В исследованиях самое страшное — это неполное понимание.
Поэтому, хотя Ян Вэйхуа и верил, что у Чан Хаонаня наверняка есть решение, он всё же высказал свои опасения.
Короче говоря, одним словом.
Не будет ли это слишком сложно?
"Действительно сложно."
Чан Хаонань не стал отрицать наличие проблемы, а лишь кивнул:
"Поэтому, мы должны действовать постепенно... Во-первых, для деталей не очень большого размера сила резания является наиболее непосредственным фактором, вызывающим упругую деформацию тонкостенных деталей, поэтому на первом этапе мы можем начать с моделирования микроскопической силы резания..."
Выбор такого пути исследования был обусловлен не только соображениями перехода от простого к сложному.
Отчасти это было связано с тем, что лопатки вентилятора AE1500 как раз соответствовали требованию "не очень большого размера".
Поэтому, после получения результатов, можно будет сразу же приступить к их проверке.
В этот момент Вэй Юнмин продолжил:
"Если рассматривать только сдвиговое воздействие, то существует готовая математическая модель, позволяющая установить математическую связь между результирующим током и силой сдвига в системе демпфирования второго порядка... Даже в случае многоосевой обработки с одновременным перемещением, нужно лишь добавить учёт взаимодействия между осями многонаправленной подачи, чтобы устранить влияние двигателя на измерительную структуру при изменении крутящего момента для изменения скорости..."
"Основная идея верна, но... всё не так просто."
Чан Хаонань обернулся, взял маркер и нарисовал на доске цилиндр:
За столько лет тренировок его навыки рисования значительно улучшились по сравнению с ранними годами.
По крайней мере, все могли понять, что это цилиндр...
"При микрофрезеровании сила резания, возникающая в процессе резания инструментом, не может быть просто приравнена к силе сдвига, на самом деле она должна включать в себя и силу вспахивания..."
Говоря это, Чан Хаонань нарисовал анализ сил в месте, представляющем траекторию инструмента:
"Следовательно, основное выражение для силы резания в любом направлении должно быть..."
【dFj=[Kts·hj(o)+Ktp]dz】
"Где Kts и Ktp представляют собой коэффициенты силы сдвига и силы вспахивания в соответствующем направлении..."
"..."
Хотя это и был первый шаг, но только рассмотрение самой силы резания, а также эксцентриситета инструмента, вызванного погрешностью установки и силой резания, уже сделало всю систему очень сложной.
К тому же Чан Хаонань объяснял всё практически с помощью одного маркера.
Ян Вэйхуа, имеющий инженерное образование, уже немного не успевал за ходом мысли.
Однако это не было связано с тем, что Чан Хаонань с самого начала использовал какие-то глубокие теории.
Просто процесс вывода был действительно слишком громоздким.
Если записать и пересмотреть несколько раз, то можно будет уследить за ходом мысли.
К счастью, Вэй Юнмин, обладающий хорошей теоретической подготовкой, быстро уловил суть:
"Все необходимые датчики для измерения силы резания имеются на обрабатывающих центрах серии MS... Если взять за основу трёхосевой обрабатывающий центр с ЧПУ MS45T, то потребуется лишь изменить систему станка, чтобы реализовать управление силой резания с помощью цифровой адаптивной регулировки параметров резания, тем самым компенсируя возмущения, возникающие на конце инструмента в процессе резания, предотвращая чрезмерный износ и поддерживая высокую скорость съёма стружки..."
"Но если говорить о конкретном процессе обработки... Если мы хотим напрямую определить погрешность обработки по отклонению положения инструмента, то необходимо, чтобы влияние процесса зажима на заготовку было настолько малым, что им можно было бы пренебречь..."
На этот раз, не дожидаясь ответа Чан Хаонаня, Ян Вэйхуа, который до этого всё время что-то усердно писал, внезапно поднял голову:
"У меня есть относительно зрелое решение этой проблемы..."
Первоначальный план Чан Хаонаня состоял в том, чтобы, учитывая, что деформация при зажиме в основном происходит в течение короткого периода времени после освобождения зажима, выделить деформацию, вызванную зажимом, и управлять ею с помощью метода прогнозирования деформации, основанного на построении поля напряжений.
Но, услышав такое заявление, он сразу же заинтересовался.
"Расскажите подробнее?"
Для Ян Вэйхуа, как для технического специалиста с определённой репутацией в отрасли, предыдущий фрагмент, в котором он чуть не запутался, определённо не был приятным опытом.
И вот, наконец, настал черёд той части, в которой он силён.
"Если говорить кратко, то в зажимное устройство встраиваются датчики давления, которые в режиме реального времени отслеживают изменения силы взаимодействия между заготовкой и зажимным устройством, вызванные изменением остаточных напряжений. Когда сила зажима достигает определённого порогового значения, зажим разжимается, освобождая деформацию заготовки..."
"..."
"Например, для деталей типа лопаток можно установить три фиксированных зажимных элемента в середине для полного позиционирования заготовки, чтобы обеспечить базу обработки, а окружающие плавающие зажимные элементы и вспомогательные опорные элементы обеспечат высвобождение деформации и повторный зажим... Таким образом, с одной стороны, максимально уменьшается величина деформации, а с другой стороны, можно в определённой степени предсказать степень деформации."
