Az esztergálás műveletelem szintű modelljét, amely alkalmas folyamat menedzselési döntések támogatására is, a következő alfejezetek foglalják össze.

Átírás

1 4.2 A orgácsolás műeletelem Az esztergálás műeletelem szntű modelljét, amely alkalmas olyamat menedzselés döntések támogatására s, a köetkező alejezetek oglalják össze Geometra szonyok Az esztergálás geometra szonyat mutatja a 8. ábra. F z d A F y R m R M R A C l F x 8. ábra Az esztergálás geometra modellje Az esztergálás középátmérő: D.( DM + Dm ), (3) 2 ahol D m (t) a szerszám származtató elülete által súrolt pllanatny legksebb átmérő. D M (t) az aktuáls anyaghatároknak megelelő pllanatny legnagyobb átmérő, am munkadarab-geometra üggő. A pllanatny ogásmélységet a szmulátor számítja: d ( D M Dm ). (4) 2 Az elem anyagleálasztás térogat számítása érdekében beezetem a orgácsolás hatáskeresztmetszetének ogalmát. A orgácsolás hatáskeresztmetszete dnamkus, dőben áltozó geometra enttás. Denícója a köetkező: Forgácsolásnál a szerszám származtató elülete által meghatározott szerszámtest a szerszámpályán halad. A szerszámtestet a pllanatny előtolás rányára merőleges síkra etíte, az edésbe hozható a munkadarab aktuáls anyag kterjedését jellemző ugyanezen síkbel alakzattal. A két alakzat közös metszete a pllanatny orgácsolás hatáskeresztmetszet. A orgácsolás hatáskeresztmetszet absztrakt állapotjelző. A szerszám származtató elülete és a szerszámtest ogalmát elhasznála kküszöböl az anyagleálasztás olyamat egy őorsó ordulaton belül áltozásat. Ez azért ontos, 4 / 3

2 mert ly módon a hatáskeresztmetszet tetszőleges sokélű orgácsoló szerszám esetén s jól használható. 9. ábra A orgácsolás hatáskeresztmetszete Esztergálásnál a pllanatny hatás-keresztmetszet: π 2 2 A Dπ. d.( DM Dm ) [mm 2 ]. (5) 4 A pllanatny hatáskeresztmetszet jelentősége abban áll, hogy teljesen általánosan: A. [cm 3 /mn]. (6) Meg kell jegyezn, hogy a ent összeüggés szgorúan csak akkor gaz, ha a hatáskeresztmetszet mnden pontja ugyanazzal a előtoló sebességgel halad. Pályaezérlésnél ez általában nem teljesül, ha szerszámpálya tér- agy síkgörbe. A ma NC orgácsolás gyakorlatban a ősíkbel körpálya (körnterpolácó) programozása gyakor. Ilyenkor a hatáskeresztmetszet különböző pontja különböző előtoló sebességgel haladnak. Ebben az esetben: A., (7) S ahol S a hatáskeresztmetszet statka középpontjának előtoló sebessége. Esztergálásnál a pllanatny őorsó ordulatra eső előtolás: t) n A pllanatny orgácskeresztmetszet: ( [mm/ordulat]. (8) A c d( t). [mm 2 ]. (9) 42 / 3

3 A pllanatny (az él mentén átlagos) orgácsastagság: ahol A h c c [mm], () l l (t) a pllanatny, ogásban léő szerszám élhossz, am szerszámgeometra üggő Knematka szonyok A pllanatny közepes orgácsolás sebesség: D. π. n ahol n [ordulat/mn] a pllanatny őorsó ordulatszám. A pllanatny előtoló sebesség: [mm/mn], () n. ahol [mm/ordulat] a ordulatonként előtolás Dnamka szonyok Itt k q A ő orgácsoló erő: [mm/mn], (2) F k. A y q c [N]. (3) a ajlagos orgácsoló erő, am a orgácsastagságtól és a szerszámanyagtól ügg. Az par gyakorlatban az emprkus képletek gen gyakran használatosak: yf yf F C d K [N]. (4) y F Itt C a szerszámanyagtól és geometrától üggő erőállandó, K korrekcós tényezők, a F hűtés, a nyersdarab, a beogás mnőségének leírására. A pllanatny előtolás rányú erő szerszámanyag- és geometra üggő: Hasonlóan a pllanatny ogásétel rányú erő: ahol λx és F x λ x (szerszám jellemzők) F y [N]. (5) F z λ z (szerszám jellemzők) F y [N], (6) λz tapasztalat paraméterek és a szerszám llete a orgácsolás geometra szonyától üggenek. A orgácsoló erő komponensek és a orgácsolás nyírás szögének klasszkus kapcsolatát a. ábra szemléltet. A ma használatos nagy szlárdságú szerszámanyagok esetében általában a őorgácsoló erőkomponens szerepe döntő. 43 / 3

