Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
Е.М. Бахтин А.С. Кольцов
Проектирование подсистемы формирования операционной технологии САПР ТП методом анализа
Подсистема формирования операционной технологии САПР ТП методом анализа предназначена для формирования частных технологических процессов изготовления деталей из унифицированных с использованием полной характеристики детали, а также для хранения и редактирования унифицированных и частных технологических процессов и информации о деталях.
Исходной информацией являются: конструкция детали (размеры, конфигурация, масса), технические требования на ее изготовление (допуски на размеры, форма и взаимное расположение поверхностей, их шероховатость и др.), вид заготовки, программа выпуска и другие параметры детали, которые подаются на вход системы в закодированной форме в виде карты исходных данных (КИД); типовой ТП.
Данная информация может заполняться пользователем как в режиме диалога – в случае обособленной работы модуля, так и из БД – в случае общей интеграции.
Результатом работы проектируемого модуля является массив операций: данные о последовательности выполнения переходов на заданной операции для данной детали в формализованном виде. Данный файл заноситься в массив ТП, для дальнейшего использования другими модулями системы.
Проектирование производят на базе типовых ТП. Вследствие того, что типовые ТП содержат сведения о заготовке, составе и последовательности выполнения операций и переходов, применяемом оборудовании, приспособлениях и инструментах, задача проектирования рабочих ТП на базе типовых ТП сводится к отысканию необходимого типового ТП и его доработке с учетом характеристик конкретной детали.
1 этап проектирования - предназначен для поиска комплексной детали. Поиск может быть двух типов: по шифру детали, который определяют по классификатору типовых деталей и записывают в КИД, из информационно-поискового блока вызывают соответствующую комплексную деталь; происходит сравнение деталей по общим свойствам, составу и структуре.
2 этап проектирования - предназначен выборки из базы данных модели типового ТП для найденной комплексной детали. В модели комплексной детали фиксируется номер того типового ТП, с помощью которого можно обработать данную деталь. По этому номеру выполняется обращение к базе данных и параметрическая модель типового ТП записывается в оперативную базу данных.
3 этап проектирования - предназначен для настройки типового ТП на обработку заданной детали. На этом этапе модель типового ТП преобразуется в модель рабочего ТП, по которому будет обработана заданная деталь. Корректировка структуры типового ТП осуществляется как на уровне процесса, так и на уровне операций. На уровне процесса корректировка структуры типового ТП заключается в удаление операций, которые не нужны для обработки заданной детали. Корректировка структуры операций заключается в удаление отдельных переходов из структуры операции. После обращения к конкретной операции в программе реализуется алгоритм суть, которого состоит в определение необходимости включения того или другого перехода в операцию в нужном месте на основании анализа всевозможных условий, отражённых в типовом ТП в виде последовательности записей стандартных триад. Каждая триада включает три следующих элемента: языковой код, код сравнения, параметр.
В процессе реализации разработан интерфейс подсистемы. При вводе пробных данных программа работает корректно.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
Е.Д. Федорков В.В. Проскурин М.С. Чернышов
ШЛИФОВАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА
Рост производительности и эффективности современного производства неуклонно требует увеличения скорости механической обработки. Считается, что шлифование не является высокоскоростным методом, в следствии чего ведется поиск альтернативы абразивному инструменту. Повышение скорости мех. обработки связывается с увеличением скорости подачи инструмента, использованием сухой обработки и износостойких инструментов с покрытием из твердых материалов. Следует заметить, что "абразив" и "высокоскоростная обработка" не являются чуждыми друг-другу понятиями. Абразивный круг обычно работает с периферийной скоростью 30 м/сек. Высокоскоростные шлифовальные круги из суперабразивов используются в промышленных операциях при скоростях от 75 до 200 м/сек. В лабораторных испытаниях с использованием специальной оснастки круги развивают скорость свыше 300 м/сек, приближаясь к скорости звука. Шлифование с использованием суперабразивов соперничает с такими операциями, как: фрезерование, протягивание, калевание и в некоторых случаях, с токарной обработкой деталей высокой закалки.
Абразивы делятся на две основные группы: обычные абразивы и суперабразивы.
Обычные абразивы - это, в основном, материалы из оксида алюминия и карбида кремния, подробно представленные в статье "Абразивные материалы".
