Модуль 5 предназначен для расчета составляющих силы и мощности резания. Исходными данными являются: обрабатываемый материал и его физико-механические свойства, число, ширина, угол в плане и угол резания участков режущего лезвия, материал фасонного резца и принятые режимы обработки. По значениям Р2 и Ру рассчитывается диаметр оправки или хвостовой части у круглых резцов, а по значению Р2 определяется мощность, расходуемая на резание, и сравнивается с мощностью станка.
В модуле 6 проводится расчет периода стойкости Т в характерных точках профиля лезвия резца, который зависит от материала резца, принятых режимов резания (скорости и подачи), конфигурации профиля (углов в плане и углов сопряжения лезвия) и нормального заднего угла в точках лезвия. Точки лезвия, имеющие минимальный период стойкости, и будут определять эксплуатационный период стойкости всего резца в целом, после чего резец должен сниматься со станка и перетачиваться. На этой стадии проектирования конструктору очень важно сделать оценку периода стойкости характерных точек резца и по принятым режимам и геометрическим параметрам резца определить его ожидаемую эксплуатационную стойкость. Если резец работает на автоматах или полуавтоматах, то рекомендуется его период стойкости согласовать с работой режущих инструментов на других позициях. В модулях 5 и б при определении величин Рг, Ру нТ применяются эмпирические формулы.
Для контроля профиля резца применяются калибры, допуски, осевые и высотные размеры которых рассчитываются в модуле 7. При этом учитываются рассчитанные допуски на размеры профиля резца и вид (входящий или охватывающий) участков профиля калибра, а также износ их при эксплуатации. Расчет высотных размеров ведется от базовой точки до всех остальных точек, а осевых - для двух соседних характерных точек профиля калибра. Практика показывает, что калибры с такими размерами имеют при эксплуатации максимальный срок службы.
Разработанная система автоматизированного проектирования с использованием всех модулей позволяет решать комплексную задачу, связанную с проектированием и эксплуатацией фасонных резцов, повысить качество проектирования и эффективность применения резцов в производстве. При этом проектирование ведется с учетом заданной оптимизации и ускоряется в зависимости от поставленной задачи от 4 до 10 раз и более.
Расчет оптимальной длины режущей части круглой протяжки. Для конструкции протяжки с групповой схемой обработки характерно сочетание большого количества различных элементов: материала режущей и хвостовой частей, числа зубьев в секции, шага и высоты зубьев, распределения срезаемого слоя между зубьями секций и т.д.
В результате при проектировании можно получить несколько десятков вариантов конструкций. Применение ЭВМ позволяет не только сократить время проектирования, но и оптимизировать конструкцию на основании анализа результатов проектирования.
При расчете необходимо выбрать такое сочетание числа зубьев в секции 2С, шага режущих зубьев /р и высоты канавки hK, которое обеспечивает прочность протяжки, хорошее размещение стружки, минимальную длину режущей части, требуемое качество обработанных поверхностей и учитывает условия эксплуатации протяжки.
В качестве критерия оптимизации выбираем минимальную длину режущей части, которая обеспечивает максимальную производительность процесса протягивания. Управляющими параметрами являются число зубьев в секции zc, шаг режущих зубьев протяжки tp и высота
канавки. Ограничивающими факторами будут силы протягивания, допустимые прочностью протяжки в опасных сечениях по впадине первого зуба (Рр) и по наименьшему диаметру хвостовика (Я^); допустимое тяговое усилие станка (^Д допустимые значения толщины срезаемого слоя по лимитирующей силе протягивания (SQ), по условиям размещения стружки (S^p), по условиям разделения стружки по ширине
0U
Исходными данными являются размеры отверстия до протягивания и после него, материал заготовки, материал режущего и хвостового участков протяжки и допускаемые напряжения на разрыв а, и, а также данные об операции.
Принимаем начальное (минимальное) число зубьев в секции zc = 2 и максимальное - zc = 5 (рис. 14.9).
В блоках 4 и 5 определяется наибольший шаг черновых зубьев и максимальное число одновременно работающих зубьев
=V'p+l-
Полученное значение округляется до целого числа.
В блоке 7 проводится проверка условия плавности работы протяжки. Если это условие не выполняется, то принимается Кт = Ку = ОД и расчет повторяется.
