Электрофизические и электрохимические методы металлообработки.

На металлорежущих станках в станкостроении применяются эл.физ. и эл.хим.методы обработки под которыми понимают совокупность эл-ных эл.магнит. и эл.хим. процессов придающих заготовке, в сочетании с тепловым механич. или хим. воздействием, заданные форму и размеры. Эл.эразионные и эл.хим. методы можно разделить на 4-ре группы:

1- эл.эразионные основанные на использовании энергии эл.хим. разрядов возбуждаемых между инструментом и заготовкой.

2- лучевые (лазерные) основанные на воздействие на заготовку лучей с высокой плотностью энергии.

3- импульсные (ультразвуковые) основанные на ударном воздействии на заготовку частиц абразива.

4- анодного растворения основанного на том, что электрод подключенный к положительному потенциалу растворяется.

3.30 Пример обработки усеченного конуса, имеющего наименьший и наибольший радиусы R 1 и R 2 и образующую L .

Рассмотрим усеченый конус. Имеет радиусы R₁ и R₂ и образующую L Если конус образуется постоянной угловой скоростью шпинделя (w_Ш=const), то расчётная скорость резанья (V_Р[м/мин]) при наибольшем радиусе может быть определено:W_Ш=V_P/(2×9,55×π×R2)= = V_P/(60×R2); Машинное время при обработке с постоянной угловой скоростью: t_MIN=L/(W_Ш×S×9,55)=(2×L×π×R2)/(V_P×S), S- подача вдоль образующей (мм/об). Машинное время при обработке с пост. скоростью можно рассчитать t_MV=∫ (2π×r/V_P×S)dl Для текущего R: r=R1+lsinα, t_MV=L×π× (R1+R2)/(V_P×S). Можно выразить уравнением t_MW-t_MV/t_MW=1/2×(1-R1/R2) = 1/2×(1-W_MIN/W_MAX)= 1/2×(D-1/D) (1);W_MIN~1/R2; W_MAX~1/R1;D= W_MAX/W_MIN. Видно что отношение не зависит от длинны заготовки и полученное выражение правомерно и при торцовой обработке. Согласно (1) при большом D, экономия машинного времени приближается к 50%. При обработке сферических поверхностей относит-е сокращение машин. времени равно: t_MW-t_MV/t_MW=1/2×(D²-1/D²). Наиболее целесообразно с точки зрения произ-ти диапазон изменения угловой скорости составляет 6-10 при обработке торцовых конических поверхностей, 3-4 при обработке сферических поверхностей. Однако обеспечения частоты обрабатываемой пов-ти необходимо поддерживать постоянную скорость резанья во всём диапазоне изменения радиуса обраб. детали.

3.31 Показатель эффективности обработки, алгоритм функционирования, структурная схема, рабочие характеристики процесса металлообработки при изменяемой скорости резания V , контролируемых стойкости инструмента Т, глубины резания t _Р и неконтролируемой подаче S .

Действие возмущающих факторов (f) (износ инструмента, колебания припуска, твёрдости материала заготовки, влияние охл.жид-ти) в этом режиме компенсируется изменением скорости резанья таким образом, чтобы процесс обработки соответствовал заданной стойкости инструмента Т₂ и глубиной резанья t_Р2. t_Р2 измеряется датчиком ДГР. На процесс резанья воздействует ЭП главного движения (шпинделя и ЭП подачи (ЭПП)), датчик стойкости инструмента ДСИ подключен к входу микропроцессора МП. В ОЗУ МП вводится поправочные коэф. соответ-е глубине резанья КГ и стойкости (износа) инструмента КИ. Max. изменение температуры резанья Q_MAX вводимое в МП и определяющее задание стойкости инструмента ЗС сравнивается с текущей температурой Q и ограничивает рост скорости резанья при: Q> Q_MAX. Для всех режимов в которых измеряется термоЭДС естественной термопары инструмент-деталь. Стойкость повышается в 1,5-2 раза и более за счет уменьшения термотока. Трудность реализации датчика глубины резанья ограничивает применение этой структуры.

