Описан метод увеличения продуктивности 2D концевого фрезерования. Основной идеей является коррекция траектории инструмента и режимов резания перед выполнением обработки с целью получения высокой точности и низкой шероховатости обработанной поверхности. Работоспособность данного подхода доказана с помощью его полуэкспериментальной реализации.

Запропоновано, обгрунтовано та реалізовано новий підхід до розв'язання проблеми моделювання процесу контурної обробки скінченними фрезами, що передбачає поєднання методики дискретного моделювання з термомеханічим підходом щодо процесу різання пластичних металів. Розроблено теоретичні засади комплексного моделювання контактних напружень, температур та інтенсивності теплових потоків на робочих поверхнях різального леза зуба скінченних фрез. Створено теоретичні засади реалізації системи прогнозування параметрів процесу контурної обробки скінченними фрезами, що базується на об'єктно-орієнтованому проектуванні.

Запропоновано новий метод формування схем обробки з нерівномірною подачею на рядок з урахуванням суттєвої нестаціонарності процесу обробки, що базується на розробленій стуктурно-параметричній моделі процесу. Цей метод дозволяє формувати схеми обробки для широкого кола 3-D поверхонь. Показано, що вибір методу формування схем обробки суттєво впливає на час обробки. Розроблено методики визначення параметрів шару, що зрізається, складових сили різання та складових повного переміщення інструмента. Запропоновано конструктивні рішення та виготовлено дослідний зразок інструментального пристосування зі змінною ВІП, призначеного для продуктивної обробки 3-D поверхонь, і методику ефективного використання даного пристосування.

Обгрунтовано можливість керування точністю контурного фрезерування на верстатах з ЧПУ шляхом компенсації пружних деформацій на базі корекції взаємного розташування різального інструменту й оброблюваної заготовки. Розроблено спосіб моделювання жорсткості елементів технологічної системи металорізального верстата. Запропоновано новий підхід щодо проектування технологічних процесів контурного фрезерування на верстатах з ЧПУ з введенням до керувальної програми корекції пружних переміщень технологічної системи з застосуванням еталонної моделі. Наведено рекомендації щодо використання методики керування процесом різання, обгрунтовано етапи розробки постпроцесора системи автоматизованого проектування для фрезерно-свердлильно-розточувальної групи верстатів. Здійснено практичне впровадження розробленої методики підвищення точності контурного фрезерування шляхом компенсації пружних переміщень верстата та інструменту на ЗАТ НКМЗ, очікуваний економічний ефект її використання складає понад 115 тис. грн.

Розроблено принципи побудови комплексної системи позиціювання з метою підвищення точності та продуктивності виготовлення деталей приладів. Проаналізовано теоретичні передумови та визначено можливості одержання високої точності та продуктивності механічної обробки за умов існуючого парку устаткування на приладобудівних підприємствах України. Уперше для фрезерних верстатів з числовим програмним керуванням (ЧПК) розроблено нову систему адаптивного контролю позиціювання, спрямовану на підвищення точності виготовлення деталей приладів. Для запропонованого та дослідженого методу торкання розроблено математичну модель і алгоритми керування всією системою верстата, що дозволяє складати конкретні програми керування для будь-якого фрезерного верстата з ЧПК.

Дано описание вертикально-фрезерного станка, инструмента, а также процессов подготовки его к работе и обслуживания. Представлен материал по работе с HMI-интерфейсом, по подготовке прораммного обеспечения, параметризации, программированию в G-кодах, выполнению стандартных операций металлообработки. Раскрыты возможности автоматизации программирования станков с числовым программным обеспечением (ЧПУ).

Проанализированы типовые траектории, которые используются в современных САМ системах при фрезеровании поверхностей на станках с ЧПУ. Рассмотрены возможности повышения производительности обработки за счет уменьшения количества проходов при чистовых операциях и операциях зачистки гребешков.