В блоках 8-10 определяется глубина профиля стружечной канавки и проводится проверка конструкции протяжки на жесткость.
В блоке 11 определяется диаметр опасного сечения по впадине первого зуба.
В блоках 12-15 определяются силы резания, допустимые прочностью протяжки по впадине первого зуба Рр; силы резания, допустимые
прочностью опасного сечения хвостовика Рхв, и силы резания, допустимые мощностью станка Р„.
Рис. 14.9. Алгоритм расчета оптимальной длины режущей части протяжки (в блоке 24 число зубьев в секции определяется: = zm„ +1) |
Лимитирующая сила Рлим определяется как минимальная из трех значений Рр, Р^, Р„.
В блоке 16 рассчитывается длина режущих кромок зуба, участвующих в резании.
В блоках 17-19 определяется подача на зуб, допустимая силой резания Sz, выбираются по таблицам подачи на зуб, допустимые условиями разделения стружки по ширине Sn, и размещением стружки в канавке Scrp. Лимитирующая подача на зуб определяется как минимальная из трех значений S2,5, и S„р.
В блоке 20 определяется количество секций Nc, причем это значение округляют до большего целого числа.
В блоках 21 и 22 рассчитываются число режущих зубьев и длина режущей части. Затем число зубьев в секции принимается
Zc=Zmx+l
и расчет повторяется.
Оптимальным будет принят тот вариант, при котором длина режущей части протяжки наименьшая.
Число рассматриваемых вариантов может быть увеличено за счет расширения диапазона изменений формы и размеров зубьев. Кроме того, за критерий оптимизации может быть принята не только длина режущего участка, но и другие параметры (подача на зуб, толщина спинки зуба и др.).
САПР спиральных сверл. Для обработки отверстий используются следующие типы сверл: спиральные, перовые, пушечные, ружейные, кольцевые и др. Каждый из этих типов сверл имеет свою область применения. Так, например, спиральные сверла применяются для обработки отверстий диаметром до 80 мм, причем длина отверстия не должна превышать 10Д где D - диаметр отверстия. Достигаемая при сверлении точность обработки отверстия соответствует 11... 14-му квалитетам.
Основные размеры спиральных сверл стандартизованы, например ГОСТ 885-77 оговаривает диаметры сверл, а в ГОСТ 10903—77 или ГОСТ 4010-77 приведены общие длины сверл, длины рабочих частей, хвостовиков и шеек.
Однако в реальных условиях не всегда удается выполнить рекомендации стандартов по тому или иному конструктивному параметру сверла, что связано с многообразием форм и конструкций обрабатываемых деталей (например, выбрать диаметр сверла из рекомендуемого ряда, если
получаемое отверстие в дальнейшем обрабатываться не будет, или увеличить длину шейки при наличии у обрабатываемой детали выступов). В этом случае необходимо проектировать специальную конструкцию, учитывающую все особенности детали, условия эксплуатации и накладываемые на элементы сверла ограничения. Поэтому далее рассмотрим методику автоматизированного проектирования специальных спиральных сверл.
Структура и состав подсистемы САПР РИ - сверло. Исходной базой для разработки САПР РИ - сверло является граф, основные принципы построения которого изложены в предыдущем разделе. На основе анализа этого графа можно сделать вывод о самостоятельности отдельных этапов проектирования и целесообразности выделения их в отдельные подсистемы. К ним можно отнести, например, подсистему по определению основных конструктивных элементов сверл, подсистему выбора инструментального материала сверла и др.
Следовательно, САПР РИ - сверло целесообразно представить в виде отдельных блоков, каждый из которых будет функционировать в системе самостоятельно.
В состав укрупненной блок-схемы САПР РИ - сверло (рис. 14.10) помимо модулей, связанных с проектированием инструмента, входят и сервисные модули, необходимые для организации вычислительного процесса и удобства работы с системой, например ввод исходных данных и их контроль. Далее рассмотрим Рис. 14.10. Обобщенная блок-схема более подробно некоторые
проектирования сверла из этих блоков.
