АННОТАЦИЯ к научно-техническому отчету о выполнении 5 этапа Государственного контракта
advertisement
АННОТАЦИЯ к научно-техническому отчету о выполнении 5 этапа Государственного контракта № 14.740.11.1127 от 30 мая 2011 г. по НИР «Разработка и исследование бироторных станков многолезвийной обработки с циклоидальным формообразованием деталей» Руководитель: Иванов В.С. Задачами настоящего этапа работы являются: оптимизация режимов бироторной многолезвийной обработки деталей со сплошным макрорельефом, разработка математической модели однолезвийного циклоидального формообразования деталей с дискретно-щелевым макрорельефом, разработка метода решения модели приведением ее из трансцендентного вида к алгебраическому. В первом разделе работы рассматривается оптимизация режимов обработки на основе коррекции кинематического передаточного отношения. Предлагается использование резцов многолезвийного инструмента с калибрующей кромкой, параллельной образующей цилиндрической поверхности обрабатываемой детали, что обеспечивает многократное подрезание циклоидального профиля детали, сформированного первым резцом последующими резцами. Вместе с этим кинематическое передаточное отношение корректируется согласно количеству резцов, участвующих в зацеплении с каждым из поперечных сечений детали, до оптимального значения. Это по сравнению с однорезцовым формообразованием позволяет повысить круговую подачу инструмента, а, следовательно, и минутную продольную подачу, являющуюся критерием производительности. Для условий точения незначительно корректируя заданный уровень кинематического передаточного отношения до оптимальных значений, при многолезвийном формообразовании можно в десятки раз снизить его погрешность по сравнению с формообразованием каждым отдельно взятым резцом. Предложен алгоритм оптимизации режимов обработки по критерию производительности, позволяющий реализовать возможности многолез- вийного формообразования по интенсификации режимов обработки и при обеспечении требуемой точности, существенно повысить производительность технологического процесса. Рассматривается двухпараметрическая двухкритериальная задача оптимизации режимов чистовой бироторной обработки круглопрофильных деталей типа вал в условиях фрезоточения. Варьируемыми параметрами в задаче являются величины скоростей резания и продольной подачи инструмента, а целевыми функциями ─ минутная продольная подача и стойкость инструмента. Функциональные ограничения на указанные параметры получены эмпирически с использованием методов теории планирования эксперимента. В качестве метода решения задачи многокритериальной оптимизации (МКО─задачи) используется развиваемый авторами вариант адаптивного метода решения МКО─задач. Каждая итерация этого метода включает в себя фазу анализа, выполняемую лицом, принимающим решения (ЛПР), и фазу расчетов, выполняемую системой многокритериальной оптимизации (МКО─системой). По характеру информации, получаемой МКО─системой от ЛПР на фазе анализа, выделяют несколько классов адаптивных методов. Рассматривается вариант адаптивного метода, который относится к классу прямых адаптивных методов. Эти методы основаны на предположении о том, что ЛПР может непосредственно выполнять оценку предлагаемых МКО─системой альтернатив (например, в терминах «лучше», «хуже», «одинаково»). Указанные оценки интерпретируются как значения, так называемой, функции предпочтений ЛПР. Говоря более строго, для решения задачи многокритериальной оптимизации режимов бироторной обработки в работе используется прямой адаптивный метод, основанный на аппроксимации функции предпочтений 2 ЛПР с помощью аппарата нейро-нечеткого вывода ANFIS (Adaptive Neuro─Fuzzy Inference System). Рассмотрены общие вопросы бироторной многолезвийной обработки попутным точением. Приведена формальная постановка МКО─задачи оптимизации режимов чистовой бироторной обработки круглопрофильных деталей типа вал в условиях фрезоточения. Следующий раздел посвящен параметрической идентификации математической модели планирования использованной бироторной экспериментов. Далее обработки приводится во втором разделе методом теории краткое описание используемого в работе метода решения МКО─задачи, основанного на аппроксимации функции предпочтений ЛПР с помощью аппарата нейро─нечеткого вывода ANFIS и результаты вычислительного эксперимента по решению указанной МКО─задачи. В заключении сформулированы основные выводы. Поставленная задача двухкритериальной оптимизации численно решена с использованием развиваемого авторами оригинального прямого адаптивного метода решения таких задачи, основанного на аппроксимации функции предпочтений лица, принимающего решения, с помощью аппарата нейро-нечеткого вывода ANFIS. Найденное решение позволило по сравнению с исходным вариантом увеличить производительность обработки (минутную подачу инструмента) с 1267 мм/мин до 1370 мм/мин (при уменьшении стойкости инструмента с 445 мин до 370 мин). Проведена идентификация геометрических параметров дискретнощелевой структуры. Установлена их взаимосвязь с параметрами бироторной технологической системы. Установлено, что длина щели определяется длиной дуги окружности профиля детали, измеренной между входящей и выходящей ветвями циклоидальной формообразующей траектории движения режущего элемента резца относительно детали и функционально зависит от геометрических параметров схемы технологического зацепления и соотношения угловых 3 скоростей вращательных элементарных движений детали и инструмента с учетом их взаимонаправленности. Длина щели определяется длиной дуги окружности профиля детали, измеренной между входящей и выходящей ветвями циклоидальной формообразующей траектории движения режущего элемента резца, например его вершины, относительно детали, и функционально зависит от геометрических параметров схемы технологического зацепления и соотношения угловых скоростей вращательных элементарных движений детали и инструмента с учетом их взаимонаправленности и определяется на основе модели циклоидального формообразования щели Приведены зависимости для определения параметров дискретношелевой структуры: угла подъема винтовой линии расположения щелей, окружного шага расположения щелей по винтовой линии, осевого шага винтовой линии расположения щелей, длины межщелевой перемычки, измеренной по окружности детали, ширина получаемого щелевого зазора. Приводится векторная формализация технологической схемы бироторной лезвийной обработки, включающая системы геометрических векторов, характеризующих схемы технологического зацепления пары «деталь-инструмент» и кинематических векторов, отражающих соотношение по величине взаимонаправленности формообразующих движений. Представлены кинематические модели циклоидального формообразования щели при бироторной лезвийной обработке в виде системы трансцендентных и алгебраических уравнений. Показано, что преобразование системы приводит к уравнения с неявновыраженоой переменной. Следовательно, модель формообразования не имеет абсолютно точного решения. Изложен метод решения модели путем приведения трансцендентных выражений к алгебраическому виду с дальнейшим получением функциональных зависимостей в явном виде. На основе предложенного метода приведен алгоритм расчета длины щели в задаче анализа. 4 Руководитель проекта К.т.н., с.н.с. В.С.Иванов 5
