Підвищення продуктивності процесу обробки 3–D поверхонь на фрезерних верстатах з ЧПУ - Автореферат

Виходячи з того, що фрезеруванням можуть бути з визначеною точністю оброблені практично будь-які поверхні, а верстати з ЧПУ завдяки своїм технологічним можливостям перевищують всі інші типи верстатів, тому при попередній обробці 3-D поверхонь в більшості випадків застосовують фрезерні верстати з ЧПУ. Метою даної роботи є підвищення продуктивності процесу обробки 3-D поверхонь на фрезерних верстатах з ЧПУ шляхом управління технологічним процесом формоутворення через програмно-математичне забезпечення САП, що враховує особливості процесу різання при формоутворенні 3-D поверхонь в замкненій технологічній оброблювальній системі, а також створення інструментального пристосування з формоутворюючою інструментальною поверхнею, що управляється в процесі різання і дозволяє підвищити ступінь конформності вихідної інструментальної поверхні і поверхні, що обробляється. На базі структурно-параметричної моделі розробити математичні основи САП для обробки 3-D поверхонь на фрезерних верстатах з ЧПУ, що дозволяє в інтерактивному режимі моделювати процес та розраховувати скореговану, за координатами формоутворюючого руху, управляючу програму. Новизна запропонованих рішень підтверджена патентами України на винахід: 34540А, 38409А Практичне значення одержаних результатів: · Розроблена САП фрезерної 3-D обробки на 3и координатних верстатах з ЧПУ дозволяє не тільки проектувати управляючу програму, але й проводити вивчення процесу фрезерування 3-D поверхонь в режимі імітаційного моделювання з урахуванням процесів, що протікають при різанні. У першому розділі “Аналіз стану досліджуваного питання” проведено огляд методів обробки складних форм деталей на фрезерних верстатах з ЧПУ, відзначено основні особливості процесу фрезерування 3-D поверхонь на 3и координатних фрезерних верстатах з ЧПУ, а також встановлено тенденції по удосконаленню процесу фрезерування 3-D поверхонь.Аналіз стану питання показує, що, не дивлячись на істотні досягнення в області вивчення процесу обробки 3-D поверхонь на фрезерних верстатах із ЧПУ, цей процес залишається недостатньо вивченим. Відсутня математична модель даного процесу, яка б враховувала його не стаціонарність та замкненість; відомі алгоритми розрахунку траєкторії руху інструменту, не враховують процеси, які протікають при фрезеруванні. Крім того, недостатньо використовуються широкі можливості підвищення продуктивності та якості обробки за рахунок управління вихідною інструментальною поверхнею, безпосередньо в процесі обробки, з метою підвищення конформності з 3-D поверхнею, що обробляється. Математична модель процесу фрезерування 3-D поверхні в замкненій ТОС, повинна представлятися у вигляді взаємозвязку між факторами, що управляються: положення ріжучого інструмента відносно поверхні заготовки, частота обертання фрези, подача та матеріал фрези; збуреннями: поверхня заготовки, вихідна інструментальна поверхня, яка в деяких випадках управляється в процесі обробки та матеріал заготовки; і метою управління: час обробки, форма та якість обробленої поверхні.

1. Аналіз стану питання показує, що, не дивлячись на істотні досягнення в області вивчення процесу обробки 3-D поверхонь на фрезерних верстатах із ЧПУ, цей процес залишається недостатньо вивченим. Відсутня математична модель даного процесу, яка б враховувала його не стаціонарність та замкненість; відомі алгоритми розрахунку траєкторії руху інструменту, не враховують процеси, які протікають при фрезеруванні. Урахування процесу різання, саме внаслідок якого утворюється поверхня деталі та його впливу на фактичну траєкторію руху інструменту при проектуванні управляючої програми дозволить компенсувати похибку, викликану пружними деформаціями і підвищити продуктивність обробки. Крім того, недостатньо використовуються широкі можливості підвищення продуктивності та якості обробки за рахунок управління вихідною інструментальною поверхнею, безпосередньо в процесі обробки, з метою підвищення конформності з 3-D поверхнею, що обробляється.

2. Математична модель процесу фрезерування 3-D поверхні в замкненій ТОС, повинна представлятися у вигляді взаємозвязку між факторами, що управляються: положення ріжучого інструмента відносно поверхні заготовки, частота обертання фрези, подача та матеріал фрези; збуреннями: поверхня заготовки, вихідна інструментальна поверхня, яка в деяких випадках управляється в процесі обробки та матеріал заготовки; і метою управління: час обробки, форма та якість обробленої поверхні. Крім того, треба враховувати, що процес фрезерування протікає в замкненій пружній технологічній оброблювальній системі.

3. В якості критерію при розробці алгоритму розрахунку траєкторії руху інструменту необхідно приймати постійну, в кожному рядку або постійну по рядку (в кожній точці рядка) величину гребінця, що не зрізається.

4. При розробці модуля графічного контролю САП доцільно не розробляти власне графічне ядро, а використовувати існуючі редактори та звязуватись з ними за допомогою СОМ-технології.

5. Доведена можливість формоутворення 3-D поверхонь інструментальним пристосуванням з вихідною інструментальною поверхнею, що управляється під час обробки та його широкі технологічні можливості по формуванню 3-D поверхонь.

6. Експериментальні дослідження розробленої САП фрезерної 3-D обробки показали, що синтез схем обробки з не рівномірною подачею на рядок, з урахуванням замкненості ТОС, дозволяє підвищити продуктивність обробки від 1.9 рази до 2.5 рази, в залежності від кривизни поверхні, що обробляється, порівняно з використанням традиційних методів формування схем обробки.

7. Експериментальні дослідження інструментального пристосування показали, що з його використанням можливо обробити різні поверхні: симетричні і не симетричні, увігнуті та опуклі, з постійним і змінним радіусом кривизни поверхонь деталей, без утворення гребінців на цих поверхнях. При цьому кривизна множини можливих 3-D поверхонь змінюється в межах Rk Є (125; ?) U (-?;-125).

Петраков Ю.В., Луценко М.А. Моделирование процесса 3-D фрезерования выпукло вогнутых поверхностей // Сб. праць “Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва“ - К.: НТУУ “КПІ“, - 1998. - с.60-65

Автором запропонована методика визначення складових сили різання.

Петраков Ю.В., Луценко М.А. Расчет параметров резания при фрезеровании сложных поверхностей на станках с ЧПУ // Надежность режущего инструмента и оптимизация технологических систем. Вып.9. Краматорск. - 1999. - С. 35-40.

Автором запропонована методика визначення параметрів шару, що зрізається.

Петраков Ю.В., Луценко М.А. Расчет упругих деформаций ТОС при фрезеровании сложных поверхностей // Вісник ЖІТІ. Серія: Технічні науки №12, 2000. с.112-116

Автором запропонована методика визначення складових пружного переміщення верстату з моделлю пружної системи верстату, що представляється у вигляді орієнтованих осей жорсткості.

Петраков Ю.В., Луценко М.О. Фрезерна головка з керованою формоутворюючою інструментальною поверхнею // Вестник НТУУ “КПИ“. Машиностроение. Выпуск 40. 2001. с.323-327

Автором проведено розрахунок основних параметрів фрезерного інструментального пристосування.

Петраков Ю.В., Луценко М.О. Врахування не стаціонарності процесу різання при розробці систем автоматизації програмування обробки 3-D поверхонь на фрезерних верстатах з ЧПУ // Міжвузівський збірник (за напрямом “Інженерна механіка”). Випуск 9. Луцьк 2001. - с. 217-224.

Автором розроблено окремі блоки структурно-параметричної моделі процесу фрезерування 3-D поверхонь на 3И координатних фрезерних верстатах з ЧПУ та розроблено САП фрезерної 3-D обробки.

Фрезерна головка: Деклараційний патент на винахід 34540А Україна, МПК В 23 С 3/16 / Петраков Ю.В., Луценко М.О. (Україна). - №98020631; Заявлено 05.02.98; Опубл. 15.03.2001, Бюл. №2

Фрезерна головка: Деклараційний патент на винахід 38409А Україна, МПК В 23 С 5/24 / Петраков Ю.В., Луценко М.О., Будзинський В.В. (Україна). - №2000063859; Заявлено 30.06.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. №4

Луценко М.А. Моделирование процесса 3-D фрезерования выпукло вогнутых поверхностей // Машинобудівник - 98. Тези доповідей студ. наук. конф. присвяч. 100-річчю механіко-машинобуд. фак. (15 квітня 1998 р.) науково-технічної конференції студентів і молодих вчених. с. 9-10.

Петраков Ю. В., Луценко М. А. Применение дискретных моделей для проектирования управляющей программы фрезерования сложных поверхностей на станках с ЧПУ // Technologia i automatyzacja montazu do nr 4(26) 1999 r. с.59-63.

Застосування спеціальних фрез для обробки просторово-складних поверхонь Луценко М.О., Паньків К.М. Наук. Керівник д.т.н., проф. Петраков Ю.В. Машинобудівник - 2001. Тези доповідей науково-технічної конференції студентів і молодих вчених. с. 9-10.

Петраков Ю.В. , Луценко М.А. Фрезерная головка с управляемой формообразующей инструментальной поверхностью. II международная конференция “Прогрессивная техника и технология - 2001”. Севастополь 28июня - 2июля 2001г.

Петраков Ю.В. , Луценко М.О. Інструментальний пристрій для обробки 3-D поверхонь. III міжнародна конференція “Прогресивна техніка і технологія - 2002”. Севастополь 24 червня - 28 червня 2002р.

Размещено на .ru