Індекс рубрикатора НБУВ: К634.02-1

Рубрики:

Робота на фрезерних верстатах-автоматах і напівавтоматах

Шифр НБУВ: Ж16166 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрена гладкая аппроксимация траекторий движения инструмента при высокоскоростном фрезеровании, применительно к системе управления станков с ЧПУ Sinumerik 840.

Предложена математическая модель представления исходной информации для новой САМ системы автоматизированного проектирования управляющих программ 2,5D и 3D фрезерования на станках с ЧПУ. Математическая модель разработана в рамках новой концепции параллельного проектирования управляющих программ. Рассмотрены основные свойства и разработаны математические модели траектории движения инструмента, непосредственно инструмента и заготовки. Разработано программное приложение, реализующее предложенную математическую модель, и рассмотрен пример его использования.

Проаналізовано методи відновлення ресурсу та контролюточності роботи верстатів у гнучкому виробництві. Розроблено аналітичні моделі морфології поверхні торкання різального інструмента до поверхні деталі, а також процесу одержання точності введення зворотнього зв'язку. Обгрунтовано принципи визначення динамічних навантажень на обробне обладнання за різних типів торкання технологічних об'єктів. Запропоновано алгоритм забезпечення процесу вимірювання координати торкання різального інструмента до поверхні деталі. Побудовано систему контролю торкання для зношеного металообробного обладнання.

Представлен новый подход к управлению процессом фрезерования при использовании интегрированных CAD/CAM систем, который состоит в параллельном проектировании управления подачей с целью стабилизации условий резания. При подготовке чертежа детали и заготовки в CAD системе эти данные используются в специальном модуле моделирования процесса срезания припуска, затем согласуются с управляющей программой, спроектированной в CAМ системе. При генерации управляющей программы через постпроцессор технологу-программисту предлагается заменить код подачи на код, спроектированный параллельно. В результате достигается повышение производительности на 50 - 70 % при выполнении требований по качеству.

Отмечено, что при создании технологических систем с числовым программным управлением (ЧПУ) для высокоскоростного фрезерования необходимо обеспечить высокую точность траекторных перемещений рабочих органов станка. Применение для этих целей систем ЧПУ на базе персонального компьютера требует проведения исследований влияния погрешности длительности цикла управления и отдельных его этапов на точность управления движением. Для рассмотренной схемы программной организации цикла экспериментально показано, что погрешность длительности цикла обусловлена процессами, происходящими в операционной системе, и проявляется в виде случайных и систематических погрешностей. Предложены соотношения для оценки влияния погрешности длительности цикла по событию измерения положения и выдачи управляющего воздействия приводу подач. Проведенные исследования подтверждают качественное совпадение характера изменения расчетных и экспериментальных погрешностей. Показано, что для систем с технологическими подачами свыше 2000 мм/мин в ошибке управления преобладает влияние погрешности цикла по событию измерения положения.

Наведено систему адаптивного управління фрезеруванням на верстаті з ЧПК. Система призначена для стабілізації потужності різання у разі зміни умов фрезерування складних поверхонь деталей. Розроблена структура системи складається з модуля управління, модуля зворотного зв'язку і модуля формування сигналу управління. Модуль зворотного зв'язку підключений до стійки ЧПК через інтерфейс RS232, а модуль формування сигналу управління підключений через спеціальний апаратний блок к енкодеру ручної корекції подачі. Виконання експериментів з використанням спеціально створеної цифрової моделі процесу фрезерування надало змогу уникнути риски і провести дослідження в широкому діапазоні зміни параметрів аж до втрати сталості функціонування системи. Виконано експериментальні дослідження з метою визначення коефіцієнта передачі каналу управлення, який забезпечує стале функціонування всієї системи. Підтверджено можливість стабілізації потужності різання за рахунок автоматичного управління подачею.

Запропоновано спосіб підвищення вібростійкості технологічної системи за рахунок модуляції швидкості головного руху верстата введенням додаткового керувального модуля. Запропонований спосіб є універсальним і може бути реалізований на верстатах з різними системами ЧПК.

