1. Ограничения на подачи

где s_min и s_max – минимально и максимально допустимые подачи инструмента соответственно. Они учитывают технологические факторы. При этом ограничения снизу определяются нарушениями нормальных условий стружкообразования, а ограничения сверху – необходимостью получения заданной шероховатости поверхности.

2. Ограничения на угловую скорость шпинделя

Где _min, _max – минимально и максимально допустимые угловые скорости шпинделя станка. Ограничения определяются границами диапазона регулирования привода, а также условиями стружкообразования _min и нагревом режущей кромки инструмента _max.

3. Ограничения на стойкость инструмента. Стойкость при уменьшении скорости резания асимптотически стремится к предельному значению, которое и определяет максимальное значение стойкости. Минимальное значение стойкости не имеет предела, однако работа при малых периодах стойкости сопровождается частой заменой инструмента, поэтому вводят ограничения на стойкость.

T≥ T_min

4. Ограничения по мощности привода станка

Р_ст≤ P_max ; Р_э≤ P_ном

где Р_ст – мгновенное значение мощности привода станка, P_max, Р_э, P_ном – максимально допустимая, эквивалентная и номинальная мощности электродвигателя.

Для оптимизации режима резания необходимо выбрать критерии оптимальности (целевую функцию). Если принять, что основным показателем процесса резания при черновой обработке является производительность, то при токарной обработке она равна

, где t_{p –} глубина обработки.

Производительность при фрезерной обработке

При шлифовальных работах показатель производительности близок к показателю производительности при фрезеровании.

Критерий оптимальности (целевая функция) может быть получен, если учесть общую стоимость съема припуска за период стойкости инструмента. Для токарной обработки будет

, где t – время, мин; t_Д=t_cм+K/Е – дополнительное время, мин.; К – затраты, связанные с эксплуатацией режущего инструмента за период стойкости, коп., Е- заработная плата персонала и затраты на эксплуатацию станка за 1 мин работы, коп/мин, t_см – время смены инструмента, мин.

Полагая параметры резания неизменными во времени, получаем

При тех же допущениях критерий оптимальности для фрезерной обработки

Где k₁ –стоимость станко-минуты, коп/мин, k₂=(k₁t_см+k₃)/h_max

k₃- затраты на инструмент за период стойкости, коп; h_max-максимально допустимый износ инструмента.

21. Анализ процесса резания, как объекта управления

Анализ процесса резания как объекта управления осуществляется в несколько этапов.

Определение состава выходных координат ОУ. В качестве выходной координаты можно принять температуру в зоне резания, параметры стружки, силу резания, износ инструмента, уровень шероховатости обработанной поверхности и т.д.

Выбор выходной координаты, количественно определяющей качество хода ПР. В качестве выходной координаты примем температуру в зоне резания, т.к. при оптимальной температуре резания происходит минимальный износ инструмента, что обеспечивает высокое качество ПР.

Обработкой металлов резанием называется процесс снятие с поверхности заготовки режущим инструментом слоя металла в виде стружки с целью получения необходимой геометрической формы, точности и чистоты поверхностей детали. Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы заготовка и режущий инструмент перемещались относительно друг друга.

Движения узлов металлорежущих станков делят на движения резания и установочные. Движения, обеспечивающие срезание с обрабатываемой заготовки слоя металла называют движениями резания. Движения, при которых с обрабатываемой заготовки металл не срезается, называют установочными.

Движение резания, определяющее скорость отделения стружки, называют главным движением, а его скорость называют скоростью резания и обозначают буквой V. Движение резания, обеспечивающее непрерывность врезания режущего лезвия инструмента в новые слои металла, называют движением подачи, а его скорость называют скоростью подачи (подачей) и обозначают буквой S.

Главное движение может быть непрерывным (точение, сверление) и прерывистым (строгание, долбление). По своему характеру оно может быть вращательным (точение), поступательным (протягивание) или возвратно-поступательным (строгание).

Движение подачи так же может быть непрерывным (точение, сверление) или прерывистым (строгание, долбление), а по своему характеру поступательным (точение, сверление) или вращательным (шлифование, зубонарезание). На схемах обработки рядом с буквой S ставят индексы, указывающие направление подачи: Snp – продольная подача; Sп - поперечная; Sв - вертикальная; Sг - горизонтальная; Sкр - круговая и т. д.

Главное движение может иметь заготовка (точение) или инструмент (сверление). Движение подачи может иметь инструмент (точение) или заготовка (фрезерование).

Такие движения, как подвод и отвод суппорта, перемещение пиноли задней бабки с центром, установка стола станка в требуемое положение и т. д., а также движения, обеспечивающие такое положение инструмента относительно заготовки, или наоборот, чтобы с заготовки срезался определенный слой металла, называют установочными движениями. На схемах обработки их обозначают SУ.

Под схемой обработки понимают условное изображение обрабатываемой заготовки, ее установки и закрепления на станке, с указанием положения режущего инструмента относительно заготовки. На схеме обработки показывают стрелками все рабочие и установочные движения. Инструмент показывают в положении, соответствующе окончанию обработки поверхности заготовки. Обработанную поверхность на оригинале схемы выделяют красным цветом.