Зонирование скульптурных поверхностей при формировании переходов фрезерной обработки на станках с ЧПУ

• Автор: Медведев, Фёдор Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 198 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Технологическое, инструментальное и программное обеспечение процессов формообразования скульптурных поверхностей на фрезерных станках с ЧПУ
1.1. Общие сведения о технологии получения скульптурных поверхностей методами фрезерования

1.2. Автоматизация обработки скульптурных поверхностей на фрезерных станках с ЧПУ

1.3. Определение технологических областей обработки скульптурных

поверхностей выбранным инструментом

1.4. Цель и задачи исследования

2. Математическое описание скульптурных поверхностей и их проверка на фрезеруемость

2.1. Задание скульптурной поверхности параметрическим методом

2.2. Геометрия касания поверхностей детали и режущего инструмента

2.3. Критерии оптимизации
2.4. Проверка локальной фрезеруемости скульптурной поверхности
2.5. Поверхности общего смещения и второго порядка
2.6. Условие глобальной фрезеруемости
2.7. Обработка рёбер
Выводы
3. Формирование областей обработки скульптурной поверхности для технологических переходов
3.1. Выбор режущего инструмента
3.2. Определение областей обработки для принятого инструмента кластерным методом
3.3. Альтернативный метод определения обрабатываемых зон выбранным инструментом
3.4. Создание границ обработки для фрезы с помощью кубических сплайнов
3.5. Проверка модели на фрезеруемость по полутоновому растровому отображению
Выводы
4. Экспериментальные исследования
4.1. Методика проведения эксперимента
4.2. Технология обработки тестовых деталей
4.3. Проверка выбора размеров инструмента для обработки скульптурных поверхностей
4.4. Сравнение результатов обработки образцов детали по критериям производительности
4.5. Определение и сравнение отклонений профиля и размеров тестовых образцов
Выводы
5. Практическое применение созданного метода зонирования скульптурных поверхностей и выбора режущего инструмента
5.1. Решение прикладных задач
5.2. Возможности метода оптимизации
Выводы
Выводы по работе
Библиографический список
Приложение 1 (Листинг программного модуля ОрйМПХ)
Приложение 2 (Реализация алгоритма расчета замкнутой сплайновой кривой
по известной системе точек для МаШСАЛ)
Приложение 3 (Протоколы отчетов проверки отклонений формы и размеров тестовых деталей, полученные с помощью системы РошегПЛБРЕСТ)

ВВЕДЕНИЕ
Интеграция производственных процессов с помощью компьютерных технологий является сегодня приоритетной задачей для ведущих поставщиков промышленных товаров в России и в мире. В условиях международной конкуренции только такой подход позволяет снизить издержки производства при существенном повышении эффективности, сокращении цикла выпуска изделия и сроков его запуска. Последнее особенно важно для работы в условиях динамично изменяющейся конъюнктуры современного рынка. Такая интеграция стала возможной благодаря росту вычислительных ресурсов современных процессоров, повышению функциональности CAD/CAM-систем (Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing - автоматизированное проектирование и изготовление), разработке более совершенного математического аппарата. Более того, все чаще она охватывает этап дизайнерской проработки изделия, создание прототипов и опытных образцов. Тем самым создаются предпосылки для оперативной смены изделия в соответствии с требованиями маркетинговой стратегии, без отвлечения значительных ресурсов на корректировку конструкции и технологических процессов; Вместе с тем в ряде случаев автоматизация подготовительного процесса затруднена и требует высокой степени вовлечения в него труда рабочего или инженера. Такие участки, как правило, становятся "узким местом" в производственной цепочке. Их ликвидация представляет актуальную задачу современного машиностроения. Выпуск изделий, имеющих сложные формы, требует самой тщательной технологической проработки и создания многообразной станочной оснастки. Это увеличивает сроки подготовительного периода, что не устраивает ни поставщика, ни потребителя будущей продукции. Наиболее трудоемкими в изготовлении являются формообразующие элементы штампов и прессформ. Особой сложностью отличается оснастка, получаемая механической обработкой, для изготовления деталей авиационной и автомобильной промышленности, корпусов радио-аудиоаппаратуры, деталей быто-

к механообработке. На стадии макро проектирования система распознает элементы, определяет схемы и последовательность операций. Макропроектировщик устанавливает условия выполнения отдельных операций, сопоставляя варианты выбора инструмента и параметров резания в зависимости от требований качества и времени обработки. Применительно к трехкоординатному фрезерному станку оператор разбивает сложную поверхность детали на элементы, доступные для обработки в направлении оси шпинделя станка. Если элемент не доступен, макропроектировщик разбивает его на субэлементы, которые могут быть доступными в других направлениях. Если это разбиение невозможно, то макропроектировщик отправляет «сообщение об ошибке» конструктору, информирующее, что элемент невозможно обработать на 3-х координатном станке.
Основная задача “микропроектировщика”, заключается в определении возможности разбиения механической обработки скульптурных поверхностей на части. Фактически это обеспечивает связь между макропроектировщиком и проектировщиком траекторий движения инструмента. Этапами разбиения являются:
• Анализ технологичности детали.
• Выбор инструмента для каждой операции.
• Поиск оптимальной геометрии инструмента для каждой операции.
• Выбор режимных параметров, обеспечивающих заданную шероховатость и допуск на изготовление, и, в то же время, минимально возможное время обработки.
• Предварительное определение времени обработки.
Результатом становится операционный лист, несущий входные данные для проектировщика траекторий движения инструмента, который определяет траектории, опираясь на заданную геометрию, выбранный инструмент и оптимальные параметры резания для каждой операции.
К недостаткам архитектуры системы «Виртуальное фрезерование» еле-