Особенности проектирования операций для станков с ЧПУ
Научно-техническая база развития систем автоматизированного проектирования. Средства и методы, обеспечивающие автоматизацию процедур и операций для станков с числовым программным управлением. Стадии проектирования и производства новых образцов техники.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 09.11.2010 |
Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
24
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет подготовки инженерных кадров
Кафедра «Технология машиностроения»
Контрольная работа
по дисциплине «САПР технологических процессов»
по теме:
«Особенности проектирования операций для станков с ЧПУ»
г. Волгоград
2007 г.
Введение
Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов - важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированого проектирования (САПР) опирается на прочную научно-техническую базу. Это - современные средства вычислительньной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений и т.д..
1. Системы CAD/CAM/CAE (сквозные САПР)
Сквозные системы - это набор средств для автоматизации процессов, технологической подготовки производства, и различных объектов промышленности. Системы включают в себя полный набор промышленно адаптированных и доказавших свою эффективность программных модулей, функционально охватывающих анализ и создание чертежей, подготовку производства на всех этапах, а также обеспечивающих высокую функциональную гибкость всего цикла производства. Данная система позволяет выполнять разработку самых сложных технических изделий. Это достигается с помощью единого набора программных средств удовлетворяющих специальным требованиям производства.
Системы представляют собой не просто объединенный набор отдельных программных решений, а целостную систему взаимосвязанных инструментальных модулей способных функционировать на различных технических платформах, взаимодействовать с другим производственным оборудованием, обрабатывать данные, полученные путем достижения разработок новейшей технологии. Позволяют в масштабе целого предприятия логически связывать всю информацию об изделии, обеспечивать быструю обработку и доступ к ней пользователей работающих в разнородных системах. Так же они поддерживают технологию параллельного проектирования и функционирования различных подразделений согласовано выполняющих в рамках единой компьютерной модели операции проектирования, сборки, тестирование изделия, подготовку производства и поддержку изделия в течение всего его жизненного цикла.
Создаваемая системой модель основывается на интеграции данных и представляет собой полное электронное описание изделия, где присутствует, как конструкторская, технологическая, производственная и другие базы данных по изделию. Это обеспечивает значительное улучшение качества, снижение себестоимости и сокращение сроков выпуска изделия на рынок. Каждая система разрабатывается руководствуясь задачами объединения и оптимизации труда разработчиков и принимаемых при этом технологий в масштабах всего предприятия для поддержания данной системой стратегии автоматического проектирования.
Технические средства и общее системное программное обеспечение являются инструментальной базой САПР. Они образуют физическую среду, в которой реализуются другие виды обеспечения САПР. Инженер, взаимодействуя с этой средой и решая различные задачи проектирования, осуществляет автоматическое проектирование технических объектов. Технические средства и общее программное обеспечение в процессе проектирования выполняют и решают такие задачи как:
а) ввода исходных данных описания объекта проектирования;
б) отображения введенной информации с целью ее контроля и редактирования;
в) преобразования информации;
г) хранение и оперативного общения проектировщика с системой;
и многие другие функции.
Для решения этих задач технические средства САПР должны содержать процессоры, оперативную память, внешние запоминающие устройства, устройства ввода-вывода информации, технические средства машинной графики и многие др. устройства.
Техническое обеспечение САПР - это создание и использование ЭВМ, графопостроителей, оргтехники и всевозможных технических устройств, облегчающих процесс автоматизированного проектирования.
Одной из характерных особенностей САПР является возможность широкой кооперации на всех стадиях проектирования и производства новых образцов техники, а также гибкость, возможность широко варьировать организацию технологического процесса в целях максимального использования производственных мощностей и в первую очередь - современного оборудования с ЧПУ, является связующим звеном между двумя различными принципами формообразования и базой для последовательного перехода от традиционного, но устаревшего метода к методу автоматизированного формообразования.
Оператор, управляющий станком с ЧПУ, не принимает непосредственного участия в формообразовании детали, а следовательно, и не влияет на точность получаемых размеров. Фактически обработку деталей на этих станках обеспечивает технолог-программист, проектирующий технологическую операцию. В связи с этим повышаются требования к точности проектирования операций.
