Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований 8
1.1. Общая характеристика стеклопластиков 8
1.2. Особенности механической обработки стеклопластиков 9
1.3. Классификация полимерных композиционных материалов 13
1.4. Анализ технических требований предъявляемых к деталям из стеклопластика 21
1.5. Выбор параметров операции точения заготовок из стеклопластика 22
1.6. Техника безопасности при точении стеклопластиков 41
1.7. Цель и задачи исследования 45
Глава 2. Экспериментальные исследования точения стеклопластика 47
2.1. Описание и состав экспериментальной установки 47
2.2. Контроль силы резания 48
2.3. Контроль вида стружки 53
2.4. Контроль отклонения от круглости 55
2.5. Методика проведения экспериментальных исследований 56
2.6. Методика обработки экспериментальных данных 61
2.7. Построение моделей по результатам экспериментальных исследований 63
2.8. Разработка диаграмм областей стружкообразования 68
2.9. Выводы 71
Глава 3. Методика проектирования операции токарной обработки стеклопластика 72
3.1. Оптимизация режимов резания 72
3.2. Синтез новых технических решений режущего инструмента 82
3.3. Методика проектирования операции токарной обработки 94
3.4. Выводы 100
Основные выводы и результаты работы 102
Литература 104
Приложение 116
- Анализ технических требований предъявляемых к деталям из стеклопластика
- Построение моделей по результатам экспериментальных исследований
- Разработка диаграмм областей стружкообразования
- Синтез новых технических решений режущего инструмента
Введение к работе
Стеклопластики являются одной из многочисленных групп пластических масс. Многообразие типов наполнителей и связующих, видов ориентации волокон и методов изготовления, позволяет создавать стеклопластики с разнообразными физико-механическими свойствами, обладающие различной степенью обрабатываемости.
Существует класс деталей из стеклопластиков: корпуса геофизических приборов, высоковольтные электроизоляторы, телескопические шахтные стойки, к которым предъявляются высокие требования по качеству поверхности, точности формы и размеров. Методы получения заготовок из этого материала не позволяют обеспечить данные требования. Поэтому в большинстве случаев необходима дальнейшая механическая обработка, наиболее распространенным видом которой является точение.
В настоящее время для точения стеклопластиков применяют режущий инструмент с напайными твердосплавными пластинами. Однако высокие абразивные свойства стеклопластика приводят к интенсивному износу режущего инструмента, а, следовательно, к необходимости частых переточек инструмента, что снижает производительность обработки за счет увеличения времени на замену инструмента и последующую настройку станка на размер.
Кроме того, в процессе резания стеклопластика возможно образование нежелательных видов стружки - сливной стружки, которая может наматываться на обрабатываемую деталь, что делает невозможной дальнейшую обработку, а также пылевидной стружки, состоящей из частиц стекла и затвердевшего связующего. Из рабочей зоны эти частицы во взвешенном состоянии могут распространяться по всему производственному помещению, оказывая вредное воздействие на здоровье человека и загрязняя окружающую среду.
В настоящее время процесс точения стеклопластика изучен для определенного ряда инструментальных материалов: существуют рекомендации
по выбору режимов резания и конструктивно-геометрических параметров для напайного режущего инструмента. Для повышения производительности обработки целесообразна замена напайного инструмента на инструмент со сменными многогранными пластинами. Однако на данный момент не существует методики выбора типа сменных многогранных пластин для точения стеклопластика, т.к. не изучены влияние типа пластин на силы резания и точность обработки, нет рекомендаций по управлению видом образующейся стружки с помощью геометрических параметров режущего инструмента, режимов резания и типов применяемых сменных многогранных пластин.
Таким образом, исследования, направленные на разработку научно-обоснованной методики проектирования операций токарной обработки деталей из стеклопластика с использованием инструмента со сменными многогранными пластинами, являются актуальными.
Целью работы является повышение производительности изготовления деталей из стеклопластика путем назначения оптимальных режимов обработки и конструктивно-геометрических параметров режущего инструмента со сменными многогранными пластинами.
