Материал: Тезисы региональной научно-технической конференции. Федорков Е.Д., Чекменев А.Н

R_i – радиус рассматриваемой точки;

R – наружный радиус фрезы.

Величина затылования:

k = d_atg_B/z. (6)

Значение k округляют до ближайшего из ряда 1,5; 2; 2,5 и т. д. через 0,5 мм. Центральный угол канавки, необходимый для выхода затыловочного инструмента:

₁ = 360/6z, если h₁ < 15 мм; (7)

₁= 360°/4z, ecли h₁> 15мм. (8)

Радиус закругления дна впадины между зубьями фрезы:

r = (d₀/2 – h₁ – k)sin₁/2. (9)

Высота зуба фрезы:

H = h₁ + k + r. (10)

Толщина фрезы, где меньший коэффициент принимается для большего диаметра:

m = (0,30,5)d₀. (11)

Уточненный наружный диаметр фрезы:

d_a = d₀ + 2m + 2H. (12)

Фасонные фрезы изготовляют с d_a = 40120 мм через каждые 5 мм и d_а = 120230 мм через 1015 мм. Ширина фрезы:

B=b+(0,51) мм. (13)

Угол впадины  выбирают равным 18, 22, 25 или 30°. Окончательные, значения конструктивных параметров проверяют прочерчиванием фрезы.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

Подсистема автоматизированного проектирования оригинальной сверлильно-интегральной САПР

Н.Ю.Лоскутова, А.В. Паринов

Для обработки отверстий применяются разнообразные типы инструментов в зависимости от назначения различных деталей и факторов технологического процесса. Сверло является одним из самых распространённых видов инструментов. В промышленности применяются сверла (с одной, двумя или более режущими кромками), предназначены для:

а) сверления отверстий в сплошном материале;

б) рассверливания уже имеющихся отверстий (например, полученных при отливке, ковке или штамповке или путем предварительного сверления);

в) надсверливания конических углублений (например, для центров).

Основные типы сверл: спиральные, центровочные, перовые специальные для глубоких отверстий, головки для кольцевого сверления.

Геометрические параметры режущей части сверла. Передний угол γ - угол между касательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и нормально в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг оси сверла. Передний угол рассматривается в плоскости, перпендикулярной к режущей кромке.

В каждой точке режущей кромки передний угол является величиной переменной. Он может быть определен (без учета ширины перемычки) по формуле: , (1.1)

где - радиус окружности, на которой расположена рассматриваемая точка;

R - радиус сверла; ω - угол наклона винтовой канавки; φ - половина угла при вершине сверла.

Наибольшее значение угол γ имеет на периферии сверла, где в плоскости, параллельной оси сверла (плоскость АА), он равен углу наклона винтовой канавки ω. Наименьшее значение угол γ имеет у вершины сверла. На поперечной кромке угол γ имеет отрицательное значение, что создает угол резания больше 90°, а следовательно, и тяжелые условия работы. Такое резкое изменение переднего угла вдоль всей длины режущей кромки является большим недостатком сверла, так как это вызывает более сложные условия образования стружки. На периферии сверла, где наибольшая скорость резания и наибольшее тепловыделение, необходимо было бы иметь и наибольшее тело зуба сверла. Большой же передний угол уменьшает угол заострения, что приводит к более быстрому нагреву этой части сверла, а следовательно, и к наибольшему износу. Изменение переднего угла сверла вдоль всей длины режущей кромки можно видеть из графического построения, приведенного на Рисунке 1.3. Винтовая линия при развертывании на плоскость представляет собой гипотенузу прямоугольного треугольника, одним катетом которого является шаг винтовой канавки, а другим - длина окружности того диаметра, на котором образована винтовая линия.

Так как шаг винтовой канавки одинаков в любом осевом сечении, то, рассматривая винтовую канавку на цилиндре диаметром , видим что угол , а так как в осевом сечении передний угол равен углу наклона винтовой канавки, то и , т. е. по мере приближения точки режущей кромки к оси сверла передний угол уменьшается.

