Вопрос 14 Применение системного подхода к описанию процесса шлифования

Процесс шлифования — многоцелевой, т. е. многокритериальный процесс. В качестве критерия может служить в принципе любой из экспериментально определяемых показателей или их комбинации. Можно полагать, что в первом приближении для полного описания процесса достаточно семи показателей: Qм, Qа, T, Рz, Рy, Тк⁰, Rа (скорость съема припуска, скорость износа инструмента, стойкость круга, силы резания, контактная температура, шероховатость поверхности).

На основе обработки экспериментальных данных каждый показатель представляется в виде функциональной зависимости его от управляемых технологических факторов, например t, v, s. При традиционном подходе каждая из этих зависимостей анализируется раздельно. Это дает возможность оценить сравнительное влияние исходных факторов. Но при этом показатели рассматриваются как самостоятельные и независимые друг от друга параметры. Правда, иногда произвольно и недостаточно обоснованно рассматривают связи некоторых из них либо в виде обобщенных критериев типа Qm/Qа, либо в виде зависимостей Т=f(Qm) и т. п. Однако такое «выхватывание» отдельных показателей не отражает идеи системного подхода, так как означает, что они по существу представляют собой случайный набор изолированных или произвольно связанных параметров. Такой подход не дает возможности выявлять связи между показателями, составлять обоснованные обобщенные критерии эффективности процесса и определять оптимальную стратегию управления ими. Эти задачи могут быть решены на основе системного подхода, который заключается в следующем: «Зависимости показателей процесса от исходных технологических факторов есть некоторая единая система определенным образом взаимосвязанных функций». Эта система обладает свойствами, которые можно выразить в математической форме. Для реализации концепции системного подхода к анализу экспериментальных зависимостей необходимо решить две задачи: 1) создать обоснованный и эффективный метод анализа исходной системы совместных функциональных зависимостей и 2) создать простой н надежный метод расчета любых межпараметрических связей (между входными, внутренним выходными, теоретическими и экспериментальными параметрами).

Вторая задача была решена при помощи интегрального метода наименьших квадратов (ИМНК). Первая задача решается при помощи теории функциональных определителей, математический аппарат которой наиболее подходит для исходных зависимостей в виде произведения степенных функций. Информация, полученная в результате решения этих задач, создает основу для «системного» анализа экспериментальных технологических зависимостей процесса шлифования.

Такой подход имеет информативную и технологическую ценность. Информативная ценность заключается в том, что она дает возможность: объединять разнородную по способам получения и представления информацию, определять интегральные показатели процесса как комплексы теоретических и экспериментальных параметров, определять функциональные и корреляционные связи между различными показателями, извлекать информацию физического характера из формальных технологических зависимостей. Технологическая ценность заключается в том, что такой подход позволяет находить оптимальные условия шлифования. Это вызвано тем, что анализируемый комплекс показателей формирует оптимизационную модель процесса шлифования.

Вопрос 14 (вариант 2 или в как дополнение в начало) ПРОЦЕСС РЕЗАНИЯ КАК СИСТЕМА

Процесс резания представляет собой сложный комплекс механо-физико-химических явлений, которые протекают одновременно, взаимосвязаны между собой и образуют единую систему, кото рая называется системой резания. На более общем уровне анализа сама система резания может и рассматриваться как элемент или подсистема технологической системы обработки материалов резанием, которая, в свою очередь, на еще более общем уровне рассмотрения является частью производственной системы, представляющей собой взаимосвязанный комплекс материальных, людских, энергетических, информационных и других элементов. Показателем эффективности производственных и технологических систем служит прибыль или убыток. Повышение эффективности систем может быть достигнуто двумя путями: повышением технического совершенства системы, применением новых технологии, материалов, конструкторских и структурных решении, достижении науки и техники; и рационализацией стратегии применения системы в частности, за счет выбора оптимальных значений параметров функционирования. Состояние системы в каждый момент времени характеризуется набором ряда параметров, а поведение системы - определенной последовательностью ее состояний во времени (иногда говорят об эволюции состояний). Исследование систем осуществляется путем целенаправленного изменения внешних воздействий на входе и изучения реакций на выходе. Исследованию может подвергаться сама система в натуре (экспериментальные исследования) или ее физическая или математическая модель (теоретическое исследование). В системе резания рассматриваются входные, функциональные и выходные параметры.

Входные (или первичные) параметры подразделяют на определяющие, управляемые и возмущающие. К определяющим, или обязательным, параметрам относят марку обрабатываемого материала, вид обработки резанием, точность и качество обработки и другие параметры, значения которых регламентируются технологическим процессом обработки и не могут быть изменены произвольно. От определяющих параметров непосредственно зависят управляемые, или контролируемые, параметры, которые включают в себя факторы, допускающие целенаправленный выбор при проектировании процесса обработки или изменения в ходе обработки. К управляемым параметрам относятся: способ получения и величина припуска заготовки; марка инструментального материала, конструкция и геометрия режущего инструмента; тип, модель станка и приспособления; режим обработки; состав и способ подачи технологической среды и др. К числу систематических возмущающих параметров можно отнести изменение скорости, глубины резания, геометрии инструмента и другие, которые вызваны конструктивными особенностями обрабатываемых деталей и кинематикой резания. Например, при точении одним резцом цилиндрических поверхностен разного диаметра с постоянной часто- тон вращения заготовки непрерывно меняются элементы режима резания, условия контакта инструмента с обрабатываемой заготовкой и интенсивность изнашивания инструмента. К возмущающим параметрам резания случайной природы относятся неконтролируемые колебания физико-механических свойств заготовки и инструмента, припуска на обработку, статических и динамических характеристик оборудования и системы СПИД и др.

К выходным (или вторичным) параметрам процесса резания относят точность обработки, свойства поверхностного слоя детали, стойкость, износ режущего инструмента, производительность обработки и экономические показатели. Так как до настоящего времени реальная физическая природа влияния входных параметров на выходные до конца не выявлена, то связь между первыми и вторыми можно рассматривать как «черный ящик», функциональные параметры которого определяются совокупным действием кинематики процесса резания и физических явлений, вызванных этим процессом. Функциональные параметры количественно характеризуют физико-химический механизм процесса резания, определяя его протекание во времени.