Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие машиностроения в новом тысячелетии должно осуществляться за счет комплексной механизации и автоматизации, использования прогрессивной технологии. В целях постоянного ускорения темпов и снижения затрат производства предусматривает развитие его в основном за счет использования станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, гибких автоматических линий. При этом режущий инструмент является важнейшим элементом, определяющим производительность и качество.
Создание системы автоматизированного проектирования металлорежущих инструментов является одним из этапов автоматизации процессов их жизненного цикла. За рубежом она известна под аббревиатурой CAD/CAM (computer-aided design/ computer-aided manufacturing).
Внедрение CAD/CAM обеспечивает:
сокращение сроков разработки конструкций инструмента; сокращение материальных и энергетических затрат; повышение эксплуатационных качеств инструмента; повышение уровня интеграции в цепи "проектирование - производство-испытание - эксплуатация";
объединение расчетных и управляемых программ для станков с числовым программным управлением (ЧПУ);
возможность формирования базы данных (БД) металлорежущих инструментов.
Ряд западных фирм: "Heinleine", "Sandvik Coromant", "ISCAR", "Hertel", "Krupp Widia" и др., занимающихся проектированием и изготовлением сборных инструментов, ничего не сообщают о методах автоматизированного проектирования, объявив данную область как «ноу-хау». Отечественные производители в основном для расчета металлорежущих инструментов применяют различные приближенные графические, графоаналитические и аналитические методы, которые очень громоздки и имеют невысокую точность, а также требуют большого числа вычислений или локальных САПР, которые решают частные задачи этапов проектирования. Результаты, получаемые при использовании таких приближенных методов, не позволяют спроектировать инструмент с рациональными значениями его параметров и ограничивают его точность, в результате снижается конкурентоспособность инструмента. Повышение требований к качеству инструментов и широкое внедрение быстродействующих ЭВМ позволяют полностью автоматизировать процесс проектирования инструментов, чему в России в последнее время уделяется большое внимание. Вопросы автоматизированного проектирования инструмента рассмотрены в работах д-ров техн. наук СИ. Лашнева, В.А. Гречишникова, БИ. Ящерицина, А.Н. Борисова, И А. Ординарцева, ПР. Родина, СВ.Лукиной, С.Г. Емельянова, канд. техн. наук Е.И. Яцун, С.Я. Хлудова, Е.В. Серовой, СИ. Климакова, С.А. Илюхина, МА. Максимова, СВ. Лобановой, В В. Куца, О С. Сорокиной, А.А. Горохова и др. Однако работы, посвященные автоматизированному проектированию и изготовлению сборных зенкеров с СМП (сменными многогранными пластинами), в литературе отсутствуют.
Вышеизложенное позволяет сделать вывод об актуальности работы. Данная работа выполнена с использованием основных положений геометрической теории формирования поверхностей режущими инструментами, посвящена автоматизации проектирования и изготовления /~fcpHHY|''fl"|,fpr"'! "'''"UnftWhlY ПМП
Предмет исследования. Графоаналитическая модель сборного зенкера, оснащенного СМП, обеспечивающая общий подход к проектированию, математическому синтезу объектов, моделированию работы инструмента с целью оценки его работоспособности
Объект исследования. Сборный зенкер с СМП для обработки отверстий деталей общемашиностроительного назначения.
Цель работы. Сокращение сроков проектирования, снижение трудоемкости технологической подготовки производства при создании конкурентоспособных сборных зенкеров, оснащенных СМП.
Методы исследования. Построение математической модели основано на базе фундаментальных положений теории проектирования режущих инструментов, с использованием аппарата дифференциальной геометрии и векторно-матричного анализа, интерактивного поиска технических решений, методах магматического и компьютерного программирования и средств компьютерной графики.
Автор защищает:
-
Результаты теоретических исследований построения геометрической модели формирования поверхностей сборными зенкерами, оснащенными СМП
-
Результаты компьютерного моделирования процесса работы сборного зенкера с СМП и полученные при этом оценочные параметры.
-
Результаты теоретических исследований анализа конструкций сборных зенкеров и синтеза конструктивных элементов.
-
Результаты реализации программного обеспечения проектирования и изготовления сборных зенкеров.
Научная новизна заключается в совокупности научно-обоснованных технических решений по обеспечению эффективности проектирования сборного зенкера с СМП, а именно: в разработке автоматизированного синтеза сборных зенкеров с СМП на основе геометрической теории формирования поверхностей режущими инструментами, включающего графоаналитическое описание технологической системы, расчет кинематических углов (передний, задний угол, угол наклона главной режущей кромки) вдоль режущей кромки, высоту и средний шаг неровностей обрабатываемой поверхности, расчет параметров технологической наладки обработки корпуса зенкера, расчет координат узлов точек эквидистанты движения инструмента второго порядка, подготовку управляющих программ для обработки корпуса зенкера на станке с ЧПУ.
Практическая ценность работы заключается в создании методологического и программного обеспечения, направленного на повышение эффективности проектирования сборных зенкеров с СМП, представленных в виде:
алгоритмов и программ для математического синтеза конструкций сборных зенкеров с СМП с использованием трехмерной модели;
алгоритмов и программ для численного моделирования работы и оценке результатов проектирования сборного зенкера по характеру изменения кинематических углов, параметров срезаемых слоев, высоты и среднего шага неровностей обрабатываемой поверхности;
практических рекомендаций по проектированию и технологической подготовке производства сборных зенкеров с СМП, обеспечивающих
сокращение сроков проектирования и снижение трудоемкости технологической подготовки производства. Результаты работы, представленные в виде методологического, программного обеспечения и практических рекомендаций по проектированию конкурентоспособного сборного зенкера с СМП, использованы на ОАО "Геомаш" (г. Щигры, Курской области),' ЗАО "Станкостроительный завод" (г. Курск), ЗАО "Курская подшипниковая компания" (г. Курск), а также в учебном процессе кафедры "Машиностроительные технологии и оборудование" КурскГТУ.
Достоверность полученных результатов подтверждается экспериментальными исследованиями проверки адекватности полученных математических моделей, результатами экспериментально-промышленных испытаний, использованием поверенных средств контроля, внедрением разработанных конструкций сборных зенкеров в производство.
Практическая реализация.
Реализация работы проведена на ОАО «Геомаш» г. Щигры, Курской области.
Апробация работы.
Основные положения работы были доложены и обсуждены на Международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии» (Курск, 2001), на Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование в машиностроении и металлургии» (Липецк, 2002), на Международной научно-технической конференции «Технологические системы в машиностроении» (Тула, 2002), на Международной научно-технической конференции «Сертификация и управление качеством продукции» (Брянск, 2002), на 1-й Международной научно-технической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (Курск, 2003), на 7-й Международной научно-технической конференции «Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве» (Харьков, 2003), наXXXI вузовской научно-технической конференции «Молодежь и XXI век» (Курск, 2003), на 2-й Международной научно-технической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (Курск, 2004).
Публикации
По материалам проведенных исследований опубликовано 12 работ.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 126 наименований и приложений. Работа содержит 219 страниц машинописного текста, 94 рисунка и 12 таблиц.
