??r )?K3? (6) f i
? i
? i t
Рудоп.N ? K1 ? (TFN ??RN )??0,5?K2 ?(t f N ??RN )?K3 ? (7) FN
?
? t где
? cos
K1???lk ?nз?C ?h max ? Dэ ;K2?0,96?B??;z?m?3,5?? sin? ; K3 ?????Cb?hзmax ?B ?;2?m?z?2,5 b з m
?
? b
Выражая радиальный съем материала в уравнениях (6) и (7) из уравнения вероятности контакта [1], получим зависимости, имеющие по одной неизвестной t fi ит FN .
178
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014
Вычислениет fi и t FN по зависимостям (6) и (7) может бытьвыполнено численными методами.
Уравнение баланса перемещений для второго участка цикла может бытьпреобра-зовано, в связи с отсутствием приращений упругих деформаций и фактической глубины микрорезания
?A j??r j?1??R j (8)
Учитывая, что радиальный износ круга на два порядка меньше радиального съема материала уравнение (8) упрощается. Можно считать, что для установившегося процесса шлифования вся подача расходуется на радиальный съем материала. Коэффициент коррекции в этом случае определяется из соотношения
K si ??r N , (9) где ?ri и ?r N - соответственно радиальный съем материала при одном контакте i
?r заготовки с кругом при обработке i-ой и N -ой деталей (поверхностей).
Радиальный съем материала и фактическая глубина микрорезания определяются из системы уравнений табл. 1
Рис. 1. Изменение цикла шлифования за период стойкости инструмента по продольной подаче S; 1, 2, 3, 4, 5 - номер детали после правки круга; ? - время шлифования)
При расчете ?ri в уравнения подставляются значения параметров состояния рабочей поверхности инструмента на момент начала второго этапа цикла i -ой заготовки, при расчете ?r N соответственно значения параметров состояния при обработке N -ой заготовки.
Для третьего участка цикла «чистовая подача» лимитирующими ограничениями являются ограничения: по глубине слоя шероховатости поверхности и по глубине дефектного слоя. Так же как и для второго участка цикла после нескольких контактов поверхности с инструментом процесс становится установившимся, вся поперечная подача
179
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014 a?
?
расходуется на радиальный съем материала. Коэффициент коррекции цикла шлифования может быть рассчитан по уравнению (9).
При лимитирующем ограничении по шероховатости поверхности воспользуемся уравнением
Hi?t fi??ri (10)
ПРИНЯВНІ , равное величине допустимого слоя шероховатости, неравенство (10) после подстановки вместо ?ri его значения из уравнения ( таблица1) получим для заключительной части третьего этапа цикла
2
? j ? Hig. ? t fi ? 1,478?t fi ? t f13,66?V u (11) c ki ui зі э зі i
?
?n ? D ? ?
?
V ? V
K ?
Решая квадратное уравнение соответственно для i -ой и N -ой поверхностей найдем значенияtfi и tf N . Вычисляя соответственно ?ri и ?r N и беря их соотношение, определим коэффициент коррекции цикла на его третьем участке. При лимитирующем ограничении по глубине дефектного слоя воспользуемся уравнением [4] hdj ? 2? a?? k?Tk ?Тсп ?LNTK ?Тсп ,подставив в его левую часть вместо текущего значе-k сп
T 2?T ния hd j допустимую глубину дефектного слоя для заключительной части третьего этапа цикла
? j ? H j?hdj ? H jg ? 2?
Tk ?Тсп Tk ?Тсп Tk 2?Тсп k
? ?ln
(12)
Уравнение (4) позволяет рассчитать допустимую тангенциальную составляющую силу резания.
Дальнейшая последовательность расчета коэффициента коррекции третьего этапа цикла, сохраняется такой же, как и для второго этапа.
Рассчитываются фактическая глубина микрорезания и радиальный съем материала при обработке i-ой и N -ой деталей. По зависимости (9) определяется коэффициент коррекции цикла.
Как следует из литературного обзора и анализа циклов, применяемых на Мелитопольском моторном заводе, многие из них заканчиваются этапом выхаживания. Этап выхаживания проводится без поперечной подачи. Коэффициент коррекции этого этапа согласно уравнению (9) равен единице, но в зависимости от состояния рабочей поверхности инструмента изменяется продолжительность этапа. Для расчета продолжительности этапа при обработке i-ой поверхности достаточно решить уравнение баланса перемещений, приравняв значение приращения?А j нулю.
