Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ технологического процесса механической обработки деталей с вогнутыми поверхностями сложной формы на фрезерных станках с ЧПУ 8
1.1. Анализ процесса объмного фрезерования 8
1.2. Анализ методов повышения точности объемного фрезерования 16
1.3. Анализ методов управления режимами резания на фрезерных станках с ЧПУ 19
1.4. Определение режимов резания 25
1.5. Выводы по первой главе. Постановка задачи исследования 30
Глава 2. STRONG Теоретические исследования технологического процесса
механической обработки деталей с вогнутыми поверхностями сложной формы на фрезерных станках с ЧПУ STRONG 33
2.1. Определение геометрических параметров ранее необработанных зон 33
2.1.1. Определение глубины резания 34
2.1.3. Условие приближения инструмента к ранее необработанной зоне 40
2.2. Определение силы резания 42
2.2.1. Моделирование толщины срезаемого слоя 45
2.2.2. Определение коэффициента усадки стружки 48
2.2.3. Определение угла контакта режущей кромки с обрабатываемой поверхностью
2.3. Расчет погрешности динамической настройки 59
2.4. Управление точностью чистовой обработки
2.4.1. Расчет подачи 64
2.4.2. Управление скоростью резания 67
2.4.3. Управление подачей 71 Стр.
2.5. Выводы по второй главе 75
Глава 3. Экспериментальные исследования технологического процесса обработки вогнутых поверхностей сложной формы 76
3.1. Разработка плана проведения экспериментов 76
3.2. Эксперименты по определению геометрических параметров зоны резания на станках с ЧПУ 79
3.2.1. Экспериментальное определение радиуса дуги окружности в автоматическом режиме на стойке с ЧПУ 79
3.2.2. Эксперимент по определению ранее необработанных участков в автоматическом режиме на стойке с ЧПУ 81
3.3. Экспериментальное исследование изменения силы резания 84
3.3.1. Обработка поверхности в форме окружности без регулирования режимов резания 84
3.3.2. Обработка окружности на оптимальных режимах резания 89
3.3.3. Обработка поверхности в форме параболы
3.4. Контроль точности обработки 100
3.5. Выводы по третьей главе 104
Глава 4. Исследование производительности и точности обработки при изготовлении формообразующей оснастки 105
4.1. Анализ объекта производства 105
4.2. Сравнение методов обработки вогнутых поверхностей 109
4.3. Выводы по четвертой главе 116
Основные результаты и выводы работы 117
Библиографический список 119
- Анализ методов управления режимами резания на фрезерных станках с ЧПУ
- Условие приближения инструмента к ранее необработанной зоне
- Эксперименты по определению геометрических параметров зоны резания на станках с ЧПУ
- Сравнение методов обработки вогнутых поверхностей
Введение к работе
Актуальность темы. Для современного инструментального производства характерно создание большой номенклатуры деталей с вогнутыми поверхностями сложной формы, с высокими требованиями к точности и качеству обработки. К характерным представителям данного класса деталей относятся матрицы пресс-форм и штампов. Основным методом изготовления деталей подобного класса является объемное фрезерование на станках с ЧПУ. Развитие САМ систем существенно упростило процесс разработки управляющих программ, но все существующие САМ системы не учитывают геометрии зоны обработки и процессов, происходящих при стружкообразо-вании, что приводит к снижению параметров точности и качества обработанных поверхностей, а в некоторых случаях к поломке дорогостоящего инструмента.
Для повышения эффективности объемного фрезерования на станках с ЧПУ применяются дополнительные адаптивные устройства, но так как данные устройства работают с некоторым запаздыванием, а стоимость составляет 20-30% от стоимости оборудования, их применение ограничено.
Анализ литературных источников показал, что наиболее эффективных методом повышения производительности объемного фрезерования является покадровое управление режимами резания.
Цель работы: Повышение производительности и качества объемного чистового фрезерования на основе моделирования силовых параметров процесса обработки.
Основные задачи исследования.
