Системы управления эффективностью обработки

Другая часть ТхЗ ЧПУ связана с управлением эффективностью обработки. Под экономическим режимом резания понимают такой период стойкости и соответствующие ему параметры режима резания (при заданной стоимости единиц машинного времени, вспомогательного времени, накладных расходов), при которых стоимость операции будет наименьшей. Критерии оптимальности основаны на известных зависимостях между скоростью резания, подачей, глубиной и периодом стойкости.

Для чистовых операций период стойкости менее важен, чем точность достигаемого размера и чистоты поверхности, а для черновых операций необходимо снимать наибольшее количество материала в единицу времени. Поэтому проблема управления с целью установления экономических режимов актуальна только для черновых режимов. Математическая формулировка этой проблемы может быть разнообразна. Например: оптимизация процесса резания путем максимизации отношения объема снимаемого металла к износу инструмента; оптимизация процесса резания путем минимизации отношения затрат к объему снимаемого металла за период стойкости инструмента и некоторые другие.

В то же время в любом критерии оптимизации рассматривается сумма затрат, связанных с машинным временем, временем на смену режущего инструмента, с эксплуатацией инструмента.

Проблема оптимизации чаще всего сводится к определению оптимальных режимов резания (скорости резания и подачи). Однако подобные методы могут быть привлечены и к оптимизации переходных процессов, допусков, последовательности переходов. Поэтому задачу оптимизации можно сформулировать так: для конкретного варианта технологического оборудования необходимо определить такие значения искомых технологических параметров, которые обеспечили бы наибольшую эффективность процесса при соблюдении ограничений по качеству обработки, расходу оборотных средств, техническим, технологическим и организационно-техническим возможностям станка.

Системы управления станками, обеспечивающие поиск и поддержание технологических параметров рабочего процесса, удовлетворяющих критерию оптимальности и действующим ограничениям, называются адаптивными.

Рис. 3.10. Обобщенная структурная схема системы адаптивного управления

Обобщенная структурная схема адаптивного управления приведе­на на рис. 3.10. Блок (модуль) адаптивного управления может быть частьюустройства ЧПУ, а может быть и автономным устройством. Только адаптивное управление способно снизить отрицательное влияние действующих на технологический процесс возмущений, а также отрицательные последствия несовершенной управляющей программы ЧПУ. Параметры объекта управления зависят от технологических параметров и измеряют обычно силу резания, мощность, износ инструмента и др. К параметрам настройки относятся коэффициенты уравнений математической модели. Ограничения составляют систему неравенств, каждое из которых устанавливает пределы варьирования измеряемых и искомых параметров. Блок оптимизации находит такие значения искомых технологических параметров, которые обеспечивают критерию оптимальности максимум или минимум.