Говоря это, он оторвал лист бумаги от своего блокнота и нарисовал схему своей идеи.
"Этот способ зажима я придумал в процессе разработки пятиосевого станка с ЧПУ MS75T, но поскольку в то время ни один клиент не предъявлял столь строгих требований, и одно лишь усовершенствование зажима, без сочетания с другими технологиями, не помогло бы контролировать деформацию при обработке, поэтому в итоге это решение было отложено в качестве технического резерва..."
Несмотря на то, что описание было очень полным, оно не полностью убедило Вэй Юнмина:
"Вы говорите, что плавающий зажим при обработке может обеспечить базу обработки и в то же время полностью высвободить деформацию, но текущий метод позиционирования "N-2-1" требует, чтобы положение и форма детали оставались неизменными на протяжении всего процесса обработки, что явно противоречит друг другу."
"Кроме того, традиционные методы позиционирования для обеспечения стабильности заготовки устанавливают максимально возможное расстояние между точками позиционирования. При плавающем зажиме слишком большое расстояние между точками позиционирования будет ограничивать высвобождение деформации, а слишком малое расстояние между точками позиционирования приведёт к нестабильности детали. Как вы собираетесь действовать в этом случае?"
И Ян Вэйхуа, раз уж он осмелился это сказать, очевидно, давно обдумал этот вопрос:
"Достаточно разделить заготовку на зону фиксированного зажима и зону плавающего зажима."
"Зона фиксированного зажима ограничивает 6 степеней свободы заготовки с помощью трёх фиксированных зажимных элементов, обеспечивая базу обработки. Остальные области являются зонами плавающего зажима, которые вспомогательно позиционируются с помощью нескольких плавающих зажимных элементов. После высвобождения деформации заготовки плавающие зажимные элементы регулируются, чтобы приспособиться к положению заготовки после деформации, и снова вспомогательно позиционируют заготовку в деформированном состоянии..."
"Что касается расчёта зоны фиксированного зажима, то можно рассчитать центр масс промежуточного состояния заготовки на основе модели динамических характеристик обработки, чтобы гарантировать, что зона фиксированного зажима сможет охватить центр масс в процессе высвобождения деформации."
Так называемая модель динамических характеристик обработки - это услуга типа базы данных, предоставляемая компанией "Факел-C.B. Ferrari" конечным пользователям на основе технологии цифрового моделирования, первоначально предоставленной Чан Хаонанем.
Она позволяет преобразовать сложную геометрию промежуточного состояния в наложение нескольких простых слоёв.
В сочетании с аппаратным обеспечением в виде привода станка с полностью линейными двигателями и патентом на сотовую структуру, она обладает чрезвычайно высокой привлекательностью для пользователей, которым требуются изделия со сравнительно стандартными спецификациями (с чёткими пазами, рёбрами, отверстиями и контурами), но с высокими требованиями к точности.
В основном это проявляется в том, что эффективность обработки почти в два раза выше, чем у конкурентов.
Конечно, как и сказал Ян Вэйхуа, она действительно может играть роль в области плавающего зажима.
"А что, если объект обработки нетипичный, с недостаточно концентрированным распределением центра масс?"
Вэй Юнмин, как фактический руководитель системы управления станком, особенно зная, что именно собирается обрабатывать его руководитель, естественно, должен был заранее это учесть:
"Например, лопатки турбины вентилятора, у которых центр масс сильно меняется в процессе обработки, определить зону фиксированного зажима вручную... боюсь, это невозможно, верно?"
Этот вопрос действительно был нацелен на самое слабое место Ян Вэйхуа.
Последний на какое-то время не смог ответить.
Поэтому атмосфера, которая только что была очень напряжённой, сразу же остыла.
"Эту проблему... решить несложно."
Только услышав эту фразу, Вэй Юнмин и Ян Вэйхуа вспомнили, что Чан Хаонань, кажется, уже некоторое время молчал.
Изначально они думали, что он слушает их спор.
Но теперь, похоже... это было не так.
"Товарищ Вэйхуа только что сказал, что три фиксированных зажимных элемента могут ограничить 6 степеней свободы заготовки, следовательно, оптимизация зоны фиксированного зажима эквивалентна охвату как можно большего количества динамических центров масс в как можно меньшей области... а не просто расчёту одного промежуточного состояния, особенно для нестандартных деталей с большой амплитудой изменения центра масс."
Чан Хаонань медленно произнёс:
"Поэтому для сложных деталей, которые невозможно проанализировать вручную, можно рассмотреть возможность использования некоторых алгоритмов оптимизации, например, разделить границу детали на несколько точек в зависимости от длины дуги, а затем установить значение диапазона зоны фиксированного зажима в направлении основной деформации заготовки в качестве штрафного члена..."
"..."
"Конечно, существующие базовые алгоритмы, возможно, не очень подходят для таких конкретных задач, но, в любом случае, можно продолжить оптимизацию на основе генетического алгоритма или алгоритма дифференциальной эволюции..."
Не успел Вэй Юнмин отреагировать, как Ян Вэйхуа, который, по идее, должен был быть воодушевлён, наоборот, был несколько ошеломлён —
он сам выдвинул эту идею, но почему Чан Цзун, похоже, знаком с ней лучше, чем он сам?
http://tl.rulate.ru/book/129535/5732012
Готово:
