Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования при проектировании и производстве мелкоразмерных сверл 11
1.1 Исследования профилей сверл со сложными каналовими поверхностями и область их применения 11
12 Обработка каналовых поверхностей мелкоразмерных сверл на станках с ЧГТУ 14
13 Существующие алгоритмы и обзор методов профилирования шлифовального круга 22
13.1 Приближенный метод 22
132 Графический метод 25
133 Графоаналитический метод профилирования 27
13.4 Механический метод 28
13.5 Аналитические методы 31
1.4 Проблемы профилирования шлифовального круга для мелкоразмерного хвостового инаруштаоэсшшдаканаловой 33
15. Основные задачи работы 3 5
Глава 2 Геометро - аналитическое описание желаемой поверхности стружечной канавки мелкоразмерного сверла с утолщением сердцевины и утонением диаметра 37
2.1 Геометрическая конструкция и параметры желаемой поверхности стружечной канавки мелкоразмерного сверла 37
22 Особенности технологического обеспечения процесса получения стружечной канавки 42
23 Геометро - аналитическая модель желаемой поверхности канавки сверла 44
Глава 3 Геометро-аналитическая модель формообразования мелкоразмерных сверл, основанная на расчете геометрических параметров профиля шлифовального круга 52
3.1 Алгоритм программы расчета геометрических параметров профиля шлифовального круга 52
32 Нулевые приближения параметров профиля шлифовального круга при заданных ограничениях (прямая задача) 65
33 Геометро - алитическая модель процесса формообразования каналовых поверхностей мелкоразмерных сверл шлифовальным кругом (обратная задача) 73
Глава 4 Компьютерное моделирование процесса формообразования. экспериментальная проверка методики расчета 84
4.1 Пакет прикладных программ геометро-аналитического моделирования профиля шлифовального круга 84
4.2 Тестирование пакета прикладных программ 88
4.3 Экспериментальная проверка методики геометро-аналитического моделированияпроцессов формообразования каналовой поверхности заданным профилем шлифовального круга 94
Заключение 104
Список литературы
- Существующие алгоритмы и обзор методов профилирования шлифовального круга
- Особенности технологического обеспечения процесса получения стружечной канавки
- Нулевые приближения параметров профиля шлифовального круга при заданных ограничениях (прямая задача)
- Тестирование пакета прикладных программ
Введение к работе
Актуальность проблемы- Специфика рыночной экономики в России предусматривает развитие и накапливание теоретического научного потенциала, способного возродить на мировом уровне ведущие позиции нашей промышленности.
Для машиностроительной, авиационной, космической,
судостроительной и других отраслей производства стоит ряд задач особой важности:
разработка и внедрение новой техники и технологии производства;
повышение технического уровня всех отраслей;
комплексная автоматизация производства;
планирование работы автоматического оборудования по безлюдной технологии;
осуществление автоматического конструирования моделей выпускаемых изделий с учетом их геометрических особенностей.
Новые технологии привели к существенному изменению структуры
парка оборудования, значительно возросло количество станков с ЧГТУ. Чаще
стали использоваться твердосплавные, жаропрочные, жаростойкие, и другие
конструктивные материалы, характеризующиеся сложной
обрабатываемостью. Все это не могло не отразиться на конструировании и использовании инструмента, повышении требований к нему. Требования заключаются в том, чтобы по определенному числу входных параметров выбрать оптимальное сочетание технологических, структурных, компоновочных и конструктивных решений.
Важнейшим условием успеха инструментальных производств в рыночной экономике является сокращение цикла проектирования и изготовления инструмента, снижение его себестоимости и повышение качества. Это в полной мере относится и к одному из распространенных инструментов - сверлу со сложной каналовой поверхностью, с утолщением
5 сердцевины и утонением диаметра.
Использование вычислительной техники дает возможность автоматизировать и визуализировать геометро-аналитический расчет таких мелкоразмерных сверл.
Комплексный подход к решению проблемы повышения эффективности формообразования мелкоразмерных сверл, находит свое отражение в создании высокоточного способа расчета геометрических параметров шлифовального круга для нарезания каналовых поверхностей канавок сверл, разработке оптимальных алгоритмов расчета параметров инструмента, компьютерного моделирования инструмента, создании удобной системы оперативного автоматизированного проектирования шлифовального круга [44, 45].
