Большинство типичных случаев применения методов адаптивной механической обработки связано с незнанием точного положения заготовки на станке. Такие проблемы базирования, как правило, возникают с относительно крупногабаритными изделиями, например элементами ракетоносителей, пресс-формами для приборных панелей автомобилей, оснасткой для панелей кузова автомобиля и т.п. Для таких изделий достижение правильного положения припуска на станке - основная задача, которая требует длительных проверок и регулирования (базирования). Зачастую бывает проще приспособить траекторию инструмента под конкретный технологический установ, нежели правильно сориентировать положение заготовки, чтобы обеспечить необходимый технологический припуск. Какое-то время этот принцип уже использовался компанией Delcam при механообработке отдельных геометрических элементов. Теперь адекватное решение доступно для изготовления сложных форм и поверхностей и позволяет добиться тех же преимуществ: снижения затрат немашинного времени на установку изделия в станке, повышения точности, а также снижения количества брака (Рисунок 24).
Рисунок 24 - Виртуальное базирование позволяет вычислить различие между теоретическим положением компонента и его фактическим положением на станке
В концепции On-Machine Verification (OMV) применяется проверка точности изготовления непосредственно на станке при помощи аппаратных средств самого станка. Это позволяет выполнять промежуточные контрольные измерения без снятия детали с зажимного технологического приспособления. Главное преимущество заключается в том, что любые ошибки могут быть обнаружены там же, где они будут исправлены, - прямо на станке. Тем самым можно избежать повторных установов детали и контроля точности базирования заготовки, а значит, сэкономить много времени. Следующая возможность от компаниии Delcam plc - обработка поверхностей, близких по форме к заданным когда точная начальная форма изделия неизвестна, являются следствием процесса обработки по принципу «приблизительно такой же», например литье и ковка или неточные методы восстановления, такие как сварка. Главное требование в этих случаях - равномерное распределение припуска материала вокруг желаемой формы, чтобы избежать как чрезмерной, так и недостаточной обработки. Другие преимущества заключаются в возможности получения гладкого перехода между обработанными и необработанными поверхностями, а также улучшенного контроля над подачей инструмента в момент врезания и выхода из материала.
Самые впечатляющие операции адаптивной механической обработки от компанией Delcam plc возможны в тех случаях, когда требуемая форма компонента точно неизвестна. Обычно это необходимо при выполнении ремонта (восстановления) деталей, которые были изменены от их номинальной CAD-формы в процессе эксплуатации, -- например турбинных лопаток, работающих на турбореактивных двигателях. В процессе эксплуатации из-за экстремальных перепадов температур и высоких нагрузок происходит их постепенная деформация. Для определения степени отклонения изделия от номинальных CAD-данных сначала измеряют фактические поверхности. Чтобы облегчить воссоздание фактической геометрии изделия, за основу может быть взята исходная теоретическая CAD-модель и средствами морфинга моделировщика PowerSHAPE теоретические обводы могут быть подогнаны к фактическим. После этого можно использовать PowerMILL для генерации управляющих программ с целью обработки необходимых элементов.
Анализ научной литературы показал, в качестве программных методов компенсации погрешностей механической обработки широко изучаются и используются:
- математическое моделирование погрешностей механической обработки;
- алгоритм оптимизационного поиска, основанный на методе сжимающегося допуска; на базе алгоритма и математической модели процесса резания создана методика расчета режимов обработки, которая положена в основу системы расчета режимов резания, обеспечивающих заданные показатели точности обработки и качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей [3];
- привода подачи с самообучением, при котором ошибки формы, наблюдаемые при обработке предыдущей детали, учитываются при формировании программы управления движением резца для обработки последующих деталей [17];- методика компенсации погрешностей изготовления, основанные на встраивании в технологический процесс механической обработки координатных измерений геометрии детали [20];
- изменение 3D-модели поверхности детали таким образом, что возникающие отклонения в ходе обработки могут быть компенсированы при создании траектории движения инструмента в CAM-системе;
- изменение непосредственно управляющей программы, задающей траекторию движения инструмента, на базе использования адаптивных систем управления [7]
Выводы
1. Наличие большого разнообразия действующих факторов, условий изготовления, порождающих геометрические погрешности изделия, затрудняет изучение причинно-следственных связей механизма их образования.
2. Технологические факторы вызывают изменение закона относительного движения заготовки и обрабатывающего инструмента, что и нарушает геометрическую точность обрабатываемой заготовки.
3. В силу огромного разнообразия конструкций технологической системы, схем базирования, условий обработки и др., и, соответственно, множества вариантов механизма образования геометрических погрешностей, важен методический подход к установлению механизма образования погрешностей обработки.
4. Существуют и развиваются программные методы компенсации систематических погрешностей механической обработки на металлорежущем оборудовании с ЧПУ.
Список литературы
1. Базров, Б.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 2005. - 736 с.: ил.
2. Балакшин, Б.С. Теория и практика технологии машиностроения: В 2-х кн. - М.: Машиностроение, 1982 - кн. 2. Основы технологии машиностроения. 1982. 367 с., ил.
3. Безъязычный, В.Ф. Расчет режимов резания, обеспечивающих комплекс требуемых параметров обработки и качества поверхностного слоя / В.Ф. Безъязычный, Э. В. Киселев // Металлообработка. - 2016. - №6 (96). - С. 9-17.
4. Васильков, Д.В. Методические аспекты расчета упругого последействия деформирующей способности технологических остаточных напряжений при механической обработке / Д.В. Васильков, Т.Б. Кочина, А.В. Никитин // Металлообработка. - 2016. - №6. - С. 18-21.
5. Гаврилин, А.Н. Диагностика технологических систем: учебное пособие. Часть 1 / А.Н. Гаврилин, Б.Б. Мойзес; Томский политехнический университет. - Томск: изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 120 с.
6. Гаврилин, А.Н. Диагностика технологических систем: учебное пособие. Часть 2 / А.Н. Гаврилин, Б.Б. Мойзес; Томский политехнический университет. - Томск: изд-во Томского политехнического университета, 2014. - 128 с.
7. Додонов, В. В. Повышение точности обработки на станках с числовым программным управлением // Инженерный журнал: наука и инновации. - 2016. - №6 - С. 5-10.
8. Евченко, К. Адаптивная обработка от компании Delcam plc как интеграция механообработки и контроля точности изготовления изделий // САПР и Графика. - М.: ООО «КомпьютерПресс», 2008. - Выпуск 1. - С. 17-20.
9. Есенжол, А.М. Повышение износостойкости металлорежущих инструментов / А.М. Есенжол, А.А. Куровский, И.И. Малахов // Техника и технологии машиностроения: материалы VI Международной конференции (20-21 апреля 2017 г., Омск). - Омск: Омский государственный технический университет, 2017. - С. 73-77.
10. Кувшинский, В.В. Фрезерование. - М.: «Машиностроение», 1977. - 240 с.: ил.
11. Кугультинов, С.Д., Ковальчук А.К., Портнов И.И. Технология обработки конструкционных материалов: Учебник для вузов / С.Д. Кугультинов, А.К. Ковальчук, И.И. Портнов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 672 с.: ил.
12. Королев, А.В. Технологические причины возникновения остаточных напряжений / А.В. Королев, А.А. Мазина, А.С. Яковишин, А.В. Шалунов // Современные материалы, техника и технологии. - 2016. - №5. - С. 116-120.
13. Курс лекций по дисциплине «Физико-химические процессы при обработке металлов резанием»: учебное пособие для студентов механических специальностей вузов / Б.И. Калмин, М.С. Корытов. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. - 108 с.
14. Маталин, А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 496 с., ил.
15. Методы диагностики состояния режущего инструмента [Электронный ресурс] // "Технология". 2015.
16. Можин, Н.А. Основы теории резания материалов: учебное пособие / Н.А. Можин, В.А. Аврелькин, Е. А. Федулов. - Иваново: ИВГПУ, 2018. - 84 с.
17. Никольский, А.А. Точные самообучающиеся электроприводы станков некруглого точения. - М.: Адвансед солюшнз, 2016. - 220 с.
18. Осетров, В.Г. Сборка в машиностроении, в приборостроении. Теория, технология и организация: монография / Осетров В.Г., Слащев Е.С. - Ижевск: Ижевский институт комплексного приборостроения, 2015. - 328с.
19. Основы повышения точности при изготовлении деталей ДЛА: учеб. пособие / Г.В. Смирнов и др.; под ред. проф. Г.В. Смирнова. - Самара: Изд-во Самарского университета, 2018. - 132 с.
20. Основы повышения точности при изготовлении деталей ДЛА : учеб. пособие / Г.В. Смирнов и др.; под ред. проф. Г.В. Смирнова. - Самара: Изд-во Самарского университета, 2018. - 132 с.
21. Остаточные напряжения в заготовке после обработки [Электронный ресурс] // Технологии обработки металлов. 2015-2020
22. Печенин, В.А. Методика компенсации погрешностей механической обработки сложнопрофильных деталей // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. -2016. - Т. 15, №4. - С. 252-264.
23. Печёнкин, И.А., Бажин, А.Г., Пузанов, Ю.В. Разработка технологии изготовления деталей, обеспечивающей требуемое качество их сопряжения в сборочной единице на базе продуктов Delcam с автоматизацией этапов подготовки управляющих программ [Текст]: конкурсная работа на соискание именной премии Delcam pls. - Ижевск, 2012. 20с.
24. Пути управления тепловыми явлениями при резании [Электронный ресурс] // Портал студенческих и научных материалов Ozlib.com. 2017-2020
25. Пушков, Р.Л. Проблемы компенсации погрешностей перемещений в современных системах ЧПУ / Р.Л. Пушков, С.В. Евстафиева, Е.В. Саламатин // сборник трудов XII Всероссийского совещание по проблемам управления ВСПУ-2014 (16-19 июня 2014 г., Москва).- М.: ИПУ РАН, 2014. - С. 4645-4655.
26. Технология приборостроения: учеб. пособие / Валетов В.А., Кузьмин Ю.П., Орлова А.А., Третьяков С.Д. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. - 336 с