Показатель эффективности обработки J₂=k₂×V₂×t_Р2

Наличие ограничения T₂^m= C_v2/V₂×t_p2^x

Измеряемый параметр V₂

Контролируемый Т₂, t_Р2

Неконтролируемый S₂,

Алгоритм фун-я t_p2= t_pmax, V₀₂= C_v2/(T₂^m×t_pmax)

Показатель эффективности обработки, алгоритм функционирования, структурная схема, рабочие характеристики процесса металлообработки при изменяемой скорости резания V , контролируемых стойкости инструмента Т и величине подаче S и неконтролируемой глубины резания t р.

Действие возмущающих факторов (f) (износ инструмента, колебания припуска, твёрдости материала заготовки, влияние охл.жид-ти) в этом режиме компенсируется изменением скорости резанья таким образом, чтобы процесс обработки соответствовал заданной стойкости инструмента Т₃ и величине подаче S₃. На процесс резанья воздействует ЭП главного движения (шпинделя и ЭП подачи (ЭПП)), датчик стойкости инструмента ДСИ подключен к входу микропроцессора МП. Также на МП, вырабатывающий управляющее напряжение соответствующее J₃, поступают сигналы от датчика подачи ДВП и информация о коррекции подачи КП и стойкости инструмента КИ. Данная схема информационно избыточной поскольку подача в ней неизменна и информация о подаче может быть включена в МП без применения датчика подачи ДВП.

Показатель эффективности обработки J₃=k₃×V₃×S₃

Наличие ограничения T₃^m= C_v3/V₂×S₃^Y

Измеряемый параметр V₃

Контролируемый Т₃, S₃

Неконтролируемый t_Р3,

Алгоритм фун-я S₀₃= S_max, V₀₃= C_v3/(T₃^m×S_max^Y)

3.33 Показатель эффективности обработки, алгоритм функционирования, структурная схема, рабочие характеристики процесса металлообработки при изменяемой скорости резания V , контролируемой стойкости инструмента Т и неконтролируемых глубине резания t _Р и величине подаче S .

Действие возмущающих факторов (f) (износ инструмента, колебания припуска, твёрдости материала заготовки, влияние охл.жид-ти) в этом режиме компенсируется изменением скорости резанья таким образом, чтобы процесс обработки соответствовал заданной стойкости инструмента Т₁. На процесс резанья воздействует ЭП главного движения (шпинделя и ЭП подачи (ЭПП)), датчик стойкости инструмента ДСИ подключен к входу микропроцессора МП, в ОЗУ МП поступает априорная информация о заданной стойкости инструмента ЗИ и max. допустимого w ЗШ привода ЭПШ. МП управляет приводом главного движения ЭПШ по алгоритму: V₀₁= C_v1/T₁^m при V≤V_MAX

По аналогичной струк-ой схеме построены регуляторы в том числе и аналоговые использующие в качестве датчика стойкости температуры естественной термопары инструмент-деталь и предназначенный для фрезерования, а также для торцовой обработки детали. Это обеспечивает повышение производительности на 30-45%.

Показатель эффективности обработки J₁=k₁×V₁

Наличие ограничения T₁^m = C_v1/V₀₁

Измеряемый параметр V₁

Контролируемый Т₁

Неконтролируемый S₁,t_Р1

Алгоритм фун-я V₀₁= C_v1/T₁^m

Показатель эффективности обработки, алгоритм функционирования, структурная схема, рабочие характеристики процесса металлообработки при изменяемой скорости резания V , контролируемых стойкости инструмента Т, глубине резания t р и величине подаче S .

Действие возмущающих факторов (f) (износ инструмента, колебания припуска, твёрдости материала заготовки, влияние охл.жид-ти) в этом режиме компенсируется изменением скорости резанья таким образом, чтобы процесс обработки соответствовал заданной стойкости инструмента Т₄. Глубина резанья измеряется датчиком ДГР. На процесс резанья воздействует ЭП главного движения (шпинделя ЭПШ и ЭП подачи (ЭПП)), датчик стойкости инструмента ДСИ подключен к входу микропроцессора МП. Также на МП, вырабатывающий управляющее напряжение соответствующее J₄, поступают сигналы от датчика подачи ДВП и информация о коррекции подачи КП, стойкости инструмента КИ коррекция глубины резанья КГ. Данная схема информационно избыточной поскольку подача в ней неизменна и информация о подаче может быть включена в МП без применения датчика подачи ДВП. Трудность реализации датчика глубины резанья ограничивает применение этой структуры.

