Спосіб визначення оброблюваності конструкційних матеріалів

Спосіб визначення оброблюваності конструкційних матеріалів, який полягає в тому, що для порівняння оброблюваності двох матеріалів при однакових умовах обробки експериментально знаходять швидкості різання при заданому періоді стійкості інструмента, який відрізняється тим, що визначають реальні характеристики (хімічний склад, фізико-механічні властивості та структуру) 3 55404 одержаними результатами розраховують розміри плями контакту по задній і передній поверхні різця. Недоліками цього способу є те, що він потребує тривалих експериментальних досліджень, визначає оптимальні параметри різання не при реальних умовах обробки, крім того, оптимізація здійснюється тільки на основі термоелектрорушійної сили без врахування інших вихідних показників процесу різання, а також ці дослідження потребують значних матеріальних та енергетичних витрат. Спосіб визначення коефіцієнта оброблюваності [5] який полягає в тому, що визначають співвідношення рівня швидкості досліджувального та еталонного матеріла, відповідних рівних періоду стійкості інструмента за яким визначають коефіцієнт оброблюваності за формулою: 1 Yy Ko VT FiE ( ) VTE Fi YF , де VT,VTE - швидкість різання досліджуваного та еталонного матеріалу; Fi, FiE - одиничний показник оброблюваності досліджувального та еталонного матеріалу; Yy,YF- показники ступеня. Недоліком цього способу є те, що він потребує експериментальних досліджень, багато витрат часу, електроенергії, коштовних інструментальних та конструкційних матеріалів. Найбільш близький до корисної моделі, що пропонується, є спосіб визначення оптимальних технологічних параметрів обробки конструкційних матеріалів [6], який полягає в тому, що вимірюють складові сили різання, потужність різання, величину зношення інструменту, точність та шорсткість обробленої поверхні при проведенні короткочасних експериментальних досліджень в довільних умовах, реєструють в сформованих часових інтервалах вказані параметри процесу різання, оброблюють результати цих досліджень з отриманням аналітичних залежностей, за одержаними залежностями визначають оброблюваність конструкційних матеріалів з використанням інформації із бази знань за допомогою системи керування бази знань. Недоліком цього способу є те, що він потребує тривалих експериментальних досліджень, багато витрат часу, електроенергії, коштовних інструментальних та конструкційних матеріалів. Основою корисної моделі є економічний і об'єктивний спосіб визначення оброблюваності конструкційних матеріалів без проведення додаткових експериментальних досліджень на основі аналізу їх хімічного складу та фізико механічних характеристик. Поставлена задача вирішується шляхом обробки інформації про параметри (структуру, хімічний склад та фізико-механічні властивості) досліджуваного матеріалу, що не потребує великої кількості експериментальних досліджень та витрат часу та коштів. Пропонується визначення відносної оброблюваності нових матеріалів виконувати на основі порівняння параметрів досліджуваного матеріалу з відповідними параметрами відомих конструкційних матеріалів. Але внаслідок того, що 4 кожний матеріал характеризується великим набором таких параметрів, як от: хімічний склад, фізико-механічні властивості тощо, таке порівняння традиційними методами виконати надто складно. Для вирішення цієї задачі пропонується використовувати багатомірний статистичний аналіз, що включає методи зменшення розмірності масивів початкової інформації, методи класифікації, групування та розпізнавання образів. А для визначення реальної оброблюваності (режимів різання, що є близькими до оптимальних) пропонується здійснювати шляхом корегування нормативних режимів на основі врахування реальних значень властивостей досліджуваного конструкційного матеріалу. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням, де зображена структурна схема визначення оброблюваності конструкційних матеріалів, яка реалізує спосіб, що заявляється. Структурна схема містить: 1 - блок визначення характеристик досліджуваного конструкційного матеріалу; 2 - блок класифікації та групування конструкційних матеріалів; 3 - блок визначення класифікаційної групи, до якої відноситься досліджуваний матеріал; 4 - блок стиснення інформації про характеристики визначеної класифікаційної групи, 5 - блок визначення узагальнених параметрів для матеріалів класифікаційної групи; 6 - блок вибору матеріалу-еталону; 7 - блок визначення узагальненого комплексного показника оброблюваності; 8 - блок вибору нормативних режимів обробки матеріалів даної класифікаційної групи; 9 блок встановлення реальної оброблюваності (реальних режимів різання) досліджуваного конструкційного матеріалу з врахуванням його дійсних властивостей та характеристик. Спосіб реалізується наступним чином. Відомо, що оброблюваність будь-якого конструкційного матеріалу Мi кожної класифікаційної групи, можна однозначно характеризувати множиною значень ознак: Mi {Oi1, Oi2,...,Oil } i 12,...,m, , де Оij – значення j-ї ознаки і-го конструкційного матеріалу; m – розмір класифікаційної групи конструкційних матеріалів, що підлягає дослідженню; l - кількість ознак, що характеризують будьякий конструкційний матеріал. В якості таких ознак використовують структуру, хімічний склад та фізико-механічні властивості досліджуваного матеріалу. Тому, для реалізації запропонованого способу визначення оброблюваності досліджуваного конструкційного матеріалу спочатку засобами, що відповідають блоку 1, визначають реальні значення вказаних властивостей цього матеріалу. Далі всі конструкційні матеріали за сукупністю наведених вище ознак, які можуть мати як кількісні так і якісні значення, за спеціальною методикою багатомірного статистичного аналізу поділяються на окремі класифікаційні групи (блок 2) та визначається класифікаційна функція для кожної класифікаційної групи. hk=bk0+bk1x1+bk2x2+...+bkpxp, k=1,...,g, де hk - значення функції для класифікаційної групи матеріалів k; 5 55404 xi, i=1,2,...p - ознаки, що характеризують властивості конструкційних матеріалів; bki - коефіцієнти, які визначають вплив i - ї ознаки матеріалу на значення k – ї класифікаційної функції. За реальними значеннями ознак, що характеризують досліджуваний матеріал, за допомогою отриманих в блоці 2 класифікаційних функцій, в блоці 3 визначають класифікаційну функцію, до якої відноситься цей матеріал. Внаслідок того, що кількість ознак, які характеризують матеріали класифікаційної групи, є значною, в блоці 4 виконують стиснення масивів початкової інформації без зниження їх інформативності шляхом отримання латентних змінних та спеціальних функцій, що пов'язують ознаки конструкційного матеріалу з цими змінними. Кількість отриманих латентних змінних, що в комплексі характеризують будь-який конструкційний матеріал класифікаційної групи, є значно меншою від загальної кількості ознак. Але для визначення оброблюваності як відносної, так і реальної в блоці 5 за спеціальним алгоритмом встановлюють узагальнені параметри кожного матеріалу з врахуванням вагомості латентних змінних в функціях стиснення інформації. Для визначення відносної оброблюваності досліджуваного матеріалу в блоці 6 вибирається матеріал-еталон, з яким порівнюється даний матеріал, та його узагальнений параметр. В блоці 7 визначають комплексний показник оброблюваності Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 досліджуваного матеріалу як K Пдос , де Пдос та Пет Пет - узагальнені параметри характеристик відповідно досліджуваного матеріалу та матеріалуеталону. З метою визначення реальної оброблюваності конструкційного матеріалу в блоці 8 встановлюють рекомендовані нормативами режими різання конструкційних матеріалів класифікаційної групи, до якої відноситься досліджуваний матеріал. Відомо, що кожний конструкційний матеріал має свої характерні тільки для нього властивості, що відрізняють його від іншого, навіть в межах однієї класифікаційної групи. Тому для визначення реальної оброблюваності конкретного конструкційного матеріалу (тобто режимів його обробки, що є близькими до оптимальних) в блоці 9 виконують корегування режимів різання, що рекомендовані нормативами, з використанням узагальненого параметра, які характеризує досліджуваний матеріал. Джерела інформації: 1. А. С.№ 1283611, кл G01N3/58,1987 2. А. С № 1305575, кл G01N3/58,1987 3. Патент України №51856 G01N3/58, 2002р., 4. Патент Российской Федерации №2207935 7В23В1/100. 5. А.С. №1564517, кл G01N3/58,1990. 6. Деклараційний патент на корисну модель №16732 МПК(2006) B23Q15/00,2006p Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601