Инвариантность схем модификации моделей деталей и инструмента в процессе проектирования обработки на станках с числовым программным управлением

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 658.512.011

Омский государственный технический университет

ИНВАРИАНТНОСТЬ СХЕМ МОДИФИКАЦИИ МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТА В ПРОЦЕССЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ С ЧПУ

Мясоедова Т.М.

Одинец М.Н.

Кайгородцева Т.Н.

В настоящее время существует достаточное количество программных продуктов (отечественных и зарубежных) отвечающих запросам современных предприятий по моделированию процессов производства, но проблема создания, разработки и исследования вычислительных моделей отдельных элементов, переходов, технологического процесса при создании систем автоматизации и его проектирования остается весьма актуальной.

Токарная обработка на станках с ЧПУ в современных условиях при часто сменяющейся номенклатуре изделий является одним из основных технологических способов металлообработки. А эффективность использования такого оборудования в значительной мере определяется уровнем автоматизации подготовки управляющих программ и степенью проработки структуры, типа и качества технологических моделей деталей на всех этапах подготовки производства. Однако, существующие САПР технологических процессов не в полной мере учитывают особенности технологического проектирования, возникающих при более подробном рассмотрении переходов токарных технологических операций. В частности, не достаточно полно исследованы вопросы модификации модели детали на уровне переходов технологических операций. Поэтому, разработка моделей проектирования технологической обработки на станках с ЧПУ сложных деталей, с использованием модификации геометрических образов, представленных векторными функциями в параметрах станочных систем позволяет охватить широкий круг проектных задач. Аналитическое описание декомпозиции составляющих и структурирование видов описания поверхностей деталей в процессе обработки, как объекта сложной структуры позволяет более полно учитывать их конструктивные особенности и возможные схемы обработки при автоматизации систем проектирования обработки на станках с ЧПУ. А так же позволяет классифицировать описание геометрии поверхностей деталей и инструментов [3], учитывающее требования технологии изготовления деталей, что необходимо для систематизации известных способов формообразования поверхностей при механической обработке (копирования, следа, касания, обкатки) рис.1, с целью использования эффективных способов формообразования.

В этой связи развитие теории проектирования процессов формообразования деталей основанное на представлении всего многообразия методов множеством движений режущего инструмента, включающих главное движение, движения подач и изменение конфигурации режущего лезвия, геометрическую информацию описывающую деталь и инструмент, позволяет всесторонне описать и проанализировать процесс обработки и выбрать оптимальное сочетание параметров детали, технологического процесса и параметров обрабатывающего инструмента в соответствии с поставленными задачами.

Рис.1 Формообразования поверхностей: а) копирования, б) следа, в) касания, г) обкатки.

Разработка соответствующих алгоритмов и программ позволяют создать предпосылки для комплексного внедрения системы автоматизации проектирования на всех этапах проектирования технологического процесса для станков с ЧПУ.

На основе известных положений аналитического и геометрического проектирования разработаны математические модели [1], позволяющие изучать и усовершенствовать модели обрабатываемых деталей с использованием методов аналитического и геометрического проектирования и машинного моделирования. При этом разработанные методики, математические модели и схемы их модификации позволяют учитывать конструктивные особенности деталей, инструментов, оборудования и условий обработки.

В общем случае любой технологический процесс состоит из последовательных этапов обработки. Во время выполнения этих этапов заготовка постепенно модифицируется в готовую деталь. Технологический процесс обработки на станках с ЧПУ, в отличие от традиционного технологического процесса для универсального оборудования, требует полной детализации при решении технологических задач и учета специфики представления информации. Поэтому актуальной проблемой является автоматизация как процесса в целом, так и отдельного технологического перехода. Процесс модификации модели детали внутри перехода и влияние режущего инструмента на вид и качество получаемой поверхности зависит от многих факторов, что создает трудности ввиду сложности охвата всех возможных схем обработки.

Деталь (заготовка) и режущая кромка инструмента постоянно изменяются в процессе обработки. Для детали - это процесс снятия припуска, за счет чего появляются новые поверхности. Для инструмента - это процесс износа режущей кромки и тоже возможно появление новых поверхностей. При этом в зависимости вида обработки форма поверхности режущей кромки может полностью или частично переноситься на обрабатываемую поверхность, что тоже должно находить отражение при математическом моделировании процесса обработки. В ходе автоматизированного проектирования процесса обработки предлагается сложные поверхности детали и режущей кромки инструмента поделить на элементарные составляющие [2], каждая из которых описывается элементарной вектор-функцией. А далее, путем вариации и использования различных комбинаций вектор-функций, внести соответствующие модификации и преобразования в общую математическую модель, описывающую процесс обработки (рис.2).

Рис.2 Модель процесса обработки.

Вектор-функции, описывающие элементарные поверхности представляют собой базу математических моделей поверхностей, являющуюся общей и универсальной. Различные комплекты вектор-функций могут использоваться для описания, как деталей (заготовок), так и режущих кромок инструмента. Таким образом, математическая модель процесса обработки будет изменяться соответствующим образом, отражая все изменения, происходящие с деталью и инструментом тем самым, повышать адекватность модели.

Аналитическое описание поверхностей деталей и инструментов векторными функциями, позволяет учитывать требования технологии изготовления деталей, систематизировать известные способы формообразования поверхностей при механической обработке деталей, упрощает исследования сложных поверхностей деталей и инструментов, с целью использования эффективных способов формообразования. Обоснованное применение для описания элементарных поверхностей методов геометрического проектирования, дает возможность охватить широкий круг проектных задач. Анализ моделей и алгоритмов показал, что наиболее эффективным при создании систем автоматизации проектирования механической обработки будет применение алгоритмов, построенных на аналитических моделях поверхностей с учетом логической составляющей вида и параметров поверхностей.

токарный машиностроение металлообработка автоматизация

Библиографический список

1. Браилов И.Г. Моделирование формообразования на станках с СПУ / И.Г. Браилов, Б.А. Голоденко, В.П. Смоленцев. - Воронеж: Изд-во ВГТУ,1998. 147 с.

2. Одинец М.Н. Геометрическое моделирование процессов обработки с использованием описания деталей вектор-функциями / М.Н. Одинец // Информационные технологии и технический дизайн в профессиональном образовании и промышленности: Сб. материалов II Всерос. науч.-практ. конф. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. - С. 19-23.

3. Радзевич С.П. Формообразование поверхностей деталей.: Изд: Растан, Киев.,2001. 582с.

Аннотация

Актуальность темы определяется тем, что токарная обработка на станках с ЧПУ в современном машиностроении является одним из основных технологических способов металлообработки. При этом эффективность использования станков с ЧПУ в значительной степени определяется уровнем автоматизации подготовки управляющих программ, в частности модели детали (заготовки). Применение для описания элементарных поверхностей, как совокупности, которых и предлагается рассматривать любую деталь и режущий инструмент, вектор-функций в параметрах станочных систем, дает возможность охватить широкий круг проектных задач в процессе проектирования обработки на станках с ЧПУ.

Ключевые слова: математическое моделирование, модель детали, ЧПУ, вектор-функция, автоматизация проектирования

Размещено на Allbest.ru