Для достижения поставленной цели в работе определен ряд задач, которые последовательно решаются в трех главах диссертации.
В первой главе дан анализ современного состояния вопроса, проведен анализ работ, посвященных проектированию операций точения деталей из стеклопластика. Доказана актуальность выбранной проблемы, сформулированы цель и задачи исследований.
Вторая глава посвящена разработке методики проведения исследования. Обоснован выбор экспериментальных образцов, металлорежущего оборудования, режущего инструмента, контрольно-измерительного оборудования и режимов обработки; описана методика обработки экспериментальных данных, методика построения математических зависимостей, процесс проведения экспериментов.
Третья глава посвящена использованию результатов исследования. Предложены рекомендации по управлению видом получаемой стружки с помощью технологических параметров обработки. Разработана модель оптимизации режимов резания и выбора типа пластин. Разработана методика проектирования токарной обработки деталей из стеклопластика.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Установлена зависимость точности формы (отклонение от круглости) обработанной поверхности детали из стеклопластика от режимов обработки и конструктивно-геометрических параметров режущего инструмента.
Получены математические модели для расчета силы резания от режимных параметров при точении деталей из стеклопластика различными типами сменных многогранных пластин.
Установлена зависимость вида стружки от режимов обработки и типа сменных многогранных пластин.
Получена оптимизационная модель с системой ограничений для точения стеклопластика, позволяющая осуществлять выбор режимов резания и типа пластины, обеспечивающих максимальную производительность или минимальную себестоимость обработки.
Практическая ценность работы содержится в следующих результатах:
Разработаны диаграммы областей устойчивого стружкодробления и диаграммы областей, исключающих попадание пыли в воздух при точении стеклопластика режущим инструментом со сменными многогранными пластинами.
Разработана методика проектирования операции точения деталей из стеклопластика, позволяющая назначать режимы резания, обеспечивающие максимальную производительность или минимальную себестоимость обработки.
Предложено информационное обеспечение в виде базы данных, позволяющее назначать технологические параметры при проектировании
операции токарной обработки деталей из стеклопластиков: Свидетельство об официальной регистрации базы данных «Операция точения заготовок из стеклопластика (ОТС)» № 2007620074.
Предложено информационное обеспечение в виде базы данных, позволяющее назначать режимы обработки при проектировании операции точения стеклопластиков: Свидетельство об официальной регистрации базы данных «Режимы резания при механической обработки стеклопластиков (РРМОС)» №2007620118.
Разработаны технические решения, позволяющие повысить производительность обработки стеклопластиков: «Устройство для автоматической подналадки инструмента» получен приоритет ф. №01 ИЗ-2005 10 от 20.02.2007г. по заявке на изобретение №2005135190 от 14.11.2005г.; «Резец для автоматизированного производства» заявка на изобретение №2006123951 от 4.07.2006 г.
Автор выражает искреннюю благодарность к.т.н., доценту Т.А.Аскалоновой, к.т.н., профессору С.Л.Леонову, д.т.н., профессору Е.Ю.Татаркину, д.т.н., профессору В.А.Хоменко, а также коллективам кафедр "Технология машиностроения" и "Технология автоматизированных производств" Алтайского государственного технического университета им.И.И.Ползунова за помощь, оказанную при выполнении данной работы.
Анализ технических требований предъявляемых к деталям из стеклопластика
Одним из представителей класса деталей из стеклопластика КППН является высоковольтный электроизолятор, технические требования к которому представлены на рис.3.
Данные требования по точности размеров, формы и качеству поверхности обусловлены служебным назначением детали и ее жесткими условиями эксплуатации.
Электроизолятор используется в высоковольтных линиях электропередач и подвергается воздействию многих факторов, оказывающих влияние на диэлектрические свойства детали: солнечное излучение, осадки, низкие и высокие температуры воздуха. Электроизоляционные свойства изолятора зависят не только от свойств материала, но и от качества его поверхности, качества контакта с сопрягаемой деталью.