Задний угол α - угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки и касательной в той же точке к окружности ее вращения вокруг оси сверла. Этот угол принято рассматривать в плоскости АА (см. Рисунок 2), касательной к цилиндрической поверхности, на которой лежит рассматриваемая точка режущей кромки. Для точки, находящейся на периферии сверла, задний угол в нормальной плоскости ББ может быть определен по формуле

, (1.2)

Действительное значение заднего угла во время работы иное по сравнению с тем углом, который мы получили при заточке и измерили в статическом состоянии. Это объясняется тем, что сверло во время работы не только вращается, но и перемещается вдоль оси. Траекторией движения точки будет не окружность (как это принимают при измерении угла), а некоторая винтовая линия, шаг которой равен подаче сверла в миллиметрах, за один его оборот. Таким образом, поверхность резания, образуемая всей режущей кромкой, представляет собой винтовую поверхность, касательная к которой и будет действительной плоскостью резания.

Действительный задний угол в процессе резания заключен между этой плоскостью и плоскостью, касательной к задней поверхности сверла.

Он меньше угла, измеренного в статическом состоянии, на некоторую величину μ:

(1.3)

Чем меньше диаметр окружности, на которой находится рассматриваемая точка режущей кромки, и чем больше подача s, тем больше угол μ и меньше действительный задний угол α’.

Действительный же передний угол в процессе резания γ' соответственно будет больше угла γ, измеренного после заточки в статическом состоянии:

γ’= γ+ μ, (1.4)

Чтобы обеспечить достаточную величину заднего угла в процессе резания в точках режущей кромки, близко расположенных к оси сверла, а также для получения более или менее одинакового угла заострения зуба вдоль всей длины режущей кромки задний угол заточки делается: на периферии 8 – 14°, а у сердцевины 20 – 27°; задний угол на ленточках сверла 0°.

Угол при вершине 2φ, определяемый главным образом обрабатываемым материалом, закладывается в расчет профиля стружечной канавки и при переточках спиральных сверл не может быть изменен. Профиль канавки рассчитывается исходя из условия получения прямолинейной режущей кромки при заданном угле 2φ. Заточка сверла под другим углом приведет к получению криволинейной режущей кромки, что отрицательно скажется на стойкости сверла. В процессе резания чем больше значение угла φ, тем больше осевое усилие, приводящее к продольному прогибу сверла, что нежелательно, особенно при использовании сверл с длинной рабочей частью. Необходимо также иметь в виду, что увеличение угла 2φ приводит к уменьшению переднего угла γ. Как это следует из формулы , с уменьшением угла 2φ возрастают длины режущих кромок и крутящий момент при сверлении. Угол 2φ увеличивают для условий обработки с большим теплообразованием. Для специальных сверл значение угла 2φ принимают в зависимости от обрабатываемого материала. Для сверл при обработки чугуна и высокопрочной стали, угол 2φ берут равным 120°, а при обработки стали 90°. Угол наклона винтовой канавки ω определяется из условия получения заданного переднего угла и обеспечения надежного транспортирования стружки. Для сверл при обработки чугуна и стали, угол ω берут равным 60°, а при обработки высокопрочной стали 35°. Толщина сердцевины для сверл равна 0.3 – 0.35 диаметра сверла. Ширина ленточки равна 0.5 – 0.8 от ширины стандартного сверла.

Необходимые задние углы на режущей кромке можно получить путем заточки, но не по коническим поверхностям, а по плоскостям. Для устранения в процессе, резания касания задней поверхности сверла с поверхностью резания необходимо; заточку производить по двум плоскостям. Такое сверло обеспечивает менее резкое изменение переднего и заднего углов вдоль режущей кромки по сравнению с нормализованным сверлом.