Для качественного изготовления сверл диаметром 0,5 — 6,0 мм и выше необходимо шлифование сложной каналовой поверхности в целой твердосплавной или стальной термически обработанной заготовке [125]. Такой способ изготовления мелкоразмерных сверл позволяет легко изменить геометрию, параметры поперечного сечения каналовых поверхностей, ширину ленточки, толщину зуба и сердцевину, что в свою очередь дает возможность выбрать геометрические параметры инструментов в зависимости от материала, который сверлят, и экстремальных условий обработки.
Достичь точности изготовления, прочности сверл, надежный выход стружки по стружкоотводящим каналам, высокую точность обработки и повышение в 2-3 раза стойкости сверл можно путем обеспечения точного расчета шлифовального круга. [80, 125]. Шлифовальный круг для шлифования каналовых поверхностей используется в ряде станков и автоматов.
С появлением и развитием автоматизированного технологического оборудования с системами управления на электронной основе, прежде всего с системами числового программного управления (ЧПУ), стали возможными
в связи с эффективной автоматизации производства мелкоразмерных сверл с утолщением сердцевины и утонение диаметра, сочетающего производственные возможности автоматов с мобильностью технологической настройки универсального оборудования.
В области совершенствования процесса шлифования винтовых
поверхностей хвостовых (концевых) инструментов известны работы многих
\ российских ученых: Семенченко И.И., Лашнева СИ., и Юликова М.И.,
'l% Родина П.Р., Гречишнекова В.А., Борисова А.Н., Щеголькова Н.Н.,
Герасимова А.В., Саламандра Б.Л, Сперанского С.К., Погораздова В .В., Краснянского Н.И. и других, а так же разработки многих зарубежных ученых и фирм, например Guhring (ФРГ), Junker (ФРГ), Gefra (Голландия), Lugatools (Швейцария) и другие фирмы [43, 63, 64, 98, 99, 103, 109, ИЗ, 131, 132, 134, 153].
Дальнейшее совершенствование процесса обработки для роста производительности труда должно идти в направлении максимального использования возможностей современных систем ЧПУ и автоматизации процесса технологической и конструкторской подготовки. Это требует разработки рациональных алгоритмов конструирования и уточнения геометрических параметров сложно профильных инструментов, подбора оптимальных условий формообразования.
Учитывая разработки перечисленных выше ученых, в работе решается
сложная задача геометро-аналитического компьютерного моделирования
О'-
^
процесса формообразования при однопроходном вышлифовывании сложной
каналовой поверхности мелкоразмерного сверла с утолщением сердцевины и
., утонением внешнего диаметра для мелкоразмерных сверл при условии
1л сохранения высоты и ширины ленточки.
Рациональные алгоритмы способствуют не только повышению производительности труда, но и повышению качества и стабильности шлифования, что особенно важно для режущего мелкоразмерного инструмента, работающего на станках с ЧПУ.
7
Сокращение времени освоения производства мелких серий
мелкоразмерных сверл за счет возможностей ЧПУ будет тормозить расчет
геометрических параметров шлифовального круга и его изготовление, так
как без использования компьютерных программ расчета время на его
проектирование требуется в несколько раз больше чем на весь процесс
шлифования винтовых поверхностей.
, Поэтому важными этапами при подготовке производства
Щ, мелкоразмерных сверл со сложной каналовой поверхностью являются:
- определение профиля производящей поверхности шлифовального круга по заданным параметрам сверла с учетом утонения диаметра, утолщением сердцевины при сохранении ширины и высоты ленточки на всей рабочей части сверла и параметрам установки круга на станке;
определение недорезов и срезов на профиле изготовляемого сверла;
автоматизированная правка шлифовального круга.
.
^
В АО «НИТИ-ТЕСАР» (г. Саратов) имеется опыт создания станков Г307 и производства хвостового инструмента, который позволил выйти на создание комплекта автоматов с ЧПУ, начиная со шлифования заготовки хвостового инструмента и кончая заточкой. Станки работают по единой технологии. Шлифовка винтовых поверхностей производится одним кругом, на котором образован сложный профиль, обеспечивающий обработку за один проход любой заданной каналовой поверхности. Образование профиля на шлифовальном круге производится алмазным роликом, заправленным по заданному профилю.