Данные требования по точности формы, размеров и качеству поверхности не могут быть обеспечены методами получения заготовок из этого материала, поэтому необходима дальнейшая механическая обработка - точение.
Процесс точения характеризуется рядом параметров: режимы резания, материал и геометрические параметры РИ, силы резания, тип образующейся стружки, производительность обработки, стойкость инструмента, шероховатость получаемой поверхности, точность размеров и формы детали. Оптимизация всех условий позволяет наиболее рационально построить технологический процесс токарной обработки.
Материал РИ. Результаты большинства исследователей, полученные при изучении процесса точения пластмасс, в частности стеклопластиков [31, 66, 88, 93, 101, 106, 114] позволяют сделать вывод о том, что оптимальным инструментальным материалом при обработке стеклопластиков является вольфрамо-кобальтовый твердый сплав.
Важным свойством инструментального материала при обработке ВКПМ является его износостойкость, так как высокие упругие свойства обрабатываемого материала и его абразивная способность интенсивно изнашивают резец. Кроме того, исследования [13, 88, 114] показали, что при обработке стеклопластика большое значение для увеличения стойкости резца имеет его заточка с минимальным радиусом округления режущей кромки. Поскольку разные инструментальные материалы имеют различные минимальные радиусы округления режущей кромки при заточке, то оптимальным будет тот, который позволяет поучить минимальные значения радиуса закругления режущее кромки.
Малкин А.Я., Руднев А.В., Королев А.А. [4, 15, 35, 36, 37, 41, 44, 63] при точении стеклопластика ЭФБ-П с алюмоборосиликатным стекловолокном, исследовали режущие свойства твердых сплавов групп ВК и ТК. Диаграмма стойкости твердосплавных резпов приведена на рис.4.
Как видно из диаіраммьі, наиболее износостойким, при точении стеклопластика, является твердый сплав ВКЗМ. Эта же марка сплава рекомендована и в работах [88, 114]. Но различные авторы рекомендуют разные марки твердых сплавов. Так, в работе [42] как наиболее стойкий материал рекомендован сплав В253, однако отмечено, что ввиду отсутствия серийного выпуска его вполне можно заменить сплавами ВК2, ВК4 и даже ВК8.
Изнашивание твердых сплавов при обработке ВКПМ типа стеклопластиков происходит главным образом за счет абразивного истирания кобальта и выпадения вследствие этого отдельных зерен карбидов [63, 88]. Поэтому наиболее целесообразно применение сплавов с малым содержанием кобальта, однако уменьшение содержания кобальта снижает прочность твердого сплава, он становится более хрупким, что имеет значение при работе в условиях динамических нагрузок.
Из диаграммы на рис.4 видно, что практически все вольфрамо-кобальтовые сплавы достаточно износостойки при обработке стеклопластиков, но сплавы с большим содержанием кобальта (например, ВК8) лучше воспринимают динамические нагрузки, которые неизбежны при резании. Если учесть, что сплав ВК8 к тому же и наиболее распространен, то его применение не вызывает трудностей в условиях производства. Поэтому для токарной обработки представляется возможным рекомендовать резцы из твердого сплава ВК8.
Более дешевой альтернативой для замены твердых сплавов при точении стеклопластиков является инструментальный материал силицированный карбид кремния СКК, разработанный и предложенный Пермским государственным техническим университетом [114]. Сравнение стойкости СКК с твердым сплавом представлено в табл.2.
Построение моделей по результатам экспериментальных исследований
В результате проведенных экспериментальных исследований, установлено, что наибольшее влияние из режимных параметров на вид стружки оказывает подача, меньшее влияние скорость резания, и не установлено зависимости между видом стружки и глубиной резания.
На низких скоростях резания 20-40 м/мин и подачах 0,1-0,2 мм/об образуется элементная и пылевидная стружка и большим направленным потоком сходит под резец. Так как режимы резания в данном случае невысоки, то пылевидные частицы, представляющие опасность для рабочего персонала, практически не попадают в воздух и не загрязняют оборудование. На этих режимах в стружке преобладают пылевидные частицы. При повышении скорости резания свыше 60-80м/мин и подачи 0,3-0,7 мм/об происходит разбрасывание стружки в разные стороны из зоны резания, что является недопустимым, т.к. воздух наполняется мельчайшими частицами стекла и связующего.