-
Разработать методику аналитического определения силы резания при объмном чистовом фрезеровании, позволяющей системе ЧПУ, без применения дополнительных устройств, выбирать оптимальные режимы обработки.
-
Разработать закономерности, позволяющие прогнозировать погрешность обработки и обеспечивать выполнение требований чертежа без дополнительных проходов, с учетом меняющихся условий стружкообразования.
-
Разработать методику проектирования операций объемного фрезерования при наличии нарастающего припуска в ранее необработанных зонах, позволяющей исключить вероятность образования подрезов профиля и обеспечивающей стабильность отклонения формы на всей обработанной поверхности.
-
Разработать методику проектирования управляющих программ позволяющих системам ЧПУ по траектории инструмента самостоятельно определять ранее не обработанные зоны.
-
Провести экспериментальные испытания по влиянию изменения геометрических параметров зоны резания на производительность и качество обработки.
Научная новизна:
-
Разработана методика аналитического расчета погрешности формы при объемном фрезеровании сферическими фрезами, учитывающая изменения геометрических и кинематических параметров в зоне резания при обработке сложнопрофильных деталей (п.7 паспорт специальности 05.02.08).
-
Разработана математическая модель определения параметра подачи в зависимости от изменения геометрических параметров зоны резания и с учетом меняющейся скорости резания (п.2 паспорт специальности 05.02.08).
-
Разработана аналитическая зависимость влияния изменения глубины, скорости и подачи резания на силу резания на произвольном участке обрабатываемой вогнутой поверхности сложной формы при объемном фрезеровании сферическими фрезами, включая режим фрезерование-сверление в ранее необработанных зонах(п.2 паспорт специальности 05.02.07).
Практическая значимость работы заключается в совершенствовании технологического процесса объемного фрезерования на станках с ЧПУ, основанного на покадровом управлении режимами резания с искажением траектории движения инструмента, обеспечивающем повышение качества и производительности обработки.
Основные положения выносимые на защиту:
1. Методика аналитического расчета погрешности формы при объемном
фрезеровании сферическими фрезами.
-
Методика регулирования подачи в зависимости от изменения геометрических параметров зоны резания и с учетом меняющейся скорости резания.
-
Доказательство зависимости влияния изменения глубины, скорости и подачи резания на силу резания при объемном фрезеровании сферическими фрезами.
Объект исследования: процесс многокоординатного фрезерования вогнутых поверхностей сложной формы.
Предмет исследования: точность и производительность чистового объемного фрезерования вогнутых поверхностей сложной формы.
Методика исследования. Теоретические исследования базируются на положениях теории резания металлов, научных основ технологии машиностроения. При проведении исследований применялся лицензированный пакет программы UNIGRAPHICS (SIEMENS NX V9 – 2014г.в).
Экспериментальные исследования проводились в реальных условиях промышленного производства с использованием 3-х осевого вертикально-фрезерного станка 6Б52Ф3, со системой ЧПУ SINUMERIK 802Dsl. Для контроля полученных результатов применялась;
динамометр УДМ-600;
контрольно-измерительная машина DEA IOTA 1204.
Данное диссертационное исследование соответствует пунктам специальности 05.02.08:
2. Технологические процессы, операции, установы, позиции, технологические переходы и рабочие хода, обеспечивающие повышение качества изделий и снижение их себестоимости.
7. Технологическое обеспечение и повышение качества поверхностного слоя, точности и долговечности деталей машин;
пункту специальности 05.02.07: 2. Теоретические основы, моделирование и методы экспериментального исследования процессов механической и физико-технической обработки, включая процессы комбинированной обработки с наложением различных физических и химических воздействий.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на V Международной научно-технической конференции «Машиностроение – основа технологического развития России» (Курск, 2013 г.), на областной научно-практическая конференция по проблемам технических наук (Липецк, 2013г.), на международной научно-технической конференции «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении» (Севастополь, 2015).
Достоверность полученных научных результатов, представленных в диссертации основывается на рационально выбранных и примененных методах научного исследования, подтверждается результатами анализа экспериментальных данных с использованием стандартных средств и методов измерений, совпадением результатов производственных испытаний с теоретически прогнозируемыми.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 11 печатных работах, из которых 4 - в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ. Общий объем публикаций 3,41 п.л. Список публикаций приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и трех приложений. Общий объем работы составляет 139 страниц, в том числе 111 страница текста, 77 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 69 наименований и приложений на 18 страницах.
Анализ методов управления режимами резания на фрезерных станках с ЧПУ
Коррекция погрешности геометрией инструмента При разработке управляющей программы, программист описывает точный диаметр и радиус инструмента. САМ система обкатывает поверхность инструмента по обрабатываемой поверхности. Но если описать геометрию инструмента с учетом допуска и упругих деформаций, а погрешности обработки в осевом направлении компенсировать смещением привязки инструмента по оси Z, то можно обеспечить заданную точность обработки без дополнительных проходов. Способ регулирования точности обработки изменением геометрии инструмента и привязки в условиях производства применяется давно, но производится методом подбора, исходя из опыта обслуживающего персонала. Анализ методов повышения производительности и точности объемного фрезерования показал, что: - искажение траектории инструмента с покадровым управлением режимами резания позволяет обеспечить высокие требования к точности механической обработки; - способ регулирования погрешности обработки изменением геометрии инструмента является наиболее приемлемым при разработке управляющих программ в САМ системах; - рекомендаций по применению данного способа регулирования погрешности обработки, для проектирования программ объемной обработки сферическими фрезами вогнутых поверхностей сложной формы в САМ системах, в настоящее время нет, и существует необходимость в их разработке.
Изменение геометрических параметров зоны резания приводит к изменению упругих деформаций инструмента на различных участках обрабатываемой поверхности. С целью компенсации этих изменений, необходимо производить механическую обработку на оптимальных режимах резания, так чтобы величина отжатия инструмента на всем обрабатываемом контуре была постоянна.
Осуществить управление режимами резания на современных станках с ЧПУ можно при помощи дополнительных адаптивных систем, но их стоимость составляет 20-30% от стоимости оборудования. Кроме того, данные системы работают с некоторым запаздыванием, поэтому их применение ограничено, особенно при обработке вогнутых поверхностей сложной формы на фрезерных станках с ЧПУ.
По этой причине, назначение оптимальных режимов резания на произвольном участке обрабатываемой поверхности должно быть проведено на стадии разработки управляющей программы.
Разработать процесс обработки для контура, не имеющего сложный профиль, с покадровым изменением режимов резания «ВРУЧНУЮ», не составляет особого труда, но для объемного фрезерования, где объем управляющих программ в некоторых случаях превышает десятки мегабайт, требует применение САМ систем.
Развитие САПР систем существенно упростило процесс проектирования и изготовления изделий со сложными поверхностями, но современные САМ системы только просчитывают траекторию инструмента, не учитывая процессов происходящих при стружкообразовании. Для разработки УП необходимо задать (Рис.1.14): - геометрию обработки (Рис.1.14.а.), - ноль детали (Рис. 1.14.б.), - стратегию обработки (Рис.1.14.в.), - глубину послойной обработки (Рис.1.14.г.), - параметры инструмента (Рис. 1.14.д.), - параметры резания (Рис. 1.14.е.), - режимы резания (Рис. 1.14.ж.), - стратегию обработки углов (Рис. 1.14.з.), - геометрию вспомогательных перемещений (Рис.1.14.и). Расчет траектории система САМ выполняет командой -«ГЕНЕРАЦИЯ» (Рис.1.14.к.). При изменении траектории движения инструмента, ширина фрезерования возрастает, что приводит к увеличению силы резания. Поэтому, в САМ системах, для стабилизации силы резания используется коррекция параметра подачи, но в этом случае система опознат только наличие угла, его численное значение не учитывается. По этой причине параметр пути торможения для тупых углов завышен, а параметр подачи занижен, а для острых углов -наоборот.