Сложной задачей является геометрически точное задание параметров
каналовой поверхности. Для каждого вида сверл приходится вновь
71у рассчитывать параметры каналовой поверхности, по которым, используя
существующие методики, рассчитываются параметры шлифовального круга.
Методы решения этих вопросов всегда находились в зависимости от средств, которыми располагал инженер-конструктор для проведения расчетов. При отсутствии электронных вычислительных машин для расчета
kj^
8 шлифовального круга применялись различные приближенные графические, графо-аналитические и аналитические методы, которые часто были громоздки и имели невысокую точность. Естественно, что результаты, получаемые при использовании таких приближенных методов, не позволяли спроектировать оптимальный мелкоразмерный инструмент и ограничивали его точность.
ЦЕЛЬ _ РАБОТЫ - для мелкоразмерного сверла, с утолщением сердцевины и утонением диаметра, с заданным обобщенным профилем вспомогательной части каналовой поверхности, создание рационального алгоритма нахождения параметров каналовой поверхности, совершенствование методики проектирования шлифовального круга с учетом параметров каналовой поверхности мелкоразмерных сверл с прямолинейной режущей кромкой при условии сохранения ширины и высоты ленточки на всей длине перетачиваемой части сверла, на основе современных компьютерных технологий.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе использовались геометро-аналитические методы описания желаемой каналовой поверхности мелкоразмерных сверл с заданными параметрами. При расчете профилей сверла и шлифовального круга использовалось математическое компьютерное моделирование процессов формообразования поверхности на базе точных методов современной пространственной теории огибания и численных методов решения трансцендентных уравнений. Для визуализации результатов вычисления использовались методы компьютерной графики.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА:
Разработана геометрически точная модель поверхности канавки мелкоразмерного сверла с утолщением сердцевины и утонением диаметра с учетом сохранения ширины и высоты ленточки по всей перетачиваемой длине сверла;
Разработаны алгоритмы для численного моделирования поверхности канавки усредненной модели сверла, как нулевое
9 приближение для построения реальной оптимальной каналовой
поверхности сверла с утолщением сердцевины и утонением диаметра;
Разработана эффективная методика проектирования поверхности шлифовального круга для изготовления канавок сверла с параметрами, заданными в каждом отдельно рассматриваемом сечении, изменяющимися на рабочей длине сверла внешним диаметром и радиусом сердцевины. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Значение диссертационной работы состоит в разработке методики формообразования мелкоразмерных сверл с утолщением сердцевины и утонением диаметра, реализованной в виде пакета прикладных программ с визуализацией результатов проектирования. Основные положения и выводы работы обоснованы достоверными результатами численных и натурных экспериментов, а также достоверностью используемого математического аппарата. ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАШИТУ:
Геометро-аналитическое описание сложной каналовой поверхности сверла с утолщением сердцевины и утонением диаметром.
Методика расчета профиля шлифовального круга для обработки сверл со следующими особенностями:
- мелкоразмерное, твердосплавное сверло, имеющее утолщение
сердцевины и утонение диаметра;
- сохранение прямолинейности режущей кромки в области возможной
переточки сверла, имеющего утолщение сердцевины и утонение диаметра;
- сохранение неизменной ширины и высоты ленточки сверла с
утолщение сердцевины и утонение диаметра;
обобщенный профиль в усредненном торцовом сечении вспомогательной части сверла, имеющего утолщение сердцевины и утонение диаметра, изменяющийся по длине рабочей части сверла с сохранением возможности являться шнеком для отвода стружки и служить передней поверхностью главных режущих кромок;
3. Комплекс алгоритмов обеспечивающих численное
10 моделирование процесса формообразования сложной винтовой поверхности сверла с утолщением сердцевины и утонением диаметром, реализующих:
- возможность на стадии проектирования сверла с утолщением
сердцевины и утонением диаметра установить реально-образуемый профиль;
- расчет профиля шлифовального круга и численное моделирование
процесса формообразования сложной винтовой поверхности за одно
обращение к ЭВМ;
- результаты расчета визуализируются современными средствами
отображения информации;
- результаты расчета позволяют установить срезы и подрезы в каждом
сечении сложной винтовой поверхности за один проход шлифовального
круга;
- пакет программ позволяет решать различные конструкторские и
технологические задачи.
