Материал: Автоматизация технической подготовки производства в едином информационном пространстве машиностроительного предприятия. Федорков Е.Д., Кравец О.Я

Трудности выбора инструментального материала помимо сложности процесса резания и явлений, его сопровождающих, объясняются еще двумя причинами. Во-первых, в отличие от многих других характеристик или параметров инструмента выбор марок затруднен, так как не имеется одного какого-либо надежного и общего комплексного численного критерия, по которому можно было бы осуществлять выбор. Во-вторых, число возможных сочетаний различных факторов, условий работы инструмента, существенно влияющих на выбор инструментального материала, огромно. Очевидно, что дать рекомендации для каждых конкретных условий не представляется возможным.

Имеющиеся опытные данные, а также рекомендации по выбору инструментального материала в различных стандартах и нормативах позволяют с большим или меньшим основанием выбрать марку инструментального материала. При этом, однако, учитывается обычно от двух до пяти факторов, что для правильного выбора инструментального материала часто совершенно недостаточно.

Изложенная ниже методика выбора марок инструментального материала учитывает большее число факторов, что позволяет сделать выбор более обоснованным. В подсистеме используются таблицы соответствий, позволяющие осуществлять выбор инструментального материала при автоматизированном проектировании.

Множество марок инструментального материала, допустимых при заданных условиях:

Эдоп = f(u1,u2,u3,u4,.....u13,u14) (1)

где U1 - обрабатываемый материал U2 - состояние поверхности заготовки; U3,U4,U5 - режимы резания (соответственно t, S, v); U6 - характер резания (прерывистое, непрерывное); U7 - тип производства (массовое, серийное, единичное); U8 — жесткость технологической системы; U9 - требуемая надежность инструмента; U10 - возможность переточки инструмента; U11 - технология изготовления инструмента (ковка, прокат, литье, вышлифовка и др.); U12 - размеры инструмента (режущей части); U13 — угол заострения лезвия; U14 - форма (размеры) профиля инструмента; число условий U может быть увеличено или уменьшено. На отдельном предприятии эти условия могут различаться или периодически меняться.

При использовании таблиц соответствий возможны случаи, когда ни одна марка не допускается и не рекомендуется для заданных условий. Это означает, что при данных условиях использование всех рассмотренных марок будет неэффективно, а стойкость инструмента низкая. В таком случае надо прежде всего изменить исходные данные, что практически требует либо изменения режимов резания, либо других условий эксплуатации или изготовления инструмента. Можно также увеличить число рассматриваемых марок или решать вопрос о применении инструментального материала другой группы.

Возможен случай, когда допускаемых марок несколько, тогда в автоматизированной подсистеме проектирования резьбового резца может быть предусмотрен дополнительный критерий или даже несколько критериев, используемых последовательно, с помощью которых из числа допускаемых марок выбирается одна. Такими критериями могут быть дефицитность, например, пропорциональная содержанию в марке вольфрама, стоимость и т. д.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

А.В. Паринов, Д.Е. Пачевский

Технологический процесс изготовления торцевой фрезы для легкосплавных металлов

По назначению фрезы делятся на фрезы для обработки плоскостей, уступов, фасонных поверхностей, пазов, прорезки, отрезки, нарезания резьбы и зубьев.

По способу крепления в каждой группе выделяют фрезы концевые, закрепляемые с помощью хвостовиков ( их диаметр не превышает 80 мм), и фрезы насадные, закрепляемые на оправках или посадочных концах шпинделей станков (диаметр от 40 мм и более).

Материал рабочей части фрез зависит от ее конструкции. Если фреза цельная, то применяются быстрорежущие стали и твердый сплав, насадные – быстрорежущие, минералокерамика, сверхтвердые синтетические материалы и твердые сплавы.

Наружный диаметр фрезы должен соответствовать стандартному ряду. Диаметр хвостовой части фрезы с цилиндрическим хвостовиком обычно принимается равным ее наружному диаметру. Диаметр отверстий под оправки у насадных фрез с цилиндрическим ли коническими отверстиями также выбирается в соответствии со стандартным рядом.

Для каждого типа производства технология изготовления режущего инструмента имеет свои особенности. Основной технологический процесс инструмента торцевая фреза для легкосплавных металлов производится на пяти координатном обрабатывающем центре с горизонтальной осью шпинделя типоразмера 320, модель МС 320.

Помимо него используются следующее оборудование: токарно – винторезный, фрезерный, внутришлифовальный и плоскошлифовальный станки. После выполнения каждой технологической операции обработки данного изделия производится 20% контроль.

