Введение к работе
Актуальность темы.
Интенсивное развитие техники и технологии в конце XX века, быстрая смена номенклатуры изделий, появление станков с ЧПУ и ГАП, создание новых конструкционных и инструментальных материалов приводит к необходимости совершенствования конструкций металлорежущих инструментов. Высокая производительность, гибкость, быстросменность, постоянство геометрических параметров - качества отвечающие требованиям современного производства - ведут к замене составного инструмента сборным.
В связи с этим создание систем автоматизированного проектирования сборных инструментов является одной из актуальных проблем инструментального производства. За рубежом такие системы получили название CAD/CAM систем.
Внедрение CAD/CAM систем позволяет обеспечить:
сокращение сроков разработки конструкции инструмента;
.повышение качества изделий;
сокращение расхода материала;
сокращение энергетических затрат;
объединение программ в комплекс конструирование - производство
-испытания;
объединение расчетных программ и программ с ЧПУ.
Разработка CAD/CAM систем в области металлорежущего инструмента требует высокой степени математической формализации методов проектирования и максимальной унификации.решения отдельных задач проектирования
Зарубежные фирмы «SANDVIK Coromant» «KRUPP WIDIA», «HERTEL» и др. в своих публикациях ничего не сообщают о методах машинного проектирования, объявив данную область как «ноу-хау». Отечественные источники уделяют большое внимание конкретным конструкциям инструмента, их техническим характеристикам, технологическим процессам их изготовления. Решению вопросов автоматизированного проектирования металлорежущего инструмента посвящены работы д.т.н. В.А. Гречишшпсова, А.Н. Борисова, И.А. Эрдинарцева, Б.И. Ящерицина, П.Р. Родина, СВ. Лукиной, к.т.н. Си. Климако-ва, Ся. Хлудова, Сг. Емельянова, Е.В. Серовой, СВ. Лобановой, Н.Н. Щеголь-кова, М.А. Максимова, С. А. Илюхина, Е.И. Яцун. Однако в данных работах не оделяется должного внимания проектированию и изготовлению сборного осевого инструмента, которое имеет свои особенности.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод об актуальности темы данной работы.
Данная работа, выполненная на основе общей геометрической теории эбразования поверхностей режущими инструментами, разработанной Лашне-зым СИ., посвящена автоматизации проектирования и изготовления сборных зеевых инструментов на примере проектирования сборного сверла, оснащенного двумя СМП.
Цепь работы состоит в разработке методики проектирования и изготовления сборных осевых инструментов на базе математического моделирования и создания на основе данной модели системы автоматизированного проектирования и изготовления на базе персональных компьютеров и станков с ЧПУ.
Поставленная цель достигается благодаря комплексному подходу, учитывающему проектирование, изготовление и использование инструмента
Автор защищает:
-
Общий подход к проектированию сборных осевых инструментов.
-
Методику проектирования и изготовления сборного осевого инструмента на основе математического моделирования
3. Алгоритмы и программы, образующие систему автоматизированного проек
тирования и изготовления сборного инструмента.
-
Программное обеспечение для проектирования и изготовления сборного осевого инструмента.
-
Результаты компьютерного моделирования процесса работы сборного сверла с двумя СМП и полученные при этом значения оценочных характеристик.
Научная новизна диссертации состоит в:
выявлении общего подхода к проектированию сборного осевого инструмента;
в развитии концепции и разработки машинно-ориентированных мето
дов проектирования и изготовления инструментов применительно к сборным осевым инструментам;
разработке математической модели проектирования и изготовления сборных осевых инструментов, позволяющих объединить в один и тот же комплекс технические и технологические закономерности; разработке алгоритмов для проектирования, численного моделирования работы и изготовления сборных осевых инструментов.
Методы исследования
Исследования выполнены на основе общего подхода к проектированию сборного инструмента с привлечением векторно-матричной алгебры, дифференциальной геометрии, теории преобразования аффинных пространств, интерактивного поиска технических решений на основе геометрической теории формирования поверхностей режущими инструментами. Процедура проектирования и изготовления сборных осевых инструментов, оснащенных СМП оформлена в виде CAD/САМ системы для персональных компьютеров и станков с ЧПУ.
Практическая ценность
Практическая ценность данной работы состоит в разработке программных средств проектирования и изготовления сборного осевого инструмента, которые
позволяют на основе конструктивных данных детали, функциональных и технологических параметров станков в диалоговом режиме сконструировать сверло, зенкер или развертку, смоделировать её работу и оценить результаты проектирования, а также в автоматизированном режиме подготовить управляющие программы обработки корпуса инструмента для станков с ЧПУ.
Практическая реализация
Реализация работы проведена на ОАО «Геомаш» г. Щигры.
Апробация работы
Основные положения работы были доложены и обсуждены на Международной юбилейной научно-технической конференции «Прогрессивные методы проектирования технологических процессов, станков и инструментов», Тул-ГУ, 1997 г, VI Российской научно-технической конференции «Материалы и упрочняющие технологии - 98», Курск, КГТУ, V Международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века», Севастополь, 1998 г., 1 Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве», Нижний Новгород.
Публикации
По материалам проведенных исследований опубликовано 7 работ.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 66 наименований и приложений. Работа содержит 225 страниц машинописного текста, 79 рисунков и 12 таблиц.