Ввод-вывод и контроль исходных данных. При автоматизированном проектировании спиральных сверл в качестве исходных принимаются параметры, выявленные на начальном этапе разработки методики проектирования при вскрытии внешних связей. Причем, с одной стороны, для создания универсальной системы и получения оптимальной конструкции сверла необходимо стремиться к расширению числа учитываемых факторов, а с другой - с целью облегчения работы с системой следует уменьшать число вводимых параметров. Поэтому оптимальным является набор необходимых и достаточных (для заданных условий работы системы) параметров.
Исходными параметрами при автоматизированном проектировании спиральных сверл являются:
D - номинальный диаметр отверстия, мм;
НО - нижнее предельное отклонение диаметра отверстия, мм (с учетом знака);
ВО - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия, мм (с учетом знака);
/с - длина сверления;
КОМ - код обрабатываемого материала детали;
НК - наличие корки, окалины или альфированного слоя у титановых сплавов (НК = 1 при наличии корки, окалины, НК = 0 при их отсутствии);
ЖТС - жесткость технологической системы (ЖТС = 0 при пониженной жесткости, ЖТС = 1 при нормальной жесткости, ЖТС = 2 при повышенной жесткости);
v - скорость резания (v - 1 при обычной скорости, у- 2 при повышенной скорости);
СИЗГ - способ изготовления сверла (канавок) (фрезерованием - СИЗГ-1, прокатом - СИЗГ-2, вышлифовкой - СИЗГ-З, литьем - СИЗГ-4);
МП - масштаб производства обрабатываемой детали (МП-1 - единичное и мелкосерийное; МП-2 - среднесерийное, МП-3 - крупносерийное и массовое);
АО - автоматизация оборудования, на котором будет производиться сверление (АО-1 - обычные станки: универсальные, специальные и полуавтоматы, АО-2 - автоматы, автоматические линии, станки с ЧПУ);
КТС - код типа стружки;
пТ - количество точек торцового сечения сверла и др.
В качестве исходной выступает также условно-постоянная информация, к которой относятся: таблица по выбору инструментального материала и таблица коэффициентов и параметров, зависящих от обрабаты-
ваемого материала. Условно-постоянная информация должна храниться на магнитном диске (МД) и в нужный момент вызываться в ту или иную точку программы расчета сверла. Для контроля правильности введенных параметров и оформления документации по расчету сверла исходные данные выводятся на печать.
Поскольку программа расчета сверла имеет определенную область применения, ограниченную допустимыми значениями исходных данных (например, диаметр отверстия D не должен быть больше 80 мм, а длина сверления /с не должна превышать 10/)), то необходима проверка исходных данных.
Назначение блока проверки исходных данных (блок 3) заключается в том, чтобы определить, принадлежат ли введенные данные области допустимых значений. Если все параметры введены правильно, то выполнение программы продолжается. В противном случае на монитор выдается диагностическое сообщение о необходимости проверки той или иной введенной величины, а выполнение программы приостанавливается до ее исправления.
Банк исходных данных по обрабатываемому материалу. Анализ внешних связей, т.е. действующих факторов, показывает, что многие геометрические и конструктивные элементы сверла зависят от материала обрабатываемых деталей. Это обусловливает необходимость считать в качестве первоочередной задачи разработку и формирование обширного банка исходных данных по обрабатываемому материалу. При этом исходят из того, что в литературе нет формализованных зависимостей в виде математических формул, устанавливающих связь между свойствами обрабатываемого материала и значениями геометрических параметров сверл. Поэтому в настоящее время эти связи даются в форме табличных рекомендаций, позволяющих задавать значения геометрических параметров для обработки деталей из различных материалов.
На основе имеющихся в литературе данных нельзя установить достаточно точное соответствие между значениями угла 2<р и параметрами, характеризующими физико-механические свойства обрабатываемого материала, так как очень часто эти соответствия приводятся для довольно широкого диапазона значений параметров. Так, например, для обработки мягкой и никелевой стали (3,5 % Ni) в широком диапазоне твердости (< 32 HRC3) угол при вершине сверла рекомендуется брать 2ф = 118°.
Если исключить из рассмотрения резко выделяющиеся параметры, как этого требуют статистические методы обработки экспериментальных данных, то количества информационных материалов недостаточно для получения функциональных зависимостей в виде аналитических выражений.
