CC BY
40
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Тушканов НМ. Концептуальные основы организации адаптивных интеллектуальных гетерогенных информационно-управляющих систем // Известия вузов СевероКавказского региона. Технические науки. 2003. Приложение №2. - С.130-134.
2. Кузнецова А.В., Тушканов НМ., Ковалев О.Ф. Автоматическая генерация программного
. // -
веро-Кавказского региона, 2003, Математическое моделирование и компьютерные технологии. - С.38-41.
УДК 519.68
Ю.О. Чернышев, А.Ю. Иванян
ПРОГРАММНАЯ ПОДДЕРЖКА РАСЧЕТОВ И ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
Данная работа посвящена исследованию, моделированию и оптимизации режимов резания для систем механической обработки. Рассматриваются 3 типа поточных систем обработки:
1) системы обработки, состоящие только из одного станка;
2) системы обработки, не содержащие накопителей;
3) , .
Системы первого типа -это системы механ ической обработки, состоящие только из одного станка, представляют собой металлообрабатывающий центр (станок), состоящий из п инструментов (в общем случае различных) с жёсткими связями между ними. Условие жёсткости связей между инструментами продиктовано технологическими особенностями конструкции станка и фактически , , в рабочем состоянии находятся все его инструменты. Это значит, что выход из строя любого инструмента останавливает работу всей системы.
Второй тип - это системы механической обработки, не содержащие накопителей. Такие системы состоят из нескольких линейно связанных станков (т.е. из 1- ), . -заны между собой гибкой связью, т.е. связью, при которой выход из строя любого станка не влияет на рабочее состояние всех остальных станков.
Третий тип - это системы механической обработки, содержащие накопите, 2-называемых накопителей (бункеров для временного хранения обрабатываемых ).
В работе для систем обработки, состоящих только из одного станка, вводятся понятия доминирующего инструмента и его интервала доминирования, необходимые для корректного определения скоростей резания инструментов станка по
( ).
Предложен алгоритм упорядоченного разбиения диапазона допустимых скоростей резания станка на интервалы доминирования с известными домини-
.
Ранее унимодальность производительности этого типа систем как функции от режима резания (скорости главного инструмента или штучного времени) доказывалась исходя из предположения о единственном доминирующем инструменте
на всём диапазоне допустимых скоростей резания, и только затем учитывались условия, ограничивающие его доминирование на всём интервале. Это приводило к необходимости повторного решения задачи максимизации производительности на , .
В данной работе эта задача решена в общем виде для произвольного количества интервалов доминирования. В этом случае доказательство унимодальности производительности одного станка опирается на свойства разбиения интервалов доминирования, построенного по предложенному алгоритму. Оптимальное решение задачи определяется как пересечение двух монотонных функций: убывающей кусочно-постоянной функции и выпуклой возрастающей (рис.1).
Для систем обработки, не содержащих накопителей, получена уточненная
( ), , , , . Была выдвинута и доказана гипотеза о жёсткой зависимости работы их станков друг от друга. Вместо общепринятого произведения коэффициентов готовности всех станков системы предлагается формула:
К = 1
V 1
- (Ь-1)
1=1 1
где К^-коэффициенты готовности станков, 1=1..Ь, Ь - количество станков системы.
Рис.1. Графики монотонных функций
Для вывода уточнённой формулы применялись четыре независимых подхода, давших одинаковый результат и проверенные при помощи имитационного моделирования. При этом, хотя уточнения для этого типа систем не всегда дают существенных численных расхождений с общепринятыми формулами, принцип, который отражают уточнённые формулы, показывает, что работу станков системы, не содержащей накопителей, нельзя считать взаимонезависимой (несмотря на гибкость связей между ними), а саму систему обработки, можно условно считать од-
,
(рис.2).
81 - оба станка работают. 82 - 2-й станок вышел из строя.
83 - 1-й станок вышел из строя.