4 . ábra a) Az erők egyensúly ázlata b) Az erőelbontás ázlata [3] A ogácsoló nyomaték: és a teljesítmény: 2 3 M ( t ) D. F y. [Nm], (7) 2π P( t) M. n 6 [Nm/s]. (8) echnológa szonyok A technológa szonyok modellezésére analtka modellt készíten nem érdemes. A mechanka alakáltozások, a súrlódások részlete ésszerű méretű modellekkel általánosan nem köethetők. Erre a célra csak empíra áll rendelkezésre. A legontosabb technológa állapotjelző a szerszám éltartama. Staconárus orgácsolás esetén modellezésre a aylor egyenlet (26) a legalkalmasabb, ha a orgácsolás adatok bzonyos határok között annak. Nem staconárus orgácsolás esetén a kísérlet tapasztalatok szernt egy terhelésüggő lneárs modell s használható. Ez a modell a szerszámanyagtól és a terheléstől üggő kopás sebességet ( ) használja állapotjelzőként. A szerszám terhelés jellemzésére a beonatos lapkáknál a (9) egyenlettel leírható absztrakt terhelés ogalom használható. 44 / 3

5 ormuláal:. ábra A szerszámkopás-görbe lnearzácója Denáljunk egy a szerszám terhelésére jellemző állapotáltozót a köetkező L x y q ( d ). (9) Az összeüggésben a kteők a aylor egyenlet smert kteő: q / m 4, x, y,75. (2) A szerszám hátlap kopásának sebessége széles tartományban: ahol: k (szerszám an yag). L [mm/mn], (2) k re. (22) q C Itt re C a aylor egyenlet munkadarab és szerszámanyagtól üggő konstansa, a megengedett hátlapkopás. Ezek segítségéel a halmozódó kopás áltozó (t) esetén s számható: Ha a megengedett hátlapkopást ( re akkor ezt relatí skálán s mérhetjük: t) + dt t (. (23) ) előírjuk, mnt a szerszám éltartam krtérumát, (t) δ ( ), δ t, (24) re 45 / 3

6 és a szerszám elhasználódott, ha δ. Staconárus orgácsolás esetén constans, és ha, akkor o re x y q ( d.. ) dt. k. L. re... (25) q C Innen tehát staconárus estben az smert aylor összeüggést kapjuk: d C m. (26) x y Ez a modell statsztkus modellezésre s alkalmas, ha modellezzük exponencáls (agy más) eloszlással. k -t alószínűség áltozóként 2. ábra Esztergakés kopásormák [2] A technológa szonyok modellezésére szolgál az öngerjesztett rezgés hajlam becslése. Az öngerjesztéses állapot a munkadarab és a szerszámgeometra mellett a gép-beogó-munkadarab-szerszám rugalmas mechanka rendszer tulajdonságatól s ügg. Itt a modellezés számára három út járható: - Mérés adatok alapján szmulácós dőben működő dnamka modell elépítése. - Stabltás kártya leképzése a modellbe. - Neuráls háló használata a hajlam becslésére. A szmulácós eladatra ez utóbb tűnk a legalkalmasabbnak. 46 / 3

7 A elhasznált orgácsolás energa a orgácsoló erő modellje segítségéel: A orgácsolással eltöltött dő: tc E c ( s) P( t) dt. (27) t c s ahol d s a szerszámpálya elem íhossza. ds ( ds), (28) A árható közepes elület érdesség ( R ), a árható átlagos méretpontosság ( δ m ),árható átlagos alakhűség ( δ a ) llete a árható selejtarány ( a ) modellezése nagyon nehéz. A kterjesztett szmulátor koncepcójánál mesterséges ntellgenca módszerek alkalmazását álasztottuk a modellezéshez. Így létező gépek esetén, mérések mntá alapján, neuráls háló betanításáal an esély ezeknek a áltozóknak a becslésére. Ha korrekt adatelétellel a ent áltozók mért értéket a hozzátartozó NC program geometra és technológa adataal összeetjük, olyan mntához jutunk, amely alkalmas neuráls háló betanítására. Erre a kérdésre a későbbekben még sszatérünk. 4.3 Az esztergálás műelet műszak-gazdaság modellje 4.3. A olyamat mnősítés lehetősége Az esztergálás olyamat értékeléséhez nélkülözhetetlenek a műszak gazdaság állapotjelzők, és ezek ntegrált, agy átlagos értéke. Az ntegrált, agy más néen aggregált állapotjelzők: K F ( x dt (29)... xn ) alakúak, ahol az x,...x n állapotjelzőket a szmulátor olyamatosan számítja. Az átlagos állapotjelzők: p S x x dt t (3) alakúak. Fontosak lehetnek az állapotjelzőknek a műelet deje alatt elett maxmáls (esetleg mnmáls) értéke s: x max Max( x ). (3) t 47 / 3