При обработке стеклопластика пластинами HNUM и PNUM на скоростях резания свыше 70 м/мин при подачах свыше 0,4 мм/об образуется сливная стружка большой длины, которая может наматываться на заготовку, делая невозможной дальнейшую обработку (рис.21а). На рис.22 показана зависимость вида стружки от подачи и типа сменной многогранной пластины.
Из рисунка видно, что пылевидная стружка может образовываться при точении любой из пластин. Однако в зависимости от типа пластины и режимов резание содержание в стружке пылевидных частиц изменяется. На подачах 0,1-0,2 мм/об - это преимущественно пылевидная стружка, равномерным потоком сходящая по передней поверхности резца и не попадающая в воздух. При возрастании подачи содержание пылевидной стружки уменьшается, однако на таких режимах стружка разбрасывается и концентрация пыли в воздухе резко увеличивается.
Управление процессом стружкообразования при точении стеклопластика имеет значения для обеспечения безопасности рабочего персонала и бесперебойной работы оборудования.
В результате исследования разработаны диаграммы областей устойчивого стружкодробления для различных типов сменных многогранных пластин (рис.23) и диаграммы областей исключающих попадание пыли в воздух (рис.24). Выбор типов пластин и режимов обработки согласно данным диаграммам обеспечивает получение элементной или пылевидной стружки при точении стеклопластика. Как видно из диаграмм использование режущих пластин PNUA и HNUA исключает появление сливной стружки на подачах до 0,7 мм/об и попадание мелких частиц стружки в воздух при подачи 0,1 мм/об и ниже. Пластины PNUM и HNUM обеспечивают устойчивое стружкодробление на подачах до 0,4 мм/об и исключают попадание в воздух пылевидной стружки при подачах 0,2 мм/об и ниже.
При точении стеклопластика на станках оборудованных вытяжной вентиляцией, основной задачей является исключение образования сливной стружки, что обеспечит бесперебойную работу оборудования и удобство его обслуживания. Из диаграммы на рис.23 видно, что данному условию удовлетворяют сменные многогранные пластины HNUA и PNUA на подачах от 0,1 до 0,7 мм/об. Пластины HNUM и PNUM могут использоваться только при подачах от 0,1 до 0,4 мм/об, т.к. при подачах свыше 0,4 мм/об образуется сливная стружка большой длины, которая может наматываться на заготовку и затруднять дальнейшую обработку.
При точении стеклопластика на станках не оборудованных вытяжной вентиляцией важным требованием является исключение попадания стружки в воздух. Это требование выполняется при точении пластинами HNUM и PNUM на подачах от 0,1 до 0,2 мм/об, а для пластин HNUA и PNUA подача не должна превышать 0,1 мм/об (рис.24). На таких режимах образуется пылевидная и элементная стружка, которая равномерным потоком сходит по передней поверхности резца не загрязняя окружающее пространство и воздух.
Очевидно, что выбор оборудования с вентиляцией обеспечит большую производительность обработки, но и большую ее себестоимость из-за дополнительных расходов на вентиляционную установку.
Таким образом, управление видом получаемой стружки с помощью геометрических параметров режущего инструмента, режимов обработки, типов сменных многогранных пластин, является гарантией соблюдения правил техники безопасности при работе на станках с ручным управлением и необходимым условием безостановочной работы станков-автоматов.
В результате экспериментальных исследований установлено, что тип режущей пластины не определяет силу резания, поэтому превалирующим фактором при выборе оптимального типа пластины является шероховатость обработанной поверхности и вид получаемой стружки.
Анализ полученных математических моделей зависимости отклонения от круглости от режимов резания показал, что при точении стеклопластика даже на высоких режимах обработки отклонение от круглости не превышает допуска, что объясняется физико-механическими свойствами материала.