По завершению обработки производится сборка - торцевая фреза. В конце всех технологических операций производится 100% контроль сборного инструмента непосредственно на рабочем месте, а также последующий за ним 100% контроль ОТК.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Е.Н. Кордюкова, И.С. Малышева

Системы трехмерного твердотельного проектирования в области машиностроения

Последние несколько лет можно назвать эпохой тотального наступления систем трехмерного (3D) твердотельного проектирования в области машиностроения на персональных компьютерах.

Мощные системы 3D-проектирования на рабочих станциях существуют и совершенствуются уже десятилетия. Наработан огромный потенциал интегрированных решений в различных областях конструкторского проектирования, включая системы ЧПУ, системы моделирования литейных процессов, системы статических и динамических расчетов и многие другие модули, основанные на анализе трехмерных моделей.

Основным недостатком данных систем является их высокая стоимость. Поэтому говорить о широчайшем использовании таких систем для массового проектирования не приходится, их использование ограничивается областями, в которых без них проектирование практически невозможно. Ситуация коренным образом изменилось с появлением ПК на процессоре Pentium, обладающих производительностью, достаточной для выполнения основных операций трехмерного моделирования. Появился целый ряд систем трехмерного твердотельного параметрического проектирования, работающих на данных компьютерах. Эти системы не значительно уступают системам моделирования на рабочих станциях, но обладают важным достоинством дешевизной. Это позволяет сделать трехмерное моделирование доступным для каждого конструктора и, следовательно, перейти к трехмерному проектированию практически всех изделий.

Таким образом, если системы 3D-проектирования на рабочих станциях использовались в основном для проектирования сложных изделий, то программы на персональных компьютерах могут использоваться для проектирования как простых, так и относительно сложных изделий (сборки из 350-400 деталей). Кроме этого, в ряде случаев возможно построение двухступенчатой системы трехмерного проектирования, когда детали и часть сборок проектируются на персональных компьютерах, а большие сборки и особо сложные детали - на рабочих станциях.

Существующие в настоящее время системы 3D-проектирования на ПК предоставляют пользователю базовые инструментальные средства и технологию универсального моделирования на основе двухмерных контуров (feature based modeling). Одним из таких программных пакетов является Mechanical Desktop компании Autodesk (MDT), включающий в себя широко известный AutoCAD, Autocad Designer - систему твердотельного параметрического проектирования, AutoSURF - систему моделирования сложных поверхностей, Assembly - модуль сборки и IGES транслятор.

Известная во всем мире "открытость" продуктов компании Autodesk позволила компании "ИНТЕРМЕХ" создать систему CADMECH DESKTOP, расширяющую возможности MDT в области конструкторского проектирования и охватывающую все области конструкторского проектирования, начиная от ведения архива чертежей и проектов, заканчивая выпуском полного комплекта текстовой и графической конструкторской документации. Кроме этого, CADMECH DESKTOP предлагает определенную технологию проектирования, позволяющую сделать процесс моделирования трехмерных изделий простым и понятным для конструктора, ненавязчиво переводя его от "плоского" проектирования к трехмерному.

Ярко выраженная комплексность систем входящих в CADMECH DESKTOP дает пользователю возможность не отходить от традиционных принципов конструкторского проектирования и получать полный комплект конструкторской документации в одной среде, не прибегая к использованию разнородных систем. При помощи CADMECH DESKTOP можно пройти весь цикл конструкторского проектирования, начиная с регистрации деталей и сборочных единиц в архиве (с автоматическим созданием и отслеживанием проектных связей), разработки сборочных единиц с автоматической проработкой деталей, и заканчивая выпуском полноценных спецификаций, ведомостей покупных, ведомостей спецификаций и т.д.

Наличие справочно-информационной конструкторской базы данных позволяет конструктору оперативно получить необходимую ему в процессе проектирования информацию и использовать ее по назначению.

CADMECH DESKTOP обеспечивает высокую производительность проектирования трехмерных моделей за счет наличия в системе широкого набора типовых конструктивных элементов и простого позиционирования этих элементов как на плоских, так и на цилиндрических поверхностях модели. Нет необходимости отслеживать место расположения и ориентацию в пространстве системы координат.

Система CADMECH DESKTOP позволяет создавать собственную библиотеку трехмерных параметрических элементов деталей и стандартных изделий и использовать их по своему усмотрению. Для создания такой библиотеки конструктору не обязательно иметь опыт в области программирования. Процесс подготовки базы сводится к созданию мастер-модели и дальнейшего заполнения базы данных типоразмеров.