4. Пакет программ по алгоритмам 1-3.
Работа выполнена на кафедре «Начертательная геометрия и компьютерная графика» Саратовского государственного технического университета.
Полученные результаты прошли испытания на станке АИ-902 в АО «НИТИ-ТЕСАР», который поставлен по контракту в г. Сеянь КНР вместе с программным обеспечением.
^
Существующие алгоритмы и обзор методов профилирования шлифовального круга
При прямолинейной режущей кромке передняя часть винтовой поверхности сверла теоретически должна быть конволютным геликоидом, образованным винтовым движением режущей кромки, т.е. прямой, скрещивающейся под углом р на расстоянии Rg [71, 84]. При упрощенном подходе к профилированию винтовых канавок теоретический профиль шлифовального круга заменяют дугой окружности радиуса R0 (рис.8а) и передняя поверхность канавки формируется как огибающая поверхности тора в винтовом движении. Специальная методика \ профилирования и установки шлифовального круга для получения передней и вспомогательной винтовой поверхности сверла с минимальными погрешностями основана на использовании особенностей образования Q ГУ каналовой поверхности при винтовом движении тора. Методика основана на плоских сечениях винтовой поверхности и способе последовательного приближения. В результате решения определяются уравнения окружности наилучшего приближения к сечению конволютного геликоида, координаты ее центра и ее радиус R, которые при перенесении на шлифовальный круг обеспечат минимальные погрешности при образовании передней поверхности сверла.
Вспомогательная поверхность канавки представляет собой круговую винтовую поверхность, образованную винтовым движением окружности, т.е. угловой кромкой L шлифовального круга. При изготовлении сверл применяют шлифовальные круги различных профилей (рис.8) [12, 82, 98, 99]. Наибольшее распространение имеют радиусно - угловые и двухрадиусные профили (рис. 8 а, б).
Упрощенный двухрадиусный профиль (рис. 9) применяют при шлифовании винтовых поверхностей сверл в условиях мелкосерийного производства. При этом весь профиль винтовой поверхности формируется угловой кромкой круга
При приближенных расчетах параметров шлифовального круга с двухрадиусным профилем для шлифования стандартных сверл можно использовать эмпирические зависимости [7, 84]: для сверл диаметров D = 1...4мм B=0,8D+0,5; Ri=0,7D+0,2; R2=0,7D; Для сверла D=4... 12мм В=0,бГН1,5; R, =0,4D+1,6; R2=0,4D+1,2; Несколько отличающиеся эмпирические зависимости (рис. 9) рекомендует фирма "Гюринг" [99].
Недостатком данного подхода является то, что методика является: приближенной, так как действительная линия контакта тороидальной поверхности шлифовального круга с винтовой поверхностью сверла не совпадает с плоским сечением винтовой поверхности; не может быть использована при расчете шлифовального круга для обработки сверл, вспомогательная поверхность у которых имеет сложную форму; неприемлемой при изготовлении инструмента с криволинейными режущими кромками, так как при этом передняя поверхность не является конволютным геликоидом. Все описанные методы определяют профиль шлифовального круга по точкам. Для определения точек профиля круга достаточно определить радиус окружности в сечении шлифовального круга Ки и ординату ZH, определяющую положение сечения.
Рассекают винтовую поверхность сверла и шлифовального круга плоскостями, перпендикулярными к оси круга. В каждом сечении получается кривая след пересечения винтовой поверхности с секущей плоскостью и некоторая окружность шлифовального круга (рис. 10).
Профиль круга можно рассматривать, как состоящий из профилирующих точек, расположенных на соответствующих окружностях. Каждая кривая сечения сверла имеет точку контакта с окружностью круга. Все точки контакта сверла и круга, расположенные в заданных секущих плоскостях, образуют линию контакта, а окружности определяют радиусы окружностей круга, на которых лежат соответствующие профилирующие точки. Зная радиусы окружностей круга, можно построить весь профиль шлифовального круга. Таким образом, задача определения профиля круга сводится к построению кривых сечении каналовой поверхности сверла и проведению окружностей шлифовального круга, касательных к соответствующим кривым. Этот метод труден даже для винтовых поверхностей.