Полученные зависимости вида образующейся стружки от типа режущей пластины и режимов резания позволили разработать диаграммы областей стружкообразования для каждого типа пластин. Выбор режимов резания согласно данным диаграммам является гарантией соблюдения правил техники безопасности при работе на станках с ручным управлением и необходимым условием безостановочной работы станков-автоматов.
Разработанные рекомендации по обработке стеклопластиков резанием (приложение 1) позволяют оптимизировать процесс обработки стеклопластиков. В результате экспериментальных исследований установлены зависимости между основными технологическими параметрами процесса точения стеклопластика: зависимости сил резания, точности формы обработанной поверхности и вида стружки от режимов обработки и типов сменных многогранных пластин. Данные зависимости позволяют создать научно-обоснованную методику проектирования операции токарной обработки деталей из стеклопластиков. Однако, выбор оптимального типа пластины и режимов резания для точения стеклопластика неоднозначен, т.к. различные типы пластин обеспечивают различную шероховатость обработанной поверхности, определяют виды образующейся стружки, а также различаются по стоимости, количеству рабочих сторон и вершин, поэтому необходима оптимизация выбора типа пластин с учетом технологических и экономических параметров.
Разработка диаграмм областей стружкообразования
Резец для автоматизированного производства содержит державку 1 с режущим элементом 2 и винт 3. Резец снабжен сменными клиньями 4, у каждого из которых выступ 5 со сквозным резьбовым отверстием 6 расположен с возможностью вертикального перемещения в пазу 7, который расположен в торце установочной плиты 8. Каждый из сменных клиньев 4 контактирует сквозным резьбовым отверстием 6 выступа 5 с винтом 3, размещенным с возможностью вращения в вертикальном отверстии 9, которое расположено в установочной плите 8. Вертикальное отверстие 9, выполненное глухим, проходит через паз 7 в зоне каждого из сквозного резьбового отверстия 6 выступа 5 сменных клиньев 4. Винт 3 взаимодействует верхним концом с фиксирующим элементом 10, в частности, пробкой резьбовой. При этом рабочие поверхности А сменных клиньев 4 выполнены с различными углами наклона а (рис.33 фиг. 2) относительно нижнего основания Б каждого из клиньев, контактирующими с упором 11. Последний закреплен, например, с натягом в отверстии 12 в торце державки 1. На боковых поверхностях каждого из сменных клиньев выполнена шкала 13 с нониусными делениями, а на установочной плите-риска 14.
Резец для автоматического производства работает следующим образом. Выдерживание требуемого вылета резца на станке обеспечивается за счет контактирования рабочей поверхности А сменного клина 4 с упором 11. Первичная регулировка инструмента на установочный размер (вылет) осуществляется любым из известных методов, например, на индикаторном приспособлении. После этого резец, настроенный на установочный размер, устанавливается на станок. Во время работы происходит износ режущего элемента 2 резца, что при токарной обработке, в частности, приводит к изменению диаметральных размеров обрабатываемых поверхностей. При выходе размеров обработанных поверхностей за установленные границы осуществляется регулировка вылета резца на требуемую величину в пределах диапазона регулирования, обеспечиваемого конкретным сменным клином 4.
