Введение к работе
з
Актуальность темы.
В современном машиностроении широкое применение получил концевой
конический инструмент с режущими кромками на поверхности конуса. Наиболее распространены концевые конические фрезы для обработки трехмерных поверхностей, формообразующих детали штампов и прессформ. Однако, как. показывает производственный опыт, применяемый на данной операциях инструмент, из-за низкого качества, во многом не отвечает требованиям автоматизированного производства. Низкая надежность концевых конических фрез, в первую очередь, определяется несовершенством его конструктивных п геометрических параметров, из-за негативного взаимовлияния величины угла наклона режущей кромки и геометрии режущего зуба. Поэтому, на практике наибольшее распространение получили концевые конические фрезы с небольшим углом подъема спирали зуба.
Современные технологические возможности инструментального производства, обусловленные применением многокоординатных станков с ЧПУ, в т.ч. и шлифовальных, позволяют повысить качественные характеристики концевого конического инструмента, путем создания более совершенных конструкций. Однако, практическое решение данной задачи связано с необходимостью проведения исследований путей и методов формообразования винтовых поверхностей режущих зубьев на современном оборудовании.
Существующие научные и производственные данные не позволяют комплексно управлять процессом формообразования винтовых канавок на конусе, в результате чего на производстве при изготовлении и переточке возникают серьезные технологические трудности, которые, в конечном счете, приводят к низкому качеству этого вида инструмента.
Для конического инструмента одновременное соблюдение требований технологичности и обеспечения высокой работоспособности инструмента не всегда возможно. Поэтому окончательная конструкция такого инструмента -результат некоторого компромиссного решения, заключающегося в том, что на стадии проектирования разрабатывается идеальная модель его режущей части, оптимальная с точки зрения процесса резания. А затем разрабатывается технологический процесс изготовления инструмента, исходя из условия минимизации отклонения от идеальной модели.
Существующие методики проектирования не в полностью используют конструктивные и технологические резервы, отсюда возникает необходимость разработки гибких параметрических моделей профиля конического инструмента. Кроме того, проблема выбора рациональной конструкции инструмента второго порядка является сложной и многоплановой задачей , требующей оптимизации многочисленных технологических и конструктивных параметров.
В настоящее время, одной из актуальных задач, стоящих перед производством, является сокращение номенклатуры инструмента второго порядка, что
позволяет существенно снизить себестоимость изделия. Для предприятий, выпускающих концевой инструмент небольшими партиями , но большим типажом, проектирование под каждый типоразмер инструмента второго порядка оправданно при невозможности применения стандартного или имеющегося в наличии, а также при необходимости обеспечения повышенной точности обработки. И таких предприятий довольно много, это в первую очередь инструментальные цеха и заводы авиационной, автомобильной, станкостроительной и оборонной промышленности.
Поэтому, повышение качества концевого конического инструмента, за счет совершенствования его конструктивных и геометрических параметров, является задачей актуальной и практически значимой.
Нель работы: Целью работы является повышение качества концевого конического инструмента, за счет повышения эксплуатационной надежности, на основе исследования путей совершенствования конструкции и технологии изготовления конического инструмента с винтовыми зубьями, путем управления конструктивными и геометрическими параметрами инструмента, а также определение граничных условий использования стандартного инструмента второго порядка.
Достижение поставленной цели автор видит в:
проектировании режущей части конического инструмента с учетом технологии их изготовления и создания методики конструирования, открытой для оптимизационного поиска в сочетании с методикой определения формы профиля инструмента второго порядка ;
исследовании влияния формообразующих движений на параметры винтовой поверхности на конусе, с целью разработки комплекса мер по управлению геометрией режущего клина;
определении профиля производящей поверхности вращения на основе воспроизведения траектории движения в процессе формообразования исходной винтовой поверхности на конусе;
исследовании факторов, влияющих на форму профиля дискового инструмента, и разработки оптимизационной модели управления формой профиля исходной производящей поверхности;
аппроксимации профиля производящей поверхности вращения на одно и двухугловую форму и оценке погрешности замены;
разработке алгоритмического и программного обеспечений.
Научная новизна заключается в:
математических моделях формообразования винтовых зубьев на коническом инструменте, позволяющих установить взаимосвязь конструктивных и геометрических элементов с параметрами формообразующих движений;
определении граничных значений конструктивных параметров в конструкции конического инструмента, за счет которых реализуется технологичность их изготовления;
«определении _ формы производящей инструментальной поверхности вращения , на основе воспроизведения "траектории-движения в процессе формообразования исходной винтовой поверхности на конусе;
управлении формой профиля производящей поверхности вращения, за счет варьирования формой профиля конического инструмента и параметрами установки инструмента второго порядка.
Методика исследований. Достижение поставленной цели осуществлялось комплексным решением задач на основе аналитических методов расчета с использованием аппарата математического анализа, матричного исчисления, численных методов, теории математического программирования, математических методов обработки экспериментальных данных. Исследование конструктивных параметров инструмента и процесса формообразования проводилось с использованием разработанного программного обеспечения. Был проведен ряд практических экспериментов с использованием станочного оборудования.
Практическая пенность заключается в: конструировании инструмента с винтовыми зубьями на конусе с учетом технологии их изготовления; определении формы профиля производящей поверхности вращения для обработки винтовых конических поверхностей; замене теоретической формы профиля производящей поверхности вращения на более технологичную; рекомендациях по сокращению номенклатуры дискового инструмента; разработке расчетных программ, встраиваемых в общую систему САПР осевого инструмента.
Реализация работы. Основные результаты работы и программный продукт приняты к промышленному внедрению на ОАО "СТАНКОСИСТЕМА", АООТ " НИИД", АООГ'МАЖ", ОАО «ЗВИ». Кроме того, результаты работы используются в учебном процессе кафедрой «Инструментальная техника и компьютерное моделирование» МГТУ «СТАНКИН».
Апробация работы. Основные положения доложены и обсуждены на третьем международном конгрессе "Конструкторско-технологической информатики" г. Москва 1996 г., и заседаниях кафедры "ИТиКМ" МГТУ "СТАНКИН".
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Материал изложен на ^/страницах машинописного текста, содержит .^рисунка, ...ff таблицы, /.. приложений, списка литературы из 111 наименований. Общий объем работы .„.*' страниц.