Аналогичная ситуация сложилась и с зависимостью заднего угла и угла наклона винтовых канавок от обрабатываемого материала и других параметров.
Из изложенного следует, что установить точно детерминированные функциональные связи геометрических параметров с обрабатываемым материалом в виде аналитических зависимостей не представляется возможным. Поэтому формализацию этих связей целесообразно выполнять на основе разработки информационного массива данных по обрабатываемым материалам в виде многоранговой матрицы. Матрица состоит из
I строк и К столбцов. Число строк определяется количеством соответствующих этим материалам различных параметров и характеристик. Эта матрица - таблица взаимно-однозначного соответствия - должна содержать в себе не только информацию о назначении геометрических параметров сверл, но и определение других параметров, например, характеризующих физико-механические свойства обрабатываемого материала, которые требуются для всей системы проектирования сверл.
При формировании общей структуры матрицы необходимо предусматривать возможность ее последующего постоянного пополнения как в части расширения количества обрабатываемых материалов, так и в части накопления другой информации, необходимой для проектирования специальных конструкций сверл. Построение САПР сверла, работающей в диалоговом режиме, позволяет, таким образом, развивать и накапливать банк исходных данных по обрабатываемым материалам.
С учетом сказанного составляется карта выбора оптимальной марки инструментального материала по форме табл. 14.1. Заполнение этой таблицы производится на основании справочных материалов, нормалей, данных заводов и экспериментальных данных.
Число марок обрабатываемых материалов лежит в пределах от 10 до 200. Если карты выбора составляются для конкретного предприятия (отрасли), то и число марок следует ограничить с учетом потребностей данного предприятия (отрасли). Применение марки инструментальной стали для обработки материалов различных видов оценивается по шестибальной системе: А> 1, 2, 3, 4 и 5. Индексу А присваивается число баллов -60 (А = -60) и его наличие указывает на неприменяемость инструментальной стали для обработки данного материала детали.
14.1. Данные для составления карты выбора оптимальной марки инструментального материала
Параметр | Обозначение | Число вариантов | Баллы |
Обрабатываемый материал | КОМ | 10... 200 | А, 1...5 |
Скорость резания | СР | 1...5 | |
Серийность производства | СП | 1...4 | |
Способ изготовления инструмента | СИЗГ | 1...3 | |
Диаметр инструмента | Д | 1...3 | |
Наличие марки | НК | 1...3 | |
Жесткость станка | СЖ | 1...3 | |
Автоматизация оборудования | АО | 1...3 | |
Наличие инструментального материала | К, | од |
Число вариантов по скорости резания (СР) принято 2 - нормальная и повышенная скорости резания с оценкой в баллах от 1 до 5.
Серийность производства предполагает три варианта - единичное, серийное и массовое с оценкой в баллах от 1 до 4.
Изготовление инструмента возможно четырьмя способами: фрезерованием канавок (зубьев); прокаткой (накатыванием); прессованием; литьем с оценкой от 1 до 3 баллов.
Жесткость станка принята нормальной, повышенной и высокой с оценкой от 1 до 3 баллов.
Автоматизация оборудования предусматривается в двух вариантах - автоматизированное оборудование и неавтоматизированное оборудование с оценкой от 1 до 3 балов.
Наличие инструментального материала на предприятии определяется коэффициентом Кв. Если К8 = 0, то марка не печатается и сумма баллов для нее не подсчитывается.
Пример определения марки инструментальной стали по карте выбора: КОМ - 1; СР - нормальная; СП - серийное; СИЗГ - фрезерование; Д = 10; НК - нет; СЖ - повышенная жесткость; АО - неавтоматизированное, Ки= 1.
14.2. Компоновка БД по материалам
|
Подсчет суммы баллов для каждой марки:
У12А - 1 + 1 + 1 + 1 + 1 +2 + 2 = 9
9ХС - 2 + 2 + 2 + 2 + 1 + 1+2 + 1 = 13
Р6М5 - 5 + 5+4 + 1+2 + 3 + 2 + 3 = 25
Р12 - 4 + 4 + 3 + 1+2 + 2 + 2 + 2 = 20
Р9 - 19
Р18 - 16
Р9К5 - 17
Р9К10 - 13
Целесообразно на печать выдавать шесть марок, имеющих наибольшую сумму баллов, для того чтобы технолог имел право выбирать.