Для этого резец открепляется. Фиксирующий элемент 10, взаимодействующий с верхним концом винта 3, ослабляется. При вращении винта 3 по часовой стрелке происходит перемещение сменного клина 4 вверх, упор 11 скользит по поверхности А сменного клина 4, выдвигая, таким образом, державку 1 с режущим элементом 2 на величину, компенсирующую износ режущего элемента 2. Величина изменения вылета резца определяется по шкале 13 с помощью риски 14. После переналадки резца положение винта 3 закрепляется фиксирующим элементом 10. Затем резец устанавливается на станке и продолжается обработка. В случае, когда износ резца увеличивается настолько, что вылет резца, обеспечиваемый применяемым сменным клином 4, недостаточен для достижения требуемого размера обрабатываемой детали, возникает необходимость изменить диапазон регулирования вылета резца. Для этого осуществляется замена сменного клина 4 на другой сменный клин 4. При этом замена на сменный клин 4 с меньшим значением угла наклона а ведет к увеличению диапазона регулирования вылета резца и к уменьшению точности настройки вылета резца. Замена на сменный клин 4 с большим углом наклона а приводит к уменьшению диапазона регулирования вылета резца и увеличению точности обработки, поэтому сменный клин 4 с большим углом а используется в случае, когда необходимо повысить точность обработки и не важно значение диапазона регулирования вылета резца. Для замены сменного клина 4 открепляется резец, выкручиваются фиксирующий элемент 10 и винт 3.Вынимается сменный клин 4 с последующей установкой другого сменного клина 4 с меньшим значением угла а. Закручивают винт 3 и фиксирующий элемент 10, затем закрепляют резец на станке и продолжают обработку.
Таким образом, использование метода синтеза технических решений с помощью И-ИЛИ графа, позволяет проектировать специализированную технологическую оснастку для токарной операции, реализующую автоматическую поднастроику положения режущей кромки инструмента относительно заготовки, нарушенного в ходе механической обработки деталей из стеклопластиков, не увеличивая при этом вспомогательное время настройки станка.
Используя полученные результаты исследования, был разработан алгоритм проектирования токарной операции для деталей из стеклопластиков на основе полученных моделей формо- и стружкообразования, обеспечивающий достижение заданного качества обрабатываемых поверхностей, за счет оптимизации выбора режимных параметров и конструктивно-геометрических характеристик режущего инструмента, а также применения новых технологических решений, направленных на повышение эффективности токарной обработки деталей из стеклопластиков.
Проектирование токарной операции для деталей из стеклопластика с помощью этого алгоритма происходит последовательно в несколько этапов.
В алгоритме показано применение разработанных в рамках диссертационной работы базы данных «Операция точения заготовок из стеклопластика» свидетельство об официальной регистрации базы данных №2007620074 (приложение 2), содержащей информацию по оборудованию и конструкциям режущего инструмента, применяемых для точения стеклопластика, а также базы данных «Режимы резания при механической обработке заготовок из стеклопластика» свидетельство об официальной регистрации №2007620118 (приложение 3), содержащей информацию по зависимостям отклонения от круглости, шероховатости обработанной поверхности и стойкости РИ от режимов резания для каждого типа сменных многогранных пластин.
Синтез новых технических решений режущего инструмента
Заготовки из стеклопластиков в большинстве случаев представляют собой тонкостенные трубы длиной до нескольких метров. Поверхность таких заготовок имеет неровности различного характера и размеров, что ведет к непостоянству срезаемого припуска в процессе резания. Данное обстоятельство приводит к погрешностям формы поверхности, низкой точности размера, высокой шероховатости поверхности. В этом случае необходимо «поднастраивать» резец на заданный размер в ходе резания, в соответствии с изменением фактического размера заготовки, не увеличивая при этом вспомогательного времени, и не снижая производительности обработки. Производительность обработки можно повысить за счет уменьшения основною и вспомогательного времени. Уменьшение основного времени связано с ужесточением режимов резания, что увеличит прогиб детали, износ инструмента, и, следовательно, снизит качество обработки. Таким образом, в условиях автоматизации и повышающихся требованиях к чистоте получаемых поверхностей необходимо рассматривать возможные пути развития конструкций устройств, позволяющих автоматически подналаживать режущий инструмент для увеличения точности взаимного расположения режущей кромки и заготовки, с целью сокращения вспомогательного времени, за счет уменьшения времени на операции связанных с установкой и настройкой инструмента. Реализация поднастройки может осуществляться специальными конструкциями, позволяющими компенсировать размерный износ режущего инструмента и прогиб детали [5, 6, 7, 23].
