Введение к работе
Актуальность работы.
По мере увеличения в современной машиностроительной отрасли доли серийного производства увеличивается объем использования металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Для повышения эффективности использования этого вида оборудования все шире применяются системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП).
Анализ существующих на настоящий момент методик, используемых в САПР ТП для автоматизированного назначения режимов обработки показывает, что они не обеспечивают требуемой точности. Имеется в виду, что при осуществлении технологического процесса на автоматически назначенных режимах резания заложенная в расчет стойкость инструмента, как основной показатель надежности обработки, не совпадает с действительной.
Исследования в области обеспечения надежности механической обработки позволили установить, что причина подобного расхождения, влекущего за собой недоиспользование, либо перерасход режущего инструмента, лежит в наличие разброса режущих свойств инструмента и физико-механических свойств обрабатываемых материалов, являющихся продуктами металлургического производства, особенности которого не позволяют получать материалы с узким допуском на химические и физико-механические свойства.
Ввиду увеличения объема использования в современном машиностроении станков с ЧПУ и повсеместного внедрения САПР ТП разработка технологических основ и алгоритмов для модуля автоматизированного расчета параметров процесса резания САПР ТП, позволяющих повысить надежность механической обработки за счет оперативной информации о физико-механических свойствах режущего инструмента и обрабатываемого материала, представляется важной и актуальной задачей.
Цель работы.
Повышение надежности определения режимов резания в САПР ТП механической обработки.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Выявить недостатки существующих методик расчета режимов обработки, применяемых в современных САПР ТП, и их причины. Выявить технологический критерий, определяющий интегральные физико-механические свойства материалов, участвующих в процессе обработки; установить и обосновать взаимосвязи между свойствами материалов, режимами обработки и величиной критерия.
На основе результатов проведенного анализа разработать метод расчета основных параметров процесса механической обработки, обеспечивающий их точность, необходимую для соблюдения заданного периода стойкости инструмента, и имеющий возможность автоматизации.
Разработать алгоритмы метода автоматизированного расчета режимов обработки, приемлемые для встраивания в систему ЧПУ выносного (станочного) модуля САПР ТП.
Провести сравнительные стойкостные испытания с целью проверки точности полученных зависимостей для определения режимов обработки.
Методы и средства исследования.
Теоретические исследования проводились с использованием основных положений теории резания, технологии машиностроения, физики твердого тела и статистического анализа.
Экспериментальные исследования проводились по методам планирования экспериментов с применением современных регистрирующих средств. Получение и обработка экспериментальных данных осуществлялась посредством применения следующих программ для ЭВМ: PcLab 2000 se (регистрация и анализ сигнала термоЭДС), Calc (статистический анализ данных), Advanced Grapher (построение графиков).
Научная новизна работы.
Обосновано применение термоЭДС пробного прохода, генерируемой в зоне резания, в качестве интегрального критерия оценки свойств контактной пары твердосплавный инструмент - обрабатываемый материал и условий в зоне резания.
Разработаны математические зависимости для определения скорости резания черновой, получистовой / чистовой и тонкой токарной обработки с использованием величины термоЭДС.
Разработана методика оптимизации режимов токарной обработки с применением полученных математических зависимостей, повышающих надежность выбора режимов резания в САПР ТП.
Практическая ценность.
Полученные математические зависимости для расчета скорости резания при точении обеспечивают расхождение заданного периода стойкости инструмента с действительным в пределах 10-15 %.
Разработан алгоритм работы выносного (станочного) модуля САПР ТП для расчета и оптимизации режимов токарной обработки, способного функционировать в автоматическом режиме.
На основе разработанного алгоритма создана программа для ЭВМ «Оптимизация режимов токарной обработки».
Предложено модуль расчета режимов резания встраивать а систему ЧПУ для получения оперативной информации о свойствах контактной пары инструмент - обрабатываемый материал.
Показана возможность наращивания функциональности разработанного модуля расчета режимной части технологических процессов на примере алгоритма расчета допустимой скорости фрезерования торцовой сборной твердосплавной фрезой и созданной по нему программы для ЭВМ.
Апробация работы.
Основные положения работы докладывались на X международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики» (Москва, 2007), международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2007), VII всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Информационные технологии и математическое моделирование» (Томск, 2008), XII и XIII региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2007, 2008), ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ВолгГТУ в 2008, 2009 гг.
Публикации.
Основные материалы диссертации опубликованы в 13 печатных работах, в том числе в трех изданиях, рекомендованных ВАК, и в трех свидетельствах о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, списка литературы и приложения. Работа содержит 142 страницы машинописного текста, 34 рисунка, 16 таблиц, список литературы, включающий 101 наименование и приложение на 3 страницах.
Похожие диссертации на Повышение надежности определения режимов резания в САПР ТП механической обработки