Улучшения конструкции сверла можно добиться путем изменения формы; проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную к оси сверла. Это достигается изменением угла при переменном значении а в каждой точке режущей кромки, где а — величина, равная расстоянию от касательной к проекции режущей кромки до оси симметрии канавки сверла.

В результате в рамках интегрированной САПР была разработана библиотека построения трехмерных моделей токарных проходных резцов в системе Компас-3D 7.0. В ходе решения данной задачи были построены трехмерные модели деталей и сборка конструкции резца в системе Компас-3D 7.0, в ручном и автоматизированном режимах. В спроектированном программном средстве были выполнены все виды обеспечения, характерных для ее реализации.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

Разработка информационного обеспечения подсистемы конструкторско-технологического проектирования при точении интегрированной САПР

Иванов А.В., А.В. Паринов

Большинство заводов и частных фирм, выпускающих продукцию в настоящее время, имеют широкую номенклатуру изделий, которые характеризуются повышенной конструктивной сложностью, большим числом оригинальных и уникальных конструкторских решений. Повышение конструктивной сложности, качества изделий, быстрое их обновление позволяют предприятию удовлетворять растущие потребности и постоянно изменяющийся спрос рынка.

Современные предприятия, работающие в сфере машиностроительного производства, для внедрения передовых технологий, быстрого корректирования технологического процесса, сокращения материальных затрат, достижения наилучшего значения КИМ широко используют средства вычислительной техники на всех этапах производства.

Целью проектирования является создание информационной среды подсистемы конструкторско-технологического проектирования токарной обработки интегрированной САПР. В представленной работе дано описание реализации информационного обеспечения подсистемы расчета оптимальных режимов резания при точении. Процесс проектирования включает такие этапы, как: исследование предметной области, постановка задачи, выбор метода решения, разработка алгоритма, программная реализация задачи.

Так как была поставлена задача, разработать приложение, позволяющее работать в многопользовательском режиме, база данных приложения была реализована с использованием технологии «Клиент - Сервер». В качестве управляющей, была выбрана СУБД InterBase/FireBird.

Д ля создания базы данных необходимо воспользоваться утилитой IBConsole, включающейся в поставку с системой визуального проектирования Borland Delphi 7.0. Данная программа позволяет определить структуру СУБД, таблицы БД и взаимосвязь между ними. Пример окна диалога приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Пример окна программы IBConsole

Структура базы данных определена с использованием языка SQL. Определив структуру БД, можно приступить к занесению записей в ее таблицы.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

Подсистема конструкторско-технологического проектирования фрезерной обработки интегрированной САПР

С.М. Евсеев, А.В. Паринов

Выпускаемая в настоящее время продукция характеризуется повышенной конструктивной сложностью, большим числом оригинальных и уникальных конструкторских решений, реализация которых сопровождается высокими требованиями к качеству, надежности и ресурсу изделий. Повышение конструктивной сложности, качества изделий, быстрое их обновление наблюдается повсеместно во всех машиностроительных областях; без этого невозможно удовлетворять растущие потребности и постоянно изменяющийся спрос рынка.

Наращивание выпуска изделий машиностроения, а также необходимость сокращения материальных затрат на их изготовление обуславливают жесткие требования к качеству и гибкости машиностроительного производства. Осуществление этих требований стало возможным на основе широкого применения средств вычислительной техники на всех этапах производства.

Целью является создание подсистемы конструкторско-технологического проектирования фрезерной обработки интегрированной САПР. В представленной работе будет дано описание программной реализации подсистемы расчета норм времени при торцевом фрезеровании. Процесс проектирования подсистемы включает такие этапы, как: исследование предметной области, постановка задачи, выбор метода решения, разработка алгоритма, программная реализация задачи.

Положительные результаты решения задачи по созданию подсистемы позволят повысить экономическую эффективность автоматизации проектных работ, за счет роста производительности труда технологов и повышения качества проектных решений и проектируемых изделий

В основе оптимизации режимов резания методом линейного программирования лежит построение математической модели (ММ), которая включает совокупность технических ограничений, приведённых к линейному виду логарифмированием, и упрощенный вид целевой функции. Следует отметить, что качество ММ процесса резания металлов, и в первую очередь её достоверность, зависит от выбора технических ограничений, которые в наибольшей степени определяют описываемый процесс.

Ниже рассмотрены технические ограничения, влияющие на режимы обработки металлов при фрезеровании.

Ограничение 1. Режущие возможности инструмента.

Устанавливает взаимосвязь между скоростью резания, обусловленной принятой стойкостью инструмента, материалом режущей части инструмента, его геометрией, глубиной резания, подачей, механическими свойствами обрабатываемого материала, с одной стороны и скоростью резания, определяемой кинематикой станка, с другой стороны.

Скорость резания при фрезеровании определяется по формуле:

, (1)

где С_v-постоянный коэффициент, характеризующий нормативные условия обработки;

К_v- общий поправочный коэффициент на скорость резания, ;

Т_н- принятая стойкость инструмента в мин;

m- показатель относительной стойкости;

S- подача в мм/об, мм/мин;

y,x,u,q- показатели степеней соответственно при S,t,B,D;

D- диаметр фрезы,

B – ширина фрезерования,

Z – количество зубьев,

t – глубина резания

Скорость резания, согласно кинематической схеме станка, определяется по формуле:

(2)

Приравнивая правые части формул (1) и (2) и выделяя в левую часть искомые элементы режима обработки, получим выражение для первого технического ограничения:

. (3)

Ограничение 2. Мощность электродвигателя главного движения станка.

Этим ограничением устанавливается взаимосвязь между эффективной мощностью, затрачиваемой на процесс резания, и мощностью электропривода главного движения станка. Эффективная мощность, затрачиваемая на процесс резания при фрезеровании:

(4)

где (5)

Учитывая необходимое условие протекания процесса резания, можно получить следующее неравенство:

, (6)

где N_n – мощность электродвигателя главного привода станка, кВт;

- КПД механизма передачи от электродвигателя к инструменту.

Приравнивая правые части выражений (4) и (6), получаем второе техническое ограничение в виде неравенства:

(7)

Ограничение 3, 4. Наименьшая и наибольшая скорости резания.

Эти ограничения устанавливают взаимосвязь расчётной скорости резания с кинематикой станка. Скорость резания не может быть меньше, чем возможная при наименьших оборотах станка и больше, чем наибольшая возможная. Это условие записывается в виде следующего неравенства:

n ³ n_{ст min} . (8)

n £ n_{ст max} (9)

Ограничение 5, 6. Наименьшая и наибольшая допустимые подачи.

Эти ограничения аналогично двум предыдущим устанавливают взаимосвязь расчетной подачи с подачей, допустимой кинематикой станка, учитывая перевод минутной подачи (подача по паспорту станка) в подачу на зуб фрезы получим:

nS ³ S_{ст min}/z (10)

nS £ S_{ст max}/z (11)

Ограничение 7. Прочность режущего инструмента.

Это ограничение устанавливает взаимосвязь между расчетными значениями скорости резания и подачи и допустимыми по прочности режущего инструмента. В основу построения этого ограничения закладывают условия нагружения режущего инструмента (фрезы) как консольной балки.

_крM_кр/W (12)

где W=D³/16 для круглого сечения;

M_кр=P_zD/200.

Отсюда (13)

Ограничение 8. Ограничение по наибольшей подаче, допускаемой прочностью механизма подачи станка.

Осевая составляющая усилия резания или усилия подачи при фрезеровании определяется по формуле:

(14)

Усилие подачи, действующее при резании на инструмент, должно быть меньше усилия подачи, допускаемого прочностью механизма подачи станка, т.е.

P £ P_под.ст , (15)

Или (16)

(17)