Недостатками данного метода являются: , - все профилирование производится в большом масштабе, с учетом как диаметра сверла, так и диаметра круга, который значительно больше размеров сверла и на параметры сверла сильно влияют возникающие погрешности приближения (Фото 1); -профилирование занимает много времени, так как графическое построение плоского сечения винтовой поверхности весьма трудоемко, а для каналовых поверхностей времени требуется ещё в несколько раз больше.
Особенности технологического обеспечения процесса получения стружечной канавки
При обработке отверстий в деталях типа плат печатного монтажа из труднообрабатываемых материалов широко используются спиральные сверла с нестандартным профилем торцового сечения, описанного выше, который состоит из профиля режущей части каналовой поверхности — участка Т0-Ті (рис. 15) и профиля вспомогательной части стружечной канавки — участка Т1-Т2 . Профиль Т0 - Г, зависит от геометрии главной режущей кромки, профиль Г, -Т2 состоит из дуг четырех окружностей и задается радиусами R} -R4 и. Л [23].
Для повышения эффективности изготовления таких сверл на станках с ЧПУ [84] разработаны алгоритм и программы, упрощающие процедуры профилирования инструмента второго порядка и численного моделирования -н процесса формообразования поверхности, обрабатываемой этим І. инструментом. Задавая конкретные значения радиусов, можно получить торцовые сечения вспомогательной части стружечной канавки для і большинства применяемых в производстве спиральных сверл [73], избегая при этом рутинного задания профиля по точкам. В предлагаемом алгоритме профиль Т0 -Г, определяется по прямолинейной режущей кромке [103].
Теоретическая модель профилирования дискового инструмента второго порядка (например, шлифовального круга) и формирования им каналовои поверхности строится на основе двух пространственных систем координат (рис. 15).
Ось Z системы XOYZ совпадает с осью сверла, а начало координат О находится на кратчайшем расстоянии т от оси шлифовального круга, которая совпадает с осью Z системы XKpOspYxpZKp. Оси Z и 2кр образуют угол є. Ось X ъ направленная по кратчайшему расстоянию ООКТ, образует с осью Л X угол ц/ (угол установки). Параметры m и є установки влияют на форму обрабатываемой поверхности, а параметр у/ на нее не влияет.
Таким образом, для того чтобы получить мелкоразмерное сверло для плат печатного монтажа с описанными выше параметрами и с предложенной схемой расчета вышлифовываемой каналовой поверхностью, прежде всего, нужно аналитически описать данную каналовую поверхность,
При производстве сверл с утолщением сердцевины и утонением внешнего диаметра возникает проблема сохранения постоянства ширины и высоты ленточки. Особенно остро эта проблема стоит для мелкоразмерных сверл, где часто изменение параметров ленточки получается недопустимым.
Получим уравнения поверхности стружечной канавки сверла, обеспечивающие постоянство ширины и высоты ленточки. В дальнейшем эта поверхность будет использована для проектирования технологического процесса профилирования стружечной канавки.
Полагаем, что передняя часть стружечной канавки сверла образована сложным движением прямолинейной режущей кромки: наряду с винтовым движением она перемещается в радиальном направлении в соответствии с изменением диаметра сердцевины.
Нерабочая часть стружечной канавки [23] образована дугами пяти окружностей. На рис. 13, выполненном без соблюдения масштаба, ось Z системы координат OXYZ направлена вдоль оси сверла, а в плоскости OXY находятся максимальный внешний диаметр сверла 2КИ и минимальный диаметр сердцевины 2r0. Прямолинейная режущая кромка ТВ находится в плоскости Пь параллельной XOZ и образует с плоскостью XOY угол
Нулевые приближения параметров профиля шлифовального круга при заданных ограничениях (прямая задача)
Индексы к, как и ранее, означают, что соответствующие величины вычислены для к-то приближения. Выражения (40) представляют собой систему линейных уравнений, решение которой даёт величины Ах.к. Если новое приближение (38) не дает достаточно малых значений невязок, ре описанная процедура повторяется. Частные производные —?- находят по формуле (37).