39 Рис.1.14. Разработка управляющей программы Система САМ проецирует режущий инструмент на обрабатываемую поверхность, рассчитывая траекторию центра вершины фрезы. Наилучшие показатели точности, качества и производительности чистовой обработки достигаются при движении сферической фрезой по нормали к обрабатываемой поверхности. Параметры скорости и подачи выбираются для самого загруженного участка и в процессе отработки программы остаются постоянными, что существенно увеличивает время обработки.
С целью исключения поломки инструмента разработчики САМ систем предлагают модули дополнительной доработки поверхностей, так например, модуль FLOWCUT SMOOTH системы UNIGRAPHICS производит расчет дополнительной обработки по ранее использованному инструменту, но дополнительный переход только увеличивает общее время обработки, не оценивая дополнительного припуска на всей поверхности (Рис. 1.15.).
Дополнительные проходы Визуальный контроль точности обработки, зарезов, столкновений с прихватами осуществляется специальным модулем – VERICAD, в котором так же строится модель заготовки после выполнения данной операции.
Отдельно удалить припуск в необработанной зоне, используя результат построения модуля VERICAD, не представляется возможным, так как инже 23 нерные системы используют твердотельное моделирование с форматом расширения x_t, а модели визуализации строятся фасетом с расширением STL.
Вопрос по регулированию силовых параметров процесса резания в САМ системах в настоящее время не решен, только в новых версиях таких систем как UNIGRAPHICS, CATIA, PRO/ENGINEER разработчиками предлагается производить оптимизацию подачи по наличию ДНА обрабатываемой поверхности. В последних версиях САМ систем, в том числе, VERI-CAD (дополнительный модуль оптимизации подач FEED_PATH), POWER MILLS (модуль OPTI _FEED), коррекция подачи производится от заданного параметра припуска (Рис. 1.16), который устанавливается для всего контура постоянным, а подача изменяется в процентах от заданной (Рис.1.17).
Условие приближения инструмента к ранее необработанной зоне
Как было показано ранее, при черновом фрезеровании вогнутых фасонных поверхностей цилиндрическими фрезами, образуются необработанные зоны. Чистовая обработка ранее необработанных зон производится сферическими фрезами, а так как при объмной обработке наклон участка обрабатываемой поверхности и глубина обработки постоянно меняется, то сила резания не постоянна, что приводит к изменению траектории режущей кромки инструмента, и как следствие, к погрешности обработки. Существующие методы, включая дополнительные адаптивные устройства, не позволяют корректно управлять процессом обработки таких участков при выполнении чистовых переходов.
По этой причине, вопрос по назначению оптимальных режимов резания на любом участке обрабатываемой поверхности должен быть решен на стадии разработки управляющей программы.
В существующих САМ системах (включая высшего уровня UNI-GRAPHICS, CATIA, PRO/ENGINEER) ядро построения объектов основано на твердотельном моделировании (parasolid- формат X_T) и, чтобы осуществить управление режимами резания, необходимо производить пошаговое вычитание модели обрабатываемой детали от модели заготовки. Но модель заготовки САМ системами строится фасетами (формат STL), и по этой причине современные САМ системы не в состоянии производить булевские операции. Даже если допустить, что форматы детали и заготовки (от предыдущей операции) будут совпадать, системе придется выполнять пошаговое оп 34 ределение срезаемого объема, что значительно увеличит время расчета управляющей программы.
При разработке управляющей программы САМ системы рассчитывают только траекторию движения инструмента. Технологом-программистом задаются следующие параметры: - рабочая подача; - подача первого реза; - подачи врезания и отвода инструмента; - ускоренные подачи; - частота вращения шпинделя. Следует заметить, что значения этих параметров, не меняется в процессе отработки управляющей программы. В этой связи возникает необходимость разработки нового способа, позволяющего воздействовать на процесс формообразования покадровым управлением режимами резания на любом участке обрабатываемой поверхности. Для этого необходимо, чтобы система ЧПУ решала следующие задачи: - определяла изменение геометрических параметров зоны обработки; - корректировала режимы обработки, приводя их значение к оптимальным, на произвольном участке обрабатываемой поверхности. Решение данных задач позволит обеспечить стабилизацию силовых параметров, влияющих на точность и качество обрабатываемых вогнутых фасонных поверхностей при чистовом объемном фрезеровании.