Возможность автоматического получения двухмерных проекций на основании трехмерной модели имеют практически все системы трехмерного моделирования, однако наличием обратного процесса, то есть получения трехмерной параметрической модели на основании обычного двухмерного чертежа, могут похвастаться далеко не все. CADMECH DESKTOP предоставляет такую возможность всем пользователям системы AutoCAD при переходе на моделирование в системе Mechanical Desktop.

Воронежский государственный технический университет

УДК 683.1

А.В. Паринов, Д.Е. Пачевский

Особенности диагностирования состояния режущего инструмента при обработке титановых сплавов

На сегодняшний день одна из актуальных проблем в технологическом процессе обработки материалов - контроль и диагностика состояния режущего инструмента в процессе резания, являющийся составной частью информационного обеспечения автоматизированного производства. Исследования по диагностике режущего инструмента свидетельствуют о многообразии параметров, которые при различных условиях резания отображают состояние режущего инструмента и технологического оборудования. Поэтому из зоны резания необходимо получать информацию о процессе с целью выбора параметра, в наибольшей степени изменяющегося от критерия отказа режущего инструмента. Точность оценки критерия отказа напрямую связана со степенью функциональной взаимосвязи критерия отказа с косвенными диагностическими признаками. В настоящее время создается диагностический комплекс научных исследований обработки резанием, позволяющий производить контроль и диагностику состояния режущего инструмента в реальном масштабе времени на базе аппаратуры National Instruments и пакета прикладных программ графического программирования LabVIEW.

Рассмотрены вопросы распознавания состояния концевых фрез при фрезеровании титановых сплавов. Исследования по диагностике состояния концевых фрез проводились на станке ВМ127 при помощи измерительного. В качестве обрабатываемого материала был выбран титановый сплав ВТ–20.

В качестве объекта исследований с целью выбора косвенного признака были установлены силовые параметры. В результате проведенных исследований получены осциллограммы составляющих силы резания при встречном фрезеровании . Составляющие силы рассматривались как векторы, действующие на зуб фрезы в двух системах прямоугольных координат с общим центром. Векторы принадлежат системе координат, координатные оси которой перемещаются параллельно сами себе (квазинеподвижная система). Векторы находятся в координатных осях, вращающихся относительно квазинеподвижной системы вместе с зубом фрезы. По полученным значениям составляющих силы резания по определенной методике вычислены значения составляющих .

По полученным данным был рекомендован косвенный силовой диагностический признак состояния концевых фрез при обработке титановых сплавов, а также рекомендации по замене силового параметра на виброакустический.

Воронежский государственный технический университет

УДК 683.1

А.В. Паринов, Д.Е. Пачевский

Принципы формирования компоновочных решений металлорежущих станков

Последнее десятилетие развития мирового машиностроения охаракте­ризовано значительным повышением производительности, качества и примене­нием систем числового программного управления (ЧПУ). К особенностям раз­вития механообрабатывающих технологических систем (ТС) можно отнести следующие. Наряду со снижением стоимости ЧПУ ТС, значительно возросла абсолютная и относительная стоимость изготовления ее механической части. Этот процесс нельзя остановить, но надо учитывать при создании новых ТС.

Отсутствие жестких кинематических связей между механизмами ТС яв­ляется следствием совершенствования как самих элементов приводов, так и систем ЧПУ. Исходя из этого можно принять принципиальное положение о конструктивной и технологической не­зависимости узлов (модулей), входящих в состав станка, и рассматривать ТС как многокомпонентные структуры со всевозможными связями. Несмотря на большое многообразие станков и компоновочных решений, в настоящее время их объединяет одно общее свойство: любой из них можно рассматривать как систему, состоящую из множества упорядоченных и метрически связанных конструктивных элементов, находящихся в определенных функциональных взаимодействиях, т. е:

где: - множество элементов модульной системы; - множество бинарных функциональных отношений на множестве.

Считая, что МРС не может состоять меньше, чем из трех модулей, про­стым перебором возможных вариантов их компоновок можно получить:

где N - число вариантов МРС, отличающихся друг от друга только самими модулями; - сочетания из m модулей по n.

Если предположить использование полученных таким образом модулей в определенном станке дважды, то число возможных вариантов станков возрастет до нескольких десятков тысяч, подавляющее число которых будет нереализуемое и неработоспособное.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Р.С. Лопатин, Е.Д. Федорков