Показатель эффективности обработки J₄=k₄×V₄×S₄×t_Р4

Наличие ограничения T₄^m= C_v4/(V₄×S₄^Y× t_p4^X)

Измеряемый параметр V₄

Контролируемый Т₄, S₄, t_Р4

Алгоритм фун-я t_p4= t_pmax, S₀₄= S_max V₀₄=C_v4/(T₄^m×t^X_pmax×S^Y_max)

Показатель эффективности обработки, алгоритм функционирования, структурная схема, рабочие характеристики процесса металлообработки при изменяемой величине подаче S , контролируемых стойкости инструмента Т и неконтролируемых скорости резания V и глубины резания t р.

Действие возмущающих факторов (f) (износ инструмента, колебания припуска, твёрдости материала заготовки, влияние охл.жид-ти) в этом режиме компенсируется изменением величины подачи таким образом, чтобы процесс обработки соответствовал заданной величине подаче S₅. На процесс резанья воздействует ЭП главного движения (шпинделя ЭПШ и ЭП подачи (ЭПП)), датчик стойкости инструмента ДСИ подключен к входу микропроцессора МП. Также на МП поступают сигналы от датчика подачи ДВП и информация о коррекции подачи КП, стойкости инструмента КИ. МП вырабатывает управляющее напряжение соответствующее J₅ которое подаётся на привод подачи ЭПП. Поступающая в МП информация об ограничении подачи ОП задаёт max. допустимое её значение. Т.к. стойкость инструмента в значительно меньшей степени зависят от подачи чем от скорости резанья, то такая СУ менее эффективна чем остальные.

Показатель эффективности обработки J₅=k₄×S₅

Наличие ограничения T₅^m= C_v5/S₅^Y

Измеряемый параметр S₅

Контролируемый Т₅

Неконтролируемый V₅, t_Р5

Алгоритм фун-я S₀₅ = C_v5^1/y/ T₅^m/Y

Показатель эффективности обработки, алгоритм функционирования, структурная схема, рабочие характеристики процесса металлообработки при изменяемой величине подаче S , контролируемой глубине резания t р и неконтролируемых стойкости инструмента Т, скорости резания V .

Действие возмущающих факторов (f) (износ инструмента, колебания припуска, твёрдости материала заготовки, влияние охл.жид-ти) в этом режиме компенсируется изменением величины подачи таким образом, чтобы процесс обработки соответствовал заданной глубине резанья tр. На процесс резанья воздействует ЭП главного движения (шпинделя ЭПШ и ЭП подачи (ЭПП)).

Показатель эффективности обработки J₆ близок к величине определяющей предельно допустимое значение J₆=k_Р×S^β×t_Р^α

k_Р- коэф. пропорциональности

α,β- показатели степени. В этом случае реализация показателя эффективности решается путём применения систем стабилизации мощности резанья, особенно эффективно при фрезеровании и силовом шлифовании. Мощность потребляемая из сети двигателем ЭПШ (АД) измеряется датчиком мощности ДМ. На блок сравнения БС поступает сигнал пропорциональный мощности резанья и предельно допустимой мощности (с учетом мощности Х.Х. задатчика БЗМ). Выходной сигнал с БС и задатчика ограничения подачи ЗОП подаётся на регулятор РП. Подача регулируется так, чтобы мощность резанья поддерживалась в заданных пределах несмотря на изменения tр, твёрдости заготовки, затупление инструмента. Стабилизация мощности резанья повышает производительность на 25-40%. Рост производ-ти обработки может ограничиваться потерей устойчивости и возникновением недопустимых вибраций в процессе резанья. Для устранения их схема должна содержать корректирующее устройство. Параметры и место включения которых зависят от режима обработки и технологических характеристик станка и привода (предполагается, что они входят в РП).

Показатель эффективности обработки J₆=k_Р×S^β×t_Р^α

Наличие ограничения T₆^m= C_v6/(S₆^Y×t^X_Р6)

Измеряемый параметр S₆

Контролируемый t_Р6

Неконтролируемый V₆, Т₆

Алгоритм фун-я t_p6= t_pmax, S₀₆ = C_v6^1/y/(T₅^m/y×t^x/y_РMAX)

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: