Повышение эффективности процесса механической обработки сложнопрофильных поверхностей литейных моделей из древесно-композитных материалов

• Автор: Кремлёва, Людмила Викторовна.
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Северодвинск
• Количество страниц: 297 с. : ил.

Содержание

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования.

1.1 Проблема обеспечения эффективности технологических процессов изготовления крупногабаритных изделий с поверхностями сложной формы
1.2 Многокоординатное фрезерование как технологический процесс формообразования поверхностей двоякой кривизны.
1.3 Технологическое обеспечение процесса механической обработки древесины. Особенности многокоординатног о фрезерования древесины как анизотропного материала
1.4 Процесс резания как основной источник динамической иестационарности процесса многокоординатного фрезерования
1.5. Методы снижения вибраций в технологической системе СПИД. Цель и задачи исследования.
2. Научное обоснование и разработка математической модели процесса многокоординатного фрезерования анизотропных материалов
2.1 Теоретические основы математического описания кинематики формообразования поверхностей сложной формы.

2.1.1 Описание производящей поверхности

инструмента и номинальной поверхности детали

2.1.2 Кинематические схемы метода построчного огибания
для формообразования поверхностей двоякой кривизны
2.2 Анализ причинноследственных связей технологических факторов и показателей процесса миогокоордннатного фрезерования поверхностей двоякой кривизны
2.3 Математическая модель процесса резания при многокоординатном фрезеровании поверхностей сложной
формы заготовок из древесины.
2.3.1 Пространственногеометрическая модель дереворежущего фрезерного инструмента для обработки поверхностей двоякой кривизны
2.3.2 Расчетная модель кинематики резания при многокоординатном фрезеровании поверхностей сложной формы.
2.3.3 Принципиальная модель составляющих сил резания при многокоординатном фрезеровании
анизотропных материалов.
2.4 Динамическая модель технологической системы СПИД при много координатном фрезеровании
2.5. Комплексные алгоритмы вычислительных процедур расчета составляющих сил резания и уровня вибраций элементов технологической системы СПИД при многокоординатном фрезеровании поверхностей двоякой кривизны заготовок из анизотропных материалов.
3. Научное обоснование и разработка методики экспериментальных исследований.
3.1 Экспериментальная установка для исследования вибраций и параметров шероховатости обрабатываемой поверхности заготовок из древесины
3.2 Методика проведения и обработки результатов экспериментальных исследований
3.2.1 Обоснование выбора индентифицирующих динамических показателей процесса фрезерования и методика цифровой обработки сигнала для их определения
3.2.2 Методика и результаты экспериментальной оценки информативности экспериментальных данных в процессе
резания.
3.3 Многофакторный план экспериментальных исследований и методическая сетка опытов
3. 4 Методика проведения вычислительных экспериментов на математической модели миогокоординатного фрезерования.
3.5 Методика обработки результатов экспериментальных исследований и оценки адекватности математической модели многокоординатного фрезерования
4. Результаты экспериментальных исследований.
4.1 Взаимосвязь режимов резания и динамических показателей процесса фрезерования и показателей качества обработанной поверхности
4.2 Динамические показатели процесса фрезерования в связи с изменением конструктивногеометрических параметров фрезерного инструмента
4.3 Влияние анизотропии физикомеханических характеристик древесины на динамические показатели процесса фрезерования и качество обработанной поверхности
4.4 Результаты вычислительных экспериментов на математической модели.
5. Математическая модель многокоординатного фрезерования формообразующих поверхностей двоякой кривизны литейных моделей гребных винтов
5.1 Методология сквозного конструкторскотехнологического проектирования как основа унификации проектных решений при разработке технологии изготовления моделей гребных
винтов
5.2 Выбор режимов резания и инструментального обеспечения операции многокоординатного фрезерования поверхностей двоякой кривизны деревянных моделей гребных винтов на основе анализа уровня вибраций элементов технологической системы
6. Практическое применение математической модели процесса многокоординатного фрезерования при проектировании фрезерного инструмента и технологических режимов фрезерования поверхностей сложной формы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература


Связано это с тем, что качество формообразующих операций механической обработки поверхностей моделей для изделий с ПСФ обеспечивается субъективно, с помощью изготовления многочисленных шаблонов и калибров профилей сечений изготавливаемой поверхности, а эффективность применяемых методов механической обработки при формирования ПСФ определяется квалификацией исполнителей. Наиболее целесообразным путем повышения точности и качества изделий с ПСФ является путь, связанный с совершенствованием технологии многокоордииатиого фрезерования поверхностей двоякой кривизны литейных моделей из древесины и древеснокомпозитных материалов, заключающийся по введении единообразия в технологии изготовления готовых изделий и соответствующих им моделей. Единообразие при этом может быть достигнуто за счет использования единой технологической среды для получения поверхностей двоякой кривизны первоначально у литейных моделей, а затем у готовых изделий. Это, вопервых, позволит использовать резервы уже имеющегося на производстве дорогостоящего оборудования,
вовторых, обеспечить принцип единства технологических баз втретьих, снизить погрешности формы сложных поверхностей за счет применения единых управляющих программ формирования ПСФ как для изготовлении древеснокомпозитных моделей, так и для обработки отливок гребных винтов. Многокоординатное фрезерование как технологический процесс формообразования поверхностей двоякой кривизны
Основным методом формообразования сложнопрофильных поверхностей двоякой кривизны крупногабаритных изделий является метод многокоординатного фрезерования на многокоординатных обрабатывающих центрах с числовым программным управлением. Основные принципы автоматизированного процесса подготовки производства изделий с ПСФ были сформулированы в середине х годов двадцатого столетия . Б е годы исследователи работают над автоматизацией математического представления поверхностей сложной формы 9, и автоматизацией программирования процессов механической много координатной обработки с числовым программным управлением ,5. Гак, II рабо те рассмотрена технология воспроизведения сложных поверхностей с помощью копиров и с использованием графических построений, приведены разнообразные методы копирования, которые разработаны в разное время И. А.Дружинским, Л. М.Г. Именитовым, А. Н. Бобровым. Эти методы обеспечивают процессы обработки трехмерных и двухмерных поверхностей фрезерованием одно и двухсторонними строчками по копирам с использованием фасонных копи ровальных фрез. Вопросам формообразования геометрии поверхностей двоякой кривизны на станках с ЧПУ посвящены работы 9,1,2,3. Основная часть работ посвящена методам и стратегии обработки для разработки управляющих программ на станках с ЧПУ способам управления инструментом 9, . Управляющая программа это копир в неявном виде. Особенностью схемы формообразования поверхностей двоякой кривизны крупногабаритных изделий состоит в том, что криволинейную поверхность обрабатывают строками рис. Способы управления фрезой при обработке поверхностей гребного винта рассмотрены в указанных выше работах, в которых дано определение оптимального алгоритма управления перемещением режущего инструмента. Им считается способ перемещения фрезы, при котором ось шпинделя вектор фрезы, направление гюдачи вектор подачи и нормаль к поверхности в точке контакта фрезы с поверхностью вектор нормали к поверхности лежат в одной плоскости и плоскость диска фрезы образует с касательной плоскостью к обрабатываемой поверхности в точке контакта не нулевой угол. Количественными критериями оценки отклонения от такой ориентации инструментальной поверхности фрезы являются углы установки фрезы угол перекоса ср и угол атаки рис. Л 1. Рисунок 1. Кинематическая схема обработки основных поверхностей лопасти гребного винта В ширина строки, к высота регулярной микронеровности гребешка. Угол атаки угол между вектором нормали к обрабатываемой поверхности и осью фрезы. Угол перекоса ф угол в плоскости диска фрезы, образованный радиусвектором, проведенным в точку касания формообразуемой поверхности и инструмента и радиусвектором на линии пересечения плоскости диска фрезы с плоскостью проходящей через ось фрезы и вектор подачи в направлении подачи. Рисунок 1. Схема углов ориентации фрезы при миогокоординатном фрезеровании поверхностей двоякой кривизны.