При объемном фрезеровании вогнутых фасонных поверхностей сферическими фрезами, движение инструмента обычно назначается по нормали к обрабатываемой поверхности. Данный способ позволяет уменьшить число рабочих и холостых движений, а также повышает точность и качество механической обработки. Траектория движения инструмента при объемной обработке представляет собой сплайн.
Для того, чтобы определить величину максимально возможного припуска, который формируется около впадины обрабатываемой поверхности, необходимо знать, по какой траектории движется инструмент. Однако современные системы САМ такой анализ автоматически не производят, для этого необходимо дополнительно строить сечения поверхности, что требует дополнительных затрат. Из работы [28] следует, что вблизи от вершины парабола, эллипс и гипербола по форме мало отличаются друг от друга. Исходя из этого, будем считать, что параметр максимально возможного припуска одинаков для любого типа конического сечения, а так как математические преобразования с параболой проще воспринимаются системами ЧПУ и параметр максимального припуска формируется именно для сечений типа параболы, то расчет максимально возможного припуска произведем для параболического участка. Рис.2.1. Схема расчета параметров параболы Уравнение параболы: у = кх2. (2.1)
На участке параболы, который зависит от точности обработки AT можно построить окружность радиусом ЯВп-Окр.- Из производственного опыта известно, что максимальный радиус инструмента для обеспечения процесса резания без дробления, должен быть меньше радиуса вписанной окружности в 1,1 раза. Следовательно, по построению Рис.2.1, коэффициент параболы к -зависит от радиуса сферы применяемого инструмента. x = (2.2) д/(ід%} -(ід%. -АГ)2 = J2 - (ІДДфр,)2 - 2,2% АГ + АГ2) = (2,2%, - АГ). Из уравнения параболы: (2.3) (2.4) і = )bc2= A: = ; 2,2% - АГ
Окончательный получистовой переход выполняется цилиндрической фрезой, диаметр которой равен диаметру сферической чистовой фрезы. Следовательно, максимальное значение нарастающего припуска при обработке симметричной параболы определяется по выражению [42] (Рис.2.2): К+т} + г2. (2.5) НХпар=У = кх2 к{кфр+т)+Т 2,2% - АГ Выражение (2.5) рассчитывает параметр максимально возможного припуска, который может сформироваться при черновой обработке цилиндрической фрезой, при условии, что диаметр цилиндрической фрезы равен диаметру сферической. А - Рис.2.2. Схема расчета максимально возможного припуска Выражение (2.5) рассчитывает глубину резания для частного случая, для параболического сечения. На практике такой случай крайне редок, и требует дополнения.
Эксперименты по определению геометрических параметров зоны резания на станках с ЧПУ
Разработка управляющих программ в САМ системах производится по 3D моделям, которые строятся по номинальным размерам, т.е. траектория инструмента формируется по номинальной поверхности (Рис.2.21). Но, как отмечалось ранее, возникающие при резании силы стремятся сместить режущую кромку инструмента от обрабатываемой поверхности, формируя поверхность, отличную от номинальной. А так как вогнутые поверхности имеют допуск, который направлен в деталь (система отверстия), то на практике, для гарантированного обеспечения точности обработки, управляющая программа формируется инструментом с заниженными геометрическими параметрами, а осевое смещение компенсируется привязкой. Разработанная подобным образом управляющая программа формирует технологическую поверхность, которая расположена «в детали», ниже номинальной поверхности. Сила резания, отгибая инструмент, формируют фактическую поверхность, которая должна находиться в пределах допуска.