Рис.2. Схема задачи С МО для системы двух станков, не содержащих накопителей
Для производительности систем обработки, содержащих накопители, получены существенные уточнения, подтверждённые выводом их несколькими методами (детерминированным подходом и теорией массового обслуживания) и результатами имитационного моделирования (рис.3).
,
, -
, , -ется как их минимум, т.е. вместо общепринятой формулы, где К= К! • К2 •• КЬ, предложена уточнённая формула: К= тт{КьК2 , ..., КЬ}.
Ц
Рис.3. Элемент схемы С МО для системы 2-х станков, содержащей накопитель
Таким образом, вместо предполагаемого ранее принципа "один за всех и все за одного" (принципа, при котором считается, что система находится в рабочем состоянии тогда и только тогда, когда в рабочем состоянии находятся все её стан), , -мы, равна производительности её "наиболее слабого звена" (станка с наименьшей ).
При этом переосмысливается роль самих накопителей в процессе обработки. Так, если ранее предполагалось, что накопители предназначены для сохранения непрерывного ритма обработки и позволяют сохранить производительность системы на должном уровне, вычисляемым через произведение коэффициентов готовности всех её станков, то в данной работе показано, что внедрение накопителей коренным образом меняет принцип работы системы, повышая при этом её .
Немаловажно отметить и тот факт, что из общепринятой формулы следует, что систему обработки выгодно проектировать наиболее компактной, т.е. по возможности объединять несколько станков в единый обрабатывающий центр (в этом нетрудно убедиться, сравнив общепринятые формулы). Однако, результаты, полученные в данной работе, не только не подтверждают этих рекомендаций, но и, на, , , станков с накопителями довольно существенно.
Также новым является вывод, что для системы с накопителями нет необходимости выдерживать условие равенства штучных времён всех её станков. Такое допущение позволяет "освободить" связь режимов резания между станками системы, и тогда, вместо единственного оптимального решения, возникает множество оптимальных по производительности режимов обработки, выбор из которых возможен с помощью дополнительных критериев, например: минимальной себестои-, , трудоёмкости работы наладчика, минимизации необходимых объёмов накопителей. Примечательно, что выбор для каждого станка системы из точек этого множества с наименьшей скоростью резания (с наибольшим штучным временем) отвечает предпочтению сразу всех указанных критериев.
Полученные теоретические результаты обобщены для поточных систем обработки смешанного типа (т.е. для комбинированных из рассмотренных типов ),
"Metal Cutting", представляющая собой комплекс для расчёта и оптимизации режимов обработки всех описанных типов систем.
Программа не привязываясь жёстко только к полученным в данной работе формулам и позволяет пользователю варьировать расчётные формулы для показателей системы и физические зависимости стойкости инструментов, а также проводить подробный самостоятельный анализ процесса обработки.
По организации своего взаимодействия с пользователем "Metal Cutting" соответствует стандарту коммерческих программных продуктов, имеет настраиваемый пользовательский интерфейс, многоязыковую поддержку и структурированную справочную систему.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гильман А.М. и др. Оптимизация режимов обработки на металлорежущих станках. - М.: Машиностроение, 1972.
2. Гордиенко Б.И., Краплин М.А. Качество инструмента и производительность. - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1974.
3. Гордиенко Б.И., Жак С.В., Краплин М.А. Об оптимальной скорости резания многоинструментальных наладок. ДЕП ВИНИТИ № 3161 В97.
4. . . , -
стоящих только из одного станка. - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 2000. 1%. Деп. в ВИНИТИ, № 1674 В00.
5. Пванян AM. Уточнение формулы для производительности систем механической обработки, не содержащих накопителей. - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 2000г. 14с. Деп. в ВИНИТИ, № 1673 В00.
6. Пванян AM. Производительность систем механической обработки, содержащих накопители. - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 2000г. 26с. Деп. в ВИНИТИ, № 1977 В00.