Суперабразивы включают природные и синтетические алмазы и кубический нитрид бора. В сравнении с обычными суперабразивы являются более дорогими, но и более твердыми и износостойкими материалами. Важным отличием суперабразивов является их исключительная теплопроводность (в шесть раз теплопроводнее меди), в то время как обычные абразивы, являясь разновидностью керамики, изолируют и совершенно не проводят тепло.
Суперабразивы обладают высокой способностью рассеивания, что позволяет им очень быстро поглощать тепло. Процесс обработки суперабразивами можно назвать - "холодное шлифование".
Будучи во много раз тверже и выносливее обычных абразивов, суперабразивы, тем не менее, не могут быть использованы во всех без исключения операциях. Каждый из типов материалов занимает свою нишу в механической обработке.
Абразивы из оксида алюминия делятся на спекаемый (обычный) и керамический оксид алюминия. Керамический оксид алюминия получают методом распыления расплава глинозема и иногда поэтому называют его "гранулированным".
Спекаемый оксид алюминия - самый распространенный и недорогой абразив, используемый при шлифовании как мягких, так и твердых материалов, с малым или большим объемом удаляемого материала, при грубой и чистовой обработке. Хорошо используется для шлифования закаленных сталей и суперсплавов на основе никеля.
Керамический оксид алюминия лучше используется в операциях, когда нагрузка на каждое зерно в "пятне контакта" очень велика. Наиболее подходит для цилиндрического шлифования больших поверхностей. Не годится для операций с большой величиной длины дуги контакта и малой нагрузкой на зерно, например для внутреннего и плоского шлифования. Однако, модифицированный керамический оксид алюминия вполне подходит для шлифования вязкой нержавеющей стали и высокотемпературных сплавов, так же при большой длине дуги контакта.
Абразивы из карбида кремния - это чрезвычайно острые зерна, имеющие агрессивную форму. Лучше всего подходят для шлифования вольфрамовых твердосплавных материалов, керамики. Благодаря остроте используется для обработки мягких и волокнистых материалов, таких как медь, бронза, алюминий, пластик, дерево и т.д.
Абразивы из природных и синтетических алмазов не пригодны для шлифования сталей, но более подходят для обработки цветных металлов и, частично, изделий из керамики.
Кубический нитрид бора (далее - нитрид бора), как и алмазы, является дорогим материалом, в 50 раз превышающий стоимость обычных абразивов, но при этом, обладая большей выносливостью, способен обработать в 100 раз больше деталей. Инструмент из нитрида бора обрабатывает твердые стали с наименьшим износом. Идеально подходит для обработки твердых и закаленных сталей, например для внутреннего шлифования канавок подшипников. Сохраняет свою форму и редко требует правки, которая является дорогостоящей процедурой. Нитрид бора реагирует с водой, поэтому для охлаждения лучше использовать жидкости на основе гликоля или синтетическое масло.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681
Д.Е. Пачевский А.И. Бобров А.В. Паринов В.В. Сокольников
Технологический блок САП «Модуль подготовки технологической части массива CLData процессора САП» предназначен для преобразования сведений о технологических режимах обработки в операторы промежуточного языка «процессор - постпроцессор» CLDATA.
В качестве исходных данных имеем:
Подкласс деталей – 50 6000 (плиты, планки, косынки, прокладки, рамки, направляющие, рейки зубчатые, гребенки и т.п. плоскостные детали (кроме изогнутых из листов, полос и профильных));
Группа деталей – 50 6500 (детали с основными плоскостями, ступенчатыми с одной стороны);
Операция – сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование.
Чертёж детали.
Операционная технология.
К выходным данным следует отнести технологическую часть массива CLData, представленную в виде текстового файла, а также текстовые файлы содержащие информацию о технологических режимах обработки и инструменте.
При проектировании алгоритма работы блока САП «Модуль подготовки технологической части массива CLData процессора САП» был проведен анализ технологической информации, отражённой в управляющей программе и определен состав входных данных. Входными данными блока являются:
Под операцией в системе понимается технологический переход, выполняемый одним инструментом. Таким образом, одним из ключевых параметров операции является режущий инструмент, которым производится обработка.
<№> номер инструмента в инструментальной головке.