Створено та дослідженовисокошвидкісний шпиндельний вузол (ШВ) з електромеханічним затискним механізмом (ЗМ). Порівнянно його параметри з відомою конструкцією гідромеханічного інструментального затискного патрону (ІЗП). Створено ШВ на модульному принципі. Праналізовано теоретичні дослідження ІЗП, спрямованні на удосконалення налаштування його на роботу в залежності від змін параметрів хвостовика інструмента. Експериментально досліджено вплив конструкції хвостовика інструмента на характеристики ІЗП та якість оброблених деталей з використанням багатофакторного планування експерименту та регресивного аналізу одержаних результатів. Вперше доведено експериментально, що використання конструкції хвостовика інструмента з отвором знижує відцентрові сили. Теоретично й експериментально доведено працездатність високошвидкісного ШВ з самогальмівним електромеханічним ЗМ та встановлено, що в порівнянні з гідромеханічним ЗМ він має кращі показники в 1,5 - 3,5 раза. Розроблено на основі теоретичних та експериментальних досліджень рекомендації щодо модульного принципу створення ШВ з використанням готових або модернізованих модулів, які значно підвищують техніко-економічні показники ШВ.

Наведено розробку підходів до створення модульного принципу створення автоматизованих машинних систем, що використовуються для систем з числовим програмним керуванням задля підвищення ефективності виробництва завдяки автоматизації зміни заготовки, зміни інструменту обробки та складання продукту. Наведено результати дослідження щодо розробки прототипу недорогої фрезерувальної машини з числовим керуванням на основі модульного принципу. Запропоновано одну з можливостей розробки фрезерувальної машини з числовим програмним керуванням з використанням недорогої плати розробника BeagleBone Black. Наведено увесь процес розробки, починаючи від комп'ютерного моделювання розроблюваного пристрою, проектування апаратного забезпечення, вибору та розрахунку силових перетворювальних елементів, створення апаратного забезпечення, проектування й розробка програмного забезпечення нижнього і верхнього рівнів, а також експериментальна перевірка отриманих результатів. Підтверджено ефективність роботи системи на основі висунутих вимог. Такі чинники, як вартісна ефективність, простота перемонтування, робастність, точність й надійність, та багато інших, є унікальними для даної розробки. Таким чином, при розробці автоматизованої системи доцільно знати точні вихідні умови та бажані характеристики системи. Перевагами автоматизації є підвищення швидкості виробництва та виключення участі людини у процесі виробництва, таким чином, підвищення точності та виключення можливості внесення помилок внаслідок людського фактору. Недоліком автоматизованої системи є складність конфігурування виробничого процесу. Таким чином, подібні системи набувають найбільшої ефективності при масовому виробництві, коли відсутня необхідність постійного переконфігурування системи.

Запропоновано нову технологію та прикладну програму для автоматизації верстата є ускладненою. Вирішення такої науково-технічної проблеми надає можливість виконувати контурне фрезерування деталей у разі їх довільного розташування на столі верстата з ЧПУ із гарантованим вирівнюванням припуску за траєкторією формоутворення. Методика передбачає послідовне виконання трьох етапів із паралельним використанням створеної прикладної програми. На першому етапі готується електронна копія креслення деталі, яка містить виділені різними кольорами контур деталі і заготовки. Таким чином, під час сканування забезпечується автоматичне створення цифрових двомірних масивів геометричних образів, необхідних для вирішення завдання. На другому етапі в створену програму вводяться виміряні щупом на верстаті координати трьох точок заготовки. На підставі введених даних у створеній програмі вирішується завдання вирівнювання припуску методом Гаусса - Зейделя у разі використання розмірності Хаусдорфа. Такий підхід надає можливість отримати кількісну оцінку подібності полігональних об'єктів, що є необхідним для вирішення задачі мінімаксу розташування припуску. Задача полягає у визначенні корекції управляючої програми за двома лінійними координатами та однією кутовою навколо центра мас заготовки. На третьому етапі визначені в програмі величини корекції вводяться у стійку ЧПУ верстата і починається оброблення контуру. Запропонована методика і створена прикладна програма були апробовані при обробленні контуру деталі на фрезерному верстаті VF-3 HAAS. Практична апробація показала ефективність методики, яка полягає в забезпеченні фрезерування гарантовано без перевантаження інструменту та скорочення часу обробки за віртуального базування заготовки.