В том случае, когда применяемое техническое решение (ТР) не позволяет добиться заданных параметров, обеспечивающих показатели качества обрабатываемой заготовки, необходимо прибегать к поиску другого ТР или синтезировать новое, способное решить поставленную задачу. Наиболее удобной формой представления информации об известных технических решениях является древовидная структура в виде И-ИЛИ-графа [1, 12, 27, 28, 90]. Такая форма представления информации о прототипах кроме наглядности и удобства выбора, позволяет осуществить синтез технических решений при варьировании ИЛИ-вершин за счет нового их сочетания. Построение И-ИЛИ-графа конструкций резцов последовательно осуществлялось за пять этапов. На первом этапе создавался информационный массив. Его источниками являются государственные и отраслевые стандарты, каталоги на металлорежущий инструмент, описания патентов и авторских свидетельств на изобретения. Для повышения его информативности и снижения трудоемкости построения И-ИЛИ-дерева из полученного множества отобраны только те конструкции инструмента, которые отличаются оригинальностью, перспективностью и высокими технико-экономическими показателями. Из них составлено исходное множество. В настоящее время известны различные способы, реализующие поднастройку резца в процессе резания. Однако они имеют ряд недостатков, таких как сложность конструкции, ограниченная область применения, невозможность контроля размера детали в процессе обработки, невозможность автоматической поднастройки относительного положения режущей кромки. Пример анализа конструкций приведен в табл.15. На втором этапе проводится функциональный анализ каждой из конструкций, составляющих исходное множество, и строятся конструктивно-функциональные структуры. Третий этап разработки И - ИЛИ - графа связан с построением И-деревьев для каждого из технологических решений, входящих в исходное множество.
Для этого их конструктивно-функциональные структуры дополнены признаками, характеризующими функциональные элементы: взаимное расположение элементов в пространстве, характер взаимосвязи, геометрическая форма, материал, соотношения параметров, особенности конструктивного исполнения. Полученные структуры не содержат альтернативных элементов или признаков. На четвертом этапе среди построенных И-деревьев выявлены технические решения с инвариантными функциями. Эти конструкции объединены в группы. В каждой образованной группе объектов И-деревья содержат некоторое множество одинаковых вершин. Например, одинаковыми являются вершины "контроль износа", "способ крепления", "механизм подачи". Это позволяет представить структуры технологических решений группы в виде одного дерева, которое, кроме вершин "И", содержит вершины "ИЛИ", в которых размещаются альтернативные реализации функций элементов и признаков. Фрагмент объединенного И-ИЛИ-дерева для группы технических решений, изображен на рис. 31. Объединение осуществляется от корня графа к вершинам, от наиболее общих структурных элементов к более частным. Синтез "новых" технологических решений возможен в результате комбинирования элементов и признаков исходного множества. На пятом этапе все И-ИЛИ-деревья групп объединены в общее И-ИЛИ-дерево всего класса резцов. Для этого использовались те же принципы, что и на предыдущем этапе. Дерево, полученное в результате совмещения общих элементов и признаков резцов, называется деревом прошлого опыта. Оно обладает незначительной информативной мощностью по новизне технологических решений. Инженерная практика показывает, что наиболее оригинальные и эффективные решения часто включают элементы, которых нет у известных технических объектов. В связи с этим общее И-ИЛИ - дерево было расширено путем использования методов активизации творчества. Кроме того, для синтеза перспективных способов автоматической поднастройки резца, И-ИЛИ-граф дополнен признаками, полученными на основе изучения законов строения и закономерностей развития технических систем. Структура общего И-ИЛИ-дерева конструкций компенсационных механизмов резца, полученного расширением дерева прошлого опыта, не является закрытой. Она предполагает свое дальнейшее дополнение. Такое дополнение проводится на основе изучения самых последних патентов и авторских свидетельств, выданные на функционально близкие технические объекты. Кроме того, возможно комбинирование ветвей дерева и элементов между собой. В разработанном общем И-ИЛИ-дереве содержится более 3000 конструкций компенсационного механизма резца, отличающихся друг от друга, по крайней мере, хотя бы одним элементом или признаком.