Геометрические параметры инструмента.
Единицы измерения параметров инструмента – миллиметры или дюймы.
Направление. Задает направление вращения шпинделя (левое или правое).
Материал указывает материал инструмента. Параметр может использоваться для расчета режимов резания.
Стойкость указывает допустимое время работы инструмента в минутах.
Охлаждение. При включенном охлаждении в начале УП формируется команда на включение охлаждения, а по окончании работы формируется команда выключения охлаждения.
Коррекция по длине. При включенной коррекции на длину инструмента в начале УП вставляется команда на включение соответствующей коррекции.
Коррекция на радиус.
а) Подача
Ускоренная подача используется в основном при перемещении на безопасной плоскости.
Рабочая подача определяет подачу, на которой выполняется рабочий ход. Эта величина является основной. Все остальные подачи могут задаваться в процентах относительно рабочей.
Подача подхода определяет подачу, на которой выполняется подход к рабочему ходу. По умолчанию, подача подхода равна 50% от рабочей подачи.
Подача отхода определяет подачу, на которой выполняется отход от обрабатываемой поверхности. По умолчанию, подача подхода равна рабочей подачи.
Подача перехода к следующей строчке определяет подачу, на которой выполняется переход. По умолчанию равна 50% от рабочей подачи.
Единицы измерения. Подача может задаваться в миллиметрах в минуту, миллиметрах на один оборот шпинделя или в миллиметрах на зуб.
Подача может быть указана постоянная (не зависит от направления движения инструмента), либо вычисляемая. Тогда подача вычисляется для каждого перехода. Исходными данными для вычисления подачи являются заданные технологом параметры изменяемой рабочей подачи.
В системе предусмотрена возможность задания величины подачи в процентах от рабочей подачи. При этом тип подачи (Постоянная / Вычисляемая) и единицы измерения будут установлены такими же, как и у рабочей подачи, а все числовые значения будут составлять указанный процент от соответствующих значений рабочей подачи.
Широко внедряемые в промышленности современные материалы : керамика, армированные металлы и полимеры, многослойные металлы с неметаллическим ламинированием зачастую могут быть обработаны только при помощи шлифования.
Шлифовальный круг, представляющий собой абразивное зерно в соответствующей связке способен самозатачиваться в процессе обработки. При засаливании или затуплении абразивный круг может быть заточен или оправлен непосредственно в станке, чего не может себе позволить любой другой инструмент.
Шлифование обеспечивает допуск при обработке поверхностей до сотых долей милиметра, высокую чистоту обработки и высокую степень ровности.
Развитие абразивной промышленности и улучшение процессов шлифования связаны с появлением новых абразивных материалов.
б) Скорость сверления
Частота вращения. Задает частоту вращения шпинделя в оборотах в минуту. Параметр пересчитывается при изменении скорости резания.
Скорость сверления. Задает скорость перемещения инструмента по детали в метрах в минуту. Параметр пересчитывается при изменении скорости вращения.
В программе реализована процедура расчёта скорости сверления по эмпирической формуле. Возможен расчёт оптимальных значений частоты вращения шпинделя и скорости сверления. Для этого используется подключаемое программное средство Lindo, Которое решает задачи линейного программирования симплекс методом. Исходными данными для формирования целевой функции и ограничений являются:
t глубина сверления, мм;
коэффициент и показатели степени в формуле скорости сверления;
Kv общий поправочный коэффициент;
D диаметр инструмента, мм;
T принятая стойкость инструмента, мин;
R заданная производительность станка, шт/мин;
tвн вспомогательное непрерывное время, мм;
Кз коэффициент загрузки станка, мм;
rR число деталей, обрабатываемых одновременно на одной позиции;
L длина рабочего хода инструмента, мм;
Sст min, Sст max наименьшая и наибольшая допустимые скорости сверления;
nст min, nст max наименьшая и наибольшая допустимые подачи.
Данное количество входных данных достаточно для формирования записей CLData, содержащих технологическую информацию.
Программный код состоит из пяти программных модулей, которые представляет собой стандартный модуль Delphi. В их функции входит обработка событий интерфейса, обработка ошибок и передача данных в процедуры расчета режимов резания, процедуры и функции обработки и трансляции данных.
Литература