Технологія високошвидкісного фрезерування є однією з найбільш сучасних і ефективних альтернатив класичним методам обробки, що значно відрізняється якістю і швидкістю обробки,а також можливістю виготовлення виробів із важкооброблюваних матеріалів. Швидкісне фрезерування переважно реалізується за допомогою багатокоординатних верстатів із числовим програмним керуванням (ЧПК), проте стійкий процес різання неможливо забезпечити на наявному обладнанні без модернізації системи ЧПК, приводу головного руху, який би забезпечував необхідну швидкість різання та використання спеціального інструменту. Основними вимогами до системи ЧПК при високошвидкісній обробці є її швидкодія, можливість забезпечення гладких траєкторій руху інструменту для рівномірного навантаження на нього без численних врізань і виходів. Використання ефективного змащувально-охолоджувального середовища зменшує пружні віджимання в технологічній системі при її фіксованій жорсткості. Впровадження високошвидкісного фрезерування на верстатах із ЧПК стримується відсутністю практичних рекомендацій і потребує додаткових досліджень, зокрема жорсткості верстата. Досліджено можливість модернізації універсально-заточувального верстата з ЧПК моделі ВЗ208Ф3 з метою розширення його технологічних можливостей для високошвидкісного фрезерування поверхонь обертання дисковою фрезою, оснащеною різальними елементами з кубічного нітриду бору. Високошвидкісне фрезерування - сучасний високотехнологічний метод обробки, що дозволяє отримувати найменші перетини зрізу металу при використанні високих швидкостей знімання. Сутність цієї технології полягає у використанні певного діапазону швидкостей різального інструменту, що веде до істотного зниження опору матеріалу при його обробці, чим забезпечується обробка важкооброблюваних матеріалів. Особливістю такої технології є те, що тепло, яке виділяється при обробці, практично повністю зосереджено в стружці і не перебуває тривалий час у зоні обробки, через що фреза й деталь мало схильні до термічного впливу. Висновки: досліджено технологічні можливості універсально-заточувального верстата з ЧПК моделі ВЗ208Ф3 з метою його використання для високошвидкісного фрезерування поверхонь обертання дисковою фрезою, оснащеною різальними елементами із кубічного нітриду бору та обгрунтовано модернізацію його системи ЧПК та вузлів.

This paper reports a new technology for designing control programs for contour milling on CNC machines. The technology enables stabilization of the cutting process along the entire contour at the optimal level by controlling the feed, which ensures an increase in productivity when meeting the requirements for restrictions. Moreover, the effectiveness of using the technology improves with an increase in the complexity of the contour by changing the curvature of the surface. A mathematical model has been built for the interaction between the cutter and workpiece in the cutting zone when machining contours with variable curvature, which makes it possible to determine the main characteristic of the cutting process - the rate of cutting the allowance. The technology involves the use of a control program in G-codes designed in any CAM system. At the first stage, a shape-formation trajectory in the form of a two-dimensional digital array is derived from the program. At the second stage, the cutter workpiece engagement in the cutting area is modeled simulated while determining the main characteristic of the cutting process - an analog of the material removal rate. And at the final stage, the simulation results are used to design a new control program, also in G-codes, with a new recorded law to control the feed, which enables the stabilization of the cutting process along the entire milling path. The software for the new technology has been developed, which automatically converts the preset control program in G-codes into a two-dimensional digital array, simulates the milling process, and designs a new control program in G-codes based on its results. The results of the experimental study into the milling of the preset contour using the developed simulation program showed an increase in productivity by 1,7 times compared to the original control program, designed in a conventional CAM system.