Для обработки на станках с ЧПУ при любом характере производства необходим детально разработанный технологический процесс с тщательно установленными режимами резания. Никакие сокращения объемов проектно-технологических работ недопустимы. Детальная проработка технологического процесса для оборудования с ЧПУ требует не только проектирования отдельных рабочих ходов, но и расчленение каждого из них на шаги, представляющие собой перемещения инструмента вдоль определенного геометрического элемента детали. Шагами являются отдельные перемещения инструмента вдоль прямой или окружности с постоянной скоростью движения подачи, или отдельные участки, обрабатываемые с разными режимами резания. Другой особенностью является необходимость точного расчета траектории инструмента на всем его пути.
При использовании ЧПУ появляется совершенно новый элемент технологического процесса - управляющая программа, закодированная и нанесенная на программоноситель. Технологическая подготовка производства для станков с ЧПУ включает в себя кроме традиционных расчетов дополнительные работы: расчет траектории инструмента; кодирование управляющей программы; нанесение управляющей программы на программоноситель; контроль программы с помощью специальных средств.
В связи с тем что перечисленные этапы проектирования используют формализованные математические и логические методы решения, они были автоматизированы в первую очередь и их используют в промышленности в качестве различных систем автопрограммирования траекторий движения инструментов (без расчетов режимов резания и, следовательно, без технологического управления производительностью процессом резания и качеством обработки). Такими системами автоматизированного программирования (САП) являются САП-2, СППС, СПС-ТАУ, «Техтран» и др.
2. САП «Техтран»
Система «Техтран» предназначена для автоматизации подготовки управляющих программ при 2,5-координатной обработке на станках с ЧПУ. Ее входной язык предназначен для описания информации о геометрии детали, требуемой траектории движения инструмента и специальных технологических команд. Система состоит из транслятора, процессора и постпроцессоров.
Процессор организован в виде трех последовательно выполняемых блоков. Первый -компилятор выполняет следующие функции: синтаксический контроль исходной программы; вызов и вставку текстов из библиотеки; макрогенерацию; формирование на диске в первом промежуточном файле рабочей программы интерпретатора.
Второй блок (интерпретатор) на подготовленной компилятором рабочей программе выполняет:
вычисление значений арифметических и логических, выражений и стандартных функций;
расчет конической формы геометрических объектов, соответствующих заданному варианту геометрического определения;
распечатку значений переменных по команде «Печать»;
формирование на диске второго промежуточного файла, содержащего исходные данные для дальнейшей работы; этот файл содержит последовательность операторов движения и операторов постпроцессора во внутреннем формате системы; при этом все арифметические выражения и геометрические объекты заменяются на вычисленные значения.
Третий блок (блок движения) обрабатывает операторы движения и рассчитывает эквидистантную траекторию с учетом диаметра рабочего инструмента, а также формирует записи выходного файла для дальнейшего использования постпроцессором.
Компилятор, обнаружив ошибки в некоторой строке исходной программы, продолжает обработку следующих строк, чтобы обнаружить все ошибки за одно считывание. Остальные фразы процессора, обнаружив первую ошибку в исходной программе, прекращают ее дальнейшую работу.
В процессоре САП «Техтран» предусмотрена развитая система диагностических сообщений. В случае ошибки соответствующая фаза процессора печатает номер ошибки и пояснительный текст.
Кодирующая программа (постпроцессор) предназначена для подготовки управляющих команд для станков токарной, фрезерной, профилешлифовальной и электроискровой групп и многоцелевых станков, оснащенных разнообразными системами ЧПУ.
Кодирующая программа выполняет следующие функции:
преобразование правосторонней системы координат, в которой задан контур обрабатываемой детали, в конкретную систему координат станка, где осуществляется реализация перемещений рабочих органов станка в процессе обработки;
пересчет вылетов инструментов относительно первого рабочего инструмента по всем осям;
анализ и коррекцию величин подач в режимах рабочих и ускоренных перемещений с учетом динамических характеристик приводов конкретного типа станка с ЧПУ;
аппроксимацию (замену) круговых участков траектории ломаными линиями или дугами окружности применительно к конкретной cистеме ЧПУ;
кодирование подач, частот вращения шпинделя и технологических команд, задаваемых технологом на стадии проектирования управляющей программы;
ввод и отмену коррекций;
формирование кадров перемещений и кадров технологических команд управляющей программы;
формирование циклов нарезания цилиндрической резьбы.
Входной язык системы позволяет:
описывать геометрические объекты(точки,прямые,окружности, плоскости,векторы);
списывать любые плоские контуры, состоящие из отрезков прямых и дуг окружностей;
описывать эквидистантную траекторию непрерывного движения инструмента по заданному плоскому контуру;
задавать поточечное движение и вертикальные перемещения для управления глубиной резания;
задавать массивы чисел и геометрических объектов, арифметические и логические выражения;
задавать преобразования геометрических объектов и траектории движения инструментов.
Кроме того, во входном языке системы имеются операторы управления постпроцессорами, задающие необходимые технологические команды.
Исходный текст на входном языке системы «Техтран», содержащий информацию о геометрии детали, требуемой траектории движения инструмента и специальных технологических командах, составляют на основании расчетно-технологической карты (РТК). РТК оформляют на стадии проектирования операции, в нее вводят данные, назначаемые технологом: число рабочих ходов, глубины резания, подачи и скорости резания по рабочим ходам, данные об инструменте, о последовательности обработки и траектории движения инструментов.
Для описания геометрии детали ее разбивают на отдельные геометрические элементы (точки, прямые, дуги окружностей) с присвоением каждому из них соответствующего имени и номера. В исходной информации каждый геометрический элемент описывается стандартными способами. Результатом работы автоматизированной системы подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ «Техтран» является рабочая перфолента.
Опыт эксплуатации таких САП показал, что они автоматизируют лишь 1/3 всех работ, связанных с проектированием операции. Такие этапы, как проектирование числа рабочих ходов, выбор глубины резания, определение подач и скорости, а также выбор инструмента, обычно требуют привлечения технологов высокой квалификации, и решения они принимают субъективно. Несколько больший круг вопросов (в том числе и ряд технологических) решает система «Сапфир».
3. САПР «Сапфир»
Система разработана СПКТБАС НПО «Ритм» (г. Харьков), предназначена для подготовки управляющих программ на токарные, фрезерные и др. станки. САПР «Сапфир» реализована на ЭВМ. Для каждого вида оборудования существует своя версия системы.
Для токарных станков подсистема «Сапфир-Т27», которая представляет собой комплекс программ, обеспечивающий: возможность деления припуска на рабочие ходы (без учета технологических; условий и требований), расчет траектории рабочих и вспомогательных ходов, возможность поддержания постоянства скорости; главного движения резания, точение с оставлением припуска на последующую обработку, формирование отскоков для кинематического стружкодробления, типовые схемы обработки канавок и: глубоких или широких углублений, а также фасок, открытых и полуоткрытых зон обработки, обработку по «корке», возможность переустановки и последующей обработки детали без дополнительного кодирования геометрии, обработку трапецеидальных и фигурных углублений, автоматизированный выбор проходных, подрезных, канавочных, расточных и других резцов из массива инструмента, возможность назначения резца технологом для выполнения отдельных переходов или всей операции, назначение оптимального направления движения подачи в обрабатываемой зоне, автоматизированный выбор подачи инструмента, скорости резания (частоты вращения шпинделя), расчет сил, возникающих при резании, и фактической стойкости инструмента, определение необходимой мощности, расчет времени рабочих и вспомогательных ходов, автоматический расчет массы детали на каждой операции, выбор смазывающе-охлаждающей жидкости, занесение в операционную карту индекса оснастки, измерительного и вспомогательного инструмента, формирование содержания переходов, формирование и выдачу на печать операционной карты механической обработки с заполнением всех граф, логический контроль исходных данных и промежуточных результатов расчета с выдачей сообщений о характере ошибок, формирование управляющих программ в командах конкретного станка, распечатку управляющей программы.
В системе «Сапфир» предусмотрено два варианта входного языка для описания геометрии детали: табличный и текстовый.
Система «Сапфир» решает задачи по проектированию операционной технологии. Однако и в ней многие проектные решения принимает технолог на основе справочной литературы. Так, вне автоматизированного проектирования остаются вопросы определения числа рабочих ходов инструмента по каждой обрабатываемой поверхности и подач на каждом рабочем ходе в зависимости от требуемой точности обработки и точности исходной заготовки. Кроме того, подачи с учетом особенностей точностного формирования фасонных поверхностей назначает технолог на основании экспериментальных проб управляющих программ. Произведем проектирование операционной технологии на примере токарной обработки детали «Ступица» (рис. 1).
Рис 1. Эскиз заготовки и детали «Ступица»
1 - контур заготовки; 2 -- контур детали
Токарная обработка детали на основании маршрутной технологии, разработанной технологом, выполняется за четыре операции: 005 - черновая обработка стороны 1; 010 - черновая обработка стороны 2; 030 - чистовая обработка стороны 1; 035 - чистовая обработка стороны 2. Подготовка геометрической информации проведена с применением табличного языка. Заготовка описывается контуром 1, состоящим из элементов 4-38. Готовая деталь (после операции 035) описывается контуром 2 из элементов 50-90. На рис. 2 приведены операционные эскизы для операций 005, 010. Входная технологическая информация для операции 005 приведена в таблице 1-4.
В таблице 1 занесен номер цеха (410) и наименование приспособления (кулачки) для перепечатки этих данных в операционной карте. В таблице 2 внесены реквизиты обрабатываемой детали (ступица 46-19-194). Нулевые данные в графе «Заготовка» означают, что расчет массы, диаметра и длины заготовки осуществляется системой автоматически. В таблице 3 код оборудования (15) соответствует станку 1516ФЗ с системой ЧПУ Н55-2. Код материала детали соответствует стали 38ХС ГОСТ 4543-71, код охлаждающей жидкости (1) (Укринол-1). Основная информация о порядке обработки приведена в таблице 4.
Обработка начинается в соответствии с картой эскиза операции 005 (рис. 2) с торца (элемент 56 на рис. 1, графа 9 в таблице 4) с подачей к оси детали (-2, графа 10) с оставлением припуска 6 мм, назначенного технологом, на дальнейшую обработку на этой поверхности (графа 13). Инструмент выбирается автоматически, при этом он должен располагаться в позиции 1 револьверной головки. По данным строки 1 системой выбран резец 2102-0297 ГОСТ 21161-75, сформирован переход 1 «Точить поверхность 56 рабочими ходами вдоль координатной оси X станка» и выбраны из массива режимов резания подача и скорость (таблица 5 - операционная карта для операции 005). Число рабочих ходов и глубина резания для всех нижеприведенных переходов назначается технологом или автоматически рассчитывается системой из условий допускаемой прочности выбранного резца.
Рис. 2. Операционные эскизы для операций (а - 005; б - 010)
В строке 2 таблицы 4 задана обработка зоны, расположенной выше элемента 70 и правее элемента 72 (рис. 1) с оставлением на обеих поверхностях припуска 5,5 мм, заданного технологом. В результате сформирован переход 2 «Точить поверхность 70 рабочими ходами вдоль координатной оси Z станка», состоящий из пяти рабочих ходов для снятия напуска с одинаковой глубиной peзания 5,6 мм, выбранной по прочностным ограничениям технологической системы.
Таблица 1. Входной документ САПР «Сапфир» (данные приспособления)
Индекс предприятия |
Исходные данные автоматизации подготовки управляющих программ для токарных станков с ЧПУ |
Модель станка |
Система ЧПУ |
Шифр детали |
||
1516Ф3 |
Н55-2 |
|||||
Приспособления |
||||||
Номер |
Код |
Наименование |
Код |
Наименование |
||
Цеха |
Участка |
|||||
410 |
Кулачки |
Таблица 2. Входной документ САПР «Сапфир» (данные детали)
Деталь |
Заготовка |
||||||||
Обозначение |
Наименование |
Масса |
Вид |
Твердость |
Диаметр |
Длина |
|||
ПЕРВАЯ |
Ступица |
0,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Таблица 3. Входной документ САПР «Сапфир» (сведения о станке)
Номер УП |
Код оборудования |
Характер обработки |
Припуск |
Код переустановки детали |
Группа частоты |
Исходное положение револьверной головки |
Код координат |
Время выдержки |
Код материала |
Код охлаждающей жидкости |
Код направления шпинделя |
||||
Первая |
Вторая |
||||||||||||||
Ось 1 |
Ось 2 |
Ось 1 |
Ось 2 |
||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
5 |
15 |
1 |
0,0 |
0 |
1 |
500 |
400 |
0 |
0 |
0 |
0 |
11201 |
1 |
0 |
Таблица 4. Входной документ САПР «Сапфир» (сведения по переходам)
Номер строки |
Команда |
Граница |
Подача по оси 1 |
Подача по оси 2 |
Толщина снимаемого слоя |
Обрабатываемые элементы |
Припуск на обработку |
Корректор 1 |
Позиция револьверной головки |
Частота вращения |
Корректор 2 |
Код режущего инструмента |
|||||||
Первая |
Вторая |
||||||||||||||||||
Элемент |
Координата или расстояние |
Элемент |
Координата |
Первый |
Направление подачи (отскок) |
Второй |
Направление недохода |
||||||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
1 |
13 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
56 |
-2 |
0 |
0 |
6,0 |
0 |
1 |
0,0 |
0 |
0 |
|
2 |
13 |
0 |
0,0 |
72 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
70 |
-1 |
0 |
0 |
5,5 |
0 |
1 |
0,0 |
0 |
0 |
|
3 |
13 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
60 |
-1 |
62 |
0 |
5,0 |
0 |
1 |
0,0 |
0 |
0 |
|
4 |
13 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
50 |
-1 |
0 |
0 |
4,5 |
0 |
2 |
0,0 |
0 |
0 |
|
5 |
13 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
51 |
-1 |
52 |
0 |
5,5 |
0 |
2 |
0,0 |
0 |
0 |
|
6 |
13 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
56 |
-2 |
0 |
0 |
3,0 |
0 |
3 |
0,0 |
0 |
0 |
|
7 |
10 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
60 |
0 |
62 |
0 |
2,6 |
0 |
3 |
0,0 |
0 |
0 |
|
8 |
13 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
66 |
-1 |
68 |
0 |
1,0 |
0 |
3 |
0,0 |
0 |
0 |
|
9 |
12 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
70 |
1 |
72 |
0 |
3,0 |
0 |
3 |
0,0 |
0 |
0 |
|
10 |
10 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
51 |
0 |
52 |
0 |
3,0 |
0 |
4 |
0,0 |
0 |
0 |
|
11 |
13 |
0 |
0,0 |
0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
50 |
-1 |
0 |
0 |
2,0 |
0 |
4 |
0,0 |
0 |
0 |
В строке 3 таблицы 4 задана обработка зоны, расположенной над элементом 60 и правее элемента 62 с оставлением на дальнейшую обработку припуска в 5 мм, назначенного технологом. Это задание соответствует переходу 3, состоящему из двух рабочих ходов с глубиной 3,9 мм.
Далее (в строке 4) обрабатывается открытая зона, находящаяся ниже элемента 50. Системой автоматически выбран резец 2141-0601 ГОСТ 20874-75 с углом в плане ц = 90° (так как им же ведется обработка в упор на следующем переходе), сформирован переход 4, выполняемый за пять рабочих ходов.
Аналогичным образом другими резцами, находящимися в третьей и четвертой позициях револьверной головки, производится повторная наружная и внутренняя обработка поверхностей детали (56, 60... 62, 66... 68, 70... 72, 51... 52 и 50). Входная геометрическая информация для расчета траектории на следующей операции автоматически формируется на магнитном диске и не требует дополнительного кодирования.
Входная технологическая информация операции 010 аналогична предыдущей.
Для сокращения сроков подготовки программ в системах автоматизированного программирования применяют блоки контроля управляющих программ. Эти блоки реализуются в виде вычислительных программ графического и технологического контроля. Графический контроль обеспечивает проверку соответствия запрограммированной траектории движения инструмента эквидистантно заданному чертежом контуру детали. Для осуществления этого вида контроля требуются специальные технические средства (графический дисплей, графопостроитель и т. п.). Соответствие заданного профиля полученной кривой оценивается визуально. Графический контроль предусмотрен в системе «Сапфир» с использованием АЦПУ или графического дисплея для прорисовки траектории движения инструмента.
Технологический контроль управляющей программы позволяет избежать типовых логических ошибок при программировании обработки. Подсистема технологического контроля обеспечивает выдачу диагностических сообщений технологу-программисту, если в управляющей программе возможны ошибки.
4. Блоки САПР для расчета режимов резания
Большинство САПР обеспечивают автоматизацию программирования лишь геометрических контуров обработки, т. е. рассчитывают траекторию движения инструмента, оставляя за технологом определение числа рабочих ходов инструмента, распределение между ними припуска и определение на этой основе глубин резания на каждый рабочий ход с учетом точности заготовки и точности готовой детали. Кроме того, за технологом остается назначение подач на каждом рабочем ходе для получения нужной точности и шероховатости обработки с учетом ряда других технологических ограничений. Для назначения технологических режимов резания (s, t, i) нужны дополнения к существующим нормативам режимов резания по их численно обоснованному выбору. Но в существующих нормативах имеются лишь данные по обоснованному выбору скорости резания по стойкости инструмента. Таким образом, проектирование технологии обработки, обеспечивающее заданное чертежом качество детали из заготовок разной точности, выполняет технолог вне существующих САП и заносит в виде исходных данных, которые приходится уточнять на станках методом пробных обработок и корректировать управляющие программы.
Тенденция к освобождению оператора-станочника от непосредственного управления станком (организация принципа трудосберегающей технологии) во много раз повышает требования к надежности операционного технологического процесса. Последняя, в свою очередь, во многом зависит от оптимальности режимов резания. В этой связи вопросы определения оптимальных режимов резания приобретают особую актуальность при проектировании технологии для станков с ЧПУ. В последнем случае САПР ТП должна содержать блоки расчета и оптимизации режимов резания. Примером такого блока может служить программа расчета оптимальных режимов резания для токарных и фрезерных станков с ЧПУ.
При определении оптимальных режимов резания большинство технологических ограничений сводится к граничному значению силы резания, поэтому соответствие зависимостей для определения сил резания фактическим условиям резания определяет и качество всей оптимизации. Вопрос определения сил резания усложняется при обработке фасонных поверхностей на станках с ЧПУ. Такая обработка сопровождается значительным изменением параметров процесса резания (геометрии зоны резания, параметров срезаемого слоя, направления скорости движения подач и т. д.). Поэтому в описываемой программе применены разработанные специально для станков с ЧПУ зависимости составляющих силы резания аналитического вида:
а) для точения резцом
Рх = A sin (ц-з) + В sin ц - С sin ц 1;
Ру = A cos (ц-з) + В cos ц - С cos ц 1,
А = ; В = ; С = ,
где ц и ц 1 - соответственно главный и вспомогательный углы в плане; з - угол отклонения схода стружки от нормали к режущей кромке; у 1 - средняя интенсивность напряжений в объеме деформируемого металла; в - угол действия; в 1 - угол наклона условной плоскости сдвига; щ - угол наклона образующей обрабатываемой поверхности; S - подача; t - глубина резания; l 3 и l'3 - длина фаски износа соответственно по главной и вспомогательной задним граням;
б) для объемного и контурного фрезерования концевыми фрезами,
P x,y,z= S z i у i +
?3i'у i d L,
где Sz -- подача на зуб; i -- коэффициент, учитывающий долю напряжений, возникающих в направлении действия силы dP; ц 1 - угол между i-й точкой режущей кромки и осью вращения фрезы; шj - текущее значение угла контакта кромки зуба с заготовкой; dL - длина элементарного участка режущей кромки; i' - коэффициент, учитывающий долю напряжений под площадкой, изнашивания.
По математическим моделям и технологическим ограничениям разработаны нормативы режимов резания, представленные в традиционной табличной форме, а также блоки САПР для расчета режимов резания. В программе расчета режимов резания предусмотрена возможность задания одного из условий оптимальности: максимум производительности или минимум себестоимости. Программу использовать в режиме пакетной обработки исходных данных, если она является составной частью САПР ТП, либо в диалоговом режиме при использовании ее в качестве самостоятельного блока расчета режимов резания.
Алгоритм функционирования режимного блока САПР операции чистового фрезерования концевыми радиусными фрезами пространственно-сложных поверхностей (рис. 3). На вход режимного блока (для расчета подачи на зуб Sz) подаются исходные данные, содержащие постоянную информацию о точностных параметрах заготовки и ее материала, а также переменную информацию, полученную в результате работы блоков проектирования маршрутной и oneрационной технологии. В состав последней входят: модель станка и его технические характеристики; сведения о конструктивно-геометрических параметрах режущего инструмента; траектория (эквидистанта) движения инструмента; припуск и периодическая подача на строку (на один рабочий ход по ширине обработки).
Первый этап работы блока заключается в расчете пятна контакта фрезы с припуском, в результате чего определяются углы пересечения режущей кромки зуба с нижней и верхней границами пятна контакта.
Как правило, при объемном фрезеровании пространственно-сложных поверхностей основным для расчета подачи является ограничение по точности получаемых размеров, поэтому следующим этапом расчета является определение подачи Szд с учетом точности и определение максимально допустимой подачи Sz max с учетом ограничений. Такое разделение целесообразно потому, что при использовании многокоординатных фрезерных станков с ЧПУ, где есть возможность программного изменения ориентации инструмента или заготовки, реализуется одновременно два способа управления: изменение наклона оси фрезы и изменение подачи для повышения точности и производительности процесса.
Ввод исходных данных: станок, инструмент, заго-товка, траектория, допуск на размер, припуск, периодическая подача на строку, Sz min
Рис. 3. Алгоритм определения режимов чистового фрезерования концевыми радиусными фрезами пространственно-сложных поверхностей
В результате выполнения этих этапов могут сложиться две различные ситуации. Во-первых, если расчетная подача находится в области допустимых значений либо ограничения по точности не является лимитирующими, расчет заканчивается формированием кадров управляющей программы (блок проектирования управляющей программы). Во-вторых, в связи с отсутствием реальной подачи на зуб, обеспечивающей качественные выходные параметры готовой детали (например, Szд меньше минимально допустимой подачи по условиям стружкообразования), в режимном блоке предусмотрены этапы расчета угловых параметров б и з для управления углом наклона оси фрезы с целью расширения области допустимых значений подач на зуб Sz. Режимный блок по каналу обратной связи может передать команду блоку проектирования операции на изменение технологических условий операции, например изменение траектории движения инструмента, уменьшение припуска после чернового фрезерования и др.
При использовании программы в качестве самостоятельного блока расчета режимов резания предусмотрены сервисные программы, реализующие режим меню. В этом режиме ЭВМ автоматически запрашивает необходимые исходные данные и указывает возможные варианты режимов работы программы.
Для сокращения вводимых исходных данных программой предусмотрена организация банка станков, куда заносятся все их характеристики, влияющие на определяемые режимы резания. Протокол работы с блоками определения оптимальных режимов резания (на примере токарной обработки) может дать представление о схеме расчета без дополнительных пояснений.
Разработка систем автоматизированного проектирования УП, дополненных расчетом технологически обоснованных по многим ограничениям подач, глубин и числа рабочих ходов в зависимости от точности заготовки и точности деталей, избавят технолога-программиста от экспериментального подбора режимов резания на станках с ЧПУ, что связано с их простоями и переделкой программ, и позволит в дальнейшем полностью автоматизировать разработку управляющих программ путем слияния технологических САПР с существующими САП (системами автоматизированного программирования).
Список использованной литературы
1. А.В. Петров Проблемы и принципы создание САПР. Москва “Высшая школа” 1990.
2. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных втузов /Под ред. В. Э. Пуша.-М.: Машиностроение, 1985.
3. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов. Учебник для вузов/ С.Н. Корчак,А.А. Кошин,А.Г. Ракович,Б.И. Синицын; Под общ. ред. С.Н. Корчака.-М.: Машиностроение, 1988.