Способы решения системы различаются по сходимости, т. е. по быстроте убывания абсолютных величин невязок с каждым последовательным приближением. Способ скорейшего спуска имеет удовлетворительную сходимость, пока значения х далеки от искомых решений. При приближении к искомым решениям сходимость его ухудшается. Наоборот, сходимость способа Ньютона улучшается по мере приближения к решениям. Поэтому хороший результат дает последовательное применение сначала способа скорейшего спуска для уточнения нулевых приближений, а затем способа Ньютона. Это позволяет использовать в качестве нулевых приближений грубые прикидочные значения неизвестных. Эффективность рассмотренных способов возрастает, если все неравные нулю производные — - имеют примерно одинаковый порядок. Зі;
Между тем, среди неизвестных обычно оказываются и линейные, и угловые величины. При изменении угловой величины на 1 радиан невязки изменяются во много раз больше, чем при изменении линейной величины на 1 миллиметр. Этого можно избежать, если заменить линейные величины безразмерными, выразив их, например, в долях кусков нормированных дуг окружностей. Наконец, скорость решения систем можно резко увеличить удачным выбором величины шага &с и переходной точности Єт, по достижении которой меняется способ решения.
Опыт использования этих алгоритмов и процедур показал, что они позволяют стабильно решать различные системы уравнений.
Решение системы производится способами последовательных приближений. Нулевое приближение, с которого начинается поиск решения системы, должно быть задано. В диссертации разработана схема задания нулевых приближений. Если круговинтовая поверхность не пересекает нормаль в точке і, то система не решается. Координаты X L/]; y \j] при найденных в результате решение системы уравнений $д и %, являются координатами точки пересечения j того круговинтовой поверхности с і- той точкой текущего заданного профиля.
Каждую і- тую нормаль пересекает у- штук круговинтовых поверхностей. Найдя абсолютные значения расстояний между точкой профиля и точками пересечения и, выбрав минимальное из них, получаем точки максимально приближенные к желаемым, но уже реально полученные в процессе формообразования.
Таким образом, для отдельно взятой, зафиксированной плоскости получаем реальный профиль.
Ранее не учтено, что каждая круговинтовая поверхность черпает не только с фиксированной плоскости Z = h, но и со следующей и предыдущей плоскости. Чтобы получить полную картину образования сложной поверхности сверла необходимо смотреть на то, что будет выбирать каждая круговинтовая поверхность в каждой точке каждого сечения и тем самым подбирать все движения на станке.
Эта задача реализована пакетом программ (Прил. 2) при изготовлении сверл мелких размеров на станке типа пяти координатного станка АИ-902, на котором возможно изготовление сложно профильного инструмента.
Рассчитаем координаты профиля шлифовального круга. То есть решим прямую задачу при заданных параметрах т, є, ц/ установки шлифовального круга относительно заготовки (рис. 13), где виртуальная плоскость сверла выбрана в среднем сечении, с рассчитанными параметрами режущей и вспомогательной частей.
Для полученного усредненного сверла и будет решаться прямая задача профилирования. Полученный результат будет являться нулевым приближением для обратной задачи.
Теоретическая модель профилирования шлифовального круга и формирования им каналовой поверхности строится на основе двух пространственных систем координат (рис. 13). Ось Z системы XOYZ совпадает с осью сверла, а точка О находится на кратчайшем расстоянии т от оси шлифовального круга, которое совпадает с осью 2кр системы ХкрОкрУкрХкр. Оси Z и 2кр образуют угол е. Ось Хкр, направленная по кратчайшему расстоянию ООкр, образует с осью X угол у/ (угол установки). Параметры ти є установки влияют на форму обрабатываемой поверхности, а параметр у/ на нее не влияет. Координаты точек профиля шлифовального круга определяются в следующей последовательности,
Тестирование пакета прикладных программ
Компьютерное моделирование автоматизированного проектирования мелкоразмерных сверл и дискового инструмента для их изготовления осуществляется с помощью созданного в данной работе пакета прикладных программ DISK, осуществляющего: расчет профиля шлифовального круга; графоаналитическое моделирование процесса формообразования шлифовальным кругом; визуализацию результата выполнения программ на экране дисплея; построение на графопостроителе профиля шлифовального круга в требуемом формате и масштабе.