Сводные данные по коэффициентам коррекции и продолжительности каждого этапа цикла приведены в таблице 2.
Анализ полученных результатов показывает, что наибольшие значения коэффициента коррекции циклов получены для обработки первой заготовки после правки. При обработке 2-й, 3-й, 4-й поверхностей он закономерно уменьшается. Для чернового этапа коэффициент коррекции изменяется от 1 до 1,4, для чистового этапа от 1 до 1,35. Для 1-й, 2-й, 3-й поверхностей отмечается значительное снижение времени на обработку. Суммарное время на обработку 1-й поверхности составляет 2,04 мин., 2-й поверх-
180
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014
ности 2,18 мин., 3-й поверхности 2,46 мин., 4-й поверхности 2,64 мин., 5-й поверхности 2,90 мин. Производительность процесса обработки соответственно увеличивается при шлифовании первой поверхности в 1,42 раза, второй поверхности в 1,35 раза, третьей поверхности в 1,18 раза, четвертой поверхности в 1,1 раза.
3. Выводы.Выполненный анализ позволяет сделать заключение, что коррекция циклов шлифования за период стойкости инструмента, выполняемая с учетом фактического состояния рабочей поверхности инструмента, является важным резервом повышения эффективности операций круглого наружного шлифования в автоматизированном производстве. При введении коррекции производительность операций шлифования увеличивается на 15-30 % при одновременной стабилизации параметров качества обработанных деталей. Предложенные методики и алгоритмы позволяют производить расчеты высокопроизводительных циклов шлифования с учетом состояния рабочей поверхности инструмента и коэффициента коррекции для каждого этапа цикла за период стойкости инструмента.
4. Перспективы дальнейших исследований в данной области. При выполнении данных исследований не учитывалось изменение количества зерен по глубине инструмента с течением времени, рассматривался один типоразмер заготовок, не учитывалось
181
ISSN 2073-3216 Прогресивні технології і системи машинобудування № 3(49)-4(50)’2014
изменение характеристик кругов.Учет вышеуказанных факторов представляет перспективы дальнейших исследований в данной области.
2. Братан С.М. Технологические основы обеспечения качества и повышения стабильности высокопроизводительного чистового и тонкого шлифования: дис. … доктора техн. наук: 05.02.08: защищена 24.03.2006: утв. 01.07. 2006 / Братан Сергей Михайло-вич. - Одесса, 2006. - 321 с.
3. Кальченко В.В. Шлифование вогнутых и выпуклых криволинейных поверхностей вращения на станках с ЧПУ одним инструментом со скрещивающимися осями его и детали // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2003. - Вып. 65. - С.65-72.
4. Богуцкий В.Б. Особенности процесса шлифования и заточки в условиях перекрещивающихся осей инструмента и детали/ В.Б. Богуцкий, С.М.Братан // Міжнародна науково-технічна конференція «Машинобудування - очима молодих», Кременчук, 30 жовтня - 1 листопада 2013р.: матеріали конференції - Кременчук: КРНУ ім. М.Остро-градського, 2013. - С.37-39.
Надійшла до редакції 21.05.2014
М.М. Столяров, С.М.Братан
ПОБУДОВА ЦИКЛОВ ШЛІФУВАННЯ ДЛЯ ОБРОБКИ ШИЙОК РОЗПОДІЛЬ-ЛИТЕЛЬНОГО ВАЛІВ З КОРЕКЦІЄЮ РЕЖИМІВ РІЗАННЯ ЗА ПЕРІОД СТІЙКОСТІ ІНСТРУМЕНТА Розглянуто алгоритм та практичні приклади розрахунку циклів круглого зовнішнього шліфування по запропонованої моделі методом спірального покоординатного спуску при використанні як критерію ефективності технологічної собівартості і за швидкодією. Запропоновано алгоритм дозволяєпідвищитипродуктивність проництва, за рахуноккорекції циклу за період стійкості інструменту.
BUILDING GRINDING CYCLES TREATMENT NECKS DISTRIBUTION INFLAMMATORY SHAFTS CORRECTION MODE CUTTING RESISTANCE DURING INSTRUMMENTA
An algorithm and practical examples of calculation cycles round outer grinding on the model proposed by the spiral of descent when used as a criterion for the effectiveness of the technological and cost in performance. An algorithm is proposed to improve the performance of processing, due to the correction cycle for tool life. Keywords: grinding, correction cycles, optimization