Ситуационное управление ресурсом режущего инструмента

• Автор: Савушкин, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.01, 05.02.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 135 с. : ил

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Общие вопросы надежности инструмента

1.2. Вероятностные модели процесса восстановления

1.3. Определяющий фактор для расчета режимов обработки

1.4. Влияние скорости резания на коэффициент вариации стойкости

1.5. Критерии оптимальности и ограничения

1.6. Выбор критерия оптимальности

1.7. Анализ последствий отказа инструмента.

1.8. Учет фактора надежности оборудования

1.9. Многопереходная обработка и износ инструмента.

1 Цель и задачи исследования.

2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ
2.1. Режимы обработки. Основные определения
2.2. Надежность инструмента
2.2.1. Закон распределения периода стойкости инструмента .
2.2.2. Стойкостная зависимость.
2.2.3. Коэффициент вариации стойкости инструмента
2.2.4. Закон ВейбуллаГнеденко
2.3. Ресурс инструмента
2.3.1. Приведенная наработка инструмента.
2.3.2. Простой переход.
2.4. Вероятностный процесс восстановления инструмента
2.4.1. После восстановления отказавшего инструмента
возможно продолжить обработку с места отказа.
2.4.2. Отказ инструмента приводит к браку детали.
2.4.2.1. Брак детали обнаруживается по окончании процесса резания.
2.4.2.2. Брак детали обнаруживается сразу же в процессе резания, а его исправление рассматривается отдельно
2.4.3. Сравнение моделей обработки при большом времени резания
2.5. Определяющий фактор для расчета режимов обработки
2.6. Выводы.
3. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ
КРИТЕРИЯХ ОПТИМАЛЬНОСТИ
3.1. Общая постановка задачи.
3.1.1. Целевая функция.
3.2. Минимум средних затрат времени
3.2.1. Одноинструментная однопереходная обработка партии .
3.2.2. Многопереходная одноинструментая обработка
3.2.3. Многоинструментная последовательная обработка
3.3. Профилактическая замена инструмента.
3.3.1. Целевая функция.
3.3.2. Оптимизация периода профилактической замены
3.3.3. Оптимизация скорости резания
3.4. Обработка партии точно в срок.
3.4.1. Минимум гаммапроцентного времени обработки партии.
3.4.1.1. Однопереходная обработка
3.4.1.2. Многопереходная одноинструментная обработка .
3.4.1.3. Многоинструментная обработка.
3.4.2. Минимум риска невыполнения партии в срок
3.4.2.1. Однопереходная обработка
3.4.2.2. Многопереходная одноинструментная обработка .
3.4.2.3. Многоинструментная обработка
3.4.3. Назначение оптимального планового времени обработки
партии и скорости обработки.
3.5. Стохастические ограничения
3.5.1. Заданный уровень риска
3.5.2. Лимит расхода инструмента на обработку партии
3.6. Выбор критерия оптимальности
3.7. Выводы
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ .
4.1. Методика назначения режимов обработки.
4.1.1. Входные данные для назначения режимов обработки .
4.2. Объектноориентированная система ситуационного управления ресурсом режущего инструмента.
4.2.1. Обработка на современных станках с ЧПУ
4.3. Примеры из производственной практики
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Модель процесса восстановления при
профилактической замене инструмента
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. К вопросу определения экономических затрат
Э и Э2 для формулы 3.1.1 табл. 3.1.1.л
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Фрагмент программы на языке
моделирование времени обработки партии
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Примеры расчетов режимов резания по
предлагаемой методике
ВВЕДЕНИЕ


В первой главе произведен анализ современных теоретических положений по оптимизации режимов обработки с учетом надежности режущего инструмента в условиях серийного производства. На основании этого сформулированы основные вопросы, требующие дополнительной проработки математических моделей и методик по выбору режимных параметров. Вторая глава посвящена исследованию закономерностей процесса обработки резанием и построению математических моделей, учитывающих факторы случайности, присутствующие в процессе обработки партии заготовок. Вводится понятие приведенной наработки и нормированной функции надежности инструмента, позволяющие выработать общий подход к оценке израсходованного ресурса инструмента и показателям его надежности. В третьей главе рассматривается оптимизация режимов резания при различных критериях оптимальности, соответствующих различным производственным ситуациям. Производится анализ влияния различных параметров обработки, в том числе объема партии заготовок, состояния инструмента в начале обработки партии инструмент новый или бывший в употреблении, коэффициента вариации стойкости и других на оптимальное решение. Приводятся алгоритмы по расчету оптимальных режимов резания. Предлагается аппарат искусственного интеллекта байесовская схема логического вывода для выбора критерия оптимальности наиболее подходящего в данных производственных условиях и обстоятельствах. Четвертая глава посвящена разработке методики по назначению рациональных режимов резания. Представлена объектноориентированная система и организационнотехническая схема управления процессом расходования и восстановления ресурсов режущего инструмента в зависимости от конкретной производственной ситуации. В заключении обсуждены итоги работы и сформулированы общие выводы по диссертации. Разработана математическая модель, обеспечивающая возможность управления риском выпуска несоответствующей продукции, связанного с отказом режущего инструмента. Автор выражает благодарность д. Пасько Н. И., научному руководителю д. Иноземцеву А. Н., научному консультанту к. Пушкину Н. М. за предоставленный технологический материал, д. Анцеву В. Ю. за методическую помощь при практической реализации результатов диссертационной работы и другим сотрудникам кафедры Автоматизированные станочные системы Тульского государственного университета за помощь, поддержку, полезные замечания и предложения, высказанные в ходе обсуждения диссертационной работы, а также сотрудникам ОАО Тульский оружейный завод г. Тула и ОАО Тяжпромарматура г. Алексин Тульской области. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. При управлении процессом расходования и восстановления ресурсов режущих инструментов необходимо учитывать его надежность. Задача учета фактора надежности режущего инструмента относительно просто решается для массового и крупносерийного производства. Обработка ведется в больших объемах, и благодаря массовости выполняются условия для использования закона больших чисел . Если в известных формулах для расчета режимов резания, выведенных из детерминированных соображений, величины, являющиеся на самом деле случайными, заменить их средними значениями, то в большинстве случаев полученные, формулы останутся корректными. Например, в формулах, полученных Г. И. Темчиным для случая замены инструмента по отказу 5, достаточно под стойкостью инструмента понимать ее среднее значение. Если применяется параллельная или профилактическая замена инструмента, то необходим явный учет функции надежности инструмента. Соответствующие формулы были получены в работах Н. И. Пасько , , , М. А. Н. Иноземцева и некоторых других авторов. В условиях серийного, мелкосерийного и единичного производства, когда период стойкости инструмента сравним со временем обработки партии, задача учета фактора надежности режущего инструмента значительно усложняется. Здесь уже прежний прием замены в детерминированных формулах соответствующих значений средними величинами не проходит. Одним из фундаментальных трудов по вопросу назначения оптимальных режимов обработки общепризнана монография Темчина Г. И. 5. Эта работа построена исходя из детерминированной модели процесса резания.