Схема формирования фактической поверхности Подобный способ управления точностью обработки при объемном фрезеровании вогнутых поверхностей из-за отсутствия расчетной методики производится методом проб. В этой связи возникает необходимость в аналитическом определении параметров компенсации. Будем считать, что фактическая образуемая поверхность находится на расстоянии отклонения формы от номинальной поверхности. Тогда: Пфак. = D тех. + 2-AN + D тех= D фак -2-AN- (2.55) где Dфак.- фактически используемый диаметр инструмента; Dтех.- диаметр инструмента используемый при проектировании программы в САМ системе; Т- допуск. Следовательно, чтобы определить величину коррекции инструмента, необходимо знать величину упругих перемещений на любом участке обраба 61 тываемой поверхности, в зависимости от геометрии зоны резания и привести ее значение к постоянной величине. Определение упругих перемещений N производится по выражениям (2.56-2.60) [8, 9, 30]: АХ —+ А7 —+ AZ ддг дХ 8Y Ш= 2 2 (2.56) дХ) ydY) где Х, Y, Z - величины упругих перемещений по соответствующим осям; dZ dZ —, — - частные производные функции Z = Ф(Х, Y) по аргументам X и Y (тангенсы углов наклона касательных к обрабатываемой поверхности). Величины упругих перемещений определяются по выражениям: рх pY pZ АХ = поп AY = р. Az = , (2.57) Jx JY Jz где P оп, Pп р Рос -проекции результирующей силы резания на координатные оси станка (Рис.2.22) Рпхоп=Р -sin -P/ -cos //; pуп р=Pz-cosiy + Py-smiy; (2.58) Jx,Jr, Jz - жесткость технологической системы по осям. При механической обработке концевыми фрезами основная доля упругих деформаций приходится на инструмент, по этой причине в дальнейшем будем учитывать только жесткость фрезы. Расчет производится по выражению: р=Щпрз (2.59) где Е - модуль упругости первого рода; / - вылет инструмента; Jпр. - приведенный момент инерции. Так как величина осевого упругого перемещения инструмента равна нулю, а
Выражения (2.62, 2.63) показывают, что наибольшее значение погрешности размера динамической настройки формируется при обработке ранее необработанной зоны (вблизи дна) на первом проходе. Следовательно, выбор величины коррекции на размер инструмента необходимо производить для данного участка, а изменение величины погрешности на других участках можно компенсировать изменением режимов резания. 2.4. Управление точностью чистовой обработки
Точность механической обработки зависит от погрешности динамической настройки, и чтобы обеспечить стабильность точности на всей обрабатываемой поверхности необходимо выполнить условие (Рис. 2.23): AN, = AN2 = AN3 = Щ = const. (2.64) Существует три способа регулирования погрешности динамической настройки [13]: стабилизацией эквивалентной силы Рэ. при постоянстве жесткости технологической системы Jc. ; управлением эквивалентной силой Рэ. при отклонениях жесткости технологической системы Jc для сохранения постоянства отношения эквивалентной силы Рэ. и жесткости Jc. ;
управлением жесткостью технологической системы Jc при отклонениях эквивалентной силы Рэ. для сохранения постоянства их отклонения. Осуществить управление эквивалентной силой резания Рэ., при изменении геометрии зоны обработки можно изменением кинематических параметров - скоростью и подачей.
Для реализации управления погрешностью динамической настройки с целью повышения точности обработки в работах [5, 7, 9, 10, 11, 15, 30] предлагается стабилизировать силу резания изменением подачи. Но в данных работах не учитывалось влияние изменения скорости на процесс стружкообра-зования, а как было показано ранее, при обработке вогнутых поверхностей сложной формы сферическими фрезами, скорость резания может меняться от заданных значений до нуля.
По этой причине существует необходимость в разработке математической модели, адекватно отражающей влияние кинематических параметров на погрешность динамической настройки на любом участке обрабатываемой поверхности. За основу данной модели примем выражения (2.62, 2.63), в которых учитываются следующие факторы: жесткость инструмента; изменение геометрии зоны резания и силы резания; изменения угла наклона обрабатываемой поверхности к оси инструмента; изменения кинематических параметров.
