Оптимизация обработки деталей сложной формы на трехкоординатных фрезерных станках с ЧПУ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Репин, Вячеслав Михайлович

• Репин, Вячеслав Михайлович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Репин, Вячеслав Михайлович

Введение.

1. Общие положения теории обработки деталей сложной формы на фрезерных станках.

1.1. Формообразование детали.

1.2. Методы математического моделирования процесса формообразования.

1.3 Формообразование деталей с поверхностями сложной формы на трехкоординатных фрезерных станках с ЧПУ.

1.4. Точность формообразования.

1.5 Производительность формообразования деталей сложной формы при обработке на трехкоординатных фрезерных станках с ЧПУ

1.5.1 Понятие производительности формообразования.

1.5.2 Существующие методы повышения производительности формообразования.

1.6. Математическая модель поверхности детали.

1.6.1. Параметрическое представление поверхностей в CAD/CAM системе DUCT5.

1.6.2. Дифференциальные характеристики поверхности детали.

1.7. Влияние траектории движения инструмента на производительность формообразования и оптимизация.

1.8. Цель и задачи исследований.

2. Метод математической оптимизации траектории движения инструмента при чистовом фрезеровании деталей сложной формы на трех координатных станках с ЧПУ.

2.1. Основы методики построения траектории движения инструмента.

2.2. Используемые допущения.

2.3. Основные положения методики.

2.4. Вектор направления движения инструмента.

2.5. Вектор оптимального направления движения инструмента.

2.6. Критерий оптимальности типа и параметров стратегии чистовой обработки детали сложной формы.

2.7. Методика определения оптимального типа и оптимальных параметров стратегии обработки в общем виде.

2.8. Определение оптимального угла растровой стратегии.

2.9. Определение оптимальных координат центра спиральной стратегии.

3. Программный модуль оптимизации стратегии обработки в приложении к CAD/CAM системе DUCT5 фирмы DELCAM.

3.1. Выбор пути реализации метода.

3.2. Алгоритм работы программы.

3.3. Подготовка исходных данных.

3.4. Порядок работы с программой.

3.5. Описание программы.

4. Экспериментальные исследования.

4.1. Методика эксперимента.

4.2. Изготовление тестовой детали.

4.3. Измерение параметров шероховатости поверхностей деталей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация обработки деталей сложной формы на трехкоординатных фрезерных станках с ЧПУ»

В настоящее время в машиностроении наблюдается тенденция повышения сложности геометрической формы производимых деталей. Это является следствием стремления повысить как качественные показатели использования деталей, так и эстетические свойства изделий в целом (требования дизайна). В качестве примера можно привести формообразующие детали штампов и пресс-форм. Часто такие детали имеют поверхности сложной формы, характеризуемые изменением радиуса кривизны и направления вектора нормали в широких пределах. Эти поверхности принято называть поверхностями свободной формы, или скульптурными поверхностями.

Для изготовления формообразующих деталей инструментальной оснастки в настоящее время широко применяются фрезерные станки с ЧПУ. Это связано с определенными достоинствами их применения. К таким достоинствам можно отнести: сокращение цикла изготовления деталей, снижение требований к квалификации рабочих, обеспечение повторяемости технологического процесса, уменьшение объема слесарно-доводочных работ. Существовавшие ранее сложности в подготовке управляющих программ для указанных станков сейчас успешно решаются с помощью современных графических систем автоматизированного проектирования (САПР).

Следует отметить, что основной парк фрезерных станков с ЧПУ на предприятиях России имеет три управляемые координаты.

Так как станки с ЧПУ являются дорогостоящим видом технологического оборудования, особое значение имеет задача повышения эффективности их использования.

Чистовая обработка деталей сложной формы на фрезерных станках с ЧПУ связана с преимущественно точечным касанием инструмента и детали в процессе обработки и, как следствие, с большой длинной траектории движения инструмента, а это требует времени. Для повышения производительности обработки на фрезерных станках с ЧПУ в первую очередь необходимо снижать время резания, так как оно колеблется в пределах 75-80% от общего времени работы [9].

Большое влияние на время резания оказывает траектория движения инструмента. Как правило, имеется множество вариантов траектории, при которой одна и та же деталь сложной формы может быть обработана. Варианты траектории образуются из номенклатуры стратегий обработки (растровая, спираль, радиальная и т.д.) и их возможных параметров (например, угол растра).

При удачном выборе параметров стратегии обработки в некоторых случаях можно достичь 50%-й экономии времени. Существующие подходы при назначении стратегии не позволяют обоснованно в автоматическом режиме решить задачу выбора её параметров, учесть взаимное влияние соседних строк. Решение этой проблемы в значительной степени лежит в области создания математической модели процесса оптимизации стратегий формообразования и разработки программных средств для анализа «электронной» модели объекта обработки. Процесс оптимизации должен учитывать требования к качеству поверхности, получаемой после фрезерования, поэтому в основе математической модели должны быть заложены критерии, учитывающие допускаемую высоту возникающих макронеровностей.

Следует отметить, что в настоящее время ответственность за оптимальный выбор параметров стратегии лежит на технологе, в арсенале которого имеется лишь собственный опыт и тривиальный перебор вариантов. Расчет траектории движения инструмента требует больших вычислительных затрат, поэтому он занимает много времени (десятки минут), следовательно, перебор большого количества вариантов траекторий невозможен. Таким образом, разработка метода, позволяющего автоматически и быстро выбирать оптимальный тип и рассчитывать параметры стратегий чистового фрезерования деталей сложной формы на станке с ЧПУ, является актуальной проблемой.

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Репин, Вячеслав Михайлович

заключения г.

X 0У. 99

•Заказчик (цех, отдел)

Наименование изделия ишфр или номер чертежа иолпчсство

2.//./¿-/у. Д; /

Измеряемые параметры

Результаты измерений

Деталь, изготовленная по технологии без применения программы выбора типа и параметров стратегии - ор1лтШ * V- Г V -- "-V. ч-ь^Р Г* 'и **"""' *

ЗигТ'ЭПЙЯй----.-аьж.

Ыо

Начальник лабораторий

Измерения производил

Лн&й/м подпись, расшифровка подписи, дата подпись, расшифровка подписи, дата

19' г.

ИАПО 500 Зак. 464—-99 ¿\