ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методология исследований
Производительность и себестоимость обработки КИ, ограничивается их
конструктивными и геометрическими параметрами. Определить границы значений
конструктивных и геометрических параметров инструмента, в которых находится
минимум себестоимости обработки можно на базе математических моделей.
При определении оптимальных режимов резания, на последнем этапе проектирования
КИ для расчёта ограничений по точности необходимо иметь функциональные
зависимости, отражающие влияние геометрических параметров и режимов резания на:
1) величину разбивания отверстий; 2) погрешность формы обрабатываемого
отверстия; 3) шероховатость обработанной поверхности; 4) условия
транспортировки стружки из зоны резания; 5) стойкость инструмента.
Определение данных функциональных зависимостей может быть достигнуто только
при наличии знаний о поведении исследуемого параметра, когда он взаимодействует
с рабочими процессами, протекающими в момент резания.
Понятие рабочий процесс, включает в себя помимо процесса резания, кинематику
движения инструмента, срезание припуска, его транспортировку из обрабатываемого
отверстия, износ инструмента, а также появление неуравновешенной радиальной
силы резания.
Для определения количественных характеристик конструктивных и геометрических
параметров инструментов необходимо знать их качественную взаимосвязь с
элементами рабочего процесса. В связи с чем, исследования, возможно, выполнить
только на математических моделях, которые адекватно описывают физические
процессы.
Решение поставленных в работе задач было проведено на основе математических
моделей, отражающих функциональные связи между исследуемыми параметрами
точности обработки отверстия и параметрами режимов резания,
физико-механическими характеристиками материалов, конструктивными и
геометрическими параметрами инструмента. Структурно-логическая схема проведения
исследований представлена на рис. 2.1.
Исходными предпосылками для построения математических моделей являлось
словесное (вербальное) определение моделируемых явлений. Для получения
математической модели, адекватной протекающим рабочим процессам, после
вербального описания и постановки цели моделирования выбиралась модель, которой
свойственны функции, определяемые поставленной целью.
Основные виды математических моделей, которые использовались при проведении
исследований: 1) аксиоматические модели [50]; 2) эмпирико-статистические
модели; 3) оптимизационные модели; 4) имитационные модели.
Аксиоматические модели представляют собой группу моделей внутренних описаний
системы. Они используются для исследований функционирования системы и её
поведения в ограниченной окрестности состояний.
Недостатком аксиоматических моделей, основанных на теоремах и аксиомах является
то, что формированием системы на базе незыблемых утверждений они устраняют
индуктивную интуицию, которая позволяет выйти за пределы известного.
Аксиоматический метод ограничивает глубину исследований.
Эмпирико-статистические модели образуют множество так называемых внешних
моделей, описывающих отношение между входами и выходами системы. Их можно
получить в результате обработки экспериментальных данных. Статистические модели
являются ограниченными форматными внешними описаниями, в них отображаются
взаимосвязи только тех переменных, к которым удалось применить измерительные
механизмы. В связи с этим адекватность статистических моделей не всегда
удовлетворительна.
Оптимизационные модели образуют особый класс моделей, связанных с выработкой
рекомендаций по оптимизации структуры и поведения системы. Их основным
свойством является нормативная функция. Оптимизационные модели определяются
целью исследований.
Решение любой научной проблемы невозможно при помощи одной модели. Решение
любой достаточно сложной научной задачи предполагает использование моделей
различных видов. В связи с этим авторы работ [51, 52] предлагают более обширное
понятие «математическая модель», включающее эмпирико-статистические,
имитационные и другие модели.
В частности вопрос определения угла схода стружки (рис. 2.1) при помощи одной
аналитической модели, возможно решить только качественно, для количественного
анализа необходимы данные, которые могут быть получены на
эмпирико-статистических моделях. Поэтому вопрос выбора модели исследования
решался после вербального её описания. В дальнейшем при формировании
теоретических моделей, основанных на уже известных функциональных зависимостях
между параметрами системы, использовался термин «аналитическая модель». Для
оценки адекватности аналитической модели физической, значения выходных
параметров, полученных расчетным путем, не должны были выходить за пределы
доверительного интервала экспериментальных значений этого параметра.
На методологическом уровне обычно выделяют три различных подхода к
моделированию [50]: феноменологический (объектный), индуктивный (субъектный) и
дедуктивный (конструктивный). Феноменологический подход основывается на
экспериментальных данных, полученных от заранее поставленного эксперимента, и
не предполагает никаких априорных знаний. Этот подход является основой для
построения эмпирико-статистических моделей.
Рис. 2.1. Структурно-логическая схема исследований
Дедуктивный подход использует априорные знания о структуре системы, т.е. когда
существует адекватная система методологии разработки модели. На основе
дедуктивного подхода создаются аналитические модели. Индуктивный метод
- Київ+380960830922