Сравнение методов обработки вогнутых поверхностей
Погрешность механической обработки - это действительные отклонения параметров реальной детали от заданных (номинальных). Деталь считается годной, если параметры погрешности находятся в пределах допуска.
Во второй главе отмечалось, что для гарантированного обеспечения точности обработки, управляющая программа формируется инструментом с заниженными геометрическими параметрами, а осевое смещение компенсируется привязкой.
Расчет геометрических параметров режущего инструмента производится по выражению (2.68), в котором учитывается погрешность механической обработки, по выражениям (2.75-2.78).
Привести числовое значение погрешности обработки на всей обрабатываемой поверхности к постоянному значению нельзя, так как привести силу резания на первом и последующих проходах, к постоянным параметрам, по ограничениям металлорежущего оборудования невозможно. Например, для обработки параболического участка (Рис. 2.15) на первом проходе вблизи дна минутная подача составляет 5 мм/мин, при последующих проходах при шаге 0,2 мм, должна быть равна 700 мм/мин, а при обработке стенки параметр подачи должен превышать 40000 мм/мин, что значительно превышает технические возможности оборудования.
По этой причине в расчетных значениях выражения (2.68) принимаются погрешности из выражений (2.77) и (2.78), где параметры режимов резания принимались для первого прохода.
Для проверки выражений (2.68), (2.75-2.78), были обработаны четыре одинаковых образца, с цилиндрической вогнутой поверхностью радиусом R = 20 мм. (40 +0.025 мм), с припуском вблизи дна Н = 0,9 мм.
В первом случае, чистовая обработка двух образцов производилась без учета изменения силы резания и отжатия инструмента. После обработки образцы соединялись друг с другом, точность взаимного расположения обработанных поверхностей обеспечивалась штифтами. Проверка действительных размеров производилась индикаторным нутромером. На участке стенка размер находился в пределах 40_Од2 - 04О_Од8 мм., на участке дно в пределах 40.ОД2 - 04О.ОД4 мм.
Во втором случае, чистовая обработка двух образцов производилась с учетом проведенных теоретических и практических исследований на адаптивных режимах резания и искаженной траекторией инструмента. Расчет погрешности обработки и параметр программируемого инструмента проводился в программе MICROSOFT EXCEL, результаты расчетов предоставлены в Таблице 3.6.
Среднее значение диаметра инструмента D = 9,894 мм, с учетом середины допуска программируемый диаметр инструмента был принят D = 9,869 мм, радиус сферы R = 4,9345 мм.
Показания индикатора на всех участках обрабатываемой поверхности находились в пределах 40+0,01… 40+0,03 мм, что соответствует 7 квалитету точности.
Таким образом, фактические размеры обработанных поверхностей соответствуют заданным требованиям, что подтверждает достоверность разработанной методики искажения траектории, изменением геометрических параметров инструмента, и методики покадравого управления режимами резания.
В приложении П.3. приведены фотографии фактических параметров резания рассчитанных системой управления станка. 1. Изменение траектории инструмента при чистовом объемном фрезе ровании вогнутых поверхностей приводит к изменению параметров геомет рии зоны резания, что в свою очередь приводит к непостоянству величины отжатия фрезы от обрабатываемой поверхности и, следовательно, к непосто янству параметров точности обработки. 2. Отслеживание изменений траектории в автоматическом режиме стойкой ЧПУ станка, без применения дополнительных устройств, позволяет привести величину погрешности обработки к постоянным значениям коррек тировкой режимов резания, что подтверждается проведенными эксперимен тами. 3. Учет погрешности обработки позволяет влиять на геометрические параметры формируемых линейных размеров, а искажение траектории инст румента позволяет компенсировать параметр погрешности, что значительно повышает точность чистовой объемной обработки вогнутых поверхностей сложной формы сферическими фрезами.