Пример компоновки БД по материалам детали и инструментальным сталям приведен в табл. 14.2.
Определение размера наружного диаметра сверла. Исходными параметрами при определении размера наружного диаметра сверла являются диаметр обрабатываемого отверстия D и его верхнее ВО и нижнее НО отклонения, соответствующие квалитету точности отверстия.
При расчете диаметра сверла d предполагается, что линия Ь-Ь номинального диаметра сверла (рис. 14.11) не должна выходить за пределы участка, ограниченного линиями 1-2 и 3-4.
 |
 |
|
где Кр - коэффициент разбивки отверстия (Кр = 0,5 или определяется экспериментально); 50 - допуск на отверстие.
Линия 3-4 (линия нижней границы d) проходит по линии наименьшего допустимого диаметра отверстия.
Расчет наружного диаметра сверла выполняется в следующей последовательности: максимально допустимый диаметр обрабатываемого отверстия = D + ВО; минимально допустимый диаметр отверстия Aran + НО. Зная верхнее и нижнее отклонения, определяем допуск на диаметр отверстия.
Максимально допустимый диаметр сверла находят как разность между максимально допустимым диаметром отверстия и разбивкой
|
Найденное значение необходимо округлить до ближайшего
меньшего по стандарту с учетом параметра кратности округления ао.
Если округленное значение диаметра сверла удовлетворяет условию
то принимают d = d0Kp. В противном случае повторяют округление rfmax с новым параметром округления а, = 0,5а0, причем третий знак после запятой у ах отбрасывается. Если после этого условие d0Kp > выполняется, то принимают d = d0Kp, в противном случае d = d^.
В дальнейших расчетах используется значение d с двумя знаками после запятой, причем допуск на наружный диаметр сверла назначается по И9 или А8.
Процедура 'N DSVERL у
Исходные данные /
о. во, но, к, /
Dnn=D+BO
D.-D+HO
ао=0,05 Ъ^ВО-НО ртп=кА d^D^-P
«,,=0,25 “13----- — а„=0, |
Рис. 14.12. Блок-схема определения номинального диаметра сверла
Обратную конусность Ad по наружному диаметру на 100 мм длины рабочей части назначают с учетом диаметра сверла.
На основании изложенной методики составляется блок-схема алгоритма определения диаметра спирального сверла (рис. 14.12).
Поскольку процедура расчета диаметра сверла является составной частью САПР спиральных сверл, то она оформляется в виде подпрограммы, вызываемой из основной программы.
В результате работы подпрограммы получаем номинальный диаметр сверла d.
Вызов процедуры имеет вид: CALL DSVERL (D, ВО, НО, КР, DM), где DSVERL - имя подпрограммы.
Текст подпрограммы по расчету диаметра сверла с учетом принятых обозначений (табл. 14.3) приведен ниже, описание ее логики - в табл. 14.4, а описания проектных модулей - на рис. 14.13.
14.3. Параметры, используемые при определении диаметра спирального сверла
Обозначение параметра в программе (идентификатор) | Обозначение параметра |
АМ0, АМ1 | а0, а\ - параметры, указывающие крат |
| ность округления диаметра |
ВО | ВО - верхнее отклонение диаметра от |
| верстия |
D | D - номинальный диаметр отверстия |
DM | d - диаметр сверла |
DMAX | Атх - максимальный диаметр отверстия |
DMIN | Anin - минимальный диаметр отверстия |
DEO | 50 - допуск на отверстие |
РМАХ | Рщах - максимальная разбивка отверстия |
DMMAX | dmах - максимально допустимый диа |
| метр сверла |
DMOKR | ^окр ~ округленное значение d^ |
| (с учетом а0 или а\) |
НО | НО - нижнее отклонение диаметра от |
| верстия |
КР | Kv - коэффициент разбивки отверстия |
гШЕ
 |  |
Расчет координат торцового сечения
F Расчет геометрических j характеристик
Банк данных - виды проточек
Рис. 14.13. Состав основных проектных модулей 14.4. Логика процедуры определения диаметра сверла
|
Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 45 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