Приложение
Распечатка операционной карты
ЧЗПТ |
Операционная карта |
46-19-194 |
||||||||||
Ступица |
||||||||||||
Номер |
Наименование операции |
Наименование и марка материала |
Масса детали, кг |
Заготовка |
||||||||
Цеха |
Участка |
Операции |
||||||||||
410 |
005 |
Токарная |
Сталь 38ХС ГОСТ 4543--71 |
100,97 |
Профиль и размер |
Твердость |
Масса, кг |
|||||
D470,7 L248,0 |
НВ 255 |
140,8 |
||||||||||
Число обрабатываемых деталей |
Оборудование (модель, наименование) |
Приспособление (код, наименование) |
Охлаждение |
|||||||||
1 |
1516ФЗ Токарно-карусельныи станок |
Кулачки |
Укринол-1 ТУ 38-101-19-74 |
|||||||||
Номер перехода |
Содержание перехода |
Инструмент (код, наименование) |
Расчет размера |
Толщина снимаемого слоя, мм |
i |
Режим обработки |
V, м/мин |
ТО/ТВ, мин |
||||
вспомогательный режущий |
измери- тельный |
D: В |
L, мм |
S, мм/об |
Частота вращения, об/мин |
|||||||
Установить, закрепить и снять деталь |
||||||||||||
Установить в считывающее устройство программу 46-19-194 |
||||||||||||
- |
Сменить инструмент |
T01 Резец 2102-0297 ГОСТ Пластина Т15К10 ГОСТ |
||||||||||
1 |
Точить поверхность 56 вдоль оси X |
386 |
38 |
3,00 |
1 |
22,50 |
25 |
30 |
1,71 0,15 |
|||
2 |
Точить поверхность 70 вдоль оси Z |
452 |
252 |
5,60 |
5 |
11,30 |
25 |
35 |
22,31 0,22 |
|||
3 |
Точить поверхности 60... 62 проходами вдоль оси Z Сменить инструмент |
Т02 Резец 2140-0551 ГОСТ 20874-75 Пластина 10114-130600 Т15К10 ГОСТ 19065-80 |
396 |
52 |
3,90 |
2 |
15,00 |
25 |
31 |
3,44 0,08 |
||
4 |
Точить поверхность 50 вдоль оси Z |
290 |
224 |
6,70 |
5 |
11,30 |
25 |
23 |
19,81 0,46 |
|||
5 |
Точить поверхности 50... 52 вдоль оси Z |
308 |
104 |
4,20 |
2 |
15,00 |
25 |
24 |
6,94 6,07 |
|||
Код программы |
Изм. |
Лист. |
Код извещения |
Фамилия |
Дата |
2 |
Подобные документы
Группы и типы станков с числовым программным управлением, их отличительные признаки и сферы применения, функциональные особенности. Классификация станков по точности, по технологическим признакам и возможностям, их буквенное обозначение на схемах.
реферат [506,2 K], добавлен 21.05.2010Общие сведения о станках с числовым программным управлением. Классификация станков по технологическому назначению и функциональным возможностям, их устройство. Оснастка и инструмент для многоцелевых станков. Технологические циклы вариантов обработки.
презентация [267,7 K], добавлен 29.11.2013Инструмент для токарных станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Инструмент для сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ. Устройства для настройки инструмента. Особенности и классификация устройств для автоматической смены инструмента.
реферат [3,2 M], добавлен 22.05.2010Стандартная система координат станка с числовым программным управлением. Направления стандартной системы координат различных видов станков. Методика и условные обозначения осей координат и направлений перемещений на схемах агрегатных станков с ЧПУ.
реферат [1,7 M], добавлен 21.05.2010Числовое программное управление (ЧПУ). Общие сведения и конструктивные особенности станков с ЧПУ. Организация работы оператора многоцелевых станков. Технологии обработки деталей на многоцелевых станках. Оснастка и инструмент для многоцелевых станков.
реферат [6,2 M], добавлен 26.06.2010Существенные преимущества использования станков с числовым программным управлением. Главные недостатки аналоговых программоносителей. Языки программирования обработки заготовок на станках. Исследование циклов нарезания резьбы и торцевой обработки.
диссертация [2,9 M], добавлен 02.11.2021Общая характеристика и назначение круглошлифовальных станков с числовым программным управлением ЗМ15Ф2 и ЗМ16ЭФ2Н11. Структура и функциональные особенности данных станков, их элементы и принцип работы. Варианты компоновки шлифовального ГПМ "МиниНОВА".
реферат [504,0 K], добавлен 22.05.2010Совершенствование методов проектирования. Технологические процессы производства штампованной продукции. Автоматизация подготовки управляющих программ для станков в системе автоматизированного проектирования технологического процесса "Вертикаль".
дипломная работа [9,7 M], добавлен 13.02.2016Особенности безмашинного проектирования. Основы проектирования плавильных отделений литейных цехов. Автоматизированные системы проектирования смежных объектов. Методы и алгоритмы выбора и размещения объектов при проектировании; конфигурации соединений.
курсовая работа [125,4 K], добавлен 20.05.2013Основные определения процесса проектирования, его системы, стадии и этапы. Системы автоматизации подготовки производства, управления производством, технической подготовки производства, оценка их практической эффективности. Структура и разновидности САПР.
курсовая работа [109,4 K], добавлен 21.12.2010