8 A technológa alternatíák összehasonlítása és kértékelése bzonyos menedzsment ndexek smeretét köetel meg. Ilyenek például: - műelet költség és dő, - elhasznált szerszámok lstája, mennysége, költsége, - gép típusa (a posztprocesszor neének megadásáal), leterheltsége, - orgácsolás nyomaték, teljesítmény, - elhasznált energa, - elért elület érdesség, méretpontosság, selejtarány. Ezeket az ndexeket, amelyek agy ntegrált agy átlagos állapotjelzők, a szmulátor szonylag pontosan számítan tudja numerkus ntegrálással Az ntenztás jelentősége A technológa ntenztás ogalmát az rodalom egyre szélesebb körben használja. Az erre alapozott éltartam számítások Raan és pns munkából smertek. Költség és/agy műelet dő optmálásra óth bor dolgozott k új módszert [59]. Vzsgálataból kderült, hogy egy célszerűen megálasztott új áltozó, neezetesen az egységny dő alatt leálasztott anyagtérogat az optmálás eladatot átteknthetőbbé és könnyebben kezelhetőé tesz. A beezetett módszer egyúttal a robusztus technológa terezést s támogatja, hszen az elődejű terezés során az egyes orgácsolás paramétereket nem rögzít le, azok bzonyos korlátok között rugalmasan származtathatók az optmáls ntenztásból. oább előnye a módszernek, hogy csoporttechnológa alkalmazásakor az optmáls ntenztást elegendő a ezérdarabra meghatározn, a számított ntenztás az egész csoportra érényes Az ntenztás kterjesztett értelmezése esztergálásnál Denícó: Nagyoló orgácsolás műeletek esetén a technológa olyamatot a orgácsolás ntenztásáal jellemezhetjük, amely a pllanatny orgácsolás hatáskeresztmetszet és a hozzátartozó statka középpont előtolás sebességének szorzata. Ezt a denícót a orgácsolás ntenztás kterjesztésének teknthetjük, amely nem csupán esztergálásra érényes. A óth bor és munkatársa által kdolgozott módszer [59] a ogásmélység káz-optmáls értéket heursztkusan rögzít. A hatáskeresztmetszetre alapozott denícó bonyolult ráhagyás alakzat esetén s érényes. 48 / 3

9 Ezek alapján: A. [cm3 /mn]. (32) Esztergálás esetén az összeüggés a köetkezőképpen alakul: A. D. π. d. D. π. d. n... d A. (33) Az ntenztás tehát mnd a hatáskeresztmetszet, mnd a orgácskeresztmetszet, mnd a három klasszkus orgácsolás paraméter pllanatny éréke alapján számítható. Az ntenztás hatáskeresztmetszet alapú értelmezése többélű szerszámmal égzett orgácsleálasztásnál (például marás) nagy jelentőségű. Ebben az esetben orgácskeresztmetszet alapú megközelítésnél a pllanatny leálasztott anyagtérogat a oganként leálasztott térogatok összegeként adódk. Fgyelembe ée azt a tényt, hogy ezekben az esetekben a orgácskeresztmetszet s bonyolult alakú, így szmulácós számításokhoz a beezetett ormula előnyösebben alkalmazható Optmáls orgácsolás Az optmáls orgácsolás paraméterek meghatározása klasszkus probléma. A eladat matematka modelljét [57] a köetkezőképpen ogalmazza meg: ahol: { u }, I, (34) U,.., { s u )}, j,.., J; U S j ( u, (35) { c ( u, s) }, k,.., K; S, (36) C k s E { (u)}, (37) e j { φ ( u, )}, m M, (38) Φ m s,.., U a technológa paraméterek halmaza, S az állapotáltozók halmaza, C a termelés célüggények halmaza, E az állapotegyenletek halmaza, Φ a korlátozó relácók halmaza. A probléma megoldására számos módszert jaasoltak. Különösen gyelemre méltó a óth bor, Detzky Ián és Erdély Ferenc által jaasolt megoldás [59], am technológa ntenztás optmálására ezet ssza a eladatot. A módszer a hatásmetszet alapú ntenztás megközelítéssel kegészíte szmulácós eladatokra alkalmas, ugyanakkor támogatja a robusztus gyártást. c 49 / 3