Повышение производительности обработки пространственно-сложных поверхностей на станках с ЧПУ путем управления процессом формирования шероховатости

• Автор: Малышкин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Состояние вопроса по исследованию процесса формирования шероховатости при обработке ПСП на станках с ЧПУ
1.1 Область применения ПСП
1.2 Способы получения ПСП
1.3 Причины, вызывающие снижение качества обработки
1.4 Анализ способов управления процессом формирования шероховатости при фрезеровании ПСП на станках с ЧПУ
1.5 Анализ математических моделей формирования шероховатости ПСП
1.5.1 Геометрические модели формирования шероховатости
1.5.2 Динамические модели формирования шероховатости
1.6 Выводы по обзору. Цель и задачи исследования
2. Моделирование процесса формирования шероховатости ПСП
2.1 Математическая модель формирования микропрофиля при фрезеровании ПСП
2.2 Расчет силы резания при концевом фрезеровании ПСП
2.3 Решение системы дифференциальных уравнений
2.4 Выводы
3. Экспериментальные исследования процесса формирования шероховатости
3.1 Экспериментальный стенд
3.2 Определение динамических коэффициентов режущего инструмента
3.3 Исследование диссипативных свойств режущего инструмента
3.4 Выводы
4. Методика автоматизированного проектирования операций чистового фрезерования ПСП на станках с ЧПУ
4.1 Выбор режущего инструмента
4.1.1 Выбор материала режущего инструмента

4.1.2 Выбор радиуса и формы инструмента
4.2 Моделирование процесса формирования шероховатости
4.2.1 Расчет режимов резания
ф 4.2.2 Расчет силы резания
4.2.3 Определение динамических коэффициентов математической модели колебаний элементов режущего инструмента
4.2.4 Получение передаточной функции динамической системы «Режущий инструмент»
4.2.5 Проверка устойчивости технологической системы
4.3 Идентификация частотного диапазона ]
4.4 Выводы
5. Практическое использование и внедрение результатов исследования
5.1 Направления использования результатов работы
5.2 Пример реализации методики автоматизированного проектирова-
ния операций чистового фрезерования ПСП
5.3 Выводы
Общие выводы
Литература
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3

ВВЕДЕНИЕ
В современном машиностроении широкое применение получили детали, имеющие сложную пространственную форму. Наиболее многочисленным представителем этого класса является формообразующая оснастка: штампы, пресс-формы, металлические модели для точного литья и др. Характерной особенностью деталей с пространственно-сложными поверхностями (ПСП) являются высокие технические требования по шероховатости (11А<0,63 мкм).
Постоянное возрастание требований к повышению производительности обработки ПСП вызывает необходимость интенсификации и автоматизации процессов их изготовления.
Типовой технологический процесс изготовления деталей, содержащих пространственно-сложные поверхности, содержит черновое, чистовое фрезерование и отделочно-доводочные операции, такие как шабрение, полирование. При этом трудоемкость последних может превышать суммарную трудоемкость чернового и чистового фрезерования. Для сокращения времени механической обработки деталей содержащих ПСП необходимо уменьшать объем доводочных операций, что возможно за счет максимального приближения выходных показателей чистового фрезерования к требуемым параметрам шероховатости готовой детали.
Основным средством автоматизации механической обработки деталей, содержащих ПСП, являются фрезерные станки с ЧПУ. Эффективность использования станков с ЧПУ находится в прямой зависимости от качества и надежности управляющих программ. В последних задается информация о траектории движения инструмента, режимах резания и т.д., необходимая для автоматического выполнения операций без вмешательства оператора -станочника. Однако, наблюдается разрыв между постоянно расширяющимися технологическими

В модели технологической системы такую неоднозначность удобнее учитывать двумя разными передаточными функциями: формообразования ¥ф и изменения процесса резания ¥и, поскольку за счёт перерезания волн толщина и ширина срезаемого слоя меняются. Математическая модель [45] выглядит следующим образом:
XV XV XXX, ХУ. XV XV,
5(оо) = —-—-—-—-8И (со) +--у—*-£ (со) П4)
1 + ’'У ’УИ 1 + ху ху(1-4)

ХУ,=^ Р(та) ’
(1.5)
ш Р(ш^
4,1 °'6)
где у (со) — относительные вибросмещения инструмента и заготовки;
Р(С0) — сила резания.
В общем виде передаточная функция изменения процесса резания:
1, если СО) е [С0рС0]+)]
[ДА.Юрф,), если (О) е]со.;со^[ (1'7)

где СО) и С0)+1 - границы частотных диапазонов, характеризующихся отсутствием явления самоперерезания волн.
Передаточные функции ¥ф и ХУИ являются существенно нелинейными, однако внутри границ рассматриваемых частотных диапазонов их можно принять за линейные [7]. Функция XV и характеризует то, что в разных частотных диапазонах функция XV р либо остается неизменной, либо изменяется, приводя к уменьшению исходных относительных смещений инструмента на величину, соответствующую величине участка поверхности детали, срезаемого вследствие перерезания