Программы написаны в инструментальной среде Borland Pascal. Пакет состоит из девяти блоков. Общая блок-схема пакета приведена в Приложении 1.
В первом блоке вводятся входные данные. Входными данными являются: , - максимальный радиус сверла Rm, - минимальный радиус сердцевины R0, угол наклона винтовой линии на максимальным радиусе со, - угол при вершине сверла 2д , угол изменения сердцевины К0 , - угол изменения внешнего диаметра Ки , - длина перетачиваемой части сверла I, - количество точек і на режущей кромке» по которым будет строиться профиль передней части сверла (рис. 1), - линейное приращение для обхода вспомогательной части профиля Q, - приращение угла для численного дифференцирования Д 9 =0,0000001, - установки шлифовального круга: межосевое расстояние т, угол скрещивания осей е, угол фиксации положения профиля сверла по отношению к профилю шлифовального круга у/. Во втором блоке задаются плоскости, перпендикулярные оси Z сверла.
Определение плоскости происходит путем задания координаты Z (рис, 13), обозначенной Пк. Количество плоскостей может быть произвольным в зависимости от необходимой точности расчетов искомых поверхностей сверла. В процессе отладки программы установлено, что для достижения необходимых норм отклонения желаемой каналовой поверхности сверла от реальной поверхности, полученной при обработке дисковым шлифовальным кругом, достаточно рассмотреть три сечения. А именно: nh=o-n=L-n=i.
В третьем блоке рассчитываются часть параметров, определяющих профиль сечения сверла в каждой из плоскостей TIh, а именно плоскостной радиус сердцевины, внешний плоскостной радиус сверла, параметр сверла р, зависящий от угла наклона винтовой линии о (3) и др.
В четвертом блоке определяются координаты точек проекции режущей кромки сверла на плоскость Uk и координаты точки режущей кромки, принадлежащей внешнему плоскостному диаметру. Здесь же происходит \ у расчет координат точек вспомогательной части сверла. Для этого задаются радиусы, рассчитываются координаты центров и точек сопряжения окружностей, формирующих профиль вспомогательной части сверла, и определяются граничные углы дуг этих окружностей, из которых состоит искомый профиль, учитывая, что ширина и высота ленточки сверла остается неизменной. Кроме этого, задается радиальный шаг для обхода вспомогательного профиля и расчета полярного радиуса каждой точки профиля, принадлежащей одной из дуг. Далее вводится сплошная нумерация точек профиля сверла при Z - Пк и формируется массивы координат точек профиля. В результате расчетов задается желаемая поверхность мелкоразмерного сверла с утолщением сердцевины и утонением диаметра при условии сохранения ширины и высоты ленточки сверла.
В пятом блоке решается прямая задача процесса формообразования, используемая как нулевое приближение для расчета реального профиля шлифовального круга. Эта задача имеет набор входных данных полученных по алгоритму, описанному в блоке четыре, для сечения сверла 77Л равному среднему сечению перетачиваемой части сверла, то есть входными данными являются координаты точек профиля сверла с усредненными параметрами по всей перетачиваемой длине. Для усредненного профиля сверла рассчитываются единичные вектора нормалей в точках профиля. Для вспомогательной части профиля, как векторное произведение вектора касательного к точке профиля tt и вектора скорости tv, касательной к винтовой линии normv = ttv. Для точек режущей части профиля, как векторное произведения вектора, касательного к режущей кромки?/ и вектора скорости tv. В один числовой массив (normal\i]) записываются значения компонент вектора нормали при / 0 для точек вспомогательной части профиля, при і = О для точки на сердцевине сверла, принадлежащей и вспомогательной, и режущей части сверла, при г О для точек рабочей части профиля сверла. Так же в этом блоке определяются компоненты вектора 4 , вдоль оси дискового инструмента, координаты точки Ои - центра системы координат, связанной со шлифовальным кругом.
